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iPS細胞由来脳毛細血管内皮細胞を用いたヒト血液脳関門の実体解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K07231
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分47060:医療薬学関連
研究機関帝京大学

研究代表者

出口 芳春  帝京大学, 薬学部, 教授 (40254255)

研究分担者 黒澤 俊樹  帝京大学, 薬学部, 助教 (90839466)
手賀 悠真  帝京大学, 薬学部, 助教 (50809043)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード血液脳関門 / ヒトiPS細胞 / トランスポーター / 輸送性レセプター / 不死化脳毛細血管内皮細胞 / 脳移行性 / 高分子輸送 / ドラッグデリバリーシステム / ヒトiPS細胞由来脳毛細血管内皮細胞 / トランスウェル / P-糖たんぱく質 / 高分子デリバリー / トランスウェル2次元培養 / 方向性輸送 / ヒト不死化脳毛細血管内皮細胞 / 定量的PCR / 薬物輸送機能
研究開始時の研究の概要

本研究課題の目的は、ヒトiPSから分化・誘導した脳毛細血管内皮細胞(hiPS-BMECs)をin vitroの血液脳関門(BBB)モデルとして用いることで、ヒト血液脳関門における薬物および内因性物質の輸送機能を解明することである。そのために、hiPS-BMECsにおける輸送担体の遺伝子およびタンパク質発現、薬物および内因性物質の方向性輸送の機能解析を行う。本研究は、未解決の課題にチャレンジする極めて独創性の高い研究であり、その成果は創薬、中枢疾患の原因究明、テーラーメイド医療への応用が期待される。

研究成果の概要

ヒトの血液脳関門(BBB)の機能を解明することは、新規中枢医薬品の開発およびヒトの脳機能を明らかにする上で重要な課題である。この課題を解く一つの方法として、ヒトiPS細胞由来脳毛細血管内皮細胞(hiPS-BMECs)を使用することがある。本研究の目的はhiPS-BMECsを用いたin vitro BBBモデル実験装置を構築し、ヒトBBB輸送機能を明らかにすることであった。その結果、hiPS-BMECsに発現するトランスポーターおよび輸送性レセプターの発現を明らかにすることができた。また、BBBを介した血液-脳間の透過に関わる分子を検出できる実験系を構築することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ヒトにおける中枢疾患の原因究明ならびに優れた治療薬を開発する上で、血液脳関門(BBB)の機能を解明することは意義深い。ヒトiPS細胞由来脳毛細血管内皮細胞を用いた今回の研究において、脳と血液間の非対称性輸送や脳からの排出輸送を検出できるin vitro BBB実験装置を構築するとともに、ヒト血液脳関門の機能を解明することができた。この研究成果は世界初であり、ヒト血液脳関門の実体解明のみならず、新規医薬品開発、中枢疾患の原因究明、ひいてはテーラーメイド医療への貢献など、その応用は無限に広がる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Transport Characteristics of 6-Mercaptopurine in Brain Microvascular Endothelial Cells Derived From Human Induced Pluripotent Stem Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Kurosawa, Yuma Tega, Daiki Sako, Tatsuki Mochizuki, Tomoko Yamaguchi, Kenji Kawabata, Katsuhisa Inoue, Naoki Ito, Hiroyuki Kusuhara,
    • 雑誌名

      J Pharm Sci.

      巻: 110 号: 10 ページ: 3484

    • DOI

      10.1016/j.xphs.2021.06.007

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional investigation of solute carrier family 35, member F2, in three cellular models of the primate blood-brain barrier2021

    • 著者名/発表者名
      Tatsuki Mochizuki, Yoshiharu Deguchi, et al.
    • 雑誌名

      Drug Metab Dispos.

      巻: 49 号: 1 ページ: 3

    • DOI

      10.1124/dmd.120.000115

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fibronectin is essential for formation of fenestrae in endothelial cells of the fenestrated capillary2021

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nakakura, Yoshiharu Deguchi, et al.
    • 雑誌名

      Cell Tissue Res.

      巻: 383 号: 2 ページ: 823

    • DOI

      10.1007/s00441-020-03273-y

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Requirements for Uptake of Diphenhydramine Analogs into hCMEC/D3 Cells Via the Proton-Coupled Organic Cation Antiporter2020

    • 著者名/発表者名
      Yuma Tega, Yoshiharu Deguchi, et al.
    • 雑誌名

      J Pharm Sci.

      巻: 110 号: 1 ページ: 397

    • DOI

      10.1016/j.xphs.2020.09.001

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Expression and functional characterization of SLC transporters in brain microvascular endothelial cells derived from human induced pluripotent stem cells2019

    • 著者名/発表者名
      Yuma Tega, Toshiki Kurosawa, Kei Higuchi, Tomoko Yamaguchi, Takashi Nakakura, Tatsuki Mochizuki, Hiroyuki Kusuhara, Kenji Kawabata, Yoshiharu Deguchi
    • 雑誌名

      Fluids and Barriers of the CNS

      巻: 16

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design, Synthesis, and Blood-Brain Barrier Transport Study of Pyrilamine Derivatives as Histone Deacetylase Inhibitors2018

    • 著者名/発表者名
      Hiranaka S, Tega Y, Higuchi K, Kurosawa T, Deguchi Y, Arata M, Ito A, Yoshida M, Nagaoka Y, Sumiyoshi T.
    • 雑誌名

      ACS Med Chem Lett.

      巻: 9 号: 9 ページ: 884

    • DOI

      10.1021/acsmedchemlett.8b00099

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] P-gp発現ヒトiPS細胞由来脳毛細血管内皮細胞における輸送体機能評価2022

    • 著者名/発表者名
      佐孝大樹、黒澤俊樹、山口朋子、久保義行、川端健二、出口芳春
    • 学会等名
      日本薬学会第142年会(名古屋)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来脳毛細血管内皮細胞を用いた3次元BBB-on-a-chipの構築と評価2022

    • 著者名/発表者名
      黒澤俊樹、手賀悠真、佐孝大樹、出堀泰之、冨原裕美、青山和誠、久保義行、天野信之、出口芳春
    • 学会等名
      細胞アッセイ研究会 シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 2次元および3次元培養ヒトiPS細胞由来血液脳関門モデルを用いたトランスポーター機能評価2021

    • 著者名/発表者名
      黒澤俊樹、出口芳春
    • 学会等名
      第36回 日本薬物動態学会年会(高崎)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3次元培養におけるヒトiPS細胞由来脳毛細血管内皮細胞のLAT1の輸送機能2021

    • 著者名/発表者名
      佐孝大樹、黒澤俊樹、手賀悠真、出堀泰之、久保義行、天野信之、出口芳春
    • 学会等名
      第36回 日本薬物動態学会年会(高崎)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来脳毛細血管内皮細胞を用いた3次元実験モデルの構築2021

    • 著者名/発表者名
      黒澤俊樹、手賀悠真、佐孝大樹、出堀泰之、冨原裕美、天野信之、出口芳春
    • 学会等名
      日本薬剤学会第36年会(徳島)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Human BBB-on-a-chipによる化合物の中枢移行性評価2020

    • 著者名/発表者名
      出口芳春
    • 学会等名
      第27回HAB研究機構学術大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] P糖タンパク質欠損が血液脳関門恒常性に与える影響2020

    • 著者名/発表者名
      古西修希、出口芳春、et al.
    • 学会等名
      日本薬剤学会第35年会(熊本)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来血液脳関門モデルを用いた6-mercaptopurineの輸送機構解析2020

    • 著者名/発表者名
      黒澤俊樹、出口芳春、et al.
    • 学会等名
      日本薬剤学会第35年会(熊本)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Functional evaluation of SLC and ABC transporters in brain microvascular endothelial cells derived from human iPS cells.2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Kurosawa
    • 学会等名
      第34日本薬物動態学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional investigation of SLC35F2 as a drug transporterin primate blood brain barrier model cells.2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuki Mochizuki, Tadahaya Mizuno, Kei Higuchi, Yuma Tega, Toshiki Kurosawa, Tomoko Yamaguchi, Kenji Kawabata, Yoshiharu Deguchi, Hiroyuki Kusuhara
    • 学会等名
      第34日本薬物動態学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来脳毛細血管内皮細胞における6-mercaptopurineの輸送機構解析2019

    • 著者名/発表者名
      黒澤俊樹、手賀悠真、山口朋子、川端健二、望月達貴、井上勝央、楠原洋之、出口芳春
    • 学会等名
      第41回 生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of Transporter Function in Brain Microvascular Endothelial Cells Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells.2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Kurosawa, Yuma Tega, Tomoko Yamaguchi, Tatsuki Mochizuki, Yasuhiro Hayashi, Atsushi Yamashita, Hiroyuki Kusuhara, Kenji Kawabata, Yoshiharu Deguchi
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on BioimagingThe 28th Annual Meeting of the Bioimaging Society
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒトiPS由来脳毛細血管内皮細胞におけるP糖タンパク質の発現誘導2019

    • 著者名/発表者名
      佐孝大樹、黒澤俊樹、手賀悠真、高野真史、橘高敦史、出口芳春
    • 学会等名
      第63回 薬学会関東支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] コンパス生物薬剤学(改訂第3版)2021

    • 著者名/発表者名
      出口芳春, et al.
    • 総ページ数
      285
    • 出版者
      南江堂
    • ISBN
      9784524403745
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 帝京大学薬学部薬物動態学研究室

    • URL

      https://www.bbb-teikyo.com/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 帝京大学薬学部

    • URL

      http://www.pharm.teikyo-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 帝京大学 薬学部 薬物動態学研究室

    • URL

      https://www.bbb-teikyo.com/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] 多能性幹細胞由来脳毛細血管内皮細胞及びその製造方法2021

    • 発明者名
      川端健二、山口朋子、出口芳春
    • 権利者名
      川端健二、山口朋子、出口芳春
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-178573
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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