重症脊髄損傷に対するナノテクノロジーと細胞シート工学のハイブリッド治療法の開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K18023
• Research Institution: Nara Medical University
• Principal Investigator: 奥田 哲教 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (80646167)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 脊髄損傷 / 細胞シート / 共培養 / 骨髄間葉系細胞 / 神経幹細胞

Outline of Annual Research Achievements

完全離断型脊髄損傷モデルには脊髄欠損部があり、同部を充填し神経再生の土台となるscaffoldの移植が必要である。Bone marrow stromal cells と neural stem cells との共培養細胞シートを作製し、これを脊髄欠損部に移植することで、旺盛な軸索再生と、再生軸索の再髄鞘化、軸索再生阻害因子であるグリア瘢痕の形成を抑制し、後肢運動機能改善を起こすことがわかった（現在論文投稿中）。しかし、in vivoにおいて、細胞シート上での軸索伸長は単一方向ではなく3次元的に蛇行しており、その伸長が最短ではないことが、前述の研究で明らかとなった。軸索再生をより早く、より最短で行えると、より効果的な運動機能改善につながると考えた。そこで最短の軸索再生を可能とする配向性細胞シートの開発を行った。しかし、当初の計画では格子状細胞シートの作製をもって、配向性細胞シートと考えたが、格子状細胞シートは、強度の面で非常に脆弱であり、シート形状の保持が困難であったため、通常の細胞シートを用いることに変更した。その代わり、共培養する神経幹細胞に配向性を持たせることとした。神経幹細胞の単一方向性を獲得する方法として、cell fiber技術を用いて神経幹細胞の単一方向性獲得を検討している。
軸索再生を早期から促進し、かつ細胞シート内ねの進入を容易なものとするために、強い軸索誘導効果をもつ神経栄養因子であるNT-3を細胞シートに搭載する必要があると考えた。その搭載方法はドラッグデリバリーシステムで用いられるナノカプセルに含有させ、細胞シートに搭載するものである。ナノカプセルの作製は、形状維持が非常に不安定であり、細胞シートへの搭載前に溶解するため、作製を外部委託している。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

2020年はCOVIDが蔓延したため、その治療・対策に日々追われることになり、当県での３次救命センターに所属しているため、それ以外にも3次外傷も搬送されてくるため、通常臨床業務が過多となり、かなりのeffortが割かれたのが要因であった。

Strategy for Future Research Activity

神経幹・前駆細胞を用いたcell fiber作製と、NT-3含有ナノカプセルの作製を外部委託し、これらを作製したBMSCシートに搭載させて、完全離断型脊髄損傷ラットに移植する。

Causes of Carryover

COVID19の蔓延に伴う感染症患者の治療、治療体制づくり、疑似症患者の治療などによって、日常臨床業務が過多となり、当該実験を予定通りには進めることが困難であった。新入職者があり、2021年度に、今まで以上のCOVID重症患者の増加がない限り、停滞していた実験を遂行することが可能と考える。実験完遂まで期間が限定的であるため、配向性共培養細胞シートに搭載するcell fiber型神経幹・前駆細胞とNT-3含有ナノカプセルの作製を外部委託し、脊髄損傷ラットへの移植効果を検証する。