2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of regenerative medicine for ischemic stroke using redox nanoparticles and oral mesenchymal tissue-derived neuronal cells
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20H03787
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
丸島 愛樹 筑波大学, 医学医療系, 講師 (40722525)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 博 筑波大学, 医学医療系, 研究員 (30089784)
赤池 敏宏 公益財団法人国際科学振興財団, その他部局等, 主席研究員 (30101207)
松丸 祐司 筑波大学, 医学医療系, 教授 (70323300)
鈴木 謙介 獨協医科大学, 医学部, 教授 (20400674)
平山 暁 筑波技術大学, 保健科学部, 教授 (20323298)
揚山 直英 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 霊長類医科学研究センター, 主任研究員 (50399458)
池田 豊 筑波大学, 数理物質系, 助教 (70425734)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 歯髄幹細胞 / 神経系細胞 / レドックスナノ粒子 / 脳梗塞 / 再生医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
智歯等で抜歯を受けたヒト歯髄から歯髄幹細胞を作製し、神経系細胞に分化誘導した。得られた歯髄幹細胞はFACSによる表面抗原の評価により、間葉系幹細胞の特徴を有していることが示された。歯髄幹細胞が骨、軟骨、脂肪に分化誘導可能であり、多能性を持つことが示された。歯髄幹細胞から分化誘導した神経系細胞は、複数の中枢神経系細胞のマーカー陽性であった。1か月間程度と長期に培養を継続すると、アストロサイトと成熟神経細胞が増加した。
神経系細胞を低酸素低グルコース負荷(OGD)条件下で8時間培養し、その後、再酸素化再グルコース化させる培養モデルを確立した。レドックスナノ粒子の用量反応解析を行ったところ、レドックスナノ粒子は濃度依存性に神経系細胞の生細胞数を増加させ、アポトーシス細胞数を減少させ、神経細胞のミトコンドリアの活性酸素を減少させることを明らかにした。一方、レドックスナノ粒子に封入されているフリーラジカル消去剤（TEMPO）のみを加えた場合はこれらの効果は見られなかった。
レドックスナノ粒子の至適用量を神経幹細胞、神経系細胞と混和して、マウス脳梗塞モデルに定位移植する予備実験を行った。その結果、レドックスナノ粒子混和神経系細胞群では、神経系細胞単独の移植に比べて有意に移植神経系細胞の生存、生着率を上昇させる傾向があった。また、脳血管内治療技術を用いてサル脳梗塞モデルを確立した。アップルテスト等による行動評価法の確立を行った。レドックスナノ粒子を脳動脈内投与する技術を確立し、レドックスナノ粒子が脳梗塞病変部で血液脳関門を超えて、神経細胞を保護する可能性を組織学的に確認できた。
以上、2020年度は歯髄由来神経幹細胞、神経系細胞の確立、その虚血耐性評価、マウス脳梗塞モデルによる移植実験、サル脳梗塞モデルの確立を行い、予定通りの進捗であった。
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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
歯髄由来神経幹細胞、分化誘導神経系細胞の確立と特性評価、ODG負荷による虚血耐性のin vitro評価、マウス脳梗塞モデルによるレドックスナノ粒子の細胞製剤の移植実験、脳血管内治療技術を用いたサル脳梗塞モデルの確立を行い、予定通りの進捗であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
分化誘導神経系細胞における、中枢神経系細胞の種類と比率の検証を行い、細胞機能評価をカルシウム指示薬による活動電位や遺伝子解析により行う。ODG条件下におけるレドックスナノ粒子の至適濃度、および神経細胞内の分布の評価を行う。マウス脳梗塞モデルに対するレドックスナノ粒子と細胞製剤の移植実験（本実験）を行い、レドックスナノ粒子が細胞生着、生存に与える影響、神経症状や神経系ネットワークに与える影響を明らかにする。ヒトへの細胞移植への応用を見据えて、サル脳梗塞モデルに対するレドックスナノ粒子の有効性、細胞製剤との移植の有効性についての検証を進める。これらの研究成果を特許出願するために本学の知財戦略相談を受ける。
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