再生組織の強度制御法を用いた臍帯由来人工血管の開発
研究課題情報
- 課題管理番号
- 19lm0203087h0001
- 9つの連携分野プロジェクト
革新的医療技術創出拠点プロジェクト
- 事業名
橋渡し研究戦略的推進プログラム
- タグ(2019)
研究の性格: 医薬品・医療機器等の開発を目指す研究<医療機器開発につながるシステム開発を含む>
開発フェーズ: 非臨床試験・前臨床試験
承認上の分類: 再生医療等製品
対象疾患: 先天奇形,変形および染色体異常
- 代表研究機関
- 公立大学法人横浜市立大学
- 研究代表者
(2019) 石川義弘, 公立大学法人横浜市立大学, 大学院医学研究科 循環制御医学・教授
- データサイエンティスト
藤田孝之
横浜市立大学大学院医学研究科, 講師
- 研究期間
- 2019年度 - 2019年度
- 課題への総配分額
- 12,959 千円
- 研究概要(2019)
- 本申請では、ヒト臍帯由来の細胞を、先天性心疾患における手術材料血管パッチとして開発する。既存の人工材料パッチ(ゴアテックスなど)では、患児の成長後に再手術の必要があり、大きな問題となっている。そこで本人の臍帯より細胞を単離し、我々の特許技術である周期加圧重層培養法を用いて、血管パッチとして合成する。当年度の目的は、非臨床POC取得のための第一段階として、1)周期加圧による重層培養条件の最適化、2)血管パッチの強度の達成、3)動物生体移植、および4)既存の加圧装置の改良を行い、それに合わせてPMDAのRS相談を行って次年度以降に実施する内容を確立することである。とりわけ1)および2)においては、手術が施行される生後12週以内に、人工血管パッチの完成と品質検査を終了できる技術を目指す。また3)においては生着性を確認するためのヌードラットを用いた移植実験を進める。
研究成果情報
2019
成果の概要
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先天性心疾患、特にファロー四徴症に対して、肺動脈狭窄を解除するためにゴアテックスなどの人工材料から作製された血管パッチグラフトが用いられている。手術初期の成績は良好だが、人工材料が成長しないため、患児の成長に伴う再狭窄が出現し、複数回の再手術が避けられず、患児のQOLと医療費の観点で問題となる。我々は培養細胞に周期加圧を加え、人工材料を使わずに人工血管を作製する技術を開発した。本研究では、この技術をすでに臍帯由来血管平滑筋細胞に適用し、生体材料のみの血管グラフトを開発することを目的とする。本材料は、患児の細胞を用いるため、移植後に患児とともに成長することが期待されるとともに、移植後の免疫拒絶がおこらない。そのため安全かつ有効性の高い材料であることが期待される。 本申請期間中に臍帯動脈より血管平滑筋細胞を分離培養する方法を確立した。また、分離した血管平滑筋細胞に周期加圧培養を行うことで、10層の細胞シートを安定的に作製すること成功した。この細胞シートは肺動脈狭窄を有する患児の肺動脈圧に耐えうる強度を示した。この細胞シートを、ヌードラットの大動脈へ移植し、移植部位の長期開存を確認した。 また、研究分担機関である工学部では、血管平滑筋細胞に得化した周期加圧装置を作製するため、周期加圧中の各種パラメーターをリアルタイムに計測する技術を確立した。 今後は、今年度に作製方法を確立した筋芽細胞シートを用いて、中型動物への移植実験や非臨床安全性試験を行い、非臨床POCの早期の取得を目指す。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Cai W, Fujita T, Hidaka Y, Jin H, Suita K, Shigeta M, Kiyonari H, Umemura M, Yokoyama U, Sadoshima J, Ishikawa Y. Translationally controlled tumor protein (TCTP) plays a pivotal role in cardiomyocyte survival through a Bnip3-dependent mechanism. Cell Death Dis. 2019;10(8):549. doi: 10.1038/s41419-019-1787-7.
2. Inoue H, Inazu M, Konishi M, Yokoyama U. Functional expression of TRPM7 as a Ca(2+) influx pathway in adipocytes. Physiol Rep. 2019;7(20):e14272. doi: 10.14814/phy2.14272.
3. Jin H, Fujita T, Jin M, Kurotani R, Hidaka Y, Cai W, Suita K, Prajapati R, Liang C, Ohnuki Y, Mototani Y, Umemura M, Yokoyama U, Sato M, Okumura S, Ishikawa Y. Correction to: Epac activation inhibits IL-6-induced cardiac myocyte dysfunction. J Physiol Sci. 2019;69(3):557. doi: 10.1007/s12576-019-00661-0.
4. Kato Y, Yokoyama U, Fujita T, Umemura M, Kubota T, Ishikawa Y. Epac1 deficiency inhibits basic fibroblast growth factor-mediated vascular smooth muscle cell migration. J Physiol Sci. 2019;69(2):175-84. doi: 10.1007/s12576-018-0631-7.
5. Kemmotsu T, Yokoyama U, Saito J, Ito S, Uozumi A, Nishimaki S, Iwasaki S, Seki K, Ito S, Ishikawa Y. Antenatal Administration of Betamethasone Contributes to Intimal Thickening of the Rat Ductus Arteriosus. Circ J. 2019;83(3):654-61. doi: 10.1253/circj.CJ-18-1033.
6. Narikawa M, Umemura M, Tanaka R, Hikichi M, Nagasako A, Fujita T, Yokoyama U, Ishigami T, Kimura K, Tamura K, Ishikawa Y. Doxorubicin induces trans-differentiation and MMP1 expression in cardiac fibroblasts via cell death-independent pathways. PLoS One. 2019;14(9):e0221940. doi: 10.1371/journal.pone.0221940.
7. Prajapati R, Fujita T, Suita K, Nakamura T, Cai W, Hidaka Y, Umemura M, Yokoyama U, Knollmann BC, Okumura S, Ishikawa Y. Usefulness of Exchanged Protein Directly Activated by cAMP (Epac)1-Inhibiting Therapy for Prevention of Atrial and Ventricular Arrhythmias in Mice. Circ J. 2019;83(2):295-303. doi: 10.1253/circj.CJ-18-0743.
8. Umemura M, Islam MR, Fukumura H, Sato I, Kawabata Y, Matsuo K, Nakakaji R, Nagasako A, Ohtake M, Takayuki F, Yokoyama U, Nakayama T, Eguchi H, Ishikawa Y. Simultaneous hyperthermia-chemotherapy effect by arterial injection of Fe(Salen) for femur tumor. Cancer Sci. 2019;110(1):356-65. doi: 10.1111/cas.13851.
9. Yasuda S, Goda M, Shibuya T, Uchida K, Suzuki S, Noishiki Y, Yokoyama U, Ishikawa Y, Masuda M. An appropriately sized soft polyester external stent prevents enlargement and neointimal hyperplasia of a saphenous vein graft in a canine model. Artif Organs. 2019;43(6):577-83. doi: 10.1111/aor.13399.
10. Osawa K, Umemura M, Nakakaji R, Tanaka R, Islam RM, Nagasako A, Fujita T, Yokoyama U, Koizumi T, Mitsudo K, Ishikawa Y. Prostaglandin E2 receptor EP4 regulates cell migration through Orai1. Cancer Sci. 2020;111(1):160-74. doi: 10.1111/cas.14247.
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. Heart Failure and More; From the Bed to the Benchtop, Yoshihiro Ishikawa, 24th Iranian and 3rd International Congress of Physiology, 2019/10/30, 口頭
不明 / 口頭
2. 動脈管分化の分子メカニズムMolecular mechanisms of development of the ductus arteriosus, 横山詩子, 第125回日本解剖学会総会・全国学術集会; 誌上開催, 2020/3/26, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
3. Identification of ROS induced Na+-independent Mg2+ efflux in rat ventricular myocytes, Tashiro M, Inoue H, Konishi M, Yokoyama U, The 97th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan; 誌上開催, 2020/3/19, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
4. A new biomarker for abdominal aortic aneurysm, Ishikawa Y, Yokoyama U, The 97th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan; 誌上開催, 2020/3/18, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
5. Development of human arterial graft with mechanically functional extracellular matrices, Yokoyama U, Tomoyuki K, Junichi S, Takanori Y, Takashi N, Yoshinobu S, Kentaro K, Etsuko M, Ishikawa Y ,The 97th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan; 誌上開催, 2020/3/18, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
6. The NH2-terminal region is the key for the differential drug sensitivity of TRPM7 and TRPM6, Inoue H, Murayama T, Kobayashi T, Mizumoto R, Yokoyama U, The 97th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan; 誌上開催, 2020/3/17, 国内, ポスター.
国内 / ポスター
7. ファロー四徴症の根治治療を可能にする血管パッチの開発, 石川義弘, 横山詩子, 金子真, AMED難治性疾患実用化研究事業・免疫アレルギー疾患実用化研究事業2019年度合同成果報告会, 2020/2/7, 国内,ポスター
国内 / ポスター
8. 異種細胞間の相互作用による生理的・病的血管リモデリングの分子機序:動脈管と血管炎症について, 横山詩子, 東京医科歯科大学附属病院(東京都文京区), 2019/12/23, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
9. Prostaglandin E receptor EP4-mediated regulation of vascular elasticity, Yokoyama U, Hiromi T, Ishikawa Y, National Institute of Natural Sciences Okazaki Conference Center (Aichi, Okazaki, Japan), 2019/12/6, 国外, 口頭.
国外 / 口頭
10. Molecular Mechanisms of TRPM7 inhibition by oxidative stress, Inoue H, Murayama T, Konishi M, Tashiro M, Yokoyama U, National Institute of Natural Sciences Okazaki Conference Center (Aichi, Okazaki, Japan), 2019/12/6, 国外, ポスター.
国外 / ポスター