脊髄損傷に対する骨髄幹細胞による治療メカニズムに占めるミトコンドリア機能の解析

• Project/Area Number: 23K08547
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56010:Neurosurgery-related
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 佐々木 祐典 札幌医科大学, 医学部, 准教授 (20538136)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鵜飼 亮 札幌医科大学, 医学部, 講師 (30896113) ; 岡 真一 札幌医科大学, その他部局等, 准教授 (70789453) ; 佐々木 優子 札幌医科大学, 医学部, 助教 (80631142) ; 本望 修 札幌医科大学, 医学部, 教授 (90285007)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 骨髄幹細胞

Outline of Research at the Start

我々はこれまで、脊髄損傷ラットモデルおよび脊髄損傷患者に対する骨髄幹細胞の経静脈的投与 (MSC治療)による運動機能の改善を報告してきた。近年、脊髄損傷後に神経症状の増悪をもたらす二次損傷に占めるミトコンドリアの役割に注目が集まっており、脊髄損傷後に生じるミトコンドリアの機能不全によるATP合成不全が惹起するエネルギー代謝不全、活性酸素の産生増加、神経毒性の増加などが神経症状の増悪に関与すると報告されている。本研究では、脊髄損傷に対しMSC治療を実施し、MSC治療によるミトコンドリアの機能の変化を解析する予定である。

Outline of Annual Research Achievements

脊髄損傷後に神経症状の増悪をもたらす二次損傷の病態解明は重要である。近年、二次損傷に占めるミトコンドリアの役割に注目が集まっており、脊髄損傷後に生じるミトコンドリアの機能不全によるATP合成不全が惹起するエネルギー代謝不全、活性酸素の産生増加、神経毒性の増加などが神経症状の増悪に関与すると報告されている。一方、我々はこれまで、脊髄損傷ラットモデルおよび脊髄損傷患者に対する骨髄幹細胞の経静脈的投与 (MSC治療)による運動機能の改善を報告してきた。
この中で、MSC治療後に、ミトコンドリアの代謝機能に関連する遺伝子群が存在することを見出した。本研究では、脊髄損傷に対しMSC治療を実施し、①損傷局所および②大脳皮質の神経系細胞内におけるミトコンドリアの機能の変化を詳細に解析することを計画した。これらの解析を通じて、MSC治療により惹起される神経機能の回復に貢献するメカニズムにミトコンドリアが強く関与していることを明らかにし、次世代の治療法の開発に展開することを最終的な目標として、これまでに雄性SDラット (250-300g)に実験的脊髄損傷 (IH-0400 Impactor)を作製後にMSCの経静脈的投与を行い (MSC群)、運動機能を評価した。さらに、細胞外フラックスアナライザー (Xfe96, Agilent)を用いて、ミトコンドリアエネルギー代謝機能である酸素消費速度 (oxygen consumption rate: OCR)および細胞外酸性化速度(extracellular acidification rate: ECAR)を測定の予備的実験を開始した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

細胞外フラックスアナライザー (Xfe96, Agilent)を用いて、ミトコンドリアエネルギー代謝機能である酸素消費速度 (oxygen consumption rate: OCR)および細胞外酸性化速度(extracellular acidification rate: ECAR)測定の予備的実験を開始した。

Strategy for Future Research Activity

MSC治療を行った脊髄損傷モデルから採取・培養した細胞を細胞外フラックスアナライザー (Xfe96, Agilent)を用いて、ミトコンドリアエネルギー代謝機能である酸素消費速度 (oxygen consumption rate: OCR)および細胞外酸性化速度(extracellular acidification rate: ECAR)を測定する予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Yale University(米国)