Examination of the therapeutic effect on inflammatory bowel disease using HSPB6-positive exosomes derived from amnion-derived MSCs

Research Project

Project/Area Number	21K07952
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 53010:Gastroenterology-related
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	桂田武彦北海道大学, 大学病院, 助教 (90507592)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山本幸司旭川医科大学, 医学部, 特任助教 (70608322) 大西俊介北海道大学, 薬学研究院, 教授 (10443475) 武井則雄北海道大学, 医学研究院, 助教 (50523461)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000) Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords	羊膜MSC由来エクソソーム / HSPB6 / 炎症性腸疾患 / 羊膜MSC / エクソソーム
Outline of Research at the Start	これまでに我々は、複数の炎症性疾患動物モデルを用いて羊膜MSCの病態改善効果を明らかにしてきた。しかしながら、これまで羊膜MSCに由来するどのような物質がさまざまな炎症性疾患の病態を改善しているのかの詳細は明らかにされていない。本研究では、羊膜MSCから多量に産生されるHSPB6陽性エクソソームならびにHSPB6欠損エクソソームを樹立し、それらエクソソームを用いた抗炎症効果の詳細を細胞実験ならびに炎症性腸疾患誘導性動物モデルを用いて検証する。これらの検証実験を踏まえ未だ適切な治療法がないヒト炎症性腸疾患に対する臨床応用への基盤を整える。
Outline of Annual Research Achievements	羊膜由来間葉系幹細胞(MSC)は、骨髄、脂肪などに存在する体性幹細胞であり、骨、軟骨、脂肪などに分化する多分化能を有し、再生医療における有望な細胞として注目されている。申請者らは、出産時に廃棄される卵膜に着目し、その中の羊膜には多量のMSCが含まれていること、また、骨髄や脂肪組織由来MSCと比較すると採取時の侵襲がないことから新規の再生医療ソースとして期待されている。これまでに我々は、複数の炎症性疾患動物モデルを用いて羊膜MSCの病態改善効果を明らかにしてきた。しかしながら、これまで羊膜MSCに由来するどのような物質がさまざまな炎症性疾患の病態を改善しているのかの詳細は明らかにされていない。今年度は、炎症細胞を用いたHSPB6過剰発現ならびにHSPB6欠損羊膜MSC由来エクソソーム処理後の炎症の評価を検討した。具体的には以下の通りに実施した。方法としては、作成されたHSPB6過剰発現エクソソームならびにHSPB6欠損エクソソームの炎症性評価を明らかにするために、マウス由来マクロファージを用いて、LPSの刺激後、エクソソームを処理し、産生される複数の炎症性サイトカインをELISAにて検証したところ、HSPB6過剰発現エクソソーム処理群では、LPS刺激後の炎症性サイトカインの発現が低下したほか、炎症性サイトカインの産生に重要な転写因子の活性化についてもHSPB6過剰発現エクソソーム処理群で低下していた。さらに、細胞内へのHSPB6の取り込み能を確認するために各エクソソームをラベル化し、エクソソームの細胞への取り込み能を顕微鏡下で観察したところ、標的細胞内に取り込まれていることが明らかとなった。これらにより、今年度予定していたHSPB6過剰発現エクソソームでは抗炎症効果の検証について予想通り十分な研究成果が得られた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 今年度、実施予定であった炎症細胞を用いたHSPB6過剰発現ならびにHSPB6欠損羊膜MSC由来エクソソーム処理後の炎症評価の検討した。具体的には以下の通りに実施した。 HSPB6過剰発現エクソソームならびにHSPB6欠損エクソソームの炎症性評価を明らかにするために、マウス由来マクロファージを用いて、LPSの刺激後、エクソソームを処理し、産生される複数の炎症性サイトカインをELISAにて検証したところ、HSPB6過剰発現エクソソーム処理群では、LPS刺激後の炎症性サイトカインの発現が低下したほか、炎症性サイトカインの産生に重要な転写因子の活性化についてもHSPB6過剰発現エクソソーム処理群で低下していた。さらに、細胞内へのHSPB6の取り込み能を確認するために各エクソソームをラベル化し、エクソソームの細胞への取り込み能を顕微鏡下で観察したところ、標的細胞内に取り込まれていることが明らかとなった。これらのことより、計画通りに研究成果を得ることが出来た。
Strategy for Future Research Activity	今後の方針としては炎症性腸疾患マウスを用いたHSPB6陽性エクソソームの治療効果の検討を予定している。具体的には以下の通りで実施する。方法；6週齢のマウスを用いて3%デキストラン硫酸ナトリウム(DSS)水を11日間自由飲水させ腸炎モデルを作成する。その間、3日、6日ならびに9日目でHSPB6過剰発現エクソソームならびにHSPB6欠損エクソソームをマウスに静脈下で投与し、体重変化ならびに血便等について連日観察する。DSS投与11日後、マウスを処置し病理学的検討により炎症性評価を実施する。また、腸管組織を用いて免疫染色を行い、炎症性細胞浸潤を評価する。また、腸組織からRNAを抽出し、TNF-α、IL-6などの炎症性サイトカインの発現を定量的PCR法にて評価する。さらに、エクソソームをラベル化し、投与後のエクソソームの腸管内での動態をイメージング装置にて検証する。研究が計画どおりに進まない場合については、エクソソームの投与濃度や投与回数に依存するため、適宜、投与条件を変更して再評価を行う。