代謝制御によるヒトiPS細胞由来心筋細胞におけるタイプ別選別法の確立と応用

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H05067
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 遠山 周吾 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任講師 (90528192)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 代謝 / 心筋細胞 / iPS細胞 / 創薬 / 再生医療

研究実績の概要

ヒトiPS細胞は再生医療あるいは創薬においては魅力的な細胞ソースであるが、分化誘導した心筋細胞は均質な集団ではなく、心房筋、心室筋、刺激伝導系等さまざまなタイプの心筋細胞が含まれたヘテロな集団であることが知られている。心筋細胞におけるばらつきは、細胞移植時の致死性不整脈の誘発や有効性（改善効果）のばらつき、あるいは創薬スクリーニングにおける再現性の低下に影響するため、分化心筋細胞におけるタイプ別選別法の開発が求められている。心筋細胞におけるタイプ別選別法のアプローチとして低コストかつ臨床応用に直結する“代謝制御”による手法を確立したいと考えている。本研究では、“代謝制御”により心筋細胞のタイプ別選別を行うことでばらつきを解消し、細胞移植治療や創薬へ応用することを目的としている。
平成30年度は、ヒトiPS細胞から様々なタイプの心筋細胞の高効率な作製法を確立することに成功した。またタイプ別心筋細胞における電気生理学的プロファイルを詳細に解析した。

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30年度は効率よく心筋スフェロイドを作製する手法を確立し、その成果を論文にて発表した。また、ヒトiPS細胞から様々なタイプの心筋細胞の高効率な作製法の確立を行い、電気生理学的プロファイルおよび代謝を解析した。従来報告されているタイプ別心筋細胞の作製方法に比べて顕著に分化効率が高く、今後特許出願を予定している。以上の点から、おおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

今年度は、昨年度確立した手法により作製したタイプ別心筋細胞における代謝プロファイルをさらに詳細に解析し、高純度のタイプ別心筋細胞の作製可能な条件を探索する。
また申請者がこれまでに確立してきた心筋スフェロイドを効率よく作製する手法を用いて、タイプ別心筋スフェロイドを作製し、薬剤への反応性を評価することにより創薬研究における基盤となるデータを取得する。

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, Fukuda K
  • 雑誌名: The Journal of heart and lung transplantation 巻: 38 ページ: 203-214
  • DOI: doi: 10.1016/j.healun.2018.11.002.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective elimination of undifferentiated human pluripotent stem cells using pluripotent state-specific immunogenic antigen Glypican-3. (2019)
  • 著者名/発表者名: Okada M, Tada Y, Seki T, Tohyama S, Fujita J, Suzuki T, Shimomura M, Ofuji K, Kishino Y, Nakajima K, Tanosaki S, Someya S, Kanazawa H, Senju S, Nakatsura T, Fukuda K.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 511 ページ: 711-717.
  • DOI: doi: 10.1016/j.bbrc.2019.02.094.
  • 査読あり
• [学会発表] ヒトiPS細胞を用いた心臓再生医療実現化に向けた取り組み (2019)
  • 著者名/発表者名: 遠山周吾
  • 学会等名: 第18回日本再生医療学会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒトiPS細胞由来心筋細胞を用いた創薬および再生医療の具現化における課題と対策 (2019)
  • 著者名/発表者名: 遠山周吾
  • 学会等名: 第6回心臓安全性に関するシンクタンクミーティング2019合同公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] ヒトiPS細胞が拓く心臓再生医療の未来 (2018)
  • 著者名/発表者名: 遠山周吾
  • 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] 代謝制御によるヒトiPS細胞由来心筋細胞の大量作製とその応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 遠山周吾
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Safe and Effective Cardiac Regenerative Medicine with Human iPSCs (2018)
  • 著者名/発表者名: 遠山周吾
  • 学会等名: 第2回日本循環器学会基礎研究フォーラム
  • 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: Shugo Tohyama
  • 学会等名: he 16th annual scientific meeting of the International Society for Stem Cell Research (ISSCR) 2018
  • 国際学会
• [学会発表] ヒト多能性幹細胞における代謝機構の理解と心臓再生医療への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 遠山周吾
  • 学会等名: 第43回日本微小循環学会
  • 招待講演
• [学会発表] Metabolic Selection System for Large Numbers of Human iPSC-Derived Cardiomyocytes (2018)
  • 著者名/発表者名: Shugo Tohyama
  • 学会等名: Weinstein 2018
  • 国際学会