心筋細胞の成熟を促進！心筋細胞評価用ゼラチン繊維不織布プレート Genocel® Cardio Plate

心筋細胞用にカスタマイズされたゼラチン繊維不織布 (Genocel®) が配置された細胞培養用プレートです。ゼラチン繊維上で培養することで、心筋細胞の成熟化を促進し、収縮評価をはじめ、様々な評価が可能です。

• 抗がん剤の心毒性評価
• 急性毒性の評価
• 病態心筋の評価

• 簡便な収縮評価を実現
  • 心筋細胞の収縮により、柔軟なゼラチン繊維が大きく変形するため、収縮挙動を簡単に感度良く検出できます。
  • 透明性が良く、明視野観察で評価可能です。
    
• 機能的な成熟の促進
  • 心筋細胞が自身の収縮によってゼラチン繊維を変形させ、機械的刺激を通じて成熟を促進します。
  • ゼラチン繊維上での細胞の配向により、機能的成熟を促進します。
• 過酷な条件下でも細胞が剥離せず評価可能
  • ゼラチン繊維に接着した心筋細胞は、過酷な条件下でも剥離せず、定量的な評価を可能にします。

サルコメア構造の発達

ゼラチン繊維に沿って配向したサルコメア構造が発達し、機能的な心筋に必要な構造形成をサポートします。

図1. ゼラチン繊維上のiPS心筋細胞のサルコメア構造の発達
左：iPS心筋細胞（iCell® Cardiomyocyte²）のα-actinin蛍光免疫染色像。培養3日目からゼラチン繊維に沿ったサルコメア構造が発現し、培養15日にはより明確なサルコメア構造が観察された。
右：サルコメア長（サルコメア構造の縞の間隔）が、培養7-15日で約2-2.2 µmに発達し、成体心筋のサルコメア長（約2.2 µm）を模倣した。

陽性変力作用の獲得

生理的な応答性を高め、成熟した心筋を模倣します。

図2. 様々な陽性変力作用薬の応答性
iPS心筋細胞で安定的な検出が困難とされている、薬剤により心筋の収縮力が増強する作用（陽性変力作用）を、機序の異なる薬でそれぞれ検出できた。
図上段：収縮力波形
薬剤の投与前（黒線）に対し、薬剤の投与後（赤線）は、ピークの高さが増大し、収縮力が増大している。
図下段：収縮と弛緩速度
薬剤による収縮・弛緩速度の変化が薬剤ごとに異なり、機序による応答性の違いを検出できている。

抗がん剤暴露後の収縮力、サルコメア構造、ミトコンドリア膜電位の評価

図3. 抗がん剤暴露72時間における収縮特性、構造の評価
図上段：暴露72時間後の収縮力
コントロールのDMSOに対し、Nilotinibでは拍動数と収縮力が低下し、Doxorubicin では収縮力が大きく低下し、小さな収縮が高頻度に観察された。
図中段：暴露72時間後のサルコメア構造
コントロールのDMSOではゼラチン繊維に沿って、幅のあるサルコメア構造が規則的に発現しているのに対し、Nilotinibではサルコメア構造の幅が狭く、規則性が乱れた。Doxorubicinではゼラチン繊維に沿って発達したサルコメア構造の一部が剥離・消失し、いびつな形状となった。
図下段：正常ミトコンドリア膜電位感受性色素（JC-10）
DMSOではミトコンドリア膜電位の変動により色素が凝集し、通常の生細胞と同様の挙動を示すのに対し、Nilotinibおよび、Doxorubicinでは色素の凝集が少なく、ミトコンドリア毒性があることが示唆された。

収縮力低下と、サルコメア構造の変化、ミトコンドリア毒性の発現、cTnTなどのバイオマーカーの検出を行うことで、統合的な毒性評価が可能である。

マウス初代心筋細胞における構造形成と収縮特性の評価

本プレートは、iPS細胞由来心筋細胞だけでなく、マウス初代心筋細胞の評価にも有用です。

●構造形成の促進
マウス心筋細胞を本プレート上で培養すると、ゼラチン繊維に沿って細胞が配向・整列し、培養日数の経過とともに横紋構造（サルコメア構造）が明瞭に発達することが確認されました。さらに、培養条件の最適化（例：BrdU添加）により、長期培養後もこの構造が維持されることが示唆されており、様々な実験デザインに対応可能です。

図4. ゼラチン繊維上で培養したマウス心筋細胞のサルコメア構造
培養日数の経過とともに、繊維に沿って横紋構造が明確に観察された（免疫染色：α-actinin）。
[使用細胞：コスモ・バイオ株式会社 凍結マウス胎児心筋細胞 (品番：CMC12C)]

図5．培養条件の最適化によるサルコメア構造の維持（培養21日）
BrdUを添加することで、長期培養後も明瞭な横紋構造が維持された。

●安定した収縮挙動の評価
本プレートは透明性が良く、柔軟なゼラチン繊維の変形を捉えることで、明視野観察による簡便な収縮評価を実現します。短期培養（Day3）のマウス心筋細胞では、周期的で安定した収縮波形が得られており、基礎的な収縮特性の評価に適していることが分かります。

図6．短期培養（Day3）で観察された安定した収縮波形
明視野観察から、心筋細胞の基礎的な収縮パターンを 安定して解析できる。

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