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2012 Fiscal Year Annual Research Report

天然高分子複合体微粒子による機能性たんぱく質及び幹細胞デリバリーシステム

Research Project

Project/Area Number 23300181
Research InstitutionNational Defense Medical College

Principal Investigator

石原 雅之  防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 防衛医学研究センター, 教授 (10508500)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤田 真敬  防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 防衛医学研究センター, 准教授 (20525927)
石原 美弥  防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 医学教育部医学科専門課程, 教授 (30505342)
前原 正明  防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 医学教育部医学科専門課程, 教授 (70124956)
清澤 智晴  防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 医学教育部医学科専門課程, 准教授 (90221217)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Keywords生体材料 / 生物・生体工学 / ナノ材料 / 移植・再生医療 / 再生医学
Research Abstract

平成24年度は次の3テーマについて研究を実施した。
1.機能性たんぱく質及び細胞のための局所投与用デリバリーシステムの研究・開発: 顕著な効果が期待できるシステムとして、新たに確立した方法により製造したフラグミン/プロタミン ナノ粒子(F/P NPs)によるFGF-2、HGF(肝細胞増殖因子)、血管新生因子を高濃度で含む自己血漿画分であるPRP(多血小板血漿)に含まれるヘパリン結合性サイトカインのデリバリーシステムの研究を実施した。また脂肪組織由来間葉系細胞(ASCs)、骨髄由来間葉系幹細胞(BMSCs)からなる細胞・F/P NPs凝集体を含んだ細胞移植用血漿・培地ゲルの作製、及びそれらの物性について検討し、生体内への細胞移植についての臨床応用に対する有効性・安全性の確証を得た。
2.医師主導臨床実験の実施: ウサギやラット等小動物の末梢虚血疾患モデルに対してFGF-2やPRPに含まれるサイトカインのキャリアとしてF/P NPsを用いて、末梢虚血疾患治療のための各種試験(有効性、安全性、安定性)を実施した。形成外科領域のPRP/ F/P NPsによる育毛治療については、防衛医科大学校倫理委員会の実施承認を受け医師主導の臨床実験を実施し、ヒトでの有効性・安全性を確認している。今後は末梢虚血疾患や難治性創傷治療への適用の可能性を検討してゆく。
3.ASCs、BMSCs及びCD34陽性造血系前駆体細胞の増幅における、機能性マトリックスとしてのF/P MPs・F/P NPsの応用: F/P NPsとサイトカインとの併用により機能性マトリックスとして適用することで、再生医療において必要なヒト間葉系幹細胞(ASCs、BMSCs)の効率的な増殖及び移植が可能となる低血漿(2%)培地3次元培養法及び移植法の最適条件を確立した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

各テーマは、ほぼ当初の計画以上に進んでいるが、BMP-2(骨形成タンパク質2)及びGM-CSF(顆粒球マクロファージコロニー刺激因子)のキャリアとしての検討にまだ着手していない。しかしながら、F/P NPsの安定な製造法とその各種サイトカインキャリアとしての適用については計画以上の成果があがっている。したがって、現在までの達成度を「②おおむね順調に進展している」とした。

Strategy for Future Research Activity

臨床使用実績のある血管新生因子を高濃度で含む自己血漿画分であるPRPのためのキャリアの作製、及び脂肪組織由来間葉系細胞(ASCs)、骨髄由来間葉系幹細胞(BMSCs)、骨髄CD34+ 造血系前駆体細胞とF/P MPs・F/P NPsからなるスフェロイドの作製、及びスフェロイド含有三次元自己血漿・培地ゲルを用いた細胞導入についてin vivo実験を中心に検討することを今後の推進方策の要とする。また各種幹細胞(万能(iPS)細胞を含む)の三次元血漿・培地ゲル培養法の適用を検討し、増殖及び分化誘導・制御を可能とする動物血清やフィーダー細胞を用いることなく、F/P NPsと適切なサイトカインを併用した増殖・分化誘導培地法の確立を目指す。さらにASCsやBMSCsに本三次元血漿・培地ゲルを適用した局所細胞移植法の可能性を検討する。臨床実験については、形成外科領域のPRP/ F/P NPsによる育毛治療の医師主導の臨床実験を実施し、ヒトでの有効性・安全性を確証しているが、今後はさらに末梢虚血疾患や難治性創傷治療臨床実験への適用の可能性を検討してゆく予定である。

  • Research Products

    (17 results)

All 2013 2012

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Fragmin/protamine microparticles to adsorb and protect HGF and to function as local HGF carrier in vivo2013

    • Author(s)
      Kishimoto S. et al.
    • Journal Title

      Acta Biomaterialia

      Volume: 9 Pages: 4063-4070

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2012.08.003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of platelet-rich plasma-containing fragmin/protamine microparticles in enhancing endothelial and smooth muscle growth and inducing collateral vessels in a rabbit model of himdlimb ischemia2013

    • Author(s)
      Fujita M. et al.
    • Journal Title

      Journal of Biomedical Materials Research B

      Volume: 101 Pages: 36-42

    • DOI

      10.1002/jbm.b.32808

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In vivo gene transfer using pDNA/chitosan/chondroitin sulfate ternary complexes: influence of chondroitin sulfate on the stability of freeze-dried complexes and transgene expression in vivo2013

    • Author(s)
      Hagiwara K et al.
    • Journal Title

      Journal of Gene Medicine

      Volume: 15 Pages: 83-92

    • DOI

      10.1002/jgm.2694

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-dimensional expansion using plasma-medium gel with fragmin/protamine nanoparticles and FGF-2 to stimulate adipose-derived stromal cells and bone marrow-derived mesenchymal stem cells2012

    • Author(s)
      Kishimoto S, Ishihara M, Mori Y, Takikawa M, Sumi Y, Nakamura S, Sato T, Kiyosawa T
    • Journal Title

      BioResearch Open Access

      Volume: 1 Pages: 314-323

    • DOI

      10.1089/biores.2012.0251

  • [Journal Article] Novel experimental and clinical therapeutic uses of low-molecular-weight heparin/protamine microparticles2012

    • Author(s)
      Kishimoto S. et al.
    • Journal Title

      Pharmaceutics

      Volume: 4 Pages: 42-57

    • DOI

      10.3390/phamaceutics4010042

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effective expansion of human adipose-derived stromal cells and bone marrow-derived mesenchymal stem cells cultured on a fragmin/protamine nanoparticles-coated substratum with human platelet-rich plasma2012

    • Author(s)
      Kishimoto S. et al.
    • Journal Title

      Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine

      Volume: 2012 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1002/term.1488

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Attenuation of limb loss in an experimentally induced hindlimb ischemic model by fibroblast growth factor-2/fragmin/protamine microparticles as a delivery system2012

    • Author(s)
      Nakamura S. et al.
    • Journal Title

      Tissue Engineering Part A

      Volume: 18 Pages: 2239-2247

    • DOI

      10.1089/ten.TEA.2011.0741

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Delivery system for autologous growth factors fabricated with low-molecular-weight heparin and protamine to attenuate ischemic hindlimb loss in a mouse model2012

    • Author(s)
      Nakamura S. et al.
    • Journal Title

      Journal of Artificial Organs

      Volume: 15 Pages: 375-385

    • DOI

      10.1007/s10047-012-0658-0

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 増殖因子キャリアとしてのフラグミン/プロタミン・ナノ粒子2013

    • Author(s)
      石原雅之ら
    • Organizer
      第12回日本再生医療学会
    • Place of Presentation
      横浜パシフィコ
    • Year and Date
      20130321-20130323
  • [Presentation] 脂肪組織由来間質細胞移植における骨髄細胞とCXCケモカインの役割2012

    • Author(s)
      服部秀美ら
    • Organizer
      第85回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20121214-20121216
  • [Presentation] PRPに含まれる増殖因子キャリアとしてのFragmin/protamine microparticles (F/P MPs)の適用2012

    • Author(s)
      石原雅之ら
    • Organizer
      第42回日本創傷治癒学会
    • Place of Presentation
      北海道・札幌
    • Year and Date
      20121203-20121204
  • [Presentation] フラグミン/プロタミン/ナノ粒子低濃度血漿・培地ゲルを用いた間葉系幹細胞の3次元培養及び細胞移植2012

    • Author(s)
      石原雅之ら
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20121127-20121128
  • [Presentation] フラグミン・プロタミンマイクロ粒子(F/P MPs)含有多血小板血漿(PRP)によるウサギ後肢虚血モデルの血管新生2012

    • Author(s)
      藤田真敬ら
    • Organizer
      第50回日本人工臓器学会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20121122-20121123
  • [Presentation] 脂肪組織由来幹細胞の3次元培養と細胞移植による組織形成のためのフラグミン・プロタミン微粒子の効果2012

    • Author(s)
      鷲見友紀ら
    • Organizer
      第21回日本形成外科学会基礎学術集会
    • Place of Presentation
      福島県猪苗代
    • Year and Date
      20121005-20121006
  • [Presentation] 増殖因子及び細胞キャリアとしての低分子ヘパリンとプロタミンからなる微粒子2012

    • Author(s)
      石原雅之ら
    • Organizer
      第31回日本糖質学会
    • Place of Presentation
      鹿児島
    • Year and Date
      20120918-20120919
  • [Presentation] 創傷被覆材の開発2012

    • Author(s)
      石原雅之
    • Organizer
      日本口腔外科学会73回歯科臨床医リフレッシュセミナー
    • Place of Presentation
      埼玉県所沢
    • Year and Date
      20120630-20120630
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 3次元細胞培養方法及び細胞移植用組成品2012

    • Inventor(s)
      石原雅之ら
    • Industrial Property Rights Holder
      石原雅之ら
    • Industrial Property Rights Type
      特許特願2012-171027
    • Industrial Property Number
      特願2012-171027
    • Filing Date
      2012-08-01

URL: 

Published: 2014-07-24  

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