ヒトＥＳ細胞を用いた安全な人工血液の開発に関する研究

文献情報

• 文献番号: 200808003A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: ヒトＥＳ細胞を用いた安全な人工血液の開発に関する研究
• 課題番号: H18-創薬・一般-019
• 研究年度: 平成20(2008)年度
• 研究代表者(所属機関): 湯尾 明(国立国際医療センター 研究所 血液疾患研究部)
• 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 創薬基盤推進研究（政策創薬総合研究）
• 研究開始年度: 平成18(2006)年度
• 研究終了予定年度: 平成20(2008)年度
• 研究費: 7,000,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

血液成分の輸注は現代医療において不可欠であるが、ボランティアからの供給には限りがあり、感染症の媒体となる危険も有る。従って、クリーンな環境で安定して血液細胞成分を生成する技術を開発していくことは極めて重要である。また、骨髄の造血幹細胞から血液細胞成分を増幅する試みは長年研究されてきたが、造血幹細胞は体外では充分に増幅しないことも確認された。これらのことを踏まえて、本研究では無限増殖能を有するヒトＥＳ細胞から無フィーダー環境において血液細胞産生を試みた。

研究方法

細胞は、京都大学再生医科学研究所で樹立されたサルＥＳ細胞（CMK-6）、ヒトＥＳ細胞（KhES-3）、ヒトｉＰＳ細胞（253G1）を用いた。血液細胞分化培養においては、前半の細胞凝集塊（sphere）形成に引き続いて後半の接着平面培養に移行する２段階無フィーダー培養を試みた。

結果と考察

ヒトＥＳ細胞を用いての分化誘導においては、第１段階のsphere形成は、６種類の増殖因子・サイトカイン（IGF-II, VEGF, SCF, Flt3-L, TPO, G-CSF）存在下に３日間行われ、その後、ゼラチンコート培養皿の上にて第２段階の接着平面培養に移行した。接着したsphereからは２週間程度で嚢状構造物（sac-like structure）が形成され、構造物の内部に球状細胞（血液細胞）が充満した。産生された血液細胞は、CD45陽性、CD34わずかに陽性、CD11b、CD33陽性の比較的成熟した骨髄系（食細胞系）の血液細胞で、そのうち、形態、細胞組織化学染色、表面抗原などから30-50%が好中球と考えられた。これらの好中球は、in vitroでは遊走能、貪食能、活性酸素産生能を示し、in vivoでも遊走能を発揮した。このような成熟好中球が効率よく産生できるＥＳ細胞の分化誘導システムは、霊長類では世界初であり、顕著な成果が得られたと言える。また、ヒトｉＰＳ細胞からも嚢状構造物を経て血液細胞の産生が確認された。さらに、サルＥＳ細胞の系において、活発に増幅するCD34、 CD45、VE-cadherin陽性細胞が確認された。

結論

ヒトＥＳ細胞を用いて、高効率な２段階無フィーダー血液細胞、好中球分化誘導法を確立した。また、ヒトｉＰＳ細胞でも同様の手法の有効性を確認した。

公開日・更新日

• 公開日: 2011-05-27
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 200808003B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: ヒトＥＳ細胞を用いた安全な人工血液の開発に関する研究
• 課題番号: H18-創薬・一般-019
• 研究年度: 平成20(2008)年度
• 研究代表者(所属機関): 湯尾 明(国立国際医療センター 研究所 血液疾患研究部)
• 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 創薬基盤推進研究（政策創薬総合研究）
• 研究開始年度: 平成18(2006)年度
• 研究終了予定年度: 平成20(2008)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

血液成分の輸注は現代医療において不可欠であるが、善意のボランティアからの供給に限りがあり、感染症の危険もかかえている。従って、病原体混入がないクリーンな環境で安定して血液細胞成分を生成することは極めて重要である。また、骨髄の造血幹細胞から血液細胞成分を増幅する試みは長年研究されてきたが、造血幹細胞は体外では充分に増幅しないことも確認された。これらのことを踏まえて、本研究では無限増殖能を有するヒトＥＳ細胞から無フィーダー環境において血液細胞産生を試みた。

研究方法

京都大学再生医科学研究所で樹立されたヒトＥＳ細胞、ヒトｉＰＳ細胞を用いた。未分化維持増殖培養においては、KSRとマトリゲルコート皿を用いた無血清、無フィーダー、無サイトカイン培養を試みた。血液細胞分化培養においては、前半の細胞凝集塊形成に引き続いて後半の接着平面培養に移行する、２段階無フィーダー培養を試みた。

結果と考察

ヒトＥＳ細胞の無フィーダー無血清無サイトカイン環境による未分化維持増殖培養が可能となった。さらに、ヒトＥＳ細胞において、無フィーダー分化誘導培養で血液細胞を産生できた。第１段階のsphere形成浮遊培養と第２段階の接着平面培養からなる２段階分化誘導系を行った。接着したsphereからは２週間程度で嚢状構造物が形成され、構造物の内部に球状細胞（血液細胞）が充満した。産生された血液細胞は、CD45、CD11b、CD33陽性の比較的成熟した骨髄系の血液細胞で、形態、細胞化学染色、表面抗原などから30-50%が好中球と考えられた。これらの好中球は、in vitroでは遊走能、貪食能、活性酸素産生能を示し、in vivoでも遊走能を発揮した。このような成熟好中球が効率よく産生できるＥＳ細胞の無フィーダー分化誘導システムは、霊長類では世界初であり、顕著な成果が得られたと言える。さらに、このような系の有効性を、ヒトｉＰＳ細胞でも確認した。

結論

ヒトＥＳ細胞を用いて、無血清・無フィーダー・無サイトカイン未分化維持培養を達成し、さらに、高効率な無フィーダー血液細胞、好中球分化誘導法を確立した。また、ヒトｉＰＳ細胞でも同様の手法の有効性を確認した。

公開日・更新日

• 公開日: 2011-05-27
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 200808003C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 本研究では、無フィーダー分化誘導系による血液細胞の産生を試みた。培養法の基本は、前半のsphere形成浮遊培養と後半の平面培養であった。産生された血液細胞は比較的分化した骨髄系の細胞で、好中球を多く含んでいた。これらの好中球は、in vitroでもin vivoでも十分な機能を発揮出来る成熟好中球であった。このような成熟好中球が効率よく産生できるＥＳ細胞の分化誘導システムは、霊長類では世界初であり、顕著な成果が得られたと言える。
• 臨床的観点からの成果: 本研究では、高品質の移植材料の創出のために、異種動物由来の成分の混入を回避する培養法、すなわち、無フィーダー分化誘導系を開発することに成功し、臨床的な意義は大きい。また、研究は最終年度においてヒトiPS細胞にも展開して、臨床応用へ向けて着実に進展した。
• ガイドライン等の開発: 該当なし
• その他行政的観点からの成果: 該当なし
• その他のインパクト: ヒトｉＰＳ細胞に関連する形で、2008年2月27日の日本経済新聞の夕刊の一面トップを飾った。

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 2件
• その他論文(和文): 1件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 9件
• 学会発表(国際学会等): 2件
• その他成果(特許の出願): 0件 ; 「出願」「取得」計2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): 1件

公開日・更新日

• 公開日: 2015-05-26
• 更新日: -