iPS細胞由来血管細胞による小口径血管グラフト作成及び虚血性疾患への移植法の開発

• Project/Area Number: 15H04938
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Cardiovascular surgery
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 南方 謙二 京都大学, 医学研究科, 講師 (60539675)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂田 隆造 京都大学, 医学研究科, 名誉教授 (20325781) ; 池田 義 京都大学, 医学研究科, 准教授 (40281092) ; 田畑 泰彦 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (50211371)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥16,640,000 (Direct Cost: ¥12,800,000、Indirect Cost: ¥3,840,000); Fiscal Year 2017: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2016: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2015: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
• Keywords: 冠動脈外科学 / iPS細胞 / 再生医療 / 血行再建

Outline of Annual Research Achievements

iPS細胞由来血管細胞移植グラフト（組織化人工血管）開発にあたり、まずヒトiPS細胞を用いた三次元バイオマテリアル心臓組織作製において心筋細胞に血管内皮細胞などの血管構成細胞を加えることでその組織成熟度、機能が向上することを確認した(Masumoto. Sci Rep 2016)。これは血管構成細胞の重要な役割を示しており、組織化人工血管作製研究の基礎となりえる。
次に、マイクロRNA導入によるiPS細胞由来血管内皮細胞の動脈化を目指したフェノタイプ制御実験に先立ち、ウサギ血管内膜肥厚モデルにおいてマイクロRNA導入法の効果を検証した。このモデルは、バルーンカテーテルを用いて内皮を擦過損傷した頚静脈グラフトを頚動脈に置換移植し、また末梢頚動脈分枝を結紮することで作製される。この頚静脈グラフトにマイクロRNAを導入するにあたり、従来はエレクトロポレーション法を用いてきた。しかしながら、今回PLGAを用いることで、マイクロRNAを溶解したリン酸緩衝生理食塩水に頚静脈グラフトを浸漬するのみでマイクロRNAを効率的に導入する方法を確立した。さらにこのマイクロRNA導入頚静脈グラフトを頚動脈に置換移植することで、その内膜肥厚が抑制されることを確認した。このことはマイクロRNAの導入にウイルスベクターを必要としないということだけでなく、特定の遺伝子導入機器を必要とせず、簡便な方法を確立できたということを意味する。さらに、今後予定しているiPS細胞由来内皮細胞を用いた組織化人工血管を用いた動物実験においてもこの方法を応用できると期待できる。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Prevention of abdominal aortic aneurysm progression by oral administration of green tea polyphenol in a rat model. (2016)
  • Author(s): Setozaki S, Minakata K, Masumoto H, Hirao S, Yamazaki K, Kuwahara K, Ikeda T, Sakata R.
  • Journal Title: J Thorac Cardiovasc Surg. Volume: - Issue: 6 Pages: 1803-1812
  • DOI: 10.1016/j.jvs.2016.06.003
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The myocardial regenerative potential of three-dimensional engineered cardiac tissues composed of multiple human iPS cell-derived cardiovascular cell lineages. (2016)
  • Author(s): Masumoto H, Nakane T, Tinney JP, Yuan F, Ye F, Kowalski WJ, Minakata K, Sakata R, Yamashita JK, Keller BB.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 6 Issue: 1 Pages: 29933-29933
  • DOI: 10.1038/srep29933
  • NAID: 120005829361
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Green Tea Polyphenol Prevents Diabetic Rats From Acute Kidney Injury After Cardiopulmonary Bypass. (2016)
  • Author(s): Funamoto M, Masumoto H, Takaori K, Taki T, Setozaki S, Yamazaki K, Minakata K, Ikeda T, Hyon SH, Sakata R.
  • Journal Title: Ann Thorac Surg Volume: 101 Issue: 4 Pages: 1507-13
  • DOI: 10.1016/j.athoracsur.2015.09.080
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Safety and efficacy of sustained release of basic fibroblast growth factor using gelatin hydrogel in patients with critical limb ischemia. (2016)
  • Author(s): Kumagai M, Marui A, Tabata Y, Takeda T, Yamamoto M, Yonezawa A, Tanaka S, Yanagi S, Ito-Ihara T, Ikeda T, Murayama T, Teramukai S, Katsura T, Matsubara K, Kawakami K, Yokode M, Shimizu A, Sakata R.
  • Journal Title: Heart Vessels. Volume: 未定
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Efficient long-term survival of cell grafts after myocardial infarction with thick viable cardiac tissue entirely from pluripotent stem cells. (2015)
  • Author(s): Matsuo T, Masumoto H, Tajima S, Ikuno T, Katayama S, Minakata K, Ikeda T, Yamamizu K, Tabata Y, Sakata R, Yamashita JK.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5:16842 Issue: 1 Pages: 1-14
  • DOI: 10.1038/srep16842
  • NAID: 120005753829
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Mesh-shaped engineered cardiac tissue generated from human iPS cell for cardiac regeneration. (2017)
  • Author(s): Nakane T, Masumoto H, Minakata K, Ikeda T, Minatoya K, Yamashita J, Sakata R.
  • Organizer: 第81回日本循環器学会学術集会
  • Place of Presentation: 金沢市
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] Transplantation of human induced pluripotent stem cell-derived cardiac tissue ameliorates heart failure in delated cardiomyopathy of hamster model. (2017)
  • Author(s): 瀧本 真也，升本 英利，南方 謙二，池田 義，湊谷 謙司，坂田 隆造，山下 潤．
  • Organizer: 第81回日本循環器学会学術集会
  • Place of Presentation: 金沢市
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] 多能性幹細胞由来バイオエンジニアリング心臓組織の外科的移植による心筋再生研究． (2017)
  • Author(s): 升本 英利，坂田 隆造，湊谷 謙司
  • Organizer: 第47回日本心臓血管外科学会学術総会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2017-02-27
• [Presentation] 慢性期ラット心筋梗塞に対するbFGF徐放後ヒトiPS由来心筋組織シート移植の治療効果． (2017)
  • Author(s): 李 子澎，升本 英利，南方 謙二，川東 正英，瀧本 真也，平尾 慎吾，池田 義，坂田 隆造，湊谷 謙司．
  • Organizer: 第47回日本心臓血管外科学会学術総会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2017-02-27
• [Presentation] 拡張型心筋症ハムスターに対するヒトiPS細胞由来心臓組織シート移植の有効性． (2017)
  • Author(s): 瀧本 真也，升本 英利，南方 謙二，池田 義，湊谷 謙司．
  • Organizer: 第47回日本心臓血管外科学会学術総会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2017-02-27
• [Presentation] ヒトiPS細胞由来心筋・血管系細胞を用いた移植用網目状心臓組織パッチの開発． (2017)
  • Author(s): 中根 武一郎，升本 英利，南方 謙二，池田 義、湊谷 謙司．
  • Organizer: 第47回日本心臓血管外科学会学術総会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2017-02-27
• [Presentation] Impact of geometry and cell density on structural and functional maturation in large-format mesh engineered cardiac tissues. (2016)
  • Author(s): Nakane T, Masumoto H, J P. Tinney, F Yuan, W J. Kowalski, F Ye, Minakata K, Ikeda T, Sakata R, Yamashita J.K, B B.Keller.
  • Organizer: AHA American Heart Association
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2016-11-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Sequential treatment with sustained-release of basic fibroblast growth factor followed by transplantation of human induced pluripotent stem cell-derived cardiac tissue improved left ventricular function in a rat chronic myocardial infarction model. (2016)
  • Author(s): Zipeng Li, Masumoto H, Minakata K, Kawatou M, Takimoto S, Hirao S, Ikeda T, Tabata Y, Yamashita J.K, Sakata R.
  • Organizer: AHA American Heart Association
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2016-11-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A technology for cardiac regeneration using human iPS cell-derived cardiac tissue including multiple cardiovascular lineages. (2016)
  • Author(s): Masumoto H, Yamamizu K, Ikuno T, Takakubo H, Minakata K, Ikeda T, Tabata Y, Yamashita J.K.
  • Organizer: AHA American Heart Association
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2016-11-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The efficacy of transplantation of human iPS cell derived cardiac tissue for dilated cardiomyopathy hamster model. (2016)
  • Author(s): Takimoto S, Masumoto H, Minakata K, Tabata Y, Yamashita J.K.
  • Organizer: AHA American Heart Association
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2016-11-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒトiPS細胞由来心筋細胞および血管構成細胞を含む三次元人工心筋組織による心筋再生についての検討． (2016)
  • Author(s): 升本 英利，中根 武一郎，南方 謙二，池田 義，坂田 隆造．
  • Organizer: 第69回日本胸部外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: 岡山市
  • Year and Date: 2016-09-28
• [Presentation] 拡張型心筋症ハムスターに対するヒトiPS細胞由来心臓組織シート移植の有効性． (2016)
  • Author(s): 瀧本 真也，升本 英利，南方 謙二，池田 義，坂田 隆造．
  • Organizer: 第69回日本胸部外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: 岡山市
  • Year and Date: 2016-09-28
• [Presentation] ヒトiPS細胞由来心筋・血管系細胞を用いた移植用大型心臓パッチの開発． (2016)
  • Author(s): 中根 武一郎，升本 英利，南方 謙二，池田 義，坂田 隆造．
  • Organizer: 第69回日本胸部外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: 岡山市
  • Year and Date: 2016-09-28
• [Presentation] Combined transplantation of human iPS cell-derived cardiac tissue sheets and sustained-release of bFGF improved left ventricular function in a rat chronic myocardial infarction model. (2016)
  • Author(s): 李 子澎，升本 英利，南方 謙二，川東 正英，瀧本 真也，平間 大介，平尾 慎吾，池田 義，坂田 隆造．
  • Organizer: 第69回日本胸部外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: 岡山市
  • Year and Date: 2016-09-28
• [Presentation] Implantation of human iPS cell-derived engineered cardiac tissues including cardiomyocytes and multiple vascular lineages ameliorates cardiac dysfunction after myocardial infarction in a rat model. (2016)
  • Author(s): Masumoto H, Nakane T, J P.Tinney, F Yuan, W J.Kowalski, Minakata K, Sakata R.
  • Organizer: European Society of Cardiology (ESC) Congress
  • Place of Presentation: Roma, Italy
  • Year and Date: 2016-08-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Therapeutic potential of human iPS cell-derived engineered cardiac tissue including cardiomyocytes and multiple vascular lineages for myocardial infarction. (2016)
  • Author(s): Masumoto H, Nakane T, J P.Tinney, F Yuan, F Ye, W J.Kowalski, Minakata K, Sakata R, Yamashita J K, B B.Keller.
  • Organizer: International Society for Stem Cell Research(ISSCR)
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2016-06-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 心臓血管領域における再生治療の展望 (2016)
  • Author(s): 南方 謙二，升本 英利，池田 義．
  • Organizer: 第37回日本炎症・再生医学会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2016-06-16
• [Presentation] ヒトiPS細胞由来心臓構成細胞を含む三次元人工心筋組織移植による心筋再生についての検討． (2016)
  • Author(s): 升本 英利，中根 武一郎，Joseph Tinney，南方 謙二，坂田 隆造，山下 潤，Bradley Keller．
  • Organizer: 第37回日本炎症・再生医学会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2016-06-16
• [Presentation] マウス下肢虚血モデルにおけるmicroRNA-126の局所徐放による血管新生効果 (2016)
  • Author(s): 津丸真一、南方謙二、池田義、坂田隆造ほか
  • Organizer: 第44回日本血管外科学会学術総会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2016-05-25
• [Presentation] Therapeutic angiogenesis by local sustained release of microRNA-126 in murine hindlimb ischemia (2016)
  • Author(s): Tsumaru S, Minakata K, Ikeda T, Sakata R et al.
  • Organizer: the 24th Annual Meeting of Asian Society for Cardiovascular and Thoracic Surgery (ASCVTS)
  • Place of Presentation: 台北、台湾
  • Year and Date: 2016-04-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] DOES GREEN TEA POLYPHENOL PLAY A ROLE FOR PREVENTION OF ABDOMINAL AORTIC ANEURYSM? : ANIMAL EXPERIMENT IN A RAT MODEL (2016)
  • Author(s): Setozaki S, Minakata K, Sakata R et al.
  • Organizer: the 24th Annual Meeting of Asian Society for Cardiovascular and Thoracic Surgery (ASCVTS)
  • Place of Presentation: 台北、台湾
  • Year and Date: 2016-04-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Therapeutic angiogenesis by local sustained release of microRNA-126 in murine hindlimb ischemia (2016)
  • Author(s): Tsumaru S, Minakata K, Ikeda T, Sakata R et al.
  • Organizer: 第80回日本循環器学会学術集会
  • Place of Presentation: 仙台市
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] マウス下肢虚血モデルにおけるmicroRNA-126の局所徐放による血管新生効果 (2016)
  • Author(s): 津丸真一、南方謙二、池田義、坂田隆造ほか
  • Organizer: 第46回日本心臓血管外科学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋市
  • Year and Date: 2016-02-15
• [Presentation] 心臓血管外科領域におけるbFGF徐放化ゼラチンハイドロゲルの臨床試験の検討． (2016)
  • Author(s): 升本 英利，南方 謙二，熊谷 基之，西尾 博臣，山本 雅哉，大村 友博，横出 正之，清水 章，松原 和夫，田畑 泰彦，坂田 隆造，湊谷 謙司．
  • Organizer: 第6回DDS再生医療研究会
  • Place of Presentation: 神戸市
• [Presentation] Cardiac tissue sheet including human iPS cell-derived cardiomyocytes and vascular cells restores impaired left ventricular systolic function of infarcted porcine hearts: a preclinical study. (2015)
  • Author(s): Masumoto H, Ishigami M, Aoki T, Takai F, Ikuno T, Kawatoh M, Minakata K, Ikeda T, Sakata R, Yamashita JK.
  • Organizer: European Society of Cardiology (ESC) Congress
  • Place of Presentation: London, UK
  • Year and Date: 2015-08-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of 3D Engineered Cardiac Tissue with Human iPS Cell-derived Cardiomyocytes and Endothelial Cells. (2015)
  • Author(s): Masumoto H, Nakane T, Tinney JP, Yuan F, Kowalski WJ, Ye F, Sakata R, Yamashita JK, Keller BB.
  • Organizer: Annual Meeting of International Society of Stem Cell Research (ISSCR)
  • Place of Presentation: Stockholm, Sweden
  • Year and Date: 2015-06-24
  • Int'l Joint Research
• [Book] Annual Review循環器：心筋再生医療の進歩 (2016)
  • Author(s): 升本英利、坂田隆造
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 中外医学社
• [Remarks] 京都大学 心臓血管外科