線維性瘢痕形成細胞をリプログラミングターゲットとした脊髄損傷の新規治療法開発

• Project/Area Number: 23K15701
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Okayama University of Science
• Principal Investigator: 新井 清隆 岡山理科大学, 獣医学部, 助教 (30876892)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: リプログラミング / 脊髄損傷 / 線維性瘢痕

Outline of Research at the Start

脊髄損傷では固有構造の破綻に伴い瘢痕組織が形成され、組織再生を妨げる。従って、失われた神経細胞の補填と、瘢痕形成の制御は脊髄損傷の治療開発において重要なターゲットである。線維性瘢痕は脊髄損傷急性期から慢性的に形成され続けるとともに、その後のグリア瘢痕の形成を促すことが知られている。本研究では、線維性瘢痕形成細胞を神経リプログラミングのターゲットとすることで損傷部位に神経細胞を補填し、同時に、リプログラミングによって線維性瘢痕形成細胞を減少させることでその後の瘢痕形成を制御するという治療法を考案し、その手法と有効性を検証する。

Outline of Annual Research Achievements

初年度の研究目標は脊髄線維芽細胞を分離し、リプログラミング 因子の最適化のための条件検討を行うことである。まずは、容易に入手できる皮膚線維芽細胞を用いて予備実験を行い、神経細胞へとリプログラミングする 因子の候補を探索した。約20種類の低分子化合物カクテルを処理し、神経細胞マーカー誘導効率を比較した。結果、7種類の低分子化合物カクテルを選別し、これらをマウス皮膚線維芽細胞に処理した。結果、神経細胞マーカーに陽性を示す細胞を高純度で得た。しかし、一部の初代培養細胞株では一度神経細胞の特徴を獲得した線維芽細胞が、リプログラミング 因子の処理を休止した途端、オリジナルの形質に戻る現象が認められた。これらは、低分子化合物カクテルの濃度、培地条件、処理期間を変更しても改善されなかった。現在、エピジェネティクスを制御する化合物、マスター転写因子に干渉する化合物など、恒久的に神経細胞へとリプログラミング する手法を検証している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

マウス脊髄線維芽細胞を神経細胞へとリプログラミング するための因子を同定するために、まずは容易に入手できる皮膚線維芽細胞を用いて予備実験を行い、リプログラミング 因子の候補を探索した。低分子化合物を主体に神経リプログラミング 因子の組み合わせを検討したが、一度神経細胞様細胞へと変化した細胞が、オリジナル細胞へと逆戻りする現象が認められ、リプログラミング 因子の最適化に難渋している。このような現象は、以前申請者が報告したイヌ細胞を用いた研究でも認められている。現在、さらに網羅的なリプログラミング 因子の条件検討を行っているため時間を要している。

Strategy for Future Research Activity

オリジナル細胞へ逆戻りする現象が認められ、マウス線維芽細胞の神経リプログラミング 法の最適化に難渋している。現在、神経ダイレクトリプログラミング の因子として、低分子化合物を主体に使用しているが、ベクターを用いた遺伝子導入法を併用し、オリジナル細胞へ逆戻りする現象を抑え、恒久的に神経細胞へとリプログラミング する手法を決定する。最適化した因子を用いて、脊髄線維芽細胞の神経リプログラミング を試みる。逆戻り現象が認められなければ、脊髄損傷モデルマウスにリプログラミング 因子を投与し、脊髄線維芽細胞から神経細胞へのリプログラミング 効率の解析を行う。加えて、線維性瘢痕産生量の解析や、運動機能解析等の治療効果を解析する。