移植免疫の理解に基づく新たな心筋再生治療の開発

• 研究課題/領域番号: 23K21433
• 補助金の研究課題番号: 21H02910 (2021-2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2021-2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分53020:循環器内科学関連
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 柴 祐司 信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (70613503)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 採択後辞退 (2024年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2024年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: iPS細胞 / 心不全 / 再生医療 / 心筋再生

研究開始時の研究の概要

重症心不全に対する、心臓移植に代わる細胞移植による再生医療が実現化しつつある。しかし、細胞移植において、移植細胞の生着に臓器移植と同等の免疫抑制剤が必要であるか不明であり、最適な免疫抑制プロトコールの確立が必須である。また、細胞移植においては、幹細胞バンクを利用することにより、移植免疫に主要な役割を果たすMHC型を一致させた移植が比較的容易であり、さらに、ゲノム編集技術によって低免疫原性移植細胞の作製も可能である。本研究では、霊長類同種移植モデルを用いて、移植心筋細胞の生着に必要な免疫抑制剤を同定するとともに、細胞移植の利点を活用した、免疫抑制剤に代わる新たな免疫寛容療法を確立する。

研究実績の概要

心臓移植に代わる心筋細胞移植において、移植細胞が長期生着可能な免疫抑制プロトコールを確立するために研究を行い、以下の実績を挙げた。
１）カニクイザルMHC型の同定とドナーiPS細胞の樹立：フィリピン産カニクイザルに対してRNAシークエンスによるMHC型同定を行い、MHC型ホモ接合体個体から皮膚線維芽細胞を採取し、OCT3/4、SOX2、KLF4、L-MYCを遺伝子導入することによりiPS細胞を作製した。また、レシピエント動物として、MHC型がドナー細胞と異なる個体を11頭同定した。
２）カニクイザル発光イメージングシステムの開発：一頭のカニクイザルで複数の免疫抑制プロトコールの評価を可能とするために、改良型LuciferaseであるAkaluc遺伝子をCRISPR-Cas9システムによってヒトiPS細胞のAAVS1領域に遺伝子導入し、この細胞のin vivoにおける発光イメージングを検証した。AKaluc導入iPS細胞から作製した心筋細胞を、カニクイザル心臓に移植したところ、発光イメージングにより生体内での移植心筋能同定に成功した。
３）同種心筋細胞移植試験：レシピエント動物に対して、左冠動脈前下行枝結紮により3時間血流を遮断し、その後抜糸し再灌流させ虚血再灌流による心筋梗塞モデルを作製する。心筋梗塞作製2週間後に、2×10^8個のiPS細胞由来心筋細胞を梗塞領域および周辺領域に直接注射により移植する。免疫抑制剤として、現在心臓移植において標準的に用いられている、メチルプレドニゾロン、シクロスポリンA、ミコフェノール酸モフェチルの3剤を移植直前から投与し、細胞移植を行った。移植後、4週間ごとに移植心筋細胞の生着を評価しながら、免疫抑制剤を削減し、最適な免疫抑制剤の組み合わせを同定した。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Regeneration of Nonhuman Primate Hearts With Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiac Spheroids (2024)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H, Tohyama S, Ichimura H, Ohashi N, Chino S, Soma Y, Tani H, Tanaka Y, Yang X, Shiba N, Kadota S, Haga K, Moriwaki T, Morita-Umei Y, Umei T, Sekine O, Kishino Y, Kanazawa H, Kawagishi H, Yamada M, Naritah K, Naito T, Seto T, Kuwahara K, Shiba Y, and Fukuda K
  • 雑誌名: Circulation 巻: 123 号: 8 ページ: 611-621
  • DOI: 10.1161/circulationaha.123.064876
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intracoronary transplantation of pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes: Inefficient procedure for cardiac regeneration (2023)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Hideki、Tohyama Shugo、Kanazawa Hideaki、Ichimura Hajime、Chino Shuji、Tanaka Yuki、Suzuki Yota、Zhao Jian、Shiba Naoko、Kadota Shin、Narita Kazumasa、Naito Takafumi、Seto Tatsuichiro、Kuwahara Koichiro、Shiba Yuji、Fukuda Keiichi
  • 雑誌名: Journal of Molecular and Cellular Cardiology 巻: 174 ページ: 77-87
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2022.11.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mature human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes promote angiogenesis through alpha-B crystallin (2023)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yuki、Kadota Shin、Zhao Jian、Kobayashi Hideki、Okano Satomi、Izumi Masaki、Honda Yusuke、Ichimura Hajime、Shiba Naoko、Uemura Takeshi、Wada Yuko、Chuma Shinichiro、Nakada Tsutomu、Tohyama Shugo、Fukuda Keiichi、Yamada Mitsuhiko、Seto Tatsuichiro、Kuwahara Koichiro、Shiba Yuji
  • 雑誌名: Stem Cell Research and Therapy 巻: 14 号: 1 ページ: 240-240
  • DOI: 10.1186/s13287-023-03468-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] iPS細胞を用いた心臓再生医療の臨床に向けた現状と課題 (2022)
  • 著者名/発表者名: 柴 祐司
  • 学会等名: 第21回日本再生医療学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 霊長類を用いた心筋再生治療の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 柴 祐司
  • 学会等名: 第50回日本心脈管作動物質学会
  • 招待講演