間葉系幹細胞のstemnessに影響を及ぼす代謝経路の多様性の検討

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K08257
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 竹谷 健 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 教授 (30359880)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 間葉系幹細胞 / 低ホスファターゼ症 / メタボローム解析

Outline of Annual Research Achievements

先天性骨系統疾患の多くは有効な治療法が存在しないか、酵素補充療法などの薬剤が存在しても、効果が限定的で生涯を通じて治療を継続する必要があるため、薬の副作用や高額な医療費・福祉費などの問題点が存在するため、根治療法の確立が不可欠である。本研究では、骨・軟骨を再生する間葉系幹細胞（MSC）のstemness（自己増殖能と分化能）に影響を及ぼす代謝経路を明らかにすることによって、stemnessの高いMSCを作成する方法を確立すること、先天性骨系統疾患のstemnessが低下したMSCの代謝経路を修復することで骨再生を回復させることを目的としている。本研究成果によりMSCのstemnessに必要な代謝産物が同定されることにより、先天性骨系統疾患に対するMSC移植が根治療法となりうる可能性が高くなる。また、代謝産物を生体内に投与して骨再生が可能となれば、先天性骨系統疾患だけでなく健常人が加齢により生じる骨粗鬆症への治療へも応用できる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

stemnessを高、中、低の３群に分けたMSCを用いて網羅的メタボローム解析を行った。また、低ホスファターゼ症および正常健康人それぞれ３例ずつのMSCに関する網羅的メタボローム解析を行った。

Strategy for Future Research Activity

今年度は、、TCA回路や解糖系、アミノ酸代謝などの代謝経路ごとの代謝産物の増減を細胞群ごとに評価して、stemnessが高い高純度MSCに優位性がある代謝経路を絞り込む。また、低ホスファターゼ症患者由来MSCのstemnessが回復するために必要な代謝産物を同定を試みる。候補代謝産物が同定できれば増殖能（細胞数、コロニー形成能、細胞周期およびアポトーシスなどを検討）および分化能（骨、軟骨あるいは脂肪に誘導する培地で培養して、それぞれ免疫染色や遺伝子発現などで評価）を行う。

Causes of Carryover

網羅的メタボローム解析をキャンペーンで行なったため、今年度の予定予算が残余が出た。来年度はこれを用いて、詳細なメタボローム解析を行う予定である。