2018 Fiscal Year Annual Research Report
三次元間葉系幹細胞集塊を細胞製剤として応用する新規歯周組織再生療法開発
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18J13726
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
本池 総太 広島大学, 医歯薬保健学研究科, 特別研究員(DC2)
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2018-04-25 – 2020-03-31
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| Keywords | SF-C-iMSC / Serum-free / 骨分化能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ドナーiPS細胞から誘導されたMSCsを、申請者らが独自開発した間葉系幹細胞集塊Clumps of MSCs/ECM complex (C-MSCs)に加工し、それを用いた安全・効果的な他家移植歯周組織再生療法を開発することである。そのためには、無血清条件で作成された細胞集塊(Serum-free clumps of iPS-derived MSCs/ECM complex (SF-C-iMSC))が十分な硬組織再生能を有していること、SF-C-iMSCsが免疫移植拒絶を逃れられることの2点が必要である。
実地計画ではSF-C-iMSCsにIFN-γもしくはIL-17刺激を行い免疫制御能を向上させる実験から開始する予定としていたが、先行してSF-C-iMSCsの硬組織形成能についての研究を実施することとした。
Xeno-free/Serum-free骨分化誘導培地でSF-C-iMSCを培養し、Real-time PCR及びカルシウム沈着量で骨分化能を評価したところ、誘導2日において通常のXeno-Free/Serum-Free増殖培地で培養したSF-C-iMSCsと比較し骨形成関連遺伝子の有意な発現上昇が確認された。また、誘導5日において、Alizarin1 Redに濃染する石灰化物の沈着が確認され、SF-C-iMSCsが骨分化誘導可能であることが示唆された。
次に、骨分化誘導を施したSF-C-iMSCsをSCIDマウス頭蓋冠骨欠損モデルに移植したところ、移植無し群、増殖培地で培養されたSF-C-iMSCs移植群と比較して効果的な骨再生を誘導した。さらに、再生骨周囲及び内部にヒトVimentin陽性のドナー細胞が観察された。
以上の結果から、SF-C-iMSCsは骨分化能を有しており、骨欠損部において、骨形成を促進しながら骨細胞に分化できる可能性が示唆された。
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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
本研究課題の達成には、無血清条件で作成された細胞集塊(Serum-free clumps of iPS-derived MSCs/ECM complex (SF-C-iMSC))が十分な硬組織再生能を有していること、SF-C-iMSCsが免疫移植拒絶を逃れられることの2点が必要となる。現在、SF-C-iMSCsが骨分化能を有し、骨欠損部において、骨形成を促進しながら骨細胞に分化できる可能性を見出しており、課題に沿って研究が進行していると判断する。しかし、本年度の研究実施計画としていた、SF-C-iMSCにIFN-γもしくはIL-17刺激を行い免疫制御能を向上させる実験については着手が遅れていることから当初の計画以上に進展しているとは言えないと評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、SF-C-iMSの免疫制御能を向上させる実験に着手する。具体的には、当初の研究計画に従いSF-C-iMSCにIFN-γもしくはIL-17刺激を行い（以下SF-C-iMSCγ、SF-C-iMSC17）免疫制御能を向上させる。その評価として、DNAマイクロアレイにて、免疫制御関連分子の発現量の違いを比較する。顕著な差がみられた分子については、そのタンパク発現をFACS、ELISA、Western blottingにて解析する。さらに、CD4陽性T細胞との共培養によってT細胞増殖抑制効果を確認し、共培養されたT細胞サブセットをFACSおよび培養上清のサイトカインアレイにて分析する。計画通りに研究が進展した場合、ヒト免疫化マウス頭蓋冠骨欠損モデルへSF-C-iMSC、SF-C-iMSCγ、もしくはSF-C-iMSC17の移植を行い、免疫制御能、骨再生効果の検討を行う。
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