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J-GLOBAL ID：201902262049998806   整理番号：19A2125669

幾何学的パターン形成と構成細胞不均一性はヒト誘導多能性幹細胞ベースプラットフォームにおける電気伝導障害を促進する:心房性不整脈のin vitro疾患モデル【JST・京大機械翻訳】

Geometrical Patterning and Constituent Cell Heterogeneity Facilitate Electrical Conduction Disturbances in a Human Induced Pluripotent Stem Cell-Based Platform: An In vitro Disease Model of Atrial Arrhythmias

著者 (16件)： Nakanishi Hiroyuki (Department of Cardiovascular Medicine, Graduate School of Medicine, Osaka University, Suita, Japan) ,  Lee Jong-Kook (Department of Advanced Cardiovascular Regenerative Medicine, Graduate School of Medicine, Osaka University, Suita, Japan) ,  Miwa Keiko (Department of Mechanical Engineering, Kyushu University, Fukuoka, Japan) ,  Masuyama Kiyoshi (Department of Cardiovascular Medicine, Graduate School of Medicine, Osaka University, Suita, Japan) ,  Yasutake Hideki (Department of Cardiovascular Medicine, Graduate School of Medicine, Osaka University, Suita, Japan) ,  Li Jun (Department of Cardiovascular Medicine, Graduate School of Medicine, Osaka University, Suita, Japan) ,  Tomoyama Satoki (Department of Cardiovascular Medicine, Graduate School of Medicine, Osaka University, Suita, Japan) ,  Honda Yayoi (Preclinical Research Unit, Sumitomo Dainippon Pharma Co., Ltd., Osaka, Japan) ,  Deguchi Jiro (Preclinical Research Unit, Sumitomo Dainippon Pharma Co., Ltd., Osaka, Japan) ,  Tsujimoto Shinji (Regenerative & Cellular Medicine Office, Sumitomo Dainippon Pharma Co., Ltd., Osaka, Japan) ,  Hidaka Kyoko (Department of Advanced Cardiovascular Regenerative Medicine, Graduate School of Medicine, Osaka University, Suita, Japan) ,  Hidaka Kyoko (Center for Fundamental Education, The University of Kitakyushu, Kitakyushu, Japan) ,  Miyagawa Shigeru (Department of Cardiovascular Surgery, Graduate School of Medicine, Osaka University, Suita, Japan) ,  Sawa Yoshiki (Department of Cardiovascular Surgery, Graduate School of Medicine, Osaka University, Suita, Japan) ,  Komuro Issei (Department of Cardiovascular Medicine, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo, Tokyo, Japan) ,  Sakata Yasushi (Department of Cardiovascular Medicine, Graduate School of Medicine, Osaka University, Suita, Japan)
資料名： Frontiers in Physiology (Web)  (Frontiers in Physiology (Web))
巻： 10  ページ： 818  発行年： 2019年 
JST資料番号： U7093A  ISSN： 1664-042X  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： スイス (CHE)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 肺静脈(PVs)からの異所性病巣は心房細動(AF)の開始に関連する主な引き金を構成する。本研究において類似の構成を有するin vitro幾何学的パターン形成としてモデル化された急激な解剖学的狭から広い遷移は,PVsと左心房(LA)の接合部に位置する。複雑な細胞組成,すなわち構成細胞の不均一性もPVsとPVs-LAジャンクションで観察された。解剖学的不規則性と構成細胞不均一性を伴う高頻度トリガーは,AF発生の必要条件である伝導障害を引き起こす。しかしながら,心房特性を有するヒトに基づく心筋細胞(CMs)を用いた電気生理学的性質に及ぼすこれらの因子の影響を調べる実験はほとんど報告されていない。本研究の目的は,高周波刺激下での幾何学的パターン形成と構成細胞不均一性が,ヒト誘発多能性幹細胞(hiPSC)と心房線維芽細胞(Fbs)から誘導された心房様CMsから成るin vitro二次元(2D)単層調製を利用して伝導障害を受けるかどうかを推定することであった。全トランスレチノイン酸(ATRA)の添加による指向性心臓分化プロトコルを用いて,hiPSCを心房様CMsに誘導した。心房様hiPSC由来CMs(hiPSC-CMs)と心房Fbsは,PVs-LAジャンクションを模倣した幾何学的パターン形成の有無にかかわらず,手動で作製されたプレート上で定義された比率(CMs/Fb:100%/0%または70%/30%)で転送された。PVsに起因する反復異所性焦点をエミュレートする高周波場刺激を提供し,電気伝搬を光学マッピングにより評価した。ATRA適用の有無にかかわらず,高純度のCMを生成した。ATRA処理hiPSC-CMsは,ATRA無処理hiPSC-CMsよりも有意に高い心房特異的性質を示し,高周波数での電気刺激は,均一形状のものよりも急激な幾何学的転移を有する心房様hiPSC-CMs単層調製物の電気伝導を優先的に誘導した。さらに,幾何学的にパターン化された心房様hiPSC-CMsへのヒト心房Fbsの適用は,心房様hiPSC-CM単独製剤を用いたそれらと比較して,電気伝導の完全性をさらに悪化させる傾向があった。このように,高周波刺激下での幾何学的狭幅パターン形成は,in vitro心房様hiPSC-CM単分子層内の電気伝導を優先的に危険にした。心房Fbsにより表される構成細胞不均一性も,伝導安定性の更なる悪化に寄与した。Copyright 2019 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： *ヒト ,  *in vitro実験 ,  *電気伝導 ,  *パターン形成 ,  心筋細胞 ,  *不均一性 ,  *病態モデル ,  HF【周波数】 ,  電気刺激 ,  モデリング ,  解剖学 ,  心房細動 ,  *心房 ,  二次元
準シソーラス用語： 左心房 , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (8件)： ヒト人工多能性幹細胞 ,  心房様心筋細胞 ,  ヒト心房線維芽細胞 ,  幾何学的パターニング ,  構成細胞不均一性 ,  電気伝導 ,  伝導障害 ,  ソースからシンクへの不整合

分類 (1件)： 細胞膜の輸送  (EF04020R)

引用文献 (80件)：

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• Barbuti A., Robinson R. B. (2015). Stem cell-derived nodal-like cardiomyocytes as a novel pharmacologic tool: insights from sinoatrial node development and function. Pharmacol. Rev. 67 368-388. doi: 10.1124/pr.114.009597
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• Bergmann O., Zdunek S., Felker A., Salehpour M., Alkass K., Bernard S., et al (2015). Dynamics of cell generation and turnover in the human heart. Cell 161 1566-1575. doi: 10.1016/j.cell.2015.05.026
• Blazeski A., Zhu R. J., Hunter D. W., Weinberg S. H., Boheler K. R., Zambidis E. T., et al (2012). Electrophysiological and contractile function of cardiomyocytes derived from human embryonic stem cells. Prog. Biophys. Mol. Biol. 110 178-195. doi: 10.1016/j.pbiomolbio.2012.07.012

タイトルに関連する用語 (12件)： 幾何学 ,  パターン形成 ,  細胞 ,  不均一性 ,  ヒト ,  誘導 ,  多能性幹細胞 ,  プラットフォーム ,  伝導障害 ,  促進 ,  心房性不整脈 ,  疾患モデル