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ヒト脳微小環境を再現するヒトiPS細胞由来血液脳関門マイクロチップの構築と評価

研究課題

研究課題/領域番号 21K15321
研究種目

若手研究

配分区分基金
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

黒澤 俊樹  帝京大学, 薬学部, 助教 (90839466)

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
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード血液脳関門 / トランスポーター / ヒトiPS細胞 / 3次元培養 / MPS / Organ-on-a-chip / iPS細胞 / 有機カチオントランスポーター
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は、ヒト脳の微小環境を再現した三次元流体モデル(BBBマイクロチップ)を開発することである。この目的の達成に向け、①ヒトiPS細胞由来脳毛細血管内皮細胞(hiPS-BMECs)およびアストロサイト、ペリサイトを搭載した共培養BBBマイクロチップを構築し、②トランスポーターおよび受容体などの機能性膜タンパク質の発現解析および輸送機能の解析を実施する。さらに、③本BBBマイクロチップを用いた脳内薬物動態/薬力学(PK/PD)の解析と評価系の構築に取り組む。本研究は、新規中枢疾患治療薬の開発に有用な研究になることが期待される。

研究成果の概要

本研究の目的は、ヒト血液脳関門(blood-brain barrier; BBB)のモデル細胞としてヒトiPS細胞由来脳毛細血管内皮様細胞(hiPS-BMECs)を搭載した3次元フロー培養システムを構築することである。MIMETAS社のOrganoPlate 3-laneを採用した本システムは、ヒトBBBに特徴的な強力な密着結合能およびトランスポーターを介した選択的な輸送機能を再現することが明らかとなった。本研究で構築した3次元フロー培養システムは、中枢疾患の治療薬開発に有益であることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

認知症をはじめとする中枢疾患の罹患数が急増している我が国では有効な治療薬の開発が喫緊の課題であり、治療薬の開発を促進するためにヒトBBBの機能を再現し評価可能なシステムの開発が求められている。BBBの機能は微小血管構造や血流等の影響を受けることから、これらの脳内環境を再現する3次元フロー培養システムは中枢疾患の治療薬開発の一助となることが期待されている。

報告書

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

    (27件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] ヒトiPS細胞由来血液脳関門モデルの構築とトランスポーター機能評価2023

    • 著者名/発表者名
      Kurosawa Toshiki、Sako Daiki、Kubo Yoshiyuki、Deguchi Yoshiharu
    • 雑誌名

      Drug Delivery System

      巻: 38 号: 2 ページ: 117-124

    • DOI

      10.2745/dds.38.117

    • ISSN
      0913-5006, 1881-2732
    • 年月日
      2023-03-25
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development and Functional Evaluation of MDR1-expressing Microvascular Endothelial-like Cells Derived from Human iPS Cells as an In vitro Blood-brain Barrier Model2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Yamaguchi, Daiki Sako, Toshiki Kurosawa, Misae Nishijima, Ayaka Miyano, Yoshiyuki Kubo, Sumio Ohtsuki, Kenji Kawabata, Yoshiharu Deguchi
    • 雑誌名

      J. Pharm. Sci.

      巻: 112 号: 12 ページ: 3216

    • DOI

      10.1016/j.xphs.2023.09.004

    • 関連する報告書
      2023 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] Naltrexone Transport by a Proton-Coupled Organic Cation Antiporter in hCMEC/D3 Cells, an <i>in Vitro</i> Human Blood–Brain Barrier Model2022

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Atsushi、Higuchi Kei、Kurosawa Toshiki、Okura Takashi、Kubo Yoshiyuki、Deguchi Yoshiharu
    • 雑誌名

      Biological & Pharmaceutical Bulletin

      巻: 45 号: 10 ページ: 1585-1589

    • DOI

      10.1248/bpb.b22-00347

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
    • 年月日
      2022-10-01
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proteomics-Based Transporter Identification by the PICK Method: Involvement of TM7SF3 and LHFPL6 in Proton-Coupled Organic Cation Antiport at the Blood–Brain Barrier2022

    • 著者名/発表者名
      Kurosawa Toshiki、Tega Yuma、Uchida Yasuo、Higuchi Kei、Tabata Hidetsugu、Sumiyoshi Takaaki、Kubo Yoshiyuki、Terasaki Tetsuya、Deguchi Yoshiharu
    • 雑誌名

      Pharmaceutics

      巻: 14 号: 8 ページ: 1683-1683

    • DOI

      10.3390/pharmaceutics14081683

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Construction and Functional Evaluation of a Three-Dimensional Blood–Brain Barrier Model Equipped With Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Brain Microvascular Endothelial Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Kurosawa Toshiki、Sako Daiki、Tega Yuma、Debori Yasuyuki、Tomihara Yumi、Aoyama Kazunobu、Kubo Yoshiyuki、Amano Nobuyuki、Deguchi Yoshiharu
    • 雑誌名

      Pharmaceutical Research

      巻: 39 号: 7 ページ: 1535

    • DOI

      10.1007/s11095-022-03249-3

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来血液脳関門モデルを用いたD-angiopep-2輸送機構の評価2024

    • 著者名/発表者名
      佐孝大樹、黒澤俊樹、久保義行、花田雄志、三枝大輔、大槻純男、出口芳春
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ヒト脈絡叢上皮細胞株HIBCPP細胞における輸送体発現および物質輸送能の評価2024

    • 著者名/発表者名
      黒澤俊樹、佐原菜月、塩田恵大、稲村りん花、大久保綾香、髙浦恵理香、石川博、久保義行、出口芳春
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来血液脳関門モデルを用いた輸送解析およびMPS構築への応用2023

    • 著者名/発表者名
      黒澤俊樹
    • 学会等名
      CBI学会2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒトiPS細胞を用いたBBBモデルの構築と輸送解析への応用2023

    • 著者名/発表者名
      黒澤俊樹
    • 学会等名
      第30回HAB研究機構学術年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Construction and functional evaluation of a fluidic 3D blood-brain barrier system using human iPS cells-derived BMEC-like cells2023

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Kurosawa, Daiki Sako, Yoshiyuki Kubo, Yoshiharu Deguchi
    • 学会等名
      Cerebral Vascular Biology Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] H+/有機カチオン交換輸送体の経細胞輸送評価におけるヒトiPS細胞由来血液脳関門モデルの有用性2023

    • 著者名/発表者名
      市之瀬未歩、黒澤俊樹、佐孝大樹、久保義行、出口芳春
    • 学会等名
      日本薬剤学会第38年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] MDR1遺伝子導入ヒトiPS細胞由来血液脳関門モデルにおける輸送体機能評価2023

    • 著者名/発表者名
      佐孝大樹、黒澤俊樹、山口朋子、宮野綾華、久保義行、川端健二、大槻純男、出口芳春
    • 学会等名
      日本薬剤学会第38年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] プロテオミクス解析による血液脳関門におけるH+/有機カチオン交換輸送体候補分子の探索とその機能評価2023

    • 著者名/発表者名
      黒澤俊樹、手賀悠真、内田康雄、樋口慧、佐孝大樹、田畑英嗣、住吉孝明、久保義行、寺崎哲也、出口芳春
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会
    • 関連する報告書
      2022 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細胞を用いた3次元フロー培養システムの構築2022

    • 著者名/発表者名
      黒澤俊樹、佐孝大樹、出堀泰之、冨原裕美、青山和誠、天野信之、久保義行、出口芳春
    • 学会等名
      第43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
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] MDR1遺伝子導入ヒトiPS細胞由来血液脳関門モデル細胞の作製と機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      佐孝大樹、黒澤俊樹、山口朋子、宮野綾華、久保義行、川端健二、大槻純男、出口芳春
    • 学会等名
      第43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
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 血液脳関門におけるTM7SF3およびLHFPL6のH+/有機カチオン交換輸送への関与2022

    • 著者名/発表者名
      黒澤俊樹、手賀悠真、内田康雄、樋口慧、田畑英嗣、住吉孝明、久保義行、寺崎哲也、出口芳春
    • 学会等名
      第37回 日本薬物動態学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来脳毛細血管内皮細胞におけるP-gpの発現および機能の改善2022

    • 著者名/発表者名
      佐孝大樹、黒澤俊樹、山口朋子、宮野綾華、久保義行、川端健二、大槻純男、出口芳春
    • 学会等名
      第37回 日本薬物動態学会年会
    • 関連する報告書
      2022 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のMPSへの展開2022

    • 著者名/発表者名
      出口芳春、黒澤俊樹、佐孝大樹、久保義行
    • 学会等名
      第37回 日本薬物動態学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [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
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [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 シンポジウム12 (トランスポーターDIS)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Meet a cutting-edge technology : ヒト中枢移行評価を創薬初期段階から可能にするHuman BBB-on-a-chip2021

    • 著者名/発表者名
      黒澤俊樹
    • 学会等名
      AXCELEAD Drug Discovery Partners webセミナー
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [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
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] トランスポーターの機能から見るヒトiPS細胞由来血液脳関門モデルの有用性

    • URL

      https://www.jssx.org/nl/nl37_4/NewsLetter_37_4.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [産業財産権] 輸送体タンパク質の探索方法及びその使用2022

    • 発明者名
      出口芳春、久保義行、黒澤俊樹、田畑英嗣 他
    • 権利者名
      出口芳春、久保義行、黒澤俊樹、田畑英嗣 他
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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