間葉系幹細胞のin vitroの軟骨分化能は軟骨組織修復能の指標となるか

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K18053
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 千々松 良太 岡山大学, 大学病院, 助教 (60803210)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 軟骨 / 間葉系幹細胞 / 滑膜 / 脂肪 / 再生医療

研究実績の概要

関節軟骨欠損への間葉系幹細胞の局所移植治療において、幹細胞の軟骨分化能と軟骨治療効果との関連性が期待される一方で、幹細胞を未分化な状態で移植しても分化しないとする報告が増えてきており、幹細胞の軟骨細胞への分化能の意義を見直す必要がある。本研究では、in vitroで細胞が持つ能力と生体内移植後のin vivoでの細胞挙動の相関を調査し、幹細胞治療の真の有用性について検証を行う。
これまでの試験から、マウス脂肪幹細胞はBMP2、マウス滑膜幹細胞はTGFb1かBMP2、ヒト脂肪幹細胞はTGFb1+BMP2、ヒト滑膜幹細胞はBMP2が軟骨分化誘導因子であることがわかり、幹細胞の由来組織や動物種種類によって軟骨分化に必要な分化因子が異なることが明らかになった。
当該年度では、マウス膝関節軟骨欠損モデルを作製し、そこに上記4種類の細胞の移植試験を行ったところ、マウス滑膜幹細胞のみが生体内で軟骨分化を起こすことが明らかになった。in vitroにおいてBMP2誘導性に軟骨分化能を示した細胞は軒並み線維組織を生じるだけであった。興味深いことに、ヒト滑膜幹細胞は由来ドナーによるTGFb1への反応性に違いがあり、1/3例はTGFb1に反応して線維軟骨様の分化をきたしていた。これらを軟骨欠損部に移植すると、生体内でも線維軟骨様の分化の兆候を示した。以上のことより、TGFbへの反応性がin vivoでの生体内軟骨分化能の指標となることが示唆された。
またBMP2誘導性の軟骨分化であってもTGFb受容体阻害剤の使用で軟骨分化が阻害されることから、BMP2誘導性であっても内因性のTGFbを介したシグナルが軟骨分化に必須であることもわかった。その一方で、TGFb誘導性に軟骨分化を起こさない細胞においてもTGFb下流のSmadの活性化は同様に生じており、さらなる下流の違いが示唆された。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画通り、幹細胞の異なる由来組織、異なる由来動物ごとに必要とされる軟骨分化因子が異なることを示し、その中でもTGFbの反応性が移植治療の細胞選択に重要な指標であることが提案できた。

今後の研究の推進方策

一概に間葉系幹細胞と称される細胞群の中にバラエティがあることを示した中で、ヒト滑膜幹細胞はドナーによってTGFbの反応性が異なることも示唆された。
マウス滑膜と異なりヒト滑膜は非常に多彩な細胞で構成されるが、滑膜表層/深層/脂肪/血管周囲など間葉系幹細胞のソースも混在していることから、どの細胞起源が軟骨分化能に影響しているのか探索することには意義がある。今後は、組織中の細胞レベルの探索のため滑膜単細胞トランスクリプトームを加えた探索を行う。

次年度使用額が生じた理由

本研究の完結には、培養細胞ではなく、手術で得られた検体での解析が必要であるが、今年度は、病院の感染症対策もあり、十分に研究室への検体提供が得られなかったため。
次年度に臨床検体を用いた網羅的解析を行うための物品費等に充当する。

研究成果

• [雑誌論文] Nematode-Applied Technology for Human Tumor Microenvironment Research and Development (2022)
  • 著者名/発表者名: di Luccio Eric、Kaifuchi Satoru、Kondo Nobuaki、Chijimatsu Ryota、Vecchione Andrea、Hirotsu Takaaki、Ishii Hideshi
  • 雑誌名: Current Issues in Molecular Biology 巻: 44 ページ: 988～997
  • DOI: 10.3390/cimb44020065
• [雑誌論文] Cancer metabolism challenges genomic instability and clonal evolution as therapeutic targets (2022)
  • 著者名/発表者名: Takeda Yu、Chijimatsu Ryota、Ofusa Ken、Kobayashi Shogo、Doki Yuichiro、Eguchi Hidetoshi、Ishii Hideshi
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 113 ページ: 1097～1104
  • DOI: 10.1111/cas.15279
• [雑誌論文] Techniques to detect epitranscriptomic marks (2022)
  • 著者名/発表者名: Ofusa Ken、Chijimatsu Ryota、Ishii Hideshi
  • 雑誌名: American Journal of Physiology-Cell Physiology 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00460.2021
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel nano-hydroxyapatite/synthetic polymer/bone morphogenetic protein-2 composite for efficient bone regeneration (2021)
  • 著者名/発表者名: Bal Zeynep、Korkusuz Feza、Ishiguro Hiroyuki、Okada Rintaro、Kushioka Junichi、Chijimatsu Ryota、Kodama Joe、Tateiwa Daisuke、Ukon Yuichiro、Nakagawa Shinichi、Dede Eda iftci、Gizer Merve、Korkusuz Petek、Yoshikawa Hideki、Kaito Takashi
  • 雑誌名: The Spine Journal 巻: 21 ページ: 865～873
  • DOI: 10.1016/j.spinee.2021.01.019
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Involvement of Transient Receptor Potential Vanilloid Channel 2 in the Induction of Lubricin and Suppression of Ectopic Endochondral Ossification in Mouse Articular Cartilage (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakamoto Hideki、Katanosaka Yuki、Chijimatsu Ryota、Mori Daisuke、Xuan Fengjun、Yano Fumiko、Omata Yasunori、Maenohara Yuji、Murahashi Yasutaka、Kawaguchi Kohei、Yamagami Ryota、Inui Hiroshi、Taketomi Shuji、Taniguchi Yuki、Kanagawa Motoi、Naruse Keiji、Tanaka Sakae、Saito Taku
  • 雑誌名: Arthritis & Rheumatology 巻: 73 ページ: 1441～1450
  • DOI: 10.1002/art.41684
  • 査読あり
• [雑誌論文] Divergence in chondrogenic potential between in vitro and in vivo of adipose- and synovial-stem cells from mouse and human (2021)
  • 著者名/発表者名: Chijimatsu Ryota、Miwa Satoshi、Okamura Gensuke、Miyahara Junya、Tachibana Naohiro、Ishikura Hisatoshi、Higuchi Junya、Maenohara Yuji、Tsuji Shinsaku、Sameshima Shin、Takagi Kentaro、Nakazato Keiu、Kawaguchi Kohei、Yamagami Ryota、Inui Hiroshi、Taketomi Shuji、Tanaka Sakae、Saito Taku
  • 雑誌名: Stem Cell Research & Therapy 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s13287-021-02485-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of One-Carbon Metabolism-Driving Epitranscriptome as a Therapeutic Target for Gastrointestinal Cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeda Yu、Chijimatsu Ryota、Vecchione Andrea、Arai Takahiro、Kitagawa Toru、Ofusa Ken、Yabumoto Masami、Hirotsu Takaaki、Eguchi Hidetoshi、Doki Yuichiro、Ishii Hideshi
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22 ページ: 7278～7278
  • DOI: 10.3390/ijms22147278
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scent test using Caenorhabditis elegans to screen for early-stage pancreatic cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Asai Ayumu、Konno Masamitsu、Ozaki Miyuki、Kawamoto Koichi、Chijimatsu Ryota、Kondo Nobuaki、Hirotsu Takaaki、Ishii Hideshi
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 12 ページ: 1687～1696
  • DOI: 10.18632/oncotarget.28035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epithelial Cell Transformation and Senescence as Indicators of Genome Aging: Current Advances and Unanswered Questions (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitakaze Masatoshi、Chijimatsu Ryota、Vecchione Andrea、Kitagawa Toru、Doki Yuichiro、Eguchi Hidetoshi、Ishii Hideshi
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22 ページ: 7544～7544
  • DOI: 10.3390/ijms22147544
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amine modification of calcium phosphate by low-pressure plasma for bone regeneration (2021)
  • 著者名/発表者名: Kodama Joe、HA Anggraini、Ito T、M Miroslav、Sugimoto S、Kita H、Chijimatsu R、Ukon Y、Kushioka J、Okada R、Kamatani T、Hashimoto K、Tateiwa D、Tsukazaki H、Nakagawa S、Takenaka S、Makino T、Sakai Y、N David、Z Lenka、Hamaguchi Satoshi、Kaito Takashi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-021-97460-8
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of osteoarthritis development by ADAM17/Tace in articular cartilage (2021)
  • 著者名/発表者名: Kaneko Taizo、Horiuchi Keisuke、Chijimatsu Ryota、Mori Daisuke、Nagata Kosei、Omata Yasunori、Yano Fumiko、Inui Hiroshi、Moro Toru、Tanaka Sakae、Saito Taku
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Metabolism 巻: 40 ページ: 196～207
  • DOI: 10.1007/s00774-021-01278-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Concise review: Selecting the Source of Mesenchymal Stem Cells for Cartilage Regeneration Therapy (2021)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Miwa, Ryota Chijimatsu, Hideshi Ishii, Taku Saito
  • 雑誌名: Journal of blood & lymph 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.37421/2165-7831.2021.11.266
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Rspo2/Prg4-Positive Cells Contribute to Ligament/Tendon Homeostasis Through Suppression of Ectopic Endochondral Ossification (2021)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Tachibana, Ryota Chijimatsu, Hiroyuki Okada, Yuki Taniguchi, Takeshi Oichi, Hideki Nakamoto, So Kato, Toru Doi, Yoshitaka Matsubayashi, Yasushi Oshima, Fumiko Yano, Shingo Maeda, Sakae Tanaka, Taku Saito
  • 学会等名: ASBMR
  • 国際学会
• [学会発表] Motion is essential to maintain the synovial condition and joint homeostasis (2021)
  • 著者名/発表者名: Hisatoshi Ishikura, Ryota Chijimatsu, Hiroyuki Okada, Yutaka Suzuki, Junya Miyahara, Yasunori Omata, Fumiko Yano, Sakae Tanaka, Taku Saito
  • 学会等名: ASBMR
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular mechanisms underlying adipose-derived stem cell therapy for osteoarthritis (2021)
  • 著者名/発表者名: Junya Higuchi, Ryota Chijimatsu, Hisatoshi Ishikura, Fumiko Yano, Sakae Tanaka, Taku Saito
  • 学会等名: ASBMR
  • 国際学会
• [学会発表] 関節運動は滑膜を介した関節恒常性維持機構に必須である (2021)
  • 著者名/発表者名: 石倉 久年，千々松良太，岡田 寛之，鈴木 穣，宮原 潤也，矢野 文子，田中 栄，齊藤 琢
  • 学会等名: 日本骨代謝学会
• [学会発表] scRNA-seqを用いた頚椎後縦靭帯骨化症の発症における疾患感受性遺伝子RSPO2の役割の検証 (2021)
  • 著者名/発表者名: 立花 直寛，千々松良太，岡田 寛之，谷口 優樹，尾市 健，土肥 透，矢野 文子，前田 真吾，田中 栄，齋藤 琢
  • 学会等名: 日本骨代謝学会
• [学会発表] 脂肪幹細胞による変形性関節症の病態制御機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 樋口 淳也，千々松良太，石倉 久年，矢野 文子，田中 栄，齋藤 琢
  • 学会等名: 日本骨代謝学会
• [学会発表] 抗コラーゲン抗体関節炎マウスを用いたbaricitinib の疼痛抑制作用の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 真壁 健太、小俣 康徳、淺香 明子、 柳原 大 、千々松 良太、 矢野 文子、田中 栄 、 齋藤 琢
  • 学会等名: 日本整形外科学会