骨髄間葉系幹細胞由来エクソソームによる新規骨再生療法の開発

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K21060
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 竹内 涼子 新潟大学, 医歯学総合病院, 専任助教 (00911603)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2024-03-31
• Keywords: エクソソーム / 骨再生 / 間葉系幹細胞 / 培養上清 / マクロファージ

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、骨髄間葉系幹細胞由来の培養上清(MSC-CM: MSC-Conditioned medium)由来のエクソソームによるマクロファージを中心とした免疫調節機能を踏まえた骨再生について、ラット頭蓋骨骨欠損モデルを用いて検討している。
本研究では骨形成の早期段階におけるM2マクロファージについて検討するため、単球遊走およびマクロファージ極性転換関連因子であるMCP-1に着目した。現在までの実績概要として、骨髄間葉系幹細胞からMSC-CMの採取をしエクソソームの回収し先行研究にてMSC-CMにMCP-1が含まれていることが確認されていたため、実際にELISA法にてMSC-CMのMCP-1の濃度を測定した。また対照群の材料として、MSC-CMから免疫沈降法によってMCP-1を除去したものも作成し同様にELISA法にて濃度を測定しMSC-CMからMCP-1が除去されていることを確認した。現在、同様の実験を重ねてN数を増やしており、またPCR法にて骨形成関連遺伝子の発現について検討を進めている。
また、ラット頭蓋冠モデルを用いて動物実験を開始しており、MSC-CM群、DMEM群、MSC-CMからMCP-1を除去した群を用意して、ラットの頭蓋骨骨欠損部に各材料を移植し、72時間または1週間後の骨形成の評価を形態学的・組織学的に検討をしている。現在までの実験結果からMSC-CMが早期の骨再生を促進し、またMCP-1がその機序に関与している可能性を推察した。さらにN数を増やし分析を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

in vitroにおいて、ヒト間葉系幹細胞を培養しその培養上清(MSC-CM)を採取しているが、インキュベーターが故障したため細胞培養を一時中断する事態となった。新たにインキュベーターを購入し正常に細胞培養を再開できるまでに期間を要したため、細胞を使用する実験全体をやや遅延した。
それ以外のin vivoの実験においては概ね予定通りであり、ラット頭蓋骨骨欠損モデルを用いて細胞を使用しない対照群の骨形成について検討した。

Strategy for Future Research Activity

MSC-CMからのエクソソーム採取を継続的に行う。N数を増やしながら、in vitroにおいては骨形成関連遺伝子や単球遊走因子、マクロファージ極性転換関連因子の発現についてqPCRにて解析を行い、in vivoでは形態学的、組織学的にも分析を進めていく予定である。データが揃ったところで解析を始める予定である。

Causes of Carryover

コロナウィルスの影響などにより当初予定していた動物実験のスケジュールの一部を延期することになったことが原因の一つにあり、また、昨年度インキュベーターが故障し新しく購入したためその他の実験計画が遅延したり、インキュベーター購入による予定外の出費により実験費用全体を見直す必要があったため、次年度に送る必要があった。
今年度は残った実験費用を遅延・見直しが生じた実験計画に充てる予定である。