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2018 年度 実施状況報告書

高圧力が拓く移植可能な組織構築技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K19403
研究機関横浜市立大学

研究代表者

横山 詩子  横浜市立大学, 医学部, 准教授 (70404994)

研究分担者 齋藤 純一  横浜市立大学, 医学部, 助教 (30779301) [辞退]
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
キーワード再生医療 / 循環器 / メカニカルストレス / 細胞・組織 / バイオテクノロジー
研究実績の概要

再生医療を目指した細胞からの三次元組織構築法の研究が著しい発展を遂げているが、血圧に耐える強度を求められる血管組織ではその開発は極めて遅れている。研究代表者は先行研究で、生理的範囲を超える極めて高い圧力を負荷すると、ラット平滑筋細胞では細胞同士が接着して弾性線維などの細胞外基質を多く産生し、強固な血管様組織ができることを見出した。本研究では、ヒト血管平滑筋細胞を用いて通常生体内で経験しないレベルの高圧力を感受する機序を解明し、大気圧環境下では十分に引き出せなかった細胞の能力を最大限に利用することで、最終的には移植可能な弾性・剛性を有する三次元組織を短期間で構築する方法を開発することを目的とする。研究代表者は、ラット平滑筋細胞を用いた実験で、生理的範囲を超える高圧力環境の培養は、弾性線維をはじめとする細胞外基質を豊富に産生させ、細胞播種と高圧力印加を交互に繰り返すと強固な血管様組織が構築されることを見出した。さらに、加圧装置の改良を行い、新規作製した加圧装置を用いることで、酸素分圧やpHといった環境を詳細にリアルタイムでモニターすることに成功した。本年度は、様々な圧力と酸素分圧の条件でヒト平滑筋細胞で多層の強度あるシートを作製できた。さらに、平滑筋細胞の最上層に内皮細胞を播種し2層構造の血管シートを作製する条件を見出した。このシートでは内皮細胞と平滑筋細胞の間に弾性線維の構造を確認することができた。ヒト平滑筋細胞シートはヌードラットへパッチとして移植し、短期生存を確認した。

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

本年度は昨年度に引き続き、酸素分圧の条件を加味した細胞シート作製に適切な培養条件の検討を行い、強度のあるシートの作製に成功した。さらに、内皮細胞と平滑筋細胞を含有したシートを作製することができ、予定していた実験を行うことができた。さらに、平成31年度に行う予定であった、動物への移植実験を行い数例の検討では動脈圧に耐えられる細胞シートができたことが確認でき、次年度に向けた準備を順調に行うことができた。

今後の研究の推進方策

本年度の検討結果を元に、次年度は細胞シートの動物への移植実験を中心に行う予定である。時間の経過を追って解析を行うことで細胞シートの生体適合性を検討する。ヒト由来細胞のマーカーで移植されたシートを染色することで、移植されたシートの残存性やホスト側の細胞の浸潤などを検討項目とする。酸素分圧がむしろ低めである方が細胞シートの作製に適しているという結果も得られており、酸素分圧と圧力印加条件の組み合わせが、細胞シート作製に必要なフィブロネクチン原線維形成にどのような影響を与えているかも細胞レベルで検討してゆく。

次年度使用額が生じた理由

細胞シート作製に要する細胞培養にかかる経費が予定より少ない額で目標を達成できたため差額が生じた。次年度の動物への細胞シート移植実験をタイムコースを複数設定して行う予定のため、差額はこれらの解析にあてる。

  • 研究成果

    (37件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 7件、 招待講演 12件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Usefulness of Exchanged Protein Directly Activated by cAMP (Epac)1-Inhibiting Therapy for Prevention of Atrial and Ventricular Arrhythmias in Mice2019

    • 著者名/発表者名
      Prajapati R, Fujita T, Suita K, Nakamura T, Cai W, Hidaka Y, Umemura M, Yokoyama U, Knollmann BC, Okumura S, and Ishikawa Y
    • 雑誌名

      Circ J

      巻: 83 ページ: 295-303

    • DOI

      10.1253/circj.CJ-18-0743

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Antenatal Administration of Betamethasone Contributes to Intimal Thickening of the Rat Ductus Arteriosus2019

    • 著者名/発表者名
      Kemmotsu T, Yokoyama U, Saito J, Ito S, Uozumi A, Nishimaki S, Iwasaki S, Seki K, Ito S, and Ishikawa Y
    • 雑誌名

      Circ J

      巻: 83 ページ: 654-661

    • DOI

      10.1253/circj.CJ-18-1033

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Epac1 deficiency inhibits basic fibroblast growth factor-mediated vascular smooth muscle cell migration2019

    • 著者名/発表者名
      Kato Y, Yokoyama U, Fujita T, Umemura M, Kubota T, and Ishikawa Y
    • 雑誌名

      J Physiol Sci

      巻: 69 ページ: 175-184

    • DOI

      10.1007/s12576-018-0631-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An appropriately sized soft polyester external stent prevents enlargement and neointimal hyperplasia of a saphenous vein graft in a canine model2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuda Shota、Goda Motohiko、Shibuya Taisuke、Uchida Keiji、Suzuki Shinichi、Noishiki Yasuharu、Yokoyama Utako、Ishikawa Yoshihiro、Masuda Munetaka
    • 雑誌名

      Artificial Organs

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1111/aor.13399

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simultaneous hyperthermia-chemotherapy effect by arterial injection of Fe(Salen) for femur tumor2018

    • 著者名/発表者名
      Umemura Masanari、Islam Md. Rafikul、Fukumura Hidenobu、Sato Itaru、Kawabata Yusuke、Matsuo Kousuke、Nakakaji Rina、Nagasako Akane、Ohtake Makoto、Takayuki Fujita、Yokoyama Utako、Nakayama Tomohiro、Eguchi Haruki、Ishikawa Yoshihiro
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 110 ページ: 356~365

    • DOI

      10.1111/cas.13851

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 動脈管閉鎖におけるt-PA活性の役割2018

    • 著者名/発表者名
      横山詩子, 齋藤純一, 石川義弘
    • 雑誌名

      日本血栓止血学会誌

      巻: 29 ページ: 1月3日

  • [雑誌論文] Proteomic analysis of aortic smooth muscle cell secretions reveals an association of myosin heavy chain 11 with abdominal aortic aneurysm2018

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama U, Arakawa N, Ishiwata R, Yasuda S, Minami T, Goda M, Uchida K, Suzuki S, Matsumoto M, Koizumi N, Taguri M, Hirano H, Yoshimura K, Ogino H, Masuda M, and Ishikawa Y
    • 雑誌名

      Am J Physiol Heart Circ Physiol

      巻: 315 ページ: H1012-H1018

    • DOI

      10.1152/ajpheart.00329.2018

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hydrostatic pressure suppresses fibrotic changes via Akt/GSK-3 signaling in human cardiac fibroblasts2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka R, Umemura M, Narikawa M, Fujita T, Yokoyama U, Ishigami T, Kimura K, Tamura K, and Ishikawa Y
    • 雑誌名

      Physiol Rep

      巻: 6 ページ: e13687

    • DOI

      10.14814/phy2.13687

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Vidarabine, an anti-herpesvirus agent, prevents catecholamine-induced arrhythmias without adverse effect on heart function in mice2018

    • 著者名/発表者名
      Suita K, Fujita T, Cai W, Hidaka Y, Jin H, Prajapati R, Umemura M, Yokoyama U, Sato M, Knollmann BC, Okumura S, and Ishikawa Y
    • 雑誌名

      Pflugers Arch

      巻: 470 ページ: 923-935

    • DOI

      10.1007/s00424-018-2121-4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Acute Hyperthermia Inhibits TGF-beta1-induced Cardiac Fibroblast Activation via Suppression of Akt Signaling2018

    • 著者名/発表者名
      Narikawa M, Umemura M, Tanaka R, Fujita T, Yokoyama U, Ishigami T, Kimura K, Tamura K, and Ishikawa Y
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 8 ページ: 6277

    • DOI

      10.1038/s41598-018-24749-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fabrication of engineered tubular tissue for small blood vessels via three-dimensional cellular assembly and organization ex vivo2018

    • 著者名/発表者名
      Masuda T, Ukiki M, Yamagishi Y, Matsusaki M, Akashi M, Yokoyama U, and Arai F
    • 雑誌名

      J Biotechnol

      巻: 20 ページ: 46-53

    • DOI

      10.1016/j.jbiotec.2018.04.003

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A selective antagonist of prostaglandin E receptor subtype 4 attenuates abdominal aortic aneurysm2018

    • 著者名/発表者名
      Mamun A, Yokoyama U, Saito J, Ito S, Hiromi T, Umemura M, Fujita T, Yasuda S, Minami T, Goda M, Uchida K, Suzuki S, Masuda M, and Ishikawa Y
    • 雑誌名

      Physiol Rep

      巻: 6 ページ: e13878

    • DOI

      10.14814/phy2.13878

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Alternating magnetic field enhances cytotoxicity of Compound C2018

    • 著者名/発表者名
      Akimoto T, Umemura M, Nagasako A, Ohtake M, Fujita T, Yokoyama U, Eguchi H, Yamamoto T, and Ishikawa Y
    • 雑誌名

      Cancer Sci

      巻: 109 ページ: 3483-3493

    • DOI

      10.1111/cas.13781

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Gaseous components of cigarette smoke upregulate prostaglandin E2 receptor EP4 in aortic aneurysm2019

    • 著者名/発表者名
      Hiromi T, Yokoyama U, Takeuchi I, and Ishikawa Y
    • 学会等名
      The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] へその緒から作る人工血管 心臓病の子供たちに成長する人工血管を届けたい2019

    • 著者名/発表者名
      齋藤純一、横山詩子
    • 学会等名
      市民講座「細胞エクササイズで頑丈な人工血管を作ろう!」
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞をトレーニングしたら頑丈な血管ができた!細胞から血管を作る加圧トレーニングのレシピを発見2019

    • 著者名/発表者名
      横山詩子
    • 学会等名
      市民講座「細胞エクササイズで頑丈な人工血管を作ろう!」
    • 招待講演
  • [学会発表] 動脈管は面白い!100年前からの謎を解く2019

    • 著者名/発表者名
      横山詩子
    • 学会等名
      横浜市立大学小児科リサーチ発表会
    • 招待講演
  • [学会発表] 動脈管の内皮細胞による血管リモデリング2019

    • 著者名/発表者名
      齋藤純一 and 横山詩子
    • 学会等名
      第13回 新生児科指導医教育セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 静水圧印加による血管系組織の再生2018

    • 著者名/発表者名
      横山詩子
    • 学会等名
      都医学研セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] How ”Human arterial graft” should be fabricated?2018

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama U
    • 学会等名
      CBS 2018- IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 動脈管作動薬の作用機序ー薬物療法の基礎として2018

    • 著者名/発表者名
      横山詩子
    • 学会等名
      第10回教育セミナー Advanced Course 主催:日本小児循環器学会学術委員会・教育委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] 三次元血管モデルの有用性2018

    • 著者名/発表者名
      横山詩子
    • 学会等名
      オープンイノベーションカンファレンスIII
    • 招待講演
  • [学会発表] 動脈管閉鎖における内皮機能の役割2018

    • 著者名/発表者名
      齋藤純一、横山詩子、益田宗孝、麻生俊英、石川義弘
    • 学会等名
      第54回日本小児循環器学会総会・学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 肺高血圧に合併した肺動脈瘤におけるEP4 の発現とその意義2018

    • 著者名/発表者名
      赤木達、中村一文、横山詩子、笠原真悟、更科俊洋、江尻健太郎、伊藤浩
    • 学会等名
      第3回日本肺高血圧・肺循環学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 周期加圧培養法による人工血管の作成2018

    • 著者名/発表者名
      石川義弘、横山詩子、齋藤純一、金子真
    • 学会等名
      第39回日本循環制御医学会総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 周期的加圧培養による移植可能な血管グラフトの作製2018

    • 著者名/発表者名
      齋藤純一、横山詩子、高山俊男、洞出光洋、伊藤弘明、須郷慶信、倉澤健太郎、宮城悦子、金子真、石川義弘
    • 学会等名
      第17回日本心臓血管発生研究会
  • [学会発表] 母体ラットへのべタメタゾン投与が動脈管内膜肥厚に与える作用の検討2018

    • 著者名/発表者名
      釼持孝博、横山詩子、齋藤純一、伊藤智子、魚住梓、岩崎志穂、西巻滋、関和男、伊藤秀一、石川義弘
    • 学会等名
      第63回日本新生児成育医学科医・学術集会
  • [学会発表] プロスタグランディンE-EP4シグナルによる大動脈瘤進行の分子機序2018

    • 著者名/発表者名
      横山詩子, 廣見太郎, and 石川義弘
    • 学会等名
      心血管膜輸送研究会2018
  • [学会発表] Mechanoresponse to periodic hydrostatic pressure enables fabrication of human arterial graft2018

    • 著者名/発表者名
      Saito J, Yokoyama U, Takayama T, Horade M, Ito H, Sugo Y, Kurasawa K, Ogawa M, Miyagi E, Kaneko M, and Ishikawa Y
    • 学会等名
      American Society for Matrix Biology Biennial Meeting 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] プロスタグランディンE受容体EP4シグナルは腹部大動脈瘤の増悪に関与する2018

    • 著者名/発表者名
      廣見太郎, 横山詩子, Al M, 竹内一郎, and 石川義弘
    • 学会等名
      CCM輸液・栄養研究会
  • [学会発表] Prostaglandin E2 promotes vascular remodeling of the ductus arteriosus2018

    • 著者名/発表者名
      Minamisawa S, Akaike T, and Yokoyama U
    • 学会等名
      The 25th Euro Congress on Pediatric Heart Disease and Health
    • 国際学会
  • [学会発表] Fibulin-1の動脈管内膜肥厚形成における役割2018

    • 著者名/発表者名
      中川路太一、横山詩子、伊藤智子、石川義弘
    • 学会等名
      第28回日本病態生理学会大会
  • [学会発表] 胎盤由来プロスタグランディンEはFibulin-1を介した動脈管リモデリングを促進する2018

    • 著者名/発表者名
      横山詩子、伊藤智子、石川義弘
    • 学会等名
      第50回日本結合組織学会学術大会
  • [学会発表] Tissue-type plasminogen activator promotes intimal thickening formation of the ductus arteriosus2018

    • 著者名/発表者名
      Saito J, Yokoyama U, Nicho N, Zheng YW, Ito S, Ito S, Taniguchi H, Asou T, Masuda M, and Ishikawa Y
    • 学会等名
      Weinstein 2018 Cardiovascular Development and Regeneration Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Antenatal administration of betamethasone promotes closure of the preterm ductus arteriosus via intimal thickening formation2018

    • 著者名/発表者名
      Kemmotsu T, Yokoyama U, Azuma S, Saito J, Ito S, Uozumi A, Nishimaki S, Iwasaki S, Seki K, Ito S, and Ishikawa Y
    • 学会等名
      Weinstein 2018 Cardiovascular Development and Regeneration Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Prostaglandin E-EP4 signaling-mediated fibulin-1 integrates extracellular matrices to promote smooth muscle cell migration of the ductus arteriosus2018

    • 著者名/発表者名
      Ito S, Yokoyama U, Saito JZ, Y.W., Masuda M, Asou T, and Ishikawa Y
    • 学会等名
      Weinstein 2018 Cardiovascular Development and Regeneration Conference
    • 国際学会
  • [図書] 小児・成育循環器学. 動脈管作用薬2018

    • 著者名/発表者名
      横山詩子
    • 総ページ数
      724(100-101)
    • 出版者
      診断と治療社
    • ISBN
      978-4787822888

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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