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安全性の高い間葉系幹細胞の細胞フリー療法の開発:培養上清の抗腫瘍効果

研究課題

研究課題/領域番号 22K08722
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55010:外科学一般および小児外科学関連
研究機関東京医科大学

研究代表者

米戸 敏彦  東京医科大学, 医学部, 客員講師 (10837628)

研究分担者 善本 隆之  東京医科大学, 医学部, 教授 (80202406)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード間葉系幹細胞 / 培養上清 / 腫瘍増殖抑制効果 / IGFBP-4 / 抗腫瘍効果
研究開始時の研究の概要

間葉系幹細胞(MSC)の細胞移植が再生医療等製品として認可されているが、他家幹細胞移植の倫理面や免疫拒絶、腫瘍形成促進作用などが懸念される。MSCの治療効果は、主に分泌される液性因子のパラクリン効果によることから、MSCの培養上清(CM)の投与が、細胞フリー療法として、倫理や免疫拒絶の心配がなく注目されている。ところが、そのCMの腫瘍形成への影響やその作用機序は不明のままである。そこで、本研究では、MSC-CMの腫瘍形成抑制効果とその作用機序、CM中に含まれる細胞外小胞・エクソソームの関与を、MSCを腫瘍細胞と共培養した場合と比較検討し、より安全性の高い細胞フリー療法の開発を目指す。

研究実績の概要

2023年度は、ヒト骨髄由来間葉系幹細胞の培養上清(MSC-CM)中のエクソソームと蛋白質分離後の腫瘍増殖への効果について検討を行った。
① MSC-CMのエクソソームとそれを除いたCMの腫瘍増殖への効果:MSC-CMを超遠心機を用いて分離後、上清を蛋白質、沈渣をエクソソーム分画に分けて、まず、NanoSightにより粒子サイズが平均100 nmであることや、エクソソームのマーカー分子CD63とCD81の抗体を用いたウエスタンブロット解析より、両者が綺麗に分離されていることがわかった。そこで、ヒト肺癌A549とマウス扁平上皮癌SSCVIIの細胞培養系に両者を別々に加えて、それぞれの腫瘍増殖能の抑制効果への影響を調べた。蛋白質分画では、どちらの腫瘍も分離前と同様に腫瘍増殖を強く抑制したが、エクソソーム分画ではどちらも抑制能が有意に低下した。
② MSC-CM中のエクソソームmicroRNA解析:上述のMSC-CM中のエクソソームからRNAを抽出し、GeneChip miRNA Arrayを用いて網羅的に発現解析を行ったところ、アレイに用いた6599種類のmicroRNAの内、1046個のmicroRNAが検出された。その中には、hsa-miR-6126やhsa-miR-320、hsa-miR-4484など腫瘍増殖の抑制に関与していると報告のあるmicroRNAも見られた。
以上より、MSC-CM中のエクソソーム中には、腫瘍増殖の抑制に関与していそうなmicroRNAも見られたが、エクソソームよりInsulin-like growth factor binding protein-4などの増殖因子やサイトカインなどの蛋白質が、腫瘍増殖の抑制効果に重要であることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ヒト骨髄由来間葉系幹細胞の培養上清(MSC-CM)の腫瘍増殖への効果と作用機序が明らかになってきているので、ほぼ計画の予定通り進んでいる。

今後の研究の推進方策

前年度の結果より、ヒト骨髄由来間葉系幹細胞の培養上清(MSC-CM)による腫瘍増殖の抑制効果にエクソソームがあまり関与していなかったので、2024年度は、当初の予定を少し変更し、MSCの細胞投与の腫瘍増殖への影響とMSC-CMの作用機序について、さらに、詳細に検討する。
① MSCの細胞投与の腫瘍増殖への影響:これまでの報告より、MSCの細胞投与は、MSC-CM投与とは逆に、腫瘍増殖を促進する可能性が高いことが報告されている。そこで、MSC-CM投与の優位性を示すために、マウス扁平上皮癌SSCVII腫瘍をマウス皮内投与後、腫瘍が触れる位になった時、MSCを静注投与、MSC-CMは腫瘍近傍に皮内投与し、経時的に腫瘍径を測定し、腫瘍形成への影響を比較する。安楽死後、腫瘍より組織切片を作製し抗CD31抗体を用いた免疫組織化学的解析により新生血管数を比較する。
② MSC-CMの腫瘍増殖抑制効果の作用機序:作用機序として、MSC-CM中のInsulin-like growth factor binding protein-4(IGFBP-4)が、培地の牛胎児血清(FBS、1%)中のInsulin-like growth factor(IGF)に結合しそのシグナルを抑制している可能性が考えられる。そこで、まず、組換えIGFBP-4およびMSC-CMを1%FBSと先に混ぜて1時間保温後、SSCVII腫瘍のin vitro細胞培養系に加え腫瘍増殖への影響を調べる。次に、腫瘍と混ぜて24時間後に細胞溶解液を調製し、IGFのシグナル伝達に関与するAKTと ERK、さらに、IGF受容体(IGF-1Rb)のリン酸化をウエスタンブロット解析により比較検討し、作用機序を明らかにする。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Potent antitumor effects of the conditioned medium of bone marrow-derived mesenchymal stem cells via IGFBP-4.2023

    • 著者名/発表者名
      Furusaka Y, Inoue S, Mizoguchi I, Hasegawa H, Katahira Y, Watanabe A, Sakamoto E, Sekine A, Miyakawa S, Umezu T, Owaki T, Yoneto T, Yoshimoto T.
    • 雑誌名

      Cancer Sci.

      巻: in press 号: 6 ページ: 2499-2514

    • DOI

      10.1111/cas.15789

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A promising needle-free pyro-drive jet injector for augmentation of immunity by intradermal injection as a physical adjuvant.2023

    • 著者名/発表者名
      Sonoda J, Mizoguchi I, Inou S, Watanabe A, Sekine A, Yamagishi M, Miyakawa S, Yamaguchi N, Horio E, Katahira Y, Hasegawa H, Hasegawa T, Yamashita K, Yoshimoto T.
    • 雑誌名

      Int J Mol Sci

      巻: 24(10) 号: 1 ページ: 9094-9094

    • DOI

      10.1186/s13256-023-03902-4

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] State-of-the-Art Cancer Immunotherapies.2023

    • 著者名/発表者名
      Nagase H, Kato T, Yoshimoto T.
    • 雑誌名

      Int J Mol Sci.

      巻: 25(5) 号: 5 ページ: 2532-2532

    • DOI

      10.3390/ijms25052532

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel coculture system for assessing respiratory sensitizing potential by IL-4 in T cells.2022

    • 著者名/発表者名
      Izuru Mizoguchi, Yasuhiro Katahira, Shinya Inoue, Eri Sakamoto, Aruma Watanabe, Yuma Furusaka, Atsushi Irie, Satoru Senju, Yasuharu Nishimura, Shusaku Mizukami, Kenji Hirayama, Sou Nakamura, Koji Eto, Hideaki Hasegawa, Takayuki Yoshimoto
    • 雑誌名

      ALTEX

      巻: - ページ: 204-216

    • DOI

      10.14573/altex.2111181

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A patient with stage IIIB advanced breast cancer who is still alive 24 years after surgery; a case report and remarks to the treatment strategies.2022

    • 著者名/発表者名
      Yoneto T, Hasumi K, Fujii Y, Takahashi N, Seki N, Yoshimoto T, Takeda Y.
    • 雑誌名

      Transl Cancer Res.

      巻: 11(10) 号: 10 ページ: 3903-3911

    • DOI

      10.21037/tcr-22-1363

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 新しいヒト臍帯・胎盤・羊膜の抽出液による化学療法誘発性末梢神経障害モデルマウスの末梢 神経障害の軽減2024

    • 著者名/発表者名
      善本隆之、堀尾江里、長谷川英哲、片平泰弘、宮川聡美、米戸敏彦、池田伸一郎、穴水弘光、松本浩彦、溝口 出
    • 学会等名
      第23回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Conditioned medium of immortalized stem cells from human exfoliated deciduous teeth inhibit melanogenesis by suppressing Wnt signaling via Wnt5a.2023

    • 著者名/発表者名
      Inoue S, Sekine A, Katahira Y, Yamagishi M, Sonoda J, Watanabe A, Miyakawa S, Hasegawa H, Mizoguchi I, Yoshimoto T.
    • 学会等名
      JSICR/MMCB 2023 Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] インターフェロン誘導機能を持つアデノウイルス由来の小分子核酸「VA-RNA」の細胞外小胞によるデリバリーとその抗腫瘍効果2023

    • 著者名/発表者名
      小山義之、溝口 出、善本隆之、伊藤智子
    • 学会等名
      第39回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] UPAの生物学的機能解析と治療応用の可能性2023

    • 著者名/発表者名
      善本隆之
    • 学会等名
      第10回日本臍帯プラセンタ学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Inhibitory effects of bone marrow-derived mesenchymal stem cells on tumor growth and its possible molecular mechanism.2022

    • 著者名/発表者名
      Furusaka Y, Katahira Y, Hasegawa H, Umezu T, Mizoguchi I, Yoneto T, Yoshimoto T.
    • 学会等名
      第81回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 骨髄由来間葉系幹細胞の腫瘍増殖の抑制効果とその作用機序2022

    • 著者名/発表者名
      米戸敏彦、古阪悠馬、片平泰弘、宮川聡美、長谷川英哲、溝口出、善本隆之
    • 学会等名
      第30回乳癌基礎研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 不死化したヒト脱落乳歯歯髄幹細胞の培養上清投与による実験的自己免疫性神経炎の治療効果2022

    • 著者名/発表者名
      善本隆之、長谷川英哲、片平泰弘、井上槙也、古阪悠馬、坂本恵梨、渡邉有麻、宮川聡美、大脇敏之、溝口 出
    • 学会等名
      第21回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Conditioned medium of immortalized stem cells from human exfoliated deciduous tooth exhibit protective effect on the peripheral neuropathy of experimental autoimmune neuritis.2022

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto E, Hasegawa H, Katahira Y, Miyakawa S, Watanabe A, Mizoguchi I, Yoshimoto T.
    • 学会等名
      第51回日本免疫学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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