ヒト心臓幹細胞からの心筋分化誘導法の樹立～心疾患テーラーメイド医療へのシナリオ～

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25461118
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 細田 徹 東海大学, 創造科学技術研究機構, 准教授 (50608601)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 心臓幹細胞 / 体性幹細胞 / 心筋分化誘導 / 再生医学

研究実績の概要

前年度に引き続き、開心手術症例の心臓組織片を研究用サンプルとして、c-kitを発現する心臓幹細胞の単離と培養を行った。細胞選別の特異性は、c-kit受容体に対する免疫染色により確認した。
心筋分化誘導法として、低吸着性のディッシュを用いた浮遊培養や、細胞の播種密度を変化させた培養系、V字底の96ウェルプレート等を使用した他、Nature Protocols (2014) 9:1662-81に発表された、マウス及びラットのc-kit陽性心臓幹細胞に対する心筋分化誘導法の援用を試みた。
また、心筋細胞との共培養による心筋分化誘導を試みるため、予めヒト核抗体による特異染色を確立した上で、ヒト心臓幹細胞とラット心筋細胞との共培養を試した。異なる比率の組み合わせでトライし、心筋細胞そのものの拍動は観察されたが、サルコメア・アクチンに対する染色が不良で、期待した成果は得られなかった。その後、心筋分化のマーカーとしてアルファ・アクチニンの特異的な染色を確立した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

前項に記載の通り、本年度も、新たに種々の異なる方法を導入して試みたが、残念ながら、明らかな心筋分化誘導は果たせなかった。

今後の研究の推進方策

昨今、iPS細胞の心筋分化誘導については、方法論が確立されて来ており、一部は商業化もされている。iPS細胞をポジティブコントロールとして、こうした方法を心臓幹細胞に転用することで、心筋分化誘導の可能性を探る。そこから、更にプロトコルの最適化を目指す方針である。
当初の研究目的で述べた通り、iPS細胞から誘導される心筋と比較し、心臓幹細胞の分化によって得られる心筋細胞の方が、本来の性質を保持していることが期待され、体外でのツールとして用いる場合でも、その有用性が高いと考えられる。

次年度使用額が生じた理由

今年度、新たな心臓組織サンプルを得る機会に恵まれず、新鮮組織片からの幹細胞の単離・培養の機会が当初の計画よりも減ったため、この作業に用いる試薬等の経費に差異が生じた。
新たなサンプルが得られなかった点については、凍結組織片の使用、及び、既に培養・凍結保存された培養幹細胞を溶解・再培養して研究に用いた。

次年度使用額の使用計画

推進方策で述べた通り、次年度、iPS細胞の分化誘導法の援用を試みる予定で、ポジティブコントロールとしてのiPS細胞の購入や、必要な試薬等の調達に充てる計画である。
また、共同研究先であるハーバード大学のPiero Anversa教授の研究室に赴き、同様の実験に携わる研究者らと直接に話し合って解決策を模索する予定で、次年度使用額の一部を渡航費用として使用する計画である。

研究成果

• [雑誌論文] The characterization of cardiac stem cells obtained from patients who have received left ventriculoplasty. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi E, Cho Y, Inoue M, Murakami T, Hosoda T.
  • 雑誌名: Stem Cell Transl Invest 巻: 2 ページ: 537-540
  • DOI: 10.14800/scti.537
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] How do resident stem cells repair the damaged myocardium? (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi E, Hosoda T.
  • 雑誌名: World J Stem Cells 巻: 7 ページ: 182-185
  • DOI: 10.4252/wjsc.v7.i1.182
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Response to letter regarding article "inositol 1,4,5-trisphosphate receptors and human left ventricular myocytes". (2014)
  • 著者名/発表者名: Signore S, Sorrentino A, Ferreira-Martins J, Kannappan R, Shafaie M, Del Ben F, Isobe K, Arranto C, Wybieralska E, Webster A, Sanada F, Ogórek B, Zheng H, Liu X, Del Monte F, D'Alessandro DA, Wunimenghe O, Michler RE, Hosoda T, Goichberg P, Leri A, Kajstura J, Anversa P, Rota M.
  • 雑誌名: Circulation 巻: 129 ページ: e510-e511
  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.114.009347
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Internal mammary arterio-cardiac venous shunt enhances angiogenesis of bone marrow mononuclear cells in swine. (2014)
  • 著者名/発表者名: Cho Y, Hosoda T, Tashiro R, Shimura S, Tanaka C, Ueda T.
  • 雑誌名: Exp Clin Cardiol 巻: 20 ページ: 5625-5655
  • 査読あり
• [雑誌論文] 血管・心筋再生医療の展開. (2014)
  • 著者名/発表者名: 林 恵美子、細田 徹.
  • 雑誌名: medicina 巻: 51 ページ: 718-721
• [雑誌論文] Myocardial repair by resident stem cells; the potential mechanism of action. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hosoda T.
  • 雑誌名: J Cardiol Ther 巻: 1 ページ: 150-153
  • DOI: 10.6051/j.issn.2309-6861.2014.01.33
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Myocyte renewal and therapeutic myocardial regeneration using various progenitor cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi E, Hosoda T.
  • 雑誌名: Heart Fail Rev 巻: 19 ページ: 789-797
  • DOI: 10.1007/s10741-014-9430-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cardiac stem cell niches. (2014)
  • 著者名/発表者名: Leri A, Rota M, Hosoda T, Goichberg P, Anversa P.
  • 雑誌名: Stem Cell Res 巻: 13 ページ: 631-646
  • DOI: 10.1016/j.scr.2014.09.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 心不全の特効薬となる劇的な幹細胞治療の産業化へ向けた提案. (2014)
  • 著者名/発表者名: 細田 徹.
  • 学会等名: 産学連携フォーラム
  • 発表場所: 横浜情報文化センター
  • 年月日: 2014-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] 慢性虚血性心不全に対する心臓幹細胞移植による新しい治療法. (2014)
  • 著者名/発表者名: 細田 徹.
  • 学会等名: 第52回 最新臨床医学を学ぶ会
  • 発表場所: 宇都宮グランドホテル
  • 年月日: 2014-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] 増殖分化因子GDF11は心臓幹細胞の増殖を促進する. (2014)
  • 著者名/発表者名: 細田 徹.
  • 学会等名: 第5回Molecular Cardiovascular Conference II
  • 発表場所: 神戸ベイシェラトンホテル
  • 年月日: 2014-09-05
• [学会発表] GDF11 enhances proliferation of human cardiac stem cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: 細田 徹.
  • 学会等名: 欧州心臓学会議
  • 発表場所: バルセロナ（スペイン）
  • 年月日: 2014-08-30
• [学会発表] 心臓幹細胞による心不全治療. (2014)
  • 著者名/発表者名: 細田 徹.
  • 学会等名: 第137回 姫路循環器研究会 学術講演会
  • 発表場所: 姫路市医師会館
  • 年月日: 2014-05-22
  • 招待講演
• [学会発表] 心臓再生の現状と展望. (2014)
  • 著者名/発表者名: 細田 徹.
  • 学会等名: ラジオ日経「医学講座」
  • 発表場所: ラジオ日経社
  • 年月日: 2014-04-03
  • 招待講演
• [図書] 心臓幹細胞. In: 再生医療用語ハンドブック (2015)
  • 著者名/発表者名: 細田 徹.
  • 総ページ数: 未定
  • 出版者: 日本再生医療学会、メディカルトリビューン
• [図書] Cellular basis for myocardial regeneration and repair. In: Mann DL, Felker MG. Heart Failure: A Companion to Braunwald’s Heart Disease, 3rd Edition. (2014)
  • 著者名/発表者名: Leri A, Rota M, Hosoda T, Anversa P.
  • 総ページ数: 20
  • 出版者: Elsevier
• [備考] 東海大学 創造科学技術研究機構 告知・成果・実績 細田 徹
  • URL: http://www.pr.tokai.ac.jp/tuiist/tt/announcement_hosoda.html