神経幹細胞を用いた脊髄損傷の治療法の確立

• 研究課題/領域番号: 13307045
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 整形外科学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 戸山 芳昭 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (40129549)
• 研究分担者: 中村 雅也 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (30217898)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 43,680千円 (直接経費: 33,600千円、間接経費: 10,080千円); 2004年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2003年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円); 2002年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円); 2001年度: 21,190千円 (直接経費: 16,300千円、間接経費: 4,890千円)
• キーワード: 脊髄損傷 / 神経幹細胞 / 移植 / 再生 / コンドロイチナーゼABC / 霊長類

研究概要

われわれは、神経幹細胞移植の至適時期を決定するために、損傷脊髄内の種々のサイトカインや神経栄養因子の発現の変化を調べ、至適時期が脊髄損傷後1〜2週であることを報告した。この結果に基づき、ラット脊髄損傷後9日目にラット神経幹細胞移植を行い、移植細胞の良好な生着とニューロン、オリゴデンドロサイトへの分化を認め、さらに運動機能の回復が得られることを報告した。
次に、脊髄損傷に対する神経幹細胞移植を臨床応用するためには、霊長類であるサル脊髄損傷に対するヒト神経幹細胞移植の有効性を確認することが重要と考えた。第一段階として、損傷程度の異なるサル脊髄損傷モデルと機能評価法を確立し、この損傷モデルを用いて齧歯類と同様に損傷後9日目にヒト神経幹細胞移植を行い、移植細胞の生着、ニューロン、オリゴデンドロサイト、アストロサイトへの分化を認め、さらに移植による有意な運動機能の回復がみられた。これらの結果は近未来における脊髄損傷に対する神経幹細胞移植の臨床応用に向けた大きな一歩であることは言うまでもない。しかし、慢性期脊髄損傷患者への臨床応用を考慮すると、損傷部で軸索伸展を阻害するグリア瘢痕の克服が必須と考えた。そこで、脊髄損傷後に発現の増加が見られるIL-6が内在性及び移植神経幹細胞をアストロサイトへと分化誘導しグリア瘢痕組織を形成する因子であることに着目し、マウス脊髄損傷後にIL-6受容体抗体を腹腔内投与することにより、損傷部周囲の反応性グリア組織と線維性瘢痕組織の有意な縮小、さらには運動機能の有意な回復が得られた。さらにセマフォリン3Aに対する阻害剤をラット胸髄完全切断損傷モデルに投与し、損傷軸索の再生と機能評価を行った。薬剤投与群では損傷部を貫き再生した軸索が数多くみられ、これらはシュワン細胞により髄鞘化されていた。また薬剤投与群で下肢運動機能も有意に良好な回復がみられた。
今後はこれまでの研究により有効性が確認できた治療法を組み合わせることにより、我が国発のヒト脊髄損傷に対するヒト幹細胞を用いた世界で初めての治療法を近未来に確立できると考えている

研究成果

• [雑誌論文] Establishment of graded spinal cord injury model in a non-human primate : the common marmoset. (2005)
  • 著者名/発表者名: Iwanami A, Yamane J, Katoh H, Nakamura M, et al.
  • 雑誌名: J Neurosci Res 80 ページ: 172-181
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Transplantation of Human Neural Stem Cells for Spinal Cord Injury in Primates. (2005)
  • 著者名/発表者名: Iwanami A, Kaneko S, Nakamura M, et al.
  • 雑誌名: Neurosci Res 80 ページ: 182-190
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Establishment of graded spinal cord injury model in a non-human primate : the common marmoset. (2005)
  • 著者名/発表者名: Iwanami A, Yamane J, Katoh H, Nakamura M, Momoshima, Ishii H, Tanioka Y, Tamaoki N, Nomura T, Toyama Y, Okano H.
  • 雑誌名: J Neurosci Res 80 ページ: 172-181
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Transplantation of Human Neural Stem Cells for Spinal Cord Injury in Primates. (2005)
  • 著者名/発表者名: Iwanami A, Kaneko S, Nakamura M, Kanemura Y, Mori H, Kobayashi S, Yamasaki M, Momoshima S, Ishii H, Ando K, Tanioka Y, Tamaoki N, Nomura T, Toyama Y, Okano H.
  • 雑誌名: J Neurosci Res 80 ページ: 182-190
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Regenerative Medicine for the Central Nervous System -Transplantation of neural stem cells into the injured spinal cord- (2005)
  • 著者名/発表者名: Kaneko S, Nakamura M, Ogawa Y, Watanabe K, Iwanami A, Toyama Y, Okano H.
  • 雑誌名: JMAJ 48(2) ページ: 68-80
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Blockade of interleukin-6 receptor suppresses reactive astrogliosis and ameliorates functional recovery inexperimental spinal cord injury. (2004)
  • 著者名/発表者名: Okada, S, Nakamura, M, et al.
  • 雑誌名: J Neurosci Res 76 ページ: 265-276
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Implantation of dendritic cells in injured adult spinal cord results in activation of endogenous neural stem/progenitor cells leading to de novo neurogenesis, and functional recovery. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mikami Y, Okano H, Sakaguchi M, Nakamura M, et al.
  • 雑誌名: J Neurosci Res 76 ページ: 453-465
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Postoperative changes of spinal curvature and range of motion in patients with cervical spinal cord tumors. (2004)
  • 著者名/発表者名: Asazuma T, Nakamura M, et al.
  • 雑誌名: J Spinal Disord Tech 17 ページ: 178-182
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Comparison between fetal spinal cord-and forebrain-derived neural stem/progenitor cells as a source of transplantation for spinal cord injury. (2004)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K, Nakamura M, et al.
  • 雑誌名: Dev Neurosci 26 ページ: 275-287
  • NAID: 10014400968
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Blockade of interleukin-6 receptor suppresses reactive astrogliosis and ameliorates functional recovery inexperimental spinal cord injury. (2004)
  • 著者名/発表者名: Okada, S., Nakamura, M., Mikami, Y., Shimazaki, T., Mihara, M., Ohsugi, Y., Yoshizaki, K., Kishimoto, T., Toyama, Y., Okano, H.
  • 雑誌名: J Neurosci Res 76 ページ: 265-276
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Implantation of dendritic cells in injured adult spinal cord results in activation of endogenous neural stem/progenitor cells leading to de novo neurogenesis, and functional recovery. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mikami Y, Okano H, Sakaguchi M, Nakamura M, Shimazaki T, Okano HJ, Kawakami Y, Toyama Y, Toda M.
  • 雑誌名: J Neurosci Res 76 ページ: 453-465
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Postoperative changes of spinal curvature and range of motion in patients with cervical spinal cord tumors. (2004)
  • 著者名/発表者名: Asazuma T, Nakamura M, Matsumoto M, Chiba K, Toyama Y.
  • 雑誌名: J Spinal Disord Tech 17 ページ: 178-182
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Comparison between fetal spinal cord-and forebrain-derived neural stem/progenitor cells as a source of transplantation for spinal cord injury. (2004)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K, Nakamura M, Iwanami A, Kanemura Y, Toyama Y, Okano, H.
  • 雑誌名: Dev Neurosci 26 ページ: 275-287
  • NAID: 10014400968
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Neural stem cell transplantation for spinal cord repair. (2004)
  • 著者名/発表者名: Akio Iwanami, Yuto Ogawa, Masaya Nakamura, Shinjiro Kaneko, Kazunobu Sawamoto, Hirotaka James Okano, Yoshiaki Toyama, Hideyuki Okano
  • 雑誌名: Principles of Molecular Neurosurgery (Eds by Freese A, Simeone FA, Leone P, Janson C)(Prog Neurol Surg.Basel, Karger) vol18 ページ: 1-20
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Blockade of interleukin-6 receptor suppresses reactive astrogliosis and ameliorates functional recovery inexperimental spinal cord injury (2004)
  • 著者名/発表者名: Okada, S., Nakamura, M., Mikami, Y., Shimazaki et al.
  • 雑誌名: J Neurosci Res 76 ページ: 265-276
• [雑誌論文] (2004)
  • 著者名/発表者名: Mikami Y, Okano H, Sakaguchi M, Nakamura M, Shimazaki T et al.
  • 雑誌名: Neurosci Res 76 ページ: 453-465
• [雑誌論文] Comparison between fetal spinal cord-and forebrain-derived neural stem/progenitor cells as a source of transplantation for spinal cord injury (2004)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K, Nakamura M, Iwanami A, Kanemura Y, Toyama Y et al.
  • 雑誌名: Dev Neurosci 26 ページ: 275-287
  • NAID: 10014400968
• [雑誌論文] 神経栄養因子による脊髄由来神経幹細胞の分化制御 (2004)
  • 著者名/発表者名: 中村雅也, 岡野栄之, 戸山芳昭
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 22 ページ: 329-331
• [雑誌論文] 損傷脊髄の炎症と再生 (2004)
  • 著者名/発表者名: 中村雅也, 戸山芳昭, 岡野栄之
  • 雑誌名: 感染・炎症・免疫 34 ページ: 102-102
• [雑誌論文] 神経幹細胞を用いた中枢神経系の再生医療 (2004)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠司, 岩波明生, 石井 賢, 中村雅也et al.
  • 雑誌名: 炎症・再生 24 ページ: 602-610
  • NAID: 10026498621
• [雑誌論文] Targeted expression of anti-apoptotic protein, p35, in oligodendrocytes reduces the delayed demyelination and functional impairment after spinal cord injury.
  • 著者名/発表者名: Tamura M, Nakamura M, Ogawa Y, Toyama Y, Miura M, Okano H.
  • 雑誌名: Glia (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Spinal Kyphotic Deformity causes demyelination and Neuronal Loss in the Spinal Cord : A New Model of Kyphotic Deformity using Juvenile Japanese Small Game Fowls.
  • 著者名/発表者名: Shimizu K, Nakamura M, Nishikawa Y, Hijikata S, Chiba K, Toyama Y.
  • 雑誌名: Spine (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Transplantations of Embryonic Spinal Cord-derived Neural Stem Cells Support Growth of Supraspinal Projections and Functional Recovery after Spinal Cord Injury in the Neonatal Rat.
  • 著者名/発表者名: Nakamura M, Okano H, Toyama Y, Dai HN, Finn T, MacAuthur L, Bregman BS.
  • 雑誌名: J Neurosci Res (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Neural Stem Cells and Regeneration of Injured Spinal Cord.
  • 著者名/発表者名: Okano H, Okada S, Nakamura M, Toyama Y.
  • 雑誌名: Kidney International (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Role of IL-6 in spinal cord injury in a mouse model.
  • 著者名/発表者名: Nakamura M, Okada S, Toyama Y, Okano H.
  • 雑誌名: Clinical Reviews in Allergy and Immunology (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] Principles of Molecular Neurosurgery (2004)
  • 著者名/発表者名: Akio Iwanami, Masaya Nakamura et al.
  • 総ページ数: 20
  • 出版者: Bael, Kargar
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] Principles of Molecular Neurosurgery (2004)
  • 著者名/発表者名: Akio Iwanami, Yuto Ogawa, Masaya Nakamura et al.
  • 総ページ数: 20
  • 出版者: Basel, Karger
• [文献書誌] Okada, S., Nakamura.M., Mikami, Y., Shimazaki, T., Mihara, M., Ohsugi, Y., Yoshizaki, K., Kishimoto, T., Toyama, Y., et al.: "Blockade of interleukin-6 receptor suppresses reactive astrogliosis and ameliorates functional recovery inexperimental spinal cord injury."J Neurosci Res. (in press). (2004)
• [文献書誌] Watanabe, K., Nakamura, M., Iwanami, A., Kanemura, Y, Toyama, Y, et al.: "Comparison between fetal spinal cord-and forebrain-derived neural stem/progenitor cells as a source of transplantation for spinal cord injury."Dev.Neurosci. (in press). (2004)
• [文献書誌] Mikami Y, Okano H, Sakaguchi M, Nakamura M, Shimazaki T, Okano HJ, Kawakami Y, Toyama Y, et al.: "Implantation of dendritic cells in injured adult spinal cord results in activation of endogenous neural stem/progenitor cells leading to de novo neurogenesis, and functional recovery."J Neurosci Res. (in press). (2004)
• [文献書誌] H.Yoshida, Y.Okada, H.Maruiwa, K.Fukuda, M.Nakamura, K.Chiba, Y.Toyama: "Synaptic Blockade Plays a Major Role in the Neural Disturbance of Experimental Spinal Cord Compression."J Neurotraum. 20. 1365-1376 (2003)
• [文献書誌] 中村雅也, 戸山芳昭: "脊髄再生研究の現状と可能性"先端医療シリーズ22/整形外科の最新医療. 143-147 (2003)
• [文献書誌] 三上裕嗣, 戸田正博, 中村雅也, 戸山芳昭: "樹状細胞を用いた脊髄再生"先端医療シリーズ22/整形外科の最新医療. 153-156 (2003)
• [文献書誌] Ogawa Y et al.: "Transplantation of in vitro-expanded fetal neural progenitor cells results in neurogenesis and functional recovery after spinalcord contusion injury in adults rats"J Neurosci Res.. 69. 25-33 (2002)
• [文献書誌] Okano H et al.: "Transplantation of neural stem cells into the spinal cord after injury"Seminar in Cell & Developmental Biology. 379. 1-8 (2003)
• [文献書誌] 戸山芳昭, 岡野栄之: "損傷脊髄への神経幹細胞移植"実験医学. 20. 1301-1306 (2002)
• [文献書誌] 戸山芳昭, 中村雅也: "整形外科医のための分子生物学 神経幹細胞と神経栄養因子について"関節外科. 21. 372-375 (2002)
• [文献書誌] 戸山芳昭, 岡野栄之: "神経幹細胞と損傷脊髄の再生"日本整形外科学会雑誌. 76. 579-591 (2002)
• [文献書誌] 戸山芳昭, 岡野栄之: "中枢神経系の再生医療"日本医師会雑誌. 129. 355-359 (2003)
• [文献書誌] 中村雅也, 戸山芳昭: "脊髄損傷と再生-神経幹細胞と神経栄養因子について-"関節外科. 21(3). 116-119 (2002)
• [文献書誌] Nakamura, M, Bregman, BS: "Differences in neurotrophic factor gene expression profiles between neonate and adult rat spinal cord after injury"Experimental Neurology. 169. 407-415 (2001)