心筋细胞は柔らかい足场で効率よく诱导される ～新しい心臓再生法の确立に向けて～
国立大学法人筑波大学 医学医療系 循環器内科 家田真樹教授、貞廣威太郎講師らの研究グループは、心臓の柔らかさを再現した足場を用いると、マウス線維芽細胞から心筋細胞への誘導が促進されることを発見しました。
本研究グループはこれまでに、新しい心臓再生法として、心臓に存在する心筋以外の心臓线维芽细胞に心筋诱导遗伝子を导入し、培养皿上やマウス生体内で心筋细胞を作製できることなどを报告してきましたが、临床応用にあたっては、成熟した心筋细胞を効率よく诱导する必要がありました。これまでに、生体外で诱导した心筋细胞よりも、生体心臓内で诱导した心筋细胞の方が成熟した性质を有しており、细胞周囲の环境が心筋诱导に影响することが示唆されていましたが、そのメカニズムは不明でした。また、従来の细胞培养で使用するプラスチック（ポリスチレン）製の培养皿は生体心臓に比べて约10万倍硬いことが知られていますが、细胞外基质の硬さが心筋诱导に与える影响は未解明でした。
本研究では、生体心臓と同等の柔らかさの细胞外基质を敷いた培养皿を使用すると、心筋诱导効率が飞跃的に上昇し、成熟した心筋细胞を効率よく诱导できることを発见しました。生体心臓より硬い培养皿上では、细胞内のインテグリン、搁丑辞/搁翱颁碍、ミオシン、驰础笔/罢础窜シグナル経路と线维化遗伝子の発现が进み、心筋细胞への诱导が阻害されていることがわかりました。一方、生体心臓と同等の柔らかい细胞外基质を敷いた培养皿では、このシグナル経路と线维化遗伝子発现が抑制され、心筋诱导が改善しました。さらに、柔らかい细胞外基质の使用により、现在最も効率が良いセンダイウイルスベクターによる心筋诱导も２倍に改善し、拍动する成熟した心筋细胞の诱导効率が１５％まで上昇しました。
本研究成果は、心筋诱导のメカニズム解明に贡献するだけでなく、心筋梗塞や拡张型心筋症など、心臓が硬い线维化组织に置换されるさまざまな心臓疾患への再生医疗の応用が期待されます。
図 细胞外基质の硬さと心筋诱导の関连
A: ポリスチレン製培養皿と細胞外基質の硬さを様々に変化させたハイドロゲル培養皿上で、線維芽細胞（青）に心筋誘導遺伝子を遺伝子導入して心筋細胞（赤）を直接誘導する。
B: 細胞外基質の硬さによる心筋細胞誘導効率の変化を示す。心臓と同等の柔らかさの8kPaのハイドロゲルで最も心筋誘導効率が改善した。