生体素材のみで作る小児用新規動脈グラフトの開発

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26670506
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 横山 詩子 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (70404994)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 郷田 素彦 横浜市立大学, 附属病院, 助教 (30644570) ; 安田 章沢 横浜市立大学, 市民総合医療センター, 助教 (20468169) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 再生医療 / 循環器・高血圧 / 平滑筋 / 人工血管

Outline of Annual Research Achievements

先天性心疾患の外科治療では人工血管が多く使用されており、小児に理想的な人工血管とは、異物の残存や石灰化がなく、成長する可能性があるものと考えられている。さらに動脈グラフトには体血圧に耐えられる高い弾性が必要である。しかしながら理想的な動脈グラフトは近年の顕著な再生医学の進歩にも関わらずいまだ実現していない。我々は先行研究で、ラット大動脈平滑筋細胞に細胞外基質の薄膜を作ることで細胞を積層し、高い弾性を有する多層の三次元平滑筋細胞シートを作製することに成功した。先行研究の技術をもとに、本研究ではヒト臍帯動脈平滑筋細胞を用いて生体素材のみからなる小児用の新規動脈グラフトを開発することを目的とした。ラット新生児大動脈平滑筋積層細胞体の厚みは５層の場合約40 マイクロメートルとなった。重層された細胞シートの弾性をDMT社のティッシュープラーを用いて張力を測定した。この２方向の引っ張り試験より、この平滑筋細胞積層体の張力はマウス大動脈の中膜とほぼ同等であることが確認された。また電子顕微鏡やエラスチカワンギーソン染色で弾性線維が構築されていることも確認できた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

平成２６年度に予定していた、ラット新生児大動脈平滑筋細胞を用いた血管シートは安定して作製することができ、組織学的にも弾性線維の構築が確認された。さらに張力試験で、作製した血管シートは生体の血管と同等の張力を有することも確認できたため、予定以上の進展であった。ラットの血管シートをラットに同種移植することは年度内には到達できなかった。理由として、移植可能な面積のより大きい血管シートを作製する際に、辺縁で厚みが不均一となったり、亀裂が生じたためである。現在この点に関して条件検討を行っており、そのため到達度は予定通りの進捗とした。

Strategy for Future Research Activity

平成２６年度により大きな血管シートを作製した際に、シートが均一にできない、又は辺縁に亀裂が生じるといった問題点が認識された。平滑筋細胞は培養条件によって大きく形質が変化することが知られている。そこで、積層細胞体に供する平滑筋細胞の性質を変化させることで、より局所的に凝集しにくく弾性線維を高発現することが出来るのではないかと着想した。平成２７年度は、平滑筋細胞をさまざまな細胞外基質の上で培養し、血管シートに最適な条件を検討する。さらに、作製した血管シートを移植まで培養する際にも血清濃度などの培養条件を検討する。これらを通して、移植可能なより大きな血管シートの安定的作製を目指す。これらが達成されれば、ラット平滑筋細胞シートを成長因子含有の生体吸収性シートとともにラット大動脈に同種移植を行い、動脈グラフトとしての最適な移植条件を検討する。さらに、ヒト臍帯動脈由来の平滑筋細胞シートを作製し、高い弾性を有する培養条件の最適化を行う。最終的にはヒト臍帯動脈由来の平滑筋細胞シートを、動物に移植し、動脈グラフトの開存性、耐久性、成長性の有無を検討する。

Causes of Carryover

消耗品が当初の予定より安価に購入できたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度の消耗品購入に充てる。

Research Products

• [Journal Article] Coupling of beta1-adrenergic receptor to type 5 adenylyl cyclase and its physiological relevance in cardiac myocytes. (2015)
  • Author(s): TsunematsuT, Okumura S, Mototani Y, Ohnuki Y, Jin H, Cai W, Suita K, Sato I, Umemura M, Yokoyama U, Sato M, Fujita T, Ishikawa Y.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications (BBRC) Volume: - Pages: -
  • DOI: -
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Oscillation of cAMP and Ca2+ in cardiac myocytes: a systems biology approach (2015)
  • Author(s): Kamide T, Okumura S, Ghosh S, Shinoda Y, Mototani Y, Ohnuki Y, Jin H, Cai W, Suita K, Sato I, Umemura M, Fujita T, Yokoyama U, Sato M, Furutani K, Kitano H, Ishikawa Y.
  • Journal Title: J Physiol Sci. Volume: VOL.65 Pages: 195～200
  • DOI: 10.1007/s12576-014-0354-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Microfluidic perfusion culture system for multilayer artery tissue models. (2014)
  • Author(s): Yamagishi Y, Masuda T, Matsusaki M, Akashi M, Yokoyama U, Arai F.
  • Journal Title: Biomicrofluidics. Volume: VOL.8 Pages: 064113
  • DOI: 10.1063/1.4903210
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Decreased serum osmolality promotes ductus arteriosus constriction. (2014)
  • Author(s): Aoki R, Yokoyama U*, Ichikawa Y, Taguri M, Kumagaya S, Ishiwata R, Yanai C, Fujita S, Umemura M, Fujita T, Okumura S, Sato M, Minamisawa S, Asou T, Masuda M, Iwasaki S, Nishimaki S, Seki K, Yokota S, Ishikawa Y.
  • Journal Title: Cardiovasc Res. Volume: VOL.104 Pages: 326～336
  • DOI: 10.1093/cvr/cvu199
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Epac1-dependent phospholamban phosphorylation mediates the cardiac response to stresses. (2014)
  • Author(s): Okumura S, Fujita T, Cai W, Jin M, Namekata I, Mototani Y, Jin H, Ohnuki Y, Tsuneoka Y, Kurotani R, Suita K, Kawakami Y, Hamaguchi S, Abe T, Kiyonari H, Tsunematsu T, Bai Y, Suzuki S, Hidaka Y, Umemura M, Ichikawa Y, Yokoyama U, Sato M, Ishikawa F, Izumi-Nakaseko H, Adachi-Akahane S, Tanaka H, Ishikawa Y.
  • Journal Title: J Clin Invest. Volume: VOL.124 Pages: 2785～2801
  • DOI: 10.1172/JCI64784
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Thromboxane A(2) receptor stimulation promotes closure of the rat ductus arteriosus through enhancing neointima formation. (2014)
  • Author(s): Yokota T, Shiraishi R, Aida T, Iwai K, Liu NM, Yokoyama U, Minamisawa S.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: VOL.9 Pages: e94895
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0094895
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Protection of cardiomyocytes from the hypoxia-mediated injury by a Peptide targeting the activator of g-protein signaling 8. (2014)
  • Author(s): Sato M, Hiraoka M, Suzuki H, Sakima M, Mamun AA, Yamane Y, Fujita T, Yokoyama U, Okumura S, Ishikawa Y.
  • Journal Title: PLoS One Volume: VOL.9 Pages: e91980
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0091980
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hyperthermia generated with ferucarbotran (Resovist®) in an alternating magnetic field enhances cisplatin-induced apoptosis of cultured human oral cancer cells. (2014)
  • Author(s): Sato I, Umemura M, Mitsudo K, Kioi M, Nakashima H, Iwai T, Feng X, Oda K, Miyajima A, Makino A, Iwai M, Fujita T, Yokoyama U, Okumura S, Sato M, Eguchi H, Tohnai I, Ishikawa Y.
  • Journal Title: J Physiol Sci. Volume: VOL.64 Pages: 177～183
  • DOI: 10.1007/s12576-014-0309-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Store-Operated Ca(2) (+) Entry (SOCE) Regulates Melanoma Proliferation and Cell Migration. (2014)
  • Author(s): Umemura M, Baljinnyam E, Feske S, De Lorenzo MS, Xie LH, Feng X, Oda K, Makino A, Fujita T, Yokoyama U, Iwatsubo M, Chen S, Goydos JS, Ishikawa Y, Iwatsubo K.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: VOL.9 Pages: e89292
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0089292
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Geranylgeranylacetone protects the heart via caveolae and caveolin-3. (2014)
  • Author(s): Tsutsumi YM, Tsutsumi R, Horikawa YT, Sakai Y, Hamaguchi E, Ishikawa Y, Yokoyama U, Kasai A, Kambe N, Tanaka K.
  • Journal Title: Life Sci, Volume: VOL.101 Pages: 43～48
  • DOI: 10.1016/j.lfs.2014.02.019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Three-Dimensional Multilayers of Smooth Muscle Cells as a New Experimental Model for Vascular Elastic Fiber Formation Studies. (2014)
  • Author(s): Ishiwata R, Yokoyama U*, Matsusaki M, Asano Y, Kadowaki K, Ichikawa Y, Umemura M, Fujita T, Minamisawa S, Shimoda H, Akashi M, and Ishikawa Y.
  • Journal Title: Atherosclerosis, Volume: VOL.232 Pages: 590～600
  • DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2014.01.045
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Prostaglandin E2 inhibits elastogenesis in the ductus arteriosus via EP4 signaling. (2014)
  • Author(s): Yokoyama U, Minamisawa S, Shioda A, Ishiwata R, Jin MH, Masuda M, Asou T, Sugimoto Y, Aoki H, Nakamura T, Ishikawa Y.
  • Journal Title: Circulation, Volume: VOL.129 Pages: 487～496
  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.113.004726
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 実験的アプローチによる新たな動脈管開存症治療の開発 (2015)
  • Author(s): 横山詩子
  • Organizer: 第一回新生児科指導医養成事業による教育セミナー
  • Place of Presentation: 東北大学病院（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-28
  • Invited
• [Presentation] Fabrication of tissue-engineered human arterial constructs by cyclic hydrostatic pressure. (2015)
  • Author(s): Tonooka Y, Yokoyama U, Koretake R, Ishiwata R, Sakuma S, Kaneko M, Ishikawa Y.
  • Organizer: The 92th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] ナノ薄膜技術を用いた高弾性を有する動脈グラフトの作製 Construction of biological elastic vessels by extracellular matrix nanofilm-based cell accumulation technique. (2015)
  • Author(s): Yokoyama U.
  • Organizer: he 92th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
  • Invited
• [Presentation] PGE2-EP4 sigaling promotes vascular intimal thickening via fibulin-1. (2015)
  • Author(s): Yokoyama U, Yanai C, Sato A, Ishikawa Y.
  • Organizer: The 6th International Conference on Phospholipase A2 and Lipid Mediators
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-02-10 – 2015-02-12
• [Presentation] Secretome-based identification of PGE2-regulated proteins in human abdominal aortic aneurysm. (2015)
  • Author(s): Ishiwata R, Yokoyama U, Arakawa N, Ishikawa Y.
  • Organizer: The 6th International Conference on Phospholipase A2 and Lipid Mediators
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-02-10 – 2015-02-12
• [Presentation] PGE2-EP4 exerts an anti-fibrotic effect in the heart. (2015)
  • Author(s): Ishiwata R. Yokoyama U, Inoue S, Ichikawa Y, Ishikawa Y.
  • Organizer: he 6th International Conference on Phospholipase A2 and Lipid Mediators
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-02-10 – 2015-02-12
• [Presentation] PGE2-EP4 sigaling in smooth muscle cell plays a role in chronic inflammation of aortic abdominal aneurysm. (2015)
  • Author(s): Yokoyama U, Ichikawa Y, Ishiwata R, Ishikawa Y.
  • Organizer: The 6th International Conference on Phospholipase A2 and Lipid Mediators
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-02-10 – 2015-02-12
  • Invited
• [Presentation] プロスタグランディンE－EP4はfibulin-1を介して生理的・病的血管内膜肥厚の形成に関与する Prostaglandin E2-EP4 is involved in physiological and pathological intimal thickening via fibulin-1 (2014)
  • Author(s): 矢内千春、横山詩子、熊谷駿、手島隆之、佐藤綾美、石川義弘
  • Organizer: 第13回日本心臓血管発生研究会
  • Place of Presentation: 磐梯熱海温泉 ホテル 華の湯（福島県郡山市）
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-18
• [Presentation] Prostaglandin E2-EP4 plays a protective role against cardiac fibrosis. (2014)
  • Author(s): Ishiwata R, Yokoyama U, Inoue S, Ichikawa Y, Ishikawa Y.
  • Organizer: European Society of Cardiology
  • Place of Presentation: Barcerona, Spain
  • Year and Date: 2014-08-30 – 2014-09-03
• [Presentation] 動脈管は面白い (2014)
  • Author(s): 横山詩子
  • Organizer: 第24回心研小児科夏季セミナー
  • Place of Presentation: 東京女子医科大学（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2014-07-26 – 2014-07-27
  • Invited
• [Presentation] 仕事の多様化について (2014)
  • Author(s): 横山詩子
  • Organizer: 横浜市立大学第２回Joinの会
  • Place of Presentation: 横浜市立大学附属市民総合医療センター(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2014-07-19 – 2014-07-19
  • Invited
• [Presentation] プロスタグランディンEによる血管弾性線維の制御メカニズム (2014)
  • Author(s): 横山詩子
  • Organizer: 東京農工大学 材料健康科学「Cell to Body Dynamicsセミナー」
  • Place of Presentation: 東京農工大学（東京都小金井市）
  • Year and Date: 2014-07-18 – 2014-07-18
  • Invited
• [Presentation] グルタミン酸が動脈管閉鎖に及ぼす作用の検討 (2014)
  • Author(s): 藤田秀次郎、横山詩子、青木理加、岩崎志穂、西巻滋、関和男、横田俊平、石川義弘
  • Organizer: 第50回日本周産期・新生児医学会学術集会
  • Place of Presentation: シェラトングランデトーキョーベイ（千葉県浦安市）
  • Year and Date: 2014-07-13 – 2014-07-15
• [Presentation] Early Aggressive Parenteral Nutritionの問題点・PDA (2014)
  • Author(s): 横山詩子
  • Organizer: 第50回日本周産期・新生児医学会学術集会
  • Place of Presentation: シェラトングランデトーキョーベイ（千葉県浦安市）
  • Year and Date: 2014-07-13 – 2014-07-15
  • Invited
• [Presentation] ヒト大動脈瘤組織におけるPGE2-EP4誘導性分泌タンパク質の網羅的解析 (2014)
  • Author(s): 石渡遼、横山詩子、荒川憲昭、安田章沢、郷田素彦、鈴木伸一、益田宗孝、石川義弘
  • Organizer: 第35回日本循環制御医学会総会
  • Place of Presentation: 福岡大学医学部百年講堂（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2014-07-04 – 2014-07-05
• [Presentation] Nuclear Factor kappa B Inhibition Promotes Closure of the Rat Ductus Arteriosus. (2014)
  • Author(s): Kajimura I, Yokoyama U, Ishikawa Y, Minamisawa S.
  • Organizer: Experimental Biology Annual Meetin
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2014-04-26 – 2014-04-30
• [Presentation] cAMP reverses the pro-fibrogenic phenotype of cardiac myofibroblasts. (2014)
  • Author(s): Aroonsakool N, Yokoyama U, Lu D, Patel HH, Insel PA.
  • Organizer: Experimental Biology Annual Meetin
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2014-04-26 – 2014-04-30
• [Presentation] Prostaglandin E2 receptor EP4 signaling in vascular smooth muscle cells decreases aortic elasticity. (2014)
  • Author(s): Ichikawa Y, Yokoyama U, Ishikawa Y.
  • Organizer: Experimental Biology Annual Meetin
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2014-04-26 – 2014-04-30
• [Book] Etiology and Morphogenesis of Congenital Heart Disease. (2015)
  • Author(s): Yokoyama U*, Minamisawa S, Ishikawa Y.
  • Total Pages: -
  • Publisher: Springer
• [Book] Nanomedicine and Nanotoxicology. (2014)
  • Author(s): Yokoyama U*, Ishikawa Y.
  • Total Pages: 271（159-174)
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 横浜市立大学医学部循環制御医学
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~seiri1/index.html