再生医療技術の最前線
Recent progress in Regenerative Medicine Technologies
[コードNo.2007T552]

■監修/ 岡野光夫(東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 所長・教授)
大和雅之(東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 准教授)
■体裁/ B5判 281ページ
■発行/ 2007年 5月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 68,250円(税込価格)

個々の患者に最適な医療を提供するオーダーメイド医療として、注目されている再生医療!
角膜、歯、骨、皮膚、軟骨、心筋、血管、神経などの最新の再生技術を掲載!

※ 本書籍はご試読頂けません ※

刊行にあたって
 人工腎臓(人工透析)の圧倒的な成功に続いて、近年、人工心肺や人工心臓が実用の域に達し、多くの患者の命を救うようになった。また開胸することなく経皮的に血管内から動脈硬化部位にアプローチする心臓カテーテル治療は、循環器外科ではなく循環器内科で施行されており、きわめて低侵襲的な治療が実現した。さらに白内障治療に用いる人工眼内レンズや人工心臓弁、ペースメーカー、人工骨、人工関節など体内に埋植するインプラントも、ごく当たり前の治療技術として広く認知されている。しかし、これら人工物を用いる治療技術の限界も同時に明らかになっているように思われ、再生医療に大きな期待が寄せられている。
 再生医療は、ウィルス感染などで熱が出たら解熱剤を投与するといった対症療法的な薬物治療や、ガン治療に代表される切除中心の外科的治療の限界を超えて、本来必要な機能を回復させ、患者のQOLを維持する新世代の医療技術であり、近年大きな注目を集めている。
 本書は、このような背景のもと、再生医療の様々な領域でご活躍の第一線の先生方に執筆をお願いし、再生医療の現在を、専門でない読者にも分かりやすく概説した類のない書籍となっている。大変お忙しい中、執筆の労をおとりいただいた先生方にお礼と感謝の意を表したい。執筆をお願いしたものの、ご多忙故、期限までに入稿いただけなかった先生もいらっしゃるため、必ずしも再生医療のすべての分野を完全に網羅できているわけではないが、概ね過不足のない構成になっていると編者として自負している。
 ご執筆いただいた先生方のバックグランドがきわめて多様であることからも明らかなように、再生医療の実現には、医学、基礎生命科学のみならず、バイオマテリアルや薬物送達技術、バイオリアクター等の理工学、薬学といった広範な諸学の結集が必要である。現在、臨床応用されている再生医療技術は細胞移植が中心であり、表皮や角膜上皮、軟骨等、ごく限られた組織でのみ、培養系での組織構造の再構築がおこなわれているにすぎない。今後、肝臓や腎臓のように、より複雑な組織構造と機能をもった組織・臓器の再生医療を現実のものとするためには、これまでに想像さえされていないような技術の創出が必要であると思われる。
 国内の学会発表からは、再生医療研究の多くがマウスやラットといった小動物を用いた細胞懸濁液の注射による組織再生研究であるように感じられることが少なくないが、再生医療研究がヒト臨床を目指したものである限り、ヒトの組織や臓器の大きさを再生させる努力もあわせて必要である。このためには、組織工学研究にさらに大きな努力が必要であろう。再生医療は幹細胞生物学と組織工学を両輪とする集学的な研究体制の上に実現されるべきものであると考えられる。たとえば、細胞生物学的研究からヒト臨床に必要なスケールアップや培養プロセスの絶対の信頼性の確立等、今後、検討されるべき課題も多く残されている。
 本書が、医学のみならず、様々な分野の多くの読者の目に留まり、再生医療の実現のために貢献すべく興味をもたれることを強く期待して筆をおきたい。
(「まえがき」より)
2007年5月 東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 大和雅之

監 修
岡野光夫東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 所長・教授
大和雅之東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 准教授

執筆者一覧
大和雅之東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 准教授
玄丞烋京都大学 再生医科学研究所 准教授
伊藤敦夫(独)産業技術総合研究所 人間福祉医工学研究部門 高機能生体材料グループ 研究グループ長
古薗勉国立循環器病センター研究所 先進医工学センター 生体工学部 室長
小粥康充(独)科学技術振興機構 研究成果活用プラザ大阪 研究員
岡田正弘国立循環器病センター研究所 先進医工学センター 生体工学部 流動研究員
竹澤俊明(独)農業生物資源研究所 遺伝子組換え家畜研究センター 主任研究員
植村寿公(独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門 研究グループ長
田畑泰彦京都大学 再生医科学研究所 生体組織工学研究部門 生体材料学分野 教授
袴田陽二日本獣医生命科学大学 獣医学部 獣医保健看護学科 基礎部門 准教授
小林英司自治医科大学 分子病態治療研究センター 臓器置換研究部 教授
石原美弥防衛医科大学校 医用工学講座 准教授
佐藤正人東海大学 医学部 外科学系 整形外科学 准教授
菊池眞防衛医科大学校 副校長(教育担当) 兼 医用工学講座 教授
安達啓子京都大学 再生医科学研究所 発生分化研究分野 大学院生
川瀬栄八郎京都大学 再生医科学研究所 発生分化研究分野 講師
中辻憲夫京都大学 再生医科学研究所 発生分化研究分野 教授
柿沼晴東京大学 医科学研究所 ヒト疾患モデル研究センター 幹細胞治療(高次機能)研究分野 特任助教
守田陽平東京大学 医科学研究所 ヒト疾患モデル研究センター 幹細胞治療(高次機能)研究分野 研究員
中内啓光東京大学 医科学研究所 ヒト疾患モデル研究センター 幹細胞治療(高次機能)研究分野 教授
岡野栄之慶應義塾大学 医学部 生理学教室 教授
小川大輔慶應義塾大学 医学部 生理学教室;香川大学 医学部 脳神経外科
井上肇聖マリアンナ医科大学 形成外科学教室 准教授;聖マリアンナ医科大学大学院 先端医学研究施設 施設長補佐 准教授
小島宏司Harvard Medical School, Brigham and Women's Hospital Laboratory for Tissue Engineering and Regenerative Medicine Assistant Professor, Scientific Director
大木岳志東京女子医科大学 消化器外科 助教、東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 兼任助教
山本雅一東京女子医科大学 消化器外科 主任教授
西田幸二東北大学大学院 医学系研究科 眼科・視覚科学分野 教授
万代道子(独)理化学研究所 発生・再生科学総合研究センター 網膜再生医療研究チーム 研究員
橋政代(独)理化学研究所 発生・再生科学総合研究センター 網膜再生医療研究チーム チームリーダー
秋月達也東京医科歯科大学大学院 医歯学総合研究科 生体硬組織再生学講座 歯周病学分野 医員
長谷川昌輝東京医科歯科大学大学院 医歯学総合研究科 生体硬組織再生学講座 歯周病学分野 研修登録医
Mara Gomez Flores東京医科歯科大学大学院 医歯学総合研究科 生体硬組織再生学講座 歯周病学分野 大学院生
石川烈東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 客員教授
新岡俊治Yale University School of Medicine, Department of Cardiovascular Surgery, Director of Pediatric Cardiovascular Surgery
日比野成俊東京女子医科大学 日本心臓血圧研究所 心臓血管外科
関谷佐智子東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 博士研究員
清水達也東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 講師
岩ア清隆早稲田大学 高等研究所 准教授
割田仁東北大学大学院 医学系研究科 神経・感覚器病態学講座 神経内科学分野 助教
青木正志東北大学大学院 医学系研究科 神経・感覚器病態学講座 神経内科学分野 講師
清水慶彦清水再生医科学研究所 所長、京都大学 名誉教授
白柳慶之神奈川県立こども医療センター 泌尿器科 医長
斎藤明東海大学 医学部 腎・代謝内科 教授
大橋一夫東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 特任准教授
中島祥介奈良県立医科大学 消化器・総合外科 教授
神崎正人東京女子医科大学 第1外科 助手;東京都立府中病院 外科 医長
大貫恭正東京女子医科大学 第1外科 主任教授
寿典子(独)産業技術総合研究所 セルエンジニアリング研究部門 研究員
大串始(独)産業技術総合研究所 セルエンジニアリング研究部門 主幹研究員
越智光夫広島大学大学院 医歯薬学総合研究科 整形外科学 教授
安達伸生広島大学大学院 医歯薬学総合研究科 整形外科学 講師
本田雅規東京大学 医科学研究所 寄付研究部門 幹細胞組織医工学 助教
上田実名古屋大学大学院 医学研究科 頭頚部・感覚器外科学講座 教授;東京大学 医科学研究所 寄付研究部門 幹細胞組織医工学
久保陽子(独)産業技術総合研究所 セルエンジニアリング研究部門 組織・再生工学研究グループ 研究員
町田浩子(独)産業技術総合研究所 セルエンジニアリング研究部門 組織・再生工学研究グループ 研究員
大島央(独)産業技術総合研究所 セルエンジニアリング研究部門 組織・再生工学研究グループ 研究員
土屋利江国立医薬品食品衛生研究所 療品部 部長
小澤洋介(株)ジャパン・ティッシュ・エンジニアリング 代表取締役社長
稲見雅晴(株)ビーシーエス 代表取締役
北川全アルブラスト(株) 代表取締役社長
山田英アンジェスMG(株) 代表取締役社長 CEO
長谷川幸雄(株)セルシード 代表取締役社長
内村英一郎(株)カルディオ 事業推進部 研究開発グループ 主席研究員

構成および内容
第1章スキャホールド
1生分解吸収性高分子(玄丞烋)
1.1はじめに
1.2生分解吸収性高分子材料
1.3再生医療のための材料設計
1.4軟組織用の合成生分解吸収性スキャホールド
1.5歯周組織、歯槽骨、および歯根膜再生
1.6培養軟骨
1.7おわりに
2無機系材料(伊藤敦夫)
2.1アルミナ、ジルコニア
2.2リン酸カルシウム系材料
2.3生体活性ガラスおよび結晶化ガラス
2.4その他の材料
3コンポジット材料(古薗勉、小粥康充、岡田正弘)
3.1はじめに
3.2バルク複合法
3.2.1混合法
3.2.2自己組織化法
3.2.3交互浸漬法
3.3界面複合法
3.3.1バイオミメティック法
3.3.2プラズマスプレー法
3.3.3レーザーアブレーション法
3.3.4その他
3.3.5ソフトナノセラミック・プロセッシング
3.4おわりに
第2章再生医療基盤技術
1細胞分離(大和雅之)
1.1はじめに
1.2古典的手法
1.3FACS(fluorescence activated cell sorting)
1.4磁気細胞分離(magnetic cell sorting;MACS)
1.5オンチップセルソータ
1.6おわりに
2組織培養(竹澤俊明)
2.1はじめに
2.2培養技術の発展経緯
2.3生体内の組織構成細胞と生体外の培養細胞との相違点
2.4再構築の概念に基づいた培養技術
2.5再生の概念に基づいた培養技術
2.6再構成の概念に基づいた培養技術
2.7おわりに
3バイオリアクター(植村寿公)
4生体シグナル因子の活用技術―ドラッグデリバリーシステム(DDS)―(田畑泰彦)
4.1再生医療の基本概念とその基盤技術
4.2再生医療におけるDDSの大きな役割
4.3DDSは再生医療だけではなく、生物医学研究や先端医療の基盤技術である
5遺伝子組換え動物モデル(袴田陽二、小林英司)
5.1はじめに
5.2遺伝子組換え動物とは
5.3再生医学研究用遺伝子組換え動物モデル
5.3.1GFPラット
5.3.2Luciferaseラット
5.3.3LacZ/Luciferaseラット
5.4トランスジェニックラットの作製効率とライン化
5.5研究資源バンク
5.6おわりに
6バイオメディカルイメージング(石原美弥、佐藤正人、菊地眞)
6.1再生医療におけるイメージング
6.2光を用いた再生医療の評価
6.2.1光音響法による軟骨再生医療の評価
6.2.2蛍光法
6.3MRIを用いた再生医療の評価
6.4その他のモダリティを用いた再生医療の評価
6.5おわりに
第3章細胞ソース
1ES細胞―その万能性―(安達啓子、川瀬栄八郎、中辻憲夫)
1.1はじめに
1.2マウス、サルおよびヒトES細胞株の樹立とその生物学的特徴
1.3マウスおよびサルES細胞の利用
1.4ヒトES細胞の利用
1.5おわりに
2幹細胞―肝幹細胞を用いた再生医療の可能性―(柿沼晴)
2.1はじめに
2.2造血幹細胞からみた幹細胞システムの特徴
2.3肝幹細胞の同定
2.4肝細胞移植の現状
2.5肝幹細胞を用いた細胞移植療法への展望
3Side Population(SP)細胞(守田陽平、中内啓光)
3.1はじめに
3.2SP細胞とABC(ATP-Binding Cassette)トランスポーター
3.3様々な組織におけるSP細胞
3.4SP細胞による癌幹細胞の同定
3.5SP細胞の問題点
3.6おわりに
4神経幹細胞による神経再生への治療戦略(岡野栄之、小川大輔)
4.1神経幹細胞とは
4.2神経幹細胞の局在と機能
4.3ヒトにおける神経幹細胞
4.4再生医療への挑戦
4.5神経幹細胞と脳腫瘍
第4章軟組織
1上皮幹細胞を用いた皮膚再生技術の実際(井上肇)
1.1はじめに
1.2皮膚再生医療の原理
1.3表皮幹細胞を用いた表皮細胞培養
1.4再生表皮作成の実際
1.4.1採皮と処理
1.5Rheinward&Green変法による培養
1.5.13T3の準備
1.5.2培養
1.6再生表皮シートの作製と移植の実際
1.7Boyce&Ham変法による培養
1.8再生表皮の適応症例
1.9表皮幹細胞治療の試み
1.10おわりに
2気管の再生(小島宏司)
2.1はじめに
2.2気管軟骨再生
2.3鼻中隔組織からの細胞培養と移植
2.4骨髄細胞から軟骨再生
2.5今後の課題と展望について
3食道(大木岳志、山本雅一)
3.1食道再生医療に対する期待
3.2食道再生医療の現状
3.3細胞シート工学を用いた食道再生医療
4角膜の再生医療(西田幸二)
4.1要旨
4.2はじめに
4.3角膜再生医療研究の発展
4.4患者自己口腔粘膜上皮細胞を用いた角膜上皮再生
4.5角膜内皮の再生医療
4.6おわりに
5網膜の再生医療(万代道子、橋政代)
5.1はじめに
5.2網膜の構造と対象疾患
5.3移植による網膜再生
5.3.1移植治療における移植細胞
5.3.2移植環境
5.3.3内在性幹細胞の賦活化
5.4おわりに
6歯根膜(秋月達也、長谷川昌輝、Mara Gomez Flores、石川烈)
6.1はじめに
6.2温度応答性培養皿
6.3歯根膜細胞シート
6.4in vitroでの評価
6.5in vivoでの評価
6.6おわりに
7血管(新岡俊治、日比野成俊)
7.1はじめに
7.2基礎的評価
7.2.1生体吸収性ポリマー(細胞の足場)
7.2.2末梢血管壁細胞を用いた血管組織の作成
7.2.3骨髄細胞を用いた血管組織の作成
7.2.4臨床応用
7.3おわりに
8心筋組織再生(関谷佐智子、清水達也)
8.1心筋組織再生の必要性
8.2組織工学によるin vitro心筋組織再生研究
8.3細胞シート工学による心筋組織の再生
8.4細胞シート工学の波及
8.5心筋組織再生での問題点の解決策
8.6おわりに
9心臓弁の再生―体内で自己細胞により再生・自己化を誘導する無細胞化心臓弁の創生―(岩ア清隆)
9.1はじめに
9.2脱細胞化心臓弁の現況
9.3マイクロ波と拍動循環処理による革新的組織無細胞化処理技術
9.4生理的血行動態を創出可能な拍動バイオリアクターによる血管内皮細胞播種
9.5動物への移植実験
9.6おわりに
10中枢神経(割田仁、青木正志)
10.1はじめに
10.2成体中枢神経における神経新生
10.2.1幹細胞生物学の発展
10.2.2成体脳における神経新生
10.2.3成体脳に存在するNSPCとアストロサイト
10.2.4成体脊髄における神経再生
10.3病態下の成体中枢神経における神経再生
10.3.1病態下の成体脳における神経再生
10.3.2病態下の成体脊髄における神経再生
10.4成体中枢神経における人為的神経再生誘導の試み
10.4.1細胞移植と内在性NSPCの活性化
10.4.2軸索伸長促進と再生の場(niche)
10.5おわりに
11末梢神経再生tube(清水慶彦)
11.1はじめに
11.2末梢神経再生の様式
11.3臨床における末梢神経の再建の必要な例
11.4手術法
11.4.1直接吻合法
11.4.2自家神経移植
11.4.3同種神経移植
11.4.4凍結処理末梢神経の同種移植
11.5人工的な材料による接合チューブ
11.5.1非吸収性人工合成材料を用いた接合チャンネル
11.5.2生体内分解吸収性人工材料を用いた末梢神経接合チューブ
11.5.3生体内吸収性天然材料によるチャンネル
11.6抽出コラーゲンと分解吸収性合成材料とのコンポジットチャンネル
11.6.1コラーゲンゾルを充填したPGAコラーゲン複合チューブ
11.6.2コラーゲン糸束を挿入したPGAコラーゲンチューブ
11.6.3コラーゲン超微細繊維塊を充填したPGAコラーゲンチューブ
11.7おわりに
12膀胱の組織工学(白柳慶之)
12.1はじめに
12.2細胞を用いない膀胱再生技術
12.2.1小腸粘膜下層(Small intestinal submucosa;SIS)グラフト
12.2.2膀胱無細胞間質(Bladder Acellular Matrix;BAM)グラフト
12.3細胞を用いた膀胱再生技術
12.3.1培養細胞と足場の組み合わせによる膀胱再生
12.3.2尿路上皮細胞シートを用いた膀胱再生
12.4おわりに
13腎臓―腎臓の再生とハイブリッド型バイオ人工腎臓の開発―(斎藤明)
13.1はじめに
13.2腎臓の再生の現状
13.3骨髄間葉系幹細胞と糸球体メサンギウム細胞・尿細管上皮細胞再生
13.4バイオ人工腎臓の開発
13.4.1バイオ人工尿細管の急性腎不全治療への応用
13.4.2慢性腎不全患者治療のためのバイオ人工腎臓の開発
13.5おわりに
14組織工学アプローチによる肝再生療法(大橋一夫、中島祥介)
14.1はじめに
14.2肝細胞移植の現況
14.3肝組織工学的アプローチの現況
14.4腎被膜下への肝組織工学
14.5皮下への肝組織工学
14.6作製肝組織の再生増殖力
14.7おわりに
15肺への細胞シート工学の応用(神崎正人、大貫恭正)
15.1はじめに
15.2肺の発生
15.3肺の解剖
15.4肺の再生治療
15.4.1肺気腫に対する細胞移植治療
15.4.2細胞増殖因子を用いた治療
15.4.3組織工学による肺の再生
15.5おわりに
第5章硬組織
1骨(寿典子、大串始)
1.1はじめに
1.2患者骨髄を利用した骨の再生医療
1.3MSCのin vitro骨分化能
1.4ALP活性値と骨基質量の相関関係
1.5MSCのin vivo骨分化能
1.6骨再生医療の評価
1.7おわりに
2軟骨再生(越智光夫、安達伸生)
2.1はじめに
2.2関節軟骨の構造と機能
2.3関節軟骨に対する再生医療の応用
2.3.1単層培養を利用した培養軟骨細胞移植
2.3.2第二世代培養自家軟骨細胞移植
2.4関節軟骨に対する再生医療の将来展望
3歯の再生(本田雅規、上田実)
3.1はじめに
3.2組織工学的手法による歯の再生
3.3担体が歯胚細胞に与える影響
3.4下顎骨抜歯窩への移植による歯の再生
3.5培養細胞による歯の再生の取り組み
3.6歯胚上皮細胞の培養方法の確立
3.7おわりに
第6章安全性
1評価方法(久保陽子、町田浩子、大島央、大串始)
1.1はじめに
1.2作業における安全性確保について
1.3安全性検査について
1.4有効性評価について
1.5おわりに
2再生医療製品のギャップ結合細胞間連絡機能評価の重要性について(土屋利江)
2.1はじめに
2.2細胞シート工学材料が細胞に優れた効果を示す科学的根拠に関する研究
第7章再生医療の現状と将来展望―再生医療関連ベンチャー紹介―
1株式会社ジャパン・ティッシュ・エンジニアリング(J‐TEC)(小澤洋介)
1.1会社設立の主旨
1.2当社の事業領域
1.3自家培養表皮
1.3.1事業化の背景と自家培養表皮の特長
1.3.2薬事承認プロセスの進捗状況(2006年12月現在)
1.3.3自家培養表皮の品質確保
1.4自家培養軟骨
1.4.1事業化の背景と自家培養軟骨の特長
1.4.2薬事承認プロセスの進捗状況(2006年12月現在)
1.5自家培養角膜上皮
1.5.1事業化の背景と自家培養角膜上皮の特長
1.5.2薬事承認プロセスの進捗状況(2006年12月現在)
1.6おわりに
2株式会社ビーシーエス―当社の戦略―(稲見雅晴)
2.1マーケットの概要
2.2再生医療の産業化
2.3なぜ自家培養皮膚か
2.4自家培養皮膚だけで会社は存続できるか
2.5当社の展望
2.6中長期展望
3アルブラスト株式会社(北川全)
3.1研究開発の背景
3.2骨再生技術
3.2.1インプラント治療の問題点
3.2.2歯槽骨再生治療のプロセス
3.2.3高齢化社会におけるビジネス展開
3.3角膜再生技術
3.3.1新しい医用材料としての羊膜―眼表面疾患への適用
3.3.2急性期患者や両眼性疾患患者の移植に成功
3.3.3角膜再生医療の更なる可能性
3.4アルブラストの事業展開
3.4.1細胞製品の恒常的・安定的な供給のために
3.4.2ノウハウを活かしたトータルサポート
3.5よりグローバルな再生医療企業を目指して
3.5.1短期的展望
3.5.2中・長期的展望
4アンジェスMG株式会社―肝細胞増殖因子HGF遺伝子治療薬の現状と将来―(山田英)
4.1はじめに
4.2HGF遺伝子治療薬とは
4.3遺伝子治療薬開発の現状
4.4HGF遺伝子治療薬開発の現状
4.5おわりに
5株式会社セルシード(長谷川幸雄)
5.1はじめに
5.2ナノバイオインターフェースとは
5.3インテリジェント培養器材アップセル
5.3.1「のり」の機能を持つ細胞や組織の回収
5.3.2細胞シートの重層化による組織構築
5.4細胞回収用器材レプセル
5.5細胞非付着性表面器材ハイドロセル
5.6「細胞シート医薬」の実現
5.7先端医療としての再生医療
6株式会社カルディオ―心臓・血管を中心とした循環器系領域における再生医療の確立―(内村英一郎)
6.1背景
6.2現状の課題
6.3研究開発
6.3.1生体組織の脱細胞化技術
6.3.2生分解性ポリマーによる自己組織化技術

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