骨破壊性疾患の新展開：間葉系幹細胞とナノファイバーシートによる関節再生医療の確立

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25860821
• Research Institution: University of Occupational and Environmental Health, Japan
• Principal Investigator: 園本 格士朗 産業医科大学, 医学部, 非常勤医師 (20636914)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 関節再生 / 関節リウマチ / スキャフォールド

Outline of Annual Research Achievements

炎症性関節破壊を特徴とする関節リウマチ(RA)、変形性関節症(OA)では、既存治療に抵抗性で関節破壊が進行する患者が多く存在するが、破壊された関節を修復する治療法は確立されていない。関節再生には骨・軟骨への分化能を有する間葉系幹細胞(MSC)が有用と考えられ、MSC治療の確立に向け、平成25年度に患者由来MSCの確立を行った。平成26年度には、健常人由来MSCをポリ乳酸－グリコール酸電界紡糸ナノファイバー(NF)に播種し(NF-MSC)、NF-MSCがラット関節炎を抑制すること、NFがMSCのサイトカイン産生能を誘導することを見出した。平成27年度は、臨床応用に向け、(1)自己MSC移植の可能性を探る、(2)NF-MSCによる関節再生を検討する目的で、健常人並びに患者由来MSCをナノファイバーへ播種し、細胞分化能をin vitroにて評価した。
NF-MSCをin vitroにて培養した。骨芽細胞分化培養、軟骨分化培養において、骨芽細胞マーカー、軟骨細胞マーカーが陽性となり、NFはMSCの培養担体として使用可能であることが示された。一方で、分化刺激のないMSC増殖培地でNF-MSCを培養したところ、骨芽細胞マーカー、軟骨細胞マーカー、骨細胞マーカーが誘導された。これは、骨芽・骨・軟骨分化が起こっていることを示し、NF自体がMSCの分化を誘導したことを示す。
次に、RA・OA患者由来MSCをNFに播種し同様に培養したところ、骨関連マーカー、軟骨関連マーカーがほぼ全例で上昇した。これは、NFの持つMSCの分化誘導能は、健常人由来MSC同様、患者由来MSCにもみられることを示す。
以上の結果は、乳酸含有NFと将来の患者自身のMSCを用いた関節再生の可能性をうかがわせるものである。

Research Products

• [Journal Article] Spontaneous differentiation of human mesenchymal stem cells on poly-lactic-co-glycolic acid nano-fiber scaffold (2016)
  • Author(s): Koshiro Sonomoto, Kunihiro Yamaoka, Hiroaki Kaneko, Kaoru Yamagata, Kei Sakata, Xiangmei Zhang, Masahiro Kondo, Yukichi Zenke, Ken Sabanai, Shingo Nakayamada, Akinori Sakai, Yoshiya Tanaka
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: in press Pages: in press
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0153231
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant