水素による移植肝包括的保存戦略の構築 ～いつ、どこに、いかに作用させるか？～

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04271
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 秦 浩一郎 京都大学, 医学研究科, 助教 (90523118)
• 研究分担者: 上本 伸二 京都大学, 医学研究科, 教授 (40252449)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 臓器保存 / 分子状水素 / 虚血再灌流傷害 / HyFACS法 / 抗酸化作用 / 活性酸素種 / 体外治療 / ヒト心房性利尿ペプチド

研究実績の概要

肝移植は末期肝不全に対する唯一の根本的治療であるが,ドナー不足が喫緊の課題である. 臓器移植に不可避な”虚血再灌流障害IRI”の制御は, 移植後の機能改善のみならず, 拡大適応ドナー(ECD)の移植利用の点からも重要である.
強力な抗酸化作用を有し, かつ無害な”分子状水素H2”はIRIを制御し得る可能性があるが, その臨床応用に向けては ”高い物質透過性(アルミニウム以外のあらゆる物質/組織を透過/拡散する)”, “難溶性(大気圧下1.6ppmの低溶解性)”, “可燃性(起爆性)”という３大障壁を克服する必要がある.
我々は, 無菌的に, 安全に, 安価にH2を点滴用製剤に浸透させる”非破壊水素含有法”を利用して, 飽和/可燃濃度以下の1.0ppmの水素含有液を作成し, 移植用臓器に体外で血管内注入するHyFACS法(Hydrogen Flush After Cold Storage: 体外水素注入法)を考案した.
ラット肝の冷保存/温再灌流モデルを用いてHyFACS法のIRI保護効果を定量的/形態学的に評価したところ, 再灌流後の肝逸脱酵素値, HMGB-1値, ATP産生能, 門脈灌流圧に有意な改善を認めた. また興味深いことに, 門脈からのHyFACSにより肝類洞系が, 肝動脈HyFACSにより肝内胆管の障害が, 機能的にも形態学的にも有意に軽減した。本成果は専門誌に掲載された(Liver Transpl. 2018 Nov;24(11):1589-1602).
同様に, ヒト心房性利尿ペプチドhANPの移植肝血管内皮保護効果につき検証した. 体外保存中の臓器への薬剤添加であり, 循環作動薬であっても用量増加は容易で, hANP添加は心停止後摘出肝の臓器障害の有意な抑制を示した(Transplantation. 2019 Mar;103(3):512-521).

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

分子状水素の抗酸化作用、臓器保護作用に関する既報は存在するものの、実臨床に応用可能な”水素のDrug Delivery System: DDS”は未だ存在しない。水素の持つ３大障壁の克服するために我々は、実際の臨床で 安全に、安価に実施可能なHyFACS法(体外水素注入法)を考案し、その著明な保護効果を動物実験により確認することができた。
また、既に臨床使用されているhANPのDrug Repositioningとして、安全かつ効果的な新しい投与法（摘出臓器に対する体外投与法）の効能効果を確認することができた。こちらも 移植臓器の体外治療法として飛躍になる可能性がある.

今後の研究の推進方策

最終年 (令和元年) 度には、実際にラット同所性肝移植にて その保護効果を実証すると共に、水素ガス吸入療法(Hydrogen Inhalation After Reperfusion: HyIAR法)の保護効果、両者の併用による相加・相乗効果の検証を行う予定である。小動物で期待できる効果が示された場合には、逐次、大動物実験へ移行したい. また、分子状水素の保護機構をより詳細に解析するために、免疫学的手法を用いた定量/定性評価、ガスクロマトグラフィーによるH2動態の解析についても準備を進めている。

研究成果

• [雑誌論文] Human Atrial Natriuretic Peptide in Cold Storage of Donation After Circulatory Death Rat Livers (2019)
  • 著者名/発表者名: Nigmet Yermek、Hata Koichiro、Tamaki Ichiro、Okamura Yusuke、Tsuruyama Tatsuaki、Miyauchi Hidetaka、Kusakabe Jiro、Tajima Tetsuya、Hirao Hirofumi、Kubota Toyonari、Inamoto Osamu、Yoshikawa Junichi、Goto Toru、Tanaka Hirokazu、Uemoto Shinji
  • 雑誌名: Transplantation 巻: 103 ページ: 512～521
  • DOI: 10.1097/TP.0000000000002552
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bortezomib against refractory antibody-mediated rejection after ABO-incompatible living-donor liver transplantation: Dramatic effect in acute-phase? (2019)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Tajima, Koichiro Hata, Hideaki Okajima, Momoko Nishikori, Kentaro Yasuchika, Jiro Kusakabe, Atsushi Yoshizawa, Ken Fukumitsu, Takayuki Anazawa, Hirokazu Tanaka, Seidai Wada, Junshi Doi, Akifumi Takaori-Kondo, and Shinji Uemoto
  • 雑誌名: Transplant Direct 巻: in press ページ: 未定
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hydrogen Flush After Cold Storage as a New End-Ischemic Ex Vivo Treatment for Liver Grafts Against Ischemia/Reperfusion Injury (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamaki Ichiro、Hata Koichiro、Okamura Yusuke、Nigmet Yermek、Hirao Hirofumi、Kubota Toyonari、Inamoto Osamu、Kusakabe Jiro、Goto Toru、Tajima Tetsuya、Yoshikawa Junichi、Tanaka Hirokazu、Tsuruyama Tatsuaki、Tolba Rene H.、Uemoto Shinji
  • 雑誌名: Liver Transplantation 巻: 24 ページ: 1589～1602
  • DOI: 10.1002/lt.25326
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Human Atrial Natriuretic Peptide (hANP) in Cold Storage of Donation after Cardiac Death Livers: A New Tool for Protecting Vascular Endothelia? (2018)
  • 著者名/発表者名: 3.Yermek Nigmet, Koichiro Hata, Yusuke Okamura, Ichiro Tamaki, Tatsuaki Tsuruyama, Hirofumi Hirao, Toyonari Kubota, Jiro Kusakabe, Junichi Yoshikawa, Toru Goto, Tetsuya Tajima, Hirokazu Tanaka, and Shinji Uemoto
  • 学会等名: 2018 American Transplant Congress (ATC), Seattle, WA, June; 6th, 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Hydrogen Flush after Cold Storage (HyFACS): A New, Simple, and Non-invasive Graft Reconditioning against Ischemia/Reperfusion Injury? (2018)
  • 著者名/発表者名: 8.Ichiro Tamaki, Koichiro Hata, Yusuke Okamura, Yermek Nigmet, Hirofumi Hirao, Toyonari Kubota, Osamu Inamoto, Jiro Kusakabe, Junichi Yoshikawa, Toru Goto, Tetsuya Tajima, Hirokazu Tanaka, and Shinji Uemoto
  • 学会等名: The 8th International Forum of Liver Surgery, Graz, Austria, May 26th-27th, 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Bortezomib against Post-trasnplant Antibody-Mediated Rejection in ABO-incompatible Living-Donor Liver Transplantation: Report of a Successful Case. (2018)
  • 著者名/発表者名: 9.Tetsuya Tajima, Koichiro Hata, Hideaki Okajima, Ichiro Tamaki, Nigmet Yermek, Jiro Kusakabe, Junichi Yoshikawa, Toru Goto, Hirokazu Tanaka, and Shinji Uemoto
  • 学会等名: The 8th International Forum of Liver Surgery, Graz, Austria, May 26th-27th, 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Prognostic index consisting of platelet count, total-bilirubin, and prothrombin time on postoperative day-14 precisely predict recipient mortality in adult-to-adult living-donor liver transplantation: A single-center analysis. (2018)
  • 著者名/発表者名: 5.Jiro Kusakabe, Koichiro Hata, Hirokazu Tanaka, Yusuke Okamura, Ichiro Tamaki, Nigmet Yermek, Junichi Yoshikawa, Tetsuya Tajima, Toru Goto and Shinji Uemoto
  • 学会等名: The 2018 Joint International Congress of ILTS, ELITA & LICAGE from May, 2018 in Lisbon, Portugal.
  • 国際学会
• [産業財産権] 虚血再灌流の防御剤および臓器の処置方法 (2018)
  • 発明者名: 秦浩一郎、玉木一路、岡村祐輔、上本伸二、平野伸一、佐藤文平
  • 権利者名: 秦浩一郎、玉木一路、岡村祐輔、上本伸二、平野伸一、佐藤文平
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 第6489535号