2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of in vivo recruitment of macrophages and stem cells aiming at regenerative therapy of natural healing potential enhancement
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17H00862
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田畑 泰彦 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (50211371)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 雅哉 東北大学, 工学研究科, 教授 (10332735)
菰原 義弘 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 准教授 (40449921)
梅澤 明弘 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 再生医療センター, 副所長/再生医療センター長 (70213486)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生体材料 / 免疫学 / 移植・再生医療 / 薬学 / 生体機能利用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、炎症の慢性化と治癒修復化とのスイッチングで重要な役割をしているマクロファージ(Mφ)と体内に存在する組織幹細胞本来のもつ自然治癒力を活用した再生治療技術の創生である。この目的を達成するために、Mφの体内動員とその生物機能を修飾するための技術を開発する。Mφの動員を促すとともに、慢性化Mφ(M1)に対する治癒修復化Mφ(M2)の比率を、薬を用いて積極的に高め、修復過程を促す。平成30年度は、Mφの動員を高めるスフィンゴシン－1－リン酸のType1レセプターのアゴニストであるSEWおよびM2比率を高めるMφ機能修飾薬であるピオグリタゾンを生体吸収性ゼラチンハイドロゲルおよびポリ乳酸粒子から徐放化できる徐放担体を作製した。ハイドロゲルおよび粒子の分解性を変えることによって、上記2つの薬物の徐放パターンを変化させることが可能となった。in vitro細胞培養実験で、SEWおよびハイドロゲルから徐放されたSEWがMφの動員を高めることを実証した。次に、ピオグリタゾン含有ポリ乳酸粒子をMφと培養したところ、期待通りM2比率が高まり、Mφ機能が修復できることがわかった。
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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
ゼラチンにコレステロールを化学導入したゼラチン疎水性誘導体をSEWと混合することで、疎水性誘導体ミセル内にSEWが内含され、難水溶性のSEWが水可溶化された。この水可溶化SEWをゼラチン水溶液と混合。グルタルアルデヒト（GA）あるいは熱脱水処理を行うことで生体吸収性のハイドロゲルを作製し、SEW徐放化ゼラチンハイドロゲルを調製した。Mφ機能修飾薬であるピオグリタゾンを含有したサイズの異なるポリ乳酸微粒子を調製した。まず、この薬物徐放ハイドロゲルシステムからのMφ動員因子とMφ機能修飾薬の徐放化を評価したところ、ハイドロゲルおよび粒子の作製方法を変えることによって、上記２つの薬物の徐放パターンを変化させることが可能となった。
SEWの徐放化ハイドロゲルの細胞移動（動員）活性をMφ細胞株Raw細胞およびマウス骨髄単球より分化誘導したMφを用いた細胞培養法で評価したところ、徐放化因子がMφ動員活性をもっていることがわかった。ピオグリタゾン含有ポリ乳酸粒子を用いて、in vitro 細胞培養実験によりMφ機能修飾作用を調べたところ、粒子サイズがM2比率に影響を与えていることがわかった。この理由を調べるために、サイズの異なるピオグリタゾン含有粒子を異なる条件でMφと培養した。その結果、Mφとの粒子との培養とMφ近傍におけるピオグリタゾンの徐放による薬物濃度の維持が薬理作用の向上に寄与していることがわかった。加えて、粒子サイズが小さいと粒子がMφに取り込まれ、細胞が弱わり、薬理作用が抑制されることも明らかとなった。この現象はこれまでに実証されておらず、新しい知見である。加えて、水可溶化SEWおよびピオグリタゾン含有ポリ乳酸微粒子を含んだゼラチンハイドロゲルからの2つの薬物の徐放を調べたところ、お互いに干渉することなく、徐放カーブをコントロールできることを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に得られた結果を基に、SEWおよびピオグリタゾンの再生治療効果について、骨欠損および皮膚欠損動物モデルを用いて検討する。ラット骨欠損へSEW含有ハイドロゲルおよびピオグリタゾン含有ポリ乳酸粒子および細胞動員因子含有ハイドロゲルを投与した後、欠損部における骨および皮膚再生修復について評価する。ハイドロゲルの生体吸収性、因子および薬の投与量や徐放性が再生修復に与える影響を検討する。欠損部での再生修復評価は、再生組織の組織学的観察、再生過程における組織中のアルカリホスホターゼ、オステオカルシン、およびコラーゲンなどの生物マーカーの定量により行う。加えて、Mφの体内動員と機能を生物学的および生化学的に評価する。SEWおよびピオグリタゾンの濃度と徐放性が体の治癒促進過程に与える影響について調べる。治癒過程は、炎症細胞の浸潤性、種類、組織中の炎症、抗炎症性の液性因子を組織学的、生化学的、分子生物学的に調べることにより評価する。SEWおよびピオグリタゾンの徐放化ハイドロゲルを骨欠損モデルの欠損部位に埋入、その部位における細胞動員や骨および皮膚再生などについて組織学的、生化学的、分子生物学的に評価する。Mφ動員因子、Mφ修飾薬などの濃度と徐放性などが細胞動員に与える影響について調べる。
細胞動員因子徐放化ハイドロゲルを骨欠損に導入、その部位における細胞動員や骨および皮膚再生などについて組織学的、生化学的、分子生物学的に評価する。細胞動員因子の濃度と徐放性などが細胞動員と組織再生治癒と過程に与える影響について調べる。
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Research Products
(17 results)
