Research press release

【生体材料】興味を引きつける3次元細胞構造体の作製方法

Nature Communications

Biomaterials: An attractive approach to building 3D cell structures

心臓細胞に分化し得る胚性幹細胞(ES細胞)の3次元(3D)凝集塊を磁気によって生成する方法について説明した論文が、今週掲載される。個々の細胞から3次元組織構造体を作製し、それに刺激を加えて、より特殊化した細胞型を生成することは、再生医療の重要な目標の1つだ。

幹細胞の分化が機械的要因の影響を受けることは多くの研究によって実証されているが、そうした研究の大半は2次元構造体に着目していた。今回、Claire Wilhelmたちの論文では、3次元ES細胞構造体の磁気的集合と遠隔的な機械刺激による幹細胞分化について説明されている。Wilhelmたちは、酸化鉄ナノ粒子をES細胞に組み込むことで、この構造体を生成できることを明らかにした。また、いったん磁化したES細胞は、磁場を使って遠隔的に操作することで3次元凝集塊を生成し、機械的に刺激して心臓細胞に分化誘導できることも明らかになった。さらにWilhelmたちは、磁性酸化鉄粒子がES細胞に内部移行してもES細胞の生存性や多能性(さまざまな細胞型に分化する能力)が影響を受けないことも発見した。

この新しい方法は、生化学的要因を用いずにES細胞の分化プロファイル全体を調べる際に利用でき、従来の3次元組織構造体の作製法にとって代わる可能性もある。

The magnetically driven formation of three-dimensional (3D) aggregates of embryonic stem cells (ESCs) that can become heart cells is described in Nature Communications this week. Creating 3D tissue structures from individual cells and stimulating them to form more specialised cell types is an important goal for regenerative medicine.

A number of studies have demonstrated that mechanical factors can influence stem cell differentiation, but much of the previous work has focussed on 2D structures. Claire Wilhelm and colleagues describe 3D magnetic assembly of ESC structures along with remote mechanical stimulation for stem cell differentiation. They show that such structures can be produced by incorporating iron oxide nanoparticles into ESCs. Once magnetised, these cells can be remotely manipulated with magnetic fields to form 3D aggregates and mechanically stimulated to differentiate into heart cells. The authors find that internalising magnetic iron oxide particles in ESCs does not affect their viability and ability to differentiate into different cell types.

This process allows for the whole ESC differentiation profile to be investigated without any biochemical triggers, and may represent an alternative approach to conventional techniques for producing 3D tissue structures.

doi: 10.1038/s41467-017-00543-2

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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