心停止後腎移植モデルにおける間葉系幹細胞の組織再生効果の検討

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25462543
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 岩井 聡美 北里大学, 獣医学部, 助教 (30566542)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大園 誠一郎 浜松医科大学, 医学部, 教授 (00183228) ; 小林 英司 自治医科大学, 医学部, 研究員 (00245044) ; 寺谷 工 自治医科大学, 医学部, 講師 (70373404) ; 高山 達也 自治医科大学, 医学部, 准教授 (90324350)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 腎臓移植 / マージナル腎 / 間葉系幹細胞 / LacZ-Luc Transgenic rat / ラットマージナル腎移植モデル / バイオイメージングシステム

Research Abstract

生体間や脳死ドナーからの臓器と比較して、適用境界症例（marginal）にあたる臓器は深刻な虚血/再灌流傷害が生じ、機能不全や遅延が高率に発生する。そこで平成25年度の研究では、様々な機能を有している事で知られている間葉系幹細胞(MSC)をmarginal腎臓に適用し、移植時における機能改善効果についてラットの腎臓移植モデルを用いて検討する事を目的とした。細胞移植に使用したMSCは、LacZ-Luciferase double Transgenic ratの組織から採取、培養された細胞株であり、バイオイメージングシステムIVIS (Xenogen, Alameda, CA, USA)を用いて生きたままMSCの体内動態を経時的に画像として追跡する事とLacZ染色により組織での局在を病理組織学的に解析可能である。実験方法は、以前報告したラットマージナル腎移植モデル法(Iwai S. et.al. PLoS One. 2012;7:e33157.)を用いて、MSCを移植直後に陰茎静脈から全身性投与(全身投与)または移植直前に腎動脈から局所性投与(局所投与)することにより、その効果を検討した。全身投与ではIVISにて肺に集積する像が得られ、肺塞栓症の発生が器具された。一方、局所投与では再還流後も移植腎に留まる像が得られた。局所投与では生存性が高い傾向にあり、腎機能も早期に改善された。移植後1日目の移植腎におけるLacZ染色では、MSCが損傷を受けやすい尿細管周囲に集蔟している可能性を示す所見が得られた。以上より、MSCを移植直前の腎動脈から直接投与することによって、安全に腎機能の改善効果が得られる可能性を示唆した(Iwai S. et.al. Transplantatio Proceedings, in press)。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成25年度の目標は、ラットマージナル腎臓移植モデルとしてIwai S. et.al. PLoS One. 2012;7(3):e33157. にて報告した方法と同様の移植法を用い、間葉系幹細胞の投与法を検討することであった。間葉系幹細胞は既に共同研究施設（自治医科大学）で樹立・保存されているLacZ-Luciferase double Transgenic ratの脂肪組織由来間葉系幹細胞(MSC)を用い、静脈性全身性投与法と動脈性局所投与法を検討することにあった。その検討法として、移植細胞の動態を経時的に追跡するために非侵襲性生体画像システム(IVIS)を使用して画像化し、移植した腎臓部分にMSCが集積する「効率」および「残存時間」について評価する方法、LacZ染色により腎臓組織のどの部位にMSCが存在しているかを判定する方法、移植されたMSCの長期観察による移植細胞の「がん化」や「肺塞栓」などの危険性の有無について解析する方法を用いることであった。さらに、MSCによる移植腎の機能に関する解析として、血液生化学的検査、病理組織学的検査、を行うことを目標とした。
結果として、これらを総括する結果を出すことができ、論文として受理された(Iwai S. et.al. Transplantatio Proceedings, in press)ため、80%は概ね順調に進むことができたといえる。
しかしながら、もう一つの目標であったネコ脂肪組織由来間葉系幹細胞の樹立が困難を極め、樹立にいたらなかった。平成26年度においても、樹立方法を検討し、ネコ脂肪細胞由来間葉系幹細胞の樹立、培養を達成するよう努力する。

Strategy for Future Research Activity

平成25年度に達成されなかったネコ間葉系幹細胞の樹立をまず行う。中動物である実験ネコのサイズまで実験をスケールアップする。ラットマージナル腎の作成法と同様に、1時間放置した23℃の室温と同条件の環境を作成し、麻酔下で左腎を摘出したのち1時間放置させmarginal腎臓を作成する。その後、以前報告した方法と同様に(Iwai S. et. al. PLoS One. 2012;7(3):e33157.)ET-Kyoto液(ETK液)で1時間常温保存し、血縁関係のないネコに移植する。左腎を摘出されたドナーネコは、レシピエントとして用いることにより、実験ネコの使用数を最小限にとどめることが可能である。移植した腎臓へのMSCの効果と腎臓機能を確認するため、移植後1週間目に右腎も摘出する。移植法は、以前報告したネコの腎移植法で実施する(Iwai S. et. al. Microsurgery. 2006; 26: 8-12)。その後、腎臓機能を確認するため、全血球検査、血液生化学的検査、尿検査を7日間隔で1ヶ月程度確認する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

購入を希望していたラット用麻酔器が想定していた金額以上になったため。
昨年度、ネコのMSCの分離がうまくいかなかったため、MSC培養用培地等にあてる。さらに、免疫抑制剤を予備実験として多くしようする可能性が発生したため、そちらにも割り当てる計画である。

Research Products

• [Journal Article] Impact of ex vivo administration of mesenchymal stem cells on the function of kidney grafts from cardiac death donors in rat. (2013)
  • Author(s): 10. Iwai, S., Sakonju, I., Okano, S., Teratani, T., Kasahara, N., Yokote, S., Yokoo, T. and Kobayashi, E.
  • Journal Title: Transplantation Proceedings Volume: 46 Pages: 1578-1584
  • DOI: 10.1016
  • Peer Reviewed