脳性麻痺に対するヒト羊水幹細胞治療の最適化に関する検討

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K15730
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 落合 大吾 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (80348713)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 再生医療

研究実績の概要

本年度はまず、HIEモデルマウス作成10日後にヒト羊水幹細胞（hAFS）を単回鼻腔的投与し、ロタロッドテストにて運動能の検討を行った。これまでの脳実質面積の患側/健側比の改善、前肢運動能の左右差の改善、Astrocytosisやmicroglial activationなどのNeuroinflammation抑制、脳実質のNeuronやOligodendrocyteの保護に加えて、hAFS投与による有意な運動能改善効果を認めた。さらに、脳組織病理標本を用いて複数のヒト特異的抗体を用いて免疫染色を行ったところ、投与したhAFSは投与後24時間を中心に脳実質へと移行するものの生着は一過性であり、投与後48時間後にはほとんど脳実質には観察されなかった。また、hAFSにHIEモデルマウスの脳実質から抽出したタンパク溶解液を加えたところ、脳保護作用を有する複数の液性因子（BDNF、NGF、HGF）のmRNA発現が上昇することを見出した。本研究の結果は、国内外の学術集会にて報告し、さらに英文雑誌に投稿し受理された。
次に、スフェロイド化、低酸素負荷、分化誘導等、の事前調整は、 通常の単層培養した間葉系幹細胞と比較して、in vivoでの細胞移植の治療効果を高めるとの仮説の検証を開始した。
我々は、まず初めにhAFSスフェロイドを神経系細胞に誘導しニューロスフェア作成を試みた。hAFSスフェロイドは単層培養hAFSと比較し未分化マーカーであるOct4, NanogのmRNA発現が有意に上昇したことから、ニューロスフェア作成が大いに期待された。しかし、市販の複数の神経系細胞への分化誘導培地を用いた検証ではその実現に至らず、根本的な実験計画の変更が余儀なくされた。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

hAFSスフェロイドを神経系細胞に誘導しニューロスフェア作成を試みたが不成功に終わったため。

今後の研究の推進方策

本年度の研究活動により、hAFSの鼻腔内投与は、一過性の脳への細胞生着を介して、おそらくparacrineな機序により、HIEモデルマウスの神経系細胞を保護し、神経炎症を軽減することで運動能を改善する、との報告を世界に先駆けて行うことができた。
来年度は脳性麻痺に対するヒト羊水幹細胞治療の最適化に向けて、臨床応用を考慮した時に必須となるアニマルフリーな環境でのhAFS培養、細胞投与量・投与時期・投与回数・投与経路の最適化などの検討を行いたいと考える。

研究成果

• [雑誌論文] Human amniotic fluid stem cells have a unique potential to accelerate cutaneous wound healing with reduced fibrotic scarring like a fetus. (2019)
  • 著者名/発表者名: Fukutake M, Ochiai D, Masuda H, Abe Y, Sato Y, Otani T, Sakai S, Aramaki-Hattori N, Shimoda M, Matsumoto T, Miyakoshi K, Kanai Y, Kishi K, Tanaka M.
  • 雑誌名: Hum Cell. 巻: 32 ページ: 51-63
  • DOI: 10.1007/s13577-018-0222-1. Epub 2018 Dec 1.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The neurorestorative effect of human amniotic fluid stem cells on the chronic phase of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy in mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Otani T, Ochiai D, Masuda H, Abe Y, Fukutake M, Matsumoto T, Miyakoshi K, Tanaka M.
  • 雑誌名: Pediatr Res. 巻: 85 ページ: 97-104
  • DOI: 10.1038/s41390-018-0131-8. Epub 2018 Aug 10.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impaired fetal growth in mothers with inadequate gestational weight gain: a retrospective study in Japanese uncomplicated pregnancy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikenoue S, Miyakoshi K, Kasuga Y, Ochiai D, Matsumoto T, Tanaka M.
  • 雑誌名: J Matern Fetal Neonatal Med. 巻: 2 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1080/14767058.2018.1545835. [Epub ahead of print]
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical and genetic characteristics of abnormal glucose tolerance in Japanese women in the first year after gestational diabetes mellitus. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kasuga Y, Miyakoshi K, Tajima A, Saisho Y, Ikenoue S, Ochiai D, Matsumoto T, Arata N, Hata K, Tanaka M.
  • 雑誌名: J Diabetes Investig. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1111/jdi.12935. [Epub ahead of print]
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human Amniotic Fluid Stem Cells: Therapeutic Potential for Perinatal Patients with Intractable Neurological Disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ochiai D, Masuda H, Abe Y, Otani T, Fukutake M, Matsumoto T, Miyakoshi K, Tanaka M.
  • 雑誌名: Keio J Med 巻: 67 ページ: 57-66
  • DOI: 10.2302/kjm.2017-0019-IR. Epub 2018 Mar 6.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association of Maternal Factors with Perinatal Complications in Pregnancies Complicated with Diabetes: A Single-Center Retrospective Analysis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Endo S, Saisho Y, Miyakoshi K, Ochiai D, Matsumoto T, Kawano Y, Mitsuishi M, Irie J, Tanaka M, Meguro S, Tanaka M, Itoh H.
  • 雑誌名: J Clin Med 巻: 7 ページ: ー
  • DOI: 10.3390/jcm7010005.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] A POTENTIAL THERAPY FOR FETAL MYELOMENINGOCELE BY HUMAN AMNIOTIC FLUID STEM CELLS. (2018)
  • 著者名/発表者名: Abe Y, Ochiai D, Masuda H, Sato Y, Otani T, Fukutake M, Tanaka M
  • 学会等名: International Society for Stem Cell Research 2018
  • 国際学会
• [学会発表] The therapeutic potential of human amniotic fluid stem cells on the chronic phase of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Otani T, Ochiai D, Masuda H, Fukutake M, Sato Y, Ikenoue S, Miyakoshi K, Tanaka M
  • 学会等名: 8th Korea-Taiwan-Japan Symposium on Maternal-Fetal Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] THE THERAPEUTIC EFFECTS OF HUMAN AMNIOTIC FLUID STEM CELLS ON THE CHRONIC PHASE OF NEONATAL HYPOXIC-ISCHEMIC ENCEPHALOPATHY (2018)
  • 著者名/発表者名: Otani T, Ochiai D, Masuda H, Abe Y, Fukutake M, Sato Y, Ikenoue S, Miyakoshi K, Tanaka M
  • 学会等名: 20th Congress of the Federation of Asia and Oceania Perinatal Societies (FAOPS 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] A NOVEL STRATEGY TO TREAT FETAL MYELOMENINGOCELE USING HUMAN AMNIOTIC FLUID STEM CELLS (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Ochiai D, Abe Y, OtaniT, Fukutake M, Ikenoue S, Masuda H, Miyakoshi K, Tanaka M
  • 学会等名: 20th Congress of the Federation of Asia and Oceania Perinatal Societies (FAOPS 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Pregnancy Outcomes After Abdominal Radical Trachelectomy for Early-Stage Cervical Cancer (2018)
  • 著者名/発表者名: Ochiai D, Tanaka M
  • 学会等名: 2018 Kangwon-Keio International symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ヒト羊水幹細胞を用いた脊髄髄膜瘤に対する新規胎児治療法の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大谷利光, 落合大吾, 阿部雄志, 佐藤佑, 升田博隆, 福武麻里絵, 宮越 敬, 田中 守
  • 学会等名: 第18回 日本再生医療学会
• [学会発表] ラット胎仔脊髄髄膜瘤モデルを使用したヒト羊水幹細胞の羊水腔内注入による胎児治療効果について (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部雄志, 落合大吾, 大谷利光, 福武麻里絵, 佐藤 佑, 秋葉洋平, 松本 直, 升田博隆, 宮越 敬, 田中 守, 青木大輔
  • 学会等名: 第70回 日本産科婦人科学会
• [学会発表] 新生仔低酸素虚血性脳症モデルマウスに対するヒト羊水幹細胞鼻腔内投与の治療効果に関する検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大谷利光, 落合大吾, 阿部雄志, 福武 麻里絵, 佐藤 佑, 秋葉洋平, 松本 直, 升田博隆, 宮越 敬, 田中 守, 青木大輔
  • 学会等名: 第70回 日本産科婦人科学会
• [学会発表] 新生仔低酸素虚血性脳症モデルマウスに対するヒト羊水幹細胞投与の治療効果に関する検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大谷利光, 落合大吾, 佐藤 佑, 福武 麻里絵, 松本 直, 宮越 敬, 田中 守
  • 学会等名: 第54回 日本周産期新生児医学会