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ヒトiPS細胞から血小板を安定的に大量に供給する方法を開発

中村壮研究員(京都大学CiRA)、江藤浩之教授(京都大学CiRA)らの研究グループは、ヒトiPS細胞から自己複製が可能な巨核球を誘導することに成功し、大量に血小板を生産する方法を確立しました。これまでにもiPS細胞から血小板をつくることはできていましたが、輸血に必要なスケールで血小板を生産するのは困難でした。今回は血小板を生み出す細胞である巨核球に着目し、これまでよりも大きなスケールで、医療現場で使用できる量の血小板を生産することを可能としました。

この研究成果は2014年2月13日正午(米国東部時間)に米国科学誌「Cell Stem Cell」で公開されました。

ポイント

・従来の方法では、iPS細胞から輸血に必要な血小板注1量の100分の1程度しか作れなかった。

・生体外で自己複製し凍結保存が可能な不死化巨核球注2を誘導する方法を確立した。

・巨核球をストックすることで血小板製剤の供給を安定化できる。


1.研究の背景

 血小板は止血に重要な役割を果たす血液細胞で、巨核球という細胞から分離することで生み出され、血液の中を循環しながら、止血で利用されるか一定の寿命で崩壊します。自ら分裂することはできないので、常に巨核球から作られ、必要量が補充されています。現在、深刻な貧血および出血素因をもたらすような血液疾患の患者さんは、献血による血液製剤を用いた輸血に頼らざるを得ない状況です。しかし、献血ドナーの数は少子高齢化等もあり、減少しています。厚生労働省の統計によると、2027年には我が国の必要な輸血製剤の20%はドナー不足に伴い供給できないと発表されています。

 特に血小板は機能を維持するために室温で保存する必要があり、採血後4日間しか有効期間がありません。そのため、必要なときに必要な量の血小板を供給することが困難です。こうした状況を改善するためには、ドナーに依存しないで血小板などの血液製剤を生産する仕組みが必要です。

 江藤教授らのグループは2010年に皮膚細胞由来のiPS細胞から培養皿上で血小板が生産できることを発表しました。しかし1回の輸血では患者さん1人につき2000~3000億個もの血小板が必要ですが、これまでの方法では、10億個程度しか生産できませんでした。そこで今回は血小板前駆細胞である巨核球に着目し、長期間にわたって自己複製することができる巨核球の誘導を試みました。

2.研究結果    

1) ほぼ無限に複製できる巨核球の作製

 これまでの研究で、c-MYCを働かせることで、血小板の生産量を増やすことができることが分かっていました。本研究ではさらに造血幹細胞の細胞分裂に重要な働きをするBMI1やアポトーシスを抑制するBCL-XLという遺伝子を利用することで、5ヶ月以上自己複製可能な巨核球をiPS細胞から誘導することが出来ました。具体的には、iPS/ES細胞から2週間かけて誘導した造血前駆細胞注3に2種類の遺伝子(c-MYCとBMI1)を導入し、さらに2~3週間後に1つの遺伝子(BCL-XL)を追加で働かせることで、ほぼ無限に複製できる巨核球を作製することに成功しました(Fig. 1)。
PR_Fig1_2-thumb-480x198-1159.jpg

2) 自己複製できる巨核球を成熟させて血小板を生産

 巨核球で強制的に働かせていた3つの遺伝子の働きを止めると、およそ5日後には巨核球が成熟し、血小板を生産しました(Fig.2)。この方法では直径10 cmの培養皿(10 mLの培養液)で巨核球を培養し、200~400万個の血小板ができました。つまり、25~50 Lの培養液を用いれば輸血に必要な1000億個の血小板を5日以内に用意できることになります。
PR_Fig2-thumb-480x220-1162.jpg

3) 生産した血小板の機能評価

 今回の方法で生産した血小板はトロンビン注5の存在下で凝集するなど(Fig. 3)、基本的な血小板の機能を持っていました。ヒトから採血した直後の血小板と比べると反応が弱かったものの、保存した血小板やiPS細胞から直接誘導する方法で作成した血小板と比較すると強い反応を示しました。従って、今回の方法で生産した血小板は十分に機能すると考えられます。
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3.まとめ     

 従来のiPS細胞から血小板を生産する方法では、輸血に必要な1000億個もの血小板を生産するためにはヒトiPS細胞が70億個程度必要で、最終的に血小板を得るまでに26日程度必要でした。しかし今回の方法では、250億個の自己複製する巨核球前駆細胞を使用して5日で血小板を得ることができます。培養する装置も、実験室レベルのシャーレ(10mL)からバッグ(1~500L)にすることで複雑な設備を使わずに大量に培養することが出来ます。このシステムにより、日本人に多いHLA型のiPS細胞から血小板製剤を生産するための巨核球のストックや、ドナーが見つかりにくいHLA型やその他の特殊な血小板型(HPA型)の患者さんへの血小板製剤の安定供給が可能となります。今回、研究グループは将来の臨床研究、臨床試験を考慮した巨核球細胞の製造方法を決定したことになります。また、本研究では複数の巨核球を不死化する方法を比較し、より安全な製造方法を見つけました。

 このシステムを用いた臨床研究を平成27~28年に計画しており、最終的には臨床試験を経て10年後の実用化を目指しています。

4.論文名と著者

・論文名

"Expandable megakaryocyte cell lines enable clinically-applicable generation of platelets from human induced pluripotent stem cells"

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iACT市民公開講座「世界初への挑戦~難病治療に挑む」

開催日:2014年3月16日(日)
3月16日(日)13時半~15時、京都烏丸コンベンションホール(京都市中京区烏丸通六角下ル七観音町634。
阪急京都線「烏丸」・地下鉄烏丸線「四条」より徒歩3分)
TEL075・231・6352。
無料。定員先着300人。
申し込みWebiACT 市民公開講座。
http://eventregist.com/e/iACTshimin 

この春、京都大学が皆様におくる市民公開講座『世界初への挑戦~難病治療に挑む』。
1.講演「iPS細胞研究の進展」
講師=橋和利(京都大学 iPS細胞研究所(CiRA))
 2012年ノーベル医学・生理学賞受賞山中教授を陰で支えた一番弟子。医学の常識を覆したiPS細胞がどのようにして生まれたか、またこの研究が将来どうなっていくのか。

2.講演「希少難病との闘い」
演者=海老原健(京都大学iACTレプチン・脂肪細胞プロジェクト)
 難病で苦しむ患者の命を助けたい思いが、世界初の薬を生み出した。京都大学で生まれた世界に誇る新薬の誕生秘話。

3.パネルディスカッション:世界初への挑戦
パネリスト=橋和利、海老原健、村山敏典(iACT早期臨床試験部)、湯浅浩司(iACT技術移転・国際連携部)、鳥口尚子(iACT治験管理部)、藤本久俊(アーネスト法律事務所弁護士)
総合司会=笠原正登(iACT EBM推進部)







第6回 PADM シンポジウム ~ウルトラ・オーファンドラッグの創薬環境~

NPO法人PADM遠位型ミオパチー患者会の「希少疾病における創薬」

【日時】
平成26年 2月23日(日)
開場:13:30 開演:13:45 ~ 17:30 (入場無料)

【会場】
品川インターシティ会議室地下1階 会議室 1+2 
東京都港区港南二丁目16番1号 (JR品川駅港南口よりスカイウェイ徒歩8分)
URL:

詳細は招待状( http://enigata.com/data/6th_PADM_Sympo.pdf )をご参照ください。
ご出席のお返事は上記招待状のFAX出席票にてお申し込みいただくか、

メール( dmio-info@enigata.com )まで、出席者全員のお名前・ご住所・お電話番号
・車いすの有無を明記の上、2月16日(日)17時までに送付願います。


【プログラム】
13:30 受付開始 13:45 開会挨拶 来賓挨拶

第一部 基調講演
14:00 ~ 14:20  米国NIH 訪問・GNE ミオパチーミーティング報告と海外連携について 
           西野一三 国立精神・神経医療研究センター神経研究所 疾病研究第一部 部長
          織田友理子 NPO 法人PADM 代表代行

14:20 ~ 14:40  DMRV 第Ⅰ相追加治験の進捗状況と今後必要な事
          青木正志 東北大学大学院 医学系研究科 神経内科学分野 教授

14:40 ~ 15:00  米国治験の進捗状況と国際共同治験への展望 
          島崎茂樹 ノーベルファーマ株式会社 専務執行役員 研究開発本部長

15:00 ~ 15:10  認定NPOとして目指すもの
          林雄二郎 NPO 法人PADM 事務局長

15:10 ~ 15:30  ●休憩(コーヒーブレイク)●

15:30 ~ 16:00  難病の創薬・実用化研究の現状と展望
          福島雅典 公益財団法人 先端医療振興財団 臨床研究情報センター センター長

第二部 パネルディスカッション
16:00 ~ 17:30  パネルディスカッション ~ウルトラ・オーファンドラッグの創薬環境~
          座長:水澤英洋 東京医科歯科大学大学院 脳神経病態学分野 主任教授

17:45 ~ 19:00  ●懇親会●
          終了後には同一会場にて立食形式の懇親会を予定しています。(会費2,000 円)

主催:特定非営利活動法人PADM 遠位型ミオパチー患者会
共催:「希少難治性筋疾患に関する調査研究」班(研究代表者 青木正志)
助成:公益財団法人 損保ジャパン記念財団  平成25年度「認定NPO法人取得資金」







プロフィール

古谷 雅人

Author:古谷 雅人
平成23年1月頃から首が重く感じ、気をつけていないと前に下がるようになった。その後、背中をまるめるようになり、これを防ぐために意識的に体をそらして姿勢を保つようになった。
4月になっても上記症状は変わらず、体の反りと同時に首が下がるため顎を手で支えないと行動ができなくなった。また肩があがらず洗濯物やタオル等が取れなくなった。体重も数か月で5キロ減り、呼吸も浅く息苦しい為、身体に異常を感じ医師の診断を受けることにした。

病院でレントゲンをとったが、骨に異常はないと言われた。肩や腰に痛みがあったため、内服薬を処方してもらい、様子をみることとなった。

骨に異常がないと言われたが、首が下がる、肩が上らない、体が反る、体幹の異常が続いたためクリニックを受診した。初診時の血液検査では異常はみられず、再診時に詳しい血液検査を行うとCK値が高いことが判明。医師から専門の医療機関にかかるように指示され、紹介状を書いてもらった。椅子に長時間座るとお尻が痛くなるため長時間同じ姿勢で座ることが不可能になった。

クリニックの紹介で受診し、医師から精査が必要と言われ、8月から9月にかけ入院し筋生検、筋電図、MRI、嚥下障害の検査を行った。10月の外来でM蛋白が見つかり骨髄生検を行い形質細胞の増殖が確認された。11月に再入院し検査を行い、12月初旬にステロイドパルス療法を行い3度目の入院をした。この一連の検査・治療により、「単クローン性ガンマグロブリン血症に伴う成人発症型ネマリンミオパチー」と確定診断された。
平成24年1月に4度目の入院をし、形質細胞に対する化学療法治療を受けた。その後は、経過観察を目的に月1回のペースで通院していたが、平成25年7月に、筋力がさらに低下したため、医師から1か月間、ステロイド剤を内服するよう指示された。

血漿交換の甲斐があり、フリーライトチェーンの結果は正常に戻りつつある。
あとはリハビリを頑張るのみ。この病気と上手に向き合い少しでも病気の理解とより多くの人に認知されることを祈る。

先天性ミオパチー紹介資料(10月改訂版3)
http://yahoo.jp/box/_9Z9r2

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