Development of rejection control method by mesenchymal stem cells using original rat lung transplantation model

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K09309
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 宮崎 拓郎 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (00584749)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 土肥 良一郎 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (00817786) ; 土谷 智史 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 准教授 (30437884) ; 渡邉 洋之助 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 助教 (30457551) ; 永安 武 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80284686) ; 畑地 豪 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (80437889)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 呼吸器外科学 / 脂肪幹細胞 / 拒絶反応

Outline of Annual Research Achievements

本研究で我々は間葉系幹細胞の免疫抑制効果に注目し、拒絶反応が強い肺移植に応用して、移植片の組織内において間葉系幹細胞が免疫抑制効果を発揮すれば、その結果として免疫抑制剤が減量でき、免疫寛容を誘導できる可能性があると考えた。移植治療における間葉系幹細胞の免疫抑制効果は、動物実験で肝臓や腎臓等の他臓器では、間葉系幹細胞投与により持続的な免疫抑制効果を示し、免疫抑制剤の減量や、免疫寛容状態も確立している(Kuo, et al. Plastic Reconst. Surg 2014)。しかし、肺移植領域では動物実験においても間葉系幹細胞の免疫抑制効果の検討は遅れており、幹細胞治療の最適なプロトコールの確立はまだ不十分である。有効な幹細胞治療が確立されれば、肺移植後の拒絶反応の軽減と生存率の上昇、また長期的な免疫抑制剤による副作用を軽減でき、移植患者のQOLの改善に寄与する。
現在、動物実験において当科で独自に開発したラット肺移植-幹細胞投与モデルを使用し、肺移植後に免疫抑制剤とレシピエント由来の脂肪幹細胞を経静脈的に投与する群と、免疫抑制剤のみを投与する群とにおいて拒絶反応を比較したところ、脂肪幹細胞投与群において、組織学的に拒絶反応の軽減を認めた。また、血中のHGF、IL-10の上昇や、移植肺リンパ組織内でのc-Met(HGFレセプター)の高発現を認めた。これらの実験において、肺移植モデルにおいても同様に間葉系幹細胞投与によって免疫抑制効果を認め、拒絶反応が軽減できることが分かった。
幹細胞治療において最適な幹細胞ソースを見つけるため、レシピエント由来脂肪幹細胞、ドナー由来脂肪幹細胞、他科由来脂肪幹細胞の免疫抑制効果を比較し、最適な幹細胞ソースを決定し、長期生存モデルを用いて慢性拒絶の抑制について検討していき、免疫寛容の誘導が可能かどうかを検証する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実験：ラット肺移植-幹細胞投与モデルを使用して、肺移植直後にレシピエント由来脂肪幹細胞、ドナー由来脂肪幹細胞、他科由来脂肪幹細胞の免疫抑制効果を比較した。免疫抑制剤単独群に比較し、脂肪幹細胞投与した群では、拒絶反応の軽減および、血中の抗炎症系サイトカインの上昇を認め、移植肺組織内でのTreg上昇の上昇を認めた。最適な幹細胞ソース、投与のタイミングについては、さらなる検討を追加して決定していく予定である。

Strategy for Future Research Activity

近年移植治療における幹細胞治療において幹細胞の投与タイミングによる免疫抑制効果の違いが注目されている。腎移植においては、移植前に間葉系幹細胞を投与した方がより免疫抑制効果が高く、移植後の幹細胞投与では腎実質における好中球浸潤と補体沈着が増強し、組織障害が生じると報告されている。肺移植においても脂肪幹細胞の投与タイミングの違いにより、免疫抑制効果の違いが生じる可能性があると考え、最適な幹細胞治療のプロトコールを確立するために、長期生存モデルも用いた実験に先立ち、投与タイミングより比較を行う方針とした。

実験：移植前(移植4日前)にレシピエント由来脂肪幹細胞投与する群と、移植直後にレシピエント由来脂肪幹細胞投与する群とにおいて、免疫抑制効果の比較を実施する予定とする。最適な投与タイミングを決定し、幹細胞ソースの結果も含めて幹細胞治療のプロトコールを確立し、長期生存モデルにおける慢性拒絶に対しての幹細胞治療の有効性を検証していく予定である。

Causes of Carryover

各群に分けて、ラット肺移植-幹細胞投与モデルを作製し、各群の予定数を揃えるべく実験継続中であったが、途中で当動物実験施設ラット飼育室内において、菌が検出されたため、動物実験を全面的に中断しなければならなかった。そのため、予定していたTreg評価の実験(免疫染色やフローサイトメトリー等)を次年度に実施することとなった。