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iPS細胞の産業的応用技術

  • Industrial Applied Technology of Induced Pluripotent Stem Cells
  • オススメ
★ 山中伸弥教授の初監修書籍!
★ 幹細胞の作製や細胞の操作技術、自動培養装置などが具体的に理解できる!
★ 脊髄損傷やパーキンソン病などオールジャパン体制で取り組んでいる研究分野を網羅!

商品コード: B0889

  • 監修: 山中伸弥
  • 発行日: 2009年9月
  • 価格(税込): 8,640 円
  • 体裁: B5判、237ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0122-8

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刊行にあたって

 多能性幹細胞には受精卵に由来するEmbryonic Stem(ES)細胞,生殖細胞に由来するEmbryonicGerm(EG)細胞やmultipotent Germline Stem(mGS)細胞,そして繊維芽細胞などの体細胞に特定遺伝子を導入して樹立されるinducedPluripotent Stem(iPS)細胞などがある。多能性幹細胞は増殖能が高く,様々な細胞へと分化する多能性を長期にわたって維持できるという利点がある。しかし,増殖能の高さは,再生医療へ応用した場合,移植後の腫瘍形成という危険性にもつながる。ES細胞やEG細胞には受精卵や胎児組織と利用という倫理的問題もある。さらにはES細胞やEG細胞は患者本人の細胞ではないため,病態モデルの作成や細胞移植において不利である。iPS細胞は倫理的問題が少なく,また患者本人からも容易に樹立できる。しかし,遺伝子導入に伴う安全性の懸念がある。
 このように幹細胞の産業応用への期待は高いが,それぞれの幹細胞には一長一短があり,さらなる技術改良が必要である。幹細胞への遺伝子導入法,培養法,移植法,細胞の標準化なども重要な課題である。幹細胞の実用化に向けては,経済産業省は産業技術総合研究所を中心に研究を推進し,文部科学省は再生医療実現化プロジェクトによりオールジャパン体制を構築した。厚生労働省においても応用実現のための規制整備が進んでいる。本書においては,幹細胞の産業的技術応用に関する最新の話題を提供する。
(「刊行にあたって」より一部抜粋)

2009年7月  山中伸弥

著者一覧

山中伸弥   京都大学 物質細胞統合システム拠点/iPS細胞研究センター センター長/教授
松山晃文   (財)先端医療振興財団 先端医療センター研究所 膵島肝臓再生研究グループ グループリーダー
梅垣昌士   厚生労働省 医政局研究開発振興課 高度医療専門官
栗崎 晃   (独)産業技術総合研究所 器官発生工学研究ラボ 主任研究員
浅島 誠   (独)産業技術総合研究所 器官発生工学研究ラボ 研究ラボ長;東京大学 総合文化研究科 特任教授(併任)
大西弘恵   (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 上席研究員
五島直樹   (独)産業技術総合研究所 バイオメディシナル情報研究センター 主任研究員
新家一男   (独)産業技術総合研究所 バイオメディシナル情報研究センター 主任研究員
中西真人   (独)産業技術総合研究所 器官発生工学研究ラボ 副研究ラボ長
西村 健   (独)産業技術総合研究所 器官発生工学研究ラボ;(独)科学技術振興機構 さきがけ研究員
大高真奈美   (独)産業技術総合研究所 器官発生工学研究ラボ 技術職員
佐野将之   (独)産業技術総合研究所 器官発生工学研究ラボ 研究員
酒井菜絵子   (独)産業技術総合研究所 器官発生工学研究ラボ 技術職員
中村 史   (独)産業技術総合研究所 セルエンジニアリング研究部門 グループ長
鍵和田晴美  (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
三宅 淳   (独)産業技術総合研究所 セルエンジニアリング研究部門 部門長
饗庭一博   NPO法人 幹細胞創薬研究所 主任研究員
尾辻智美   NPO法人 幹細胞創薬研究所 研究員
中辻憲夫   京都大学 物質-細胞統合システム拠点 拠点長、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 幹細胞治療研究センター 幹細胞治療部門;(独)科学技術振興機構 中内幹細胞制御プロジェクト 研究員
守田陽平   東京大学 医科学研究所 幹細胞治療研究センター FACSコアラボラトリー 特任助教
中内啓光   東京大学 医科学研究所 幹細胞治療研究センター センター長、教授
小川大輔   香川大学 医学部 脳神経外科
田宮 隆   香川大学 医学部 脳神経外科 教授
岡田洋平   慶応義塾大学 医学部 生理学 特別研究講師
岡野栄之   慶応義塾大学 医学部 生理学 教授
吉田善紀   京都大学 物質細胞統合システム拠点/iPS細胞研究センター 特定拠点助教
紀ノ岡正博   大阪大学 大学院工学研究科 教授
中尾 敦   三洋電機(株) バイオメディカ事業部 ソリューション営業部 システム提案営業課
出口統也   澁谷工業(株) 微生物制御技術部 課長代理
中嶋勝己   川崎重工業(株) システム技術開発センター メカトロ開発部 MDプロジェクト課 課長
戸口田淳也   京都大学 再生医科学研究所 組織再生応用分野 教授
加藤友久   京都大学 再生医科学研究所 組織再生応用分野 研究員
江藤浩之   東京大学 医科学研究所 幹細胞治療研究センター 特任准教授
小坂田文隆  ソーク研究所 システムズニューロバイオロジー研究グループ 研究員
高橋政代   (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
中村幸夫   (独)理化学研究所 バイオリソースセンター 細胞材料開発室 室長
林 竜平   東北大学 大学院医学系研究科 眼科・視覚科学分野 助教
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
池田志斈   順天堂大学 医学部 皮膚科学教室 教授
谷口英樹   横浜市立大学大学院 医学研究科 臓器再生医学 教授;(独)物質・材料研究機構 生体材料研究センター 医工連携グループ
大島祐二   横浜市立大学大学院 医学研究科 臓器再生医学
喜多 清   (独)物質・材料研究機構 生体材料研究センター 医工連携グループ
澤 芳樹   大阪大学 大学院医学系研究科 外科学講座 心臓血管外科学 教授
古江楠田美保   (独)医薬基盤研究所 生物資源研究部門 細胞資源研究室 プロジェクトリーダー
山田 弘   (独)医薬基盤研究所 トキシコゲノミクス・インフォマティクスプロジェクト サブ・プロジェクトリーダー
水口裕之   (独)医薬基盤研究所 遺伝子導入制御プロジェクト プロジェクトリーダー
樋口裕一郎  熊本大学 発生医学研究所 再建医学部門 多能性幹細胞分野 iPS細胞研究国際拠点人材養成事業 非常勤研究員
白木伸明   熊本大学 再建医学部門 助教
粂 昭苑   熊本大学 再建医学部門 教授

目次

第1章 「ヒト幹細胞を用いる臨床研究に関する指針」の解説
1. はじめに―指針策定の経緯―
2. 指針の概要
2.1 目的
2.2 適用範囲
2.3 対象疾患等
2.4 基本原則
2.4.1 有効性及び安全性の確保
2.4.2 倫理性の確保
2.4.3 被験者等のインフォームド・コンセントの確保
2.4.4 品質等の確認
2.4.5 公衆衛生上の安全の配慮
2.4.6 情報の公開
2.4.7 個人情報の保護
3. ヒト幹細胞臨床研究申請時に提出する書類について
4. ヒト幹細胞臨床研究の審査
5. おわりに

第2章 海外での再生医療の規制
1. はじめに
2. 米国
2.1 米国での幹細胞由来製品の臨床試験実施に関する規制
2.2 米国におけるヒト胚性幹(ES)細胞研究に関する規制状況
3. EU(欧州連合)諸国
3.1 EUにおける幹細胞由来製品の臨床試験実施に関する規制
3.2 EU各国におけるヒト胚性幹(ES)細胞研究に関する規制状況
3.2.1 英国
3.2.2 ドイツ
4. 欧米以外の各国におけるヒト胚性幹(ES)細胞研究に関する規制状況
5. 結語

第3章 幹細胞の作製
1. 幹細胞の標準化へのアプローチ
1.1 これまでの現状・問題点
1.2 国内外での動向
1.3 我々のアプローチ

2. 転写因子導入によるヒト間葉系幹細胞の賦活化
2.1 幹細胞と再生医療
2.2 間葉系幹細胞の利点と欠点
2.3 間葉系幹細胞の問題点とそれに対する我々のアプローチ(間葉系幹細胞への転写因子導入)

第4章 細胞操作技術
1. iPS細胞作製における効率化、非遺伝子化に向けた取り組みについて
1.1 はじめに
1.2 iPS細胞作製技術の開発
1.3 新規多能性誘導因子の探索
1.4 導入遺伝子のリソース
1.5 iPS細胞作製効率促進化合物とその活性発言メカニズム
1.6 新規iPS細胞作製効率化物質の探索

2. 細胞質で持続的に遺伝子を発現できる新規ベクター開発と先端医療への応用
2.1 はじめに―iPS細胞の開発と遺伝子導入・発現技術
2.2 現在のiPS細胞作製技術とその長所・短所
2.3 細胞質で安定に維持されるセンダイウイルスベクターの開発
2.4 おわりに

3. セルサージェリー技術のiPS細胞および幹細胞への応用
3.1 はじめに
3.2 従来法遺伝子導入技術
3.3 セルサージェリー技術
3.4 セルサージェリー技術による遺伝子導入
3.5 おわりに

第5章 細胞ソース
1. ヒトES細胞の創薬産業における有用性
1.1 はじめに
1.2 創薬開発の現在の問題点
1.3 創薬研究でのヒトES細胞の利用
1.4 新薬発見のためのヒトES細胞由来の疾患モデル細胞
1.5 安全性試験のためのヒトES細胞由来のモデル細胞
1.6 おわりに

2. 幹細胞を用いた肝再生医療の可能性
2.1 はじめに
2.2 造血幹細胞の自己複製と終末分化
2.3 上皮系の組織幹細胞システムに関する研究の発展
2.4 肝細胞移植
2.5 幹細胞を用いた細胞移植療法への展望

3. Side population(SP)細胞
3.1 はじめに
3.2 ATP-binding cassette(ABC)トランスポーター
3.3 正常組織におけるSP細胞
3.4 SP細胞によるがん幹細胞の同定
3.5 SP細胞と胚性幹細胞(Embryonic stem cell;ES細胞)
3.6 SPフェノタイプ利用の問題点
3.7 おわりに

4. 神経幹細胞による神経再生
4.1 神経幹細胞とは
4.2 内在性神経幹細胞の活性化を応用した再生医療への挑戦
4.3 中枢神経系疾患に対する細胞移植療法の臨床応用
4.4 移植細胞の投与法に関する検討
4.5 移植細胞の腫瘍化などの安全性に対する問題点
4.6 神経幹細胞と悪性脳腫瘍との関わり

5. iPS細胞(induced Pluripotent Stem cell)
5.1 はじめに
5.2 iPS細胞の樹立
5.3 iPS細胞樹立法の研究
5.4 iPS細胞の応用(疾患特異的細胞による病態解明、薬剤スクリーニング)
5.5 iPS細胞の応用(再生医療)
5.6 おわりに

第6章 培養機器
1. ヒト細胞を加工するための自動培養装置の現状と展望
1.1 はじめに
1.2 継代培養における問題点と培養装置の役割
1.3 培養装置の現状
1.4 製造設備としての培養装置
1.5 おわりに

2. 再生医療・細胞治療分野用医療機器
2.1 再生医療・細胞治療分野用医療機器の課題
2.2 再生医療・細胞治療を支援する機器
2.2.1 汚染防止(無菌管理)
2.2.2 人為的ミスの防止
2.2.3 品質保証の確立
2.3 これから再生医療・細胞治療に必要な機器(システム)(1)
2.4 これから再生医療・細胞治療に必要な機器(システム)(2)
2.5 再生医療・細胞治療における機器の自動化

3. ヒトを含む動物細胞の培養に利用されるアイソレータとその除染及び管理
3.1 はじめに
3.2 クリーンルームとアイソレータ
3.3 アイソレータの設計
3.4 アイソレータの除染
3.4.1 無菌環境の除染方法
3.4.2 VPHP方式の発達とBI
3.4.3 VPHP除染システム
3.5 アイソレータの管理
3.5.1 設備管理のポイント
3.5.2 作業管理のポイント
3.6 おわりに

4. 汎用ロボットを用いた自動培養装置
4.1 自動培養装置へのロボット応用
4.2 画像処理技術を使った細胞観察
4.3 自動培養装置の実用化
4.4 iPS細胞の自動培養装置実現への展望

第7章 iPS細胞の各々の拠点の紹介
1. 京都大学iPS細胞研究統合推進拠点
1.1 はじめに
1.2 研究体制
1.3 研究開発項目
1.4 先端医療開発特区について
1.5 おわりに

2. 中枢神経系、造血系、心血管系、感覚器系の疾患を標的とした霊長類モデルを含めた再生医療研究
  (多くのHLA(組織適合抗原)タイプのヒトiPS細胞の樹立)と基盤技術の確立―慶大 iPS細胞拠点紹介に代えて―
2.1 要旨
2.2 はじめに
2.3 慶大拠点の研究体制
2.4 慶大拠点の研究の課題とmission
2.4.1 脊髄損傷に対する幹細胞治療の開発
2.4.2 ヒトiPS由来造血幹細胞を制御する技術基盤の確立
2.4.3 ヒトiPS細胞を用いた心筋細胞の再生と臨床応用へ向けた基盤研究
2.4.4 感覚器系のヒト幹細胞技術開発および幹細胞治療開発研究
2.4.5 フローサイトメトリーを用いたヒト体性幹細胞の分離とiPS細胞樹立
2.4.6 GMPレベルのヒトiPS細胞プロセシング技術開発とHLAバリエーションを有する同種他家ヒトiPS細胞マスターセル・ライブラリーの構築
2.4.7 疾患モデル動物を用いた幹細胞治療の安全性と有効性の検討
2.4.8 「iPS細胞技術プラットフォーム」の構築

3. 東京大学iPS細胞拠点事業『ヒトiPS細胞等を用いた次世代遺伝子・細胞治療法の開発』
3.1 要旨
3.2 はじめに
3.2.1 iPS細胞樹立のための新しい基盤技術とiPS細胞の安全性強化技術の開発
3.2.2 iPS細胞を臨床応用するための各種細胞への分化誘導システムの確立
3.2.3 患者由来iPS細胞等の保存・供給システム
3.2.4 iPS細胞に関する標準化
3.3 その他のiPS細胞関連研究
3.4 本拠点の特徴と今後の展望

4. ヒトES細胞・iPS細胞の分化誘導技術の開発―眼疾患への治療応用の可能性―
4.1 網膜変性疾患における細胞移植
4.2 ES細胞から網膜細胞への分化誘導方法の確立
4.3 iPS細胞からの網膜細胞への分化と分化方法の改良
4.4 臨床応用に向けたiPS細胞の樹立方法の改良
4.5 多能性幹細胞を用いたin vitroモデルの可能性
4.6 iPS細胞の出現による多能性幹細胞研究の進展
4.7 おわりに

5. 幹細胞バンク事業及び幹細胞技術支援体制の整備
5.1 はじめに
5.2 幹細胞バンク体制の整備
5.2.1 ヒト体性幹細胞
5.2.2 胚性幹細胞(Embryonic Stem Cell:ES細胞)
5.2.3 人工多能性幹細胞(induced Pluripotent Stem Cell:iPS細胞)
5.2.4 その他の幹細胞
5.3 幹細胞の標準化を図るための体制の整備
5.3.1 細胞の基本的な品質管理
5.3.2 基本的な品質管理に係る研究者の対応
5.3.3 総体としての細胞培養研究の標準化
5.4 幹細胞関連技術の支援及び普及体制の整備
5.4.1 幹細胞材料の移管先としての幹細胞バンク
5.4.2 ユーザーサイドにおける細胞及び細胞培養技術の標準化

6. iPS細胞を用いた角膜再生治療法の開発
6.1 はじめに
6.2 角膜上皮再生
6.3 角膜内皮の再生
6.4 iPS細胞を用いた角膜再生
6.5 おわりに

7. iPS細胞を用いた表皮水疱症など、皮膚の難病治療に向けた培養皮膚移植法
7.1 表皮水疱症について
7.2 近々行われるであろう表皮水疱症の治療法
7.2.1 骨髄移植による治療
7.2.2 骨髄中から単離培養した幹細胞による治療
7.3 iPS細胞を利用した表皮水疱症の治療
7.3.1 iPS細胞からの表皮角化細胞培養
7.3.2 iPS細胞からの3次元培養表皮作製
7.3.3 新規発現タンパクに対する免疫反応抑制
7.3.4 遺伝子導入法
7.4 おわりに

8. iPS細胞の糖尿病治療への応用―現状と課題―
8.1 要旨
8.2 はじめに
8.3 膵発生における細胞系譜
8.4 多能性幹細胞のインスリン産生細胞への分化誘導
8.5 多能性幹細胞由来のインスリン産生細胞の性質
8.6 多能性幹細胞由来の糖尿病治療への応用
8.7 おわりに

9. 拡張型心筋症等に対する心筋細胞を用いた再生医療へのiPS細胞の応用
9.1 はじめに
9.2 ES細胞とiPS細胞
9.3 細胞シート工学
9.4 筋芽細胞シートを用いた心筋再生
9.5 iPS細胞シートによる心筋再生への期待
9.6 iPS細胞の心筋への分化誘導と細胞シート移植の試み
9.7 おわりに

10. iPS細胞を活用した安全性・有効性評価系の構築
10.1 要約
10.2 はじめに
10.3 iPS細胞の標準化
10.4 既知の因子による無血清培養法の必要性
10.5 評価と品質管理
10.6 高効率分化誘導法の開発および分化誘導細胞コレクションの作製
10.7 トキシコゲノミクス解析による医薬品毒性評価システムの開発
10.8 おわりに

11. iPS細胞を用いた膵臓細胞の作製技術と臨床応用への展望
11.1 はじめに
11.2 膵β細胞の分化誘導技術とその問題点
11.3 臨床応用に向けたβ細胞作製法
11.3.1 試験管内培養系の確立
11.3.2 純化
11.3.3 移植
11.4 おわりに

【 索引 】
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