本研究開発においては、従来の心筋細胞を用いた細胞移植治療をさらに発展させて、心筋細胞に加えて間質細胞(心外膜細胞から分化する心臓線維芽細胞など)からなる心臓立体組織(心オルガノイド)を用いた新たな心筋組織再建治療の実現を目指している。心臓オルガノイド内における心筋細胞と間質細胞の相互作用を適切に制御する方法の開発を行う。
本年度はヒトiPS細胞から効率的に心筋細胞と心外膜細胞を分化誘導するプロトコールを確立し、それぞれの細胞種に対してその成熟度を制御する方法の開発を行った。特に薬剤処理や代謝環境の調整による機能的成熟誘導に焦点を当て、電気生理学的指標や分子マーカーの解析を通してその有用性を検証した。また、これらの細胞を三次元的に構築した立体心筋組織の成熟誘導法についても条件検討を行い、構造的・機能的に成熟した心筋細胞の作製法の開発を行った。さらに、免疫不全マウスモデルに対して心筋梗塞を作製したモデルにおいて、成熟誘導した心臓オルガノイドの移植を行い、心筋細胞単独移植群と比べてグラフト形成効率の向上や、移植後に形成される組織の構造的な統合性などの改善が確認され、心臓オルガノイド移植の有用性が示唆された。