ヒト人工心筋細胞の純化精製と機能的心臓の三次元再構築

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25670389
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 王 英正 岡山大学, 大学病院, 教授 (50372579)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 細胞外マトリックス / 心臓内幹細胞 / 血管内皮細胞 / 脱細胞化 / 再播種 / バイオ人工心臓

研究概要

重症心不全に対する治療法として、機械的人工心臓の埋め込みや脳死心臓移植が目下のところ主流の先端医療であるが、前者は高額な医療費による経済・財政的負担、後者は生涯通じての免疫抑制剤の投与や様々な副作用による多臓器障害が報告されている。自家細胞用いたバイオ人工心臓の作成により、これらの問題点は着実に解決されると予想されるため、本研究目的は
1. ラット全心臓の脱細胞化による細胞外マトリックスで形成された足場の作成。
2. 脱細胞化した心臓への人工ヒト心筋細胞およびヒト心血管前駆細胞の再播種化。
3. 再構築した自家細胞由来バイオ人工心臓の機能解析及び移植検討。
上記の研究計画に基づき、脱細胞化したラットの細胞外マトリックスを用いて、ヒト心臓内幹細胞を大動脈基幹部より冠動脈内に順行性、左心室内に逆行性に循環還流させた。より生着性の高い再播種法として、0.1％のゲラチンを予備循環させることで対応した。この方法によって、細胞外マトリックスへの幹細胞の付着度が格段に増加した。次に再播種前に血管内皮細胞を前循環させることで、基幹となるヒト心臓内幹細胞やヒト人工心筋細胞の足場における生存度が向上した。さらに、マクロ所見としての再播種状況を確認する方法として、緑色蛍光蛋白であるeGFPリポーターに感染させた幹細胞と赤色蛍光蛋白であるm-cherryに感染させた血管内皮細胞を順次再播種させ、蛍光顕微鏡にて2色の細胞種が2層を形成して細胞外マトリックスに生着していることを確認できた。

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

平成25年度は、計画内容通りに研究は進んでいる。
ゲラチンコーティングを用いた細胞外マトリックスの表面加工法、また、血管内皮細胞を前循環させることによる足場での生着性の向上など、技術的に工夫した部分は成果にしっかりと反映されている。

今後の研究の推進方策

平成25年度に確立した細胞外マトリックスの表面加工を駆使して、1x108個オーダーのヒトiPS細胞由来心筋細胞及び血管内皮細胞の再播種を研究の主軸とする。同細胞は既にヒト末梢血由来Tリンパ球を用いて樹立に成功しており、大量の心筋血管細胞への分化誘導後、3次元構築目的の再播種に用いる。

研究成果

• [雑誌論文] MURC/Cavin-4 facilitates recruitment of ERK to caveolae and concentric cardiac hypertrophy induced by α1-adrenergic receptors. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ogata T, Naito D, Nakanishi N, Hayashi YK, Taniguchi T, Miyagawa K, Hamaoka T, Maruyama N, Matoba S, Ikeda K, Yamada H, Oh H, Ueyama T.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 111 ページ: 3811-3816
  • DOI: doi: 10.1073/pnas.1315359111.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 心筋幹細胞を用いた先天性心疾患に対する心筋再生医療 (2013)
  • 著者名/発表者名: 樽井俊、佐野俊二、王 英正
  • 雑誌名: 月刊循環器 巻: 3 ページ: 69-76
• [学会発表] Assessment of genetic and epigenetic modifications in hypoplatic left heart syndrome by disease-specific iPS cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Junko Kobayashi, Masashi Yoshida, Suguru Tarui, Yusuke Nagai, Shingo Kasahara, Keiji Naruse , Hiroshi Ito, Shunji Sano , Hidemasa Oh
  • 学会等名: 第78回 日本循環器学会総会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20140321-20140321
• [学会発表] Intracoronary Cardiac Progenitor Cell Transfer to Treat Univentricular Heart Disease: A Phase 2 Randomized Controlled Clinical Trial (PERSEUS) (2014)
  • 著者名/発表者名: Suguru Tarui, Shinichi Ohtsuki, Daiki Ousaka, Takahiro Eitoku, Maiko Kondo, Junko Kobayashi, Michihiro Okuyama, Shunta Ishigami, Kenji Baba, Sadahiko Arai, Takuya Kawabata, Ko Yoshizumi, Yosuke Kuroko, Tatsuo Iwasaki, Shuhei Sato, Shingo Kasahara, Shunji Sano, and Hidemasa Oh
  • 学会等名: 第78回 日本循環器学会総会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20140321-20140321
• [学会発表] ３D細胞外マトリックスを利用したヒト幹細胞再播種によるバイオ人工心臓の作成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 奥山倫弘，逢坂大樹，石神修大，小林純子，笠原真悟，佐野俊二，王 英正
  • 学会等名: 日本再生医療学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20140306-20140306
• [学会発表] 左心低形成症候群に対する心臓内幹細胞自家移植療法：第1相試験（TICAP） (2014)
  • 著者名/発表者名: 樽井俊、石神修大、大月審一、逢坂大樹、栄徳隆裕、近藤麻衣子、小林純子、奥山倫弘、馬場健児、川畑拓也、吉積 功、黒子 洋介、新井禎彦、岩崎達雄、佐藤修平、笠原真悟、佐野俊二、王 英正
  • 学会等名: 日本再生医療学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20140306-20140306
• [学会発表] 患者由来iPS細胞を用いた左心低形成症候群における疾患発症機序の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林純子，吉田 賢司，樽井 俊，永井祐介，笠原真悟，成瀬恵治，伊藤 浩，佐野俊二，王 英正
  • 学会等名: 日本再生医療学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20140306-20140306
• [学会発表] 左心低形成症候群に対する心臓内幹細胞を用いた自家移植療法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 樽井俊、佐野俊二、王 英正
  • 学会等名: 第13回心血管再生外科治療研究会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 20140209-20140209
• [学会発表] 子どもの難治性心不全に対する幹細胞移植療法の取り組み (2013)
  • 著者名/発表者名: 王 英正
  • 学会等名: 公開セミナーはあとネット兵庫
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131124-20131124
  • 招待講演
• [学会発表] Directed differentiation of patient-specific induced pluripotent stem cells identifies the cardiac transcriptional repression during myocardial growth and patterning in hypoplastic left heart syndrome. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi J, Yoshida M, Tarui S, Hirata M, Tateishi A, Arai S, Kasahara S, K Takahashi, K Naruse, Sano S, Oh H.
  • 学会等名: American Heart Association
  • 発表場所: ダラス
  • 年月日: 20131114-20131114
• [学会発表] 希少難治性心不全に対する心臓内幹細胞を用いた再生医療 (2013)
  • 著者名/発表者名: 王 英正
  • 学会等名: 岡山大学知恵の見本市2013
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 20131101-20131101
  • 招待講演
• [学会発表] 希少難治性心不全への心臓内幹細胞を用いた再生医療 (2013)
  • 著者名/発表者名: 王 英正
  • 学会等名: 青森臨床循環器研究会
  • 発表場所: 青森
  • 年月日: 20131026-20131026
  • 招待講演
• [学会発表] 心不全への幹細胞移植療法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 王 英正
  • 学会等名: 第3回先端医学研究会at OU
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 20130803-20130803
  • 招待講演
• [学会発表] 心不全への幹細胞移植療法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 王 英正
  • 学会等名: 岡山先端医学研究会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 20130719-20130719
  • 招待講演
• [学会発表] Lineage induction of patient-specific iPS cells identifies the cardiac transcriptional repression during myocardial growth and patterning in HLHS. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi J, Yoshida M, Tarui S, Hirata M, Tateishi A, Arai S, Kasahara S, K Takahashi, K Naruse, Sano S, Oh H.
  • 学会等名: TAKAO Symposium
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130718-20130718
• [学会発表] Intracoronary delivery of cardiac progenitor cells in patients with hypoplastic left heart syndrome. (2013)
  • 著者名/発表者名: Oh H, Tarui S, Ohtsuki S, Sano S
  • 学会等名: The 30th International Society for Heart Research
  • 発表場所: サンディエゴ
  • 年月日: 20130629-20130629
  • 招待講演
• [学会発表] Cardiac progenitor cell therapy in patients with hypoplastic left heart syndrome. (2013)
  • 著者名/発表者名: S Sano, H Oh, S Tarui, S Ohtsuki, S Kasahara.
  • 学会等名: American Association for Thoracic Surgery.
  • 発表場所: ミネアポリス
  • 年月日: 20130504-20130504
• [学会発表] 先天性心疾患に対する自己心臓内幹細胞による再生医療 (2013)
  • 著者名/発表者名: 王 英正
  • 学会等名: 第116回日本小児科学会学術集会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 20130419-20130419
  • 招待講演
• [学会発表] 疾患特異的iPS細胞の樹立と左心低形成症候群の心臓発生異常の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林純子，樽井 俊，平田昌敬，川畑拓也，黒子洋介，立石篤史，吉積 功，新井禎彦，笠原真悟，佐野俊二，王 英正
  • 学会等名: 日本外科学会 Young Researcher Award
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20130411-20130411
• [学会発表] Factors-based human cardiomyocytes differentiation exhibits defective maturation and excitation through aberrant calcium handling proteins. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tarui S, Kobayashi J，Hirata M, Yoshida M, Tateishi A, Arai S, Kasahara S,Ito H, Sano S, Oh H.
  • 学会等名: The 21st annual meeting of the Asian society for cardiovascular and thoracic surgery
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20130407-20130407
• [学会発表] Patient-specific induced pluripotent stem cells recapitulate the models of hypoplastic left heart syndrome. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi J, Yoshida M, Tarui S, Hirata M, Tateishi A, Arai S, Kasahara S, K Takahashi, K Naruse, Sano S, Oh H.
  • 学会等名: The 21st annual meeting of the Asian society for cardiovascular and thoracic surgery
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20130407-20130407
• [産業財産権] Preparation for treating heart disease used in cell therapy. (2013)
  • 発明者名: 王 英正
  • 権利者名: 王 英正
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: US8414924 B2
  • 出願年月日: 2013-04-01
  • 取得年月日: 2013-04-09
  • 外国
• [産業財産権] 細胞移植療法に用いられる心疾患治療薬 (2013)
  • 発明者名: 王 英正
  • 権利者名: 王 英正
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特許第5496675号
  • 出願年月日: 2013-04-01
  • 取得年月日: 2014-03-14