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ES/iPS 由来心筋細胞における代謝を利用した新規分化誘導法及び精製法の構築

Research Project

Project/Area Number 13J30005
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field General medical chemistry
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

遠山 周吾  慶應義塾大学, 医学部, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥4,320,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
KeywordsヒトES細胞 / ヒトiPS細胞 / 心筋細胞 / 腫瘍化 / 移植 / 純化精製 / 代謝 / ES細胞 / iPS細胞 / 心筋分化 / 精製
Outline of Annual Research Achievements

ヒトES細胞およびiPS細胞はさまざまな細胞に分化可能であるため、再生医療への応用が期待されている。ヒトES細胞およびiPS細胞におけるエネルギー代謝は、おもにグルコースの代謝に依存することが知られているが、アミノ酸の役割に関する報告は少ない。我々は、ヒトES細胞およびiPS細胞におけるアミノ酸の代謝を解析することにより、グルタミンが重要な役割を担うことを明らかにした。ヒトES細胞およびiPS細胞をグルコースおよびグルタミンを除去した条件において培養した場合、グルコースのみを除去した場合に比べ、ATPが短時間で著明に低下しすみやかに死滅した。また、トランスクリプトーム解析およびメタボローム解析により、ヒトES細胞およびiPS細胞はピルビン酸ではなくグルタミンを効率よく利用してATPを合成していることがわかった。その原因として、ヒトES細胞およびiPS細胞において、アコニターゼ2およびイソクエン酸脱水素酵素2/3の発現が著明に低下していること、ATPクエン酸リアーゼが著明に上昇していることが示唆された。一方、心筋細胞は乳酸を効率よく利用することにより生存が可能であることがわかった。この代謝の特性を利用することにより、ヒトES細胞およびiPS細胞を分化した際に混入する未分化幹細胞を完全に除去した安全性の高い心筋細胞を作製することが可能となり、今後の再生医療の実現に貢献することが期待される。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2016 2015 2014 2013

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 7 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Glutamine Oxidation Is Indispensable for Survival of Human Pluripotent Stem Cells.2016

    • Author(s)
      Tohyama S, Fujita J, Hishiki T, Matsuura T, Hattori F, Ohno R, Kanazawa H, Seki T, Nakajima K, Kishino Y, Okada M, Hirano A, Kuroda T, Yasuda S, Sato Y, Yuasa S, Sano M, Suematsu M, Fukuda K.
    • Journal Title

      Cell Metab

      Volume: 23 Issue: 4 Pages: 663-74

    • DOI

      10.1016/j.cmet.2016.03.001

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Patient-Specific Induced Pluripotent Stem Cell Models: Characterization of iPS Cell-Derived Cardiomyocytes.2016

    • Author(s)
      Egashira T, Yuasa S, Tohyama S, Kuroda Y, Suzuki T, Seki T, Fukuda K.
    • Journal Title

      Methods Mol Biol.

      Volume: 1353 Pages: 343-53

    • DOI

      10.1007/7651_2014_165

    • ISBN
      9781493930333, 9781493930340
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gelatin Hydrogel Enhances the Engraftment of Transplanted Cardiomyocytes and Angiogenesis to Ameliorate Cardiac Function after Myocardial Infarction.2015

    • Author(s)
      Nakajima K, Fujita J, Matsui M, Tohyama S, Tamura N, Kanazawa H, Seki T, Kishino Y, Hirano A, Okada M, Tabei R, Sano M, Goto S, Tabata Y, Fukuda K.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 10(7) Issue: 7 Pages: e0133308-e0133308

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0133308

    • NAID

      120005763407

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Analysis of cardiomyocyte movement in the developing murine heart.2015

    • Author(s)
      Hashimoto H, Yuasa S, Tabata H, Tohyama S, Seki T, Egashira T, Hayashiji N, Hattori F, Kusumoto D, Kunitomi A, Takei M, Kashimura S, Yozu G, Shimojima M, Motoda C, Muraoka N, Nakajima K, Sakaue-Sawano A, Miyawaki A, Fukuda K
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun

      Volume: 464 Issue: 4 Pages: 1000-1007

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.07.036

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A massive suspension culture system with metabolic purification for human pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes.2014

    • Author(s)
      Hemmi N**, Tohyama S**, Nakajima K, Kanazawa H, Suzuki T, Hattori F, Seki T, Kishino Y, Hirano A, Okada M, Tabei R, Ohno R, Fujita C, Haruna T, Yuasa S, Sano M, Fujita J, Fukuda K.
    • Journal Title

      Stem Cells Translational Medicine

      Volume: 3 Issue: 12 Pages: 1473-83

    • DOI

      10.5966/sctm.2014-0072

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Endogenous Prostaglandin D2 and Its Metabolites Protect the Heart Against Ischemia-Reperfusion Injury by Activating Nrf2.2014

    • Author(s)
      Katsumata Y, Shinmura K, Sugiura Y, Tohyama S, et al.
    • Journal Title

      Hypertension

      Volume: 63 Issue: 1 Pages: 80-87

    • DOI

      10.1161/hypertensionaha.113.01832

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generation and characterization of functional cardiomyocytes derived from human T cell-derived induced pluripotent stem cells.2014

    • Author(s)
      Seki T, Yuasa S, Kusumoto D. Tohyama S, et al.
    • Journal Title

      PLoS One.

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0085645

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Induction of Human Cardiomyocyte-like Cells from Fibroblasts by Defined Factors.2013

    • Author(s)
      Wada R, Muraoka N, Inagawa K, Tohyama S, et al
    • Journal Title

      Proc Natl Acad Sci U S A.

      Volume: 110 Issue: 31 Pages: 12667-72

    • DOI

      10.1073/pnas.1304053110

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Distinct iPS Cells shows different Cardiac Differentiation Efficiency.2013

    • Author(s)
      Ohno Y, Yuasa S, Seki T, Fukuda K., et al.
    • Journal Title

      Stem Cells International

      Volume: 2013 Pages: 659739-659739

    • DOI

      10.1155/2013/659739

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Metabolic Regulation of Pluripotent Stem Cells and Cardiac Regenerative Medicine2016

    • Author(s)
      Shugo Tohyama, Jun Fujita, Takako Hishiki, Fumiyuki Hattori, Motoaki Sano, Makoto Suematsu, Keiichi Fukuda
    • Organizer
      第80回日本循環器学会学術総会
    • Place of Presentation
      仙台国際会議場(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 代謝制御を基盤とした心臓再生医療2015

    • Author(s)
      遠山周吾、藤田淳、服部文幸、菱木貴子、末松誠、福田恵一
    • Organizer
      第19回日本心血管内分泌代謝学会学術総会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 代謝的アプローチによるヒトES/iPS細胞を用いた心臓再生医療2015

    • Author(s)
      遠山周吾、藤田淳、服部文幸、菱木貴子、末松誠、福田恵一
    • Organizer
      第14回日本再生医療学会学術総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2015-03-19 – 2015-03-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] A Massive Suspension Culture System with Metabolic Selection for Human Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes2015

    • Author(s)
      Shugo Tohyama, Jun Fujita, Natsuko Hemmi, Fumiyuki Hattori, Keiichi Fukuda
    • Organizer
      The 18th Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience
    • Place of Presentation
      武田薬品研修所
    • Year and Date
      2015-01-15 – 2015-01-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 多能性幹細胞の代謝と心臓再生医療2014

    • Author(s)
      遠山周吾、藤田淳、服部文幸、菱木貴子、末松誠、福田恵一
    • Organizer
      第18回日本心血管内分泌代謝学会学術総会
    • Place of Presentation
      横浜市開港記念会館
    • Year and Date
      2014-11-21 – 2014-11-22
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] iPS細胞から作った心筋細胞で心臓病を治す! ?2013

    • Author(s)
      遠山周吾
    • Organizer
      免疫ふしぎ未来2013(日本免疫学会主催)一般市民向け
    • Place of Presentation
      日本未来科学館
    • Year and Date
      2013-08-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] メタボローム解析を用いたヒトES/iPS由来心筋細胞における純化精製法の確立2013

    • Author(s)
      遠山周吾、福田恵一
    • Organizer
      第29回日本DDS学会学術集会
    • Place of Presentation
      京都テルサ
    • Year and Date
      2013-07-04
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Distinct Metabolic Flow Enables Purification of Human Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes2013

    • Author(s)
      Tohyama S, Hattori F, Sano M, et al.
    • Organizer
      The International Society for Heart Research, Japan Section 2013
    • Place of Presentation
      San Diego( ポスター発表)
    • Year and Date
      2013-06-29
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ESおよびiPS細胞における未分化幹細胞除去法および心筋精製法2013

    • Author(s)
      遠山周吾, 服部文幸, 福田恵一
    • Organizer
      第23回日本サイトメトリー学会
    • Place of Presentation
      日本医科大学橘桜会館
    • Year and Date
      2013-06-23
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 新規未分化幹細胞除去および心筋純化精製培地2014

    • Inventor(s)
      遠山周吾 藤田淳 福田恵一
    • Industrial Property Rights Holder
      遠山周吾 藤田淳 福田恵一
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2014-07-16
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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