血管の心臓化とその応用に関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13558107
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 佐々木 克典 信州大学, 医学部, 教授 (30170666)
• 研究分担者: 城倉 浩平 信州大学, 医学部, 講師 (30303473) ; 田川 陽一 信州大学, 医学部, 講師 (70262079) ; 天野 純 信州大学, 医学部, 教授 (20138283)
• キーワード: 心臓創生 / 胎生期心筋細胞 / IS細胞 / ES細胞由来心筋細胞 / 心筋細胞移植 / 動脈の心臓化 / 静脈の心臓化

研究概要

本プロジェクトでは心臓創生に焦点を絞り、胎生期心筋細胞を、ES細胞由来心筋細胞を用い動脈と静脈の心臓化を目指す。以下平成13年度の研究実績である。
胎生期由来心筋細胞による動脈の心臓化(Tissue Eng. 2002)
大動脈の心臓化を行うためにマウス胎生期心臓(10-13日胚)を細切し、心筋組織のままあるいはトリプシン処理した後3日培養して腹大動脈周囲に巻きつけるように移植した。移植後3、7日目に細胞生物学的解析、生理学的解析を行った。肉眼的に観察すると移植組織は血管を確保し、拍動が見られた。元の心臓に比較すると遅く、心室性心筋と考えられた。これは心電図をとることで確認できた。微細形態学的に検索してみると、トロポニンは移植初期より連続して発現し、α-smooth muscle actiminは初期のみ存在した。さらに介在板の明白な形成が見られ心筋組織構築を認めた。これらの結果より動脈の心臓化による埋め込み型の補助人工心臓の可能性が示唆された。研究成果は学会2回、シンポジウムで1回報告し、論文にまとめられた。また内容の一部はマスコミ(読売新聞)に取り上げられた。
ES細胞由来心筋細胞による動脈の心臓化
大量の心筋細胞を得るためにマウスES細胞を用い、心筋細胞に分化する研究を開始した。ES細胞をフィーダー細胞、LIFを用いて増殖させ、LIF、フィーダー細胞を抜いた後、ハンギングドロップ法にて胚様体を作成し、ゼラチンデッシュで培養させた。この状態で収縮する細胞が出現してきた。最初にこれらの細胞生物学的解析を行った。収縮している細胞であっても筋原線維は未熟でほとんど横紋を認めることができなかった。しかし介在板様構造は既に存在した。この状態で腹部大動脈周囲に移植した。移植後1週間目に血管を確保し腹大動脈の前面で収縮する心筋組織を認めることができた。心電図は心室性で、数個のフォーカスがあり、お互いに干渉しなかった。微細形態学的には介在板の発達が著明で、免疫組織学的には胎生期の心筋組織に類似していた。したがってES細胞を用いた補助人工心臓の作成も可能であることが示唆された。しかし他の細胞に分化した組織や奇形腫様構造もあり、心筋細胞を完全にセレクトする必要性を認識した。心筋細胞のみ選択的に獲得するため、myosin heavy chain promoter, reporter geneとしてEGFP,細胞選択のためhygrを組み合わせ、さらに移植した後の細胞同定のためにCMVIEpromoter,核局在シグナルをつないだβ-Geoを導入する方法により心筋細胞を得る試みを現在続けている。これらの研究は学会で2回、シンポジウムで1回発表し、現在論文投稿中である。内容の一部はマスコミ(日本経済新聞、NHK)にとりあげられた。
静脈の心臓化
大腿静脈の心臓化を目的に、鼠径部に胎生期心筋細胞を移植した。その結果この部位でも心筋組織が形成され、活動電位を得ることができた、現在血流量の検討に入っている。一部は昨年学会に発表した。

研究成果

• [文献書誌] Okamura S, Suzuki K, Johkura K, Ogiwara M, Nakazawa A, Harigaya M, Yokouchi T, Sasaki K.: "Formation of bio-pulsatile vascular pump by cardiomyocyte transplant circumvallating the abdominal aorta"Tissue Eng.. 8(in press). (2002)
• [文献書誌] Johkura K, Liang Y, Teng R, Ogiwara N, Sasaki K.: "Neplirogenesis accompanied by vascularisation in the mouse embryonic metanephios transplanted into the adult kidney for the creation of additional nephros"Nephrology. 7. 86-94 (2002)
• [文献書誌] Johkura K, Liang Y, Cui L, Ogiwara N, Sasaki, K: "Spatial distribution of cell adhesion molecules on the peritoneal surface in the cecal perforation-induced peritonitis"Anat. Rec.. 264. 219-227 (2001)
• [文献書誌] Sasaki K, Johkura K, Ogiwara N, Lianf Y, Cui L, Teng R, Okouchi Y.: "Three-dimensional morphological analysis of antigen-antibody reaction in hepatic sinusoids preserved in hypothermic UW solution"Cryobiology. 42. 145-150 (2001)
• [文献書誌] Liang Y, Jolikura K, Ogiwara N, Sasaki K: "Expression of adhesion molecules and fibronectin of activated peritoneal surface with lipopolysaccharide(LPS) analyzed with immuno SEM"Ann. Anat.. 183. 353-356 (2001)