2017 Fiscal Year Annual Research Report
齧歯類の自然治癒能再現化によるヒト滑膜幹細胞を用いた軟骨半月板再生医療技術の開発
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16H06262
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
水野 満 東京医科歯科大学, 統合研究機構, プロジェクト助教 (00733908)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 滑膜幹細胞 / 局在解析 / 再生能 / 再生医学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
変形性膝関節症に伴う半月板損傷や軟骨変性に対し優れた再生医療技術を開発することは、国内だけでも疼痛等の症状を有する約850万人と推定される莫大な規模の患者に待ち望まれている。さらに、要介護の原因の10%が変形性関節症と試算されており、社会保障費増加による財政圧迫が大きな社会問題となっている。超高齢化社会を迎えた我が国において健康寿命を延伸させるため、短期で実用化可能な運動器疾患に対する質の高い治療法開発が急務である。本研究課題では、これら運動器疾患に対する新規治療法を開発するため、齧歯類の再生能に着目した新たな医療技術の開発に取り組んでいる。治療に用いる滑膜幹細胞などの組織幹細胞は高い増殖性だけでなく多分化能を有する細胞であり、その増殖・分化は自律的に決定されるだけでなく、周囲の細胞や基質によって制御されている。本課題で開発した分離技術を応用して滑膜組織の階層ごとに純化した細胞を解析し、高い増殖能、コロニー形成能、軟骨分化能、骨分化能、脂肪分化能を有している細胞を同定した。これらの高い軟骨分化能を有する細胞に特徴的な因子の探索を試みたところ、齧歯類の半月板再生過程で認められる2種の細胞の集合と近似する傾向を確認した。In vitroで細胞の集合を再現し、通常の分化能より高い分化能を再現することができた。その細胞間の相互作用に関する詳細な解析を実施中である。
これら滑膜幹細胞が増殖していく過程を詳細に解析するため、タイムラプス動画で細胞の追跡を行い、成果を国際学会で報告した。また、純化した細胞を投与する際に必要となる保存技術についても検討を行い、論文化した。これら成果について特許出願を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ヒト組織における滑膜構成要素毎に分離した細胞の詳細な機能解析を行った。本学倫理委員会に承認されて、患者の同意を得た本学附属病院整形外科における人工膝関節置換術時に得られた滑膜組織を用い、ヒト組織の解析を行った。滑膜組織を3つの構成要素に分類し、フローサイトメトリー法と蛍光標識モノクローナル抗体を用いた高精度な細胞分離法により純化し、細胞の増殖能、コロニー形成能、軟骨分化能、骨分化能、脂肪分化能を解析した。その結果、分類した細胞において高い能力を有する細胞を同定し、論文を投稿した。
これらの高い軟骨分化能を有する細胞に特徴的な因子の探索を試みたところ、齧歯類の半月板再生過程で認められる2種の細胞の集合と近似する傾向を確認した。In vitroで細胞の集合を再現し、通常の分化能より高い分化能を再現することができた。その細胞間の相互作用に関する詳細な解析を実施中である。ヒト組織を用いた検証以外に、半月板切除モデル動物における再生過程を解析した。申請者らが独自に確立した半月板切除モデル動物において、再生過程の初期から後期の滑膜組織を採材し、組織再生過程を解析した。
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| Strategy for Future Research Activity |
・引き続き、半月板切除モデル動物に生じる劇的な再生過程での幹細胞局在を解析する。ヒト滑膜組織で得た知見を基盤として、滑膜組織を3つの構成要素に分類して、半月板切除モデル動物の自然治癒過程における幹細胞局在とその変動を解析する。滑膜構成要素の挙動を治癒過程の初期から後期にかけて観察する。
・候補因子の発現に作用する添加・阻害物質を用いて解析する。一つの低分子薬物で作用しない可能性を鑑み、細胞種を混合させることで再現することを新たに計画する。同定した標的因子の発現に作用する物質または細胞を添加・阻害することで生じる滑膜幹細胞の増殖能、多分化能、遺伝子発現変動を解析する。候補因子のスクリーニング過程では、半月板切除マウスにおける滑膜幹細胞の挙動に付随する変動から、申請者らが保有している約150種類の抗体セットを活用した組織学的解析の結果を基盤として探索する。尚、in vitro解析系としては、recombinant proteinまたはinhibitorを用いて、従来培養法により樹立した滑膜幹細胞およびFACSにより局在毎に純化した細胞への増殖・分化に対する作用の検証を行う
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Research Products
(29 results)
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[Journal Article] Complete human serum maintains viability and chondrogenic potential of human synovial stem cells: Suitable conditions for transplantation2017
Author(s)
Mitsuru Mizuno, Hisako Katano, Koji Otabe, Keiichiro Komori, Yuji Kohno, Shizuka Fujii, Nobutake Ozeki, Masafumi Horie, Kunikazu Tsuji, Hideyuki Koga, Takeshi Muneta and Ichiro Sekiya
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Journal Title
Stem Cell Research & Therapy
Volume: 8
Pages: 144
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Yields and chondrogenic potential of primary synovial mesenchymal stem cells are comparable between rheumatoid arthritis and osteoarthritis patients2017
Author(s)
Yuji Kohno, Mitsuru Mizuno, Nobutake Ozeki, Hisako Katano, Keiichiro Komori, Shizuka Fujii, Koji Otabe, Masafumi Horie, Hideyuki Koga, Kunikazu Tsuji, Mikio Matsumoto, Haruka Kaneko, Yuji Takazawa, Takeshi Muneta, and Ichiro Sekiya
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Journal Title
Stem Cell Research & Therapy
Volume: 8
Pages: 115
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Transplantation of autologous synovial mesenchymal stem cells promotes meniscus regeneration in aged primates2017
Author(s)
Shimpei Kondo, Takeshi Muneta, Yusuke Nakagawa, Hideyuki Koga, Toshifumi Watanabe, Kunikazu Tsuji, Shinichi Sotome, Atsushi Okawa, Shinji Kiuchi, Hideo Ono, Mitsuru Mizuno and Ichiro Sekiya
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Journal Title
Journal of Orthopaedic Research
Volume: 35
Pages: 1274-1282
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Three-Dimensional MRI, T2 Mapping and Histological Analyses of Meniscus Repair After Transplantation of Synovial Mesenchymal Stem Cells in a Novel Degenerative Meniscus Injury Model in Pig.2018
Author(s)
Nobutake Ozeki, Yuji Kohno, Yoshihisa Kushida, Naoto Watanabe, Kenta Katagiri, Mitsuru Mizuno, Koji Otabe, Hisako Katano, Kunikazu Tsuji, Yoshinori Itai, Jun Masumoto, Hideyuki Koga, Tomoyuki Saito, Ichiro Sekiya.
Organizer
Orthopaedic Research Society 2018 Annual Meeting
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[Presentation] Validations for Cartilage Thickness, Cartilage Area Ratio and Meniscus Volume in the Knee by 3D MRI Analysis.2018
Author(s)
Yuji Kohno, Nobutake Ozeki, Akinobu Hyodo, So Suzuki, Hayato Aoki, Yoshihisa Kushida, Naoto Watanabe, Mitsuru Mizuno, Koji Otabe, Hisako Katano, Kunikazu Tsuji, Yoshinori Itai, Jun Masumoto, Hideyuki Koga, Ichiro Sekiya.
Organizer
Orthopaedic Research Society 2018 Annual Meeting
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[Presentation] Can Decellularized Meniscus by High Hydrostatic Pressure be an Alternative to Meniscus Allograft? - Compared with Deep Frozen Meniscus.2018
Author(s)
Naoto Watanabe, Mitsuru Mizuno, Jumpei Matsuda, Naoko Nakamura, Koji Otabe, Hisako Katano, Nobutake Ozeki, Yuji Kono, Tsuyoshi Kimura, Kunikazu Tsuji, Hideyuki Koga, Akio Kishida, Ichiro Sekiya.
Organizer
Orthopaedic Research Society 2018 Annual Meeting
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[Presentation] Cartilage Area Ratio"by MRI 3D Analysis Reveals Subtle Change of Cartilage Volume in Middle Aged Patients with Medeal Meniscus Degenerative Tear.2018
Author(s)
So Suzuki, Nobutake Ozeki, Akinobu Hyodo, Hayato Aoki, Yoshihisa Kushida, Naoto Watanabe, Yuji Kohno, Mitsuru Mizuno, Koji Otabe, Hisako Katano, Kunikazu Tsuji, Yoshinori Itai, Jun Masumoto, Hideyuki Koga, Ichiro Sekiya.
Organizer
Orthopaedic Research Society 2018 Annual Meeting
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[Presentation] Mri 3d Analysis For Discoid Lateral Meniscus Of The Knee2018
Author(s)
Hayato Aoki, Nobutake Ozeki, Kohno yuji, Kushida Yoshihisa, Naoto Watanabe, Akinobu Hyodo, So Suzuki, Mitsuru Mizuno, Koji Otabe, Hisako Katano, Kunikazu Tsuji, Yoshinori Itai, Jun Masumoto, Hideyuki Koga, Ichiro Sekiya.
Organizer
Orthopaedic Research Society 2018 Annual Meeting
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[Presentation] Petaloid Recombinant Peptide Constructs the Framework of Cartilage Pellet and Promotes In Vitro Cartilage Formation.2018
Author(s)
Mana Naritomi, Mitsuru Mizuno, Hisako Katano, Koji Otabe, Keiichiro Komori, Shizuka Fujii, Shizuko Ichinose, Nobutake Ozeki, Kunikazu Tsuji, Hideyuki Koga, Ichiro Sekiya.
Organizer
Orthopaedic Research Society 2018 Annual Meeting
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