心不全モデリングと修復における応用のための高度な成熟を伴う設計されたヒト心筋
Malte Tiburcy1, James E Hudson1, Paul Balfanz1
1From Institute of Pharmacology and Toxicology, University Medical Center Göttingen, Germany (M.T., J.E.H., P.B., S.S., T.M., M.-L.C.L., E.L., F.R., S.Z., E. Wettwer, W.-H.Z.); German Center for Cardiovascular Research (DZHK), partner site Göttingen, Germany (M.T., J.E.H., P.B., S.S., T.M., M.-L.C.L., E.L., F.R., S.Z., E. Wingender, W.A.L., W.-H.Z.); Institute of Bioinformatics, University Medical Center Göttingen, Germany (S.Z., E. Wingender); Stanford Cardiovascular Institute (J.R., M.W., J.D.G., J.C.W.) and Department of Radiology (J.D.G., J.C.W.), Molecular Imaging Program, Stanford University School of Medicine, CA; The Sohnis Laboratory for Cardiac Electrophysiology and Regenerative Medicine, Technion-Israel Institute of Technology, Haifa (I.K., L.G.); Institute of Pharmacology and Toxicology, Technical University Dresden, Germany (E. Wettwer, U.R.); University Medical Center Utrecht and Hubrecht Institute, The Netherlands (P.D., L.W.v.L.); Leiden University Medical Center, The Netherlands (M.J.G.); Clinic for Cardiology and Pneumology, University Medical Center Göttingen, Germany (S.K., K.T., G.H., W.A.L.); Center for Applied Technology, Beckman Research Institute, City of Hope, Duarte, CA (L.A.C.); Department of Cardiovascular Physiology, Institute of Physiology, Ruhr University Bochum, Bochum, Germany (A.U., W.A.L.); New Laura and Isaac Perlmutter Cancer Center at New York University Langone (T.A., B.N.); and McEwen Centre for Regenerative Medicine, Toronto, Canada (G.K.). The current address for Dr Hudson is Laboratory for Cardiac Regeneration, School of Biomedical Sciences, The University of Queensland, Australia.
この研究では,幹細胞から設計されたヒト心筋 (EHM) を開発し,心臓の修復と疾患モデリングのための成人のような機能を達成しました. 拡張可能なEHM技術は 臨床応用で有望です
科学分野:
- 心血管工学
- 幹細胞生物学
- 再生医療
背景:
- 幹細胞に由来する心筋細胞は,心臓の応用において有効な使用のためにさらなる成熟を必要とします.
- 現在の方法では 成人に似た構造的,機能的な性質を 達成することが困難です
研究 の 目的:
- エンジニアリングされたヒト心筋 (EHM) 内での幹細胞由来心筋細胞の成熟を促進する.
- 定義された,血清のない条件下で,EHMの成人のようなフェノタイプを達成する.
主な方法:
- EHM生成のための細胞組成,マトリックス,および媒体の体系的な調査.
- 胚性および誘導性多能性幹細胞由来の心臓肌細胞および線維芽細胞を使用した.
- 成熟を評価するために形態学的,機能的,およびトランスクリプトーム分析を使用した.
主要な成果:
- EHMは,棒状の心筋細胞を含む,産後心筋の構造的および機能的特性を示し,有意な収縮力,およびポジティブな力-周波数反応を示した.
- カテコアミン毒性に対する正規のβ-アドレナージ信号と反応が示され,心不全の特徴を模倣した.
- EHMのスケーラビリティを臨床心臓修復の需要に応えるようにしました.
結論:
- マクロスケールの人間の心筋を設計するための普遍的に適用可能な技術の概念証明です.
- 定義された,血清のない条件下で幹細胞から派生したEHMは,疾患モデリングと心臓修復に適しています.
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