2017 Fiscal Year Research-status Report
Simultaneous administration of IL-3 and GM-CSF ameliorates ischemic brain injury: interaction between brain and bone marrow.
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17K16650
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
チョードリ エマムッセレヒン 愛媛大学, 医学系研究科, 助教(特定教員) (90726803)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | サイトカイン / 骨髄 / マクロファージ / 脳梗塞 / IL-3 / GM-CSF / FACS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生後２ヶ月例の一過性(90分)MCAOによるラット脳梗塞モデルでは、梗塞巣コアの単球（骨髄）由来マクロファージの集積は虚血７日後にピークとなり、極めて高い密度での集積がみられる(Matsumoto et al. JCBFM, 2008)。我々は少なくとも虚血イベントより３-４日経過以降は、NG2コンドロイチン硫酸プロテオグリカン(NG2)を発現する好ましいフェノタイプ(Smirkin et al. JCBFM 2010; Matsumoto et al. J Neuroimmunology 2015) を持つマクロファージ(BINCs)が優勢となると考え、脳梗塞巣での骨髄由来マクロファージの集積を促進する治療法を試してきた。特に、高齢者の脳梗塞巣にはBINCsの集積が希薄となることから、骨髄からの単球動員を促進させて、急性期にBINCs前駆細胞を集積する必要があると考えてきた。
そこで、骨髄活性化剤として、IL-3とGM-CSFを混合し、その皮下注射投与をtMCAOモデルに行なった。その結果、水迷路試験で学習記憶能力が高いレベルで改善を示し、回転棒試験で運動能の改善も確認した。梗塞による脳組織喪失体積も大きく減少していた。これらは、STAIR前臨床試験推奨宣言(Fisher et al. Stroke 2019)に従い、中間ポイントを複数設けた上で、３ヶ月後までの予後を追跡した。この長期追跡によっても、予後は大幅に改善していた。末梢血の分析では、IL-3とGM-CSF投与により白血球数が約２倍に増え、骨髄の刺激効果は明らかであると確認している。脳組織の定量的RT-PCRでIL-3とGM-CSFそれぞれの単剤投与よりも２剤混合投与の方が、NG2の発現が高く、逆に好ましくないマクロファージのマーカーであると考えられるCD200の発現は減少していた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまでに、IL-3とGM-CSFの混合皮下注射投与がラット脳梗塞モデルの長期予後を大きく改善させることを示してきた。そのメカニズムとして、骨髄からのBINCs前駆細胞の動員増加のほか、脳梗塞巣コアでのNG2の発現増大、CD200の減少、起炎症性サイトカインIL-1b、TNFa、誘導型一酸化窒素合成酵素iNOSの発現抑制が考えられる。長期予後の改善効果が大きいため、これ以外のメカニズムの存在も十分考えられるが、これまでの結果を取りまとめ、論文作成に着手する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
人への臨床応用を見据え、副作用の分析を行う。
赤血球・白血球・血小板・ヘモグロビンなど血算、肝機能、腎機能、電解質など生化学検査、動脈血ガス分析、体温、血圧など生理学的検査、体重変化、行動の変化、脳梗塞後の繁殖能、仔の異常の有無を検討し、大きな副作用がないことを調べる。繁殖能の検査は、（通常、脳梗塞ラットは繁殖能が極めて低い）生理食塩水投与の対照群と比較し、治療の有効性が観察できるかどうかの意味もある。
平成30年度は特に、IL3とGM-CSF注射による末梢血白血球分画、特に単球分画の変化（骨髄からの動員増加の有無、動員された白血球のFACSによる分析）、及び骨髄像の変化を追究し、効果発現の中心が末梢作用か脳に対する作用かを決める。また、臨床研究としてIL3とGM-CSFのヒトへの投与を考えるとき、様々なハードルがある。その、検討を各方面と相談しながら開始する。
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