磁性ナノテクノロジーによる骨格筋組織再生と筋疾患薬剤スクリーニングへの応用

磁性纳米技术在骨骼肌组织再生和肌肉疾病药物筛选中的应用

基本信息

批准号：
17J02086
负责人：
池田一史
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J02086/
关键词：
骨格筋組織工学機能性磁性ナノ粒子人工筋組織

项目摘要

本研究において、磁性ナノテクノロジーを利用して、正常ヒトiPS細胞および筋疾患iPS細胞から人工筋組織を作製し、収縮活性を指標として新たな筋分化誘導法の開発を行った。従来、in vitroにおける筋細胞の評価は、遺伝子・タンパク質発現の解析および、蛍光免疫染色による形態学的な評価によって行うことがほとんどであった。そこで本研究では、機能的磁性ナノ粒子（MCL）を活用した三次元組織作製技術（Mag-TE法）を用いて、人工筋組織の作製を行い、in vitroで筋細胞の収縮機能を評価した。平成29年度の成果としては、健常人由来のiPS細胞、筋疾患患者由来のiPS細胞および、その遺伝子修復を行ったiPS細胞、それぞれ分化誘導に最適な播種細胞密度およびレチノイン酸添加濃度を見出した。さらに、これまでの研究でマウスの筋細胞の収縮活性に有用な結果が得られていた電気刺激培養を組み合わせることで、収縮活性を約2倍高めることに成功した。そして、iPS細胞から三次元筋組織を作製するために、微細加工技術で作製したPDMSデバイスと磁石を用いることで電気刺激に応じて収縮する組織体の作製に成功した。今回、本研究ではヒトiPS細胞から機能的な筋組織へ分化誘導するための培養法を検討し、結果として、収縮力を測定可能な人工筋組織を作製することができた。この成果は、骨格筋組織再生や薬剤スクリーニングへの応用に向けた人工筋組織の作製にとって有用な知見となることが期待できる。

在这项研究中，使用磁性纳米技术从正常的人IPS细胞和肌病IPS细胞产生人造肌肉组织，并使用收缩活性作为指标开发了一种新的诱导肌肉分化的方法。过去，在体外，肌细胞主要是通过分析基因和蛋白质表达以及通过荧光免疫染色的形态评估来评估的。因此，在这项研究中，使用功能性磁性纳米颗粒（MCL）使用三维组织制备技术（MAG-TE方法）生产人造肌肉组织，并在体外评估了肌细胞的收缩功能。发现2017年的结果是添加以诱导分化的视黄酸的最佳种子细胞密度和浓度，来自健康人的IPS细胞，源自肌肉疾病的患者的IPS细胞，以及经过基因修复的IPS细胞。此外，通过将电刺激的培养物相结合，这些培养物在以前的研究中对小鼠肌肉细胞中的收缩活性有用，我们成功地将收缩活性增加了约两倍。为了从IPS细胞产生三维肌肉组织，我们成功地创建了通过使用微生物技术制备的PDMS设备和磁铁来响应电刺激的组织体。在这项研究中，我们研究了一种诱导人IPS细胞分化为功能性肌肉组织的培养方法，因此，我们能够产生可以测量收缩力的人造肌肉组织。预计该结果将为人造肌肉组织的产生提供有用的发现，以应用于骨骼肌组织再生和药物筛查。