2016 Fiscal Year Research-status Report
自己毛包幹細胞由来の心筋シートや幹細胞を用いた心不全と神経損傷部の再生医療
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16K10173
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
天羽 康之 北里大学, 医学部, 教授 (10306540)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 毛包幹細胞 / ネスチン / 神経再生 / 心筋再生 / 再生医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、まず、マウス髭毛包から心筋細胞分化への週齢によるちがいを検討した。4, 10, 20, 40週齢マウスから採取した髭毛包上部を10 % FBS DMEMで培養し、Cell ELISA、フローサイトメトリー、免疫染色を用いて毛包幹細胞から心筋細胞への分化量を週齢ごとに比較した。4週齢マウスの髭毛包は10, 20, 40週齢マウスの髭毛包と比較して、分化した心筋細胞数が有意に多かった。しかし、10, 20, 40週齢間に有意な差は認められなかった。また、マウス髭毛包の未分化マーカー(nestin, nanog, oct3/4, sox2, SSEA1)の発現量をリアルタイム-PCRを用いて週齢ごとに比較したが、いずれも週齢による発現量に有意な差は見られなかった。
次に、マウス髭毛包上部を10 % FBS DMEM にisoproterenol またはisoproterenol、10 ng / ml activin A、10 ng / ml bone morphogenetic protein 4 (BMP4)、5 mg / ml basic fibroblast growth factor (bFGF)を4日ごとに添加し、培養した。2週間後、心筋細胞への誘導効果を免疫染色とフローサイトメトリーで確認した。10 % FBS DMEMで培養した場合と比較してisoproterenol またはisoproterenol、activin A、BMP4、bFGFを添加し培養すると、分化した心筋細胞数が有意に上昇した。また、マウス髭毛包上部をマトリゲルで固定し、10 % FBS DMEMにisoproterenol、activin A、BMP4、bFGFを4日ごとに添加し培養すると、拍動する心筋シートが形成された。
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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
本研究では、マウス髭毛包を用いて毛包幹細胞の心筋細胞などへの多分化能は年齢を重ねても維持され、また若年齢マウス髭毛包幹細胞は高い心筋分化能を持つことを明らかにした。また、我々は、毛包は凍結保存が可能であり、毛包幹細胞の多分化能も維持されると報告した。これらのことから、毛包幹細胞を用いた心臓再生医療が幅広い年齢を対象にでき、特に若年齢毛包幹細胞はより高い効果が期待できる。マウス髭毛包上部を１０ ％ FBS DMEM にisoproterenol、activin A、BMP４、bFGFを添加し培養すると、拍動する心筋シートが形成された。
本研究で検討した毛包幹細胞由来の心筋シートは遺伝子操作、フローサイトメトリーによるソーティングや温度感受性培養皿を用いずに、単純な培養方法で自律的に形成される。これらの方法は将来的にヒト毛包幹細胞から心筋細胞を誘導し、心筋シートの作成に応用できる可能性がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
ここまでの研究で、毛包幹細胞を用いた再生医療は早期の臨床応用が期待でき、毛包幹細胞から分化した心筋細胞は心臓再生医療に高い有効性を持つことが示唆された。
心臓疾患は世界でも死因の上位に挙げられる。大量に心筋細胞を欠落すると心機能は著しく低下するが、心筋細胞にはほとんど増殖能がなく自己回復は臨めない。そのため、重度の心臓疾患に対しては心臓移植が最も有効的な治療法であると言われている。一方で、深刻なドナー不足であるため、近年ES細胞やiPS細胞などの幹細胞を用いた再生治療に期待が高まっている。
今回、作成に成功したマウス毛包幹細胞由来の心筋シートを、今後の研究ではSCIDマウスへ移植し、毛包幹細胞から分化した心筋細胞のマウス心臓への生着を確かめる。毛包幹細胞は遺伝子操作などを用いずに単純な方法で分化培養が可能である。さらに、患者本人の皮膚毛包から採取した毛包幹細胞を患部へ移植すれば、移植後の拒絶反応の問題を考慮する必要はなく、ES細胞やiPS細胞などが抱える腫瘍化へのリスクは低いため、非常に高い安全性が期待できる。次のステージでは、マウスでの検討に続けて、ヒトの頭部毛包から分離した毛包幹細胞をSCIDマウスへ移植し、ヒト由来毛包幹細胞から分化した心筋細胞のマウス心臓への生着を確かめる。
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| Causes of Carryover |
購入時にぴったりまで使うことができなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
少額ですが来年度の物品購入に引き続き使用する計画です。
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[Presentation] Human hair-follicle associated pluripotent (HAP) stem cells differentiate to neurons, glial cells, keratinocytes, smooth muscle cells, and cardiac muscle cells2016
Author(s)
Natsuko Tohgi, Koya Obara, Yuko Hamada, Nobuko Arakawa, Masateru Yashiro, Sumiyuki Mii, Ryoichi Aki, Robert M. Hoffman, and Yasuyuki Amoh
Organizer
The 41th Annual Meeting of the Japanese Society for Investigative Dermatology
Place of Presentation
仙台
Year and Date
2016-12-09 – 2016-12-10
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