脂肪由来幹細胞による軟骨変性抑制メカニズムの解明

• Project/Area Number: 23K08637
• 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: Osaka Metropolitan University
• Principal Investigator: 岡野 匡志 大阪公立大学, 大学院医学研究科, 特任教授 (50754826)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 真本 建司 大阪公立大学, 大学院医学研究科, 病院講師 (10789936) ; 折田 久美 大阪公立大学, 大学院医学研究科, 博士研究員 (40748597)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 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: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 脂肪由来幹細胞 / 関節炎 / 軟骨変性 / 変形性関節症 / スフェロイド

Outline of Research at the Start

脂肪由来幹細胞は同種脂肪細胞より幹細胞を分離培養したものであり、抗炎症効果および組織修復能があると報告されている。変形性関節症は不可逆的な軟骨損傷を来たした状態で疼痛を生じ、ADL障害を引き起こす疾患である。その国内での患者数は、自覚症状を有する患者数で約1000万人、潜在的な患者数で約3000万人と推定されている。しかし、現時点では軟骨の変性を抑制するための有効な治療法は存在しない。安全性と有効性の観点から、試薬の局所投与にて関節炎の抑制効果および軟骨変性の予防効果を得られる方法が実臨床においては重要である。そこで脂肪由来幹細胞の関節内局所投与が軟骨変性予防に対して有効かつ安全かを検討する。

Outline of Annual Research Achievements

我々は関節局所へ脂肪由来幹細胞をある程度の期間留置させる事が重要と考え、細胞塊であるスフェロイドを使用することでその有効性がさらに高まる可能性について検証している。脂肪由来幹細胞は細胞レベルでも抗炎症効果があるが、スフェロイド型にすることでより抗炎症作用が確認されている。しかし、脂肪由来幹細胞の変形性膝関節症に対する抗炎症効果や軟骨変性予防効果および修復効果は、in vitroの面では不明なままである。そこで脂肪由来幹細胞の炎症性滑膜細胞への抗炎症効果のメカニズムや軟骨細胞への脂肪由来幹細胞作用のメカニズムおよび軟骨変性の修復効果が最も得られやすい脂肪由来幹細胞の有効な投与方法は何かなどについて検討している。まず、脂肪由来幹細胞の精製とその細胞発現を確認し、脂肪由来幹細胞の各種スフェロイド(接着型と浮遊型)による培養作製方法を確立させることを行っている。脂肪由来幹細胞単独の形態および、スフェロイド化した脂肪由来幹細胞の大きさや適切な培養条件などの検討を行い、そしてその培養した脂肪由来幹細胞単一及び、各種スフェロイドにおいて、Apoptosis Assay kitを用い、アポトーシスの確認を行う。単一細胞と各種スフェロイドで生存期間に差があるのかについても検証する。次に、ELISA法を用い、培地中へ放出するサイトカイン発現量の測定を実施する。特に、抗炎症性サイトカイン(TSG-6など)、炎症性サイトカイン(TNF-β, IL-1β, IL-6など)、骨代謝・軟骨代謝に関与するといわれるサイトカイン(TGF-β, BMP-2, IGF-I,およびbFGFなど)の発現量を定量的に評価する。さらに、単一細胞、各種スフェロイドにおける遺伝子(TGF-β, TSG-6など)発現の確認をPCRにて行い、最も抗炎症効果の高い形態を検証している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

各種細胞の培養条件などの検討に時間を要している。

Strategy for Future Research Activity

各種脂肪由来幹細胞の軟骨変性制御への効果およびメカニズムを検証する。軟骨修復に関連する遺伝子の発現をPCRにて検証する。脂肪由来幹細胞単一及び、各種スフェロイドとヒト軟骨細胞の共培養下におけるヒト軟骨細胞から発現する骨代謝・軟骨代謝に関与するといわれるサイトカイン(TGF-β, BMP-2, IGF-I,およびbFGFなど)の遺伝子の確認を行う（治療環境下での解析）。