脊損に対する骨髄幹細胞治療後の網羅的遺伝子解析による“脳および脊髄の反応”の解明

• 研究課題/領域番号: 20K09483
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分56020:整形外科学関連
• 研究機関: 札幌医科大学
• 研究代表者: 押切 勉 札幌医科大学, 医学部, 訪問研究員 (70754612)
• 研究分担者: 廣田 亮介 札幌医科大学, 医学部, 助教 (10815434) ; 山下 敏彦 札幌医科大学, 医学部, 教授 (70244366) ; 岡 真一 札幌医科大学, その他部局等, 准教授 (70789453) ; 佐々木 優子 札幌医科大学, 医学部, 助教 (80631142) ; 本望 修 札幌医科大学, 医学部, 教授 (90285007) ; 栗原 康太 札幌医科大学, 医学部, 研究員 (20855803) ; 福士 龍之介 札幌医科大学, 医学部, 特任助教 (00894065)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 脊髄損傷 / 骨髄間葉系幹細胞 / 静脈的投与 / 再生医療 / 遺伝子解析 / 脳 / 移植・再生医療 / 再生医学 / 細胞・組織 / 脳・神経

研究開始時の研究の概要

脊髄損傷に対する骨髄間葉系幹細胞(MSC)の静脈投与による治療メカニズムとして、脊損ラットモデルで移植3日目の脳組織で神経再生、plasticityの亢進に関与する複数の遺伝子発現量に変化があったことから、脊髄局所だけでなく脳のplasticityが亢進が機能回復に貢献することを報告した。本研究では、大脳皮質の解析に加えて脊髄損傷局所の網羅的遺伝子解析を経時的に観察し、RNA-seq解析、real time PCR、in site hybridazation法、免疫組織学的解析、遺伝子デーダーベースを用いてから遺伝子プロファイリング解析を行い、次世代の治療法に展開させる。

研究成果の概要

我々は、脊髄損傷モデルに対し、骨髄幹細胞を経静脈的に投与することによって、運動機能の回復が得られることを報告してきた。また、運動機能の回復が現れた投与3日目に大脳皮質運動野の遺伝子解析を行った結果、複数の遺伝子の発現量に変化があり、これらの遺伝子の多くは神経再生、plasticityの亢進に関与する遺伝子であることを報告した (Oshigiri et al.,2019)。そこで本研究では、先行研究を発展させ、統合的なデータベースを駆使した網羅的遺伝子解析を行い、治療効果の発現に関与する遺伝子のプロファイルを解析した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脊髄損傷に対する骨髄幹細胞の経静脈的投与は、すでに臨床における安全性や有効性の検討が始まっている。本研究においては、骨髄幹細胞の経静脈的投与によって治療効果が発揮されるメカニズムを明らかにするために、大脳皮質の網羅的遺伝子解析を行い、骨髄幹細胞治療によって惹起される遺伝子発現の変化を総合的に明らかにすることができた。本研究成果は、骨髄幹細胞の経静脈的投与によって、喪失した神経機能の回復に貢献するメカニズムの解明につながり、次世代の治療法に展開させることが可能となることが期待できるため、今後の臨床における有用性を考慮した際の社会的意義は高いものと考えられる。