ヒトES細胞由来心臓ペースメーカ細胞を用いた自動能生成メカニズムの解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K21170
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 森川 久未 鳥取大学, 医学部附属病院, 助教 (90707217)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: ペースメーカ細胞 / ヒトES/iPS細胞 / HCN4 / Ifチャネル / 再生医学 / イオンチャネル / 心臓 / 自動能

研究実績の概要

本研究では、直接採取が難しいため、ほとんど研究が進んでいないヒト心臓における拍動制御メカニズムの解析を目的としている。そのために、前年度までに、ヒトES/iPS細胞に由来するヒト洞結節ペースメーカ細胞と心室筋細胞の可視化－選択的分取系の開発に成功している。本年度は、ヒトiPS細胞に由来する選別採取したペースメーカ細胞と心室筋細胞を用いて、電気生理学的な特性解析と各種イオンチャネルブロッカーに対する応答性の検討を行った。また、徐脈とQT延長とを併せ持つ不整脈患者、先天性QT延長症候群タイプ6（LQTS6）の病因・病態解析を目的として、LQTS6疾患iPS 細胞への我々が開発した可視化－選択的分取法の導入を行った。
その結果、分取したヒトiPS細胞に由来するペースメーカ細胞および心室筋細胞が、生体の細胞と同等の電気生理学的特性を示すことを確認することができた。さらに、分取したペースメーカ細胞の薬剤応答性を解析したところ、カリウムチャネル、カルシウムチャネル、ナトリウムチャネルの各種ブロッカーに対する応答性を示すことが分かった。その応答濃度は、生体のペースメーカ細胞と同濃度であったことから、分取したヒトiPS細胞由来ペースメーカ細胞は、生体の細胞と同等の特性を示し、拍動の制御メカニズムの解析に応用できることが明らかとなった。
また、コロンビア大学矢澤真幸助教との共同研究としてLQTS6－iPS細胞を入手し、心筋へ分化誘導したところ、患者特有の徐脈の病態が示されることを確認した。現在、我々が確立したペースメーカ細胞選別分取法のLQTS6－iPS細胞への導入を進めている。この後、ペースメーカ細胞と心室筋細胞を選択的に分取し、LQTS6の徐脈あるいはQT延長の病態・病因がどちらの細胞によるのかを特定し、拍動制御メカニズムの解明、疾患の原因究明、治療法の開発につなげたいと考えている。

研究成果

• [国際共同研究] Columbia University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Columbia University
• [雑誌論文] Molecular mechanisms underlying the pilsicainide-induced stabilization of hERG proteins in transfected mammalian cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Onohara, Ichiro Hisatome, Yasutaka Kurata, Peili Li, Tomomi Notsu, Kumi Morikawa, Naoyuki Otani, Akio Yoshida, Kazuhiko Iitsuka, Masaru Kato, Junichiro Miake, Haruaki Ninomiya, Katsumi Higaki, Yasuaki Shirayoshi, Takashi Nishihara, Toshiyuki Itoh, Yoshinobu Nakamura, Motonobu Nishimura
  • 雑誌名: Journal of Arrhythmia 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.joa.2016.09.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Fluorescent human iPS reporter lines offer useful platforms to study cardiac subtype specification and cell-based therapies of cardiac disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuaki Shirayoshi, Kenta Fukumura, Kumi Morikawa, Ichiro Hisatome
  • 学会等名: ISSCR (International Society of Stem Cell Research) 2017 Annual Meeting
  • 発表場所: Boston, Boston Convention and Exhibition Center
  • 年月日: 2017-06-14 – 2017-06-17
  • 国際学会
• [学会発表] Fluorescent Human iPS/ES Reporter Lines Offer the Opportunity to Track Cardiac Subtype Cells in Cell-based Therapies and Drug Development. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuaki Shirayoshi, Kumi Morikawa, Kenta Fukumura, Ichiro Hisatome
  • 学会等名: 第81回 日本循環器学会学術集会
  • 発表場所: 金沢, 石川県立音楽堂他
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-19
• [学会発表] 虚血性心不全モデルに対する脂肪幹細胞シートと心不全薬の併用効果の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本堅士郎、丹野翔伍、足立真彩、森川久未、大月優樹、大谷直由、陶山淑子、八木俊路朗、荻野和秀、三明淳一朗、白吉安昭、山本一博、西村元延、久留一郎
  • 学会等名: 第16回 日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 仙台、仙台国際センター
  • 年月日: 2017-03-07 – 2017-03-09
• [学会発表] ヒトiPS細胞に由来するHCN4陽性心筋前駆細胞の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 福村健太、横井文香、森川久未、野崎大蔵、久留一郎、白吉安昭
  • 学会等名: 第39回 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜, パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] 選別純化したヒト多能性幹細胞由来分化誘導心筋に関する電気生理学的特性と薬剤応答性の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 白吉安昭、森川久未、山内香織、横井文香、福村健太、野崎大蔵、末盛博文、久留一郎
  • 学会等名: 第43回 日本毒性学会
  • 発表場所: 名古屋, ウインクあいち
  • 年月日: 2016-06-29 – 2016-07-02
• [備考] 鳥取大学大学院医学系研究科 機能再生医科学専攻 遺伝子再生医療学講座 再生医療学部門
  • URL: http://www.med.tottori-u.ac.jp/regmed/
• [備考] 生物学的心臓ペースメーカー細胞の作成とその応用
  • URL: http://www.med.tottori-u.ac.jp/introduction/grad/297/430/563/1345.html