アルギン酸包埋ヒト間葉系幹細胞関節内注射による変形性関節症疾患修飾薬の開発

• Project/Area Number: 20K09411
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 内尾 祐司 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 教授 (20223547)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松崎 有未 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 教授 (50338183)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 変形性関節症 / アルギニン酸ゲル / REC / アルギン酸ゲル / REC細胞 / アルギン酸ゲル包埋REC / OA疾患修復薬

Outline of Research at the Start

本研究では変形性関節症（Osteoarthritis: OA）の新しい疾患修飾薬の開発を目的とし、同疾患に対する組織修復・再生促進効果が確認されている生体高分子ポリマーアルギン酸中に、高い組織再生促進効果が期待される高品質高純度間葉系幹細胞（REC: Rapidly Expanding Clones）を包埋した製剤（アルギン酸ゲル包埋REC）を関節内注射投与する方法を考案し、このOAの病態修飾に関わる役割を解明するとともに、臨床応用への可能性を検証するため基礎研究を行う。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は高品質高純度ヒト間葉系幹細胞RECを高純度アルギン酸ゲル内に包埋し、OA動物モデルに投与し、アルギン酸ゲル包埋RECによるOAへの治療効果を検証し、DMOADとしての有効性と安全性を明らかにすることである。今年度の実績を以下に記す。ヒト骨髄細胞よりRECを分離した。ヒト正常軟骨細胞、滑膜細胞を使用（白人種）を用いて、24well plateを使用し、2.0*104ずつ播種した。炎症刺激は IL-1β 2ng/mlを使用し、共培養は穴あきのインサートにRECも2.0*104播種した。24時間後にRNA回収して、real-time PCR GAPDHを用いたΔΔCt法でMMP-3、IL-6、TNF-αのmRNAの発現を調べた。その結果、 IL-1β で軟骨細胞および滑膜細胞のMMP-3、IL-6、TNF-αのmRNA発現が亢進するが、REC共培養によるこれらの発現を抑制できなかった。一方、日本白色家兎の前十字靱帯切離を行ったOAモデルにアルギニン酸包埋RECを移植し、4週後関節を取り出し、肉眼的、組織学的評価と力学的評価を行った。肉眼的にはRECはOAを抑制しているように見えたが、組織学的・生体力学的には有意な差を見いだすことはできなかった。しかし、マクロファージにRECを共培養するとマクロファージタイプ2の割合が増えることがセルソーティングで明らかになった。これらの所見からRECが修復型マクロファージタイプ2を活性化させる可能性があって、軟骨細胞や滑膜細胞に直接的には影響を与えないかもしれないが、炎症・免疫系細胞を介して間接的にOAの修復に働く可能性があると考えた。このため、目下、RECの細胞条件、至適ロットの選定を探索するとともに、炎症・免疫系細胞に対しての共培養を行い、炎症性サイトカイン刺激時の炎症・免疫系細胞のサイトカイン発現を検討中である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

RECがマクロファージタイプ2を増加させる新たな所見を見いだした。今後、細胞至適条件の探索が必要であるが、OAの修復の可能性を与える新知見であると考える。

Strategy for Future Research Activity

マクロファージにRECを共培養するとマクロファージタイプ2の割合が増えることがセルソーティングで明らかになった。この所見から、RECが修復型マクロファージタイプ2を活性化させる可能性があり、至適環境ではOAの修復に働くと考えられ、目下、RECの細胞条件、至適ロットの選定を探索するとともに、炎症・免疫系細胞に対しての共培養を行い、炎症性サイトカイン刺激時の炎症・免疫系細胞のサイトカイン発現を検討中である。