2018 Fiscal Year Annual Research Report
Stem cell based therapy for lung regeneration
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17H04296
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
奥村 明之進 大阪大学, 医学系研究科, 招へい教授 (40252647)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南 正人 大阪大学, 医学部附属病院, 准教授 (10240847)
神崎 隆 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (10779060)
舟木 壮一郎 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (50464251)
新谷 康 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (90572983)
大瀬 尚子 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (10570559)
狩野 孝 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (70528455)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 肺再生 / 脂肪幹細胞 / 人工多機能性幹細胞 / 慢性閉塞性肺疾患 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、肺気腫をはじめとする閉塞性換気障害の患者は増加しており、慢性閉塞性肺疾患COPD は2020年には全世界の死亡原因の第3位になる。したがってCOPDの新たな治療法の開発は急務であり、今回COPDに対する幹細胞治療を用いた肺再生医療を考案することを目的とした。
エラスターゼ吸入や肺全摘によるCOPD誘導マウスに対して、健常なマウスより脂肪幹細胞ADSCを分取し、経静脈的、経気管的に投与すると、移植細胞は障害肺へ集積した。肺機能解析には、小動物プレチスモグラフィや超偏極129XeMRIを用い、それぞれCOPDを改善させることを明らかにした。移植したADSCにより、肺内のHGF、SDF-1の発現が高くなり肺再生に関与することを示し、さらにADSCの一部がII型肺胞上皮へ分化することを免疫染色やFACSによる細胞ソートにより明らかにした。以上より、ADSCが損傷した肺胞細胞の新たな細胞供給源となり、肺再生の新たなメカニズムの一つになりえると考えられた。
人工多能性幹細胞iPS細胞に関して、様々な成長因子を用いて肺胞上皮細胞への分化誘導法を検討した。分化誘導した細胞を標識して、上記と同様に肺障害マウスへの移植を施行し、肺胞への生着および呼吸機能の改善を確認した。ただし、iPS細胞からII型肺胞上皮への分化誘導法はいまだ確立されたものではなく、細胞移植の安全性を担保するためには未分化細胞の除去や分化誘導効率をさらに高める培養法の開発が必要である。
肺の再生医療を考案する上で、脂肪幹細胞やiPS細胞が重要なツールになり得ると考えらえた。今後は、臨床応用をめざし、大動物を用いた安全性の確認を行っていく方針である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
脂肪幹細胞を用いた研究に関しては、投与プロトコールを完成させ、大動物での投与実験を計画できる段階である。
一方、iPS細胞から分化誘導した細胞を用いて、疾患マウスモデルへの細胞移植実験を実施しているが、効率のよい分化誘導を行わなければ腫瘍形成などの有害事象が起こり得るため、本年度も引き続き、マウスiPS細胞の分化誘導法および未分化細胞の除去法を検討していく。また、生着度の高い、肺胞前駆細胞の同定を進めている。
また、細胞治療の臨床応用を目指した安全性の検討のため、今後大動物の肺切除モデル、肺気腫モデルを作成し、ADSC、分化したiPS細胞投与実験を行い、肺機能や肺組織に及ぼす影響を観察する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウス・ヒトiPS細胞のII型肺胞上皮への分化誘導法を開発する。組織構築のために必要な呼吸器上皮における培養維持法を確立する。とくに、JQ1（BRD4阻害剤）による未分化細胞除去法やマトリゲルやラミニンを用いた三次元浮遊培養を用いた培養法を新たに試みる。分化誘導した細胞を用いて造腫瘍実験を行い、その安全性を確認する。さらに、肺再生に適した肺胞上皮幹細胞マーカーを同定し、生着に適した肺胞前駆細胞などの細胞群を明らかにする。
また、脱細胞化した肺組織が同細胞の足場として働き、iPS細胞の分化・生着に関連することを検討する。同細胞を肺実質の脱細胞化肺構造（組織のスライス切片や肺構造を残して脱細胞化することによって作成した肺スカフォールド構造）に還流することで、その生着効率を評価し、肺構造の構築を評価する。
幹細胞移植の安全性の検討のため、ブタなどの大動物を用いて、ADSCまたは分化したiPS細胞を肺動脈内投与し、生体内での移植細胞の動向を解析することで、免疫抑制プロトコールの実践を含めた移植細胞の安全性および肺再生効果を検討する。
大動物アロ幹細胞由来肺胞前駆細胞、肺胞上皮細胞投与モデルを用いた免疫抑制剤の調整プロトコールシステムの確立し、臨床を想定したシュミレーションを行っていく。
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