霊長類iPS細胞を利用した心筋再生研究

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H04173
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 柴 祐司 信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (70613503)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 再生医療

Outline of Annual Research Achievements

慢性心筋梗塞モデルにおけるiPS細胞由来心筋細胞移植を確認するために、カニクイザル自家iPS細胞を５頭分樹立した。さらに、５種類のiPS細胞について染色体検査を行い、正常染色体であることを確認し、免疫不全マウスに移植し、奇形腫形成が出来ることを確認した。また、遺伝子・蛋白レベルにおいて未分化マーカーが発現していることを確認した。移植細胞をin vivoにおいてグラフト組織であることを確認するために、蛍光CaセンサーであるGCaMP遺伝子を未分化iPS細胞に導入した。この細胞から心筋細胞を作製したところ、心筋細胞は収縮期に蛍光発色することが確認できたため、移植後のグラフト心筋の電気生理学的評価に利用する予定である。現在、移植用心筋細胞の凍結ストックを作製中である。
移植後不整脈のリスクコントロール実験のために、まず移植後不整脈のメカニズムを解明する実験に着手した。ヒトiPS細胞由来心筋細胞の活動電位をパッチクランプ法で解析したところ、約１割の心筋細胞がペースメーカー用の活動電位パターンを示すことが分かった。このペースメーカー細胞は心室筋細胞と比較し、心拍数が有意に速いことが分かった。次にこのペースメーカー細胞がin vivoにおいて生着するか確認するため、ラットモデルに移植した。現在ラットの心臓組織を回収し、グラフトペースメーカー細胞がどの程度生着するか評価中である。グラフトペースメーカー細胞の生着を時系列で評価するとともに、成熟化に関しても観察する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

慢性心筋梗塞モデルにおけるiPS細胞由来心筋細胞移植実験において、移植用カニクイザルiPS細胞の品質評価が終了し、GCaMP遺伝子導入に成功した。一部の細胞で心筋細胞のストックが進んでいるものの、移植時十分量の心筋細胞のストック作製は出来ていない。
移植後不整脈のリスクコントロール実験では、in vitroにおける心筋細胞の電気的特性に基づいてサブタイプの解析が終了した。さらにペースメーカー細胞の自己拍動周期が心室筋に比べ有意に速いことを見いだした。

Strategy for Future Research Activity

慢性心筋梗塞モデルにおけるiPS細胞由来心筋細胞移植実験では心筋細胞のストック作製を完了させ、実際の移植実験を行い、治療効果と安全性を評価する。移植後不整脈のリスクコントロール実験では現在のラット実験により不整脈発生のメカニズムを明らかとしたうえで、ペースメーカー細胞を除いた心室筋細胞移植を行い、不整脈発生が抑制できるか検討する。
これらの検討が完了した後に、心筋細胞移植における適切な免疫抑制プロトールを検討する実験に着手する。