血管網を有する微小心筋組織による心不全治療法の開発

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K09507
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 藤田 淳 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任准教授 (10306706)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: iPS細胞 / 心筋細胞 / 心筋球 / 溶存酸素 / 成熟化 / 血管新生 / 心不全

研究実績の概要

平成28年度は心筋球の作製条件を検討した。約1000個のヒトiPS細胞由来純化心筋細胞で直径約150-200um程度の心筋球が形成されることが確認された。
平成29年度はより高品質な心筋球作製のために心筋細胞の二次元大量培養法の詳細な条件検討を行い、高品質なiPS細胞と心筋細胞を効率よく大量培養することが可能になった。また、酸素透過性スフェロイド培養器を用いることで心筋球に酸素が供給され、HIF-1αの発現低下が確認された。
本年度は、まず心筋球を免疫不全マウス(NOGマウス)へ移植することによって心筋球のin vivoにおける生着性と機能を確認した。心筋球が長期間虚血にさらされれば、血管構築なしでは3ヶ月以上にわたり長期生着することは不可能と考えられる。病理組織によって心筋球移植4ヶ月後のマウス心臓にヒトiPS細胞由来の心筋球は大量に生着することを確認した。さらに血管内皮のマーカーであるCD34を染色した結果、移植した心筋球はレシピエントの心筋組織において血管構築し、4ヶ月の長期間にわたって生着することが明らかになった。また、移植された心筋球はギャップジャンクションを発現しており、電気生理学的な活性があることを確認した。さらにクライオインジャリーを用いた免疫不全ラットの心不全モデルにヒト心筋球を移植することによって移植3ヶ月後の長期における心機能の改善効果を心エコーによって確認した。移植組織のラット心臓への生着を解析した結果、抗ヒト核抗体陽性のヒトiPS細胞由来心筋細胞が移植3ヶ月後も大量に生着しており、心筋球の　レシピエント心臓への長期生着が心機能改善の機序であることを明らかにした。本研究の成果によりiPS細胞由来の心筋球は移植後に血管構築し、生体内で血管構築をもつ心筋オルガノイドを形成することが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Development of a transplant injection device for optimal distribution and retention of human induced pluripotent stem cell?derived cardiomyocytes (2019)
  • 著者名/発表者名: Tabei R, Kawaguchi S, Kanazawa H, Tohyama S, Hirano A, Handa N, Hishikawa S, Teratani T, Kunita S, Fukuda J, Mugishima Y, Suzuki T, Nakajima K, Seki T, Kishino Y, Okada M, Yamazaki M, Okamoto K, Shimizu H, Kobayashi E, Tabata Y, Fujita J, and Fukuda K.
  • 雑誌名: The Journal of Heart and Lung Transplantation 巻: 38 ページ: 203-214
  • DOI: 10.1016/j.healun.2018.11.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] 臨床応用前夜となったヒトiPS細胞を用いた再生医療 ～心臓再生医療でみる産業化への歩み～ (2019)
  • 著者名/発表者名: 神宿 元、藤田 淳、遠山 周吾、福田 恵一
  • 雑誌名: 医工学治療 巻: in press ページ: in press
• [雑誌論文] 臨床応用前夜となったiPS細胞による心筋再生医療の今後の展開 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岸野 喜一、遠山周吾、藤田 淳、福田 恵一
  • 雑誌名: 循環制御 巻: 39 ページ: 152-154
• [雑誌論文] 心筋再生とiPS細胞 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡田 麻里奈、藤田 淳、福田 恵一
  • 雑誌名: 臨床と研究 巻: 95 ページ: 649-652
• [学会発表] 心筋スフェロイド移植法を用いた心臓再生医療の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤田 淳
  • 学会等名: 第19回 京大病院 iPS細胞・再生医学研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Regenerative therapy for heart failure with iPS-derived cardiac spheroid (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤田 淳
  • 学会等名: Keio University International Symposium on Advanced Technologies for Mechano-biology and Regenerative Medicine
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 拡張型心筋症に対する再生心筋細胞移植療法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤田 淳
  • 学会等名: 第22回日本心不全学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 心臓再生医療の実現に向けて (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤田 淳
  • 学会等名: 第39回日本炎症・再生医学会
  • 招待講演
• [学会発表] iPS細胞を用いた心臓再生医療の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤田 淳
  • 学会等名: 3.Collaborative Evolution Laboratories Leading the acceleration of bioengineering: CELLab セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Development of a Massive Cardiac Spheroids Production and Transplantation System in Human Pluripotent Stem Cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Tohyama S, Fujita J, Kanazawa H, Tabei R, Kawaguchi S, Kobayashi E, Fukuda K.
  • 学会等名: The 16th annual scientific meeting of the International Society for Stem Cell Research (ISSCR).
  • 国際学会
• [学会発表] Metabolic Selection System for Large Numbers of Human iPSC-Derived Cardiomyocytes (2018)
  • 著者名/発表者名: Tohyama S, Fujita J, Fujita C, Yamaguchi M, Ohno R, Fukuda K
  • 学会等名: Weinstein 2018 (Cardiovascular Developmental and Regeneration Conference)
  • 国際学会
• [学会発表] Metabolic Selection System for Large Numbers of Human iPSC-Derived Cardiomyocytes (2018)
  • 著者名/発表者名: Tohyama S, Fujita J, Fujita C, Yamaguchi M, Ohno R, Fukuda K
  • 学会等名: Keystone Symposia (Kyoto)
  • 国際学会