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細胞の機能化による高性能な間葉系幹細胞の開発とがん治療への応用

Research Project

Project/Area Number 20J14253
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 47060:Clinical pharmacy-related
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

高山 幸也  東京理科大学, 薬学部, 特別研究員(PD) (50914876)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords間葉系幹細胞 / 細胞表面修飾 / がん治療 / ナノ粒子 / 単純ヘルペスウイルス由来チミジンキナーゼ / トンネルナノチューブ / 細胞動態 / ポリエチレングリコール / バイスタンダー効果
Outline of Research at the Start

間葉系幹細胞(MSC)は腫瘍組織に積極的に集積する性質を有することから、MSCを利用したがん標的治療法の開発が期待されている。本研究では、高い抗腫瘍活性を有するMSCの開発を目的に、MSCに対して単純ヘルペスウイルス由来チミジンキナーゼ(TK)遺伝子の導入と抗がん剤ドキソルビシンリポソーム(DL)修飾を試みる。さらに、担がんマウスにおいてDL修飾MSC/TK細胞とガンシクロビル投与による抗腫瘍効果を評価する。

Outline of Annual Research Achievements

2021年度は、DL修飾MSC/TK細胞とガンシクロビル投与による抗腫瘍効果の評価およびがん細胞への薬物移行経路の解析を行った。また、細胞表面修飾技術を応用してポリエチレングリコールを表面修飾したMSCの肺での塞栓形成の抑制と炎症部位への集積率を肝障害モデルで評価した。
マウス結腸癌細胞株colon26担がんマウスに対して、TK発現DL修飾マウス間葉系幹細胞株C3H10T1/2(DL-C3H10T1/2/TK)細胞およびガンシクロビルを投与したところ、C3H10T1/2/TK細胞およびガンシクロビルを投与した群と比較して腫瘍の成長が有意に抑制された。また、DLおよびリン酸化体に代謝された細胞障害性を示すガンシクロビルは、DL-C3H10T1/2/TK細胞と隣接するcolon26細胞に加えて、数百μm離れたcolon26細胞にもトンネル(細胞膜)ナノチューブを介して移行することが示唆された。
ポリエチレングリコールを表面修飾したマウス脂肪由来間葉系幹細胞株m17.ASC細胞を四塩化炭素誘導性肝不全モデルマウスの尾静脈内に投与したところ、未修飾のm17.ASC細胞と比較して肺への移行が有意に低下した一方、肝臓への移行は有意に上昇し、さらに血清トランスアミナーゼ値の上昇と肝臓への免疫細胞の浸潤が抑制される傾向がみられた。
以上、DLの表面修飾とTK遺伝子の導入により、MSCに対して高い抗腫瘍活性を付与することに成功した。また、ポリエチレングリコールの表面修飾により、静脈内投与したMSCの炎症部位への集積率を向上させることに成功した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Intravenous injection of mesenchymal stem cell spheroids improves the pulmonary delivery and prolongs in vivo survival2022

    • Author(s)
      Yoshihiko Shimazawa, Kosuke Kusamori, Mari Tsujimura, Asuka Shimomura, Ryo Takasaki, Yukiya Takayama, Kazunori Shimizu, Satoshi Konishi, Makiya Nishikawa
    • Journal Title

      Biotechnology Journal

      Volume: 17 Issue: 1

    • DOI

      10.1002/biot.202100137

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mesenchymal stem/stromal cells as next-generation drug delivery vehicles for cancer therapeutics2021

    • Author(s)
      Yukiya Takayama, Kosuke Kusamori#, Makiya Nishikawa
    • Journal Title

      Expert Opinion on Drug Delivery

      Volume: 5 Issue: 11 Pages: 1-16

    • DOI

      10.1080/17425247.2021.1960309

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of nanoparticles derived from corn as mass producible bionanoparticles with anticancer activity2021

    • Author(s)
      Daisuke Sasaki, Kosuke Kusamori, Yukiya Takayama, Shoko Itakura, Hiroaki Todo, Makiya Nishikawa
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 22818-22818

    • DOI

      10.1038/s41598-021-02241-y

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Anticancer drug-loaded mesenchymal stem cells for targeted cancer therapy2021

    • Author(s)
      Yukiya Takayama, Kosuke Kusamori, Chihiro Tsukimori, Yosuke Shimizu, Mika Hayashi, Ikumi Kiyama, Hidemasa Katsumi, Toshiyasu Sakane, Akira Yamamoto, Makiya Nishikawa
    • Journal Title

      Journal of Controlled Release

      Volume: 329 Pages: 1090-1101

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2020.10.037

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 間葉系幹細胞表面に修飾したドキソルビシン封入リポソームの細胞間輸送機構の解明2022

    • Author(s)
      木山 育美、髙山 幸也、草森 浩輔、西川 元也
    • Organizer
      日本薬学会第142年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 静脈内への投与速度が間葉系幹細胞の肺移行率に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      宮川 優茉、髙山 幸也、草森 浩輔、西川 元也
    • Organizer
      日本薬剤学会第37年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Efficient cancer-targeted drug delivery using anti-cancer drug-modified mesenchymal stem cells2021

    • Author(s)
      Yukiya Takayama, Kosuke Kusamori, Ikumi Kiyama, Makiya Nishikawa
    • Organizer
      Pharmaceutical Sciences in a Pandemic World (2021 CSPS/PSJ/CC-CRS SYMPOSIUM)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Improving the migration of intravenously injected mesenchymal stem cells to inflammation sites by cell surface engineering with polyethylene glycol2021

    • Author(s)
      Yukiya Takayama, Kosuke Kusamori, Makiya Nishikawa
    • Organizer
      6th World Congress of the Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society (6th TERMIS)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 間葉系幹細胞表面へのPEG修飾による炎症部位への効率的送達2021

    • Author(s)
      高山幸也、草森浩輔、西川元也
    • Organizer
      日本薬剤学会第36年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 間葉系幹細胞表面へのポリエチレングリコール修飾による肺塞栓の回避2021

    • Author(s)
      草森浩輔、髙山幸也、西川元也
    • Organizer
      第21回日本再生医療学会総会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ドキソルビシン封入リポソームを細胞表面に搭載した間葉系幹細胞によるがん標的治療2021

    • Author(s)
      高山幸也、草森浩輔、西川元也
    • Organizer
      日本薬学会第141年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞表面修飾法を利用した抗がん剤搭載間葉系幹細胞の開発とがん治療への応用2020

    • Author(s)
      高山幸也、草森浩輔、辻村真里、西川元也
    • Organizer
      日本薬剤学会第35年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 間葉系幹細胞表面へのPEG修飾による細胞静脈内投与後の肺塞栓形成の回避と細胞動態の制御2020

    • Author(s)
      高山幸也、草森浩輔、西川元也
    • Organizer
      第36回日本DDS学会学術集会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

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