虚血脳損傷保護に係わるヒト骨髄間葉系幹細胞由来因子の同定とグリア調節機構

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05443
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 大滝 博和 昭和大学, 医学部, 講師 (20349062)
• 研究分担者: 荒田 悟 昭和大学, 遺伝子組換え実験室, 准教授 (20159502) ; 渡邊 潤 昭和大学, 遺伝子組換え実験室, 助教 (50649069) ; 吉川 輝 昭和大学, 医学部, 助教 (90737355)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 脳虚血 / 骨髄間葉系幹細胞 / マイクログリア / 細胞間相互作用 / ケモカイン

研究実績の概要

我々は、これまでヒト骨髄間葉系幹細胞（MSCs）がマイクログリアおよびマクロファージ(MG/MP)の活性化を修飾し脳虚血などの神経損傷を抑制することを示唆してきた。当該研究は脳虚血モデル中心に用い、①脳内に移植したMSCs がどのような応答をするのか②その応答はMG/MP の活性を修飾するか③活性化されたMG/MP は神経細胞死の抑制に関与するのか④MSCs-MG/MP パスウェイが神経機能の再生に関与するかを明らかにするために行う。
我々は培養hMSCsに前脳虚血を施したマウスの海馬ホモジネートと偽手術群のマウスの海馬ホモジネートを暴露した際に2倍以上に増加する98 個の候補遺伝子を遺伝子網羅的解析ですでに見出している。Gene ontology解析で特に注目されたhMSCsより発現するケモカイン・サイトカインがどのような機構により増加するかを調べた。ccl2遺伝子は虚血した脳の海馬（虚血性神経細胞死を起こす領域）の暴露により増加するが同動物の大脳皮質（虚血となるがあまり神経細胞死を起こさない領域）や小脳（虚血状態にならない領域）のホモジネートでは増加しなかった。そこで、神経細胞死に関わる炎症性サイトカインのIL-1βやTNFαを培養hMSCsに暴露したところ培地中のCCL2および細胞の遺伝子発現が増加した。Ex vivoにおけるhMSCsからのccl2の産生をIL-1α/βまたはTNFαの遺伝子欠損マウスで行ったところ、野生型マウスのホモジネートに認められたCCL2の増加は抑制された。この結果、hMSCsは脳虚血性神経細胞死に関わるシグナルにより応答し、CCL2の産生を増加することが明らかとなった。
今後、hMSCsが産生するCCL2やほかの因子がMG/MPの活性化もしくは活性化型に影響を与えるか神経細胞死を修飾できるか調べていく。

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

本年度は主に脳内に移植されたhMSCsがどのような刺激により様々な因子を産生するのか明らかにした。次にhMSCsから産生された因子が脳内でどのような影響を与えるのか明らかにしていく。

今後の研究の推進方策

本年度の解析により、hMSCsは脳虚血性神経細胞死に関わるシグナルにより応答し、CCL2の産生を増加することが明らかとなった。
今後、hMSCsが産生するCCL2やほかの因子がMG/MPの活性化もしくは活性化型に影響を与えるか神経細胞死を修飾できるか調べていく。

研究成果

• [国際共同研究] Texas A&M大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Texas A&M大学
• [雑誌論文] Distinct Afatinib Resistance Mechanisms Identified in Lung Adenocarcinoma Harboring an EGFR Mutation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaoka T, Ohmori T, Ohba M, Arata S, Murata Y, Kusumoto S, Ando K, Ishida H, Ohnishi T, Sasaki Y.
  • 雑誌名: Mol Cancer Res. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1158/1541-7786.MCR-16-0482.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Coupling of dyspnea perception and occurrence of tachypnea during exercise. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsukada S, Masaoka Y, Yoshikawa A, Okamoto K, Homma I, Izumizaki M.
  • 雑誌名: J Physiol Sci. 巻: 67 ページ: 173-180
  • DOI: 10.1007/s12576-016-0452-5.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide promotes eccrine gland sweat secretion. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sasaki S, Watanabe J, Ohtaki H, Matsumoto M, Murai N, Nakamachi T, Hannibal J, Fahrenkrug J, Hashimoto H, Watanabe H, Sueki H, Honda K, Miyazaki A, Shioda S.
  • 雑誌名: Br J Dermatol. 巻: 176 ページ: 413-422
  • DOI: 10.1111/bjd.14885.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Role of the autonomic nervous system in the tumor micro-environment and its therapeutic potential.(総説) (2017)
  • 著者名/発表者名: Xu Z, Shioda S, Jinushi M, Kawakami Y, Ohtaki H, Wang S, Zhao X, Liu Y, Zhou D, Guo Y.
  • 雑誌名: Curr Pharm Des 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) is involved in adult mouse hippocampal neurogenesis after stroke. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto M, Nakamachi T, Watanabe J, Sugiyama K, Ohtaki H, Murai N, Sasaki S, Xu Z, Hashimoto H, Seki T, Miyazaki A, Shioda S.
  • 雑誌名: J Mol Neurosci 巻: 59 ページ: 270-279
  • DOI: 10.1007/s12031-016-0731-x.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) contributes to the proliferation of hematopoietic progenitor cells in murine bone marrow via PACAP-specific receptor. (2016)
  • 著者名/発表者名: Xu Z, Ohtaki H, Watanabe J, Miyamoto K, Murai N, Sasaki S, Matsumoto M, Hashimoto H, Hiraizumi Y, Numazawa S, Shioda S.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 6 ページ: 22373
  • DOI: 10.1038/srep22373.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Therapeutic effects and mechanism of conditioned media from human mesenchymal stem cells on anti-GBM glomerulonephritis in WKY rats. (2016)
  • 著者名/発表者名: Iseri K, Iyoda M, Ohtaki H, Matsumoto K, Wada Y, Suzuki T, Yamamoto Y, Saito T, Hihara K, Tachibana S, Honda K, Shibata T.
  • 雑誌名: Am J Physiol Renal Physiol 巻: 310 ページ: F1182-F1191
  • DOI: 10.1152/ajprenal.00165.2016.
  • 査読あり
• [雑誌論文] PACAP suppresses dry eye signs by stimulating tear secretion. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamachi T, Ohtaki H, Seki T, Yofu S, Kagami N, Hashimoto H, Shintani N, Baba A, Mark L, Lanekoff I, Kiss P, Farkas J, Reglodi D, Shioda SPACAP suppresses dry eye signs by stimulating tear secretion.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 7 ページ: 12034
  • DOI: 10.1038/ncomms12034.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] マクロファージ調節を介したヒト骨髄間葉系幹細胞による炎症抑制作用（総説） (2016)
  • 著者名/発表者名: 大滝博和
  • 雑誌名: Bio Clinica 巻: 31 ページ: 63-68
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Oral rehydration solution (OS-1) improves thermoregulation in a mouse heatstroke model. (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto K, Ohtaki H, Takayasu H, Maeda A, Sasaki J, Honda K, Hayashi M, Dohi K.
  • 雑誌名: Crit Care Med 巻: 44(12 Suppl 1) ページ: 402
  • 査読あり
• [雑誌論文] 神経発生学的な視点から再生医療のリハビリテーションについて考える : 神経の電気的な活動を摂動するニューロリハへの可能性． (2016)
  • 著者名/発表者名: 熊田竜郎，吉川輝.
  • 雑誌名: 常葉大学保健医療学部紀要 巻: 7 ページ: 17-27
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous intake of the Chaga mushroom (Inonotus obliquus) aqueous extract suppresses cancer progression and maintains body temperature in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Arata S, Watanabe J, Maeda M, Yamamoto M, Matsuhashi H, Mochizuki M, Kagami N, Honda K, Inagaki M.
  • 雑誌名: Heliyon 巻: 2 ページ: e00111
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2016.e00111.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 腎内血管内皮の多様性の検討：低真空SEMによる腎生検パラフィン切片の三次元的解析． (2017)
  • 著者名/発表者名: 本田一穂，南雲佑，種田積子，舟橋久幸，大滝博和，澤智華，渡邊潤，瀧本雅文，小田秀明，新田孝作，大塚成人
  • 学会等名: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 長崎大学坂本キャンパス（長崎）
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [学会発表] 骨髄間葉系幹細胞（MSCs）は頭部外傷モデルマウスの血液脳関門破綻を抑制する． (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 潤，大滝 博和，矢倉 一道，本田 一穂，荒田 悟．
  • 学会等名: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 長崎大学坂本キャンパス（長崎）
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [学会発表] 脊髄損傷マウスにおける慢性的なケモカインとその受容体の発現の変動． (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢倉一道，大滝博和，圓谷智海，佐藤 敦，渡邊 潤，宮本和幸，平泉 裕，本田一穂
  • 学会等名: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 長崎大学坂本キャンパス（長崎）
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [学会発表] MRIによるPin1遺伝子欠損マウスの脳の容量の解析． (2017)
  • 著者名/発表者名: 大滝博和，渡邊 潤，矢倉一道，宮本和幸，土肥謙二，内田隆史，本田一穂．
  • 学会等名: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 長崎大学坂本キャンパス（長崎）
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [学会発表] PACAP KOマウスにおける加齢に伴う脳内酸化傷害の増加と記憶学習行動の異常． (2017)
  • 著者名/発表者名: 中町智哉，大滝博和，渡邊潤，松田恒平，塩田清二
  • 学会等名: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 長崎大学坂本キャンパス（長崎）
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [学会発表] Altered functional connectivity of resting state fMRI by eliminating of physiological fluctuation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa A, Yoshida M, Masaoka Y, Koiwa N, Watanabe K, Ida M, Izumizaki M.
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松（浜松)
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [学会発表] Effect of different exercises on neurogenesis and motor recovery in rats with motor cortex infarction. (2017)
  • 著者名/発表者名: Morishita S, Hokamura K, Yoshikawa A, Agata N, Umemura K, Tsutsui Y, Kumada T.
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松（浜松)
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [学会発表] Activating dorsal raphe nucleus serotonin neurons affects control of vigilance state switch. (2017)
  • 著者名/発表者名: Moriya R, Kanamaru M, Okuma N, Yoshikawa A, Tanaka FK, Hokari S, Oshima Y, Onimaru H, Izumizaki M.
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松（浜松)
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [学会発表] Relationship between anxiety behavior and respiration control as determined using optogenetics. (2017)
  • 著者名/発表者名: Okuma N, Kanamaru M, Moriya R, Tanaka FK, Arata S, Watanabe J, Endou T, Yoshikawa A, Iizuka M, Izumizaki M.
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松（浜松)
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
• [学会発表] PACAP increases hematopoietic stem/progenitor cellar proliferation in murine bone marrow via nerve innervation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohtaki H.
  • 学会等名: 第90回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 長崎ブリックホールおよび長崎新聞文化ホール（長崎）
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] マウス熱中症モデルにおける経口補水液(OS-1)の効果について. (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮本和幸, 大滝博和, 髙安弘美, 前田敦雄, 佐々木純, 本田一穂, 土肥謙二, 林宗貴.
  • 学会等名: 第44回日本集中治療医学会総会・学術集会
  • 発表場所: 札幌市教育文化会館 (札幌)
  • 年月日: 2017-03-09 – 2017-03-11
• [学会発表] Oral rehydration solution (Os-1) improves thermoregulation in a mouse heatstroke model. (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto K, Ohtaki H, Takayasu H, Maeda A, Sasaki J, Honda K, Hayashi M, Dohi K.
  • 学会等名: 46th Critical Care Congress
  • 発表場所: Hawaii Convention Center (Honolulu, HI)
  • 年月日: 2017-01-21 – 2017-01-25
  • 国際学会
• [学会発表] Responses of human mesenchymal stem/stromal cells on brain ischemia. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohtaki H, Taniguchi S, Tanaka Y, Watanabe J, Miyamoto K, Yoshikawa A, Dohi K, Honda K.
  • 学会等名: SFN2016
  • 発表場所: San Diego Convention Center (San Diego, CA)
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] Behavioral, Neuroanatomical, and DNA microarray Study after Neonatal and Adult Unilateral Brain Hemisuction Mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa A, Nakamachi T, Ohtaki H, Izumizaki M.
  • 学会等名: SFN2016
  • 発表場所: San Diego Convention Center (San Diego, CA)
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] Respiratory synchronizes activation of olfactory processing in the limbic system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaoka Y, Yoshida M, Koiwa N, Watanabe K, Yoshikawa A, Ida M, Homma I, Izumizaki M.
  • 学会等名: SFN2016
  • 発表場所: San Diego Convention Center (San Diego, CA)
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] 神経筋骨格モデルを用いた筋の力学特性と歩容の関係性の分析. (2016)
  • 著者名/発表者名: 的場斗吾，長谷和徳，林祐一郎，金承革，吉川輝.
  • 学会等名: 第37回バイオメカニズム学術講演会.
  • 発表場所: 富山大学（射水，富山）
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-13
• [学会発表] Communication between microglia and hMSCs on CNS disease. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohtaki H.
  • 学会等名: Texas A &M Invited Seminar
  • 発表場所: Texas A & M Univ. IRM (Collage Station, TX)
  • 年月日: 2016-11-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 運動皮質梗塞ラットの運動機能回復と神経新生を促がす運動負荷法の検討. (2016)
  • 著者名/発表者名: 森下紗帆，外村和也，縣信秀，吉川輝，梅村和夫，筒井祥博，熊田竜郎.
  • 学会等名: 第135回日本薬理学会関東部会.
  • 発表場所: アクトシティ浜松 (浜松)
  • 年月日: 2016-10-08
• [学会発表] 脳虚血マウスにおける移植ヒト骨髄間葉系幹・前駆細胞（hMSCs）の応答. (2016)
  • 著者名/発表者名: 大滝博和，渡邊潤，宮本和幸，平泉裕，本田一穂.
  • 学会等名: 第８９回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター/東北大学川内北キャンパス（仙台）
  • 年月日: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [学会発表] Transiently altered brain connectivity after cataract surgery -resting fMRI study-. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshida M, Ida M, Masaoka Y, Koiwa N, Yoshikawa A, Watanabe K.
  • 学会等名: 第44回日本磁気共鳴医学会大会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティー (大宮)
  • 年月日: 2016-09-09 – 2016-09-11
• [学会発表] Odor induced autographical memory associated with activity in the posterior parts of the brain as well as limbic olfactory areas. (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K, Masaoka Y, Yoshida M, Koiwa N, Yoshikawa A, Ida M, Kawamura M, Ono K, Izumizaki M.
  • 学会等名: 第44回日本磁気共鳴医学会大会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティー (大宮)
  • 年月日: 2016-09-09 – 2016-09-11
• [学会発表] Respiratory-related neural activities in medulla and limbic system during resting and olfactory states -fMRI study-. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaoka Y, Ida M, Yoshida M, Koiwa N, Watanabe K, Yoshikawa A, Homma I, Izumizaki M.
  • 学会等名: 第44回日本磁気共鳴医学会大会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティー (大宮)
  • 年月日: 2016-09-09 – 2016-09-11
• [学会発表] Optogenetic silencing of selected serotonin neurons in the control of CO2-induced arousal. (2016)
  • 著者名/発表者名: Moriya R, Kanamaru M, Ookuma N, Yoshikawa A, Tanaka FK, Hokari S, Ohshima Y, Izumizaki M.
  • 学会等名: 26th International Congress of the European Respiratory Society
  • 発表場所: ExCeL Conference Centre (London UK)
  • 年月日: 2016-09-03 – 2016-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] Suppression of Spinal Cord Injury by Human Mesenchymal Stem/Stromal Cells (hMSCs) via Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide (PACAP) in Mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohtaki H, Tsumuraya T, Sato A, Miyamoto K, Yoshikawa A, Watanabe J, Hiraizumi Y, Dohi K, Hashimoto H, Honda K.
  • 学会等名: The 39th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: PACIFICO Yokohama (Yokohama,Japan)
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-22
  • 国際学会
• [学会発表] Activities of the medulla and the limbic system synchronized with respiration during olfactory stimuli－fMRI study－. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaoka Y, Yoshida M, Koiwa N, Watanabe K, Yoshikawa A, Ida M, Homma I, Izumizaki M.
  • 学会等名: 17th International Symposium on Olfaction and Taste (ISOT2016)
  • 発表場所: PACIFICO Yokohama (Yokohama,Japan)
  • 年月日: 2016-06-05 – 2016-06-09
  • 国際学会
• [学会発表] エクリン汗腺におけるPACAPの汗分泌促進作用． (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡邊潤，佐々木駿，中町智哉，大滝博和，荒田悟，本田一穂，塩田清二．
  • 学会等名: 第13回GPCR研究会
  • 発表場所: 未来科学館（東京）
  • 年月日: 2016-05-13 – 2016-05-14
• [学会発表] PACAPはアクアポリン5を介して涙液分泌を促進する． (2016)
  • 著者名/発表者名: 中町智哉，大滝博和，関保，渡邊潤，塩田清二
  • 学会等名: 第13回GPCR研究会
  • 発表場所: 未来科学館（東京）
  • 年月日: 2016-05-13 – 2016-05-14
• [図書] Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide - PACAP, (Eds. Reglodi D and Tamas A) (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohtaki H and Shioda S.
  • 総ページ数: 840 (pp671-690)
  • 出版者: Springer International Publishing