ヒトiPS 由来血管内皮前駆細胞の機能評価の構築

• 研究課題/領域番号: 25505009
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 再生医学・医療
• 研究機関: 公益財団法人先端医療振興財団
• 研究代表者: 秋丸 裕司 公益財団法人先端医療振興財団, その他部局等, 研究員 (70241247)
• 研究分担者: 浅原 孝之 東海大学, 医学部, 教授 (20246200) ; 川本 篤彦 公益財団法人先端医療振興財団, その他部局等, その他 (00275330)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2014年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: ヒトiPS / 血管内皮前駆細胞 / EPC / シングルセルqPCR / single cell qPCR

研究実績の概要

1. ヒトiPS細胞由来CD34陽性EPC(iPS-CD34+EPC)の解析
ヒトiPS細胞をfeeder-free且つ、ウシserum-free条件下にて３つの添加因子を用いることで、CD34陽性血管内皮前駆細胞(EPC)を分化誘導する系を確立した。CD34抗体で分離したiPS由来EPCは生体のEPCと同様に以下の細胞活性を持つことが明らかになった。①EPCコロニー形成能②血管内皮細胞特異的tube形成能 ③血管内皮細胞への分化能④血管内皮細胞関連遺伝子マーカーの発現。
2. iPS-CD34+EPCの体外増幅培養
分化誘導Day15で分離したiPS-CD34+EPCはFACS分離後に3~7%(~5 x 104細胞)程なので、これらの細胞を体外増幅培養した結果、StemSpan (serum free)培養液にVEGF, SCL, IL-6, Flt3 ligand, TPOを添加して非接着状態で1週間培養すると4～6 倍の増幅効果が得られた。分化誘導Day15で接着細胞と浮遊細胞から別々にFACS分離したiPS-CD34+EPCはEPCコロニー形成、さらにHUVECへのmigration活性を有していた。
3. iPS-EPCと生体EPCの比較のためのシングルセルqPCRによる細胞解析
重症下肢虚血5検体と健常者2検体の各96細胞の191遺伝子のシングルセルqPCR解析とSpearman相関検定の結果、治療効果の最も高い検体(+6)のみがCD34+CD45-分画でCD34とVEGF、CXCL2、血管内皮マーカーとの相関を示すのに対して、治療効果の低い検体(+3 ~ +1)ではCD34+CD45-分画においてCD34と相関がある遺伝子群は検出されず、CD34+CD45+分画において+6検体と同様に血管新生関連遺伝子群と相関とそれら以外に血管平滑筋、神経分化、肝分化、及び細胞増殖抑制因子との相関がCD34と顕著に見られた。これらのことは、CD34細胞が血管新生因子群を発現しているにもかかわらず、同時に血管系譜以外の遺伝子が発現し、細胞増殖活性が低下していることが治療効果の減弱の一因となっていることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Sonic Hedgehog signaling regulates vascular differentiation and function in human CD34 positive cells: vasculogenic CD34(+) cells with Sonic Hedgehog. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kanaya K, Masaaki I, Okazaki T, Nakamura T, Horii-Komatsu M, Alev C, Akimaru H, Kawamoto A, Akashi H, Tanaka H, Asahi M, Asahara T.
  • 雑誌名: Stem Cell Res 巻: 14(2) 号: 2 ページ: 165-76
  • DOI: 10.1016/j.scr.2015.01.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SDF-1/CXCR4 Axis in Tie2-lineage Cells Including Endothelial Progenitor Cells Contributes to Bone Fracture Healing. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawakami Y, Ii M, Matsumoto T, Kuroda R, Kuroda T, Kwon SM, Kawamoto A, Akimaru H, Mifune Y, Shoji T, Fukui T, Kurosaka M, Asahara T.
  • 雑誌名: J Bone Miner Res. 巻: 30(1) 号: 1 ページ: 95-105
  • DOI: 10.1002/jbmr.2318
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vasculogenic conditioning of peripheral blood mononuclear cells promotes endothelial progenitor cell expansion and phenotype transition of anti-inflammatory macrophage and T lymphocyte to cells with regenerative potential. (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Masuda, R. Tanaka, S. Fujimura, M. Ishikawa, H. Akimaru, T. Shizuno, A. Sato, Y. Okada, Y. Iida, J. Itoh, Y. Itoh, H. Kamiguchi, A. Kawamoto, T. Asahara.
  • 雑誌名: J Am Heart Assoc. 巻: 3 号: 3
  • DOI: 10.1161/jaha.113.000743
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Superior Potential of CD34-Positive Cells Compared to Total Mononuclear Cells for Healing of Nonunion Following Bone Fracture. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukui T, Mifune Y, Matsumoto T, Shoji T, Kawakami Y, Kawamoto A, Ii M, Akimaru H, Kuroda T, Horii M, Yokoyama A, Alev C, Kuroda R, Kurosaka M, Asahara T.
  • 雑誌名: Cell Transplant 巻: May 2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective interference targeting of lnk in umbilical cord-derived late endothelial progenitor cells improves vascular repair, following hindlimb ischemic injury, via regulation of JAK2/STAT3 signaling. (2014)
  • 著者名/発表者名: Lee SH, Lee KB, Lee JH, Kang S, Kim HG, Asahara T, Kwon SM.
  • 雑誌名: Stem Cells 巻: Dec 28 号: 5 ページ: 1490-1500
  • DOI: 10.1002/stem.1938
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tauroursodeoxycholic Acid, a Bile Acid, Promotes Blood Vessel Repair by Recruiting Vasculogenic Progenitor Cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Cho JG, Lee JH, Hong SH, Lee HN, Kim CM, Kim SY, Yoon KJ, Oh BJ, Kim JH, Jung SY, Asahara T, Kwon SM, Park SG.
  • 雑誌名: Stem Cells 巻: - 号: 3 ページ: 792-805
  • DOI: 10.1002/stem.1901
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross talk with hematopoietic cells regulates the endothelial progenitor cell differentiation of CD34 positive cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kwon SM, Lee JH, Lee SH, Jung SY, Kim DY, Kang SH, Yoo SY, Hong JK, Park JH, Kim JH, Kim SW, Kim YJ, Lee SJ, Kim HG, Asahara T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9(8) 号: 8 ページ: e106310-e106310
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0106310
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dextran induces differentiation of circulating endothelial progenitor cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Obi, H. Masuda, H. Akimaru, T. Shizuno, K. Yamamoto, J. Ando, and T. Asahara
  • 雑誌名: Physiol. Rep. 巻: 2 号: 3 ページ: e00261-e00261
  • DOI: 10.1002/phy2.261
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Local transplantation of granulocyte colony stimulating factor-mobilized CD34+ cells for patients with femoral and tibial nonunion: Pilot clinical trial. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuroda R, Matsumoto T, Niikura T, Kawakami Y, Fukui T, Lee SY, Mifune Y, Kawamata S, Fukushima M, Asahara T, Kawamoto A, Kurosaka M.
  • 雑誌名: Stem Cells Transl Med 巻: 3(1) 号: 1 ページ: 128-34
  • DOI: 10.5966/sctm.2013-0106
  • 査読あり
• [雑誌論文] A phase II clinical trial of CD34+ cell therapy to explore endpoint selection and timing in patients with critical limb ischemia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujita Y, Kinoshita M, Furukawa Y, Nagano T, Hashimoto H, Hirami Y, Kurimoto Y, Arakawa K, Yamazaki K, Okada Y, Katakami N, Uno E, Matsubara Y, Fukushima M, Nada A, Losordo DW, Asahara T, Okita Y, Kawamoto A
  • 雑誌名: Circ J 巻: 78(2) ページ: 490-501
  • NAID: 130003382211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human cardiac stem cells with reduced notch signaling show enhanced therapeutic potential in a rat acute infarction model. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsuda T, Miyagawa S, Fukushima S, Kitagawa-Sakakida S, Akimaru H, Horii-Komatsu M, Kawamoto A, Saito A, Asahara T, Sawa Y.
  • 雑誌名: Circ J 巻: 78(1) ページ: 222-231
  • NAID: 130003382177
  • 査読あり
• [雑誌論文] A small interfering RNA targeting Lnk accelerates bone fracture healing with early neovascularization (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawakami Y, Ii M, Matsumoto T, Kawamoto A, Kuroda R, Akimaru H, Mifune Y, Shoji T, Fukui T, Asahi M, Kurosaka M, Asahara T.
  • 雑誌名: Laboratory Investigation 巻: 93 号: 9 ページ: 1036-1053
  • DOI: 10.1038/labinvest.2013.93
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of cardiac stem cell-sheet therapy for chronic ischemic injury by adding endothelial progenitor cell transplantation: analysis of layer-specific regional cardiac function. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kamata S, Miyagawa S, Fukushima S, Nakatani S, Kawamoto A, Saito A, Harada A, Shimizu T, Daimon T, Okano T, Asahara T, Sawa Y
  • 雑誌名: Cell Transplant 巻: Epub ahead of print
  • 査読あり
• [図書] 図説 分子病態学 改訂5版(6．細胞の増殖・分化と再生医学) (2014)
  • 著者名/発表者名: 秋丸裕司 浅原孝之(一瀬白帝 編著)
  • 総ページ数: 408
  • 出版者: 中外医学社