Analysis of accelerating plasticity in the brain following intravenous infusion of mesenchymal stem cells in spinal injury

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K08975
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 岡 真一 札幌医科大学, その他部局等, 講師 (70789453)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本望 修 札幌医科大学, 医学部, 教授 (90285007) ; 佐々木 祐典 札幌医科大学, 医学部, 准教授 (20538136) ; 佐々木 優子 札幌医科大学, 医学部, 助教 (80631142) ; 中崎 公仁 札幌医科大学, 医学部, 研究員 (70722461) [Withdrawn] ; 鈴木 淳平 札幌医科大学, 医学部, 研究員 (00572596) ; 長濱 宏史 札幌医科大学, 医学部, 研究員 (20725676)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 脳コネクトーム解析 / 脊髄損傷 / mesenchymal stem cells / MRI

Outline of Annual Research Achievements

ラット脊髄損傷モデルに対して骨髄間葉系幹細胞(MSC)の経静脈投与することによって、中枢神経系にどのような神経回路の再構築(plasticity)が生じるかを検証するため、ラット胸髄Th9レベルの脊髄損傷モデルを作成し、動物用MRIでの撮像条件の最適化を検討した。8－9週齢のSDラットを購入し、ラット用脊髄損傷作成装置(IH-0400 Impactor; PSI社製)を用いて、安定した損傷部位を作成できることを確認した。その後、動物実験用高磁場MRI装置にて、脳、脊髄おける各種プロトコール（T1、T2、DTI等）での撮像を行い、撮像条件の調整を行い最適な撮像条件の検討を行った。撮像データの解析、特にDTIデータの解析を目的としてパーソナルコンピューターを別途購入し、専用のアプリケーションにて解析を実施した。
臨床においては、これまで当院にMSC治療を目的として入院した全ての脊髄損傷症例の脳、脊髄のMRIデータを検証した。撮像時期は、原則、入院時、投与直前、投与1ヶ月後、投与3ヶ月後、投与6ヶ月後の時点としていたが、入院病床の調整の関係で、撮像出来ない症例も散見された。特に脳DTIデータを用いたコネクトーム解析では、標準化の方法、使用する脳atlasの選択、ROI間の接続強度の閾値設定など、症例間でばらつきのない均一な解析を実施するためのパラメータの設定を検討している。さらに、T1、T2などを用いて大脳皮質厚や体積などの構造学的なデータ解析も同時に実施し、コネクトーム解析で得られた結果との比較も実施している。また、脊髄MRIでのDTIでは、定量的な解析を目的に各種解析パラメータの検討を実施している。