ヒトiPS細胞由来心筋細胞の特徴付けによる催不整脈性リスク指標の確立

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K08608
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: 中瀬古 寛子 東邦大学, 医学部, 講師 (80408773)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 心毒性 / 催不整脈性 / 抗不整脈性 / ヒトiPS細胞由来心筋細胞 / 電気生理学 / 電気薬理学

Outline of Annual Research Achievements

Amiodarone、bepridilおよび E-4031の3薬物を用いて、ヒトiPS細胞由来心筋細胞における興奮伝導（FPDと伝導）、刺激電流の閾値、有効不応期と有効不応期からFPDを引いた差分(ms)：post-repolarization refractorinessの変化を解析した。これらの指標によってマルチチャネル遮断薬の持つNa+チャネル遮断、Ca2+チャネル遮断およびK+チャネル遮断の動態および相対的バランスの概略を検出する方法を開発し、論文にて報告した：Izumi-Nakaseko H, et al. J Pharmacol Sci. 2018 Aug;137(4):372-378.　また、慢性骨髄腫の治療薬で、低分子チロシンキナーゼ阻害薬であるdasatinibを用いて同様の評価系を適用し、その特徴と催不整脈性の有無を明らかにした（現在リバイス中）。さらにMED64システムと高速度デジタルCMOSカメラ(KP-FM400WCL, セルモーションイメージングシステムSI8000シリーズ、SONY、東京)を組み合わせ、電気的ペーシング（刺激周期長500-1400 ms）で誘発した拍動の再分極時間、伝導速度と収縮のモーションベクトルの同時測定を行った。インキュベーター内のO2濃度を95%と20％（空気）の２種類で行い、心筋の伝導興奮と収縮に対する溶存酸素濃度の影響をコントロール、溶媒のみ、10　nM (-)-isoproterenol存在下で比較実験を行った。その結果は現在解析中である。　また電気刺激位置を調整することによって収縮と弛緩の方向をコントロールし、収縮と弛緩ベクトルを分離することに成功した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

H29年度計画した研究に関して、H30年度に原著論文で報告することが出来た。H30年度はH29年度の計画の一部とH30年度の計画を行い、現在解析中である。

Strategy for Future Research Activity

収縮ベクトルと電気生理学的変化の相関の解析結果を受けて、心臓への陰性変力作用をもつ薬物の収縮ベクトルにおける表現型の解釈方法を開発するかどうか決定する。また、陰性変時作用がヒトiPS細胞由来心筋細胞で再現できる場合は、Ca2+動態の変化やミトコンドリアの呼吸能の変化などを測定してその機序を検討する。

Causes of Carryover

MED64システムと高速度デジタルCMOSカメラ(KP-FM400WCL, セルモーションイメージングシステムSI8000シリーズ、SONY、東京)の組み合わせ実験において、顕微鏡上のインキュベータ本体とガスの温度コントロール装置を購入ではなく、貸出で対応した。新年度の上記実験の継続も貸出で対応し、その差分を用いてヒトiPS細胞由来心筋細胞（1本当たり15万円）１本、多電極プローブ（1枚当たり3万円）、細胞内シグナルを解析するための薬物や消耗品購入等に充てる予定である。

Research Products

• [Journal Article] Application of human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes sheets with microelectrode array system to estimate antiarrhythmic properties of multi-ion channel blockers (2018)
  • Author(s): Izumi-Nakaseko Hiroko、Hagiwara-Nagasawa Mihoko、Naito Atsuhiko T.、Goto Ai、Chiba Koki、Sekino Yuko、Kanda Yasunari、Sugiyama Atsushi
  • Journal Title: Journal of Pharmacological Sciences Volume: 137 Pages: 372～378
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2018.07.011
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Electrophysiological analyses of multi-ion channel blockers in hiPSC-CMs sheets with MEA system (2019)
  • Author(s): Izumi-Nakaseko H, Naito AT, Sekino Y, Hagiwara-Nagasawa M, Goto A, Chiba K, Kanda Y, Sugiyama A
  • Organizer: 9th FAOPS Congress(Kobe, Japan)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ダサチニブは左室機能を抑制する一方、催不整脈性はない：in vivoとin vitro実験系の併用研究 (2019)
  • Author(s): 中瀬古（泉）寛子, 石井伊都子, 藤吉正哉, 長澤（萩原）美帆子, 安東賢太郎, 内藤篤彦, 杉山篤
  • Organizer: 第10回日本安全性薬理研究会(東京, 日本)
• [Presentation] ヒトiPS由来心筋細胞と多電極システムを用いた多チャネル遮断薬の電気薬理学的作用の検出 (2019)
  • Author(s): 中瀬古（泉）寛子, 長澤（萩原）美帆子, 内藤篤彦, 後藤愛, 千葉浩輝, 関野祐子, 諫田泰成, 杉山篤
  • Organizer: 第92回日本薬理学会年会(大阪, 日本)
• [Presentation] Assessment of the drug-induced cardiac functional toxicity by pattern-cultured hiPSC-CMs. (2018)
  • Author(s): Naito AT, Ito M, Izumi-Nakaseko H, Ando K, Hagiwara-Nagasawa M, Nakamura Y, Sugiyama A
  • Organizer: WCP2018(Kyoto)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of correction formula for frequency-dependent changes of field potential duration of human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes sheets. (2018)
  • Author(s): Izumi-Nakaseko H, Kanda Y, Nakamura Y, Hagiwara-Nagasawa M, Ando K, Naito AT, Sekino Y, Sugiyama A
  • Organizer: WCP2018(Kyoto)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] モンゴル薬用植物Adonis mongolicaの心血管系に対する薬理作用 (2018)
  • Author(s): 中瀬古（泉）寛子, 李巍, 長澤（萩原）美帆子, 田中耕一郎 , Choijamts G, Batkhuyag P, Yeruult C, Khaliun N, Narantungalag D, 内藤篤彦, 小池一男, 杉山篤
  • Organizer: 第20回応用薬理シンポジウム(東京)
• [Presentation] ヒト人工多能性幹細胞由来心筋細胞シートの細胞外電位持続時間の補正式の開発 (2018)
  • Author(s): 中瀬古（泉）寛子, 諫田泰成, 長澤（萩原）美帆子, 内藤篤彦, 関野祐子, 杉山篤
  • Organizer: 第20回応用薬理シンポジウム(東京)
• [Presentation] Assessment of the drug-induced toxicity against left ventricular function by pattern-cultured hiPSC-CMs. (2018)
  • Author(s): Naito AT, Ito M, Gao FY, Furuya A, Izumi-Nakaseko H, Mihoko Hagiwara-Nagasawa M, Sugiyama A
  • Organizer: Safety Pharmacology Science Annual Meeting(Washington DC, USA)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] がん分子標的薬dasatinibの心毒性の定量評価 (2018)
  • Author(s): 中瀬古（泉）寛子, 石井伊都子, 藤吉正哉, 長澤（萩原）美帆子, 安東賢太郎, 内藤篤彦, 杉山 篤
  • Organizer: ダイバーシティ研究環境実現イニシアティブ 共同研究推進のためのセミナー＆研究発表会(千葉)
• [Presentation] ヒトiPS細胞由来心筋細胞シートを用いたマルチチャネル遮断薬の抗不整脈作用の評価 (2018)
  • Author(s): 中瀬古（泉）寛子, 長澤（萩原）美帆子, 内藤篤彦, 後藤愛, 千葉浩輝, 関野祐子, 諫田泰成, 杉山篤
  • Organizer: 第28回日本循環薬理学会(東京)