ヒアルロン酸による腱由来間葉系幹細胞の分化制御の解明と腱変性予防への応用

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K16618
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 浅井 秀司 名古屋大学, 医学部附属病院, 特任助教 (00770893)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 腱 / 変性 / ヒアルロン酸 / 間葉系幹細胞

Outline of Annual Research Achievements

腱は修復能に乏しい組織であり、損傷すると元の状態まで回復することは困難であり、加齢とともに軟骨化生や異所性骨化などの変性を生じやすくなる。研究代表者は過去の研究において、p38 MAPK阻害剤がマウスのアキレス腱損傷部に生じる軟骨化生と異所性骨化を抑制すること、損傷腱由来間葉系幹細胞は腱の修復と変性の両方に直接関与すること、さらに損傷腱由来間葉系幹細胞にはヒアルロン酸レセプターであるCD44が発現していることなどを示した。そこで、本研究では「ヒアルロン酸は腱損傷部に誘導される間葉系幹細胞においてCD44を介してMAPKのリン酸化を抑制し、腱損傷後の軟骨化生を抑制するとともに腱の修復を促進する」という仮説を立て、腱に対するヒアルロン酸の変性予防効果と細胞内情報伝達機構を検討する。
2018年度：損傷腱由来間葉系幹細胞の分化能に対するヒアルロン酸の作用をin vitroで検討した。CD-1マウスのアキレス腱損傷部から単離した損傷腱由来間葉系幹細胞をmicro mass cultureにより軟骨細胞へ分化誘導し、ヒアルロン酸もしくはvehicleで処理した。細胞染色により、ヒアルロン酸処理群で軟骨分化が抑制される傾向にあることを確認した。
2019年度：上記の実験をサンプル数を増やして行い、統計学的有意差を以てヒアルロン酸が損傷腱由来間葉系幹細胞の軟骨分化を濃度依存的に抑制することを示した。さらに、その作用をリアルタイムPCRを用いた遺伝子発現解析でも確認した。in vivoでは、CD1マウスのアキレス腱損傷部にヒアルロン酸を局所投与して軟骨化生、異所性骨化、腱修復の変化を検討する計画であるが、ヒアルロン酸の粘稠度が高いため、局所投与を再現性高く行うことに難航している。
2018～2019年度におけるin vitroの研究成果は本研究の根幹をなし、今後の研究につながるものである。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

in vivoにおいて、マウスのアキレス腱損傷部にヒアルロン酸を局所投与して軟骨化生などの変化を検討する計画であるが、ヒアルロン酸の粘稠度が高く局所投与を再現性高く行うことに難航しているため。

Strategy for Future Research Activity

2019年度までのin vitroにおける実験により、ヒアルロン酸が損傷腱由来間葉系幹細胞の軟骨分化を抑制することが示された。
今後は、①in vitroでヒアルロン酸が損傷腱由来間葉系幹細胞においてMAPKのリン酸化を抑制し軟骨分化を抑制するか、②in vivoでヒアルロン酸が腱損傷部の軟骨化生を抑制し腱の修復を促進するかを検討する予定である。
①を検討するため、損傷腱由来間葉系幹細胞にヒアルロン酸を添加しMAPKのリン酸化を評価し、さらにヒアルロン酸レセプターであるCD44を阻害し、ヒアルロン酸のMAPKリン酸化に対する作用および軟骨分化に対する作用を評価する。また、②を検討するに当たり、マウスではヒアルロン酸の局所投与が困難であるため、ラットなどを用いて実験を行うことも検討している。

Causes of Carryover

理由：動物実験が難航し計画通り進まなかったため。
計画：2019年度に計画していた動物実験を、引き続き2020年度にも行う。