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人工関節周囲感染の制御に向けたマクロファージによる細胞治療の基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 22K09299
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
研究機関山形大学

研究代表者

高木 理彰  山形大学, 医学部, 教授 (40241707)

研究分担者 丸山 真博  山形大学, 医学部, 助教 (00740870)
伊藤 重治  山形大学, 医学部, 助教 (50764122)
本間 龍介  山形大学, 医学部, 非常勤講師 (70716688)
高窪 祐弥  山形大学, 医学部, 准教授 (80431641)
鈴木 智人  山形大学, 医学部, 助教 (90599416)
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: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード人工関節周囲感染 / 滑膜炎 / マクロファージ / オートファジー / ネトーシス / 自然免疫
研究開始時の研究の概要

人工関節手術の普及、手術数の増加に伴い人工関節周囲感染(PJI)は臨床上解決すべき大きな課題となっている。特に難治化したPJIでは新たな視点から治療法の開発が望まれている。本申請研究では、これまでの研究で得られた知見をもとに、自然免疫系細胞、特にマクロファージの細胞機能に着目した細胞治療の基礎研究を発展的に推進する。

研究実績の概要

人工関節周囲感染の病態の把握、細胞治療を目的としたアプローチ方法の確立を目的に、昨年度の検討で明らかになったマクロファージの特異的な動態に着目して滑膜組織を解析した。
手術検体から得られた滑膜組織から、マクロファージを分離培養し、感染の病態である炎症(IFN-γ, LPS刺激)、炎症抑制(IL4刺激)の2つの条件下で、マクロファージの亜型、動態について検討した。マクロファージの亜型はFACSを用いて、M0マクロファージ(CD11b+CD80―CD206―)、M1マクロファージ(CD11b+CD80+CD206―)、M2マクロファージ(CD11b+CD80―CD206+)を指標に分別した。マクロファージの亜型は、M0, M1, M2,さらにM1/M2二重陽性の4型に分別された。炎症性の滑膜から分離培養したマクロファージはM1, M1/M2, M0, M2 の順に多く、刺激を加えると炎症(IFN-γ, LPS刺激)条件で、M0, M2, M1/M2の割合は低下、M1の割合が上昇した。炎症抑制(IL4刺激)条件下では、M0, M2の割合は低下、M1/M2の割合は維持された。
昨年度の研究で明らかとなった炎症組織におけるマクロファージに高発現するオートファジー分子に着目して解析すると、オートファジー関連分子のWIPI2, LC3, p62 のいずれもM0マクロファージと比較して M2, M1/M2マクロファージでの発現が強く、さらにM1と比較してM1/M2での発現が強かった。
今回の研究から、炎症性滑膜炎の病態では、炎症の修復機転が働くと、M1からM1/M2に形質転換する細胞群の存在とあわせて、M1/M2マクロファージがM2マクロファージとともにオートファジーシステムも利用しながら抗炎症性の働きをする可能性が示唆された。

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

これまでの研究から、炎症性の生体組織からマクロファージを分離し、抗炎症性の表現形質に誘導できる道筋が開かれた。

今後の研究の推進方策

次年度は、感染性・炎症性滑膜炎モデルのアッセイ系の確立と合わせて、炎症性滑膜組織から分離した抗炎症性マクロファージ、さらに分離培養刺激で抗炎症性の形質を獲得したマクロファージを感染性・炎症性滑膜炎モデルのアッセイ系に用いて、滑膜炎の抗炎症効果、感染抑制効果を検証する予定である。

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

    (6件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Friend or foe? Inflammation and the foreign body response to orthopedic biomaterials2023

    • 著者名/発表者名
      Gibon Emmanuel、Takakubo Yuya、Zwingenberger Stefan、Gallo Jiri、Takagi Michiaki、Goodman Stuart B.
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Materials Research Part A

      巻: 1 号: 8 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1002/jbm.a.37599

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Periprosthetic joint pathology.2023

    • 著者名/発表者名
      Takagi M
    • 学会等名
      The 67th Spring Congress of the Korean Orthopaedic Association Korea
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Current knowledge of rheumatoid arthritis.- Is rheumatoid hip is forgotten? -2023

    • 著者名/発表者名
      Takagi M
    • 学会等名
      The 67th Spring Congress of the Korean Orthopaedic Association Korea
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analysis on autophagy-related molecules in macrophage subtype in the synovium of rheumatoid arthritis and Osteoarthritis2023

    • 著者名/発表者名
      Huang H, Takakubo Y, Maruyama M, Uno T, Akabane T, Igarashi T, Liu X, Takeda Y, Goodman SB, Takagi M
    • 学会等名
      ORS 2023 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 関節リウマチの滑膜におけるマクロファージのサブタイプ別のオートファジー関連タンパク質の解析.2022

    • 著者名/発表者名
      黄漢卿, 丸山真博, 髙窪祐弥, 劉興, 宇野智洋, 赤羽武, 五十嵐貴宏, 豊野修二, 和根崎禎大, 中島拓, 髙木 理彰
    • 学会等名
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Pathologic overview of periprosthetic joint infections. To be or not to be?.2022

    • 著者名/発表者名
      Takagi M
    • 学会等名
      2022 International Congress of the Korean Hip Society.
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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