共同研究講座

心臓再生医療学

再生医療による心臓病治療の普及を目指した開発研究
  • 1細胞レベルでの遺伝子発現プロファイリングと発生生物学的手法を駆使した心臓前駆細胞の分化過程の解明
  • 新たなバイオマーカーの発見とその応用
  • 高品質なiPS細胞由来心筋の効率的な作製方法の追求
  • 正常な心室壁組織構築過程の心筋緻密化過程の理解と応用
  • ヒトiPS細胞の新しい臨床応用法の探求

心筋の分化を理解し、再生医療による心臓病治療に生かす学際的研究開発

終末期心不全は未だに予後が悪く、最終手段である心移植は慢性的にドナーが不足しているため、多能性幹(ES/iPS)細胞を用いた効果的な再生医療の確立は急務です。虚血や機能的破綻によって失われた心臓の筋肉(心筋)をES/iPS細胞から作製した心筋で補うためには、効率よく高純度で品質の高い心筋へと分化させて利用する必要が有りますが、実際に病院で広く使われる治療法にするためには、多くの問題をまだまだ解決せねばなりません。

私たちの研究室では、心筋が分化していく分子機構を明らかにすることで、ES/iPS細胞から高品質な心筋を得る事を目標に、バイオインフォーマティクスや発生工学的手法を駆使して独自の研究を展開してきました。ES/iPS細胞から心筋が出現するには、まずはES/iPS細胞が未分化中胚葉に分化し、心臓原基を構成する心臓前駆細胞(現在では第1と第2心臓領域と言う二種類の前駆細胞が有る事が判っています)を経て、心筋へと分化する必要があります。今までの私たちの研究で、転写因子Tbx5を特異的に発現する心臓前駆細胞は、心房と左心室にしか寄与しない第1心臓領域の、しかも心筋にしか分化する事ができない単分化な細胞であることが明らかとなりました[1]。また、GPIアンカー型細胞膜タンパク質GFRA2は心臓前駆細胞に特異的で、しかも第1と第2心臓領域に共通の細胞表面抗原であり、他のバイオマーカーと組み合わせて利用することにより、心筋・平滑筋や内皮細胞にも分化できる多分化心臓前駆細胞と、さらに分化が進んで心筋に分化が決まってしまった(でも未だ心筋にはなっていない)単分化前駆細胞を目的に応じて選別出来ることを私たちは突き止めました[2]。さらに、胎児の心臓で心室壁の解剖学的構造が完成する過程である「心筋緻密化」にGFRA2が重要な役割を果たす事を見いだし、この分子の異常は非常に予後が不良な心筋緻密化障害心筋症を引き起こす可能性が高い事も明らかにしました。

当研究室では、テルモ(株)および大日本印刷(株)との共同研究で、医学(心臓血管外科学・循環器内科学・循環器小児科学)、生物学(発生生物学・細胞生物学・分子生物学・幹細胞生物学・システム生物学)および工学(発生工学・ゲノム編集・組織工学・材料工学・AI・イメージング)を融合させ、さらに高品質/高純度な心筋をES/iPS細胞から出来うる限りの低コストで作製し、心臓の再生医療に利用するための研究を学際的に展開していきます。

【文献】

1.Kokkinopoulos et al. PLoS One 10(10):e0140831, 2015.
2.Ishida et al. Cell Rports 16(4):1026-38, 2016.