人工赤血球を用いるガスバイオエンジニアリングと医療への応用

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22300161
• 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, 重点領域研究機構, 教授 (70318830)
• 連携研究者: 小林 紘一 慶應義塾大学, 医学部, 名誉教授 (80051704)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 人工臓器工学 / 再生医工学 / 人工血液 / リポソーム / 輸血代替

研究概要

分子集合体である人工赤血球「ヘモグロビン(Hb)小胞体」の特長は、その物性値を自在に調節できることにある。また新たな機能を粒子に付与することも可能である。本研究では、このテイラーメード人工赤血球を対象とし、輸血では対応のできない医療技術に応用させる。そして、人工赤血球を用いるガスバイオエンジニアリングを確立する。

研究成果

• [雑誌論文] Fourteen-days observation and pharmacokinetic evaluation after massive intravenous infusion of hemoglobin-vesicles (artificial oxygen carriers) in cynomolgus monkeys. (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Taguchi, H. Watanabe, H. Sakai, H. Horinouchi, K. Kobayashi, T. Maruyama, M. Otagiri
  • 雑誌名: J. Drug Metab. Toxicol 巻: 3 ページ: 1000128
• [雑誌論文] Physiolgical capacity of the reticuloendothelial system for the degradation of hemoglobin-vesicles (artificial oxygen carriers) after massive intravenous doses by daily repeated infusion for 7 days in Pregnant rats and fetuses. (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kaga, H. Ohta, Y. Lee, R. Kamii, H. Yamamoto, S. Akiyama, S. Watanabe, T. Matsuda, Y. Kimura, S. Tsuchiya, H. Tei, L. Okamura, H. Sakai, N. Yaegashi
  • 雑誌名: Life Sci. 巻: 91 ページ: 420-428
• [雑誌論文] Cardiopulmonary hemodynamic responses to the small injection of hemoglobin-vesicles (artificial oxygen carriers) in miniature pigs (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, Y. Suzuki, K. Sou, M. Kano
  • 雑誌名: J. Biomed. Mater. Res. A 巻: 100 ページ: 2668-2677
• [雑誌論文] Microcirculation and NO-CO studies of a natural extracellular hemoglobin developed for an oxygen therapeutic carrier (2012)
  • 著者名/発表者名: A.G. Tsai, M. Intaglietta, H. Sakai, E. Delpy, C.D. la Rochelle, M. Rousselot, F. Zal
  • 雑誌名: Current Drug Discovery Techonl. 巻: 9 ページ: 166-172
• [雑誌論文] Effect of the cellular-type artificial oxygen carrier Hb-vesicle as a resuscitative fluid for pre-hospital treatment : Experiments in a rat uncontrolled hemorrhagic shock model. (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Seishi, H. Horinouchi, H. Sakai, K. Kobayashi
  • 雑誌名: Shock 巻: 38 ページ: 153-158
• [雑誌論文] Removal of Hemoglobin-vesicles from circulating blood by using centrifugation and ultrafiltration. (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, K. Sou, H. Horinouchi, E. Tsuchida, K. Kobayashi.
  • 雑誌名: Artif. Organs 巻: 36 ページ: 202-209
• [雑誌論文] Fluid resuscitation of hemorrhagic shock with Hemoglobin vesicles in Beagle dogs : pilot study. (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, H. Horinouchi, Y. Seishi, N. Sato, M. Itoh, K. Kobayashi, H. Sakai
  • 雑誌名: Artif. Cells Blood Substitutes Biotechnol 巻: 40 ページ: 179-195
• [雑誌論文] Protein-protein interactions in solution and their interplay with protein specific functions (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, T. Fukasawa, T. Komatsu, H. Sakai, S. Ishiwata
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 81 ページ: SA002-1-SA-002-11
• [雑誌論文] Cellular-type hemoglobin-based oxygen carrier (hemoglobin-vesicles) as a transfusion alternative and for oxygen therapeutics (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 雑誌名: Curr. Drug Discovery Techonl 巻: 9 ページ: 188-193
• [雑誌論文] Intravenous injection of Hb-vesicles (artificial oxygen carriers) after hemodilution with a series of plasma expanders (water-soluble biopolymers) in a rat repeated hemorrhage model. (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, N. Miyagawa, H. Horinouchi, S. Takeoka, M. Takaori, E. Tsuchida, K. Kobayashi
  • 雑誌名: Polymers Adv. Technol. 巻: 22 ページ: 1216-1222
• [雑誌論文] Fluid resuscitation with hemoglobin vesicles prevents Esherichia coli growth via complement activation in a hemorrhagic shock rat model. (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Taguchi, S. Ogaki, H. Watanabe, D. Kadowaki, H. Sakai, K. Kobayashi, H. Horinouchi, T. Maruyama, M. Otagiri
  • 雑誌名: J. Pharmacol. Exp. Therap 巻: 337 ページ: 201-208
• [雑誌論文] Phagocytosis of liposome particles by rat splenic immature monocytes makes them transiently and highly immunosuppressive in ex vivo culture condition. (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Takahashi, H. Azuma, H. Sakai, K. Sou, D. Wakita, H. Abe, M. Fujihara, H. Horinouchi, K. Kobayashi, T. Nishimura, H. Ikeda.
  • 雑誌名: J. Pharmacol. Exp. Therap 巻: 337 ページ: 42-49
• [雑誌論文] Repeated injection of high dose of hemoglobin encapsulated liposomes (hemoglobin-vesicles) induces accelerated blood clearance in a hemorrhagic shock rat model. (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Taguchi, Y. Iwao, H. Watanabe, D. Kadowaki, H. Sakai, K. Kobayashi, H. Horinouchi, T. Maruyama, M. Otagiri
  • 雑誌名: Drug Metab. Dispos 巻: 39 ページ: 484-489
• [雑誌論文] Increased viscosity of hemoglobin-based oxygen carriers retards NO-binding when perfused through narrow gas-permeable tubes (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, N. Okuda, S. Takeoka, E. Tsuchida
  • 雑誌名: Microvasc. Res. 巻: 81 ページ: 169-176
• [雑誌論文] Alteration in the pharmacokinetics of hemoglobin-vesicles in a rat model of chronic liver cirrhosis is associated with Kupffer cell phagocyte activity. (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Taguchi, M. Miyasato, H. Watanabe, H. Sakai, H. Horinouchi, K. Kobayashi, E. Tsuchida, T. Maruyama, M. Otagiri
  • 雑誌名: J. Pharmaceut. Sci. 巻: 100 ページ: 775-783
• [雑誌論文] An automated method for cell-free layer width determination in small arterioles. (2011)
  • 著者名/発表者名: P.K. Ong, S. Jain, B. Namgung, Y.I. Woo, H. Sakai, D. Lim, K.J. Chun, S. Kim
  • 雑誌名: Physiol. Meas 巻: 32 ページ: N1-N12
• [雑誌論文] Gas bioengineering using hemoglobin-vesicles for versatile clinical application (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, S. Takeoka, K. Kobayashi
  • 雑誌名: Curr. Pharmaceut. Design 巻: 17 ページ: 2352-2359
• [雑誌論文] What is the major mechanism of slower NO uptake by red blood cells? (Letter to Editorial) (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 286 ページ: le22
• [雑誌論文] Effects of crystalloid and colloid osmotic pressure on HbV (liposome encapsulated hemoglobin) membrane. (2010)
  • 著者名/発表者名: Miyake, H. Sakai, M. Takaori
  • 雑誌名: Artif. Blood 巻: 18 ページ: 128-133
• [雑誌論文] Measurement of electrolyte concentrations in serum containing liposome vesicles (2010)
  • 著者名/発表者名: Miyake, J. Takemura, H. Sakai, M. Takaori
  • 雑誌名: Artif. Blood 巻: 18 ページ: 91-95
• [雑誌論文] Hepatically-metabolized and .excreted artificial oxygen carrier, hemoglobin-vesicles, can be safely used under conditions of hepatic impairment. (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Taguchi, M. Miyasato, H. Ujihara, H. Watanabe, D. Kadowaki, H. Sakai, E. Tsuchida, H. Horinouchi, K. Kobayashi, T. Maruyama, M. Otagiri
  • 雑誌名: Toxicol. Appl. Pharmacol. 巻: 248 ページ: 234-241
• [雑誌論文] 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
  • 雑誌名: Adv. Exp. Med. Biol. 巻: 662 ページ: 433-438
• [学会発表] 人工赤血球(ヘモグロビン小胞体)をブタに少量投与したときの血行動態に関する検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 酒井宏水、鈴木勇司、宗慶太郎、狩野真由美
  • 学会等名: 第19回日本血液代替物学会年次大会
  • 発表場所: 旭川大雪クリスタルホール
  • 年月日: 20121025-26
• [学会発表] 人工赤血球/代用血漿剤(水溶性高分子)分散系のレオロジー挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 酒井宏水
  • 学会等名: 第60回レオロジー討論会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20120927-28
• [学会発表] リポソーム製剤としての人工赤血球の効率の高い製造法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 酒井宏水
  • 学会等名: 産学官連携推進会議<第11回>イノベーションジャパン2012
  • 発表場所: 東京フォーラム
  • 年月日: 20120927-28
• [学会発表] Artificial Red Cells (Hemoglobin-vesicles) as a Cellular-type Hemoglobin-based Oxygen Carrier for Versatile Clinical Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 学会等名: BIT's 1st Annual International Symposium of Hematology
  • 発表場所: Beijing
  • 年月日: 20120615-17
• [学会発表] Cardiopulmonary hemodynamic responses to the injection of hemoglobin-vesicles (artificial oxygen carriers) in miniature pigs (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, Y. Suzuki, K. Sou, M. Kano
  • 学会等名: 9th World Biomaterials Congress
  • 発表場所: Chengdu
  • 年月日: 20120601-05
• [学会発表] Gas Bioengineering of Artificial Red Cells (invited) (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 学会等名: 28th Annual Conference, on 40th Anniversary of Faculty of Medicine, Prince of Songkla University
  • 発表場所: Hat Yai, Thailand
  • 年月日: 2012-08-08
• [学会発表] 日本の人工酸素運搬体の歴史と現状 (2011)
  • 著者名/発表者名: 酒井宏水
  • 学会等名: 第18回日本血液代替物学会
  • 発表場所: 北海道大学医学部学友会館フラテ
  • 年月日: 20111027-28
• [学会発表] Characteristics of hemoglobin vesicles as a cellular type artificial oxygen carrier (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, H. Horinouchi, K. Kobayashi
  • 学会等名: XIII International Symposium on Blood Substitutes and Oxygen Therapeutics
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20110727-29
• [学会発表] Hb encapsulation in vesicles retards NO- and CO-binding and O_2-release (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 学会等名: International Society on Oxygen Transport to Tissue 2011
  • 発表場所: Georgetown Univ., Washington DC, USA
  • 年月日: 20110724-27
• [学会発表] Artificial Red Cells (Hb-Vesicles) for a Transfusion Alternative and Oxygen Therapeutics (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 学会等名: International Conference on Materials for Advanced Technologies.
  • 発表場所: Suntec, Singapore
  • 年月日: 20110626-0701
• [学会発表] Artificial oxygen carriers (Hbvesicles) as a transfusion alternative and for oxygen therapeutics (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 学会等名: The 5th Kuala Lumpur International Conference on Biomedical Engineering
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
  • 年月日: 20110620-23
• [学会発表] Developing next generation artificial oxygen carrier (artificial red cells) for versatile clinical application (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 学会等名: Drug Discovery World Asia 2011
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 20110329-30
• [学会発表] Hemoglobin nanoencapsulation favorably retards gas reactions (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 学会等名: 2nd anniversary symposium of Waseda Bioscience Research Institute in Singapore
  • 発表場所: Matrix, Biopolis, Singapore
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] シンガポールにおける人工赤血球の研究(WABIOS ランチョンセミナー) (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 兵庫県立大書写キャンパス
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] Hb encapsulation in vesicles retards gas reactions by intracellular diffusion barrier and decreased diffusion of vesicles (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 兵庫県立大書写キャンパス
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 人工赤血球 : ヘモグロビン小胞体の新しい臨床応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 酒井宏水
  • 学会等名: Technology Link in WTLO 早稲田大学産官学研究推進センター
  • 発表場所: 早稲田大学55 号館N 棟大会議室
  • 年月日: 2011-01-14
• [学会発表] Hemoglobin-vesicles as artificial oxygen carriers based on bioconjugate chemistry and nanobiotechnology for versatile clinical application (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 学会等名: BIT's 1st Annual World Conference of NanoMedicine-2010
  • 発表場所: International Convention Center / Beijing, China
  • 年月日: 20101023-25
• [学会発表] ヘモグロビン小胞体の開発の歴史と現状 (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井宏水
  • 学会等名: 第17回日本血液代替物学会年次大会
  • 発表場所: 熊本市国際交流会館
  • 年月日: 20101017-18
• [学会発表] Nano dimension hemoglobin lipid vesicles as oxygen carriers for versatile clinical applications (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, H. Horinouchi, E. Tsuchida, K. Kobayahi
  • 学会等名: The 2nd World Congress of the International Academy of Nanomedicine
  • 発表場所: Calista Luxury Resort, Antalya, Turkey
  • 年月日: 20101003-06
• [学会発表] HEMOGLOBIN-VESICLES, ARTIFICIAL RED CELLS, AS O_2 AND CO CARRIERS FOR CYTOPROTECTION (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, H. Horinoichi, K. Kobayashi, E. Tsuchida
  • 学会等名: The 5th SBE International Conference on Bioengineering and Nanotechnology
  • 発表場所: Biopolis, Singapore
  • 年月日: 20100801-04
• [学会発表] 人工赤血球 : ヘモグロビン小胞体の新しい臨床応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井宏水
  • 学会等名: 第9回国際バイオEXPO
  • 発表場所: 東京ビックサイト
  • 年月日: 20100630-0702
• [学会発表] Characteristics of Artificial Red Cells (hemoglobin-vesicles) as a transfusion alternative and for oxygen therapeutics (Invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 学会等名: Department of Biochemistry Seminars
  • 発表場所: Biochemistry, School of Medicine, National Univ. of Singapore
  • 年月日: 2010-11-29
• [学会発表] 人工赤血球(ヘモグロビン小胞体)の開発状況(Invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井宏水
  • 学会等名: 信州大学繊維学部G-COE 国際特別講演会
  • 年月日: 2010-11-22
• [学会発表] Physicochemical importance of the red blood cells structure in the designing of artificial red cells (Invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 学会等名: Seminar at Department of Bioengineering
  • 発表場所: University of California, San Diego
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] Hemoglobin-vesicles as oxygen carriers for versatile clinical application (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 学会等名: Applied Chemistry Lecture Series of Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences (CIAC)
  • 発表場所: Changchun, China
  • 年月日: 2010-10-21
• [図書] Academia-industry collaboration in blood substitute development. - issues, case histories and a proposal. In : Chemistry and Biochemistry of Oxygen Therapeutics : from Transfusion to Artificial Blood. (Ed. by S. Bettati and A. Mozzarelli), Chapter 29 (2011)
  • 著者名/発表者名: H.W. Kim, A. Mozzarelli, H. Sakai, J. Jahr
  • 総ページ数: 413-428
  • 出版者: John Wiley & Sons
• [図書] Hemoglobin-vesicles as a cellular type hemoglobin-based oxygen carrier. In : Chemistry and Biochemistry of Oxygen Therapeutics : from Transfusion to Artificial Blood. (Ed. by S. Bettati and A. Mozzarelli), Chapter 27 (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, H. Horinouchi, E. Tsuchida, K. Kobayashi
  • 総ページ数: 381-390
  • 出版者: John Wiley & Sons
• [図書] Artificial oxygen carriers (hemoglobin-vesicles) as a transfusion alternative and for oxygen therapeutics (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 総ページ数: 854-848
  • 出版者: IFMBE Proceedings 35 (5th Kuala Lumpur International Conference on Biomedical Engineering 2011 (BIOMED 2011)
• [図書] Cellular-type hemoglobin-based oxygen carriers to mimic the red blood cells structure. In : Hemoglobin-based oxygen carriers .principles, approaches and current status (H.W. Kim & A.G. Greenburg eds.)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 出版者: Springer-Verlag (Berlin/Heidelberg, Germany) (in press)
• [図書] Biocompatibility of a highly concentrated fluid of Hemoglobin-vesicles as a transfusion alternative. In : Selective Topics in Nanomedicine (T.M.S. Chang ed.)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai
  • 出版者: World Scientific, Singapore (in press)
• [備考]
  • URL: http://www.naramed-u.ac.jp/~chem/
• [備考] NHK E テレ「サイエンスZERO」人工赤血球の研究を紹介(2012年7月15日) 報道等
• [備考] J-CAST ニュースに紹介記事。「早大グループが「人工赤血球」を開発大学見本市で発表」(2012年10月19日) 報道等
• [備考] 日本経済新聞朝刊に紹介記事。「知の明日を築く、アジア発、生命科学研究」(2012年12月6日) 報道等
• [産業財産権] 小胞体の製造法 (2012)
  • 発明者名: 酒井宏水
  • 権利者名: 早稲田大学
  • 産業財産権番号: 特許,PCT/JP2012/59233
  • 出願年月日: 2012-04-04
  • 外国
• [産業財産権] 小胞体の製造法 (2012)
  • 発明者名: 酒井宏水
  • 権利者名: 早稲田大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2012/59233
  • 出願年月日: 2012-04-04