Urinary incontinence treatment with skeletal muscle-derived stem cells using rectus abdominis muscle as a transplant cell source

Research Project

Project/Area Number	18K16712
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 56030:Urology-related
Research Institution	Tokai University
Principal Investigator	中島信幸東海大学, 医学部, 講師 (20580319)
Project Period (FY)	2021-03-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000) Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords	再生医療 / 骨格筋由来幹細胞 / 体性幹細胞 / サイトカイン / 尿失禁 / 前立腺癌 / 骨格筋幹細胞 / 尿道括約筋
Outline of Research at the Start	本研究は、神経・血管・筋肉への多分化能を有する骨格筋由来幹細胞を用いた、尿道括約筋再生による尿失禁治療の早期臨床応用を目指したものである。骨格筋由来幹細胞そのものを用いた細胞移植と骨格筋由来幹細胞より分離・精製したサイトカインカクテルを幹部に注入あるいは貼付することによる尿失禁治療を想定し、ラットならびにミニブタを用いた移植の効果、安全性の検討を中心に研究を行う。
Outline of Annual Research Achievements	ヒト骨格筋間質由来幹細胞を用いた腹圧性尿失禁に対する治療法について、幹細胞の直接移植とサイトカイン投与による治療の２つのアプローチから研究を行った。幹細胞移植については、GFP-Tgマイクロミニブタから骨格筋間質由来幹細胞（Sk34,Sk-DN細胞）を分離・精製し、ヌードラット、ヌードマウスへの移植実験を行い、ブタから精製した骨格筋由来幹細胞が、骨格筋細胞（Sk-DN細胞）、末梢神経細胞、神経周膜、血管周皮細胞等に分化することを前年度までに確認した。今年度は、その結果を踏まえ、ブタ幹細胞をブタ腓骨神経損傷モデルへ移植する同種移植実験を行った。ブタのSLA（Swine Leukocyte Antigen）については、完全一致（兄弟間）、50％一致（親子間）での移植実験を行い、非免疫抑制下において、良好な腓骨神経修復と運動機能改善効果を認めた。ブタの尿道損傷モデルについては、機能測定方法の確立に難渋し、施行には至っていない。サイトカインによるラット尿道損傷モデルへの移植実験については、骨格筋間質由来幹細胞培養液上清から精製したサイトカインカクテル投与法についての検討を行った。皮下投与あるいは局所投与では、サイトカインの効果が一時的であったため、サイトカインを含ませた生体吸収性ゼラチンハイドロゲル（MedGel）を損傷部位に貼付することで、サイトカインの徐放を行うこととした。このハイドロゲルは、正電荷と負電荷の２種類のものがあり、２種を同時に貼付することで、サイトカインカクテル内の多種のサイトカインの徐放が可能となった。また、このハイドロゲルは、1カ月後には完全に吸収されており、組織修復に影響を及ぼさないことを確認した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason ブタを用いた大型動物での実験では、尿道損傷モデルの作成と機能評価法の確立が困難であったこと、サイトカイン投与実験では投与方法の選定に時間を要したため、研究に遅れが生じた。
Strategy for Future Research Activity	骨格筋間質由来幹細胞移植については、今後の臨床応用に必要なデータについて日本医療研究開発機構の担当部署に相談し、必要なデータ収集を行う予定である。サイトカイン投与実験については、すでに動物モデル、サイトカイン精製法、投与法すべての準備が完了しており、今年度は機能測定、組織学的評価を行い、研究成果を発表する予定である。また、補助的なデータとして、サイトカインによる前立腺癌細胞増殖の有無についても検討する予定である。