【研究領域課題番号】20K09780 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

涙腺 / ドライアイ / 再生医療 / 細胞外小胞 / シグナル伝達 / エキソソーム / 再生医学

【研究成果の概要】

涙腺は涙液を眼表面に分泌することで眼表面上皮の恒常性を維持する。涙液中には水分だけでなく、涙液タンパク、電解質、サイトサインなどの液性因子を含む。涙腺機能の障害による涙液量の低下は、涙液水分、液性因子の不足を引き起こし、ドライアイなどの眼表面上皮障害の原因となる。涙腺機能障害に対して、既存の涙液補充療法に加え、再生医療による涙液機能再生が試みられている。
これまで涙腺再生医療の実現に向けて、上皮幹細胞、間葉幹細胞を用いた三次元涙腺再生の手法の開発が求められており、マウス胎生期細胞を用いた技術開発が進んでいる。再生涙腺は、マウスへの移植により生着し、涙腺分泌能の改善を認めるなどの進展を見せる一方、今後の臨床応用には再生涙腺機能に対する新規バリデーション手法を確立し、再生涙腺移植の効果判定や安全性を判別することが求められる。
本研究では、三次元涙腺再生医療の進展を目指して、涙腺再生手法とその新規バリデーション手法の確立を目指して、今期、涙腺における液性因子のひとつである細胞外小胞の存在とその役割について解析をした。マウスより麻酔下において涙液を採取し、超遠心法にて細胞外小胞を分離し、電子顕微鏡下にて観察を行った。また、ウェスタンブロッティング法にて細胞外小胞マーカーの発現を確認した。さらに、マウス培養角膜上皮細胞に細胞外小胞を添加し培養したところ、角膜上皮細胞において恒常性にかかわる可能性が示唆された。
次年度においては、継続し涙腺より分泌される涙液の機能解析を進め、将来の涙腺再生医療における新しい涙腺機能のバリデーション手法の確立を目指す。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】形成外科学

【研究領域課題番号】17H06642 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / 毛髪再生 / 毛包新生 / 細胞移植 / 幹細胞 / 毛乳頭細胞 / 毛根鞘細胞 / 低酸素 / 再生医学 / 毛包再生 / 毛包幹細胞

【研究成果の概要】

脱毛症に対する先進医療として、細胞を用いた毛髪再生医療が注目されている。毛包由来の毛乳頭細胞を用いた基礎研究が多く行われる中、未だにヒト細胞から構成される毛包の新生は実現していない。近年、毛包を構成する真皮毛根鞘に比較的未分化な細胞が多く存在することが明らかになってきた。この真皮毛根鞘に存在する間葉系細胞である真皮毛根鞘細胞に着目し、臨床応用可能な毛髪再生治療を開発することが本研究の目的である。本年度は、まず臨床検体の採取と毛包由来の毛乳頭細胞および真皮毛根鞘細胞の初代培養を行った。患者からの提供検体に付属する毛包を採取し、毛乳頭と毛根鞘をそれぞれ単離した。大気酸素下または低酸素下で細胞培養を行ったところ、いずれの場合も細胞の増幅が可能であったが、特に真皮毛根鞘細胞は低酸素環境下で増殖活性が増大した。細胞移植による治療には細胞の増幅が不可欠であるが、毛乳頭細胞よりも増殖活性の低い真皮毛根鞘細胞の増幅を得るためには低酸素環境下での培養が有効であることを確認できた。次に増幅後の培養細胞を用いて遺伝子発現解析を行った。細胞内に発現している多分化能関連遺伝子のmRNA量をRT-PCRで解析したところ、真皮毛根鞘細胞ではSOX2の発現が毛乳頭細胞と比較して40倍以上高値を示した。真皮毛根鞘細胞は毛包再構築の主体となる毛乳頭細胞とは異なる特徴をもつこと、および毛包新生を実現するための移植細胞ツールとして高い潜在性を有することが確認できた。

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2017-08-25 - 2019-03-31

【配分額】2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)

【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】獣医学

【研究領域課題番号】16K15045 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / 腎臓病 / 内科 / 獣医学 / 異種間移植 / ネコ / 腎臓 / 再生医学 / 生理学

【研究成果の概要】

腎臓病の根本的な治療法は確立されていない。腎臓移植術は有用な一手であるが、ドナー確保が困難なことなどからほとんど実施されていない。胎生組織ニッチ法を用いるにしてもネコの胎子の獲得は容易ではない。そこで本研究では、ネコ胎子の代わりにブタ胎子の後腎を用い、異種間移植によるネコ腎組織の体内再生技術を検討した。まずレシピエントの拒絶反応の多寡を予想するELISA評価系を作出した。次に安全性や生着期間について実施の実現可能性を検討した。さらに実験ネコを用いてブタ後腎の再生・分化応答性を検討するとともに、免疫抑制剤の使用プロトコールの策定を行った。これらの知見は腎臓再生医療の発展に役立つものと期待できる。

【研究の社会的意義】

本研究は胎生組織ニッチ法の成功例の一つとして、再生医療に革新的な変化をもたらす可能性がある。また、胎生組織ニッチ法には胎子が必要であるが、ネコの胎子を安定して入手するのは困難を極めるのに対し、ブタの胎子後腎を用いることでドナー確保の困難を解決することができる可能性がある。ブタはこれまでも異種間移植の研究に用いられてきた経緯があり、拒絶反応を防ぐノウハウについて多くの先行研究があること、実験動物であるため遺伝子組み換え技術が確立していることなど、多くの利点がある。さらに、本応募の再生組織から産生されるエリスロポエチンは自己由来であるため、腎性貧血の治療にも役立つことが期待できる。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【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】設計工学・機械機能要素・トライボロジー

【研究領域課題番号】16H04259 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞培養 / 自動培養 / 超音波 / 細胞組織生成 / 超音波振動 / 細胞パターニング / 細胞塊 / 細胞シート / 細胞・組織 / 再生医学 / 細胞培養器 / 共振 / 再生医療

【研究成果の概要】

再生医療などの細胞療法において細胞培養技術は重要な基盤技術である．本研究では，超音波技術を用いて自動細胞培養システムの基盤技術を確立することを目的とした．
はじめに，培養ディッシュに対して超音波振動を付与することによって底面に接着した細胞をタンパク質分解酵素を用いることなく剥離できることを明らかにした．つぎに，超音波ポンピングを応用して，振動する培養面の上方からガラス管を近接させることによって培養ディッシュ内の細胞懸濁液を回収する手法を確立した．さらに，培養ディッシュに対して，適切な振幅分布を持つ超音波を付与することによって，細胞をパターニングする技術を確立した．

【研究の社会的意義】

再生医療をはじめとして，培養細胞を用いた治療法が国内外で注目を集めている．我が国では世界に先駆けてiPS細胞を用いた臨床試験が実施されるなど，新たな医療産業としての期待も高い．本研究はこれらの治療において重要な役割を果たす細胞培養の自動化に関するものである．細胞の培養，剥離，回収といった一連の操作を全て超音波アクチュエーション技術で達成したことにより，従来，その多くを手作業に頼っていた細胞培養過程の自動化の基盤技術が確立され，医療・研究機関の規模の大小に関わらず細胞培養が容易となったことで臨床試験後の再生医療の普及に貢献する意義は大きい．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

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

【研究分野】小児外科学

【研究領域課題番号】16H02682 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 再生医療 / 腸管蠕動不全 / 移植・再生医療 / 再生医学 / 細胞・組織 / 歯学 / 小児外科学 / 再生医療学 / 乳歯幹細胞学 / 細胞移植 / 組織工学 / 指定難病 / ヒルシュスプルング病 / ヒルシュスプルング病類縁疾患 / 乳歯幹細胞

【研究成果の概要】

上記疾患群の中で予後不良である腸管神経節細胞僅少症(HYPO)に、第一にfocusをした。HYPOは腸管神経節細胞は存在するがその数が極めて少ない特徴を有す。同じく腸管神経細胞の減少を認めるマウス(JF1)を用いて、健常児由来の乳歯幹細胞(SHED)を投与した。結果、体重増加を得、その有効性を証明した。次に、HYPO患者由来のSHED(HYPO-SHED)の解析を行った。SHEDは間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell, MSC)であるが、HYPO-SHEDは、MSCに矛盾しない表現型を有していること、ならびに増殖能や造腫瘍性に関する解析を行った。

【研究の社会的意義】

SHEDはiPS細胞と比較し遺伝子導入が不要、作成効率が概ね100%、高い自己再生能、HLAの発現が低く拒絶を受けない点で優れ、さらに低侵襲かつ容易に採取可能である。また、歯髄の状態で凍結保存が可能であるため乳歯幹細胞のバンクをつくることができる。本基盤研究にて、健常児由来SHEDにおけるhypoに対する治療メカニズム・治療効果を詳細に解明した上で、hypo-SHEDの細胞の特性の解析に移行し、自家細胞移植の可能性を模索し、バンク化も目指す乳歯保存の基盤づくりを行った。このように実臨床における治療を視野に自家他家移植いずれも実現することを目標とできた本研究は大きな学術的、社会的意義を有する。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】47,450千円 (直接経費: 36,500千円、間接経費: 10,950千円)

【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】形成外科学

【研究領域課題番号】16K11379 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / 血小板 / 再生医学

【研究成果の概要】

血小板には各種成長因子が多く含まれており、止血・凝固作用後の傷において、これらの成長因子が複合的に働き、創部の創傷治癒過程で大きな寄与をしていることが分かってきた。そこで自己細胞由来誘導性血小板を作製してパーソナル治療剤の開発に繋げる本研究を行った。自己細胞由来誘導性血小板は、創傷治癒に有効性を示すサイトカインを含有し、刺激による活性化能を有していた。免疫不全創傷治癒モデルマウスを用いてbFGFと比較した検討を行った。活性化した自己細胞由来誘導性血小板は、bFGF濃度が低くても、様々なサイトカインや成長因子の相互作用により、bFGF単体より創傷治癒効果が高いことが確認できた。

【研究の社会的意義】

長い間、血小板の主な機能は、止血作用と凝固作用と考えられてきた。しかし近年の研究で、血小板には各種成長因子が多く含まれており、止血・凝固作用後の傷において、これらの成長因子が複合的に働き、創部の創傷治癒過程で大きな寄与をしていることが分かってきた。そこで自己組織から作成した血小板に凝固作用・止血作用があることを確認し、この血小板に含まれる成長因子の解析や創傷治癒効果の検討を行い、動物実験で創傷治癒効果を確認できた。自己細胞由来血小板から複数の成長因子を同時に安定して獲得することができる。パーソナル治療剤として利用できる可能性がある。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 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】形成外科学

【研究領域課題番号】16H05494 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

皮膚 / 再生 / 胎仔 / twist2 / 再生医学 / マウス / 再生医療 / 遺伝子改変マウス

【研究成果の概要】

マウス胎生13日までの胎仔に作成した創傷は、瘢痕を残すことなく完全に再生し、胎生15日以降に作成した創傷は、肌理は再生せず、また真皮が線維化し瘢痕を残して治癒する。創傷作成後の組織切片からレーザーマイクロダイセクションとマイクロアレイを用いて詳細に発現遺伝子の比較を行い、再生を促すあるいは瘢痕形成を起こさせる因子の絞り込みを行った。　同時に皮膚が完全に再生するマウス胎生１３日の創傷部位に特異的に発現が認められたtwist2のノックアウトマウスを購入し、飼育して繁殖させ、これらの妊娠マウスを使用し、胎生13日および胎生15日胎仔マウスに創傷を作成し、創傷作成後の創閉鎖、形態の変化を調べた。

【研究の社会的意義】

本研究により、マウス胎仔皮膚再生に関与する分子が、皮膚の再生に関与している可能性が示唆された。今後、これらを操作することで、瘢痕を抑制する分子の開発につながる可能性が示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

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

【研究分野】代謝学

【研究領域課題番号】26253059 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

多能性幹細胞 / 分化誘導 / 糖尿病 / 再生医療 / 膵臓 / 代謝 / 増殖 / モノアミン / ドパミン / インスリン / 化合物 / 再生医学 / 膵β細胞 / 膵臓β細胞

【研究成果の概要】

本研究ではヒトiPS細胞から十分な機能を持つ膵臓β細胞を作成するために、分化誘導の促進化合物の同定、作用機序の解明を目指した。また、代謝による分化促進の利用により成熟度の高い膵臓β細胞の作成を目指した。その結果、新規にWnt シグナルがβ細胞の分化に対して促進効果があること、マウスES細胞の系で見られたVMAT2-モノアミンによる分化抑制効果はヒトiPS細胞の分化誘導系にも存在することを見出した。また、成体膵島におけるドパミンD2受容体を介した膵臓内分泌β細胞の量を負に制御する機序が存在し、この機序は、Gタンパク共役受容体であるアデノシン受容体A2Aの抑制にもカップルしていることが分かった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】41,340千円 (直接経費: 31,800千円、間接経費: 9,540千円)

【研究分野】胎児・新生児医学

【研究領域課題番号】26293251 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

臍帯 / 間葉系細胞 / 新生児脳性麻痺 / 新生児慢性肺疾患 / 血友病B / 再生医療 / 免疫療法 / 新生児 / 新生児脳症 / 移植・再生医療 / トランスレーショナルリサーチ / 再生医学 / 免疫学 / 血友病 / 肝炎 / 脳性麻痺 / 慢性呼吸器疾患

【研究成果の概要】

本研究では、下記疾患モデル動物を作成し、臍帯由来間葉系細胞(UC-MSC)投与の有用性を検討した。新生児脳性麻痺モデルとして、新生仔脳出血モデルを確立した。UC-MSC投与群で運動機能の有意な改善、白質層の菲薄化抑制と反応性グリオーシスの抑制を認めた。高酸素条件下で作成した新生児慢性肺疾患ラットモデルでは、UC-MSC投与群で有意な生存率の改善、体重減少率の低下、肺組織の損傷、炎症性サイトカインの減少と間質線維化の減少を認めた。血友病Ｂマウスにおける肝障害モデルでは、UC-MSCが投与後、肝組織に移行することを確認した。以上より、UC-MSCは、新生児脳症や慢性肺疾患に有効と思われた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)

【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】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】医化学一般

【研究領域課題番号】24590342 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医学 / シグナル伝達 / 肝臓 / 組織幹細胞 / 細胞・組織 / 線維化 / 再生医療

【研究成果の概要】

重篤な障害を受けた肝臓では、未分化性を有する特殊な幹／前駆細胞（肝前駆細胞）が出現して、再生過程に寄与すると考えられている。しかしながら、肝前駆細胞の誘導・増殖・分化を制御する分子機構の詳細や、これと肝線維化や肝がん等の病態との関連の実態や機序は不明である。種々のマウス肝障害モデルを用いた、FGF7を中心とする細胞間相互作用に着目した解析により、肝前駆細胞の動態を制御する新たなシグナル伝達経路や転写因子の存在を明らかにした。また、肝前駆細胞と肝線維化との相互連関の基盤を成すメカニズムの一旦を明らかにした。

【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】生物機能・バイオプロセス

【研究領域課題番号】22246101 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

医用化学工学 / マルチスケール血管網配備 / 膵島 / 肝 / 三次元造形 / 人工赤血球 / 肝組織 / 流路ネットワーク / 組織ユニット / 移植 / 再生医療 / 組織工学 / 細胞 / 生物・生体プロセス / 再生医学 / 組織 / 移植・再生医療 / 細胞・組織 / 生物・生体工学

【研究成果の概要】

移植用の膵島や肝組織の人工的構築の方法論確立を目標として，細胞の三次元化とマルチスケール物質交換性の確保の視点から，細胞組織体を高密度にランダム充填する小チャンバーと，それらに培養液・血液を均一に分配するマクロ流路構造を持つ担体構造を提案，レーザー焼結積層造形法によって担体を作成した．細胞組織体として肝細胞凝集体を固定化した灌流培養では，長期に安定した高機能を得た．さらに組織構築用に細胞への毒性が少ないヘモグロビンを利用する人工赤血球の開発に成功した．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31

【配分額】46,930千円 (直接経費: 36,100千円、間接経費: 10,830千円)

【研究分野】消化器外科学

【研究領域課題番号】22390260 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

血管 / 肝臓 / 組織再構築 / 再生医療 / 再生医学

【研究成果の概要】

ヒト臍帯静脈血管内皮細胞、ヒト骨髄由来間葉系幹細胞、ヒト胎児肝細胞を共培養し、in vitroで再構築した微小血管網を有する立体的なヒト型高次肝組織をマウス頭部観察窓(cranial window)内に移植した。移植されたヒト型高次肝組織は宿主に生着し成熟した。 本研究では、 この組織成熟再構築過程における細胞間相互作用や血流因子の解析のライブ観察に成功した。移植組織内の血管は宿主の血管系と数日で交通を持ち、2ヶ月以上安定して存在した。 移植組織の摘出標本や動物実験による機能解析でも、 移植組織片は成熟ヒト肝組織の性質を備えていることが確認された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)

【研究分野】形成外科学

【研究領域課題番号】22390332 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医学 / 毛包 / 再生医療 / 再生 / 皮膚

【研究成果の概要】

本研究は、これまで申請者らが行ってきたマウス胎仔の皮膚再生現象の解析、マウス線維芽細胞の非接着培養による毛包誘導能の獲得の研究で得られた知見を基に、ヒト由来培養線維芽細胞およびヒト由来培養表皮角化細胞を用いて、皮膚付属器を含めた完全なヒトの皮膚を再生させることを目的とした。毛包、皮膚付属器を含めた完全な皮膚を再生させる至適培養条件を確立し、また、その分子機構についての解明を行った。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)

【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】生物分子科学

【研究領域課題番号】20681021 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ケミカルバイオロジー / 天然物 / 有機化学 / 再生医療 / 神経幹細胞 / 薬学 / 再生医学 / bHLH転写因子 / 生物有機化学

【研究成果の概要】

本研究では神経幹細胞を活性化し種々の神経細胞に分化させる化合物を天然物を基盤として見いだすことを目標とした。神経幹細胞で働く転写因子を標的とする独自に開発した細胞アッセイ、タンパク質アッセイを用い、活性な天然物を得ることに成功した。また、天然物骨格を基盤とする合成化合物ライブラリーの構築を行い、これらの中からも神経再生医薬のリードと期待できる化合物を見いだすことに成功した。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円)

【研究分野】小児外科学

【研究領域課題番号】20592091 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

先天性消化器疾患学 / ヒルシュスプルング病 / 小児外科 / 再生医療 / 神経堤 / 幹細胞移植 / 再生医学

【研究成果の概要】

先天性の腸管神経系異常疾患であるヒルシュスプルング病およびその類縁疾患に対して、マウスおよびヒトの腸管を用いて腸管神経の起源である神経堤幹細胞を分離、回収し、これをヒルシュスプルング病モデル動物に移植してその生着、遊走、分化の能力を検証した。また、病因を明らかにする目的で、同疾患患児の血液を用いて網羅的な遺伝子解析を行い、発症のメカニズムに関係する可能性のある関連遺伝子を探索した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【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】形成外科学

【研究領域課題番号】20592104 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医学 / 移植 / 再生医療 / アポトーシス / 軟骨再生 / 軟骨膜 / 虚血 / P53 / 移植・再生医療 / 再生軟骨

【研究成果の概要】

再生軟骨には周囲の軟骨膜様組織の機能が重要であると予想される。本研究の目的は、軟骨膜様組織の血行が軟骨再生に与える影響を解明し、再生軟骨維持法の開発に情報を提供することである。p53遺伝子欠損マウスを用いて、再生軟骨における低酸素ストレスの影響評価を行った。その結果、再生組織周囲の血行は軟骨再生に影響を及ぼし、移植組織への血行は再生軟骨の生体内代謝・形状維持に重要な因子であることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】外科系歯学

【研究領域課題番号】19390509 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / 骨再生 / 人工骨 / 移植・再生医療 / 再生医学 / シグナル伝達 / トランスレーショナルリサーチ / 骨再生療法 / 化合物スクリーニング / 化合物デリバリーシステム / インクジェットプリンター / Colla1GFP / 骨再生インプラント / 三次元造形法 / 骨分化シグナル / siRNA / ナノ送達システム

【研究成果の概要】

本研究の目的は、再生医療の3本柱である「細胞源・足場・シグナル」のうち、シグナル・足場を改善し、細胞移植を補強あるいは代替する新しい骨再生システムを開発することである。次世代型のナノ送達システムと生体材料により、周囲の細胞において骨形成性細胞内シグナルを活性化させることで、細胞を移植することなく骨再生を誘導することに成功した。併せて三次元造形法による患部適合型人工骨の作製法を開発した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)

【研究分野】外科系歯学

【研究領域課題番号】18592166 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨・軟骨 / 再生医学 / 幹細胞 / 骨軟骨 / 再生医療 / Nanog遺伝子 / 分化

【研究成果の概要】

組織再生医学を口腔外科臨床に応用するため、胎性幹細胞(ES細胞)の分化多能性維持に必須の因子であるNanog遺伝子を間葉系細胞に導入し、自己複製を促進させ、分化形質を向上させることを試みた。本研究の目的は、間葉系幹細胞の分化性能を向上させるため、Nanog遺伝子を、間葉系細胞へ導入し、効率的な骨・軟骨形成を図ることである。まず、株化培養細胞へのNanog遺伝子導入と機能解析を行った。マウス株化細胞C3H10T1/2、MC3T3-E1、ATDC5におけるNanog遺伝喚およびタンパクの発現レベルの変化をPCRならびにWestern blottingで解析したところ、これらの綱胞においては、遺伝子レベルあるいはタンパクレベルでのNanogの発現はほとんど検出できなかった。ついで、上記細胞にvirus vectorを用いてNanog cDNAを一過性にあるいは恒常的に遺伝子導入した際の細胞分化に与える効果を検討したところ、Nanogは骨分化を制御する機能を有することを示唆する結果が得られた。さらに、Nanog RNAiを用いた発現抑制実験として、同細胞にNanog RNAi virus vectorを導入し、細胞分化、増殖に与える効果を確認するとともに、クローン化細胞の作製を行い、Nanog抑制効果を検討した。さらに、Nanog恒常発現による骨分化能促進メカニズムを解析した。まず代表的な骨分化シグナルであるBMPシグナルの下流分子であるSmad1,5,8のリン酸化をウエスタンブロットで比較検討したところ、Nanog導入群ではSmad1,5,8のリン酸化が長時間継続していた。ついで、ES細胞の自己複製に重要なSTAT3のリン酸化を同様にウエスタンブロットで比較検討すると、Nanog導入群ではSTAT3のリン酸化が弱い傾向が認められた。以上により、NanogがES細胞だけではなく、骨・軟骨分化制御機構においても重要な機能を有する可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,020千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 420千円)

【研究分野】矯正・小児系歯学

【研究領域課題番号】16592039 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

歯学 / 再生医療 / 骨代謝 / 再生医学 / 再生骨軟骨 / 液性因子 / 脱分化 / 口唇口蓋裂 / 統計的手法 / 細胞分化

【研究成果の概要】

本研究では、顎裂部骨移植への再生医療の導入とその矯正学的評価系の確立を目指し、顎裂部への移植骨作成のための基礎的検討を行った。研究内容は大別すると、(1)間葉系細胞による再生骨軟骨組織作成のための基礎的研究、ならびに(2)骨軟骨細胞の分化制御メカニズムの解明、の二項目からなる。(1)については、インフォームドコンセントに基づき、口唇口蓋裂をはじめとする先天奇形に対する手術の際に得られたヒト由来細胞の増殖・分化条件の最適化を試みた。最初に、再生組織を作成するための必要細胞数は10^9のオーダーであると算出し、細胞増殖のゴールを最初の1000倍増と設定し、(1)安全性の面からFBSは用いない、(2)細胞の特性を出来る限り維持した状態で1000倍以上の増殖を獲得する、(3)すでに臨床応用実績のある増殖因子を使用する、という基準で各種増殖因子の組み合わせの最適化を図り、軟骨細胞については、FGF-2、insulinあるいはIGF-Iの組み合わせが最適であることを明らかとした。ついで、軟骨細胞増殖培養に伴って生じる細胞の脱分化という問題に対処すべく、脱分化型軟骨細胞を再分化させるための液性因子の組み合わせを網羅的に検索したところ、BMP-2とinsulin、甲状腺ホルモン(T3)の組合せ(BIT)が理想的な再分化誘導法であることを見出した。また、臨床応用が期待されるいくつかのハイドロゲルについて、骨軟骨再生における足場素材としての特性を明らかにするために細胞に対する増殖、基質産生効果を評価した。(2)については、CGK IIが軟骨分化に重要な機能を有すること、骨系統細胞の分化においてCdk6が分化抑制因子として非常に重要な機能を果たしていること、骨再生医療に用いる新規シグナル候補としてCdk4/CyclinD1が有望であることなどを報告し、骨軟骨再生医療の発展に不可欠な骨軟骨細胞の分化増殖メカニズムの解明を行った。(752字)

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2004 - 2005

【配分額】3,600千円 (直接経費: 3,600千円)

【研究分野】熱工学

【研究領域課題番号】15106004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バイオ関連機器 / 再生医学 / 熱工学 / 流体工学 / マイクロマシン / 流体力学 / マイクロセルソータ / 再生医療 / マイクロ混合器 / マイクロ分離器 / 抗原抗体反応 / 磁性粒子 / 接着性 / 温度感受性ゲル / マイクロ生化学分析システム / セルソータ / 表面マーカ / マイクロ流路 / カオス混合 / ラミネーション混合 / 旋廻培養

【研究成果の概要】

本研究では,マイクロスケールでの熱流動の特性を活かし,マイクロ流路内で細胞の混合,ラベリング,分離,輸送等を極めて効率的に行うためのマイクロ・セルプロセッシングの創成を目標とした.具体的な応用分野として幹細胞を用いた再生医療技術を想定し,細胞群から稀少細胞を抽出するマイクロ・セルソーティングシステムの開発を行った.すなわち,マイクロ流路内の細胞や粒子の運動などに対する知見を蓄積するための,高精度数値解析法や新しい画像計測法の開発,細胞のハンドリングに適する新規材料を用いたマイクロマシン技術の開発とデバイスの製作,デバイス性能の実験的評価などを通して,細胞分離のための実用マイクロシステムの具体的設計指針を構築した.
まず,ラミネーションマイクロ混合器,およびそれを用いた免疫磁気細胞分離システムを構築し,これまでのマイクロ・セルソーターよりも高い分離速度が得られることを示し,臨床に必要な比較的大量のサンプルについても並列処理によって実現できる見通しを得た.また,細胞に全く標識粒子を結合させることなく抗原抗体反応により分離する方法として,接着力による減速効果を用いる分離システムを提案し,マイクロマシン技術によりマイクロ細胞分離器を試作した.接着力による減速効果を用いる本手法と,そのために開発した機能化ポリパラキシリレンを用いる高密度抗体固定法は極めて新規性が高い.
従来の再従来の再生医療研究における体性幹細胞抽出・培養は数週間にわたり,臨床に適用するには膨大な時間や人的リソースを要していた.熱流動の特性を活かした本研究で提案する分離法により,抽出プロセスの短時間・低コスト化が可能であり,再生医療の発展に大きく貢献できるものと考えられる.

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2003 - 2007

【配分額】128,570千円 (直接経費: 98,900千円、間接経費: 29,670千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】15209028 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ヒトES細胞 / 再生医学 / 前駆細胞 / 内皮細胞 / 血管平滑筋細胞 / VEGF / ナトリウム利尿ペプチド / アドレノメジュリン / ES細胞 / 再生医療 / 血管再生 / 血管新生

【研究成果の概要】

1.ヒトES細胞からの血管前駆細胞の同定:
ストローマ細胞株(OP9細胞)と共培養することで、Flk1^+TRA1^-VEcadherin^-PDGFRβ^+の細胞が分化誘導され、この細胞群が血管前駆細胞(VPC)の特性を有していた。
2.血管ホルモンの血管再生作用の発現とその分子機構の解析-血管再生への応用
2-a.発生工学的手法によるナトリウム利尿ペプチドの血管再生作用の発見と遺伝子治療への応用:ナトリウム利尿ペプチド(NP)システムの種々の遺伝子変異動物およびアデノウィルスを用いた遺伝子導入により、NPの血管再生作用を発見した。2-b.アドレノメジュリンの障害内皮再生作用及び血管再生作用の発見とその分子機構の解析:NPと同様に血管拡張作用を有するアドレノメジュリン(AM)がcAMP/プロテインキナーゼAの活性化と、PI_3キナーゼ/Akt系の活性化により血管再生作用を発揮することを明らかにした。また、AM単独過剰発現トランスジェニックマウスを開発し、in vivoでのAMの血管再生作用を証明した。2-c.アドレノメジュリンによるES細胞由来血管前駆細胞からの内皮細胞分化誘導作用の発見:AMがVEGFと協調し、マウスES細胞由来VPCの内皮細胞への分化を強力に促進することを明らかにした。
3.ヒトES細胞由来血管前駆細胞の生体移植とその治療応用の検討:
ヒトES細胞由来VPCより分化された発生初期内皮細胞および血管平滑筋細胞の生体移植により、皮膚潰瘍モデルおよび閉塞性動脈硬化モデルにおいてヒト血管が効率よく構築され血流回復治療効果が認められた。
4.ヒトES細胞由来血管前駆細胞を用いたヒト血管発生分化関連遺伝子発現のジーンプロファイリングとデータベース構築:
ヒトES細胞由来VPCを用いて、マイクロアレイ法にてヒト血管発生分化誘導に関与する遺伝子群を網羅的に解析し、データベースを構築することを試みた。
5.マウスES細胞由来VPCの人工血管への播種と拍動流負荷による血管細胞への分化誘導の試み:
ポリウレタン性多孔性の生体移植用の人工基材を開発し、マウスES細胞由来VPCを回転培養にて播種し、拍動流負荷装置で還流刺激を加えたところ、VPCはずり応力により内皮細胞が分化し、さらに伸展刺激により血管平滑筋細胞が分化増殖した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)

【研究分野】血液内科学

【研究領域課題番号】14657241 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

造血幹細胞 / 可塑性 / ヒトES細胞 / 血球細胞 / Tie2 / GFP / 再生医療 / 幹細胞 / 再生医学 / Notch / paraaortic-splanchnopleura(P-SP)領域 / 血管内皮細胞

【研究成果の概要】

GFPトランスジェニックマウス造血幹細胞分画を移植して、脳内からGFP陽性細胞を採取し、神経特異的マーカーであるNeuNやTrk-Rの発現を解析した。この実験では、脳内においてGFP陽性細胞を同定することができ、これらの細胞におけるNeuNおよびTrk-Rの発現を確認した。しかしながら、その発現時期を明確にすることはできなかったため、これらの分子の発現を誘導する転写因子の道程には至らず、したがって遺伝子発現プロファイルを解析し、幹細胞可塑性の分子メカニズムを解明するという当初の目標に到達することはできなかった。
しかし一方申請者らは、科学技術・学術審議会「特定胚及びヒトES細胞研究専門委員会」において、ヒトES細胞の研究計画について審議を受け、平成14年12月に文部科学大臣からの計画承認を受けた。その後、ヒトES細胞の培養に着手し、造血細胞をよりよく分化誘導する条件を検索している。現在までのところ、無血清条件で未分化状態を保ちながらヒトES細胞を維持できているが、血球細胞への分化については血清添加条件でのみ成功している。これと同時に、マウスES細胞を用いて、ES細胞から造血幹細胞への分化を決定する分子を、発現クローニング法により同定を試みている。すなわち、ES細胞にTie2プロモーターでドライブされるGFP発現ベクターを導入し、GFP陽性をESから造血幹細胞への分化方向中胚葉マーカーとして用いる。マウスAGM由来cDNA発現ライブラリーをOP-9ストローマ細胞に導入し、ES由来GFP発現細胞の出現を指標として、cDNAを単離することを試みる。このようにして、別な角度から再生医療への道筋を見いだしたいと考えている。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2002 - 2003

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)