共培養システムによる骨髄細胞等の心筋分化誘導に関する研究

• Project/Area Number: 14657331
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Thoracic surgery
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 菅 理晴 (2003) 国立循環器病センター研究所, 再生医療部, 室長 (80265397); 富田 伸司 (2002) 国立循環器病センター研究所, 再生医療部, 室長 (30260730)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 由谷 親夫 国立循環器病センター研究所, 臨床検査部, 部長 ; 中谷 武嗣 国立循環器病センター研究所, 臓器移植部, 部長 (60155752) ; 菅 理晴 国立循環器病センター研究所, 再生医療部, 室長 (80265397) ; 日高 京子 国立循環器病センター研究所, バイオサイエンス部, 室長 (00216681)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2003: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2002: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: 骨髄細胞 / 共培養 / 心筋細胞 / GFPマウス / 環境因子 / 顆粒球コロニー刺激因子 / 分化 / 再生 / 免疫組織学的検討 / 同期的収縮

Research Abstract

骨髄細胞が生体内で心筋へ分化する可能性を示す報告はこれまでいくつかあったが,in vivoの現象であるため,その真偽やメカニズムに関して十分に検討できていなかった.そこで我々はこの現象を解析する目的で,GFPマウスの骨髄細胞とラット新生児心筋細胞のin vitro共培養システムを確立し,心筋組織に類似した環境を再現することで,この"環境因子"が骨髄細胞の心筋細胞への分化を誘導することを実験的に明らかにした.しかしながら,本システムにおいて心筋細胞へと分化する骨髄細胞はごくわずかであり,心不全患者の心機能を改善するためには心筋細胞への分化誘導を促進する工夫が必要であると考えられた。そこで本システムの培養液中に顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)を0ng/mlから100ng/mlまで濃度を変えて添加したところ,心筋細胞分化するGFP陽性骨髄細胞数はG-CSF濃度50ng/mlまで用量依存的に増加することが確認された.また,ヒト拡張型心筋症心由来の心筋培養細胞を用いた系においてもG-CSFは用量依存的に総細胞数,Troponin I, Ki-67陽性細胞数を増加させた.更に,免疫組織学的検討でヒト正常心筋では陰性のG-CSF受容体が,ヒト拡張型心筋症の心筋細胞においては不均一に染色された.以上より,G-CSFが骨髄由来細胞だけでなく拡張型心筋症のような病的心筋細胞にも直接的に作用して,心筋細胞の分化,増殖を誘導することで,拡張型心筋症患者の心機能改善に促進的に働く可能性が示唆された.

Research Products

• [Publications] M.Hamamoto, S.Tomita, T.Nakatani, et al.: "Granurocyte-colony stimulating factor directly enhances the proliferation of human adult heart cells derived from idiopathic dilated cardiomyopathy"J Heart Lung Transplant. (in press). (2004)
• [Publications] S.Tomita, et al.: "Bone marrow stromal cells contract synchronously with cardiomyocytes in a coculture system"Jpn J Thorac Cardiovasc Surg. Vol.50,No.8. 321-324 (2002)
• [Publications] S.Fukuhara, S.Tomita, et al.: "Comparison of cell labeling methods for cell transplantation to treat heart failure : Quantitative analysis in the long term"Transplantation proceeding. Vol.34,No.7. 2720-2723 (2002)
• [Publications] S.Fukuhara, S.Tomita, et al.: "Direct cell-to-cell interaction of cardiomyocytes is a key for bone marrow stromal cells to go into cardiac lineage in vitro"J Thorac Cardiovasc Surg. (in press). (2003)
• [Publications] 中谷武嗣, 富田伸司, 他: "心筋再生療法"呼吸と循環. 50巻10号. 1015-1020 (2002)
• [Publications] 富田伸司, 他: "骨髄細胞を用いた心筋再生に関する研究"日本機械学会第15回バイオエンジニアリング講演会 講演論文集. No.02-35. 269-270 (2003)
• [Publications] 富田伸司, 他: "心筋細胞との共培養による骨髄細胞の心筋分化"日本再生医療学会誌. Vol.2,No.1. 43-47 (2003)