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人工赤血球の一酸化炭素/酸素運搬機能の最適化による出血性ショック蘇生効果の向上

研究課題

研究課題/領域番号 21H03824
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分90120:生体材料学関連
研究機関奈良県立医科大学

研究代表者

酒井 宏水  奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (70318830)

研究分担者 松平 崇  奈良県立医科大学, 医学部, 講師 (20570998)
山本 惠三  奈良県立医科大学, 医学部, 准教授 (90254490)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
キーワード人工酸素運搬体 / 輸血代替 / 虚血再灌流傷害 / 一酸化炭素 / 蘇生液 / 出血性ショック / リポソーム / DDS / 組織酸素化 / 虚血再灌流障害
研究開始時の研究の概要

人工赤血球「ヘモグロビン ベシクル, HbV」は、高純度・高濃度ヒトHbをリポソームに内包した微粒子であり、体内での高い酸素運搬機能が実証されている。しかし、出血性ショックの救命蘇生において、再灌流傷害を如何に抑えるか、また輸血治療までの繋ぎとして酸素運搬機能をどこまで持続できるかが課題である。本研究では、一酸化炭素(CO)を結合させたCO-HbVを投与し、COの徐放により再灌流傷害を「安全に」緩和しつつ、COを徐放して変換されたO2-HbVのO2運搬機能を長時間維持する方法を検証し、輸血治療の補完の役割を担うHbV製剤の機能向上をはかり、救急・救命医療に貢献することを目指す。

研究成果の概要

人工赤血球(HbV)は、輸血治療を補完できる新しい製剤として期待されている。出血性ショック状態(ラット)に対し、COを結合したCO-HbVを投与すると、血行動態、血液ガス組成は、ほぼ正常値にまで回復し、十分な蘇生効果を示した。意外にもCO毒性を示唆する兆候は無かった。また、脳海馬の壊死細胞の数がCO-HbVの投与で軽減され、虚血再灌流傷害を低減する効果が明らかになった。機能観察総合評価などから、中枢神経系への影響が無いこと、さらに脳の海馬組織病理からCO毒性による変化が無いことを確認した。これらのことから、CO-HbVは新たな製剤として実用化を目指す対象であると考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

輸血用血液が確保できない状況において、出血性ショック状態の患者に対し緊急的にO2運搬機能のある蘇生液を投与できれば、循環血液量の回復とO2供給量の補充により救命率が格段に向上する。HbVは血液型が無く、感染源も含まず、備蓄ができるので、いつでもどこでも必要時に投与できる。しかし蘇生時に生じる虚血再灌流障害を低減する方策が求められている。COは毒ガスであるが、本研究では、意外にもCO-HbVはCOを徐放し虚血再灌流障害を低減できること、そしてHbVはCO徐放後にO2運搬体として作動することもわかった。毒(CO)をもって毒(ROS)を制する新しい製剤として期待ができる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 1件、 招待講演 8件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球の実用化に向けた研究開発.2024

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水
    • 雑誌名

      ICUとCCU

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] “人工赤血球”の外科、代謝栄養学への応用の可能性2023

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水, 小林直子, 久禮智子, 東 寛
    • 雑誌名

      外科と代謝・栄養

      巻: 57 ページ: 100-103

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] ヘモグロビン-ベシクルを用いた一酸化炭素投与が海馬組織に与える影響(論文紹介)2023

    • 著者名/発表者名
      Okuda C, Sakai H
    • 雑誌名

      医療ガス情報ファイル

      巻: 21 ページ: 26-27

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Carbon monoxide combined with artificial blood cells acts as an antioxidant for tissues thermally-damaged by dye laser irradiation2023

    • 著者名/発表者名
      Rikihisa Naoaki、Shimanouchi Kae、Saito Yoshiaki、Sakai Hiromi、Mitsukawa Nobuyuki
    • 雑誌名

      Burns

      巻: 49 号: 2 ページ: 388-400

    • DOI

      10.1016/j.burns.2022.03.009

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Examination of central nervous system by functional observation battery after massive intravenous infusion of carbon monoxide-bound and oxygen-bound hemoglobin vesicles in rats2022

    • 著者名/発表者名
      Sakai Hiromi、Yasuda Shunichi、Okuda Chie、Yamada Tetsuya、Owaki Keita、Miwa Yoji
    • 雑誌名

      Current Research in Pharmacology and Drug Discovery

      巻: 3 ページ: 100135-100135

    • DOI

      10.1016/j.crphar.2022.100135

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Research of storable and ready-to-use artificial red blood cells (hemoglobin vesicles) for emergency medicine and other clinical applications.2022

    • 著者名/発表者名
      Sakai H, Kure T, Taguchi K, Azuma H.
    • 雑誌名

      Front Med Technol.

      巻: 4 ページ: 1048951-1048951

    • DOI

      10.3389/fmedt.2022.1048951

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球製剤の実用化を目指す研究2022

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水
    • 雑誌名

      膜(MEMBRANE)

      巻: 47 ページ: 246-251

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Translational Research of Hemoglobin Vesicles as a Transfusion Alternative2022

    • 著者名/発表者名
      Sakai Hiromi、Kobayashi Naoko、Kure Tomoko、Okuda Chie
    • 雑誌名

      Current Medicinal Chemistry

      巻: 29 号: 3 ページ: 591-606

    • DOI

      10.2174/0929867328666210412130035

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bioinspired carbon monoxide delivery using artificial blood attenuates the progression of obliterative bronchiolitis via suppression of macrophage activation by IL-17A2022

    • 著者名/発表者名
      Watabe Yuki、Taguchi Kazuaki、Sakai Hiromi、Enoki Yuki、Maruyama Toru、Otagiri Masaki、Kohno Mitsutomo、Matsumoto Kazuaki
    • 雑誌名

      European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics

      巻: 170 ページ: 43-51

    • DOI

      10.1016/j.ejpb.2021.11.011

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of carbon monoxide administration using haemoglobin-vesicles on the hippocampal tissue2022

    • 著者名/発表者名
      Okuda Chie、Sakai Hiromi
    • 雑誌名

      Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology

      巻: 50 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1080/21691401.2022.2027428

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Artificial oxygen carriers, from nanometer- to micrometer-sized particles, made of hemoglobin composites substituting for red blood cells2022

    • 著者名/発表者名
      Matsuhira Takashi、Sakai Hiromi
    • 雑誌名

      Particuology

      巻: 64 ページ: 43-55

    • DOI

      10.1016/j.partic.2021.08.010

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球製剤の開発状況2022

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水, 小林直子, 久禮智子
    • 雑誌名

      日本産婦人科・新生児血液学会誌

      巻: 31(2) ページ: 127-133

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Liposomal Artificial Red Blood Cell-Based Carbon Monoxide Donor Is a Potent Renoprotectant against Cisplatin-Induced Acute Kidney Injury2021

    • 著者名/発表者名
      Taguchi Kazuaki、Suzuki Yuto、Tsutsuura Moeko、Hiraoka Kana、Watabe Yuki、Enoki Yuki、Otagiri Masaki、Sakai Hiromi、Matsumoto Kazuaki
    • 雑誌名

      Pharmaceutics

      巻: 14 号: 1 ページ: 57-57

    • DOI

      10.3390/pharmaceutics14010057

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preparation of Artificial Red Blood Cells (Hemoglobin Vesicles) Using the Rotation?Revolution Mixer for High Encapsulation Efficiency2021

    • 著者名/発表者名
      Kure Tomoko、Sakai Hiromi
    • 雑誌名

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      巻: 7 号: 6 ページ: 2835-2844

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.1c00424

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Artificial blood transfusion: A new chapter in an old story2021

    • 著者名/発表者名
      Hagisawa Kohsuke、Kinoshita Manabu、Sakai Hiromi、Takeoka Shinji
    • 雑誌名

      Physiology News

      巻: Spring 号: Spring 2021 ページ: 22-25

    • DOI

      10.36866/121.22

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球製剤の実用化を目指す研究2023

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水、東 寛
    • 学会等名
      第71回日本輸血細胞治療学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球製剤の実用化を目指す研究2023

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水、東 寛
    • 学会等名
      北海道輸血シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球製剤の実用化を目指す研究2023

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水、東寛
    • 学会等名
      第39回 日本DDS学会 学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Storable and ready-to-use artificial red blood cells (hemoglobin vesicles) as an oxygen carrier for emergency medicine2023

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sakai
    • 学会等名
      International Society on Oxygen Transport to Tissue (ISOTT2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球(ヘモグロビンベシクル)製剤の研究開発2023

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水
    • 学会等名
      第49回 日本臓器保存生物医学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球製剤の治験薬GMP製造とPhase1試験2023

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水、東 寛
    • 学会等名
      第45回 日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 救命領域での利用が期待される人工赤血球製剤の特徴2023

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水、東寛
    • 学会等名
      第61回 日本人工臓器学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 備蓄・緊急投与が可能な 人工赤血球製剤の第一相試験結果と今後の展望2023

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水
    • 学会等名
      第51回 日本救急医学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 備蓄緊急投与が可能な人工赤血球製剤の実用化を目指す研究2022

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水
    • 学会等名
      日本膜学会「第44回年会 境界領域シンポジウム」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 備蓄緊急投与が可能な人工赤血球製剤の実用化を目指す研究2022

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水、東 寛
    • 学会等名
      第60回 日本人工臓器学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 備蓄緊急投与が可能な人工赤血球製剤の実用化を目指す研究2022

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水、東 寛
    • 学会等名
      第29回 日本血液代替物学会年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 備蓄緊急投与が可能な人工赤血球製剤の実用化を目指す研究2022

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水
    • 学会等名
      ファーマラボEXPO大阪
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 一酸化炭素結合型ヘモグロビン小胞体の薬剤誘発性臓器障害に対する抑制効果2022

    • 著者名/発表者名
      田口和明、酒井宏水、小田切優樹、松元一明
    • 学会等名
      第29回 日本血液代替物学会年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 一酸化炭素を基盤とした急性呼吸窮迫症候群に対する新規治療法の検討2022

    • 著者名/発表者名
      渡部佑樹、田口和明、榎木裕紀、小田切優樹、酒井宏水、松元一明
    • 学会等名
      第29回 日本血液代替物学会年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 人工赤血球製剤の現状と臨床応用の可能性2022

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水
    • 学会等名
      日本蘇生学会第40回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球製剤の開発状況2021

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水、東 寛
    • 学会等名
      第69回日本輸血・細胞治療学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球(ヘモグロビンベシクル)製剤の実用化を目指す研究2021

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水
    • 学会等名
      第31回日本産婦人科・新生児血液学会 学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光治療とヘモグロビン小胞体2021

    • 著者名/発表者名
      力久直昭、酒井宏水、三川信之
    • 学会等名
      第28回日本血液代替物学会年次大会 シンポジウム1
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 一酸化炭素結合ヘモグロビン小胞体の急性呼吸窮迫症候群に対する有用性評価2021

    • 著者名/発表者名
      渡部佑樹、田口和明、榎木裕紀、酒井宏水、小田切優樹、松元一明
    • 学会等名
      第28回日本血液代替物学会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] Potential Clinical Application of Hemoglobin Vesicles as an Artificial Oxygen Carrier and Carbon Monoxide Carrier. In: “Blood Substitutes and Oxygen Biotherapeutics” (Eds. by H. Liu, A.D. Kaye, J.S. Jahr),2022

    • 著者名/発表者名
      H. Sakai, N. Kobayashi, T. Kure, H. Azuma.
    • 総ページ数
      448
    • 出版者
      Springer Nature Switzerland AG.
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] Nanobiotherapeutic Based Blood Substitutes2022

    • 著者名/発表者名
      Thomas M.S. Chang, Leif Bulow, Jonathan Jahr, Hiromi Sakai, Chengmin Yang
    • 総ページ数
      1010
    • 出版者
      World Scientific
    • ISBN
      9789811228681
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 奈良県立医科大学化学教室

    • URL

      https://chem.naramed-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 奈良県立医科大学医学部化学教室

    • URL

      https://www.naramed-u.ac.jp/~chem/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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