神経幹細胞移植による脊髄再生のメカニズム

• Project/Area Number: 21K16671
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Kyushu University (2023); Japan Organization of Occupational Health and Safety, Spinal Injuries Center (2021-2022)
• Principal Investigator: 横田 和也 九州大学, 大学病院, 助教 (60772332)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
• Keywords: 脊髄損傷 / 神経再生

Outline of Research at the Start

運動・感覚機能評価に加えて、電気生理学的評価・電子顕微鏡下観察・神経回路トレーシング法を用いて、幹細胞移植治療による脊髄再生のメカニズムを明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

我々はヒト体細胞由来の神経幹細胞を作製し、その細胞の性質を免疫学的組織染色や遺伝子発現解析を用いて評価し、細胞移植のソースとして適切であることを確認した。作製した神経幹細胞は、in vitroで、神経活動を伴うニューロン・髄鞘タンパクを発現するオリゴデンドロサイト・アストロサイトの3系統へ分化することを確認できた。培養された神経幹細胞はpro-neuronalな転写因子（NeuroG、NeuroD1、Ascl1、Dcx、Map2、Tubb3）、pro-oligodendrogenicな転写因子（Olig2、Sox9、Nkx2.2、CNPase、APC）、pro-astrocyticな転写因子（Nf1a、Nf1b、GFAP、Aldh1l1）をそれぞれ発現していることをPCRで確認できた。培養された神経幹細胞は、培養初期でNestin陽性の多分化能を持った細胞であることが組織評価で確認された。培養条件にも依るが、今回作製した神経幹細胞は、従来使用されてきた神経幹細胞と比較して、オリゴデンドロサイトへの分化効率が高いことが明らかとなった。
次に、作製した神経幹細胞を用いて、脊髄損傷モデルラットに細胞移植を行った。細胞移植群では非細胞移植群と比較して、Inclined planeやGrip strength testなど上下肢の運動機能が有意に改善することが明らかとなった。
損傷脊髄内で生着した神経幹細胞はニューロン・オリゴデンドロサイト・アストロサイトの3系統へ分化することを確認した。特に、生着した移植細胞の半数がAPC陽性オリゴデンドロサイトであった。細胞移植群では非細胞移植群と比較して、髄鞘タンパクMBP陽性の面積が有意に大きいことが明らかとなった。さらに、移植細胞由来のMBPはNF200陽性の残存軸索を取り巻いており、脊髄再生の一助となっていることが示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

予定していた損傷脊髄内での神経幹細胞の機能解析が施行されたため。

Strategy for Future Research Activity

損傷脊髄内に生着した神経幹細胞や細胞移植後の動物モデルに関して、更なる機能解析を計画する。