人工赤血球流体のリガンド反応ダイナミズムの生理的意義とリガンド治療剤への応用

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19300164
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 酒井 宏水 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (70318830)
• 研究分担者: 小林 紘一 慶應義塾大学, 医学部 (80051704)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 人工臓器工学 / 人工赤血球

研究概要

ヘモグロビン(Hb)を用いる人工酸素運搬体のうち、化学的修飾を加えた非細胞型のHb溶液の投与では、血管収縮による血圧亢進を引き起す副作用が知られている。原因は、血管弛緩因子である内因性のNOやCOを捕捉すること、また酸素を速やかに放出するために、血管の自動調節機能が働くことである。対して、細胞型のHb小胞体(HbV)ではこの副作用はみられない。そこで、リガンド(ガス分子)反応ダイナミズムを調べたところ、HbVではリガンド反応が遅延された。その機序は、粒子内の濃厚Hb溶液によって形成されるガス拡散障壁と、細管内流動における側方拡散の遅延の二つであることが明らかになり、細胞型構造の生理学的意義が明らかになった。他方、HbVの新しい応用を検討するため、外因性COをHbVに結合させて出血性ショック状態のラットに投与した。蘇生後の全身的な再灌流傷害に対し、COが細胞保護効果を呈し、また投与したCOは意外と速やかに解離し呼気として体外に排気され、CO毒性と思われる兆候は見られなかった。人工赤血球のリガンド治療剤としての可能性を明らかにすることができた。

研究成果

• [雑誌論文] Hemoglobin encapsulation in vesicles retards NO-and CO-bindings and O2-release when perfused through narrow gas-permeable tubes. (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, N. Okuda, A. Sato, S. Takeoka, E. Tsuchida.
  • 雑誌名: Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 298 ページ: H956-H965
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hemoglobin vesicles improve wound healing and tissue survival in critically ischemic murine skin. (2009)
  • 著者名/発表者名: J.A. Plock, N. Rafatmehr, D. Sinovcic, Y. Harder, H. Sakai, E. Tsuchida, A. Banic, D. Erni.
  • 雑誌名: Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 297 ページ: H905-910
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histopathological changes of rat brain after direct injection of hemoglobin-vesicles (oxygen carriers) and neurological impact in an intracerebral hemorrhage model (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, M. Okamoto, E. Ikeda, H. Horinouchi, K. Kobayashi, E. Tsuchida.
  • 雑誌名: J. Biomed. Mater. Res. 90A ページ: 1107-1119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of flocculate formation of highly concentrated phospholipid vesicles suspended in a series of water-soluble biopolymers. (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, A. Sato, S. Takeoka, E. Tsuchida.
  • 雑誌名: Biomacromolecules 10 ページ: 2344-2350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peculiar flow patterns of RBCs suspended in viscous fluids and perfused through a narrow tube (25μm). (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, A. Sato, N. Okuda, S. Takeoka, N. Maeda, E. Tsuchida
  • 雑誌名: Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 297 ページ: H583-H589
  • 査読あり
• [雑誌論文] Static structure and dynamics of hemoglobin vesicles (HbV) developed as a transfusion alternative (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, H. Sakai, K. Sou, O. Glatter, E. Tsuchida.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B. 113 ページ: 8418-8428
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hemoglobin-vesicles and red blood cells as carriers of carbon monoxide prior to oxygen for resuscitation after hemorrhagic shock in a rat model (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, H. Horinouchi, K. Kobayashi, E. Tsuchida.
  • 雑誌名: Shock 31 ページ: 507-514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluid resuscitation with artificial oxygen carriers in hemorrhaged rats: Profiles of Hb-vesicles degradation and hematopoiesis for 14 days (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, Y. Seishi, Y. Obata, S. Takeoka, H. Horinouchi, E. Tsuchida, K. Kobayashi.
  • 雑誌名: Shock 31 ページ: 192-200
  • 査読あり
• [雑誌論文] The role of luminal factors in the recovery of gastric functions and behavioral changes after chronic Helicobacter pylori infection. (2008)
  • 著者名/発表者名: E.F. Verdu, P. Bercik, X.X. Huang, J. Lu, N. Al-Mutawaly, H. Sakai, T.A. Tompkins, K. Croitoru, E. Tsuchida, M. Prude, S.M. Collins.
  • 雑誌名: Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 295 ページ: G664-G670
  • 査読あり
• [雑誌論文] NO and CO binding profiles of hemoglobin vesicles as artificial oxygen carriers. (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, A. Sato, P. Sobolewski, S. Takeoka, J.A. Frangos, K. Kobayashi, M. Intaglietta, E. Tsuchida.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 1784 ページ: 1441-1447
  • 査読あり
• [雑誌論文] Encapsulation of concentrated hemoglobin solution in phospholipid vesicles retards the reaction with NO, but not CO, by intracellular diffusion barrier (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, A. Sato, K. Masuda, S. Takeoka, E. Tsuchida.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 1508-1517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hemoglobin-vesicles as artificial oxygen carriers: Present situation and future vision. (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, K. Sou, H. Horinouchi, K. Kobayashi, E. Tsuchida.
  • 雑誌名: J. Intern. Med. 263 ページ: 4-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] 各種代用血漿剤に分散させたヘモグロビン小胞体(人工赤血球)とその血液混合系のレオロジー特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐藤敦、酒井宏水、武岡真司、土田英俊
  • 雑誌名: 日本ヘモレオロジー学会誌 10 ページ: 3-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rheological properties of hemoglobin vesicles (artificial oxygen carriers) suspended in a series of plasma substitute solutions (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, A. Sato, S. Takeoka, E. Tsuchida
  • 雑誌名: Langmuir 23 ページ: 8121-8128
  • 査読あり
• [学会発表] Physicochemical characteristics of Hb-Vesicles as RBC substitutes (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, K. Sou, H. Horinouchi, K. Kobayashi, E. Tsuchida.
  • 学会等名: XII International Symposium on Blood Substitutes
  • 発表場所: Parma
  • 年月日: 20090825-20080828
• [学会発表] Hemoglobin-vesicles as O2- and CO carriers (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, H. Horinouchi, K. Kobayashi, E. Tsuchida
  • 学会等名: The 6th Current Issues on Blood Substitute Research
  • 発表場所: Keio University Shinanomachi Campus
  • 年月日: 20081024-20081025
• [学会発表] Hb-Vesicle: A Cellular Hb-Based Oxygen Carrier that Fulfills the Physiological Roles of the RBC Structure (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, K. Sou, H. Horinouchi, K. Kobayashi, E. Tsuchida
  • 学会等名: ISOTT 2008 (Intenational Society on Oxygen Transport to Tissue)
  • 発表場所: Sapporo Prince Hotel
  • 年月日: 20080803-20080807
• [学会発表] Hb-vesicles as artificial oxygen carriers: Interactions with ligand molecules in the production process and in blood circulation. (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, H. Horinouchi, K. Kobayashi, E. Tsuchida.
  • 学会等名: 2007 Joint Congress of the 45th Annual Meeting of the Japanese Society for Artificial Organs (JSAO) and The 2nd Meeting of the International Federation for Artificial Organs (IFAO)
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20071028-20071031
• [学会発表] Hemoglobin vesicles as artificial oxygen carriers: Interactions with ligand molecules in the production process and in blood circulation. (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, A. Sato, K. Sou, H. Horinouchi, K. Kobayashi, E. Tsuchida.
  • 学会等名: The 11th International Symposium on Blood Substitutes
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20071018-20071021
• [図書] Oxygen Transport to Tissue XXXI(Hemoglobin-vesicle, a cellular artificial oxygen carrier, that fulfils the physiological roles of the red blood cells structure). (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, K. Sou, H. Horinouchi, K. Kobayashi, E. Tsuchida
  • 総ページ数: 433-438
  • 出版者: Adv. Exp. Med. Biol.
• [図書] Hemoglobin vesicles as a transfusion alternative (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, K. Sou, E. Tsuchida
  • 総ページ数: 465,363-384
  • 出版者: Methods Enzymol
• [備考]
  • URL: www.waseda.jp/prj-artifblood/index-ja.html
• [産業財産権] 配位子置換型酸素輸液剤 (2006)
  • 発明者名: 酒井宏水, ほか
  • 権利者名: (財)生産開発科学研究所
  • 公開番号: 公開特許公報特開2007-269665
  • 出願年月日: 2006-03-30