急性肺障害における骨髄由来間葉系幹細胞エクソソームの治療応用可能性の検討

• Project/Area Number: 22K16164
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 53030:Respiratory medicine-related
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 内藤 亮 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (20791479)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 急性肺障害(ALI/ARDS) / エクソソーム / 骨髄由来間葉系幹細胞 / 急性肺障害

Outline of Research at the Start

「ヒトMSCエクソソーム治療は急性肺障害に単核球を介して有用か」を研究課題の核心として設定する。
1. 既報BM-MSCと同様に急性肺障害病態を改善しうるのか。
2. 肺の炎症を制御していると想定される単核球・マクロファージの分化にどのように影響するのか。
3. 骨髄細胞・PBMC・肺胞マクロファージのどの段階で、どのような細胞内シグナル伝達機構を介して作用しているのか。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、骨髄由来間葉系幹細胞（ bone marrow-derived　mesenchymal stem cell: BM-MSC）由来のエクソソームが急性肺障害（ALI/ARDS）を改善しうるのか、改善しうるのであればどのような機序で、骨髄細胞、末梢血単核球、肺胞マクロファージのどのレベルで作用しているのか解明することである。
また、エクソソームは生体の各種細胞間情報伝達物質と認知されており、呼吸器系の障害が生じた場合、エクソソームを含む何らかの液性因子による骨髄への情報提供・教育が行われ、その情報を受けて骨髄から炎症性細胞が肺局所に動員されている可能性がある。しかし、急性肺障害を含む呼吸器疾患でそのような骨髄教育機構が存在しているかは仮説の域を出ない。
現在、急性肺障害を含む多くの呼吸器疾患において主役となりうる候補microRNAの探索が盛んに行われており、その治療応用としてBM-MSC エクソソームのCargo microRNAによる病態改善効果に関する情報も蓄積しつつある。本研究課題は、その命題に迫る価値ある計画と位置づけられるとともに、本研究によりエクソソームの臨床適用に近づくことが期待される。
BM-MSCエクソソームの調整条件の探索、マウスLPS気管内投与モデルへのBM-MSCエクソソーム投与実験を行いつつ、フローサイトメトリーやマルチオミクス解析を用いて、BM-MSCエクソソームの単核球・マクロファージ分化への影響や、BM-MSCエクソソームの単核球・マクロファージへのシグナル伝達機構について解析を進めて行く。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

動物実験計画書の承認取得後、骨髄由来間葉系幹細胞を種々の培養条件で調整し、LPSを気管内投与したALI/ARDSモデルマウスへの投与を開始していた。実験の過程で、エクソソームの抗炎症効果が不安定であり、骨髄由来間葉系幹細胞の培養過程に問題があることが判明した。

Strategy for Future Research Activity

骨髄由来間葉系幹細胞の培養条件について再度検討していく。
骨髄由来間葉系幹細胞の安定培養が確認されたのちに、BM-MSCエクソソームの単核球・マクロファージ分化への影響やBM-MSCエクソソームの単核球・マクロファージ分化シグナル伝達機構解析について、フローサイトメトリーやマルチオミックス解析を用いて解析を進めて行く方針である。