血管の心臓化とその応用に関する研究

2003 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 ヒト環境科学研究支援センター, 助教授 (70262079) ; 天野 純 信州大学, 医学部, 教授 (20138283)
• キーワード: 心臓創生 / ES細胞 / ES細胞由来心筋細胞 / 心筋細胞移植 / 動脈の心臓化 / 部分心臓移植 / 埋込型心肺装置

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,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15年度の実績である。
平成14年度よりES細胞由来心筋細胞を用い異所性移植の研究を進めてきた。これまで心筋細胞を確実にかつ大量に得るため、効率よく胚様体をつくる目的でコニカルチューブを用いる簡便な方法を開発した。次にネガティブセレクションにより、ES細胞由来心筋細胞をより選択的に得る方法を考案し試みた。奇形腫の形成は見られたが、最初の方法に比較すれば改善された。さらにより効率的に得るため、現在ES細胞から直接心筋細胞に分化させる方法を検討し試みている。in vitroで分化させた心筋細胞は心房筋細胞が主で心室筋細胞は少ない。しかし移植すると心室筋も多く出現することから、これら両筋の分化、性状についてin vivoの系を用いて細胞生物学的解析をすすめた。特に心房性内分泌頼粒の存在について詳細に検討した。その結果免疫染色法により、数は少ないが、明らかにある特定の細胞群に存在することを見いだした。したがって今後ES細胞由来心筋細胞を用いた再生医療は、心不全を始めとする幾つかの心疾患へ応用できることが明らかになった。これらの研究と平行してES細胞由来心筋細胞を動脈周囲に移植し動脈の心臓化を試み、機能することを確認した。内容の一部は2003年の5月Cardiovascular Researchに掲載された。また局所的な循環改善を目的に、酸化チタニアナノチューブの光触媒による酸素産生能を利用し酸素供給装置を作成した。この装置と心筋移植を組み合わせ,埋込型心肺装置を開発した。
平成15年度に新たに着手したのは、部分心臓移植の手技の開発である。異所性に作成した心筋組織を、血管を確保したまま、元の心臓の壁を切除しその部位に移植する方法である。この方法が完成すれば、細胞移植と異なり、移植後すぐに心筋組織は収縮が可能であり、速効性に機能することができる。ここでは大網に作成した心筋組織を心室壁に移植するため、胸部横切開法を開発した。簡単にまとめると次のようになる。人工呼吸を行いながら、前鋸筋、大胸筋を切開する。肋間を切り、最後に胸骨を横に切る。これで胸郭は開く。心嚢を破り、心臓を露出する。次に左の横隔膜を肋骨付着部に近づけて小切開を加える。次に正中切開により開腹し、大網を把持しながら小切開から胸腔へ引き上げ、大網を心臓の左心室に縫合する。その後胸、腹を閉じる。この方法の利点は視野が広く、操作がやりやすいことであり、これまでの検討では実施例の約30%生存している。しかも失敗の大半はマウスの挿管に起因するものであり、実際手術を施行できたケースでは、80%ほど生存する。この方法の完成により、部分心臓移植法を試みることが可能になった。

研究成果

• [文献書誌] Johkura K, Cui L, Suzuki A, Teng R, Kamiyoshi A, Okamura S, Kubota S, Zhao X, Asanuma K, Okouchi Y, Ogiwara N, Tagawa Y, Sasaki K: "Survival and function of mouse embryonic stem cell-derived cardiomyocytes in ectopic transplants"Cardiovasc Res. 58. 435-443 (2003)
• [文献書誌] Iida I, Johkura K, Teng R, Kubota S, Cui L, Zhao X, Ogiwara N, Okouchi Y, Asanuma K, Nakayama J, Sasaki K: "Immunohistochemical localization of hepatocyte growth factor activator (HGFA) in developing mouse liver tissues : heterogeneous distribution of HGFA protein"J Histochem Cytochem. 51. 1139-1149 (2003)
• [文献書誌] Teng R, Johkura K, Ogiwara N, Zhao X, Cui L, Iida I, Okouchi Y, Asanuma K, Sasaki K: "Morphological analysis of leukocyte transmigration in the pleural cavity"J Anat. 203. 391-404 (2003)
• [文献書誌] Kurosawa H, Imamura T, Koike M, Sasaki K, Amano Y.: "A simple method for forming embryoid body from mouse embryonic stem cell"J Biosci Bioeng. 96. 409-411 (2003)
• [文献書誌] Koganehira Y, Takeoka M, Sasaki K, Murata K, Saida T, Taniguchi S: "Reduced expression of actin-binding proteins, h-caldesmon and calponin hl, in the vascular smooth muscle inside melanoma lesions : an adverse prognostic factor for malignant melanoma"British J Dermatol. 148. 971-980 (2003)
• [文献書誌] Okamura S, Suzuki A, Johkura K, Liang Y, Ogiwara N, Nakazawa A, Harigaya M, Yokouchi T, Sasaki K.: "The formation of the bio-pulsatile vascular pump by cardiomyocyte transplants circumvallanting the abdominal aorta"Tissue Eng. 8. 201-211 (2002)
• [文献書誌] 佐々木 克典, 城倉 浩平他 訳(井上 貴央監訳): "カラー人体解剖学 構造と機能:ミクロからマクロまで"西村書店. 643 (2003)