筋ジストロフィー症に対する細胞移植治療とリハビリテーション

• Project/Area Number: 13J04777
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Rehabilitation science/Welfare engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 竹中 菜々 京都大学, iPS細胞研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 筋ジストロフィー症 / 細胞移植治療 / リハビリテーション / デュシェンヌ型筋ジストロフィー症 / Dystrophin陽性線維 / ウルリッヒ型筋ジストロフィー症 / 間葉系前駆細胞 / 6型コラーゲン / iPS細胞 / 間葉系間質細胞 / ６型コラーゲン / UCMD

Outline of Annual Research Achievements

デュシェンヌ型筋ジストロフィー症（DMD）に対する細胞移植治療については、これまでにも多くの研究結果が報告されてきた。しかし、DMDマウスの骨格筋機能を正確に、かつ経時的に評価する方法が確立されていなかったため、移植による治療効果は組織学的な解析でしか評価されておらず、運動機能を評価した報告はほとんど無かった。そこで、我々は、重度免疫不全DMDモデルマウス（DMD-null/NSG mouse）の運動機能を評価する方法の確立を目指し実験を行った。さらに、ヒト不死化筋芽細胞株(Hu5/KD3)を使用し、細胞移植治療後のDMDマウスの運動機能解析結果と、組織学的解析結果（移植細胞に由来するDystrophin陽性筋線維数）との相関関係を示すことを目指した。
平成26-27年度で、DMDマウスの筋収縮力を、経時的に、かつ、再現性高く測定する方法を確立させた。さらに、移植細胞の生着数（Dystrophin陽性筋線維数）の増加に比例して、発揮される筋力も増加することも確認できた。このように、DMDマウスに対する細胞移植の治療効果を客観的に再現性高く、組織学的解析と運動機能解析の両面から証明されたのは今回のこの研究がはじめてである。現在、論文投稿に向けて準備を進めている。
さらに、平成27-28年度は、リハビリテーション介入実験を開始した。細胞移植治療後に加えるリハビリテーションプログラムには、麻酔下での電気刺激による骨格筋等尺性収縮トレーニングを採用した。その結果、細胞移植治療後のDMDマウスに筋収縮トレーニングを負荷すると、移植細胞の生着率がより向上し、Dystrophin陽性線維数が約三倍増加すること、そしてそれに伴って、筋力も向上することを明らかとした。現在は、リハビリテーションプログラムの至適化（頻度、強度、期間、等）、及び、メカニズムの解明に向け、引き続き実験を進めている

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Acute and Temporal Expression of TNF-α-stimulated Gene 6 Product,TSG-6,in Mesenchymal Stem Cells Creates Microenvironments Required for Their Successul Transplantation into the Muscle Tissue (2015)
  • Author(s): Shigeko Torihashi, Mioko Ho, Yuji Kawakubo, Kazumi Komatsu, Masataka Nagai, Yuri Hirayama, Yuka Kawabata, Nana Takenaka-Ninagawa, Orawan Wanachewin, Lisheng Zhuo, and Koji Kimata
  • Journal Title: The journal of Biological chemistry Volume: 290 Issue: 37 Pages: 22771-81
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.629774
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 再生医学からみた運動器 (2015)
  • Author(s): 櫻井 英俊、竹中 菜々
  • Journal Title: THE BONE Volume: 29 Pages: 39-44
• [Journal Article] 特集：日常診療に役立つサルコペニアの知識 薬剤治療の可能性 (2015)
  • Author(s): 櫻井 英俊、竹中 菜々
  • Journal Title: Monthly Book Orthopaedics Volume: 28 Pages: 50-56
• [Journal Article] Generation of Rat-Induced Pluripotent Stem Cells from a New Model of Metabolic Syndrome (2014)
  • Author(s): Nana Takenaka-Ninagawa , Yuka Kawabata, Shogo Watanabe, Kohzo Nagata, Shigeko Torihashi
  • Journal Title: PLoS one Volume: 9 Issue: 8 Pages: e104462-e104462
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0104462
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Application of iPSC-derived Mesenchymal Stromal Cell (MSC) toward Treating Muscular Disease (2017)
  • Author(s): Nana Takenaka-Ninagawa、Yuta Itoh、Makoto Ikeya, Kim Jin Sol, Rukia Ikeda, Hidetoshi Sakurai
  • Organizer: 3rd Symposium on regenerative rehabilitation
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] "ヒトiPS細胞由来間葉系間質細胞（MSC）は骨格筋疾患治療に応用可能であるか Potential of cell therapy of human iPS derived mesenchymal stromal cells (hiPSC-MSC) for Ullrich congenital muscular dystrophy(UCMD) model mice" (2016)
  • Author(s): 竹中（蜷川）菜々、KIM JIN SOL、伊東佑太 、上住聡芳、池谷真 、野口悟、櫻井英俊
  • Organizer: 第4回若手による骨格筋細胞研究会
  • Place of Presentation: ウインクあいち
  • Year and Date: 2016-11-14
• [Presentation] Muscle-contraction training can enhance the efficacy of cell transplantation treatment for Duchenne Muscular Dystrophy(DMD) (2016)
  • Author(s): Nana Takenaka-Ninagawa、Yuta Itoh、Keisuke Kawakami、Hidetoshi Sakurai
  • Organizer: 5th Annual Symposium on Regenerative Rehabilitation
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国（アトランタ、エモリー大学）
  • Year and Date: 2016-10-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] デュシェンヌ型筋ジストロフィーモデルマウスを用いた、細胞移植治療法と運動機能評価法の検討 (2016)
  • Author(s): 竹中 菜々、 櫻井 英俊
  • Organizer: 第2回日本筋学会
  • Place of Presentation: 国立精神神経医療研究センター
  • Year and Date: 2016-08-05
• [Presentation] デュシェンヌ型筋ジストロフィー症に対する細胞移植治療後の等尺性収縮トレーニングは、治療効果を促進する (2016)
  • Author(s): 竹中（蜷川）菜々、伊東佑太、河上敬介、櫻井英俊
  • Organizer: 第51回日本理学療法学術大会 基礎理学療法オリジナルセッション
  • Place of Presentation: 札幌医科大学
  • Year and Date: 2016-05-26
• [Presentation] Muscle-contraction training can enhance the efficacy of cell transplantation treatment for Duchenne Muscular Dystrophy(DMD) (2016)
  • Author(s): Nana Takenaka-Ninagawa, Yuta Itoh, Keisuke Kawakami, Hidetoshi Sakurai
  • Organizer: 2nd Symposium on regenerative rehabilitation
  • Place of Presentation: 京都大学（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-03-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒト不死化筋芽細胞株を利用したデュシェンヌ型筋ジストロフィー症に対する細胞移植治療法の検討 (2015)
  • Author(s): 竹中菜々、櫻井英俊
  • Organizer: 第3回 若手による骨格筋細胞研究会
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県・博多市）
  • Year and Date: 2015-11-24
• [Presentation] ヒトiPS細胞由来間葉系間質細胞（MSC）は骨格筋疾患治療に応用可能であるか (2015)
  • Author(s): 竹中菜々、金森洋子、池谷真、櫻井英俊
  • Organizer: 第2回日本基礎理学療法学会学術集会、日本基礎理学療法学会第20回学術大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神奈川県立保健福祉大学（神奈川県・横須賀市）
  • Year and Date: 2015-11-14
• [Presentation] Study of Cell Transplantation Method towards the Skeletal Muscle Regeneration (2015)
  • Author(s): Nana Takenaka-Ninagawa, Hidetoshi Sakurai
  • Organizer: 4th Annual Symposium on Regenerative Rehabilitation
  • Place of Presentation: Rochestar(USA)
  • Year and Date: 2015-09-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Generation and Characterization of Rat-Induced Pluripotent Stem Cells using Mesenchymal Stromal Cells from a New Model of Metabolic Syndrome (2015)
  • Author(s): Nana Takenaka-Ninagawa, Yuka Kawabata, Shogo Watanabe, Kohzo Nagata, Shigeko Torihashi
  • Organizer: International Society for Stem Cell Research (ISSCR 2015)
  • Place of Presentation: Stockholm（Sweden）
  • Year and Date: 2015-06-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒトiPS細胞から作製された間葉系前駆細胞を利用した骨格筋疾患治療 (2015)
  • Author(s): 竹中（蜷川）菜々、金森洋子、池谷真、 櫻井英俊
  • Organizer: 第50回日本理学療法学術大会
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム（東京都・千代田区）
  • Year and Date: 2015-05-05
• [Presentation] The present situation of iPS cell researches and a perspective on the relation with rehabilitation (2015)
  • Author(s): Nana Takenaka-Ninagawa
  • Organizer: 1st workshop on regenerative rehabilitation
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2015-03-29
  • Invited
• [Presentation] ラット間葉系幹細胞由来iPS細胞－メタボリックシンドロームの病態再現－ Generation of Rat-Induced Pluripotent Stem Cells Using Mesenchymal Stromal Cells from a New Model of Metabolic Syndrome (2015)
  • Author(s): 竹中菜々、川端佑果、渡辺彰吾、永田浩三、鳥橋茂子
  • Organizer: 第120回日本解剖学会総会・全国学術集会 第92回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] 幹細胞を利用した骨格筋疾患治療 (2014)
  • Author(s): 竹中菜々
  • Organizer: 第1回日本基礎理学療法学会学術集会、日本基礎理学療法学会第4回学術集会 合同大会
  • Place of Presentation: 名古屋学院大学
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-16
  • Invited
• [Presentation] ヒトiPS細胞から骨格筋間葉系前駆細胞は作製可能であるか？ (2014)
  • Author(s): 竹中菜々
  • Organizer: 第二回 若手による骨格筋細胞研究会
  • Place of Presentation: コープイン京都
  • Year and Date: 2014-11-04 – 2014-11-05
• [Presentation] メタボリックシンドロームラットモデルMSC由来iPS細胞の樹立 (2014)
  • Author(s): 竹中（蜷川）菜々、川端佑果、渡辺彰吾、永田浩三、鳥橋茂子
  • Organizer: 第74回解剖学会中部支部学術大会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2014-10-11 – 2014-10-12
• [Presentation] メタボリックシンドロームラットモデル由来iPS細胞の樹立 (2014)
  • Author(s): 竹中（蜷川）菜々、川端佑果、永田浩三、鳥橋茂子
  • Organizer: 第49回日本理学療法学術大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-05-30 – 2014-06-01
• [Book] 実験医学 (2016)
  • Author(s): 竹中（蜷川）菜々、 櫻井英俊
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 羊土社