移植臍帯血幹細胞の分化と周生期大脳皮質白質損傷への応用

• Project/Area Number: 19K08267
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
• Research Institution: Institute for Developmental Research Aichi Developmental Disability Center
• Principal Investigator: 中西 圭子 愛知県医療療育総合センター発達障害研究所, 障害モデル研究部, 客員研究員 (50280813)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 臍帯血幹細胞 / 周生期脳障害 / 白質損傷 / コンドロイチン硫酸 / 移植再生医療 / 周産期脳障害

Outline of Research at the Start

新生児にとって最も安全に移植可能である臍帯血幹細胞は、新生児低酸素性虚血性脳症(HIE)の新規治療法として期待されているが、どのような分子機序で症状改善に至るかについては未だ明らかではない。また、早期産児の脳室周囲白質軟化症（PVL）に対する臍帯血幹細胞の有効性も不明である。本研究では、HIEモデルラットにGFPトランスジェニック(TG)ラット臍帯血幹細胞を移植するという同種移植系を用いて、臍帯血幹細胞がどのような機序で脳損傷軽減効果をもたらすのか？白質損傷にも有効なのか？について検討する。

Outline of Annual Research Achievements

我々は新生児低酸素性虚血性脳症(HIE)モデルラットにラット臍帯血幹細胞を移植するというラット同種移植系を用いて、臍帯血幹細胞が周生期脳障害を軽減させることを報告した。本研究では、移植臍帯血幹細胞の特性や分化、周生期白質損傷に対する臍帯血幹細胞の効果について検討することを目的としている。
今年度は臍帯血幹細胞のコンドロイチン硫酸(CS)糖鎖組成について検討した。
ラット胎仔臍帯血より有核細胞層を分離増殖させ、幹細胞リッチな細胞群
(Stem cell enriched umbilical cord blood cells; SCE-UCBC)を得た。この細胞群のCS糖鎖分析を行ったところ、約80%以上が低硫酸化型のA-unitであったが、約2%程度の高硫酸化型E-unitを含むことがわかった。高硫酸化型CS糖鎖はさまざまな栄養因子や増殖因子と結合し、その活性を増強することが知られている。また、Colony forming cell assayを行ったところ、CS-A投与群に比較してCS-E投与群ではコロニー形成細胞の割合が減少した。臍帯血幹細胞はheterogeneityな細胞集団であることから、CS糖鎖が一部の幹細胞の増殖・分化などの生物学的機能に関与している可能性が示唆された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Harvard University/Virginia Tech Carilion Res Inst(米国)
• [Journal Article] LONRF2 is a protein quality control ubiquitin ligase whose deficiency causes late-onset neurological deficits (2023)
  • Author(s): Li Dan、Johmura Yoshikazu、Morimoto Satoru et al.
  • Journal Title: Nature Aging Volume: 3 Issue: 8 Pages: 1001-1019
  • DOI: 10.1038/s43587-023-00464-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Characterization of chondroitin sulfate in stem cells derived from umbilical cord blood in rats (2022)
  • Author(s): Nakanishi Keiko、Higashi Kyohei、Toida Toshihiko、Asai Masato
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 17 Issue: 1 Pages: e0262854-e0262854
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0262854
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Isozyme-Specific Role of SAD-A in Neuronal Migration During Development of Cerebral Cortex (2018)
  • Author(s): Nakanishi Keiko、Niida Hiroyuki、Tabata Hidenori、Ito Tsuyoshi、Hori Yuki、Hattori Madoka、Johmura Yoshikazu、Yamada Chisato、Ueda Takashi、Takeuchi Kosei、Yamada Kenichiro、Nagata Koh-ichi、Wakamatsu Nobuaki、Kishi Masashi、Pan Y Albert、Ugawa Shinya、Shimada Shoichi、Sanes Joshua R、Higashi Yujiro、Nakanishi Makoto
  • Journal Title: Cerebral Cortex Volume: 160 Issue: 9 Pages: 721-721
  • DOI: 10.1093/cercor/bhy253
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ラット臍帯血幹細胞のコンドロイチン硫酸糖鎖の特徴 (2023)
  • Author(s): 2)中西圭子、東恭平、戸井田敏彦、浅井真人
  • Organizer: 日本生理学会第100回記念大会
• [Presentation] ラット臍帯血幹細胞のコンドロイチン硫酸糖鎖の解析 (2022)
  • Author(s): 中西圭子
  • Organizer: 第58回周産期新生児医学会
• [Presentation] ラット臍帯血幹細胞のコンドロイチン硫酸/デルマタン硫酸糖鎖の特徴 (2021)
  • Author(s): 中西圭子、東恭平、戸井田敏彦、浅井真人
  • Organizer: 第64回日本神経化学会大会(Web開催）
• [Presentation] ラット臍帯血幹細胞におけるコンドロイチン硫酸糖鎖解析 (2021)
  • Author(s): 中西圭子、東恭平、戸井田敏彦、浅井真人
  • Organizer: 第126回日本解剖学会総会/第98回日本生理学会大会合同大会
• [Presentation] Distinct role of SAD-A and SAD-B in radial neuronal migration in the developing brain. (2019)
  • Author(s): Nakanishi K, Niida H, Tabata H, Johmura Y, Ueda T, Yamada K, Nagata K-I, Wakamatsu N, Kishi M, Ugawa S, Shimada S, Higashi Y, Nakanishi M
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会/第62回日本神経化学会大会
• [Presentation] 新生児低酸素性虚血性脳症モデルラットに投与したラット臍帯血幹細胞の分化の検討 (2019)
  • Author(s): 中西圭子、伊藤美春、佐藤義朗
  • Organizer: 第64回日本新生児成育医学会