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研究チーム紹介

血管医学研究

 

メンバー

リーダー:
研究副部長 豊田雅士
研究員:
佐々木紀彦、板倉陽子
研究生:
大学院生 1名

キーワード

心血管病、幹細胞、組織再生、細胞老化、糖鎖

主な研究

  1. 血管の老化と疾患に関する研究
  2. 心臓組織再生に向けた研究
  3. 幹細胞(間葉系幹細胞、多能性幹細胞)による再生医療への基盤研究

研究紹介

 超高齢社会の日本において、死因上位である心筋梗塞や脳梗塞などの血管系疾患は加齢に伴い発症リスクが高くなっており、健康長寿の達成のためには疾患の早期からの対策と予防は急務の課題といえます。しかし加齢に伴って起こる老化は個体、臓器毎に様々であり、従って老年疾患の発症機序は複雑多様であり、そのため治療も難しいのが現状です。そこで我々は、心血管病に対する病態解明と、その治療法、特に幹細胞を用いた再生医療に関する研究を進め、以下の課題に取り組んでいます。

1.血管の老化と疾患に関する研究

 全身を網羅する血管は、個体もしくは各臓器の老化状態を反映すると考え、血管の加齢や老化に伴う動的変化に着目して研究を進めています。特に血管の内皮機能が老化に伴って生じる影響を、その細胞膜上の糖脂質や糖タンパク質の機能的変化として捉え、それがトリガーとなって生じる様々な炎症、さらには病態発症へとつながる分子機構について、解析を行っています。

2.心臓組織再生にむけた研究

  私たちの体は多種多様な細胞から構成され、生命が維持されている限りその「細胞社会」による統合的制御が続けられます。1つ1つの細胞は生き物であり、それ故寿命をもっています。機能を果たせなくなった細胞は、多くの場合除去されます。そうすると個体の機能を維持するために直ちに修復が行われています。こうした機構が衰えてくるのが老化であり、その蓄積が疾患へとつながっていくとも考えられます。
 心臓組織もそれを構成する細胞が絶え間なく機能しています。ポンプ機能を果たす心臓の中で中心として機能するのは心筋細胞です。この心筋細胞は、ある時期より分裂・再生することなく一生涯働き続けると考えられています。この心筋細胞を軸とした心機能がどのように維持されているかを知ることによって、長く機能を維持するための仕組みを探っています。心臓組織の中にも存在するといわれている幹細胞が果たす役割にも注目し、疾患によって機能低下した心臓組織を再生させることに挑戦しています。

3.幹細胞(間葉系幹細胞、多能性幹細胞)による再生医療への基盤研究

  幹細胞を使った再生医療は新たな医療として期待されています。実際ここ数年国内外で臨床研究や治験が進められ、実用化に向けて研究が加速しています。その中で心血管系疾患に対する再生医療も行われています。再生医療では、組織から採取した細胞を外で培養し増やしたり、目的の細胞へ分化させたりして、再び体内へ戻すことを行います。心疾患では必要となる細胞数が非常に多くなるため、その過程で感染や腫瘍化の起こす細胞の混入などのリスクが最も懸念されています。それらを防ぐための適切な分化誘導法、細胞の選別法など安全かつ有効に実施するための基盤研究を行っています。特に高齢者由来の幹細胞の特性や、加齢や老化に伴う組織環境の変化が移植した幹細胞へ与える影響について検討を行っています。

 

関連情報:研究所ホームページ「耳寄り研究情報」:「細胞の「顔」を知り、その「こころ」を理解する(http://www.tmghig.jp/J_TMIG/topics/topics_201602.html)を参照ください。

 

主要文献

  1. Sasaki N, Itakura Y, Toyoda M*. Sialylation regulates myofibroblast differentiation of human skin fibroblasts. Stem Cell Res. Ther., 8(1):81, 2017. (*corresponding author)
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  2. Zou X, Yoshida M, Nagai-Okatani C, Iwaki J, Matsuda A, Tan B, Hagiwara K, Sato T, Itakura Y, Noro E, Kaji H, Toyoda M, Zhang Y, Narimatsu H, Kuno A. A standardized method for lectin microarray-based tissue glycome mapping. Sci. Rep., 7:43560, 2017.
    https://www.nature.com/articles/srep43560
  3. Seko Y, Azuma N, Yokoi T, Kami D, Ishii R, Nishina S, Toyoda M, Shimokawa H, Umezawa A. Anteroposterior patterning of gene expression in the human infant sclera:chondrogenic potential and wnt signaling. Cur. Eye Res., 42(1):145-154, 2017.
    http://www.tandfonline.com/doi/full/10.3109/02713683.2016.1143015
  4. Tateno H, Saito S, Hiemori K, Kiyoi K, Hasehira K, Toyoda M, Onuma Y, Ito Y, Akutsu H, Hirabayashi J. α2-6sialylation is a marker of the differentiation potential of human mesenchymal stem cells. Glycobiology, 26(12):1328-1337, 2016.
    https://academic.oup.com/glycob/article-lookup/doi/10.1093/glycob/cww039
  5. Tone H, Yoshioka S, Akiyama H, Nishimura A, Ichimura M, Nakatani M, Kiyono T, Toyoda M, Watanabe M, Umezawa A. Embryoid body-explant outgrowth cultivation from induced-plulipotent stem cells (iPSCs) in an automated closed platform. BioMed Res. Int., 2016:7098987, 2016.
    https://www.hindawi.com/journals/bmri/2016/7098987/
  6. Okamura K, Sakaguchi H, Sakamoto-Abutani R, Nakanishi M, Nishimura K, Yamazaki-Inoue M, Ohtaka M, Periasamy VS, Alshatwi AA, Higuchi A, Hanamoka K, Nakabayashi K, Takada S, Hata K, Toyoda M, Umezawa A. Distinctive features of single nucleotide alterations in induced pluripotent stem cells with different types of DNA repair deficiency disorders. Sci. Rep., 6:26342, 2016.
    http://www.nature.com/articles/srep26342
  7. Komuta Y, Ishii T, Kaneda M, Ueda Y, Miyamoto K, Toyoda M, Umezawa A, Seko Y. In vitro transdifferentiation of human peripheral blood mononuclear cells to photoreceptor-like cells. Biol. Open,5(6):709-719, 2016.
    http://bio.biologists.org/content/5/6/709.long
  8. Itakura Y, Sasaki N, Kami D, Gojo S, Umezawa A, Toyoda M*. N- and O-glycan cell surface protein modifications associated with cellular senescence and human aging. Cell Biosci., 6:14, 2016. (*corresponding author)
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  9. Kitajima K, Nakajima M, Kanokoda M, kyba M, Dandaoat A, Tolar J, Saito MK, Toyoda M, Umezawa A, Hara T. GSK3β inhibition activates the CDX/HOX pathway and promotes hemogenic endothelial progenitor differentiation from human pluripotent stem cells. Exp. Hematol., 44(1):68-74, e1-10, 2016.
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  10. Okamura K, Toyoda M, Hata K, Nakabayashi K, Umezawa A. Whole-exome sequencing of fibroblast and its iPS cell lines derived from a patient diagnosed with xeroderma pigmentosum. Genom. Data, 6:4-6, 2015.
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  11. Ojima T, Shibata E, Saito S, Toyoda M, Nakajima H, Yamazaki-Inoue M, Miyagawa Y, Kiyokawa N, Fujimoto J, Sato T, Umezawa A. Glycolipid dynamics in generation and differentiation of induced pluripotent stem cells. Sci. Rep., 5:14988, 2015.
    http://www.nature.com/articles/srep14988
  12. Sasaki N, Itakura Y, Toyoda M*. Ganglioside GM1 contributes to the state of insulin resistance in senescent human arterial endothelial cells. J. Biol. Chem., 290:25475-25486, 2015. (*corresponding author)
    http://www.jbc.org/content/290/42/25475.long
    http://biomedfrontiers.org/diabetes-obesity-2016-12/
  13. Kawasaki T, Kirita Y, Kami D, Kitani T, Ozaki C, Itakura Y, Toyoda M, Gojo S. Novel detergent for whole organ tissue engineering. J. Biomed. Mater. Res. A.,103(10):3364-3373, 2015.
    http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jbm.a.35474/abstract
  14. Watada Y, Yamashita D, Toyoda M, Tsuchiya K, Hida N, Tanimoto A, Ogawa K, Kanzaki S, Umezawa A. Magnetic response monitoring of superparamagnetic iron oxide (SPIO)-labeled stem cells transplanted into the inner ear. Neurosci. Res.95;21-26, 2015.
    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168010215000280
  15. Lu S, Kanekura K, Hara T, Mahadevan J, Spears LD, Oslowski CM, Martinez R, Yamazaki-Inoue M, Toyoda M, Neilson A, Blanner P, Brown CM, Semenkovich CF, Marxhall BA, Hershey T, Umezawa A, Greer PA, Urano F. A calcium-dependent protease as a potential thereapeutic target for wolfram syndrome. PNAS, 111(49):E5292-52301, 2014.
    http://www.pnas.org/content/111/49/E5292.long
  16. Terai M, Izumiyama-Shimomura N, Aida J, Ishikawa N, Kuroiwa M, Arai T, Toyoda M, Nakamura KI, Takubo K. Arm-specific telomere dynamics of each individual chromosome in induced pluripotent stem cells revealed by quantitative fluorescence in situ hybridization. Tissue cell, 46(6): 470-476, 2014.
    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040816614000743?via%3Dihub

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