Ifチャネルを指標としたヒトES細胞由来ペースメーカ細胞分取と拍動制御機構の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25893134
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 森川 久未 鳥取大学, 医学部附属病院, 助教 (90707217)
• 研究期間 (年度): 2013-08-30 – 2015-03-31
• キーワード: ペースメーカ / イオンチャネル / ヒトES細胞 / HCN4 / 自動能 / Ifチャネル / 心臓

研究実績の概要

心臓の洞結節に存在するペースメーカ細胞は心臓の歩調とりを担う細胞であるが、ヒトペースメーカ細胞は生体からの直接採取が困難であるため、解析はほとんど進んでいない。そこで、今回の研究では、ヒトES細胞の心筋分化誘導系からペースメーカ細胞のマーカーであるイオンチャネル遺伝子“HCN4”の発現をCFP（Cyan Fluorescent Protein）で可視化し、純化精製する実験系を構築した。
今年度は、単離したHCN4陽性細胞の特性解析と、ペースメーカ細胞と心室筋細胞を同時に可視化・単離する細胞株の樹立を行った。
まず、HCN4陽性細胞に関しては、分化誘導後7日目前後の早期から、心筋拍動部位で特異的にCFPの発現が始まり、分化誘導後90日以降まで、心筋拍動部位で特異的に継続することが分かった。加えて、CFP陽性細胞はHCN4やHCN1などのペースメーカ細胞マーカー遺伝子や心筋特異的収縮タンパク質を発現することが判明した。さらに、電気生理学的解析では、自動能やペースメーカ細胞に特徴的な各種イオンチャネル電流が測定され、イオンチャネル阻害剤にも、生体と同濃度で、反応性を示したことから、薬剤への生理的応答能を有することが判明した。以上の結果から、我々の実験系で、ペースメーカ細胞が単離可能であることを見いだした。現在、この解析結果をまとめて、論文を執筆中であり、研究成果を国際幹細胞学会で発表する。加えて、心室筋細胞との同時単離系では、前述のペースメーカ細胞可視化細胞株において、心室筋細胞のマーカーであるMLC2v遺伝子座にmCherry蛍光タンパク質をノックインした細胞株の樹立を行った。樹立した細胞株の心筋分化誘導を行うと、心筋分化初期では、CFP蛍光のみが確認され、分化誘導後20日前後から、mCherry蛍光の発現がみられることが分かった。現在、この細胞株の解析を進めている。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] Adipose stem cell sheets improved cardiac function in the rat myocardial infarction, but did not alter cardiac contractile responses to β-adrenergic stimulation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Otsuki Y, Nakamura Y, Harada S, Yamamoto Y, Ogino K, Morikawa K, Ninomiya H, Miyagawa S, Sawa Y, Hisatome I, Nishimura M.
  • 雑誌名: Biomedical Research 巻: 36(1) ページ: 11-19
  • DOI: 10.2220/biomedres.36.11.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] VEGF secretion by adipose tissue-derived regenerative cells is impaired under hyperglycemic conditions via glucose transporter activation and ROS increase. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsugami H, Harada Y, Kurata Y, Yamamoto Y, Otsuki Y, Yaura H, Inoue Y, Morikawa K, Yoshida A, Shirayoshi Y, Suyama Y, Nakayama B, Iwaguro H, Yamamoto K, Hisatome I.
  • 雑誌名: Biomedical Research 巻: 35(6) ページ: 397-405
  • DOI: 10.2220/biomedres.35.397.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ISOLATION AND CHARACTERIZATION OF HCN4 POSITIVE CELLS DERIVED FROM HUMAN EMBRYONIC STEM CELLS (2015)
  • 著者名/発表者名: Morikawa K, Nozaki D, Shirayoshi Y, Hisatome I.
  • 学会等名: International Society for Stem Cell Research 13th Annual Meeting
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2015-06-24 – 2015-06-27
• [学会発表] 生物学的ペースメーカ細胞による再生医療を目指して (2015)
  • 著者名/発表者名: 森川 久未
  • 学会等名: 第7回再生医療学フォーラム in 山陰
  • 発表場所: 米子全日空ホテル, 鳥取
  • 年月日: 2015-05-25
  • 招待講演
• [学会発表] HCN4 Positive Cells Derived from Pluripotent Stem Cells Show Automaticity and Pacemaking Ability (2015)
  • 著者名/発表者名: Shirayoshi Y, Morikawa K, Miake J, Hisatome I
  • 学会等名: The 79th Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
  • 発表場所: 大阪国際会議場, 大阪
  • 年月日: 2015-04-24 – 2015-04-26
• [学会発表] 高血糖は糖輸送体を介して脂肪由来間葉系幹細胞の血管新生能を障害する (2015)
  • 著者名/発表者名: 松上 紘生, 原田 雄輔, 森川 久未, 山本 康孝, 陶山 淑子, 中山 敏, 吉田 明雄, 白吉 安昭, 齋藤 憲輝, 久留 一郎
  • 学会等名: 第14回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] 乳房再建治療メカニズムの解明に向けた乳房再建モデルマウス作製の試み (2015)
  • 著者名/発表者名: 森川 久未, 八浦 妃佐子, 陶山 淑子, 中山 敏, 久留 一郎
  • 学会等名: 第14回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] Electrical Properties of Human iPS Cells-derived Cardiac Myocytes from the Patient with Long QT Syndrome Harboring a Novel Mutation of KCNQ1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Sogo T, Ichinose T, Morikawa K, Ikeda N, Shirayoshi Y, Kurata Y, Miake J, Yamamoto K, Yuasa S, Fukuda K, Hisatome I
  • 学会等名: 第29回 日本不整脈学会・第31回 日本心電学会 合同学術大会
  • 発表場所: 東京プリンスホテル, 東京
  • 年月日: 2014-07-22 – 2014-07-25
• [備考] 鳥取大学大学院 医学系研究科 機能再生医科学専攻 遺伝子再生医療学講座 再生医療学部門
  • URL: http://www.med.tottori-u.ac.jp/regmed/
• [備考] 鳥取大学医学部附属病院 次世代高度医療推進センター
  • URL: http://www2.hosp.med.tottori-u.ac.jp/departments/center/next-generation-advanced-medical-promotion-center/
• [備考] 生物学的心臓ペースメーカー細胞の作成とその応用
  • URL: http://www.med.tottori-u.ac.jp/introduction/grad/297/430/563/1345.html