2021 Fiscal Year Research-status Report

Mesenchymal stem cells for brain injury of prematurity in a rat model.

Research Project

Project/Area Number	20K08163
Research Institution	Sapporo Medical University
Principal Investigator	寺田光次郎札幌医科大学, 医学部, 研究員 (80843531)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	川崎幸彦福島県立医科大学, 医学部, 博士研究員 (00305369) [Withdrawn] 佐々木祐典札幌医科大学, 医学部, 准教授 (20538136) 福村忍札幌医科大学, 医学部, 講師 (30718341) 小林正樹札幌医科大学, 医学部, 助教 (70592715) [Withdrawn] 坂井拓朗札幌医科大学, 医学部, 助教 (80639229) 本望修札幌医科大学, 医学部, 教授 (90285007) 飯塚裕典札幌医科大学, 医学部, 研究員 (10869720)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	脳室周囲白質軟化症 / 骨髄間葉系幹細胞 / 脳性麻痺 / 早産児 / 早産児脳障害
Outline of Annual Research Achievements	我々は、予備実験において、胎生18日目の妊娠SDラット（妊娠期間：21日）に対して、エンドトキシンであるリポポリサッカライド（LPS）を腹腔内投与し、出生した日齢7の新生仔ラットに左総頚動脈結紮・低酸素暴露をすることで、脳室周囲の白質に虚血領域を呈する脳室周囲白質軟化症（Periventricular leukomalacia：PVL）モデルラットを作成した。PVLモデルラットは、低酸素虚血単独群（左総頚動脈結紮・低酸素暴露のみ、母体LPSなし）と比較して、大脳の虚血容積が増大し、重症になることが判明した。本研究では、PVLモデルラットに対して、別の成体ラットより採取、培養した骨髄間葉系幹細胞（Mesenchymal stem cell：MSC）を経静脈的に投与し、急性期MSCの治療効果と作用メカニズム、特に発達脳における神経保護効果や神経可塑性の亢進について検証している。日齢10のPVLモデルラットを、MSC群とVehicle群に振り分け、MSCまたはDMEM（培養液のみ、細胞なし）を経静脈的に投与した。運動機能の評価としてロータロッド試験、シリンダー試験、空間認知機能の評価としてモリス水迷路試験を用いて行動学的解析を実施した。これまでに、MSC群で良好な結果が得られており、MSC治療の有効性を確認した。また動物用7T-MRIを用いて、MSC投与前後における大脳の虚血体積および残存大脳容積、脳血流の変化について検証した。観察期間終了後の脳組織を用いて、拡散テンソル画像による神経線維の評価、免疫化学染色による神経細胞や脳の髄鞘化の動向について検証している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 既に確立したPVLモデルラットを用いて、MSC群とVehicle群間で比較検討を行い、行動学的解析、画像学的解析でMSCによる治療効果を認めており、組織学的解析やさらなる画像学的解析に進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	MSCの治療メカニズムについて多角的に検証するため、新たな組織学的解析に加えて、網羅的遺伝子解析を実施する予定である。特に電子顕微鏡による神経軸索や髄鞘の評価、DNAマイクロアレイ解析を用いたMSCによる脳組織の遺伝子発現の変化について検証する。
Causes of Carryover	主な支出の内訳は、動物購入費、動物用MRIや顕微鏡等の施設利用料、実験器具購入費、データ解析用のPC購入費であった。当該年度は、当初の予定より組織解析に関する使用額が少なかった。次年度も本研究計画を継続し、主に動物購入費や施設利用料、試薬類、組織染色代など消耗品費用として使用する予定である。