2020 Fiscal Year Research-status Report

心筋直接リプログラミングにおける、心筋梗塞病変への生体転化の基盤研究

Research Project

Project/Area Number	18K08047
Research Institution	Keio University
Principal Investigator	山川裕之慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (80465020)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	リプログラミング / 遺伝子編集 / 心筋梗塞
Outline of Annual Research Achievements	本研究より、効率的に繊維芽細胞から心筋梗塞巣に効率的に遺伝子導入をする方法を、検索している。その中で、共同研究を行った心筋梗塞での治療として、細胞のゲノムを損傷することなく 3つの心筋誘導遺伝子を導入して、心筋梗塞巣の心臓線維芽細胞を直接的に心筋細胞へ転換して、心機能を改善することに成功いた。2020年以降、細胞移植を必要としない新しい心筋再生法として、心臓に存在する心筋以外の心臓線維芽細胞に心筋誘導遺伝子を導入して、心筋を直接作製する研究を行っている。その結果、マウス生体内の心臓線維芽細胞に3つの心筋誘導遺伝子を、センダイウイルスベクターを開発した。この心筋誘導センダイウイルスベクターを用いて、培養皿上で、効率よく短期間でマウスおよびヒト線維芽細胞から心筋細胞をゲノムの損傷なく、直接的に作製することに成功した。さらに心筋誘導センダイウイルスベクターをマウス心筋梗塞モデルの心臓に導入すると、1週間で心筋再生が始まり、1か月後には心機能が改善することを確認した。本研究では、拡張型心筋症やファブリー病の伝性心筋症にも注目をして、心筋直接誘導が改善できることを予定する。その結果により、細胞移植を必要としない新しい心筋再生方法を確立し、心筋梗塞や拡張型心筋症をはじめとするさまざまな心臓疾患に対する再生医療への応用が期待できるようになる。そのために、新たたな遺伝子導入を検討する。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 今までの研究より、効率的に繊維芽細胞から心筋梗塞巣に効率的に遺伝子導入をする方法を、検索している。その中で、共同研究を行った心筋梗塞での治療として、細胞のゲノムを損傷することなく3つの心筋誘導遺伝子を導入して、梗塞巣の心臓線維芽細胞を効率よく短期間で、かつ直接的に心筋細胞へ転換して、心機能を改善することに成功していた。細胞移植を必要としない新しい心筋再生法として、心臓に存在する心筋以外の心臓線維芽細胞に心筋誘導遺伝子を導入して、心筋を直接作製する研究を行っている。マウス生体内の心臓線維芽細胞に3つの心筋誘導遺伝子を、センダイウイルスベクターを開発した。その時に、センダイウイルスベクターの開発することに時間がかかってしまっていた。センダイウイルスは、有毒性が高くまた、センダイウイルスの生成に時間がかかってしまい、条件設定がかなりかかった。また、心筋症のモデルマウスを作成するのが難しく、また今後の遺伝子編集後の治療も考えており、適正な拡張型心筋症マウスを選定することが困難であった。特に、COVID-19の影響でさらに、数か月は時間がかかる可能性がある。また今後、細胞移植を必要としない新しい心筋再生方法を確立し、心筋梗塞や拡張型心筋症をはじめとするさまざまな心臓疾患に対する再生医療への応用が期待できるようになる。そのために、新たな遺伝子導入をするシステムを検討を考えている。
Strategy for Future Research Activity	今後は、心筋内へのデリバリーシステムを構築する。特に、遺伝子編集システムを構築すること最優先として研究を行う。新規の遺伝子編集システムを構築するがかなり難しい状況であり、今後は上記の部分を集中的に研究を行う。特に、時間が余裕がでれば、生体内での遺伝子編集技術の確立を行う。
Causes of Carryover	2020年度は、COVID-19の影響で本研究が遅れている。2021年度は、本研究に集中をすることが可能である。