水素ガス治療開発センター

■当該年度事業計画に対する実施内容、および研究成果と達成度

２０２３年度は、Phase II臨床試験により心肺停止蘇生患者に対する水素ガス吸入療法の有効性と安全性が証明され、論文報告を行った（Tamura T, et al., EClinicalMedicine. 2023)。その上で、Phase III臨床試験に向けた準備を進めた。具体的には、慶應大学医学部臨床研究推進センターのサポートを受けながら、医薬品としての水素ガス、医療機器としての水素ガス供給装置の薬事承認をめざした活動を行うとともに、本治験のスポンサーの調整を進めた。
また、水素含有風呂への入浴によって皮膚から水素が体内に吸収されるかどうかを検証し、皮膚から数分以内に静脈系および動脈系に水素ガスが到達することを明らかにし、論文報告を行った（Katsumata Y, et al., Arch Med Sci Civil Dis 2023）。これまでに、水素ガスが皮膚疾患に効果的であることの臨床試験が散見されており、本研究の成果としては、水素ガスは皮膚の角層、表皮層、真皮層を通過することが明らかになったため、皮膚疾患の水素ガスの効果に関するメカニズムの解明に向けた１歩を踏み出せる成果であった。

■公刊論文数（件数と主たる公刊誌名）、学会発表件数（国内・国際）、イベントなど社会貢献の実績（年月日、場所）

論文

1. Iwai S, Kobayashi S, Kobayashi E, Sugai K, Hakamata Y, Shirakawa K, Katsumata Y, Sano M, Direct evidence of hydrogen absorption from the skin - a pig study, Arch Med Sci Civil Dis 2023;8(1):9-17, DOI: https://doi.org/10.5114/amscd.2023.129194
2. Tamura T, Suzuki M, Homma K, Sano M; HYBRID II Study Group. Efficacy of inhaled hydrogen on neurological outcome following brain ischaemia during post-cardiac arrest care (HYBRID II): a multi-centre, randomised, double-blind, placebo-controlled trial. EClinicalMedicine. 2023 Mar 17;58:101907. doi:10.1016/j.eclinm.2023.101907.
3. Masanori Hayash., Hideaki Obara, Sachiko Matsuda, Koichiro Homma, Junichi Sasaki, Kentaro Matsubara, Makoto Higuchi, Motoaki Sano, Yohei Masugi, and Yuko Kitagawa, Protective effects of hydrogen gas for hindlimb ischaemia-reperfusion injury in a mouse model, revise中

学会発表

1. Tamura T, Suzuki M, Homma K, Sano M, HYBRID II Study Group. Hydrogen inhalation after cardiac arrest. Wolf Creek Conference XVII: The Future of Cardiac Arrest Resuscitation, Ann Arbor, MI; June 2023.
2. Tamura T, Narumiya H, Sano M, Suzuki M, HYBRID II Study Group. Combination Therapy of Hydrogen Inhalation and Hypothermic Temperature Control Improves Neurological Outcomes After Out-of-hospital Cardiac Arrest. Resuscitation Science Symposium 2023, American Heart Association, Philadelphia, PA; November 2023.
3. Minami K, Tamura T, Narumiya H, Sano M, Suzuki M, HYBRID II Study Group. Hydrogen Inhalation in Combination with Hypothermic Temperature Control Improves Survival After Out-of-hospital Cardiac Arrest. Resuscitation Science Symposium 2023, American Heart Association, Philadelphia, PA; November 2023.
4. Yamanaka T, Homma K, Matsuoka T, Tamura T, Suzuki S, Kaito D, Ono S, Maeshima K, Sasaki J. A Newly Drug Delivery System Combined with the Resuscitative Endovascular Balloon Occlusion of the Aorta in a Pig with Hemorrhagic Shock Model. Resuscitation Science Symposium 2023, American Heart Association, Philadelphia, PA; November 2023.
5. Matsuoka T, Homma K, Tamura T, Suzuki S, Yamanaka T, Kaito D, Ono S, Maeshima K, Sasaki J. Resuscitative Endovascular Balloon Occlusion of the Aorta with Downstream Intra-aortic Irrigation Using Hydrogen-Containing Solution Mitigates Ischemic Injury in A Swine Hemorrhagic Shock with Liver Injury. Resuscitation Science Symposium 2023, American Heart Association, Philadelphia, PA; November 2023.
6. 鈴木　昌, 多村知剛, 本間康一郎, 佐野元昭, HYBRID II Study Group. 心停止後症候群に対する水素吸入療法：HYBRID II Trial. 第51回日本救急医学会総会・学術集会. 東京, 2023年11月.
7. 菅井和久,平野桃子,小田朝陽,藤澤正彦,小林英司,勝俣良紀,袴田陽二,佐野元昭. 脳虚血スナネズミモデルを用いた水素の神経細胞保護作用の検討 - 腹腔内投与された水素の薬物動態. 第12回日本分子状水素医学生物学会大会. （東京都豊島区: 2023）
8. 松岡　義，本間　康一郎，鈴木　さゆり，多村　知剛，山中　隆弘，垣内　大樹，大野　総一郎，前島　克哉，佐々木　淳一、出血性ショックへの水素の新たな応用〜REBOA下流水素ガス含有溶液灌流による臓器障害軽減効果〜第37回日本Shock学会学術集会学会賞受賞 2023年8月

■センター活動を通じて特に成果を挙げた事柄

Hydrogen Gas Inhalation Improves Neurologically Intact Survival After Out-of-hospital Cardiac Arrest: HYBRID II Trial
Hybrid II研究グループは本塾大学病院が主幹となる国内15施設が参加した二重盲検無作為化比較試験で、先進医療Bの承認の下で行った（研究統括者：鈴木昌、研究代表者：本間康一郎）。心疾患が原因の院外心停止で蘇生されたものの意識の回復しない患者には通常、体温管理を行って脳機能回復を図るが、体温管理療法の効果には制限があり、これを凌駕する治療は永らく開発されてこなかった、今回、この通常治療に2%水素添加酸素を18時間吸入するという水素吸入療法を施し、通常治療との比較を行ったところ、90日後に全く後遺症を遺さず社会復帰を可能にした患者が20％から46%に増え、さらに生存率を61％から85%に改善したことが明らかになった。COVID-19の蔓延に伴って本試験は、当初の計画より大幅に少ない患者数の組み入れで中止となったことが悔やまれるが、この画期的な成績に、蘇生に関わる世界の一流研究者が集う会場で驚きをもって迎えられた。次期第III相国際共同試験への呼びかけに参加表明が相次ぎ、強い関心を得たことが伺える。
2023年に、eclinical medicineというLancetの姉妹紙に受理された（Tamura T, et al., EClinicalMedicine. 2023)。

■当該年度事業計画に対する実施内容、および研究成果と達成度

2022年度は、水素ガス治療開発センターの事業の中でも最も大きな成果が出せた１年であった。2022年11月6日、米国シカゴで開催されたアメリカ心臓協会蘇生シンポジウムのLate Breaking Resuscitation Trialで、院外心停止蘇生後患者に対する水素吸入療法の有効性と安全性を検討した第 II 相臨床試験の結果を多村知剛君（86回生救急i医学）が発表した。Hybrid II研究グループは本塾大学病院が主幹となる国内15施設が参加した二重盲検無作為化比較試験で、先進医療Bの承認の下で行った（研究統括者：鈴木昌、研究代表者：本間康一郎）。心疾患が原因の院外心停止で蘇生されたものの意識の回復しない患者には通常、体温管理を行って脳機能回復を図るが、体温管理療法の効果には制限があり、これを凌駕する治療は永らく開発されてこなかった、今回、この通常治療に2%水素添加酸素を18時間吸入するという水素吸入療法を施し、通常治療との比較を行ったところ、90日後に全く後遺症を遺さず社会復帰を可能にした患者が20％から46%に増え、さらに生存率を61％から85%に改善したことが明らかになった。COVID-19の蔓延に伴って本試験は、当初の計画より大幅に少ない患者数の組み入れで中止となったことが悔やまれるが、この画期的な成績に、蘇生に関わる世界の一流研究者が集う会場で驚きをもって迎えられた。次期第III相国際共同試験への呼びかけに参加表明が相次ぎ、強い関心を得たことが伺える。薬事承認に向けて、様々なルートで水素を摂取した場合の薬物動態を明らかにする研究も着実に進めてきた。これまで、水素ガスの単回吸入、持続吸入、水素水の飲用における水素の薬物動態をブタで明らかにしてきたが、本年度は、水素リッチ生理食塩水として腹腔内投与された水素の薬物動態をスナネズミで、水素含有風呂への入浴時の水素の薬物動態をブタで明らかにした。

■公刊論文数（件数と主たる公刊誌名）、学会発表件数（国内・国際）、イベントなど社会貢献の実績（年月日、場所）

英文論文数　6件（うち、2つは査読中）

1. Shirakawa K, Kobayashi E, Ichihara G, Kitakata H, Katsumata Y, Sugai K, Hakamata Y, Sano M. H2 Inhibits the Formation of Neutrophil Extracellular Traps.JACC Basic Transl Sci. 2022 Jan 12;7(2):146-161.
2. Shirakawa K, Sano M. Neutrophils and Neutrophil Extracellular Traps in Cardiovascular Disease: An Overview and Potential Therapeutic Approaches. Biomedicines. 2022 Aug 1;10(8):1850.
3. Kinoshita Y, Shirakawa K, Sano M, Yokoo T, Kume H, Kobayashi E. Development of a novel porcine ischemia/reperfusion model inducing different ischemia times in bilateral kidneys-effects of hydrogen gas inhalation. Transl Androl Urol. 2022 Apr;11(4):430-438.
   水素リッチ生理食塩水として腹腔内投与された水素の薬物動態とスナネズミの脳虚血性神経細胞死に対する影響
4. Hirano M., Sano M., et al. Pharmacokinetics of hydrogen administered intraperitoneally as hydrogen-rich saline and its effect on ischemic neuronal cell death in the brain in gerbils. PLoS One. 2022 Dec 27;17(12):e0279410.
   水素吸入、水素水の飲用に引きつづいて、水素リッチ生理食塩水として腹腔内投与による水素の体内動態を明らかにした。
5. Direct evidence of hydrogen absorption from the skin - A pig study.
   水素含有風呂への入浴によって皮膚から水素が体内に吸収されるかどうかを検証した。論文投稿中。
6. 2022年11月6日　アメリカ心臓協会蘇生シンポジウム　米国シカゴ
   Late Breaking Resuscitation Trial
   Hydrogen Gas Inhalation Improves Neurologically Intact Survival After Out-of-hospital Cardiac Arrest: HYBRID II Trial
   2022年11月6日、米国シカゴで開催されたアメリカ心臓協会蘇生シンポジウムのLate Breaking Resuscitation Trialで、院外心停止蘇生後患者に対する水素吸入療法の有効性と安全性を検討した第 II 相臨床試験の結果を多村知剛君（86回生救急医学）が発表した。
   現在、論文査読中。

講演　4件

1. 2022年2月　健康博覧会2022セミナー　水素水飲用時の薬物動態を初解明！水素吸入時との比較～水素水飲用は水素を体のどこまで供給できるのか～　東京
2. 2022年6月25日　抗加齢医学会　水素水飲用時の薬物動態を初解明！水素吸入時との比較～水素水飲用は水素を体のどこまで供給できるのか～　大阪
3. 2022年3月19日　国際水素医科学研究会　水素研究最前線　東京
4. 日本脈管学会　高安右人賞受賞講演ー血管病の軌跡における炎症の複雑性　横浜

■センター活動を通じて特に成果を挙げた事柄

Hydrogen Gas Inhalation Improves Neurologically Intact Survival After Out-of-hospital Cardiac Arrest: HYBRID II Trial
2022年11月6日、米国シカゴで開催されたアメリカ心臓協会蘇生シンポジウムのLate Breaking Resuscitation Trialで、院外心停止蘇生後患者に対する水素吸入療法の有効性と安全性を検討した第 II 相臨床試験の結果を多村知剛君（86回生救急i医学）が発表した。Hybrid II研究グループは本塾大学病院が主幹となる国内15施設が参加した二重盲検無作為化比較試験で、先進医療Bの承認の下で行った（研究統括者：鈴木昌、研究代表者：本間康一郎）。心疾患が原因の院外心停止で蘇生されたものの意識の回復しない患者には通常、体温管理を行って脳機能回復を図るが、体温管理療法の効果には制限があり、これを凌駕する治療は永らく開発されてこなかった、今回、この通常治療に2%水素添加酸素を18時間吸入するという水素吸入療法を施し、通常治療との比較を行ったところ、90日後に全く後遺症を遺さず社会復帰を可能にした患者が20％から46%に増え、さらに生存率を61％から85%に改善したことが明らかになった。COVID-19の蔓延に伴って本試験は、当初の計画より大幅に少ない患者数の組み入れで中止となったことが悔やまれるが、この画期的な成績に、蘇生に関わる世界の一流研究者が集う会場で驚きをもって迎えられた。次期第III相国際共同試験への呼びかけに参加表明が相次ぎ、強い関心を得たことが伺える。
現在、論文査読中。

■当該年度事業計画に対する実施内容、および研究成果と達成度

昨年度は、水素を単回吸入、持続吸入させた時の薬物動態をブタで検証した結果を報告した。
Pharmacokinetics of a single inhalation of hydrogen gas in pigs.
Sano M, Ichihara G, Katsumata Y, Hiraide T, Hirai A, Momoi M, Tamura T, Ohata S, Kobayashi E.PLoS One. 2020 Jun 19;15(6):e0234626. doi: 10.1371/journal.pone. 0234626.
Low-Flow Nasal Cannula Hydrogen Therapy.
Sano M, Shirakawa K, Katsumata Y, Ichihara G, Kobayashi E.J Clin Med Res. 2020 Oct;12(10):674-680.
今年度は、水素を含有した水（水素水）を飲用したときの薬物動態をブタで検証した。Heliyon. 2021 Nov 11;7(11)
中国・武漢では、新型コロナウイルス肺炎の治療に水素吸入が採用され、重症化予防に一定の効果をあげたことが報告された。一方、新型コロナウイルス感染患者の血液中の好中球は、より高いレベルのNETsを産生しており、肺の傷害や微小血管血栓の形成に深く関与していることが知られている。我々は、NETs形成に着目して研究を行い、水素が活性化された好中球による過剰なNETs産生を抑制することを発見した。J Am Coll Cardiol Basic Trans Science. Jan 12, 2022

1. Sano M, Tamura T.Curr Pharm Des. 2021;27(5):650-658. Hydrogen Gas Therapy: From Preclinical Studies to Clinical Trials.
2. Ichihara G, Katsumata Y, Moriyama H, Kitakata H, Hirai A, Momoi M, Ko S, Shinya Y, Kinouchi K, Kobayashi E, Sano M. Pharmacokinetics of hydrogen after ingesting a hydrogen-rich solution: A study in pigs. Heliyon. 2021 Nov 11;7(11):e08359. doi: 10.1016/j.heliyon.2021.e08359.
3. Nishi K, Iwai S, Tajima K, Okano S, Sano M, Kobayashi E. Prevention of Chronic Rejection of Marginal Kidney Graft by Using a Hydrogen Gas-Containing Preservation Solution and Adequate Immunosuppression in a Miniature Pig Model. Front Immunol. 2021 Feb 17;11:626295. doi: 10.3389/fimmu.2020.626295.
4. Tamura T, Sugai K, Fujisawa M, Ichihara G, Katsumata Y, Endo J, Yoshizawa J, Homma K, Suzuki M, Kobayashi E, Sasaki J, Hakamata Y, Sano M. Blood Pressure-Lowering Effect of Daily Hydrogen Gas Inhalation in Spontaneously Hypertensive Rats. Diagn Pathol Open 2021, 6:4
5. Shirakawa K, Kobayashi E, Ichihara G, Kitakata H, Katsumata Y, Sugai K, Hakamata Y, Sano M., H2 Inhibits the Formation of Neutrophil Extracellular Traps. J Am Coll Cardiol Basic Trans Science. Jan 12, 2022. Epublished DOI: 10.1016/j.jacbts.2021.11.005

1. 第21回日本抗加齢医学会総会　シンポジウム
2. 第94回日本生化学会大会　シンポジウム
3. 脳心血管抗加齢研究会第17回学術大会　シンポジウム
4. 日本機能水学会第19回学術大会　特別講演
5. 第10回日本分子状水素医学生物学会大会　特別講演

1. 世界で初めての水素水を飲用した際の水素の体内への吸収、分布をみた実証実験
   高濃度の水素溶液を短時間で飲むことで、門脈血中の水素濃度を50倍に上昇させることが出来る。（2021年11月30日）
2. 水素は活性化した好中球のNETs産生を抑制し炎症反応を改善する。（2022年1月14日）

1. 世界で初めて水素水を飲用した際の水素の体内への吸収、分布を実証した。高濃度の水素溶液を短時間で飲むことは、門脈血中の水素濃度を高め、肝臓に水素を供給する良い方法であると考えられた。
2. 水素がphorbol-12-myristate-13-acetate（PMA）やカルシウムイオノフォアA23187で刺激した際の好中球細胞外トラップ（Neutrophil Extracellular Traps, NETs）の産生を抑制することを明らかにした。さらに、マウスおよび高齢のマイクロブタにリポ多糖（LPS：Lipopolysaccharide）で敗血症を誘発した際に、水素吸入療法が、肺におけるNETsの産生を抑制することを確認した。

■当該年度事業計画に対する実施内容、および研究成果と達成度

昨年度、臓器保存液の中に速やかに水素ガスを圧入することによって、高齢ミニブタ（ドナー）から摘出した血流が止まった状態で、ある程度時間が経過した傷害臓器を、移植可能な臓器へと蘇生させることを証明しましたが、移植時の水素ガス含有保存液は循環停止したドナー腎臓の慢性拒絶を防止することを北里大学獣医学部岩井聡美教授との共同研究で明らかにしました。また、毎日 1 時間の水素吸入が自律神経のバランスを整え、降圧効果を発揮することをラットで証明してScientific Reports誌に報告しました。1日1時間の水素ガス吸入の高血圧に対する治療効果を検証この研究成果はプレスリリースを行っております。

英文雑誌

• Sano M, Ichihara G, Katsumata Y, Hiraide T, Hirai A, Momoi M, Tamura T, Ohata S, Kobayashi E. Pharmacokinetics of a single inhalation of hydrogen gas in pigs. PLoS One. 2020 Jun 19;15(6):e0234626. doi: 10.1371/journal.pone.0234626. eCollection 2020.
• Sano M, Shirakawa K, Katsumata Y, Ichihara G, Kobayashi E. Low-Flow Nasal Cannula Hydrogen Therapy. J Clin Med Res. 2020 Oct;12(10):674-680.
• Sano M. Hydrogen Gas Therapy: From Preclinical Studies to Clinical Trials. Current Pharmaceutical Design. 2020. in press.
• Sugai K, Tamura T, Uemura S, Fujisawa M, Katsumata Y, Endo J, Yoshizawa J, Homma K, Suzuki M, Kobayashi E, Sasaki J, Sano M, Hakamata Y. Daily inhalation of hydrogen gas has a blood pressure-lowering effect in rat models of hypertension. Scientific Reports. 2020. in press
• Tamura T, Suzuki M, Hayashida K, Kobayashi Y, Yoshizawa J, Shibusawa T, Sano M, Hori S, Sasaki J. Hydrogen Gas Inhalation Alleviates Oxidative Stress in Patients with Post-cardiac Arrest Syndrome. Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition 2020; in press.

学会発表

• 佐野元昭. ブタを使った前臨床試験で明らかとなった水素医学の最新知見. 第20回抗医学会総2020年9月26日
• 佐野元昭　「水素研究の最前線」　高血圧、臓器移植、COVID-19. 第16回キレーション治療セミナー応用編 WEB講演 2020年10月18日
• プレスリリース 2020/11/27　毎日 1 時間の水素吸入が自律神経のバランスを整え、降圧効果を発揮－

水素研究立ち上げ当時から共同研究を続けてきた大陽日酸株式会社に加えて、株式会社ドクターズ・マンとも共同研究を展開して、健康産業から医療まで幅広い領域での水素ガスの活用とその裏付けとなる科学的根拠の検証が飛躍的に進展しつつある。

■当該年度事業計画に対する実施内容、および研究成果と達成度

水素ガス吸入によって心肺停止蘇生後症候群の患者の脳神経学的予後改善効果が認められるか否かを検証する多施設共同無作為化比較臨床試験は、臨床研究法による特定臨床研究になりました
https://jrct.niph.go.jp/detail/1945/jRCT/1 （認定番号CRB3180017）
2019年1月22日までの登録数は59例です（目標症例数は360例（水素吸入群180例，対照群180例＿HYBRID II TRIAL http://www.hybrid2.org/ 院外心停止後患者に対する水素ガス吸入療法の有効性の検討）。

大陽日酸との共同研究でラット出血性ショックモデルにおける水素ガスの有効性の機序を解明してShock誌に報告しました。
同じく、大陽日酸との共同研究で5/6腎摘除腎不全モデルを作製し1日1時間の水素ガス吸入の高血圧に対する治療効果を検証しました。

株式会社ドクターズ・マンとの共同研究で血流循環停止後のマージナルドナー臓器を蘇生する技術（水素吸着合金キャニスターを用いて臓器保存液に水素ガスを圧入する方法）を開発しました。
この研究成果はプレスリリースを行っております。

公刊論文、学会発表、イベントなど社会貢献の実績

英文論文

• Kobayashi E, Sano M. Organ preservation solution containing dissolved hydrogen gas from a hydrogen-absorbing alloy canister improves function of transplanted ischemic kidneys in miniature pigs. PLoS One. 2019 Oct 1;14(10):e0222863. doi: 10.1371/journal.pone.0222863. eCollection 2019.
• Yamamoto R, Homma K, Suzuki S, Sano M, Sasaki J. Hydrogen gas distribution in organs after inhalation: Real-time monitoring of tissue hydrogen concentration in rat. Sci Rep. 2019 Feb 4;9(1):1255. doi: 10.1038/s41598-018-38180-4.

学会発表

• 2019 ORGAN DONATION CONGRESS　14 - 16 NOVEMBER 2019
• INTERCONTINENTAL FESTIVAL CITY, DUBAI, UAE
• Kobayashi E, Sano M. Organ preservation solution containing dissolved hydrogen gas from a hydrogen-absorbing alloy canister improves function of transplanted ischemic kidneys in miniature pigs.
• 第55回日本移植学会総会
  2019年10月10日～12日
  広島国際会議場
  佐野元昭　水素ガスと移植医療
• 第46回 日本臓器保存生物医学会総会
  2019年11月8日（金）
  会場：ふくしま医療機器開発支援センター
  佐野元昭　出血性ショックにおける水素ガスの有効性に関する検討
• 第46回 日本臓器保存生物医学会総会
  2019年11月8日（金）
  会場：ふくしま医療機器開発支援センター
  佐野元昭　移植医療への水素ガスの応用
• プレスリリース　2019年10月2日
  血流循環停止後のマージナルドナー臓器を蘇生－水素吸着合金キャニスターを用いた水素ガス保存液を開発－