2021 Fiscal Year Research-status Report
間葉系幹細胞のin vitroの軟骨分化能は軟骨組織修復能の指標となるか
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20K18053
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
千々松 良太 岡山大学, 大学病院, 助教 (60803210)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 軟骨 / 間葉系幹細胞 / 滑膜 / 脂肪 / 再生医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
関節軟骨欠損への間葉系幹細胞の局所移植治療において、幹細胞の軟骨分化能と軟骨治療効果との関連性が期待される一方で、幹細胞を未分化な状態で移植しても分化しないとする報告が増えてきており、幹細胞の軟骨細胞への分化能の意義を見直す必要がある。本研究では、in vitroで細胞が持つ能力と生体内移植後のin vivoでの細胞挙動の相関を調査し、幹細胞治療の真の有用性について検証を行う。
これまでの試験から、マウス脂肪幹細胞はBMP2、マウス滑膜幹細胞はTGFb1かBMP2、ヒト脂肪幹細胞はTGFb1+BMP2、ヒト滑膜幹細胞はBMP2が軟骨分化誘導因子であることがわかり、幹細胞の由来組織や動物種種類によって軟骨分化に必要な分化因子が異なることが明らかになった。
当該年度では、マウス膝関節軟骨欠損モデルを作製し、そこに上記4種類の細胞の移植試験を行ったところ、マウス滑膜幹細胞のみが生体内で軟骨分化を起こすことが明らかになった。in vitroにおいてBMP2誘導性に軟骨分化能を示した細胞は軒並み線維組織を生じるだけであった。興味深いことに、ヒト滑膜幹細胞は由来ドナーによるTGFb1への反応性に違いがあり、1/3例はTGFb1に反応して線維軟骨様の分化をきたしていた。これらを軟骨欠損部に移植すると、生体内でも線維軟骨様の分化の兆候を示した。以上のことより、TGFbへの反応性がin vivoでの生体内軟骨分化能の指標となることが示唆された。
またBMP2誘導性の軟骨分化であってもTGFb受容体阻害剤の使用で軟骨分化が阻害されることから、BMP2誘導性であっても内因性のTGFbを介したシグナルが軟骨分化に必須であることもわかった。その一方で、TGFb誘導性に軟骨分化を起こさない細胞においてもTGFb下流のSmadの活性化は同様に生じており、さらなる下流の違いが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、幹細胞の異なる由来組織、異なる由来動物ごとに必要とされる軟骨分化因子が異なることを示し、その中でもTGFbの反応性が移植治療の細胞選択に重要な指標であることが提案できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
一概に間葉系幹細胞と称される細胞群の中にバラエティがあることを示した中で、ヒト滑膜幹細胞はドナーによってTGFbの反応性が異なることも示唆された。
マウス滑膜と異なりヒト滑膜は非常に多彩な細胞で構成されるが、滑膜表層/深層/脂肪/血管周囲など間葉系幹細胞のソースも混在していることから、どの細胞起源が軟骨分化能に影響しているのか探索することには意義がある。今後は、組織中の細胞レベルの探索のため滑膜単細胞トランスクリプトームを加えた探索を行う。
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| Causes of Carryover |
本研究の完結には、培養細胞ではなく、手術で得られた検体での解析が必要であるが、今年度は、病院の感染症対策もあり、十分に研究室への検体提供が得られなかったため。
次年度に臨床検体を用いた網羅的解析を行うための物品費等に充当する。
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[Presentation] Rspo2/Prg4-Positive Cells Contribute to Ligament/Tendon Homeostasis Through Suppression of Ectopic Endochondral Ossification2021
Author(s)
Naohiro Tachibana, Ryota Chijimatsu, Hiroyuki Okada, Yuki Taniguchi, Takeshi Oichi, Hideki Nakamoto, So Kato, Toru Doi, Yoshitaka Matsubayashi, Yasushi Oshima, Fumiko Yano, Shingo Maeda, Sakae Tanaka, Taku Saito
Organizer
ASBMR
Int'l Joint Research
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