| Project/Area Number |
22K12806
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
中瀬古 寛子 東邦大学, 医学部, 准教授 (80408773)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 紋子 東邦大学, 理学部, 准教授 (60444519)
永澤 悦伸 東邦大学, 薬学部, 講師 (40513057)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 心筋弛緩障害 / 薬物誘発性 / 弛緩障害 / 心毒性 / 評価系 / 抗がん薬 |
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| Outline of Research at the Start |
心不全患者の半分を占める駆出率の保たれた心不全は左室の拡張不全を原因とするが、治療方法は確立していない。一方高齢化するがん患者は“がん”を含め複数のHEpEFリスク因子を持ち、抗がん薬も生体心の能動的弛緩能を障害することが実験的に示された。そこで抗がん薬による薬物誘発性弛緩障害をより簡便に検出するため、抗がん薬投与下におけるヒトiPS細胞由来心筋細胞（ヒトiPS心筋細胞）の細胞シートを用いた収縮弛緩運動とラット心臓ミトコンドリアの呼吸鎖複合体のATP合成能やスーパーコンプレックス形成の変化を検出し分析することにより、薬物誘発性弛緩障害の評価系の特徴づけと確立を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトiPS心筋細胞シートを用いた抗がん薬誘発性の心筋弛緩障害の検出指標を開発するため、同細胞シートを作成し、電気的ペーシング下における心筋細胞の興奮持続時間と伝導速度（細胞外電位測定）、収縮弛緩の運動速度（モーションベクトル解析）、細胞内Ca動態（蛍光指示薬）の変化を抗がん薬の処理前後で解析した。抗がん薬にはハロセン麻酔犬を用いたin vivo実験で左室の拡張障害を誘発したチロシンキナーゼ阻害剤（TKI）である、イマチニブ(n=6-7)およびダサチニブ(n=5-6）に加え、QT延長や心不全が臨床報告されるニロチニブ(n=6-7）を用い、それぞれ累積的に投与した。各TKIは濃度依存的に、細胞外電位持続時間を延長し、伝導速度を遅延させた。生理的に観察される正の収縮速度-頻度関係は減弱し、弛緩速度は減少した一方、収縮速度は減少しなかった。各TKIはCaトランジエントのピーク時間を短縮、ピーク振幅を減少し、減衰時定数を増加した。この減衰時定数の増加は弛緩速度の減少と相関していた。以上より、各TKIはヒトiPS心筋細胞シートの弛緩障害を誘発し、評価項目としてモーションベクトルの早期弛緩速度やCaトランジェントの初期相の減衰時定数が有用と考えられた。この2項目は細胞内Caの筋小胞体取込みに依存した弛緩障害を検出していると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定した抗がん薬のチロシンキナーゼ阻害薬6薬物のうち、3薬物においてヒトiPS細胞由来心筋細胞シートで興奮伝導（細胞外電位測定）、収縮弛緩運動（モーションベクトル解析）、細胞内Ca動態（蛍光指示薬）の解析を行ったところ、早期弛緩運動の低下、細胞内Ca2+トランジエントの緩徐相の減少速度低下を検出できた。研究目標である、ヒトiPS細胞由来心筋細胞シートを用いた、抗がん薬誘発性の弛緩障害の候補指標の開発において、この2項目が有用であることが示唆されたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒトiPS細胞由来心筋細胞シートを用いた研究では引き続き、抗がん薬残り3薬物に関して解析を進める。Wister系成体ラットから麻酔下で心臓を摘出し、調整したミトコンドリア画分を用いた抗がん薬による呼吸鎖抑制作用の研究では、実験条件設定において、抗がん薬の作用はミトコンドリアでの処理とミトコンドリア膜での処理では異なることが明らかになった。ヒトiPS細胞由来心筋細胞シートでの抗がん薬の抑制作用と比較したところ、ミトコンドリア膜での実験結果に近いと考えられたので、当該年度はミトコンドリアを可溶化した膜タンパク質に対する抗がん薬の作用をhigh resolution clear native(hrCN)-PAGEにより分離し、呼吸鎖複合体I (CI) に対するゲル内活性検出法(IGA-CI) を用いて、スーパーコンプレックスの形成比率を調べ、ATP産生能やROS産生能の変化を検出することとした。その結果はヒトiPS心筋での生理学的変化との対合を行う予定である。
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