両生類・魚類の再生原理に基づいた、新規脊髄損傷治療法の開発

• Project Area: Molecular mechanisms underlying reconstruction of 3D structers during regeneration
• Project/Area Number: 23124501
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 北田 容章 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (80324614)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2011: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 脊髄損傷 / 上衣細胞 / グリア前駆細胞 / 細胞分化 / 神経細胞新生

Outline of Annual Research Achievements

平成２４年度では、上衣細胞の長期的遺伝子発現による損傷脊髄における細胞系譜追跡と、神経細胞新生に着目した研究を行った。平成２３年度に開発したアデノウィルスにTol2トランスポゾンを組み込んだシステムを用いて脊髄上衣細胞にパルミトイル酸修飾残基を付加したpalEGFPを発現させた１週間後に脊髄損傷を作成し、標識上衣細胞の細胞動態を追跡した。標識上衣細胞は損傷後１，３日後においてその一部が上衣細胞の層より離脱した部位にて認められ、それらはnestin及びvimentin陽性かつGFAP陰性細胞として観察された。しかし、１週間、２週間、１ヶ月後においてその細胞体における標識は消失し、突起構造のみが観察された。こうしたpalEGFP標識突起構造は、nestin、vimentin、GFAP、NG2、Tuj-1、MAP2等の細胞系譜マーカーのいずれもが陰性であり、その細胞系譜を同定する事は不可能であった。神経細胞新生については、神経細胞新生・グリア細胞新生調節に関わる遺伝子に対するmicroRNAベクターを作成し、レポーターとしてルシフェラーゼ直下にmicroRNAに相補的な遺伝子配列を配したベクターと、対照としてレニラルシフェラーゼを発現するベクターを作成し、293細胞を用いてmicroRNAによるルシフェラーゼ発現ノックダウン効果を確認した。作成した３種のベクターのいずれもノックダウン効果を示した。次にターゲット遺伝子を発現するラットグリオーマ細胞であるC9細胞にmicroRNA発現ベクターを導入した。RT-PCR及び免疫組織化学により、mRNA及び蛋白質レベルでの遺伝子ノックダウン効果が確認された。更にmicroRNA発現ベクターを構築し、脊髄上衣細胞への遺伝子導入を行った。これにより、特定遺伝子のノックダウンが確認され、GFP標識細胞の神経細胞への分化が確認された。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Autologous mesenchymal stem cell-derived dopaminergic neurons function in parkinsonian macaques (2013)
  • Author(s): Hayashi T, Wakao S, Kitada M, Ose T, Watabe H, Kuroda Y, Mitsunaga K, Matsuse D, Shigemoto T, Ito A, Ikeda H, Fukuyama H, Onoe H, Tabata Y, Dezawa M
  • Journal Title: J Clin Invest Volume: 123(1) Issue: 1 Pages: 272-284
  • DOI: 10.1172/jci62516
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The elite and stochastic model for iPS cell generation: multilineage-differentiating stress enduring (Muse) cells are readily reprogrammable into iPS cells (2013)
  • Author(s): Wakao S, Kitada M, Dezawa M.
  • Journal Title: Cytometry A Volume: 83 Issue: 1 Pages: 18-26
  • DOI: 10.1002/cyto.a.22069
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Morphologic and gene expression criteria for identifying human induced pluripotent stem cells (2012)
  • Author(s): Wakao S, Kitada M, Kuroda Y, Ogura F, Murakami T, Niwa A, Dezawa M.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7 Issue: 12 Pages: e48677-e48677
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0048677
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transplantation of bone marrow stromal cells-derived neural precursor cells ameliorates deficits in a rat model of complete spinal cord transection (2012)
  • Author(s): Aizawa-Kohama M, Endo T, Kitada M, Wakao S, Sumiyoshi A, Matsuse D, Kuroda Y, Morita T, Riera J J, Kawashima R, Tominaga T, Dezawa M
  • Journal Title: Cell Transplant Volume: 掲載確定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Muse cells and induced pluripotent stem cell: implication of the elite model (2012)
  • Author(s): Kitada M, Wakao S, Dezawa M.
  • Journal Title: Cell MolLife Sci Volume: 69 Issue: 22 Pages: 3739-3750
  • DOI: 10.1007/s00018-012-0994-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Parkinson's Disease and Mesenchymal Stem Cells: Potential for Cell-Based Therapy (2012)
  • Author(s): Kitada M, Dezawa M.
  • Journal Title: Parkinson's Disease Volume: - Pages: 873706-873706
  • DOI: 10.1155/2012/873706
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of adult human pluripotent stem cells from mesenchymal cell populations and their application to liver damages (2012)
  • Author(s): Wakao S, Kitada M, Kuroda Y, Dezawa M
  • Journal Title: Liver stem Cells : Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology Volume: 826(2) Pages: 89-102
  • DOI: 10.1007/978-1-61779-468-1_8
  • ISBN: 9781617794674, 9781617794681
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Combined transplantation of bone marrow stromal cell-derived neural progenitor cells with a collagen sponge and basic fibroblast growth factor releasing microspheres enhances recovery after cerebral ischemia in rats (2011)
  • Author(s): Matsuse D, Kitada M, Ogura F, Wakao S, Kohama M, Kira J, Tabata Y, Dezawa M.
  • Journal Title: Tissue Eng Part Volume: A 17 Issue: 15-16 Pages: 1993-2004
  • DOI: 10.1089/ten.tea.2010.0585
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiliineage-differentiating stress-enduring (Muse) cells are a primary source of induced pluripotent stem cells in human fibroblasts (2011)
  • Author(s): Wakao S, Kitada M, Kuroda Y, Shigemoto T, Matsuse D, Akashi H, Tanimura Y, Tsuchiyama K, Kikuchi T, Goda M, Nakahata T, Fijiyoshi Y, Dezawa M
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. Volume: 108(24) Issue: 24 Pages: 9875-9880
  • DOI: 10.1073/pnas.1100816108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bone Marrow Mesenchymal Cells : How Do They Contribute to Tissue Repair and Are They Really Stem Cells? (2011)
  • Author(s): Kuroda Y, Kitada M, Wakao S, Dezawa M
  • Journal Title: Arch.Immunol.Ther.Exp.(Warsz) Volume: 59(5) Issue: 5 Pages: 369-378
  • DOI: 10.1007/s00005-011-0139-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mesenchymal cell populations: development of the induction systems for Schwann cells and neuronal cells and finding the unique stem cell population (2011)
  • Author(s): Kitada M.
  • Journal Title: Anat Sci Int Volume: 87 Issue: 1 Pages: 24-44
  • DOI: 10.1007/s12565-011-0128-4
  • NAID: 10031162255
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mesenchymal stem cells and umbilical cord as sources for Schwann cell differentiation: their potential in peripheral nerve repair (2011)
  • Author(s): Kuroda Y, Kitada M, Wakao S, Dezawa, M.
  • Journal Title: The Open Tissue Engineering and Regenerative Medicine Journal Volume: 4 Issue: 1 Pages: 54-63
  • DOI: 10.2174/1875043501104010054
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 成体ラット脊髄上衣細胞の生体内細胞運命調節の試み (2013)
  • Author(s): 北田容章
  • Organizer: 第118回 日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 高松市
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] 内在性幹・前駆細胞の賦活化による新規脊髄損傷治療法の開発 (2013)
  • Author(s): 北田容章
  • Organizer: 第１回 In vivo再生研究会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2013-03-24
• [Presentation] Cell fate intervention of the progenitor cells in the adult rodent spinal cord (2013)
  • Author(s): Kitada M
  • Organizer: Nagoya Symposium Frontiers in Structural Physiology
  • Place of Presentation: 名古屋市
  • Year and Date: 2013-01-22
• [Presentation] 哺乳類における脊髄再生への挑戦 -「発生学的に正しい」再生への道 - (2012)
  • Author(s): 北田容章
  • Organizer: 日本動物学会 第83回大会 2012大阪
  • Place of Presentation: 大阪市
  • Year and Date: 2012-09-13
  • Invited
• [Presentation] 成体ラット脊髄上衣細胞の分裂・移動様式の解明 (2012)
  • Author(s): 北田容章
  • Organizer: 第11回 日本再生医療学会総会
  • Place of Presentation: 横浜市
  • Year and Date: 2012-06-12
• [Presentation] 遺伝学的手法を用いない生体内細胞系譜追跡実験法 (2012)
  • Author(s): 北田容章
  • Organizer: 日本顕微鏡学会 第68回学術講演会
  • Place of Presentation: つくば市
  • Year and Date: 2012-05-14
• [Presentation] 成体ラット脊髄上衣細胞の正常時・損傷時における動態 (2012)
  • Author(s): 北田容章
  • Organizer: 第117回 日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 甲府市
• [Presentation] 成体ラット脊髄 DM-20 発現細胞の オリゴデンドロサイト系譜前駆細胞としての可能性 (2011)
  • Author(s): 北田容章
  • Organizer: 日本顕微鏡学会 第67回学術講演会
  • Place of Presentation: 福岡市
• [Presentation] Stem/progenitor cell property of the ependymal cells in the adult rodent spinal cord (2011)
  • Author(s): Kitada M
  • Organizer: The 21st CDB Regeneration biology Study Group Meeting #1
  • Place of Presentation: 神戸市
• [Book] 第１１章 間葉系幹細胞・Muse細胞を用いた再生医療／再生医療叢書 第７巻 神経系 (2013)
  • Author(s): 北田容章
  • Publisher: 朝倉書店
• [Book] 視覚障害者の再生医療 視神経の再生／高齢者の視覚障害とそのケア Advances in Aging and Health Research 2011 (2012)
  • Author(s): 北田容章
  • Publisher: 公益財団法人 長寿科学振興財団