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财年，我们对心室ECM进行了生化分析，并评估了人iPS细胞在具有不同机械特性的心室ECM凝胶上向心肌细胞亚型的分化。 1.心室ECM生化分析：通过质谱LC-MS/MS对心室ECM分析显示，心室ECM中92.95%的蛋白质为胶原蛋白，其中I、III、IV型、V型胶原蛋白占91.8% ，并鉴定出 10 种其他类型的胶原蛋白。此外，还鉴定出了 Fibrillin-1 和 -2、层粘连蛋白、纤连蛋白和 Tenascin-X 等粘附蛋白。 2.人iPS细胞在不同机械性能的心室ECM凝胶上分化为亚型心肌细胞：在经交联剂EDAC处理的四种不同机械性能的vECM凝胶上培养单层法分化的人iPS细胞。通过实时PCR评估每种特定标记物的mRNA表达，评估心肌细胞的每种亚型的分化和分化的心肌细胞的成熟。心室 ECM 凝胶上的分化细胞中的心室肌细胞标记物 MLC2v 在心室 ECM 凝胶上培养的细胞中往往表现出较高的表达水平，与其他凝胶上的细胞相比，心室 ECM 凝胶上的细胞具有最低的瞬时弹性模量和最慢的应力松弛。此外，在心室ECM凝胶上培养的细胞中心房肌细胞标记物MLC2a的表达往往高于在其他类型的凝胶上培养的细胞，其瞬时弹性模量与脱细胞组织相似并且表现出快速应力松弛。是的。此外，我们还研究了分化心肌细胞搏动引起的心室ECM凝胶变形能量储存和耗散与亚型心肌细胞mRNA表达之间的关系。有人认为，具有低凝胶变形能量密度和低能量耗散率的心室ECM凝胶促进分化为搏动心肌细胞，例如心室肌细胞和心房肌细胞。

项目成果

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

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 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

Characterizing and Modulating the Mechanical Properties of hydrogels from Ventricular Extracellular Matrix

心室细胞外基质水凝胶机械性能的表征和调节

• 发表时间: 2015
• 作者: Kyohei Fujita; Yuuki Tuchida; Hiroki Seki; Daisuke Sato; Takao Nakamura; Tadashi Kosawada; Zhonggang Feng; 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
• 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