Development of tendon/ligament injury treatment based on the understanding of its molecular mechanism

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03805
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Adachi Nobuo 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (30294383)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 味八木 茂 広島大学, 病院(医), 講師 (10392490) ; 亀井 直輔 広島大学, 医系科学研究科(医), 准教授 (70444685) ; 石川 正和 香川大学, 医学部, 教授 (60372158) ; 中佐 智幸 広島大学, 病院(医), 講師 (60467769) ; 宿南 知佐 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (60303905)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 腱・靭帯 / microRNA / 間葉系幹細胞 / 細胞外小胞 / 腱修復

Outline of Final Research Achievements

In this study, we focused on the functions of microRNA (miRNA) in tendons and ligaments, and investigated the effect of miRNA-containing extracellular vesicles on promoting tendon repair. Tendon- and ligament-specific Dicer knockout mice exhibited hypoplasia of tendon due to decreased expression of related genes in tendons and ligaments. Then, we identified a highly expressed miRNA in tendon tissue, and its over-introduction into tendon progenitor cells induced the expression of tendon-related genes. In Achilles tendon injury models, mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles (MSC-EVs) inhibited calcification and adhesion during the tendon healing, promoted their repair. Furthermore, the glycan expressed on the surface of MSC-EVs and it was shown that it is possible to evaluate the therapeutic effect (quality) based on the glycan expression pattern.

Free Research Field

整形外科、関節外科

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

腱や靭帯は、運動機能の中心的役割を担うが、分子生物学的な情報は他の運動器に比べて極めて少なく、その治癒を促進する治療法は未だ開発されていない。本研究は、遺伝子発現制御ネットワークに重要な因子であるmiRNAの腱・靭帯における機能を明らかにし、腱組織で高発現しているmiRNAを同定した。そして、miRNAを含むMSC-EVによる腱修復促進効果を明らかにするだけでなく、MSC-EV表面に発現している糖鎖発現パターンによるMSC-EVの質（治療効果）を評価できる可能性を提唱した。よって、目的miRNAを豊富に含んだMSC-EV投与による腱損傷における新たな治療法の開発につながる。