2014 Fiscal Year Annual Research Report
脂肪幹細胞およびiPS細胞を用いた肺再生医療の開発
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26293316
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
奥村 明之進 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (40252647)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南 正人 大阪大学, 医学部附属病院, 准教授 (10240847)
井上 匡美 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (10379232)
川村 知裕 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30528675)
舟木 壮一郎 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (50464251)
松浦 成昭 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70190402)
中桐 伴行 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 研究員 (70528710)
新谷 康 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (90572983)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 肺再生 / 慢性閉塞性肺疾患 / iPS細胞 / 脂肪幹細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
慢性閉塞性肺疾患COPDは非可逆性の肺胞破壊を特徴とする慢性進行性の肺疾患であり、2020年には全死因の第3位になると予測されている。したがってCOPDの新たな治療法の開発は急務であり、またそれは肺胞再生にチャレンジすることに他ならない。
肺障害モデルとして、アディポネクチン・ノックアウトマウス、エラスターゼ吸入によるCOPD誘導マウス、ブレオマイシンによる間質性肺炎誘導マウス、リポポリサッカライドによる間質性肺炎誘導マウスを用いた。いずれも、肺障害を認め、血中の炎症性サイトカインの上昇を認め、アディポネクチンといった抗炎症性サイトカインの減少を認めた。
肺障害マウスに対して、健常なマウスから採取した脂肪から脂肪幹細胞を採取し、経静脈的または細胞シートととして胸腔へ移植することによって、血中のアディポネクチン濃度を上昇させ、肺気腫をはじめとする肺障害の進行を抑制できる可能性を示した。脂肪幹細胞補充によるサイトカイン誘導は時間的量的には微量であり、肺再生を誘発するためには不十分であり、組織中の肝細胞増殖因子HGF発現を上昇させる薬剤として、プロスタグランディン（PG）I2アナログに注目し、同薬剤の投与によりHGF発現の上昇を通して肺再生を促す結果を得た。
また肺再生、とくに肺胞を再生させるために必須と考えているII型肺胞細胞をiPS細胞から作成するために、様々な成長因子を用いて、そのプロトコールを作成した。肺胞前駆細胞、肺胞上皮細胞の分化マーカーを確立しiPS由来細胞の各種内胚葉マーカー、肺胞前駆細胞、末梢肺胞細胞マーカーの発現を解析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成26年度には、iPS細胞から肺胞前駆細胞、肺胞上皮細胞への分化誘導法を確立することを目標に研究を進めてきたが、肺胞前駆細胞の分化マーカーを確立することができず、iPS由来細胞の肺胞前駆細胞への分化の程度が証明できていない。また、本年度は、iPS細胞から分化誘導した細胞を用いて、疾患マウスモデルへの細胞移植実験を行う予定であるが、効率のよい分化誘導を行わなければ腫瘍形成などの有害事象が起こり得るため、ヒトiPS細胞を用いた細胞治療の臨床応用を目指した安全性の検討へ研究を進めることができない。本年度も引き続き、マウスiPS細胞の分化誘導法を検討し、動物への投与実験を行い、肺機能や肺組織に及ぼす影響を観察する必要がある。
また、脂肪幹細胞やiPS細胞から分化させた細胞に、各種間質細胞および細胞外器質を用いた共培養系（三次元培養）を確立し、生体内微小環境を再現することで、細胞間の相互作用をサイトカインを中心に解析を行っている。主として、培養した細胞をフローサイトメトリーで分離することを試みているが、分化細胞の同定のためには肺胞前駆細胞、肺胞上皮細胞の分化マーカーを確立することが必須であり、早急な解明が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、肺疾患マウスを、動物イメージング装置によって、CTによる肺評価、肺血流をシンチグラムによって測定、脂肪幹細胞や分化誘導したiPS細胞由来肺胞前駆細胞から細胞シートを作成し、細胞移植の効果を検証する予定である。さらに、当研究室と共同研究者らが保有する世界最新鋭のイメージングシステム（動物専用Micro-CT、超偏極129Xe-MRI、in vivo蛍光・定量トモグラフィ、Two-photon Microscopy）を駆使して（マルティモダリティー法）、ミクロとマクロのレベルでリアルタイムに検証する全く新しいCOPD評価法を構築する。また肺再生モデルとして、片肺全摘モデルを作成しており、細胞補充による対側肺の再生の評価を行っていく。
マウスiPS細胞の分化誘導法を基礎としたヒトiPS細胞のII型肺胞上皮への分化誘導法を開発する。
さらに、マウスiPS細胞やヒトiPS細胞を用いて、組織構築のために必要な呼吸器上皮における培養維持法を確立する。脱細胞化した肺組織が同細胞の足場として働き、iPS細胞の分化・生着に関連することを検討する。実際に、同細胞を肺実質の脱細胞化肺構造（組織のスライス切片や肺構造を残して脱細胞化することによって作成した肺スカフォールド構造）に還流することで、その生着効率を評価し、肺構造の構築を評価する。とくに健常肺や疾患肺を用いて、組織生着の相違を検討し、組織修復への関与を解析する。
今後の安全性の検討のため、ラットを用いて、肺切除モデルまたは肺気腫、急性肺障害モデルを作成する準備を行う。さらに、iPS由来細胞投与の安全性を検討するためには、ブタなど大動物を用いて、肺表面に作成した細胞シートを貼付する群と、細胞を肺動脈内投与する群、気管内投与を行う群にわけて、安全性および肺再生効果を検討する必要があると考えている。
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| Causes of Carryover |
細胞株や試薬類の購入が実験の進行状況により遅れたため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度に試薬類購入に使用する予定である
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[Journal Article] Nojiri T, Hosoda H, Tokudome T, Miura K, Ishikane S, Kimura T, Shintani Y, Inoue M, Sawabata N, Miyazato M, Okumura M, Kangawa K.2014
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[Presentation] Sustained-release delivery of prostacyclin analogue(ONO-1301) enhances lung regeneration after pnuemonectomy in mice.2014
Author(s)
Funaki S, Shintani Y, Kawamura T, Nakagiri T, Inoue M, Sawabata N, Minami M, Kimura A, Sakai Y, Miyagawa S, Sawa Y, Okumura M
Organizer
American thoracic society Interenational conference
Place of Presentation
San Diego,United States of America
Year and Date
2014-05-16 – 2014-05-21
