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iPS技術とIn Silico創薬よる髄核前駆細胞の分化制御と椎間板修復

研究課題

研究課題/領域番号 16H05456
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 整形外科学
研究機関東海大学

研究代表者

酒井 大輔  東海大学, 医学部, 准教授 (10408007)

研究分担者 檜山 明彦  東海大学, 医学部, 講師 (00514382)
平山 令明  東海大学, 先進生命科学研究所, 教授 (70238393)
升井 伸治  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任准教授 (20342850)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード椎間板変性 / 再生医療 / 髄核細胞 / 椎間板再生 / 腰痛 / 転写因子 / 椎間板 / iPS技術 / インシリコ創薬 / iPS細胞 / 移植・再生医療 / 再生医学 / 同種細胞移植 / 凍結保存 / 整形外科学 / 脊椎脊髄病学 / iPS細胞技術 / 創薬
研究成果の概要

腰痛は障害の主原因とされ、社会経済的負担である。椎間板障害は腰痛の主因であり、椎間板細胞を人為的に導出する手法は未だ確率されないため、椎間板の髄核細胞へ直接リプログラミングするため、転写因子のスクリーニングを試みた。我々はマイクロアレイやiPSC干渉アッセイ、siRNAアッセイ、遺伝子アップレギュレーションアッセイ、直接細胞リプログラミングを適用した。その結果、これまでの研究期間において、髄核細胞マーカー(免疫組織化学でのACANとCOL2A1とKRT18など)の顕著な発現を誘導する強力な3つの転写因子の組み合わせを軸としたリプログラミング方法を見いだし、特許技術として出願した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在、腰痛の新規治療法として、細胞移植を中心とした技術が検討されているが、本研究の結果は椎間板細胞製品のコストダウン、有効性の向上へ寄与できる技術となったほか、未だ発見されていない技術であるため科学的にも意味が大きい研究成果であると考える。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 8件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件) 産業財産権 (6件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] AO Research Institute(スイス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] アイルランド国立大学ゴールウェイ校(アイルランド)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] ベルン大学/AO research Institute(スイス)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Minimal Sustainability of Dedifferentiation by ROCK Inhibitor on Rat Nucleus Pulposus Cells In Vitro2019

    • 著者名/発表者名
      Nukaga Tadashi、Sakai Daisuke、Schol Jordy、Suyama Kaori、Nakai Tomoko、Hiyama Akihiko、Watanabe Masahiko
    • 雑誌名

      Spine Surgery and Related Research

      巻: 3 号: 4 ページ: 385-391

    • DOI

      10.22603/ssrr.2019-0019

    • NAID

      130007734403

    • ISSN
      2432-261X
    • 年月日
      2019-10-27
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mesenchymal Stem Cell Homing Into Intervertebral Discs Enhances the Tie2-positive Progenitor Cell Population, Prevents Cell Death, and Induces a Proliferative Response2019

    • 著者名/発表者名
      Wangler Sebastian、Peroglio Marianna、Menzel Ursula、Benneker Lorin M.、Haglund Lisbet、Sakai Daisuke、Alini Mauro、Grad Sibylle
    • 雑誌名

      SPINE

      巻: 44 号: 23 ページ: 1613-1622

    • DOI

      10.1097/brs.0000000000003150

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Annulus fibrosus cell sheets limit disc degeneration in a rat annulus fibrosus injury model2019

    • 著者名/発表者名
      Nukaga Tadashi、Sakai Daisuke、Schol Jordy、Sato Masato、Watanabe Masahiko
    • 雑誌名

      JOR SPINE

      巻: 2 号: 2

    • DOI

      10.1002/jsp2.1050

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fluorescence-Activated Cell Sorting Is More Potent to Fish Intervertebral Disk Progenitor Cells Than Magnetic and Beads-Based Methods2019

    • 著者名/発表者名
      Frauchiger Daniela A.、Tekari Adel、May Rahel D.、D?afo Emina、Chan Samantha C.W.、Stoyanov Jivko、Bertolo Alessandro、Zhang Xingshuo、Guerrero Julien、Sakai Daisuke、Schol Jordy、Grad Sibylle、Tryfonidou Marianna、Benneker Lorin M.、Gantenbein Benjamin
    • 雑誌名

      Tissue Engineering Part C: Methods

      巻: 25 号: 10 ページ: 571-580

    • DOI

      10.1089/ten.tec.2018.0375

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] IVD progenitor cells: a new horizon for understanding disc homeostasis and repair2019

    • 著者名/発表者名
      Lyu Feng-Juan、Cheung Kenneth M.、Zheng Zhaomin、Wang Hua、Sakai Daisuke、Leung Victor Y.
    • 雑誌名

      Nature Reviews Rheumatology

      巻: 15 号: 2 ページ: 102-112

    • DOI

      10.1038/s41584-018-0154-x

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cell therapy for intervertebral disc herniation and degenerative disc disease: clinical trials2019

    • 著者名/発表者名
      Jordy Schol、Daisuke Sakai
    • 雑誌名

      International Orthopaedics

      巻: 43 号: 4 ページ: 1011-1025

    • DOI

      10.1007/s00264-018-4223-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of interleukin-17A in nucleus pulposus cells and its small-molecule inhibitors for intervertebral disc disease.2018

    • 著者名/発表者名
      Kaori Suyama, Daisuke Sakai, Noriaki Hirayama, Yoshihiko Nakamura, Erika Matsushita, Hayato Terayama, Ning Qu, Osamu Tanaka, Kou Sakabe, Masahiko Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of Cellular and Molecular Medicine

      巻: Nov;22 号: 11 ページ: 5539-5551

    • DOI

      10.1111/jcmm.13828

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Implantation of hyaluronic acid hydrogel prevents the pain phenotype in a rat model of intervertebral disc injury2018

    • 著者名/発表者名
      Mohd Isa Isma Liza、Abbah Sunny A.、Kilcoyne Michelle、Sakai Daisuke、Dockery Peter、Finn David P.、Pandit Abhay
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 4 号: 4

    • DOI

      10.1126/sciadv.aaq0597

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of the CCL5-Releasing Fibrin Gel for Intervertebral Disc Regeneration2018

    • 著者名/発表者名
      Zhou Zhiyu、Zeiter Stephan、Schmid Tanja、Sakai Daisuke、Iatridis James C.、Zhou Guangqian、Richards R. Geoff、Alini Mauro、Grad Sibylle、Li Zhen
    • 雑誌名

      CARTILAGE

      巻: - 号: 2 ページ: 169-180

    • DOI

      10.1177/1947603518764263

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Regenerative technologies to bed side: Evolving the regulatory framework2017

    • 著者名/発表者名
      Sakai Daisuke、Schol Jordy、Foldager Casper B.、Sato Masato、Watanabe Masahiko
    • 雑誌名

      Journal of Orthopaedic Translation

      巻: 9 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1016/j.jot.2017.02.001

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Animal models for studying the etiology and treatment of low back pain2017

    • 著者名/発表者名
      Shi Changgui、Qiu Sujun、Riester Scott M.、Das Vaskar、Zhu Bingqian、Wallace Atiyayein A.、van Wijnen Andre J.、Mwale Fackson、Iatridis James C.、Sakai Daisuke、Votta-Velis Gina、Yuan Wen、Im Hee-Jeong
    • 雑誌名

      Journal of Orthopaedic Research

      巻: - 号: 5 ページ: 1305-1312

    • DOI

      10.1002/jor.23741

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Histological and reference system for the analysis of mouse intervertebral disc2017

    • 著者名/発表者名
      Tam Vivian、Chan Wilson C.W.、Leung Victor Y.L.、Cheah Kathryn S.E.、Cheung Kenneth M.C.、Sakai Daisuke、McCann Matthew R.、Bedore Jake、S?guin Cheryle A.、Chan Danny
    • 雑誌名

      Journal of Orthopaedic Research

      巻: 36 号: 1 ページ: 233-243

    • DOI

      10.1002/jor.23637

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Angiopoietin-1 receptor Tie2 distinguishes multipotent differentiation capability in bovine coccygeal nucleus pulposus cells2016

    • 著者名/発表者名
      Tekari A, Chan SCW, Sakai D, Grad S, Gantenbein B
    • 雑誌名

      Stem Cell Research and therapy

      巻: 7 号: 1 ページ: 75-75

    • DOI

      10.1186/s13287-016-0337-9

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] CD146 defines commitment of cultured annulus fibrosus cells to express a contractile phenotype2016

    • 著者名/発表者名
      Nakai T, Sakai D, Nakamura Y, Nukaga T, Grad S, Li Z, Alini M, Chan D, Mausda K, Ando K, Watanabe M
    • 雑誌名

      Journal of Orthopaedic Research

      巻: 34 号: 8 ページ: 1361-72

    • DOI

      10.1002/jor.23326

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mohawk promotes the maintenance and regeneration of the outer annulus fibrosus of intervertebral discs.2016

    • 著者名/発表者名
      Rho Nakamichi, Nakamichi R, Ito Y, Inui M, Onizuka N, Kayama T, Kataoka K, Suzuki H, Mori M, Inagawa M, Ichinose S, Lotz M, Sakai D, Masuda K, Ozaki T, Asahara H.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 7 号: 1 ページ: 12503-12503

    • DOI

      10.1038/ncomms12503

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Hunt for Transcriptional Control of Nucleus Pulposus Cells using iPS Cell Technology2020

    • 著者名/発表者名
      酒井大輔
    • 学会等名
      ORS 2020 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In Silico創薬による新規低分子IL-17A阻害剤を用いた椎間板変性治療の可能性2019

    • 著者名/発表者名
      隅山香織、酒井大輔、平山令明、坂部貢、渡辺雅彦
    • 学会等名
      第34回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 新規低分子IL-17A阻害剤による椎間板変性治療法の可能性を評価する2019

    • 著者名/発表者名
      隅山香織、酒井大輔、平山令明、坂部貢、渡辺雅彦
    • 学会等名
      第48回日本脊椎脊髄病学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Regenerative medicine for intervertebral disc degeneration: Challenges towards realization2019

    • 著者名/発表者名
      酒井大輔
    • 学会等名
      第48回日本脊椎脊髄病学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Reprogramming the Future of Cell Based Therapy for Intervertebral Disc Disease2019

    • 著者名/発表者名
      酒井大輔
    • 学会等名
      ICRS 2019 International Cartilage Repair Society 15th World Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 椎間板再生におけるスフェロイド形成培養法に関する基礎的検討2019

    • 著者名/発表者名
      酒井大輔
    • 学会等名
      第34回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 腰痛診療up date2019~新腰痛診療ガイドラインからiPS細胞技術による椎間板再生まで~2019

    • 著者名/発表者名
      酒井大輔
    • 学会等名
      第3回日本リハビリテーション医学会秋季学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 表面マーカーを用いた細胞機能解析による椎間板再生の新知見2016

    • 著者名/発表者名
      酒井大輔
    • 学会等名
      第45回日本脊椎脊髄病学会学術集会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 椎間板再生医療が開く脊椎変性疾患治療の未来2016

    • 著者名/発表者名
      酒井大輔
    • 学会等名
      第89回日本整形外科学会学術総会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 東海大の取り組む椎間板再生医療

    • URL

      http://sekitsui.med.u-tokai.ac.jp

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] IL-17受容体結合部の阻害によるIL-17活性の制御方法2019

    • 発明者名
      酒井大輔、隅山香織、平山令明
    • 権利者名
      学校法人東海大学、日本臓器製薬株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-030061
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] Tie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団の培養方法およびその利用2019

    • 発明者名
      酒井大輔、中村嘉彦、松下枝利香
    • 権利者名
      学校法人東海大学、日本臓器製薬株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] Tie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団の培養方法およびその利用2019

    • 発明者名
      酒井大輔、中村嘉彦、松下枝利香
    • 権利者名
      学校法人東海大学、日本臓器製薬株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-163750
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 髄核細胞マスターレギュレーター転写因子を含む分化誘導剤、誘導髄核細胞の製造方法、および誘導髄核細胞の用途2019

    • 発明者名
      酒井大輔、ジルディ ショール、平石駿介、升井伸治
    • 権利者名
      学校法人東海大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-066535
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] Tie2陽性幹/前駆細胞を含む細胞集団の培養方法およびその利用2019

    • 発明者名
      酒井大輔、中村嘉彦、松下枝利香
    • 権利者名
      学校法人東海大学、日本臓器製薬株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-546051
    • 出願年月日
      2019
    • 取得年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 髄核マスターレギュレーター転写因子を含む分化転換剤、誘導髄核細胞の製造方法、および誘導髄核細胞の用途2019

    • 発明者名
      酒井大輔、ジョルディショール、平石駿介、升井伸治
    • 権利者名
      酒井大輔、ジョルディショール、平石駿介、升井伸治
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-066535
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-08-19  

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