ヒト心筋・骨格筋からの心筋幹細胞株の樹立と末期的心不全への幹細胞移植医療実現化へ向けての研究基盤形成

文献情報

• 文献番号: 200716005A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: ヒト心筋・骨格筋からの心筋幹細胞株の樹立と末期的心不全への幹細胞移植医療実現化へ向けての研究基盤形成
• 課題番号: H17-トランス-一般-006
• 研究年度: 平成19(2007)年度
• 研究代表者(所属機関): 松原 弘明(京都府立医科大学 医学研究科)

研究分担者(所属機関)

• 王　英正(京都大学 医学研究科)
• 室原　豊明(名古屋大学　医学部)
• 尾池　雄一(熊本大学　医学薬学研究部)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 医療技術実用化総合研究（基礎研究成果の臨床応用推進研究）
• 研究開始年度: 平成17(2005)年度
• 研究終了予定年度: 平成19(2007)年度
• 研究費: 32,000,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

末期心不全への心筋再生医療は世界中でまだ実施されていない。我々は、少量のヒト心筋材料よりヒト心筋幹細胞の単離精製・増幅法を世界に先駆けて確立した（国際特許申請済）。臨床実用化にむけて、大動物を使用した前臨床試験を実施し、安全性・有効性を検証し、臨床試験phase I/IＩaのプロトコールを作製して、世界で初めての心筋再生医療の実現化を目的とする。

研究方法

ヒト心筋から心筋幹細胞の単離・増殖法の確立と大動物移植実験の実施：研究代表者らはヒト心筋から心臓幹細胞の単クローン化増殖・増幅に成功している。小動物移植実験は終了しているので、大動物（ブタ）を用いた前臨床試験を実施する。ヒト心臓組織は開心術中の心筋サンプルより約2-4g採取する。コラゲナーゼ処理による分離後、我々が独自に開発した、単一細胞無血清浮遊系システムでスフェアを形成した幹細胞群を再度酵素処理にて分離し、我々が発見した心筋幹細胞特異的増殖因子bFGF存在下にて大量に増幅させる。ブタ冠動脈を遮断・再開通させ虚血心筋モデルを作成し、1月後に心筋幹細胞を心筋内に移植し、生体吸収性bFGF徐放ゲラチンシートをその上から覆う。血管造影・エコー・MRIにて移植後の心機能・不整脈を評価する。移植後の心筋組織を免疫組織学的検索により、移植細胞の心筋分化・血管数・奇形種形成を検証する

結果と考察

　心臓幹細胞移植とbFGFシート併用移植による相乗的な心機能改善効果は治療４週後において約12％もの不全梗塞心筋の左室駆出率の改善と3%もの梗塞重量の減少を認めた。この細胞移植とbFGFシート併用移植による相乗的な心機能改善効果は骨髄由来幹細胞移植では認めず、本研究における心臓幹細胞移植の心筋再生における特異的有用性を証明した。さらに、並行して行われた追試2の長期観察試験にて、標識された心臓幹細胞は、4ヶ月後の移植後慢性期においても心臓幹細胞とbFGFシートの併用移植群では高い生着率を保ち、心機能改善効果も保持されていた。いかなる奇形種、異形細胞腫の形成,不整脈の発生は確認されなかった。

結論

世界に先駆けて開発したFGFシート併用心臓幹細胞移植治療は、世界で最も優れた心筋再生医療でると結論される。国際特許も申請しており、今後の臨床試験への展開が期待される。

公開日・更新日

• 公開日: 2008-04-04
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 200716005B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: ヒト心筋・骨格筋からの心筋幹細胞株の樹立と末期的心不全への幹細胞移植医療実現化へ向けての研究基盤形成
• 課題番号: H17-トランス-一般-006
• 研究年度: 平成19(2007)年度
• 研究代表者(所属機関): 松原 弘明(京都府立医科大学 医学研究科)

研究分担者(所属機関)

• 王　英正(京都大学探索医療センター　開発部)
• 室原　豊明(名古屋大学　医学部)
• 尾池　雄一(熊本大学　医学・薬学研究部)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 医療技術実用化総合研究（基礎研究成果の臨床応用推進研究）
• 研究開始年度: 平成17(2005)年度
• 研究終了予定年度: 平成19(2007)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

末期心不全への心心筋再生医療は世界中でまだ実施されていない。我々は、少量のヒト心筋材料よりヒト心筋幹細胞の単離精製・増幅法を世界に先駆けて確立した（国際特許申請済）。臨床実用化にむけて、大動物を使用した前臨床試験を実施し、安全性・有効性を検証し、臨床試験phase I/IＩaのプロトコールを作製して、世界で初めての心筋再生医療の実現化を目的とする。

研究方法

ヒト心筋から心筋幹細胞の単離・増殖法の確立と大動物移植実験の実施：研究代表者らはヒト心筋から心臓幹細胞の単クローン化増殖・増幅に成功している。小動物移植実験は終了しているので、大動物（ブタ）を用いた前臨床試験を実施する。ヒト心臓組織は開心術中の心房、ヒト骨格筋は下肢切断肢より約2-4g採取する。コラゲナーゼ処理による分離後、我々が独自に開発した、単一細胞無血清浮遊系システムでスフェアを形成した幹細胞群を再度酵素処理にて分離し、我々が発見した心筋幹細胞特異的増殖因子bFGF存在下にて大量に増幅させる。ブタ冠動脈を遮断・再開通させ虚血心筋モデルを作成し、1月後に心筋幹細胞を心筋内に移植し、生体吸収性bFGF徐放ゲラチンシートをその上から覆う。血管造影・エコー・MRIにて移植後の心機能・不整脈を評価する。移植後の心筋組織を免疫組織学的検索により、移植細胞の心筋分化・血管数・奇形種形成を検証する

結果と考察

心臓幹細胞移植とbFGFシート併用移植による相乗的な心機能改善効果は治療４週後において約12％もの不全梗塞心筋の左室駆出率の改善と3%もの梗塞重量の減少を認めた。この細胞移植とbFGFシート併用移植による相乗的な心機能改善効果は骨髄由来幹細胞移植では認めず、本研究における心臓幹細胞移植の心筋再生における特異的有用性を証明した。さらに、並行して行われた追試2の長期観察試験にて、標識された心臓幹細胞は、4ヶ月後の移植後慢性期においても心臓幹細胞とbFGFシートの併用移植群では高い生着率を保ち、心機能改善効果も保持されていた。いかなる奇形種、異形細胞腫の形成,不整脈の発生は確認されなかった。

結論

世界に先駆けて開発したFGFシート併用心臓幹細胞移植治療は、世界で最も優れた心筋再生医療でると結論される。国際特許も申請しており、今後の臨床試験への展開が期待される。

公開日・更新日

• 公開日: 2008-04-04
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 200716005C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 我々は心筋幹細胞マーカーとしてSca-1を同定したが十分に増幅することは困難であったが、浮遊培養を用いて約100万倍まで増幅させ多能性幹細胞の特性を持ち心筋分化する細胞を得ることに成功した（国際特許申請済）。またbFGFが心筋幹細胞の特異的増殖・分化誘導因子であることを発見し、ブタ心筋梗塞でbFGFゼラチン生体吸収性シートと幹細胞移植の併用により、移植細胞の生存率、心筋分化効率、心機能改善は著明に向上した。このbFGFシートと幹細胞移植の組み合わせが、現在での世界最高の心筋再生医療と考えられる。
• 臨床的観点からの成果: 我々は心筋幹細胞マーカーとしてSca-1を同定したが十分に増幅することは困難であったが、浮遊培養を用いて約100万倍まで増幅させ多能性幹細胞の特性を持ち心筋分化する細胞を得ることに成功した（国際特許申請済）。またbFGFが心筋幹細胞の特異的増殖・分化誘導因子であることを発見し、ブタ心筋梗塞でbFGFゼラチン生体吸収性シートと幹細胞移植の併用により、移植細胞の生存率、心筋分化効率、心機能改善は著明に向上した。このbFGFシートと幹細胞移植の組み合わせが、現在での世界最高の心筋再生医療と考えられる。
• ガイドライン等の開発: 特になし
• その他行政的観点からの成果: 本研究はヒト心筋幹細胞を用いた世界で初めての臨床研究として新規性が認められるものと考え（国際特許申請済）、重症虚血性心疾患患者へのbFGFシート併用心臓幹細胞移植をphase I/IIa 臨床試験プロトコルを作成中である。
• その他のインパクト: 新聞やテレビ等で数多く取り上げられている。京都府立医大循環器内科HPの新着情報(what new)を; http://www2.kpum.ac.jp/~med2/what/index.html をごらんになってください。

発表件数

• 原著論文（和文）: 12件
• 原著論文（英文等）: 20件
• その他論文(和文): 20件
• その他論文(英文等): 5件
• 学会発表(国内学会): 22件
• 学会発表(国際学会等): 18件
• その他成果(特許の出願): 0件 ; 「出願」「取得」計3件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 10件

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Ogata T, Matsubara H, Oh H, etal.; MURC, a muscle-restricted coiled-coil protein that modulates the Rho/ROCK pathway, induces cardiac dysfunction and conduction disturbance.(in press); Mol Cell Biol. (in press 2008) (2008)
• 原著論文2: Nomura T, Matsubara H, Oh H, etal.; Therapeutic potential of stem/progenitor cells in human skeletal muscle for cardiovascular regeneration.; Curr Stem Cell Res Ther. , 2 (4) , 293-300 (2007)
• 原著論文3: Nomura T, Matsubara H, Oh H, etal.; Skeletal muscle-derived progenitors capable of differentiating into cardiomyocytes proliferate through myostatin-independent TGF-beta family signaling.; Biochem Biophys Res Commun. , 365 (4) , 863-869 (2007)
• 原著論文4: Takahashi T, Matsubara H.; New targeted angiogenic strategy: bursting bubbles.; Circ Res. , 101 (3) , 232-233 (2007)
• 原著論文5: Kitamura R, Matsubara H, Oh H, etal.; Stage-specifc role of endogenous Smad2 activation in cardiomyogenesis of imbryonic stem cells.; Circ Res. , 101 (1) , 78-87 (2007)
• 原著論文6: Ogata T, Matsubara H, Oh H, etal.; Osteopontin is a myosphere-derived secretory molecule that promotes angiogenic progenitor cell ; Biochem Biophys Res Commun. , 359 (2) , 341-347 (2007)
• 原著論文7: Tateishi K, Matsubara H, Oh H, etal.; Human cardiac stem cells exhibit mesenchymal features and are maintained through Akt/GSK-3beta signaling.; Biochem Biophys Res Commun. , 352 (3) , 635-641 (2007)
• 原著論文8: Tateishi K, Matsubara H, Oh H, etal.; Clonally amplified cardiac stem cells are regulated by Sca-1 signaling for efficient cardiovascular regeneration.; J Cell Sci. , 120 (10) , 1791-1800 (2007)
• 原著論文9: Nakajima N, Matsubara H, Oh H, etal.; MicroRNA-1 facilitates skeletal myogenic differentiation without affecting osteoblastic and adipogenic differentiation.; Biochem Biophys Res Commun. , 350 (4) , 1006-1012 (2006)
• 原著論文10: Nomura T, Matsubara H, Oh H, etal.; Skeltal myosphere-derived progenitor cell transplantation promotes neovascularization in delta-sarcoglycan knockdown cardiomyopathy.; Biochem Biophys Res Commun. , 352 (3) , 668-674 (2006)

公開日・更新日

• 公開日: 2015-05-26
• 更新日: -