バイオ３Dプリンタによる自己細胞凝集成熟能の機序解明と自己細胞由来心臓弁の開発

使用生物3D打印机阐明自体细胞聚集成熟能力的机制以及自体细胞来源的心脏瓣膜的开发

• 批准号: 18H02889
• 负责人: 西田 誉浩
• 金额: $ 10.4万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18H02889/
• 关键词: 心臓弁再生; バイオ３Dプリンタ; 組織工学; 自己細胞由来; 再生医療; バイオ３Ｄプリンタ; 細胞凝集

臨床使用される機械弁や異種生体弁などの外来異物を用いて作製した現行の人工弁は抗血栓性、抗感染性、生体適合性、耐久性、さらに小児に適応できる小さな人工弁は開発されていないなど解決すべき課題が多く残されており、未だに理想的なものは開発されていない。当該年度は移植可能な自己細胞由来心臓弁の基盤となる心臓弁組織型スフェロイドの最適化を目的とした研究を実施した。大きな構造体を作成するにあたり、組織体表面からの分子拡散に依存した従来の組織培養法では、酸素・栄養供給の点で内部細胞に十分な酸素・栄養が供給できず中心部壊死を起こすことが予測される。そこで構造体の一つの単位となるスフェロイドの培養条件を変えること、添加物を加えることでスフェロイドの内部細胞の生存率の向上ができないかを検討した。スフェロイドはHNDFBのみで構成され、50000細胞/spheroidで作成した。低酸素の培養条件下でHNDFBのVEGFの産生を促す核酸アナログを添加し通常培養と低酸素培養を行った。比較対象群として核酸アナログを未添加の通常培養群と低酸素培養群を作成し計4群で比較検討を行った。それぞれスフェロイドを1週間培養しAccutaseを用い細胞懸濁液を作成した。その後フローサイトメーターを使用しAnnexinⅤで染色したアポトーシス細胞とDAPIで染色した死細胞の定量評価、それに加え病理学的評価を試みた。低酸素培養下のHNDFBスフェロイドの生存率は従来の培養法よりも高く、さらに核酸アナログを添加することで生存率を高める可能性があることが示唆された。今後は自己細胞由来心臓弁に適したスフェロイドの大きさの再検討、培養条件による細胞内に起こる変化を分子科学的に検討していく必要がある。

当前使用异物制成的人造瓣膜，例如机械瓣膜和用于临床用途的异质生物瓣膜，有许多问题可以解决，例如抗重磅性特性，抗感染性，生物相容性，耐用性，耐用性和可以适应儿童的小型人造阀，尚未开发出来，并且尚未开发出理想的阀门。在今年，进行了研究，目的是优化心脏瓣膜组织型球体，这构成了可植入自体细胞衍生的心脏瓣膜的基础。在创建大型结构时，预计依赖于组织表面分子扩散的常规组织培养方法可以防止足够的氧气和营养物质向内部细胞供应氧气和养分，从而导致中央坏死。因此，我们研究了可以改变球体的培养条件，即结构的一个单位，以及是否可以通过添加添加剂来改善球体内部细胞的存活率。球体仅由HNDFB组成，并在50,000个细胞/球体中创建。在低氧培养条件下，添加了促进HNDFB VEGF产生的核酸类似物，并进行了正常培养和低氧培养。由于未添加核酸类似物的组，制备了正常培养基和低氧培养基，并比较了四个组并研究了四组。将每个球体培养一周，并使用ACCUTASE制备细胞悬浮液。随后，用膜联蛋白V和用DAPI染色的死细胞染色的凋亡细胞的定量评估，此外，尝试了病理评估。在低氧培养下，HNDFB球体的存活率高于常规培养方法的存活率，并且建议添加核酸类似物可以提高存活率。将来，有必要重新检查适合自体细胞衍生心脏瓣膜的球体大小，并对由于培养条件而导致的细胞内发生的变化进行分子科学研究。

项目成果

2-Cl-C.OXT-A Stimulates Contraction through Suppression of PDE Activity in HiPSC-Derived Cardiac Organoids

2-Cl-C.OXT-A 通过抑制 HiPSC 来源的心脏类器官中的 PDE 活性来刺激收缩

• 发表时间: 2018
• 作者: Kitsuka T;Itoh M;Amamoto S;Arai K;Oyama J;Node K;Nakayama K;Morita S;Nishida T.
• 通讯作者: Nishida T.

Translational research of scaffold free tubular tissue modeled with Kenzan method Bio-3D Printer for cardiovascular surgery.

使用 Kenzan 方法生物 3D 打印机建模的无支架管状组织用于心血管手术的转化研究。

• 发表时间: 2018
• 作者: Ishikawa Yoshiya;Ban Daisuke;Watanabe Shuichi;Akahoshi Keiichi;Ono Hiroaki;Mitsunori Yusuke;Kudo Atsushi;Tanaka Shinji;Tanabe Minoru;Manabu Itoh
• 通讯作者: Manabu Itoh