【研究領域課題番号】22K16696 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経幹細胞 / 再生医療 / 脳挫傷 / γ-secretase inhibitor / iPS細胞

【研究種目】若手研究

【研究期間】2022-04-01 - 2024-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究領域課題番号】20K17129 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / ヒトiPS細胞由来心筋細胞 / BMPシグナル / 低分子化合物 / iPS細胞 / 心筋再生

【研究成果の概要】

①in silicoパイロットスクリーニングで選出した候補化合物の有効性評価
約80万個の化合物データベースライブラリーから，標的因子の構造に基づいたpharmacophore及びドッキングスコアを用いて行ったパイロットスクリーニングにより選出された候補化合物の有効性評価を行った。評価系としては，ヒト細胞株HEK293とBMPシグナル下流遺伝子Id-1プロモーターを有する既知のBMP反応性ルシフェラーゼベクターを用いたルシフェラーゼアッセイ及びヒトiPS細胞の心筋分化誘導系を用いた。実際に選出した低分子化合物を添加し，FACS，PCR，免疫染色などを用いて定量的に評価した。ヒトiPS細胞に同定した化合物を添加した結果, BMPシグナル下流遺伝子のId-1の発現増加を認め, 心筋細胞への分化系においてはトロポニンT陽性細胞の増加を認めた。

②in silicoフルスクリーニングによる候補化合物の選出
パイロットスクリーニングで得られた候補化合物の有効性評価結果を踏まえて，さらに低濃度で効果の高い化合物を選出する為，大規模化合物データベースを用いたin silicoフルスクリーニングを行った。具体的には，化合物の化学構造式と①で得られたBMPシグナル相対活性値から，ソフトウェアAutoQSARを用いて，定量的構造活性相関式の算出を行い，約800万個の化合物を含むライブラリーから，さらに高い効果を示し，かつリード化合物の条件を備えた化合物を選出した。次に，パイロットスクリーニング時同様に，選出された候補化合物と標的因子ドメインとのドッキングスコアを算出し，GBVI/WSA_dGを用いた結合親和性の評価をin silicoで行い，50個の候補化合物を選出している。選出した候補化合物の有効性をヒト細胞株HEK293を用いたBMP反応性ルシフェラーゼアッセイでの定量的評価を検討している。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究領域課題番号】20K21608 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

CART細胞療法 / 未分化細胞除去法 / iPS細胞 / 心筋細胞移植 / CAR-T細胞療法 / 奇形種形成抑制 / 奇形腫形成抑制 / ヒト多能性幹細胞 / 再生医療 / CAR-T細胞 / 腫瘍化 / 心筋細胞

【研究成果の概要】

GPC3に対するモノクロ抗体の作製、遺伝子改変によるキメラ抗原受容体（CAR）の作製、GPC3に対するCAR-Tの作製を終了し、GPC3発現細胞に対する強い細胞傷害作用も確認した。iPS細胞からの分化細胞には作用せず、残存iPS細胞のみに作用することを確認し、マウスの動物実験においてCAR-T細胞投与により、iPS細胞を皮下移植して際に奇形腫形成が抑制されること、また心臓に移植した心筋細胞に傷害を認めることなく、奇形腫の形成抑制効果も確認した。

【研究の社会的意義】

申請者らはこれまでに、ヒトiPS細胞に特異的に発現し、分化心筋細胞には発現していない細胞膜表面抗原としてGPC3を同定し、これを標的抗原とするGPC3特異的細胞傷害性T細胞 (CTL) 療法を開発してきた(BBRC 2019)。また、ヒトiPS細胞由来の奇形腫においてGPC3が高発現していることを初めて見出し、GPC3を標的としたCAR-T細胞療法の免疫学的アプローチにより再生医療における全ての領域で応用可能な非侵襲的腫瘍除去法の確立を可能とした。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2020-07-30 - 2022-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究領域課題番号】18K15902 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / ヒトiPS細胞由来心筋細胞 / BMPシグナル / iPS細胞 / 心筋再生 / 低分子化合物

【研究成果の概要】

心筋分化誘導において分化初期のBMPシグナルの活性化が重要であり、同シグナルを活性化する低分子化合物候補の探索を行った。RNAiとルシフェラーゼアッセイにより選出した標的因子に結合可能な化合物のin silico探索を行い、最終的に結合親和性の高い50化合物を選出した。候補化合物をヒトiPS細胞の心筋分化誘導系に添加し、分化誘導促進効果をFACS、PCR、免疫染色を用いて定量的に評価した。結果、化合物の有効濃度が高い為、細胞毒性を認めてはいるが、低濃度において、心筋分化効率の改善を示唆する結果が確認された。より低濃度で有効性を認める化合物の二次探索を行っている。

【研究の社会的意義】

BMPシグナルを活性化する実用性のある低分子化合物の同定は報告されておらず、独創性でありかつ有用性の高い研究であった。ヒト多能性幹細胞由来心筋を用いた再生医療では、その作成過程において必要な組み換え蛋白の置換によるコスト削減は再生医療の具現化において必要不可欠となっている。また再生医療以外でもBMPシグナル作動低分子化合物の利用価値は高く、骨折や骨形成不全に対して骨形成効果を持つ治療薬として有用である可能性、肺動脈性肺高血圧症などBMPシグナル低下に起因する難病疾患への治療適用の可能性がある。有効性が期待出来るリード化合物候補の探索に繋がるヒット化合物が同定された点で、当研究の意義は大きい。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2018-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究領域課題番号】18H02985 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ES細胞 / 間葉系幹細胞 / 歯根膜由来間葉系幹細胞 / 細胞治療 / 歯周組織再生 / 神経堤細胞 / 分化制御 / 歯周病 / 歯根膜細胞 / 分化誘導 / iPS細胞 / 再生医療 / 細胞分化 / ES/iPS細胞 / 細胞ソース / ヒトES細胞

【研究成果の概要】

本研究では、多能性幹細胞であるヒトES細胞から神経堤細胞に効率よく分化技術開発、さらには神経堤細胞から間葉系幹細胞に効率よく分化させる技術開発を実施した。神経堤細胞への分化誘導はある程度確立されているものの、更なる高効率を目指すために、各種細胞外マトリックスを用いた。とある細胞外マトリックスを用いることで、従来に比べて高効率に神経堤細胞を誘導できる培養条件を決定した。また、神経堤細胞から間葉系幹細胞への分化は従来法を用いて実施した。本細胞とすでに私共で保持しているPDL-MSC細胞株のトランスクリープトーム解析の結果を比較検討することで歯周組織再生に適した細胞の遺伝子プロファイルの指標を得た。

【研究の社会的意義】

歯周病は、本邦において歯を失う最大の原因である。我々は、歯科領域で日常的に抜歯されている親知らずなどの不働歯から歯根膜由来間葉系幹細胞(PDL-MSC)を単離し、重度歯周病患者の治療に応用することで、その安全性と有効性を示してきた。本研究では、無限の増殖能を持つヒトES細胞に着目し、ES細胞から最終分化産物であるPDL-MSCを分化誘導するための手法とその過程を詳細に検討することにより、ES細胞由来PDL-MSCを臨床応用するための基礎医学的知見を得た。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究領域課題番号】18H02874 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高次肝組織 / 神経系 / 門脈域 / iPS / 再生医療 / iPS細胞

【研究成果の概要】

マウスの肝発生を再検討することにより、肝内神経系は出生前後に肝外から肝内に進入し門脈域の形態形成維持に関わることが推察された。そこで、胆管、動静脈、神経からなる門脈域を有する微小肝組織構築するために、ヒトiPS細胞由来の肝前駆細胞、血管内皮細胞、間葉系幹細胞のみから作成した肝芽を、ヒトiPS細胞由来神経幹細胞を3次元培養して得られた神経線維の上で培養した。その結果、肝芽において、CK19陽性の胆管細胞に分化した集団が、神経、血管の伴走した胆管状の突起を形成し、門脈域様の形態を構築することが観察できた。この肝芽をマウスクラニアルウインドウに移植し、その形態形成を生体下で観察した。

【研究の社会的意義】

肝内の自律神経は糖代謝、サーカジアンリズム、食欲に関与するほか、肝血流や肝再生に関与しているとも言われている。しかし、神経系の肝発生に関する意義ははっきりしていない。今回の研究で神経線維が肝内門脈域構築やその形態維持に関与している可能性を示唆する新たな知見を得ることができた。今回の方法でできた神経線維を有する高次肝組織が生体内で成熟し長期安定化できれば、本技術は肝疾患に対する再生医療に利用可能であり、本研究の究極の目的である絶対的に不足している移植臓器に取って代わる革新的な医療技術となりうると思われる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】心臓血管外科学

【研究領域課題番号】17K16587 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

心筋成熟 / iPS細胞 / 細胞シート / 心筋組織 / 再生医療 / 成熟 / 心筋 / iPS心筋細胞 / 成熟度

【研究成果の概要】

ヒトiPS細胞から分化させた心筋細胞を細胞シートの状態にして、動物の生体内に移植することで、ヒトiPS心筋組織を生体内で培養した。まず、麻酔や手術侵襲などが心筋組織に及ぼす影響を排除するために、動物が覚醒した状態でもヒトiPS心筋組織の表面電位を連続して計測できるシステムを開発した。このシステムを用いてヒトiPS心筋組織の電気的活動を経時的に記録した。その結果、培養期間が長くなるとヒトiPS心筋組織の表面電位波形が安定することがわかった。

【研究の社会的意義】

心臓の再生医療分野では、ヒトiPS細胞から作製した心筋組織も用いて心筋収縮力や血液循環を補助することが期待されている。しかし作製されたものは心筋組織として未熟であるため、成熟させる必要がある。細胞レベルではなく作製した心筋組織の成熟の報告は少なく、客観的な成熟段階の評価は難しい。つまり作成した心筋組織の成熟度を標準化できず、今の状態では臨床に応用しづらい状況となる。
今回見出されたヒトiPS心筋組織の表面電位の安定化は、客観的評価の指標につながる成熟過程の一段階である可能性がある。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】17K09455 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

膵臓 / インスリン / ドーパミン / GPCR / iPS細胞 / 分化 / 膵β細胞 / iPS / 脱分化 / 糖尿病 / 再生医療

【研究成果の概要】

ヒトiPS細胞から分化誘導したβ様細胞への分化効率の上昇と成熟度の向上にドーパミンの合成阻害剤やドーパミンを貯留するためのトランスポーター（VMAT2）の阻害剤の培地中への添加が効果的である。脱分化の進行を抑制することが主たる効果であった。
β様細胞の分化、成熟化の過程でみられる弱いインスリン分泌は細胞の成熟化を促進する遺伝子の発現上昇とともに、同時進行する脱分化を促進することを明らかにした。また、VMAT2を膵β細胞でのみ欠失するマウスの解析実験により生体内では生後も成熟化・脱分化をβ細胞毎に違うバランスにおくことで一部のβ細胞だけが膵臓内で機能することが示唆された。

【研究の社会的意義】

β細胞が主たる構成要素である膵島は内部のβ細胞が均一な分化・成熟化レベルではない。高い成熟度を維持し続けることは、β細胞の脱分化・細胞死につながることを本研究におけるマウス個体を用いた実験で実証した。今後、再生医療にヒトiPS細胞由来β様細胞を使用するうえで、より長期的かつ生体内に近い血糖値維持を達成するためには、生体内における膵島内の細胞間相互作用を理解、再現することが必要不可欠である。モノアミンを介した細胞間相互作用機構の一部を解明することができたことは、再生医療の実現化に貢献できたと考える。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】17H05067 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ヒトiPS細胞 / 代謝 / 心筋細胞 / 移植 / 創薬 / 幹細胞生物学 / 再生医療 / iPS細胞 / 再生医学 / 細胞移植

【研究成果の概要】

本研究の目的は、代謝制御によるタイプ別心筋作製法を確立し、細胞移植治療や創薬へ応用することである。本研究では、（１）培養液の組成を工夫することにより、ヒトiPS細胞における増殖を促進する条件を見出すことに成功した。また、（２）ヒトiPS細胞由来のタイプ別心筋細胞の高効率分化誘導法を確立した。さらに、（３）タイプ別心筋細胞においてマルチオミクス解析を行うことにより代謝プロファイルを評価した。本研究成果により、今後の再生医療および創薬を大きく推進することが期待できる。

【研究の社会的意義】

本研究成果の学術的意義は、代謝プロファイルを基盤にヒトiPS細胞の増殖能をコントロールするだけでなく、高純度心室筋細胞と非心室筋細胞を作り分ける技術を開発することで、表現型のばらつきを解消する点である。表現型のばらつきを解消することで、安全かつ有効な再生医療の実現化および創薬への応用が期待できるため、社会的意義も極めて高いと考えられる。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】24,310千円 (直接経費: 18,700千円、間接経費: 5,610千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】16K15448 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / iPS細胞 / 免疫療法 / がんワクチン / がん免疫療法 / 再生医学

【研究成果の概要】

我々は、拒絶免疫の誘導による未分化細胞除去法のProof of Conceptとして、ES細胞自体をマウスにワクチンすることで大量の同種マウスiPS細胞に対して奇形腫形成を抑制することが可能であることを確認した。マウス細胞を用いた同種移植のin vivoの奇形腫形成の実験系を確立するとともに、既にワクチンによる免疫反応により奇形腫形成の抑制が可能であることのProof of Concept を得た。1x10^5オーダーの未分化細胞に対してはワクチンにより奇形腫形成が起こらなくなることを確認し、未分化細胞の除去をin vivoで行うことの可能性を示した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】16H06245 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / iPS細胞 / 核型異常 / ヒトiPS細胞 / センダイウイルス / 再生医学 / 心筋再生

【研究成果の概要】

生物由来原料基準をクリアできる培養系の確立を試み、センダイウイルスベクターによる山中因子導入、及びStemFitAK02培地、培養基剤としてiMatrix-511を用いることにより、従来の培養条件よりも高効率な樹立方法の確立に成功した。また、700個のヒト多能性幹細胞のマイクロアレイデータの解析から、ヒトiPS細胞の最頻度の核型異常である12トリソミーを簡便に見分けるマーカー、12トリソミーに限定せず核型異常の存在を示唆するマーカーを同定した。

【研究の社会的意義】

iPS細胞を利用した将来的な移植治療に向けて、GMPレベルの培養条件内で完結可能な心筋細胞分化用iPS細胞樹立プロトコールを確立すること、さらにiPS細胞樹立後の各種の未分化性と安全性の評価プロトコールを最適化し、移植用としてふさわしくない細胞株を排除し、移植に適するiPS細胞株を短期間で選抜する体制を確立することは必須である。しかし細胞株の選抜に多大な時間と費用を要している現状があったことから、本研究成果はiPS細胞の臨床利用を進めるための重要な成果をもたらしたと言える。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】16H02651 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

iPS細胞 / 品質 / クロマチンリモデリング因子 / ヒストン / 再生医療 / 再生医学

【研究成果の概要】

人工多能性幹細胞（iPS細胞）の質に関しては、染色体の安定性、遺伝子変異の有無、分化多能性に関して議論がなされてきた。またマウスES細胞並みの高品質ヒトiPS細胞として、naive iPS細胞に関する研究もなされてきた。本研究においては、再生医療の実現を念頭に置き、通常の体細胞からiPS細胞を作製する方法に導入する遺伝子を追加することにより、iPS細胞の品質向上を行ってきた。マウス体細胞においてレトロウイルスベクターを用いてiPS細胞樹立時にOct4、Sox2、Klf4と共にH1fooを強制発現させてiPS細胞を樹立し、同iPS細胞の高品質の確認を行ってきた。

【研究の社会的意義】

iPS細胞は分化細胞に転写因子を導入することにより樹立され、再生医療などが期待されている。しかし現状ではマウス、ヒトともに樹立されたiPS細胞の分化能などの幹細胞の性質・品質は不均一であり、臨床応用する際に重大な問題点となっている。本研究では、クロマチンリモデリング因子として知られているリンカーヒストンH1fooをコードしている遺伝子であるH1fooを、上記転写因子とともにマウスおよびヒト分化細胞に導入することで、より質の高いiPS細胞を安定的に効率良く作製する方法を確立する。高品質iPS細胞においては、安定的に高効率の心筋細胞分化が実現され、再生医療の発展に貢献することができる。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】47,320千円 (直接経費: 36,400千円、間接経費: 10,920千円)

【研究分野】産婦人科学

【研究領域課題番号】16H05474 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

子宮内膜 / 脱細胞化 / 再細胞化 / CRISPR/CAS9 / ゲノム編集 / 再生医療 / 生殖医療 / 光遺伝学 / 子宮再生 / iPS細胞 / 生殖医学 / 細胞治療 / ティッシュエンジニアリング / CRSPR/CAS9 / 幹細胞 / 遺伝子制御

【研究成果の概要】

齧歯類における脱細胞化子宮内膜組織（DES）を用いた内膜再生技術と光応答性CRISPR/CAS9（光CAS9）による遺伝子編集システムの開発を行った。内膜菲薄化・欠損モデルにおいて、DES移植により腺管構造を有する内膜の再構築が可能であった。その際、正しく再構築されるためには、用いるDESの構造極性が重要であった。一方、光CAS9の遺伝子編集を通じて、in vitroでの遺伝子の発現を抑制・増強できること、さらにin vivo子宮においてもその遺伝子編集により生殖能を任意に制御することが可能であった。両技術の融合による子宮内膜の再生を目指した新しい治療法・研究ツールの基盤知見・技術が得られた。

【研究の社会的意義】

DESと再細胞化技術による子宮内膜組織の再生は、アッシャーマン症候などの内膜菲薄化・欠損患者に対して有用な治療になり得る。一方、反復着床不全による不妊症や不育症の原因となる内膜の機能不全は、光CAS9という時空間的制御可能なゲノム編集システムを用いて遺伝的アプローチからその異常を是正することにより、改善・解決が可能である。本研究の成果は、新しい内膜機能・構造の再生・再建医療の開発につながる点で社会的意義が大きい。さらに、これらの技術を単独あるいは融合させることにより、子宮内膜の機能と構造を担う分子細胞生物学的メカニズムを明らかにする研究手法ツールになり得る点で、学術的意義も高い。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】外科系歯学

【研究領域課題番号】16K11675 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

薬剤性顎骨壊死 / iPS細胞 / 細胞治療 / MSC / 顎骨壊死 / 間葉系幹細胞 / 再生医療 / 骨粗鬆症 / 薬剤関連性顎骨壊死 / iPS細胞由来間葉系幹細胞 / iPS / 薬剤関連顎骨壊死

【研究成果の概要】

細胞移植治療に用いられるMSCの多くは骨髄または脂肪組織から採取したものである。しかし特性の高いMSCは大量には採取できない。しかも、MSCは培養により急速に脱分化し細胞特性を喪失する。さらに高齢者ではMSCの増殖性が低下していることから、全年齢を対象とした治療方法にはなり得ない。そこでMSC供給源として人工多能性幹細胞(iPS細胞)に着目し、iPS細胞から細胞治療に使用するMSCを作製した。このとき血小板由来成長因子受容体をコードするPdgfr遺伝子の発現量を指標として、成熟度が異なるMSCを製造した。このMSCを顎骨壊死疾患モデルマウスに投与して治療効果を評価した。

【研究の社会的意義】

本研究の特色はiPS細胞の分化誘導技術とモデル動物作製技術を組み合わせることで、これまでの骨髄由来MSCを用いた方法では不可能だった大量かつ分化段階の異なるMSCをiPS細胞から誘導し、薬剤性顎骨壊死(ARONJ)モデル動物を用いて細胞移植治療の各種検討をおこなうことでARONJに対する細胞移植治療の有用性を実証することにある。本研究で得られた成果は、口腔外科領域のみならず、脳神経外科、整形外科や形成外科など、骨再建を担う他科においても有意義な知見となるものであり、広く医療に貢献するものと考えている。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】獣医学

【研究領域課題番号】15K14865 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

犬 / iPS細胞 / 骨髄間葉系幹細胞 / 犬骨髄間葉系幹細胞 / 再生医療 / CRISPR/Cas9

【研究成果の概要】

先行研究に基づき、犬iPS様細胞の作製を試みたが、樹立が困難であったため、初期化を行う対象の細胞の幹細胞能について再検討した。使用した細胞は新たな犬骨髄間葉系幹細胞のBM-PACsであるが、BM-PACsは従来の骨髄間葉系幹細胞であるBMMSCsと比較し、老化を伴わない、より未分化な細胞であった。また、レトロウイルスを用いた遺伝子導入を目的に、BM-PACsの増殖能を促進させる因子を検討したところ、bFGFはBM-PACsの増殖能を有意に上昇させるとともに、未分化性も上昇させた。以上から、bFGF処理を行ったBM-PACsを用い、より効率的な初期化が行えることが期待できた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】15K09147 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / 心筋直接誘導 / ダイレクトリプログラミング / 心筋再生 / 直接リプログラミング / 心筋転写因子 / 生体内リプログラミング / iPS細胞 / 線維芽細胞 / 繊維芽細胞

【研究成果の概要】

生体内のリプログラミングでは、共同研究でのMiyamotoらは、3つの心筋誘導遺伝子を同時に発現するセンダイウイルスベクターを開発した。この心筋誘導センダイウイルスベクターを用いて、培養皿上で、効率よく短期間でマウスおよびヒト線維芽細胞から心筋細胞をゲノムの損傷なく、直接的に作製することに成功した。さらに心筋誘導センダイウイルスベクターをマウス心筋梗塞モデルの心臓に導入すると、1週間で心筋再生が始まり、1か月後には心機能が改善することを確認した。

【研究の社会的意義】

宮本らの研究で、センダイウイルスを使用することで実現できることは示唆できた。この成果は、iPS細胞から誘導した心筋治療以外の新しい治療法を示唆できた。この成果は、社会的に大きいと考える。さらに、心筋細胞は、色々な細胞が存在していう。具体的には、右心室、左心室、ペースメーカー細胞などがあり、更に分化した心筋細胞での直接心筋誘導の研究を進める必要がある。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】脳神経外科学

【研究領域課題番号】26462171 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

iPS細胞 / 脳梗塞 / 悪性脳腫瘍 / 再生医療 / 神経移植 / 治療用幹細胞

【研究成果の概要】

iPS細胞を用いた細胞療法に注目が集まっているが、移植後の拒絶反応や腫瘍形成など問題点が多い。本研究では改良した方法を用いて、安定した自殺遺伝子導入ヒトiPS細胞を樹立した。神経幹細胞に分化した同細胞をマウス脳内に移植したところ、脳内に生着し生存した。また薬物投与にて細胞除去する事が出来た。同細胞を悪性脳腫瘍モデル動物に移植したところ、腫瘍の縮小と生存延長を認めた。以上より、開発した細胞の治療用幹細胞としての有用性が示された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】26293330 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

整形外科学 / 変形性関節症 / 再生医療学 / 軟骨再生 / 再生医学 / iPS細胞 / 軟骨細胞 / 再生医療

【研究成果の概要】

iPS細胞は量的な制約がなく、再生医療の魅力的なツールである。本研究では化合物を用いてヒトiPS細胞から軟骨細胞を分化誘導する方法の開発に取り組み、わずか二種類の化合物を用いて一週間前後で良好な軟骨細胞を誘導することに成功した。本方法ではサイトカインを使用しないため、非常に均質な分化をもたらすことができるのが特徴で、フローサイトメトリーによる解析でも分化し損ねた細胞は全く検知されなかった。またこの方法で誘導した細胞をマウスの膝に移植したところ、良好な軟骨を形成した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)

【研究分野】医療社会学

【研究領域課題番号】26253032 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / iPS細胞 / 再生医療 / 生命倫理学 / 質問紙調査 / 生命倫理 / 調査 / 自由診療 / 再生医療等安全性確保法 / 研究倫理学 / 研究倫理

【研究成果の概要】

（1）再生医療等安全性確保法の課題抽出：国内で細胞治療を提供する自由診療クリニックのWebサイトを分析、74クリニック247治療を同定し、国際ガイドラインから逸脱した治療や、広告規制の点で不適切なHPが多数存在すること等が分かった。（2）iPS細胞技術の倫理的課題に関する意識調査：一般市民520名とiPS細胞研究者105名に質問紙調査を行い、6割の一般市民と8割の研究者がヒト－ブタキメラ動物の作製を許容すると答えたこと等が分かった。（3）幹細胞研究の倫理支援体制に関する調査：米国3大学で倫理審査に関わる事務職員と生命倫理学の研究者に聞き取りを行った限り、両者の業務棲み分けは比較的明確であった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】40,300千円 (直接経費: 31,000千円、間接経費: 9,300千円)

【研究分野】再生医学・医療

【研究領域課題番号】25505004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / iPS細胞 / 再生心筋細胞 / 不整脈治療 / 不整脈 / ペースメーカー細胞 / HCN4 / 心筋細胞分化 / 細胞移植療法 / CRISPR/Cas9 / TALEN / CRISPR

【研究成果の概要】

iPS細胞を用いた不整脈研究の条件検討には大量の心筋細胞が必要であるため、スピナーフラスコによる回転浮遊培養系を用いた心筋細胞の大量培養法の開発と効率的な心筋細胞純化精製法の開発を行った。人工ヌクレアーゼを用いて心筋細胞特異的転写因子(NKX2-5)と刺激伝導系遺伝子のプロモーター下に蛍光蛋白をノックインした組換えヒトiPS細胞を作製し、心筋細胞刺激伝導細胞への分化および蛍光タンパクの発現を確認した。大型動物への不整脈治療のための心筋細胞移植の基礎実験を行い、ブタにテレメトリー送信機を植え込み不整脈の評価系を確立した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)

【研究分野】外科系歯学

【研究領域課題番号】25463071 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

iPS細胞 / 骨再生 / 再生骨 / 再生医療 / ミニブタ / 顎骨欠損

【研究成果の概要】

本研究の目標は必要最小限の分化培養によってミニブタiPS細胞(piPSC)を中胚葉系細胞へ分化誘導し、この細胞を細胞源として用いることで腫瘍化などの恐れがない安全・確実なiPS細胞を応用した顎骨再生医療を提供することである。
本研究では同種移植が可能な近交系実験動物であるクラウン系ミニブタの胎性線維芽細胞に山中4因子をウイルスベクターで導入してiPS-like細胞を樹立した。そしてアクチビンA、BMP-4を含む無血清培地で中胚葉系細胞に分化誘導した。さらにこの分化誘導細胞から未分化細胞を除去して中胚葉系細胞を純化する方法を検討した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】歯科医用工学・再生歯学

【研究領域課題番号】24592965 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

歯周組織 / 再生医療 / 再生医学 / 間葉系幹細胞 / 神経堤細胞 / iPS細胞 / 新規歯周組織再生療法 / 実験的慢性歯周炎 / 組織再生 / 歯周組織幹細胞

【研究成果の概要】

歯周組織の恒常性は局所の歯根膜細胞や歯槽骨細胞によってなされているが、移動してきた幹細胞様細胞が歯周組織の修復と再生に寄与している可能性があることが報告された。これらの細胞は骨髄間葉系幹細胞のマーカー（PDGFRa）を発現していた。歯周組織は発生学的に神経堤細胞にその起源を持つことからiPS細胞から神経堤細胞に誘導し、歯および歯周組織再生療法へつなげることを本研究課題の目標とし、以下の成果を得た。(1)ヒトiPSからの神経堤細胞誘導方法の確立。(2)誘導した神経堤細胞由来間葉系幹細胞の増殖能と骨・軟骨・脂肪・末梢神経系への分化能の確認。(3)誘導した幹細胞が遊走能を有していることが確認できた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)

【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】23659704 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨 / 軟骨代謝学 / 軟骨細胞 / インジケーター / iPS細胞 / 幹細胞 / 再生医療

【研究成果の概要】

Col2a1,Prx1などのプロモーターを用いた蛍光レポーターiPS細胞を樹立し、レチノイン酸やBMPなどを用いた分化誘導法にて蛍光発色し、かつ軟骨マーカーを高発現することを確認した。この細胞を用いて様々な誘導因子の検討を行い、BMPのほか、インスリン、TGF-beta、Notchシグナル阻害剤、Wntシグナル阻害剤でも強力に蛍光発色することを見出した。現在はそれらの最適な組み合わせについて検討している。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】眼科学

【研究領域課題番号】23592616 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

網膜色素変性症 / iPS細胞 / 再生医療 / 網膜

【研究成果の概要】

網膜色素変性症は、網膜の悍体細胞とよばれる光受容細胞が脱落して失明にいたる疾患である。本研究では、ロドプシン遺伝子に変異をもつ網膜色素変性症患者の皮膚細胞からiPS細胞を樹立し、杆体細胞の変性機構の解析と細胞死を抑制する薬剤のスクリーニングを行なった。患者から樹立したiPS細胞を悍体細胞に分化誘導したところ、ロドプシン変異を持たないiPS細胞から分化誘導した悍体細胞と比較して、細胞死の割合が亢進していた。また、ラパマイシンの添加により、ロドプシン変異をもつ悍体細胞の細胞死が抑制されたことから、ラパマイシンを本疾患の患者に投与することにより病状の進行を抑制する可能性が示された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)

【研究分野】医療社会学

【研究領域課題番号】22790491 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / iPS細胞 / ELSI / 再生医学 / 異種キメラ / 動物性集合胚 / 倫理的・法的・社会的問題(ELSI)

【研究成果の概要】

本研究では、ヒトiPS細胞研究をめぐるELSI(倫理的・法的・社会的問題)について、「内容面」と「手続き面」という2つのレベルから検討した。前者に関しては、特にヒトiPS細胞を動物の受精卵に入れて作製する「動物性集合胚」のELSIについて、諸外国の動向も踏まえて考察し、今後検討すべき課題等の抽出を行った。後者に関しては、ヒトiPS細胞を作成する場合のインフォームドコンセントのあり方等について考察した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】内分泌学

【研究領域課題番号】20659149 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

iPS細胞 / ES細胞 / 血管内皮細胞 / 血管老化 / 再生医療 / 動脈硬化性疾患

【研究成果の概要】

本研究においては血管細胞の老化に焦点を絞り、ヒトES細胞に加えヒトiPS細胞から血管細胞への分化誘導を試み、血管幹細胞老化の観点から動脈硬化の病態生理を検討する。また患者ips細胞由来血管細胞による血管病変治療の方向性の探索を目指す。
1.京都大学山中伸弥教授が樹立したヒトips細胞からの、脂肪細胞への分化に成功した。またipsから脂肪細胞への分化と、ES細胞から脂肪細胞への分化では、その分化挙動に大差がないことを見出した。
2.ヒトES細胞から血管内皮細胞への分化と同様の手法で、ヒトiPS細胞から内皮細胞への分化に成功した。またips細胞から血管壁を構成する各種細胞への分化にも成功した。ヒトiPS細胞由来血管内皮細胞が、動脈硬化性疾患における血管再生医療に有用である可能性を見出した。
3.iPS細胞において老化関連遺伝子を制御することで細胞挙動が変化し、再生医療の素材としての有用性が変化しうることを見出した。
これらの成果は脂肪萎縮性糖尿病や動脈硬化性疾患に対する、ヒトips細胞を利用した再生医療の端緒となるものである。今後ips細胞から血管系各細胞への分化過程における細胞老化と、再生医療の素材としての有用性の関連を検討し、ips細胞を用いた再生医療の実現化に向けた研究をさらに推進する所存である。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2008

【配分額】3,200千円 (直接経費: 3,200千円)