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2016 年度 実施状況報告書

宇宙環境下における血管内皮前駆細胞培養の効率化と糖尿病性潰瘍への治療応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K20370
研究機関順天堂大学

研究代表者

萩原 裕子  順天堂大学, 医学部, 博士研究員 (30589429)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード血管内皮前駆細胞 / 宇宙医学 / 血管再生 / 細胞移植 / 創傷治癒 / 糖尿病性潰瘍
研究実績の概要

本研究は、血管内皮前駆細胞(EPC)など血管再生能を有する細胞集団の質と量を増幅させる培養方法であるMNC-QQ法(Tanaka.R. et al. Diabetes .(2013))を微小重力環境下において実施することで、既存の培養技術の効果を更に向上させ、既存法では培養効率が悪い症例においても高い培養効率と機能を有する細胞を増殖させる培養方法の確立を目的としている。
平成28年度において申請者は、宇宙航空研究開発機構(JAXA)より貸与されている3D-クリノスタット(模擬的無重力発生装置)、JAXA開発の培養用デバイス(DCC)を用いて微小重力環境下におけるMNC-QQc法の確立を目指し、微小重力環境下、通常環境下でMNC-QQ法を行った。各培養条件下で得られたMNC-QQc細胞の機能評価を行うために、①細胞の増幅率,②発現している細胞集団のフローサイトメトリー解析、③EPCの血管再生能を表すColony formation assay,④EPCの数を表すEPC Culture assay, ④EPCの管腔形成補助能を表すTube formation assayを行った。
これまでの結果から、通常環境下でMNC-QQc法を行った群と比較して、微小重力環境下培養群ではEPCマーカーの一つであるCD34陽性細胞数が有意に増加していることがFACS解析から明らかになった。また、EPCの血管再生能を表すEPC-Colony forming assayの結果、7日間通常環境もしくは微小重力環境下において培養を行った群と比較して、微小重力環境下培養後に通常環境下培養を行った群ではコロニー数の有意な増加を認めた。以上の結果から、通常環境と微小重力環境の各培養期間の組み合わせを検討することで、従来法より更に高い血管再生能を有する細胞集団を増幅する新規培養方法を確立できる可能性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成28年度研究結果から、対照群と比較して微小重力環境下ではMonocyteの発現領域が増加傾向にあり、この領域に発現しているEPCマーカーの一つであるCD34陽性細胞の発現率は、微小重力環境下における培養後に対照群と比較して有意に増加することがFACS解析から明らかとなった[MG vs 対照群 (4.37 ± 2.65 vs 1.32 ± 0.31, p <0.05) 、 ME vs 対照群 (4.74 ± 2.96 vs 1.32 ± 0.31, p <0.05)]。また、EPCの血管再生能を表すEPC-Colony forming assay (EPC-CFA)の結果から、微小重力環境下培養の後、通常環境下で培養したME群においては、対照群と比較して血管内皮細胞への分化能が高いEPCコロニー(Definitive EPC (dEPC)-CFU)の発現量が有意に増加していた(1329.1 ± 573.4 vs 688.3 ± 513.0, p <0.05)。一方で、EPCの数を検討した結果、全群において有意差は認められなかった。
以上の結果から、通常環境と微小重力環境の各培養期間の組み合わせを検討することで、従来法より更に高い血管再生能を有するEPCを増幅する新規培養方法を確立できる可能性が示唆された。

今後の研究の推進方策

平成29年度は、引き続き各培養条件下におけるMNC-QQc細胞の血管再生能・創傷治癒効果に関する機能評価を行う共に、血管再生関連、糖尿病関連、炎症制御関連因子などの遺伝子発現変化を検討する。さらに、微小重力環境下において発現が変化する遺伝子が、MNC-QQ細胞の血管再生、創傷治癒メカニズムに関与しているかを検証し、微小重力環境下 MNC-QQ法は既存法と比較して培養効率・機能が向上することを実証する。

次年度使用額が生じた理由

平成28年度に実施予定であったELISAや動物実験に関して、実施期間を平成29年度に変更したため。また、本研究の実施に必要不可欠である消耗品が世界的に欠品し、購入が困難であったため。

次年度使用額の使用計画

申請書に記した実験を行うと共に、平成28年度の研究予定から移行させた機能解析、タンパク発現解析や動物実験を行う予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Evolution of autologous endothelial progenitor cell therapy for tissue regeneration and vasculogenesis.2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Hagiwara, Tanaka Rica
    • 雑誌名

      Personalized Medicine Universe

      巻: 5 ページ: 8-15

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 重症下肢虚血に対する血管再生療法の現状2016

    • 著者名/発表者名
      萩原裕子、田中里佳
    • 雑誌名

      日本下肢救済・足病学会誌

      巻: 8 ページ: 123-129

    • 査読あり
  • [学会発表] 血管内皮前駆細胞の培養効率化を目指した微小重力環境下生体外増幅培養法の確立2017

    • 著者名/発表者名
      萩原裕子、田中里佳、東端晃、小川 志保、金澤成行、水野 博司
    • 学会等名
      第16回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2017-03-07 – 2017-03-09
  • [学会発表] 血管内皮前駆細胞を含む末梢血単核球の微小重力環境下における培養法の確立2016

    • 著者名/発表者名
      萩原裕子、田中里佳、東端晃、小川 志保、金澤成行、水野 博司
    • 学会等名
      第25回日本形成外科学会基礎学術集会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-09-15 – 2016-09-16
  • [学会発表] 細胞再生治療の奥義:実用化を見据えた技術の確立2016

    • 著者名/発表者名
      田中里佳、門真起子、有田佳代、藤村聡、萩原裕子、向後泰司、水野博司
    • 学会等名
      第8回日本創傷外科学会総会・学術集会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-07-21 – 2016-07-22
  • [学会発表] Challenges of stem cell therapy clinical trial for non-healing extremity wounds. Efficiancy and safety evaluation of QQc cultured ex vivo expanded peripheral blood  stem cell therapy prior to clinical translation2016

    • 著者名/発表者名
      Rica Tanaka, Makiko Kado, Satoshi Fujimura, Kayo Arita, Kayoko Tono-Okada, Hiroko Hagiwara, Hiroshi Mizuno
    • 学会等名
      The 13th Japan-Korea Congress of  Plastic and Reconstructive Surgery
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2016-05-15 – 2016-05-17
    • 国際学会
  • [学会発表] 再生新法下における難治性潰瘍に対する次世代血管再生治療の研究再開までの道のりと今後の展望2016

    • 著者名/発表者名
      田中里佳、藤村聡、有田佳代、門真起子、市川 佑一、萩原裕子、水野博司
    • 学会等名
      第59回日本形成外科学総会・学術集会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-04-13 – 2016-04-15

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公開日: 2018-01-16  

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