ラット肩腱板断裂モデルにおける骨格筋由来幹細胞移植による腱板再生効果

• 研究課題/領域番号: 22K16751
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分56020:整形外科学関連
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 今井 洸 東海大学, 医学部, 講師 (60724672)
• 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: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: 骨格筋間質由来幹細胞 / 腱板断裂 / bio-bond

研究開始時の研究の概要

骨格筋間質幹細胞群は、骨格筋細胞、血管系細胞さらに末梢神経系細胞に分化し、損傷した神経・筋・血管をユニットとして再構築、質量・機能ともに回復を助長する。またこれらの細胞能力を維持した状態で臨床的に使用可能な細胞シートペレットに応用することで、重度筋腱移行部損傷への移植で、損傷筋腱移行部内での神経血管束再生、生体の接着剤（bio-bond）として働くことが報告されている。本研究は、この能力をもつ幹細胞群を腱・腱骨付着部損傷部へ直接移植することで、生物学的な接着剤（bio-bond）として作用し、肩腱板組織を強固に、さらに早期の再生を促し、機能回復と維持への関与を証明することである。

研究実績の概要

GFP-TGマウスの下腿三頭筋を採取し，移植可能な幹細胞群を安定して抽出しシートペレットを作成できている．10週齢免疫不全ラットの肩腱板断裂モデルを作成し、マウスから作成した幹細胞群シートペレットをポリグリコール酸（スキャフォールドの役目として）に染み込ませ断裂部へ移植し，移植後1カ月で蛍光実体顕微鏡にてGFP陽性細胞を確認し，移植細胞の留置・生着を確認している．
不全断裂モデルや移植ペレットが留まるような追加処置（滑膜縫合など）を検討しているが，今のところ，明らかなGFP陽性細胞の確認までは至っていない．腱板断裂モデルの作成や移植シートペレット、ポリグリコール酸の留置の工夫をしているが，移植シートペレット，スキャフォールドが安定して断裂部にとどまることができていない可能性がある．
完全断裂モデルでは肩甲上腕関節や滑液包などの腱板を取り囲む空間が大きいことや関節という可動性の大きな組織であることから移植細胞の不安定化に寄与していると考えており，その対処が第一の研究と考えている．移植細胞群の安定化が獲得できれば，同部位への腱・軟骨細胞マーカーを用いた幹細胞群の生着・分化や運動などの機能的評価を行うことができると考えている．
並行して，対照群のサンプリングや凍結切片，染色切片の作成を行っており，比較分析を含めた腱骨移行部評価を今後おこなっていき，結果を分析し発表・論文作成へつなげていく．

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

移植した幹細胞群が問題なく腱板として組織学的，生物学的な治癒を得られることを確認することが挙げられる．その第一歩として移植細胞の生着評価が重要と考えているが，その結果を得るまでに至っていないことが原因として挙げられる．この結果を踏まえたうえで，下記研究内容も検討していく予定である．
・腱板断裂モデル非移植群と骨格筋間質由来幹細胞移植群の比較により，修復部の腱・骨の連続性が強固で，早期に治癒するか明らかにする．長期観察により，骨格筋間質由来幹細胞移植群において修復腱板の再断裂を予防するか否かを確認する．
・欠損を伴う腱板広範囲断裂モデルに対して，scaffoldおよび骨格筋間質由来幹細胞を移植し，腱板修復不可能な断裂に対しても，代替可能な強度を保ち腱・骨の連続性を得られることを確認する．

今後の研究の推進方策

移植細胞の不安定化に対して，不全断裂モデルの作成や移植シートペレットを覆うような処置（滑膜縫合など）など引き続き工夫を検討していく．移植細胞群の安定化が獲得できれば，同部位への腱・軟骨細胞マーカーを用いた幹細胞群の分化や機能的評価を行うことができると考えている．
また，凍結切片の免疫組織化学染色などの評価や運動機能，腱組織強度試験などが行えるよう準備はできており，評価を行っていく予定である．