【研究領域課題番号】19K10182 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞治療 / 薬剤関連顎骨壊死 / 間葉系幹細胞 / 再生医療 / 薬剤性顎骨壊死 / 骨粗鬆症 / 顎骨壊死 / 免疫 / ビスフォスフォネート

【研究成果の概要】

薬剤関連顎骨壊死は骨粗鬆症の治療薬などの投与で発生する疾患であり治療法はまだ確立されていない。間葉系幹細胞による細胞治療は、間葉系幹細胞が骨を作る細胞の供給源となるだけでなく、骨細胞の活性促進因子を供給するため、有効な治療法と期待されている。しかし間葉系幹細胞は免疫抑制作用を有するため、感染が進行した難治性の患者を治療する目的で投与することはリスクが高い。一方、間葉系幹細胞の免疫調整機機能には不明な点が多く、免疫を活性化することを示した報告もある。そこで本研究では免疫活性化作用をもつ間葉系幹細胞の亜集団を検索し、難治性薬剤性顎骨壊死に対する治療効果を検討した。

【研究の社会的意義】

間葉系幹細胞による顎骨壊死に対する細胞治療の研究は、殆どが発症初期のモデルを用いて評価している。しかし臨床に展開していく上では難治性のモデルを用いた評価をおこなうことが重要である。本研究の特色は、間葉系幹細胞の免疫制御作用に着目し、これまで免疫抑制作用がクローズアップされてきた間葉系幹細胞による細胞治療を感染の進行により憎悪するリスクのある疾患に対し、安全かつ確実に適応させるための方策を新たに作出する点にある。得られた知見は細胞治療の分野において有意義なものとなる可能性がある。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【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】18K09501 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ナノシート / 細胞治療 / 幹細胞移植 / 幹細胞 / 蛍光色素 / 脂肪由来幹細胞 / 再生医療 / 蛍光タンパク

【研究成果の概要】

ナノシートは、物理的作用によりあらゆる物質表面に密着できる。ナノシートを幹細胞移植に応用し、ASCを用いることで、細胞培養期間を短縮し、加工工程を省き、低コストに治療効率を大きく改善する新しい幹細胞移植技術を創出できる。
移植ASCおよびASCスフェロイドをナノシートで保持することで創傷治癒促進効果を得られた。創傷治癒機序解明への新アプローチを発見することができた。

【研究の社会的意義】

難治性皮膚潰瘍は治療抵抗性であり、皮弁術など高度な手術手技を要することも多い。 治療期間も長期化し、人的、経済的 負担は大きい。ナノシートによる細胞治療は創傷治癒を促進し、成長因子発現亢進が認められた。このASCの paracrine効果について、移植細胞を有効に利用し、創傷治癒効果促進を得られていることがわかった。
ナノシートを幹細胞移植に応用し、脂肪由来幹細胞（ASC）を用いることで、細胞培養期間を短縮し、加工工程を省き、低コストに治療効率を大きく改善する新しい幹細胞移植技術を創出できる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【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】消化器内科学

【研究領域課題番号】22229005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞移植 / 再生医療 / 大腸炎創傷治癒 / 大腸上皮 / 組織幹細胞 / 体外培養技術 / 細胞治療 / 大腸炎 / 創傷治癒 / 大腸上皮幹細胞 / 細胞増殖機構 / 細胞分化機構 / 炎症性腸疾患

【研究成果の概要】

腸管上皮の再生機構を明らかにし、ヒト消化管再生医療に応用することが期待されている。正常な腸管上皮を体外で操作し解析することは技術的に困難とされていたことを背景とし、申請者・渡辺と分担者・中村は、正常マウス大腸由来上皮細胞を長期にわたり無血清培地中で3次元的に培養維持する画期的技術開発に着手し、かつ独自の大腸上皮幹細胞培養技術の応用を図り、「正常上皮細胞機能を解析すること」、「培養大腸上皮細胞の臨床応用技術基盤を確立すること」を目的とした。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2010-05-31 - 2015-03-31

【配分額】216,970千円 (直接経費: 166,900千円、間接経費: 50,070千円)

【研究分野】胸部外科学

【研究領域課題番号】22390271 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

重症心不全 / 細胞治療 / 細胞バンキング / 人工心臓 / 細胞培養 / 細胞バリデーション / 再生医療 / 前臨床研究 / 細胞バリエーション

【研究成果の概要】

本研究においては、現在の使用可能なリソースを用いて、現状の法体系のもとで、可及的速やかに小児心不全の新しい治療体系を確立することを目標とした。小児を取り巻く環境は、成人における重症心不全の治療として、心臓移植、人工心臓治療、更には再生医療などが臨床において実施されているのとは対照的である。本研究においては、現在の使用可能なリソースを用いて、現状の法体系のもとで、可及的速やかに小児心不全の新しい治療体系を確立することを目標とした。本研究の成果は、小児心不全治療に対する臨床研究への橋渡しとして、再生医療を実施する基盤となる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31

【配分額】18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】19650124 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞 / 光増感 / 自己組織化 / 細胞治療 / 酸化 / 細胞膜 / 再生医療 / トランスフェクション / 自己組識化材料 / 遺伝子導入 / 医工学 / 光化学

【研究成果の概要】

細胞は生物の基本的な構成要素であり、細胞は自分自身でその機能を保つことが出来る最小単位である。近年大きく期待されている細胞治療の実現には、細胞機能の高度な制御、あるいは改変が欠かせない。理想的には細胞の内部に対し、直接に人為的な改変作業を施す、あるいは任意の大きさ・組成の物質を導入することが望ましい。しかしながら、細胞は細胞膜によって自分と外界を隔てている。細胞膜は柔軟で改変作業を受け付けにくく、また改変作業を引き金に自分を分解して死んでしまう。細胞自体の飲食作用を利用した物質導入法もあるが、これは細胞の性質に強く依存し、適用困難な細胞も多々存在する。これに対し、代表者らは細胞膜のごく一部に強い酸化反応を引き起こすことで,細胞膜を数百ナノメーターという従来にない大きさで穿孔し、なおかつ数分以内に細胞自身がその孔を修復し,生存する現象を発見、応用を進めている。
本研究はこの基盤技術を発展させ、細胞治療に適用可能な規模の細胞改変を廉価に実現することを目指すものである。本年度の成果として、この穿孔能力を備えかつ量産可能な樹脂シート、及びその自動運用システムの開発に成功した。またこのシステムによって、治療に使える規模の細胞集団を対象に、かつ個々の細胞に対し膜穿孔による物質導入を行うことが可能になった。改良の余地はまだ様々にあるが、今後このシステムによって、免疫系の能力不足を人工的に補強した細胞治療を実現するよう、研究・開発を進めてゆく。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)

【研究分野】胸部外科学

【研究領域課題番号】16659365 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

臍帯血 / 再生医療 / 心筋梗塞 / 幹細胞 / 細胞治療

【研究成果の概要】

研究の背景:臍帯血には多くの未熟・幼若細胞が含まれることが知られている。我々は、ヒト臍帯血のCD34陽性細胞を心筋梗塞モデルのラットの心臓に筋注することで心機能改善効果が得られるかどうかを検討した。
方法:一人由来の臍帯血からCD34陽性細胞を分離。実験にはウイスターラットを用い、免疫抑制としてFK506の腹腔内注射を行った。冠動脈左前下行枝を結紮して心筋梗塞を作成。30分後に2x10^5個のCD34陽性細胞を含む細胞浮遊液を虚血領域へ注入。心エコーは術前、および4週間後、コンダクタンスカテーテルによる心機能評価は4週間後のエコー施行後に行った。凍結切片をヒトCD34,CD45,PECAM-1に対する抗体を用いて免疫染色し、臍帯血由来細胞の存在を確認。ラットCD31に対する抗体による免疫染色により、心筋虚血領域の毛細血管密度の測定を行った。
結果:左室駆出率は細胞注入群で有意に高く(31±2%vs24±2%,Pく0.05)心拡大も抑制されていた(7.3±0.3_mm vs8.5±0.4_mm,Pく0.05)。また、細胞注入群のEmaxは有意に高かった(778±36mmHg/ml vs610±20mmHg/ml,P<0.01)。組織学的検査では、虚血領域において有意に細胞注入群の方が毛細血管密度が高かった。また免疫染色では、臍帯血由来細胞が確認され、一部は血管組織にとりこまれていた。ただし、このうち血管に取り込まれていると考えられるものは約1%であった。
結語:我々は臍帯血由来のCD34陽性細胞移植によって心筋梗塞後の血管新生の増強と心機能の回復が認められることを示した。臍帯血由来CD34陽性細胞は血管内皮前駆細胞というよりはむしろ造血幹細胞として働き血管増殖因子等を放出することで血管増生に寄与すると示唆された。これらの結果から、臍帯血CD34陽性細胞による細胞治療は、心筋梗塞に対して有用である可能性があると考えられた。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2004 - 2005

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)