Development of a new treatment method for repairing intestinal epithelial function of inflammatory bowel disease by human pulp MSC-conditioned medium

• Project/Area Number: 22K08018
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53010:Gastroenterology-related
• Research Institution: Tokyo Medical University
• Principal Investigator: 大脇 敏之 東京医科大学, 医学部, 客員准教授 (70453834)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 善本 隆之 東京医科大学, 医学部, 教授 (80202406)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 歯髄幹細胞 / 培養上清 / 炎症性腸疾患

Outline of Research at the Start

炎症性腸疾患は、最近、グリア細胞株由来神経栄養因子の発現による腸バリアの機能増強など腸管神経系の関与が注目されている。間葉系幹細胞は、その免疫抑制作用などにより腸炎にも治療効果があるが、いずれも腸管上皮の機能的修復を伴った効果的な治療には至っていない。当研究室では、増殖能やサイトカイン分泌能の高い不死化したヒト乳歯由来の歯髄幹細胞株を作製し、予備的実験より、その培養上清のデキストラン硫酸ナトリウム誘導性腸炎マウスへの静注により治療効果を示すことを見出した。本研究では、その培養上清による腸炎マウスでの治療効果と、その作用機序として免疫抑制や腸管上皮機能回復と再生への関与を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

2023年度は、炎症性腸疾患のモデルマウスであるデキストラン硫酸ナトリウム（DSS）誘導性腸炎マウスにおける不死化歯髄幹細胞培養上清（SHED-CM）の治療効果の作用機序について検討を行う予定であった。
① ヒト腸管バリアの腸管上皮in vitroモデルとして、ヒト結腸癌由来細胞CaCo2の培養細胞をTNF-aで刺激し、SHED-CM　の存在下および非存在下でデスモグレイン2（DSG2）の発現、経上皮電気抵抗の測定、透過した蛍光標識デキストランの蛍光強度を測定、上清中の分子の関与を複数の中和抗体を用いて検討する予定であった。CaCo2細胞をSHED-CMで刺激すると、DSG2発現が上昇する傾向が見られた。
② 免疫抑制の作用機序としては、DSS水7日間と通常の水道水3日間飲水後、粘膜固有層リンパ球を取り出し、細胞分布や免疫抑制に関わる制御性T細胞（Treg）、IL-10産生制御性T細胞Tr1、骨髄由来抑制細胞、M1/M2マクロファージの比率についてFACS解析を行った。SHED-CM投与により、Foxp3+CD25+CD4+Tregや骨髄由来抑制細胞（MDSC）が増加する傾向が見られた。
以上の結果より、SHED-CMによる免疫抑制の誘導にTregとMDSCの関与と腸管粘膜の修復の可能性が示唆されたが、今後、それらの再現性とSHED-CM中のどの分子がそれらの誘導に関与しているかを示す必要がある。

Research Products

• [Journal Article] A Promising Needle-Free Pyro-Drive Jet Injector for Augmentation of Immunity by Intradermal Injection as a Physical Adjuvant (2023)
  • Author(s): Jukito Sonoda,Izuru Mizoguchi,Shinya Inoue,Aruma Watanabe,Ami Sekine,Miu Yamagishi,Satomi Miyakawa,Natsuki Yamaguchi,Eri Horio,Yasuhiro Katahira,Hideaki Hasegawa,Takashi Hasegawa,Kunihiko Yamashita and Takayuki Yoshimoto
  • Journal Title: Int J Mol Sci. Volume: 24 Issue: 10 Pages: 9094-9094
  • DOI: 10.3390/ijms24109094
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Potent antitumor effects of the conditioned medium of bone marrow-derived mesenchymal stem cells via IGFBP-4. (2023)
  • Author(s): Furusaka Y, Inoue S, Mizoguchi I, Hasegawa H, Katahira Y, Watanabe A, Sakamoto E, Sekine A, Miyakawa S, Umezu T, Owaki T, Yoneto T, Yoshimoto T.
  • Journal Title: Cancer Sci. Volume: in press Issue: 6 Pages: 2499-2514
  • DOI: 10.1111/cas.15789
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chemical- and Drug-Induced Allergic, Inflammatory, and Autoimmune Diseases via Haptenation. (2023)
  • Author(s): Sakamoto E, Katahira Y, Watanabe A, Furusaka Y, Sekine A, Yamagishi M, Sonoda J, Miyakawa S, Inoue S, Hasegawa H, Yo K, Yamaji F, Toyoda T, Mizoguchi I, Yoshimoto T.
  • Journal Title: Biology (Basel) Volume: 12(1) Issue: 1 Pages: 123-123
  • DOI: 10.3390/biology12010123
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Protective effects of conditioned media of immortalized stem cells from human exfoliated deciduous teeth on pressure ulcer formation (2023)
  • Author(s): Katahira Yasuhiro、Murakami Fumihiro、Inoue Shinya、Miyakawa Satomi、Sakamoto Eri、Furusaka Yuma、Watanabe Aruma、Sekine Ami、Kuroda Masahiko、Hasegawa Hideaki、Mizoguchi Izuru、Yoshimoto Takayuki
  • Journal Title: Frontiers in Immunology Volume: 13 Pages: 1010700-1010700
  • DOI: 10.3389/fimmu.2022.1010700
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Rap1 prevents colitogenic Th17 cell expansion and facilitates Treg cell differentiation and distal TCR signaling (2022)
  • Author(s): Ishihara Sayaka、Sato Tsuyoshi、Fujikado Noriyuki、Miyazaki Haruka、Yoshimoto Takayuki、Yamamoto Hiromitsu、Fukuda Shinji、Katagiri Koko
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 5 Issue: 1 Pages: 206-223
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03129-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Conditioned medium of immortalized stem cells from human exfoliated deciduous teeth inhibit melanogenesis by suppressing Wnt signaling via Wnt5a. (2023)
  • Author(s): Inoue S, Sekine A, Katahira Y, Yamagishi M, Sonoda J, Watanabe A, Miyakawa S, Hasegawa H, Mizoguchi I, Yoshimoto T.
  • Organizer: JSICR/MMCB 2023 Joint Symposium
• [Presentation] Protective effect of conditioned medium of immortalized stem cells from human exfoliated deciduous tooth on the peripheral neuropathy of experimental autoimmune neuritis. (2022)
  • Author(s): Hasegawa H, Sakamoto E, Katahira Y, Miyakawa S, Murakami F, Inoue S, Watanabe A, Furusaka Y, SekineA, Owaki T, Mizoguchi I, Yoshimoto T.
  • Organizer: JSICR/MMCB 2022 Joint Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Inhibitory effects of bone marrow-derived mesenchymal stem cells on tumor growth and its possible molecular mechanism. (2022)
  • Author(s): Furusaka Y, Katahira Y, Hasegawa H, Umezu T, Mizoguchi I, Yoneto T, Yoshimoto T.
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Conditioned medium of immortalized stem cells from human exfoliated deciduous tooth exhibit protective effect on the peripheral neuropathy of experimental autoimmune neuritis. (2022)
  • Author(s): Sakamoto E, Hasegawa H, Katahira Y, Miyakawa S, Watanabe A, Mizoguchi I, Yoshimoto T.
  • Organizer: 第51回日本免疫学会総会・学術集会