チャンネル遺伝子を用いた胚性幹細胞由来バイオペースメーカーの確立と治療への応用

• 研究課題/領域番号: 20590866
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 循環器内科学
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 久留 一郎 鳥取大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (60211504)
• 研究分担者: 白吉 安昭 鳥取大学, 大学院・医学系研究科, 准教授 (90249946) ; 山本 康孝 鳥取大学, 大学院・医学系研究科, 助教 (20362882) ; 三明 淳一朗 (三明 淳一郎) 鳥取大学, 医学部附属病院, 助教 (40372677)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2010年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2009年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2008年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: ペースメーカ / ES細胞 / イオンチャネル / 生物学的ペースメーカ / HCN4 / 自動能 / 房室ブロックモデル / 細胞移植

研究概要

ES細胞由来心臓ペースメーカー細胞の作製を目的として、ペースメーカー活性に重要なイオンチャネルであるHCN4の遺伝子座にEGFP遺伝子を相同組換えによってノックインしたマウスES細胞株の樹立を確認した。得られたクローン株に分化誘導を施すと収縮部位ではGFPを発現しており、GFP陽性細胞を0.1%-3.0%で分取することができ、回収した細胞のおよそ70-90%が収縮するのを観察した。細胞同士で結合、連動して収縮しており、電気的結合を形成していることが示唆された。パッチクランプ解析からも、自動能やIf電流などの心臓ペースメーカー細胞に必要な電気的性質を有していることが確認された。これらの結果から、心臓ペースメーカー細胞に関する研究を行うのに適した細胞株であることが確認された。

研究成果

• [雑誌論文] Roles of hyperpolarization-activated current If in sinoatrial node pacemaking : insights from bifurcation analysis of mathematical models Am J Physiol (2010)
  • 著者名/発表者名: Kurata Y, Matsuda H, Hisatome I, Shibamoto T
  • 雑誌名: Heart Circ Physiol 298
• [雑誌論文] Identification, isolation and characterization of HCN4-positive pacemaking cells derived from murine embryonic stem cells during cardiac differentiation (2010)
  • 著者名/発表者名: Morikawa K, Bahrudin U, Miake J, Igawa O, Kurata Y, Nakayama Y, Shirayoshi Y, Hisatome I
  • 雑誌名: Pacing Clin Electrophysiol 33 ページ: 290-303
• [雑誌論文] Different distribution of Cav3.2 and Cav3.1 transcripts encoding T-type Ca^<2+> channels in the embryonic heart of mice (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizuta E, Shirai M, Arakawa K, Hidaka K, Miake J, Ninomiya H, Kato M, Shigemasa C, Shirayoshi Y, Hisatome I, Morisaki T
  • 雑誌名: Biomed Res 31 ページ: 301-305
  • NAID: 130004903809
• [雑誌論文] Transcriptional activation of SAP97 by HSF-1 stabilizes Kv1.5 in HL-1 cells (2010)
  • 著者名/発表者名: YK Ting, K Morikawa, Y Kurata, PL Li, U Bahrudin, E Mizuta, M Kato, J Miake, Y Yamamoto, A Yoshida, M Murata, T Inoue, A Nakai, G Shiota, K Higaki, E Nanba, H Ninomiya, Y Shirayoshi, I Hisatome
  • 雑誌名: British J Pharmacol (in press)
• [雑誌論文] Reciprocal Control of hERG Stability by Hsp70 and Hsc70 with Implication for Restoration of LQT2 Mutant Stability (2010)
  • 著者名/発表者名: Peili Li, Haruaki Ninomiya, Yasutaka Kurata, Masaru Kato, Junichiro Miake, Yasutaka Yamamoto, Osamu Igawa, Akira Nakai, Katsumi Higaki, Futoshi Toyoda, Jie Wu, Minoru Horie, Hiroshi Matsuura, Akio Yoshida, Yasuaki Shirayoshi, Masayasu Hiraoka, Ichiro Hisatome
  • 雑誌名: Circ Res (in press)
  • NAID: 130002130408
• [雑誌論文] Roles of hyperpolarization-activated current If in sinoatriat node pacema king : insights from bifurcation analysis of mathematical models. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kurata Y, et al.
  • 雑誌名: Am J Physiol Heart Circ Physiol. 巻: 298(6)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification, isolation and characterization of HCN4-positive pacemaking cells derived from murine embryonic stem cells during cardiac differ entiation. (2010)
  • 著者名/発表者名: Morikawa K, et al.
  • 雑誌名: Pacing Clin Electrophysiol. 巻: 33(3) ページ: 290-303
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different distribution of Cav3.2 and Cav3.1 transcripts encoding T-type Ca^<2+> channels in the embryonic heart of mice (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizuta E, et al.
  • 雑誌名: Biomed Res 巻: 31 ページ: 301-305
  • 査読あり
• [雑誌論文] ldentification, lsolation and Characterization of HCN4-Positive Pacemaking Cells Derived from Murine Embryonic Stem Cells during Cardiac Differentiation. (2010)
  • 著者名/発表者名: Morikawa K, et al.
  • 雑誌名: Pacing Clin Electrophysiol. 33 ページ: 290-303
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fenofibrate enhances neovascularization in a murine ischemic hindlimb model. (2009)
  • 著者名/発表者名: Katayama A, Yamamoto Y, Tanaka K, Matsubara K, Sugitani M, Fujihara S, Harada S, Kaetsu Y, Yoshida A, Hisatome I.
  • 雑誌名: J Cardiovasc Pharmacol. 54(5) ページ: 399-404
• [雑誌論文] Synergistic effects of autologous cell and hepatocyte growth factor gene therapy for neovascularization in a murine model of hindlimb ischemia. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Y, Matsuura T, Narazaki G, Sugitani M, Tanaka K, Maeda A, Shiota G, Sato K, Yoshida A, Hisatome I.
  • 雑誌名: Am J Physiol Heart Circ Physiol. 297(4)
• [雑誌論文] Extrinsic factors derived from mouse embryonal carcinoma cell lines maintain pluripotency of mouse embryonic stem cells through a novel signal pathway. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawazoe S, Ikeda N, Miki K, Shibuya M, Morikawa K, Nakano S, Oshimura M, Hisatome I, Shirayoshi Y.
  • 雑誌名: Dev Growth Differ. 51(2) ページ: 81-93
  • NAID: 10025373749
• [雑誌論文] Stabilizing effects of eicosapentaenoic acid on Kv1.5 channel protein expressed in mammalian cells. (2009)
  • 著者名/発表者名: Koshida S, Kurata Y, Notsu T, Hirota Y, Kuang TY, Li P, Bahrudin U, Harada S, Miake J, Yamamoto Y, Hoshikawa Y, Igawa O, Higaki K, Soma M, Yoshida A, Ninomiya H, Shiota G, Shirayoshi Y, Hisatome I.
  • 雑誌名: Eur J Pharmacol. 604(1-3) ページ: 93-102
• [雑誌論文] Pendrin is a novel autoantigen recognized by patients with autoimmune thyroid diseases. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshida A, Hisatome I, Taniguchi S, Shirayoshi Y, Yamamoto Y, Miake J, Ohkura T, Akama T, Igawa O, Shigemasa C, Kamijo K, Ikuyama S, Caturegli P, Suzuki K.
  • 雑誌名: J Clin Endocrinol Metab. 94(2) ページ: 442-448
• [雑誌論文] Extrinsic factors derived from mouse embryonal carcinoma cell lines maintain pluripotency of mouse embryonic stem cells through a novel signal pathway. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawazoe S, et al.
  • 雑誌名: Dev Growth Differ. 51 ページ: 81-93
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stabilizing effects of eicosapentaenoic acid on Kv1.5 channel protein expressed in mammalian cells. (2009)
  • 著者名/発表者名: Koshida S, et al.
  • 雑誌名: Eur J Pharmacol. 604 ページ: 93-102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term reliability of AAI mode pacing in patients with sinus node dysfunction and low Wenckebach block rate. (2008)
  • 著者名/発表者名: Adachi M, Igawa O, Yano A, Miake J, Inoue Y, Ogura K, Kato M, Iitsuka K, Hisatome I.
  • 雑誌名: Europace. 10(2) ページ: 134-137
• [雑誌論文] Changes of HCN gene expression and I(f) currents in Nkx2.5-positive cardiomyocytes derived from murine embryonic stem cells during differentiation. (2008)
  • 著者名/発表者名: Yano S, Miake J, Mizuta E, Manabe K, Bahrudin U, Morikawa K, Arakawa K, Sasaki N, Igawa O, Shigemasa C, Yamamoto Y, Morisaki T, Hidaka K, Kurata Y, Yoshida A, Shiota G, Higaki K, Ninomiya H, Lee JK, Shirayoshi Y, Hisatome I.
  • 雑誌名: Biomed Res. 29(4) ページ: 195-203
  • NAID: 130004470715
• [雑誌論文] Functional stabilization of Kv1.5 protein by Hsp70 in mammalian cell lines. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirota Y, Kurata Y, Kato M, Notsu T, Koshida S, Inoue T, Kawata Y, Miake J, Bahrudin U, Li P, Hoshikawa Y, Yamamoto Y, Igawa O, Shirayoshi Y, Nakai A, Ninomiya H, Higaki K, Hiraoka M, Hisatome I.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 372(3) ページ: 469-474
• [雑誌論文] Regional difference in dynamical property of sinoatrial node pacemaking : role of Na+ channel current Biophys J. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kurata Y, Matsuda H, Hisatome I, Shibamoto T.
  • 雑誌名: 95(2) ページ: 951-977
• [雑誌論文] Changes of HCN gene expression and I(f) currents in Nkx2.5-positive cardiomyocytes derived from murine embryonic stem cells during differentiation. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sano S, et al.
  • 雑誌名: Biomed Res 29 ページ: 195-203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regional difference in dynamical property of sinoatrial node pacemaking : role of Na+ channel current (2008)
  • 著者名/発表者名: Kurata Y, et al.
  • 雑誌名: Biophys J. 95 ページ: 951-977
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional stabilization of Kv1.5 protein by Hsp70 in mammalian cell lines (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirota Y, et al.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 372 ページ: 469-474
  • 査読あり
• [学会発表] イオンチャネルを標的としたES細胞由来心臓ペースメーカー細胞の分取・精製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水夏海, ら
  • 学会等名: 第97回日本循環器学会中国地方会
  • 発表場所: 松江くにびきメッセ
  • 年月日: 2010-12-04
• [学会発表] うっ血肝は慢性心不全患者において早期再入院の独立した因子である (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉原志伸
  • 学会等名: 第13回日本心不全学会学術集会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-10-31
• [学会発表] Nkx2.5(+) but not Flk1(+) Cardiac progenitor cells are fated to pacemaker cells expressing If predominantly encoded by HCN4 gene (2008)
  • 著者名/発表者名: Mizuta E, et al.
  • 学会等名: American Heart Association
  • 発表場所: New Orleans
  • 年月日: 2008-11-09
• [図書] 新・心臓病プラクティス14 (2009)
  • 著者名/発表者名: 古瀬祥之
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: 文光堂
• [図書] 心血管疾患診療のエクセレンス (2008)
  • 著者名/発表者名: 久留一郎
  • 出版者: 日本医師会
• [備考] ホームページ等
• [備考] 新聞報道やテレビでの報道
• [産業財産権] 新規ペースメーカ (2010)
  • 発明者名: 久留一郎、白吉安昭、三明淳一朗
  • 権利者名: 大学法人鳥取大学
  • 出願年月日: 2010-09-29
• [産業財産権] 新規ペースメーカ細胞 (2010)
  • 発明者名: 久留一郎, ら
  • 権利者名: 鳥取大学
  • 出願年月日: 2010-09-24
  • 外国
• [産業財産権] 新規ペースメーカ (2009)
  • 発明者名: 久留一郎、白吉安昭、三明淳一朗
  • 権利者名: 大学法人鳥取大学
  • 産業財産権番号: 2009-226760
  • 出願年月日: 2009-09-30
• [産業財産権] 特許 (2009)
  • 発明者名: 久留一郎
  • 権利者名: 鳥取大学
  • 産業財産権番号: 2009-226760
  • 出願年月日: 2009-09-30
  • 取得年月日: 2009-12-25
• [産業財産権] 心房リモデリング治療薬 (2008)
  • 発明者名: 久留一郎
  • 権利者名: 久留一郎
  • 産業財産権番号: 2008-148303
  • 出願年月日: 2008-06-05