培養細胞上の糖鎖抗原変化と自家細胞移植における免疫応答発生機序の解明
| Project/Area Number |
19K22672
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 56:Surgery related to the biological and sensory functions and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
岩崎 倫政 北海道大学, 医学研究院, 教授 (30322803)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
照川 アラー (テルカウィ アラー) 北海道大学, 医学研究院, 助教 (00723074)
古川 潤一 名古屋大学, 糖鎖生命コア研究所, 特任教授 (30374193)
宝満 健太郎 北海道大学, 医学研究院, 博士研究員 (40823331)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | 免疫原性 / スフィンゴ糖脂質 / マウス軟骨細胞 / 免疫応答 / 統合グライコーム / マウスBMSC / 軟骨細胞 / 糖鎖 / 継代培養 / 自家細胞移植 / 糖鎖抗原 |
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| Outline of Research at the Start |
糖鎖は細胞表面のタンパク質や脂質に結合し、細胞間の免疫応答において重要な役割を担う。申請者は、継代培養により細胞上の糖鎖構造が変化 -糖鎖抗原変化- し、これにより自家細胞移植においてもドナー（提供）とホスト（宿主）細胞間に免疫応答が生じるという仮説を立てた。本研究の目的は、骨髄間葉系幹細胞（BMSCs）および軟骨細胞を用いて糖鎖工学的アプローチにより上記仮説を証明し、より効率的な自家および同種細胞による軟骨再生医療の実現に繋げることである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
軟骨欠損に対する現在の治療戦略には、骨軟骨自家移植、軟骨細胞移植、間葉系幹細胞移植、マイクロフラクチャー手術がある。しかし、移植された細胞の長期生存は、レシピエントの大部分において得られていない。これは、in vitroで継代した間葉系幹細胞や軟骨細胞の生理的、免疫学的挙動や細胞糖鎖プロファイルが変化することが最も原因だと考えられる。本研究では、軟骨細胞および骨髄間質細胞（BMSC）の免疫応答および糖鎖プロファイルの変化に関連する継代数を決定することを目的とした。BMSCや軟骨細胞などの細胞をin vitroで継代すると、細胞の生理的・免疫的な挙動が変化することを明らかにし、継代培養された細胞はマクロファージを含む免疫細胞と交互作用することを突き止めた。また、軟骨細胞の継代細胞とマクロファージとの共培養において、マクロファージの活性化には、継代細胞との直接的な相互作用が必要であることを認めた。直接共培養モデルにおいて、継代3軟骨細胞や継代6間葉系幹細胞と共培養したマクロファージでは、一酸化窒素（NO）やTNF-αのレベルが顕著に上昇した。これらの結果から、軟骨細胞は継代2まで、間葉系幹細胞は継代5まで使用可能であることが明らかになった。一方で、免疫細胞の活性化に重要な役割を果たす糖脂質の糖鎖プロファイルも、継代によって変化することが明らかになった。GD1aの発現量は継代によって増加し、GD3からGD1aへの生合成の流れが示された。この糖鎖変化を制御することによって、直接共培養モデルの炎症性サイトカインの産生が抑制されるならば、免疫細胞の活性化に重要な役割を果たす糖鎖プロファイルであることを証明することになる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
細胞の継代数を増やすと、マクロファージが活性化し、炎症性サイトカインの産生が促進されることが実証され、その反応を起こす継代数にはプラトーが存在した。これらの結果は、マクロファージが継代による移植細胞表面の変化を認識し、免疫反応の活性化や継代細胞のクリアランスにつながっている可能性を示唆している。限定された継代数に対して、包括的糖鎖スクリーニングを実施したところ、標的とするサブグライコームがスフィンゴ糖脂質のGD3に絞られた。この標的糖鎖分子に関して、単球のIL-6およびIL-10産生を増加させる報告はあるが、マクロファージにおける知見はこれまで出ていない。我々の保有する遺伝子改変マウス（GD3ノックアウトマウス）から軟骨細胞を採取し、直接共培養モデルによる免疫学的評価を実施するに至っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、スフィンゴ糖脂質に属する標的糖鎖分子GD3を形成するために必要な糖転移酵素遺伝子の発現抑制マウスから軟骨細胞を単離し、継代培養された軟骨細胞とマクロファージとの交互作用を直接共培養モデルにより解析する。我々は以前に、対象とする糖転移遺伝子のノックアウトマウスを扱った実験の実績があり、同様の手法によってGD3欠損軟骨細胞を採取し、本研究の評価系へ供する。
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Report
(4 results)
Research Products
(18 results)
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[Presentation] Injectable thermosensitive hydrogel containing A2-26 peptide for local treatment of pathological bone resorption associated with inflammatory.2022
Author(s)
Hend Alhasan, Alaa Terkawi, Mahmoud M. Abd Elwakil, Gen Matsumae, Taku Ebata, Yoshio Nishida, Tomohiro Shimizu, Shunichi Yokota, Daisuke Takahashi, Hideyoshi Hideyoshi, Norimasa Iwasaki.
Organizer
Orthopaedic Research Society Annual Meeting ORS 2022
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Core-fucosylation deficiency inhibits recovery in early degenerative cartilage.2022
Author(s)
Kentaro Homan, Tomohiro Onodera, Hisashi Hanamatsu, Jun-ichi Furukawa, Takuji Miyazaki, Jun Yamaguchi, Yoshiaki Hosokawa, Taku Ebata, Dawei Liang, WooYoung Kim, Masatake Matsuoka, Norimasa Iwasaki.
Organizer
The16th World Congress of International Chemical Reference Substances (ICRS)
Related Report
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