心室組織ＥＣＭ足場と動的応力を用いたヒトｉＰＳ細胞の心室筋細胞の分化促進と選択

利用心室组织 ECM 支架和动态应力促进心室肌细胞分化和人 iPS 细胞的选择

• 批准号: 15J07298
• 负责人: 藤田 恭平
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07298/
• 关键词: ヒトiPS細胞; サブタイプ心筋細胞; 心室ECMゲル; 力学特性; 分化制御; タンパク組成; 幹細胞分化; 足場素材の力学特性; 細胞外マトリクス; 心筋細胞; 脱細胞化; 心室細胞外マトリクスハイドロゲル; 非線形粘弾特性

平成29年度は心室ECMの生化学的な解析と力学特性が異なる心室ECMゲル上でのヒトiPS細胞のサブタイプ心筋細胞への分化に関する評価を行った。1. 心室ECMの生化学的解析：質量分析LC-MS/MSにより心室ECMを分析したところ、心室ECMの大部分を占めるタンパクは92.95%のCollagenであり、そのうちI型、III型、IV型、V型 Collagenが91.8%を占めその他に10種類のCollagenが同定された。さらにFibrillin-1、-2やLaminin、Fibronectin、Tenascin-Xといった接着性タンパクが同定された。2. 力学特性の異なる心室ECMゲル上でのヒトiPS細胞のサブタイプ心筋細胞への分化：架橋剤EDACにより処理した力学特性が異なる4種類のvECMゲル上でmonolayer法により分化させたヒトiPS細胞の培養を行った。各サブタイプ心筋細胞への分化と分化心筋細胞の成熟について、それぞれの特異マーカーのmRNA発現についてリアルタイムPCRにより評価した。心室ECMゲル上の分化細胞における心室筋細胞マーカーMLC2vは瞬時弾性率が最も低く応力弛緩が最も遅い心室ECMゲル上で培養した細胞において他のゲル上での細胞よりも高い発現量を示す傾向であった。さらに瞬時弾性率が脱細胞組織と同程度であり応力弛緩が速い心室ECMゲル上で培養した細胞の心房筋細胞マーカーMLC2aの発現は他の種類のゲル上で培養したものよりも高値を示す傾向であった。さらに分化心筋細胞の拍動に起因する心室ECMゲルの変形エネルギー貯蔵や散逸とサブタイプ心筋細胞のmRNA発現との関連性について検討を行った。ゲル変形エネルギー密度が低くエネルギー散逸率が低い心室ECMゲルが心室筋細胞および心房筋細胞といった拍動性心筋細胞への分化を促進する効果が示唆された。

2017年，对具有不同机械性能的心室ECM凝胶上的人IPS细胞分化为亚型心肌细胞的生化分析以及将人IPS细胞分化为亚型心肌细胞的评估。 1。心室ECM的生化分析：当通过质谱LC-MS/MS分析心室ECM时，蛋白质的92.95％占心室ECM的大多数，其中91.8％是I型I，III，III，IV和V，以及10种其他类型的胶原蛋白。另外，已经鉴定出了粘附的蛋白质，例如原纤维素-1，-2，层粘连蛋白，纤连蛋白和tenascin-X。 2。将人IPS细胞分化为具有不同机械性能的心室ECM凝胶上的亚型心肌细胞：通过单层方法分化的人IPS细胞在四种类型的VECM凝胶上培养，其具有交叉链接EDAC的不同机械性能。通过实时PCR评估每个特定标记物的mRNA表达，评估了分化为心肌细胞的每种亚型和分化心肌细胞的成熟。在心室ECM凝胶上分化细胞中的心室心肌标志物MLC2V倾向于表现出比在心室ECM凝胶上培养的细胞中的其他凝胶表现更高的表达水平，在心室ECM凝胶上，瞬时模量最低，并且达到最慢的应激弛豫。此外，在心室ECM凝胶上培养的细胞中心肌细胞标记物MLC2A的表达，瞬时模量与脱细胞组织的瞬时模量相似，而快速应激松弛往往比在其他类型的凝胶上培养的敏感性更高。此外，我们研究了由分化的心肌细胞的BEAT引起的变形能量存储与室性ECM凝胶的耗散与亚型心肌细胞中的mRNA表达之间的关系。有人提出，具有低凝胶变形能密度和低能量耗散速率的心室ECM凝胶可促进分化为跳动的心肌细胞，例如心室心肌细胞和心肌细胞。

项目成果

Improvement and modulation of mechanical properties of hydrogel from ventricular extracellular matrix and its compatibility for cell culture

心室细胞外基质水凝胶机械性能的改善和调节及其细胞培养的相容性

• DOI: 10.11239/jsmbe.55annual.430
• 发表时间: 2017
• 期刊: Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering
• 作者: 藤田 恭平;馮 忠剛;小沢田 正;佐藤 大介;中村 孝夫;白石 泰之;梅津 光生
• 通讯作者: 梅津 光生

Improvement of mechanical properties of hydrogel from ventricular extracellular matrix by carbodiimide crosslinker

碳二亚胺交联剂改善心室细胞外基质水凝胶的机械性能

• 发表时间: 2015
• 作者: Kyohei Fujita;Zhonggang Feng;Daisuke Sato;Takao Nakamura;Tadashi Kosawada;Yasuyuki Shiraishi;Mitsuo Umezu
• 通讯作者: Mitsuo Umezu

カルボジイミド系架橋剤による心室組織ECM由来ハイドロゲルの力学特性の調整

使用碳二亚胺交联剂调节心室组织 ECM 衍生水凝胶的机械性能

• 发表时间: 2016
• 作者: 藤田 恭平;馮 忠剛;小沢田 正;佐藤 大介;中村 孝夫;白石 泰之;梅津 光生
• 通讯作者: 梅津 光生

Improvement and modulation of mechanical properties of hydrogel from ventricular extracellular matrix by carbodiimide cross linker

碳二亚胺交联剂改善和调节心室细胞外基质水凝胶的机械性能

• 发表时间: 2016
• 作者: Kyohei Fujita;Tadashi Kosawada;Zhonggang Feng;Daisuke Sato;Takao Nakamura;Yasuyuki Shiraishi;Mitsuo Umezu
• 通讯作者: Mitsuo Umezu

Modulation of the mechanical properties of ventricular extracellular matrix hydrogels with a carbodiimide crosslinker and investigation of their cellular compatibility

用碳二亚胺交联剂调节心室细胞外基质水凝胶的机械性能及其细胞相容性研究

• DOI: 10.3934/matersci.2018.1.54
• 发表时间: 2018
• 期刊: AIMS Materials Science
• 影响因子: 1.8
• 作者: Fujita Kyohei;Feng Zhonggang;Sato Daisuke;Kosawada Tadashi;Nakamura Takao;Shiraishi Yasuyuki;Umezu Mitsuo
• 通讯作者: Umezu Mitsuo