2018 Fiscal Year Research-status Report
3次元培養幹細胞由来の細胞外小胞体を用いた疾患治療因子の探索
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17K20086
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
内田 智士 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (20710726)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 細胞外小胞 / スフェロイド / 3次元培養 / 間葉系幹細胞 / 骨再生治療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
間葉系幹細胞(MSC)は、様々な細胞に分化できることのほか、抗炎症作用、創傷治癒作用といった様々な機能を持ち、その移植による再生医療の実現が期待されている。一方で、細胞移植治療は経済的に高価であるため、その応用はある程度限られてしまう。そこで、MSC移植の治療メカニズムを解析することで、細胞移植と同様の効果を、核酸医薬等他の方法で代用できないかと考えた。本研究では、MSCをスフェロイド化することで治療効果が向上することに着目し、特にMSCスフェロイドが分泌する細胞外小胞に着目した解析を進めている。
本年度、MSCスフェロイドが従来の単層培養MSCよりラット骨再生において高い治療効果を示すこと、さらにその治療メカニズムにおいてMSCが分泌する治療因子が大きく関わっていることを示す論文を報告した。本研究の基盤をなす重要な成果である。
また、細胞外小胞が内包するmiRNAに関して、miRNAアレイをはじめとした解析を進めたところ、スフェロイドMSCが分泌する細胞外小胞には、単層培養MSCには観られないmiRNAが発現しており、さらにそのいくつかがこれまでほとんど報告されていないものであることを見出した。今後、このmiRNAを生体へ送達することで治療への応用が期待されるが、そのための送達システム開発においても優れた成果が得られている。
以上のような細胞外小胞に関する研究を進める上で、そこに含まれる因子の解析だけでなく、その体内動態の解析も重要である。上述の研究と並行して、蛍光標識による細胞外小胞の体内動態解析に関する検討も進めており、従来の解析手法の問題点を見出し、それを克服する方法論の開発にも成功した。
このように、細胞外小胞に関して、様々な角度からの研究を進めることに成功した。
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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
MSCスフェロイドと単層培養MSCが分泌する細胞外小胞に関して、miRNAアレイ等の解析を進めた。結果的に、MSCスフェロイド由来細胞外小胞が治療効果を示すメカニズムに関して、これまでに報告のないmiRNAを見出すなど優れた知見を得ることができた。さらに、MSCスフェロイドと単層培養MSCを用いた骨再生治療に関する論文を報告した。以上のように、本研究計画に関して十分な進捗を認めている。これらの成果に加え、細胞外小胞の体内動態の解析法の開発に成功するといった、計画にはない優れた成果が得られており、その成果は今後の本研究の進捗において非常に重要である。このように、当初の計画を超えた進捗が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のように、これまで報告されていないような新規miRNAを、優れた治療因子の候補として見出した。そこで、その因子の機能解析をin vitroおよびin vivoで行う。さらに、そのような因子を生体に安全かつ効率的に送達するための輸送担体の開発も引き続き行う。具体的には、生体適合性ポリマー、ポリエチレングリコール(PEG)で覆われたRNA内包高分子ミセルの開発に取り組む。高分子ミセルは、安全性が高いほか、様々な組織へRNAを送達することができるといった優れた機能を持つ。以上の研究により、細胞移植と同様の効果を、核酸医薬等他の方法で代用するという本研究の目標の達成が期待される。さらに、スフェロイドの調製方法とそこから分泌される細胞外小胞の機能の相関に関する検討、細胞外小胞を用いた治療戦略の構築といった本研究から派生したテーマも並行して行うことで、多面的な成果を得る。
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| Causes of Carryover |
本年度は、当研究で必要なエクソソームの機能に関する基礎的な解析を中心的に行い、次年度ではその解析結果を治療へと応用するための研究を計画している。前者に比べて、後者で多くの費用を要するため、本年度分の予算を次年度に使用することとした。それに加え、次年度は本研究の成果発表に関連した支出も予定している。
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