間葉系幹細胞による気管支の修復メカニズムの解明 iPS細胞による気管支断端瘻予防

• Project/Area Number: 21K08885
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55040:Respiratory surgery-related
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 坂本 晋一 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 特任助教 (30740675)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鳥羽 博明 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 准教授 (40403745) ; 河北 直也 徳島大学, 病院, 講師 (60522266) ; 高嶋 美佳 徳島大学, 病院, 特任助教 (70596254)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
• Keywords: iPS細胞 / 気管支断端瘻 / 間葉系幹細胞

Outline of Research at the Start

外科医として，合併症の減少は至上命題である．細胞・組織修復に重要な役割を果たすとされる間葉系幹細胞(MSC)研究を臨床に直結すべく課題として取り組むこととした．まず1) 気管支吻合部におけるMSCの動員，関与を検証する．2) MSCを気管支吻合モデルに局所，MSCシートにより投与し，投与形態による治癒促進の程度を耐圧性，組織学的評価により検討する．3)最適な投与形態を用いて，ヒトiPS細胞由来MSCを気管支吻合部に投与し，修復に寄与するか検討する．以上よりMSCが気管支修復を促進し，ヒトにおける外科的問題を解決すべくセルソースとなりうることを示し，臨床応用へのステップとすることを目的とする．

Outline of Annual Research Achievements

気管支修復過程において間葉系幹細胞の役割を観察するため気管吻合モデル(8-0ナイロンで全周吻合し皮下に埋没する(完全吻合モデル)、気管を1針だけ吻合し右胸部皮下に埋没する(不完全吻合モデル))・脱細胞化モデルで間葉系幹細胞が創傷治癒に寄与するかどうかの観察を行った。昨年度、免疫染色で組織中に予想された細胞(間葉系幹細胞、炎症細胞)を確認することができなかったため、positive Marker(STRO-1,CD13等)を用いて解析を進めた。その結果、間葉系幹細胞の遊走を確認することができた。よって、間葉系幹細胞は気管支修復治癒を促進するセルソースである可能性が示唆された。その結果を踏まえて、マウス由来の骨髄由来間葉系幹細胞を気管吻合モデルに投与し創傷治癒効果の検証を行った。当初、気管埋没時に骨髄由来間葉系幹細胞をDMEMで懸濁し1×106で吻合部に局所注入した群(間葉系幹細胞群)、骨髄由来間葉系幹細胞から作成したシートを吻合部に巻き付けた群(シート群)、吻合部にDMEMのみを注入した群(コントロール群)の3群で解析を行う予定であった。骨髄由来間葉系幹細胞シートの作成はM.Nakao等(Stem Cell Res Ther 2019 Vol. 10 )の報告をもとに作成を試みているが、シートの作成に難渋している。気管縫合部に巻きつけられるほどの面積があるシートの作成を達成することができていないため、まずは骨髄由来間葉系幹細胞を投与した群のみで解析を開始した。コントロール群との比較のみしかできていないが、間葉系幹細胞の増殖を確認することができた。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

昨年度から行っていた間葉系幹細胞を確認するため、免疫蛍光染色(PDGFα+/α-SMA+/Sca-1+細胞(PαS細胞)に加えて様々な免疫蛍光染色を用いて解析を進めていたため時間を要した.更に骨髄由来間葉系幹細胞を局所注入したモデルマウスの作成とその評価に時間を要し、それに加えて骨髄由来間葉系幹細胞を用いたシートの作成に時間を要したため研究が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

骨髄由来間葉系幹細胞を投与した群のみで解析を開始し、コントロール群との比較をすることができたがシートとの比較行うため、Temperature-responsive dish cultureの技術を習得する。細胞シートは極めて薄く、シートの形状を保ったままで回収するのが難しい。よってシートの形状を保ったまま回収することができる手法を検討する。