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再生医療工学の技術

(2002年『再生医療工学の最先端』普及版)

商品コード: B0830

  • 監修: 筏義人
  • 発行日: 2007年9月
  • 価格(税込): 4,104 円
  • 体裁: A5判、251ページ
  • ISBNコード: 978-4-88231-937-5

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刊行にあたって

 新人が自分の研究テーマを知るために研究室にやってくると、まず、その研究室の目指している研究の概要を彼あるいは彼女に説明する。次にその研究の目的を話したのち、その歴史的背景、その研究を取りまく世界の情況、目的達成までに解決しなければならない数々の問題点、その解決のために行われている他研究室の試み、などが簡潔に述べられる。最後に、その新人のテーマとなる当研究室独自の秘密のアプローチがヒソヒソと告げられるであろう。
 これは、従来までのわが国における研究の一般的な進め方である。しかし、オリジナリティーが高くて世界をリードする創造的研究がこれからのわが国に求められていることを考えると、このように新人をしばりつける旧態依然としたやり方は改められなければならない。
 ところが、誰でもアクセスできる一冊の成書となると、おのずと表現の仕方は異なってくる。その結果、優等生の無難な答案のように個性のない記述となってしまう。本書の各項目がほぼそれに似たりよったりであっても、それはやむを得ないことであろう。しかし、まさに、眼光紙背に徹する、という意気込みで読んでいくと、その執筆者が秘かに温めているアイデアが少しは見えてくるかもしれない。
 それはともかく、本書は再生医学の実験操作法のようなマニュアルとかハウツー本ではない。その理由は、この研究分野がルーチンな実験方法を列挙できるほどには成熟していないためである。より明確にいえば、ヨチヨチ歩きを始めたまだ幼児期であり、共通の言葉ももたない段階である。しかし、この幼児には、将来、大物になるだろうという大きな期待が寄せられている。その期待にこたえるためにも、この分野を自分の領域と思い定めた研究者達は、周囲に振り回されることなく、じっくりと研究計画を立てなければならない。本書を編集した一つの動機は、そのための一助となれば、ということであった。
 実際、編集を終えての感想は、多くの項目は含蓄が多く、再生医学に対する熱き息吹きも感じられ、読者に役立つところが多いだろうということである。しかし、ほとんどの執筆者が解決の迫られている課題を書き並べており、これからの道程の険しさをうかがわせた。また、しばしば、胚性幹細胞(ES細胞)の分離法と分化法が確立して初めて再生医療が本格化するといわれるが、現実に治療が始まったり、臨床応用に近いものは、ES細胞と無縁であることを本書から知ることができるであろう。実用化が目前の研究に取り組むか、数十年後にやっと実用化されるかもしれない研究を目指すか、というのは研究者の好みの問題である。しかし、公的資金の投入となれば、話は別である。
 最後に、本書の書名中の「再生医療工学」という用語について述べておきたい。再生医学の最終目標が患者のためであることを忘れないために再生医療という言葉を選び、その実現のためには、少なくとも臨床医学と基礎医学と工学との共同作業が不可欠であるという意味で、再生医療工学と名付けた。
 本書の意図が読者に生かされることを切に願ってやまない。
   2002年5月4日  筏 義人

<普及版の刊行にあたって>
 本書は2002年に『再生医療工学の最先端』として刊行されました。普及版の刊行にあたり、内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので、ご了承ください。

2007年9月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

筏 義人   (現)奈良県立医科大学 医学部 住居医学講座 教授
森田真一郎   (現)グンゼ(株) 研究開発センター メディカル材料センター 所長
伊藤敦夫   (現)(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
菊池正紀   (現)(独)物質・材料研究機構 生体材料センター バイオセラミックスグループ グループリーダー
田中順三   (現)東京工業大学大学院 理工学研究科 材料工学専攻 教授
清水達也   (現)東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 准教授
澄田政哉   (現)旭化成(株) 新事業本部 研究開発センター 主幹研究員
山岡哲二   (現)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 部長
岩田博夫   (現)京都大学 再生医科学研究所 生体組織工学研究部門 組織修復材料学分野 教授
牛田多加志   (現)東京大学大学院 医学系研究科 疾患生命工学センター 教授
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
坂野誠治   (現)旭化成(株) 新事業本部
仲尾保志   (現)東京先進医療センター 院長
山田圭介   (現)松下記念病院 脳神経外科 部長
宮本 享   (現)国立循環器病センター 脳神経外科 部長
山崎 正   (現)小諸厚生総合病院 口腔外科 部長
木下靱彦   神奈川歯科大学 高次口腔科学研究所 教授
榛村重人   (現)慶應義塾大学 医学部 眼科学教室 講師
坪田一男   東京歯科大学 眼科 教授
         (現)慶應義塾大学 医学部 眼科学教室 教授
髙橋政代   京都大学 医学部付属病院 探索医療センター 開発部 助教授
         (現)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
磯貝典孝   (現)近畿大学 医学部 形成外科 教授
宮里 裕   (現)近畿大学 医学部 形成外科
楠原廣久   (現)近畿大学 医学部 形成外科 講師
朝村真一   (現)近畿大学 医学部 形成外科 講師
中川隆之   京都大学大学院 医学研究科 耳鼻咽喉科・頭頸部外科 助手
         (現)京都大学大学院 医学研究科 耳鼻咽喉科・頭頸部外科 助教
伊藤壽一   (現)京都大学大学院 医学研究科 耳鼻咽喉科・頭頸部外科 教授
村上伸也   (現)大阪大学大学院 歯学研究科 口腔分子免疫制御学講座 教授
高山真一   大阪大学大学院 歯学研究科 口腔分子免疫制御学講座 助手
         (現)高山歯科医院(大津MARY) 院長
朝比奈泉   東京医科歯科大学大学院 医歯学総合研究科 口腔機能再建学講座 講師
         (現)長崎大学大学院 医歯薬総合研究科 顎・口腔再生外科学分野 教授
洞井和彦   京都大学 医学部 心臓血管外科
米田正始   (現)京都大学大学院 医学研究科 器官外科学 心臓血管外科 教授
山城大泰   (現)京都大学 医学部附属病院 外科(乳腺外科) 助手
稲本 俊   京都大学 医療技術短期大学部 教授
         (現)(財)田附興風会医学研究所北野病院 乳腺外科 部長
小澤 司   (現)東邦大学医療センター大森病院 心臓血管外科 講師
藤里俊哉   国立循環器病センター研究所 再生医療部 研究員
         (現)大阪工業大学 生体医工学科 教授
北村惣一郎   (現)国立循環器病センター 総長
新岡俊治   東京女子医科大学 日本心臓血圧研究所 心臓血管外科 講師
         (現)Yale大学 外科 准教授;Yale大学 Yale New Haven病院 小児心臓血管外科 部長   
山本新吾   京都大学大学院 医学研究科 泌尿器病態学 講師
         (現)兵庫医科大学 泌尿器科 准教授   
兼松明弘   (現)京都大学大学院 医学研究科 泌尿器病態学 助教
三上裕嗣   慶應義塾大学 医学部 整形外科学教室 助手
戸田正博   (現)慶應義塾大学 医学部 脳神経外科 講師
中村雅也   慶應義塾大学 医学部 整形外科学教室 助手
戸山芳昭   (現)慶應義塾大学 医学部 整形外科学教室 教授
中村達雄   京都大学 再生医科学研究所 臓器再建応用分野 助教授
貝原 聡   (現)京都府立医科大学 移植一般外科 准教授
安永裕司   (現)広島大学大学院 医歯薬学総合研究科 人工関節・生体材料学講座 教授
金沢敏勝   (現)広島総合病院 整形外科 部長
丸毛啓史   東京慈恵会医科大学 整形外科学講座 助教授
藤井克之   東京慈恵会医科大学 整形外科学講座 教授
富田直秀   (現)京都大学 国際融合創造センター 創造部門(生体・医療工学) 教授
仲野 徹   (現)大阪大学 医学系研究科 幹細胞病理学 教授
安藤 潔   (現)東海大学 医学部 血液・腫瘍内科 教授
桜田一洋   協和発酵工業(株) 東京研究所 再生医療グループ 主任研究員
加藤幸夫   (現)広島大学大学院 医歯薬学総合研究科 口腔生化学 教授
谷口英樹   (現)横浜市立大学大学院 医学研究科 臓器再生医学 教授
亀田 隆   (現)秋田大学 医学部 構造機能医学講座 講師
畠山 晋   秋田大学 医学部 生化学第一講座
         (現)埼玉大学 科学分析支援センター 講師
杉山俊博   秋田大学 医学部 生化学第一講座 教授
宮崎純一   (現)大阪大学大学院 医学系研究科 幹細胞制御学分野 教授
橋本有弘   (現)国立長寿医療センター 研究所 再生再建医学研究部 部長
齋藤正寛   神奈川歯科大学 高次口腔科学研究所 歯科保存学講座 講師
         (現)大阪大学大学院 歯学研究科 口腔分子免疫制御学講座 生化学教室 講師

 執筆者の所属表記は、注記以外は2002年当時のものを使用しております。

目次

序章 再生医療工学序論
1. はじめに
2. 再生医療のための細胞源
3. 再生医療へのいろいろなアプローチ
4. 幹細胞に関する二つの研究
5. 細胞の組織化条件
6. バイオ人工臓器の見直し
7. おわりに

【I 再生用工学技術】
第1章 再生用材料
1. 有機系材料
1.1 はじめに
1.2 天然高分子
1.3 合成高分子
1.4 天然高分子と合成高分子の複合化
1.5 おわりに

2. 無機系材料
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 サンゴ由来アパタイト多孔体
2.5 牛骨由来アパタイト多孔体
2.6 生体組織由来多孔体と人工多孔体

3 コンポジット材
3.1 はじめに
3.2 生分解性合成高分子/リン酸カルシウムコンポジット
3.3 生体由来高分子/リン酸カルシウムコンポジット

4. 細胞シート用材料
4.1 はじめに
4.2 細胞シート作製デバイス(温度応答性培養皿)
4.3 細胞シート工学
4.4 単層シート(皮膚)
4.5 同一細胞シートの積層化(心筋)
4.6 異なる細胞シートの積層化(肝臓)
4.7 まとめ

第2章 再生支援法
1. 細胞分離法
1.1 再生医療における細胞分離
1.2 組織・臓器からの細胞分離
1.3 造血幹細胞移植分野における細胞分離

2. 細胞播種法
2.1 はじめに
2.2 細胞の大量培養
2.3 バイオリアクターを用いた組織再生
2.4 おわりに

3. 免疫拒絶回避法
3.1 はじめに
3.2 細胞操作による拒絶反応の回避
3.3 免疫隔離
3.4 おわりに

4. 物理刺激負荷法
4.1 はじめに
4.2 軟骨組織と静水圧
4.3 軟骨細胞に対する静水圧負荷の効果
4.4 静水圧負荷の再生医療工学への適用

5. 細胞成長因子送達法
5.1 はじめに
5.2 細胞成長因子の利用に必要なデリバリーシステム
5.3 再生医療とDDS技術
5.4 おわりに

【II 再生組織】
第3章 全身
1. 血球
1.1 はじめに
1.2 人工赤血球(酸素運搬)
1.3 人工血小板(止血)
1.4 新たな再生アプローチ

2. 末梢神経
2.1 はじめに
2.2 人工神経開発の世界的動向
2.3 Schwann細胞を3次元培養した人工神経の開発
2.4 将来の展望と今後の課題

第4章 頭・頸部
1. 頭蓋骨
1.1 はじめに
1.2 成長因子の徐放
1.3 bFGFを用いた骨再生
1.4 Transforming Growth Factor(TGFβ1)を用いた骨再生
1.5 Bone Morphogenetic Protein(BMP)を用いた骨再生
1.6 臨床応用

2. 眼窩底
2.1 はじめに
2.2 眼窩底骨折の再建の現状
2.3 PLLAメッシュと新鮮自家骨髄組織を用いた眼窩底の再生
2.4 おわりに

3. 角膜の再生医療工学
3.1 はじめに
3.2 眼球表面の再生医療
3.3 Tissue engineeringと角膜上皮
3.4 角膜再生

4. 網膜
4.1 はじめに
4.2 細胞移植治療の対象疾患
4.3 中枢神経の移植治療の実際
4.4 神経幹(前駆)細胞移植
4.5 移植細胞の分化
4.6 眼球由来神経幹(前駆)細胞
4.7 その他の幹細胞
4.8 おわりに

5. 耳介軟骨
5.1 世界的研究動向
5.2 研究成果
5.3 問題点と将来展望

6. 内耳
6.1 はじめに
6.2 内耳再生の研究動向
6.3 内耳細胞移植
6.4 今後の展望

7. 歯周組織
7.1 歯の喪失の第一の原因疾患である歯周病
7.2 歯周組織再生への再生医工学の応用
7.3 bFGFを用いた歯周組織再生の試み
7.4 bFGFによる歯周組織再生のメカニズム
7.5 今後の展望

8. 顎骨
8.1 はじめに
8.2 骨移植による顎骨再建
8.3 骨髄・海綿骨(particulate cancellous bone and marrow;PCBM)移植
8.4 骨形成たんぱく質(bone morphogenetic protein;BMP)を用いた顎骨再建
8.5 BMPと培養骨髄細胞の混合移植
8.6 おわりに

第5章 胸・腹部
1. 胸骨
1.1 はじめに
1.2 胸骨再生材料の開発
1.3 研究成果
1.4 おわりに

2. 脂肪細胞の再生
2.1 はじめに
2.2 脂肪再生に用いる細胞
2.3 脂肪組織再生のための足場や周囲の環境
2.4 ヒト脂肪前駆細胞への遺伝子導入
2.5 まとめ

3. 心筋
3.1 心疾患の現状と諸問題
3.2 細胞移植治療
3.3 TEによる筋性グラフトの作成
3.4 心筋細胞播種グラフトの移植
3.5 臨床応用に向けて

4. 心臓弁
4.1 はじめに
4.2 心臓弁置換術の現状
4.3 再生医療心臓弁の世界的動向
4.4 我々の最新成果の紹介
4.5 問題点と将来展望

5. 血管
5.1 はじめに
5.2 バイオ血管
5.3 ティッシュエンジニアリング血管
5.4 大口径静脈グラフト
5.5 小口径動脈用グラフト
5.6 現在の問題点と将来の発展性

6. 膀胱
6.1 泌尿器科領域における尿路再建
6.2 膀胱再生(再建)の歴史
6.3 膀胱再生における生物材料の有用性
6.4 細胞移植による膀胱再生
6.5 増殖因子徐放を利用した膀胱再生

7. 脊髄損傷に対する免疫学的アプローチ
7.1 はじめに
7.2 中枢神経系における免疫学的環境とは
7.3 脊髄損傷に対する活性化マクロファージの移植
7.4 脊髄損傷に対する自己免疫性活性化T細胞による神経保護効果
7.5 最後に

8. 食道
8.1 はじめに
8.2 再生医学による食道の再建への道
8.3 再生医工学による食道再建
8.4 自己組織再生による人工食道の実際
8.5 問題点と将来展望

9 小腸
9.1 はじめに
9.2 手技
9.3 結果
9.4 まとめ

第6章 四肢部
1. 関節軟骨
1.1 はじめに
1.2 線維軟骨で修復する方法
1.3 硝子軟骨で修復する方法
1.4 問題点と将来展望

2. 腱・靱帯
2.1 はじめに
2.2 腱・靱帯の生化学

3. 半月板
3.1 はじめに
3.2 半月板
3.3 これまでの試み

【III これからの再生用細胞】
第7章 幹細胞
1. ES細胞
1.1 はじめに
1.2 マウスES細胞とその分化誘導
1.3 ヒトES細胞の樹立
1.4 ヒトES細胞の試験管内分化誘導
1.5 Therapeutic cloning(治療的核移植クローン)
1.6 ヒトES細胞利用の問題点

2. 造血系幹細胞
2.1 造血幹細胞の再生における有用性
2.2 造血幹細胞の測定と単離
2.3 造血幹細胞再生のための環境因子
2.4 造血幹細胞の可塑性
2.5 再生医学における造血幹細胞の意義と今後の問題点

3. 神経系幹細胞
3.1 はじめに
3.2 神経幹細胞の発見
3.3 神経幹細胞を用いた細胞補充療法
3.4 成体多能性幹細胞を用いた細胞補充療法
3.5 内在性神経幹細胞を賦活する再生誘導治療
3.6 幹細胞補充療法
3.7 おわりに

4. 間葉系幹細胞

5. 肝臓幹細胞
5.1 はじめに
5.2 肝臓における多能性幹細胞の分離・同定
5.3 肝幹細胞の純化と自己複製
5.4 幹細胞制御による治療への展望
5.5 おわりに

6. 毛幹細胞
6.1 従来の毛髪再生技術
6.2 毛髪と毛周期
6.3 毛幹細胞はどこにあるのか?
6.4 毛髪再生と毛乳頭
6.5 毛髪の発生・再生をコントロールする分子シグナルは何か?
6.6 夢の毛髪再生へ向けて
6.7 まとめ

7. 膵幹細胞
7.1 はじめに
7.2 ES細胞から膵ベータ細胞へ
7.3 組織幹細胞から膵ベータ細胞へ
7.4 今後の展望

8. 骨格筋幹細胞
8.1 骨格筋の再生と幹細胞
8.2 筋細胞移植治療
8.3 骨格筋幹細胞の多分化能
8.4 骨格筋に由来する幹細胞様細胞
8.5 骨格筋幹細胞による再生医療の課題と展望

9. 歯周組織幹細胞と再生医療への展開
9.1 はじめに
9.2 歯周組織の発生機構
9.3 歯周組織幹細胞
9.4 細胞移植を応用した歯周組織再生療法の開発
9.5 おわりに
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