心不全治療に向けた「ハート・オン・チップ」技術(Heart-on-a-chip may lead to new treatments for heart failure)

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2025-11-03 カリフォルニア大学バークレー校(UCB)

Web要約 の発言:
カリフォルニア大学バークレー校、グラッドストーン研究所、UCSFの共同研究チームは、心不全治療の突破口となる「ハート・オン・ア・チップ(Heart-on-a-chip)」技術を開発した。微小流体デバイス内にヒト心筋細胞を3D培養し、心臓組織の生理環境を再現。このモデルを用いて、心筋細胞へmRNAを効率的に送達できる新しい脂質ナノ粒子(LNP)を発見した。酸分解性ポリエチレングリコール被覆により、LNPが心筋組織を通過しエンドソームから脱出しやすくなり、遺伝子編集治療の精度を大幅に向上。マウス実験でも高い効果が確認された。このアプローチは、動物実験を削減しつつ心臓疾患向けmRNA治療の安全性と有効性を迅速に検証できる画期的手法として注目されている。

心不全治療に向けた「ハート・オン・チップ」技術(Heart-on-a-chip may lead to new treatments for heart failure)
A cardiac microphysiological system under fluorescent lighting with fluidic tubing. This heart-on-a-chip allows the screening and discovery of lipid nanoparticles that can effectively deliver gene therapies to the heart. (Image courtesy of the researchers)

<関連情報>

脂質ナノ粒子-mRNA複合体をスクリーニングするための微小生理学的システムは、生体内での心臓トランスフェクションの有効性を予測する A microphysiological system for screening lipid nanoparticle-mRNA complexes predicts in vivo heart transfection efficacy

Gabriel Neiman,Mauro W. Costa,Hesong Han,Sheng Zhao,Tammy K. Ng,Brian Siemons,Tomohiro Nishino,Yu Huang,Shyam Lal,Kenneth Wu,Luke M. Judge,Bruce R. Conklin,Deepak Srivastava,Niren Murthy & Kevin E. Healy
Nature Biomedical Engineering  Published:03 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41551-025-01523-4

extended data figure 1

Abstract

Gene transfection via lipid nanoparticle (LNP)-mRNA complexes have tremendous potential for treating cardiac diseases. However, the transfection efficiency is poor and there is a lack of in vitro screening systems that predict transfection efficacy. Here we demonstrate a method for identifying LNP-mRNA complexes that diffuse efficiently within 3D cardiac micromuscles and transfect cardiomyocytes with high efficiency, using a phenotypic cardiac microphysiological system (MPS) constructed from a human induced pluripotent stem cell cardiomyocytes Cre-reporter line. LNP formulations containing an acid-degradable PEG–lipid had enhanced diffusion and gene editing efficiency in the cardiac MPS. The in vivo delivery of LNP-mRNA complexes, including luciferase and CRE mRNA, into Ai6 mice confirmed the cardiac MPS screening outcomes. Acid-degradable PEG-LNPs achieved notably superior transfection in the heart with reduced off-target liver uptake compared with standard LNP formulations. The cardiac MPS showed strong LNP transfection in vitro and pinpointed a promising formulation for in vivo mRNA delivery to the heart.

医療・健康
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