ヒトiPS細胞由来心筋細胞の増殖と成熟を制御する分子スイッチ「PRDM16」の役割を解明

ad

2026-07-13 京都大学iPS細胞研究所

京都大学iPS細胞研究所(CiRA)と大阪大学の研究グループは、ヒトiPS細胞由来心筋細胞(hiPSC-CMs)の増殖と成熟を切り替える分子スイッチとして転写因子PRDM16の役割を明らかにした。解析の結果、PRDM16は細胞周期を制御するCDK1やリン酸化AKT(pAKT)の活性を抑制し、心筋細胞の増殖を停止させる一方、サルコメア形成、ミトコンドリアの酸化的リン酸化、収縮機能など成熟心筋に必要な機能を促進することが判明した。PRDM16を抑制すると心筋細胞は再び増殖能を獲得するが成熟は阻害され、逆に過剰発現させると細胞周期が抑制されて成熟が促進された。さらに、3次元人工心筋組織でも成熟度の向上が確認された。本研究は、心筋細胞を「増殖させる段階」と「成熟させる段階」に制御できる可能性を示すものであり、心臓再生医療や疾患モデル、創薬評価に用いる高機能な人工心筋組織の開発につながることが期待される。

ヒトiPS細胞由来心筋細胞の増殖と成熟を制御する分子スイッチ「PRDM16」の役割を解明
本研究の概要

<関連情報>

PRDM16は、ヒトiPSC由来心筋細胞における細胞周期の動態と成熟の側面を調節する PRDM16 modulates aspects of cell cycle dynamics and maturation in human iPSC-derived cardiomyocytes Stem Cell Reports  Published:July 9, 2026 DOI:https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2026.103005

Highlights

  • PRDM16 regulates the proliferation-maturation balance in hiPSC-derived cardiomyocytes
  • PRDM16 suppression sustains proliferative competence via CDK1 and phospho-AKT
  • PRDM16 overexpression promotes hypertrophy and postnatal-like sarcomeric maturation
  • Loss of PRDM16 impairs metabolic, structural, and functional maturation

Summary

Deciphering how cardiomyocytes exit proliferation and acquire postnatal maturity is essential for understanding heart development and regenerative potential. We identify PRDM16 as a regulator that influences the balance between proliferation and maturation in human iPSC-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs). Mechanistically, PRDM16 controls proliferative activity by modulating CDK1 and phospho-AKT, two central drivers of cardiomyocyte cell cycle progression. Loss of PRDM16 profoundly disrupts metabolic and structural maturation, yielding abnormal sarcomeric protein ratios and impaired engineered heart tissue function. In contrast, moderate PRDM16 overexpression promotes metabolic rewiring and structural remodeling characteristic of mature cardiomyocytes. These findings support a model in which PRDM16 functions as a context-dependent modulator governing the transition from proliferation to maturation. By demonstrating that transient downregulation favors proliferation while sustained expression drives maturation, our work highlights PRDM16 as both a potential developmental regulator and a therapeutic target for enhancing cardiomyocyte regeneration, cardiac repair, and the functional engineering of human heart tissues.

細胞遺伝子工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました