ヒトiPS細胞由来心臓組織グラフト-ホスト間の機能的同期法の開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02887
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 金光 ひでお 京都大学, 医学研究科, 助教 (60810166)
• 研究分担者: 湊谷 謙司 京都大学, 医学研究科, 教授 (20393241) ; 池田 義 京都大学, 医学研究科, 准教授 (40281092) ; 柴 祐司 信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (70613503) ; 升本 英利 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (70645754)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: iPS細胞 / 心臓再生医療 / 再生医学 / バイオエンジニアリング

研究実績の概要

本研究では、これまで主にパラクライン効果による優れた治療効果が動物実験において示されている、「ヒトiPS細胞由来心血管系細胞多層体」による治療効果をさらに高め、長期的な治療効果を得るために、ホスト-グラフト間の機能的（電気的・機械的）同期を評価するシステムを、in vitroの評価系を用いて作製し、効率的かつ安全な機能的同期法を開発することを目的とする。昨年度までにGCaMPグラフト移植におけるラット心臓への同期評価法の確立に関する研究開発を行った結果、ホスト心臓の拍動に応じてiPS細胞由来心筋シートが収縮する傾向を認めたが、同時に心筋シート自身の電気伝導速度はホスト心臓に比べて非常に遅いことを見出し、その原因としてiPS細胞由来心筋細胞のイオンチャネルを含む電気生理学的未成熟性を定量PCR等により見出した（内向き整流カリウム電流を担うIK1チャネルをコードするKCNJ2遺伝子の低発現など）。この点を解決するため、既報に従い（Nature, 2018）、iPS細胞由来心筋細胞および血管構成細胞の三次元化および電気刺激を含む物理学的トレーニングを行い、電気生理学的成熟が一定程度得られることを確認した。本年度は機能的同期をさらに得るため、この成熟化三次元構造に対する物理的トレーニングに関する条件検討をさらに進め、各種イオンチャネルおよび成熟型サルコメア構成蛋白の発現上昇をもたらす刺激条件を同定することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Strategies for immune regulation in iPS cell-based cardiac regenerative medicine (2020)
  • 著者名/発表者名: Murata Kozue、Ikegawa Masaya、Minatoya Kenji、Masumoto Hidetoshi 40
  • 雑誌名: Inflammation and Regeneration 36 巻: 40 ページ: 36
  • DOI: 10.1186/s41232-020-00145-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A rare case of primary angiosarcoma of the anterior mediastinum (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Kazuhiro、Minakata Kenji、Nakane Takeichiro、Kinoshita Hideyuki、Tanizawa Kiminobu、 Sumiyoshi Shinji、Sato Hiroki、Minatoya Kenji、Sakata Ryuzo
  • 雑誌名: General Thoracic and Cardiovascular Surgery 766～769 巻: 69 ページ: 766～769
  • DOI: 10.1007/s11748-020-01551-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hypothermic circulatory arrest for aortic dissection with cryoglobulinemia (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Kazuhiro、Minatoya Kenji、Sakamoto Kazuhisa、Kitagori Koji、Okuda Masanori、Murakami Kosaku
  • 雑誌名: Journal of Cardiac Surgery 巻: 35 ページ: 3169～3172
  • DOI: 10.1111/jocs.14908
  • 査読あり
• [雑誌論文] A case of aggressive aortic prosthetic valve endocarditis aggressive caused by Staphylococcus lugdunensis (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Kazuhiro、Minakata Kenji、Sakamoto Kazuhisa、Sakai Jiro、Ide Yujiro、Kawatou Masahide、Kanemitsu Hideo、Ikeda Tadashi、Minatoya Kenji、Sakata Ryuzo
  • 雑誌名: Surgical Case Reports 巻: 6 ページ: 280
  • DOI: 10.1186/s40792-020-01062-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accuracy of spiked cell counting methods for designing a pre-clinical tumorigenicity study model (2020)
  • 著者名/発表者名: Osada Hiroaki、Kawatou Masahide、Takeda Masafumi、Jo Jun-ichiro、Murakami Takashi、Tabata Yasuhiko、Minatoya Kenji、Yamashita Jun K.、Masumoto Hidetoshi
  • 雑誌名: Heliyon 巻: 6 ページ: e04423～e04423
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2020.e04423
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Basic fibroblast growth factor attenuates left-ventricular remodeling following surgical ventricular restoration in a rat ischemic cardiomyopathy model (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagasawa Atsushi、Masumoto Hidetoshi、Yanagi Shigeki、Kanemitsu Naoki、Ikeda Tadashi、Tabata Yasuhiko、Minatoya Kenji
  • 雑誌名: General Thoracic and Cardiovascular Surgery 巻: 68 ページ: 311～318
  • DOI: 10.1007/s11748-019-01187-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment of a heart-on-a-chip microdevice based on human iPS cells for the evaluation of human heart tissue function (2020)
  • 著者名/発表者名: Abulaiti Mosha、Yalikun Yaxiaer、Murata Kozue、Sato Asako、Sami Mustafa M.、Sasaki Yuko、 Fujiwara Yasue、Minatoya Kenji、Shiba Yuji、Tanaka Yo、Masumoto Hidetoshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 19201
  • DOI: 10.1038/s41598-020-76062-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thyroid storm after mitral valve repair in a patient with Becker muscular dystrophy (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Kazuhiro、Minakata Kenji、Nakane Takeichiro、Kawatou Masahide、Minatoya Kenji、Sakata Ryuzo
  • 雑誌名: Journal of Cardiac Surgery 巻: 36 ページ: 739～742
  • DOI: 10.1111/jocs.15245
  • 査読あり
• [雑誌論文] The N-terminal lectin-like domain of thrombomodulin reduces acute lung injury without anticoagulant effects in a rat cardiopulmonary bypass model (2020)
  • 著者名/発表者名: Itonaga Tatsuya、Hirao Shingo、Yamazaki Kazuhiro、Ikeda Tadashi、Minatoya Kenji、Masumoto Hidetoshi
  • 雑誌名: General Thoracic and Cardiovascular Surgery 巻: 68 ページ: 785～792
  • DOI: 10.1007/s11748-020-01292-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Management of retrosternal adhesion after median sternotomy by controlling degradation speed of a dextran and ε-poly (l-lysine)-based biocompatible glue (2020)
  • 著者名/発表者名: Takai Fumie、Takeda Takahide、Yamazaki Kazuhiro、Ikeda Tadashi、Hyon Suong-Hyu、Minatoya Kenji、Masumoto Hidetoshi
  • 雑誌名: General Thoracic and Cardiovascular Surgery 巻: 68 ページ: 793～800
  • DOI: 10.1007/s11748-020-01297-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Rabbit Venous Interposition Model Mimicking Revascularization Surgery using Vein Grafts to Assess Intimal Hyperplasia under Arterial Blood Pressur (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishio Hiroomi、Minatoya Kenji、Masumoto Hidetoshi
  • 雑誌名: Journal of Visualized Experiments 巻: 159 ページ: -
  • DOI: 10.3791/60931
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Mesh-Shaped Engineered Cardiac Tissues Derived from Human iPS Cells for In Vivo Myocardial Repair (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakane Takeichiro、Abulaiti Mosha、Sasaki Yuko、Kowalski William J.、Keller Bradley B.、 Masumoto Hidetoshi
  • 雑誌名: Journal of Visualized Experiments 巻: 160 ページ: -
  • DOI: 10.3791/61246
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Novel device prototyping for endoscopic cell sheet transplantation using a three-dimensional printed simulator (2020)
  • 著者名/発表者名: Osada Hiroaki、Ho Wen-Jin、Yamashita Hideki、Yamazaki Kazuhiro、Ikeda Tadashi、Minatoya Kenji、 Masumoto Hidetoshi
  • 雑誌名: Regenerative Therapy 巻: 15 ページ: 258～264
  • DOI: 10.1016/j.reth.2020.10.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 腹部臓器虚血を伴う大動脈解離と周術期管理 (2020)
  • 著者名/発表者名: 金光 ひでお，湊谷 謙司
  • 雑誌名: 胸部外科 巻: 73 ページ: 783-788
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大動脈基部拡大と二尖弁を伴うStanford A型急性大動脈解離に対する自己弁温存基部再建術の1例 (2020)
  • 著者名/発表者名: 工藤 雅文，山﨑 和裕，境 次郎，川東 正英，坂本 和久，福嶋 崇志，山本 涼，井出 雄二郎，金光 ひ でお，池田 義，湊谷 謙司
  • 雑誌名: 胸部外科 巻: 73 ページ: 936-939
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased predominance of the matured ventricular subtype in embryonic stem cell-derived cardiomyocytes in vivo (2020)
  • 著者名/発表者名: Hajime Ichimura, Shin Kadota, Toshihide Kashihara, Mitsuhiko Yamada, Kuniaki Ito, Hideki Kobayashi, Yuki Tanaka, Naoko Shiba, Shinichiro Chuma, Shugo Tohyama, Tatsuichiro Seto, Kenji Okada, Koichiro Kuwahara, Yuji Shiba
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 11883
  • DOI: 10.1038/s41598-020-68373-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 疾患・再生研究における多様なモデル生物~大型動物から魚類まで~ (2021)
  • 著者名/発表者名: 升本 英利
  • 学会等名: 第85回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] ヒト心臓組織機能評価のためのヒトiPS細胞を用いたハートオンチップ型マイクロデバイスの開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 村田 梢, Mosha Abulaiti , 佐藤 麻子, 佐々木 裕子, 柴 祐司, 田中 陽 , 升本 英利
  • 学会等名: 第20回日本再生医療学会総会
• [学会発表] 3Dプリントシミュレータを用いた心表面への内視鏡的細胞シート移植デバイスの開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 長田 裕明，何文晋，山下 英樹，山崎 和裕，池田 義, 湊谷 謙司, 升本 英利
  • 学会等名: 第20回日本再生医療学会総会
• [学会発表] Heart Failure Treatment Using Engineered 3D Cardiac Sheets (2020)
  • 著者名/発表者名: Masumoto H
  • 学会等名: 第84回日本循環器学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒトiPS細胞由来心血管系細胞多層体を用いた新たな重症心不全治療法 (2020)
  • 著者名/発表者名: 升本 英利
  • 学会等名: 第19回日本再生医療学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒトiPS細胞由来心血管系細胞多層体を用いた心不全治療法の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 升本 英利
  • 学会等名: 第24回日本心不全学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 臨床グレードヒトiPS細胞由来心血管系細胞多層体移植によるラット心筋梗塞モデル心機能回復効果の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長田 裕明，升本 英利，川東 正英，山﨑 和裕，池田 義，湊谷 謙司
  • 学会等名: 第73回日本胸部外科学会定期学術集会
• [学会発表] J2N-kハムスター拡張型心筋症モデルにおけるバイオマーカー探索および病態解明に向けたJ2N-kハムスター拡張型心筋症モデルにおけるバ イオマーカー探索および病態解明に向けたMALDiイメージング質量分析およびショットガンプロテオミクスの併用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 辻 崇，新谷 祈，石田 瑞樹，韮澤 崇，梶田 遼，Patrick Bruneval，植田 初江，升本 英利，湊谷 謙司，池川 雅哉
  • 学会等名: 第73回日本胸部外科学会定期学術集会
• [学会発表] Views by a reluctant user of frozen elephant trunk (2020)
  • 著者名/発表者名: 湊谷 謙司
  • 学会等名: 第48回日本血管外科学会学術総会
• [学会発表] 臨床グレードヒトiPS細胞由来心血管系細胞多層体による心不全治療効果の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長田 裕明，升本 英利，川東 正英，湊谷 謙司
  • 学会等名: 第10回DDS再生医療研究会
• [学会発表] Cardiovascular Regenerative Medicine Supported By Biomaterials And Drug Delivery System (2020)
  • 著者名/発表者名: Masumoto H
  • 学会等名: Controlled Release Society Virtual Annual Meeting 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transplantation of clinical-grade human induced pluripotent stem cell derived cardiac tissues contributes to functional recovery in a rat myocardial infarction model (2020)
  • 著者名/発表者名: Osada H, Masumoto H, Kawatou M, Ikeda T, Tabata Y, Minatoya K, Yamashita JK
  • 学会等名: European Society of Cardiology (ESC) Congress 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Therapeutic Potential of Clinical Grade Human Induced Pluripotent Stem Cell-derived Cardiac Tissues for a Rat Myocardial Infarction Model (2020)
  • 著者名/発表者名: Osada H, Masumoto H, Kawatou M, Ikeda T, Tabata Y, Minatoya K.
  • 学会等名: AHA2020
  • 国際学会