| 研究課題/領域番号 |
21K06964
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
大根田 修 筑波大学, 医学医療系, 教授 (30311872)
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| 研究分担者 |
VUONG CAT・KHANH 筑波大学, 医学医療系, 助教 (20816102)
山下 年晴 筑波大学, 医学医療系, 助教 (50400677)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 間葉系幹細胞 / 細胞小胞 / ２型糖尿病 / 若返り |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，間葉系幹細胞（MSC）が幹細胞治療において、汎用性の高い細胞ソースとして使用できるようにするために機能的に優れたMSCを単離できるヒト由来組織を同定し、かつ疾患を有する患者由来MSCの機能異常及び老化によるMSC機能低下を分子レベル で解明し、その機能を補完するための方法を確立することである。
「機能補完法の確立に向けて」MSCが培養液中に放出する細胞外小胞（extracellilar vesicle: EV）を用いて行う。機能性ヒトMSCの単離同定により、機能性MSCを用いた研究成果を経て、EVを用いた標的MSCのトランスホーメーション法の技術開発は，飛躍的に向上した。この成果は、幹細胞治療法の概念に変革をもたらすものであり，現在まで研究代表者が発表した論文は既に多く引用され世界的に評価されている。特に本研究の柱は以下の2つからなる: EVを用いて，1)疾患（特に2型糖尿病DM）由来MSCの機能改善を目指す、2) 加齢MSCの若返り活性化を目指す。「2型DM患者由来MSCの機能回復」2型DM患者の脂肪組織（AT）から採取したdAT-MSC由来のdEVと健常者のnAT-MSC由来のhEVの機能を比較検討を行なった。「幼若性EVを用いてMSCの若返りを誘導する」先ず、高齢者（70歳代）由来AT-MSC（elderly AT-MSC; eAT-MSC）と新生児(1歳未満)由来AT-MSC（infant AT-MSC; iAT- MSC）の機能について比較検討を行なった。次に、eAT-MSCにiAT-MSC由来iEVを取り込ませることにより、eAT-MSCの機能回復(若返り)が生じるかについて解析を行なっ た。
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| 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
１）「2型DM患者由来MSCの機能回復」：2型DM患者の脂肪組織から採取したdAT-MSC由来のdEVと健常者のnAT-MSC由来のhEVの機能を比較した。nAT-MSCにdEVを投与すると、増殖能には変化がなかったが，脂肪分化能が有意に上昇することが分かった(Khanh et al.). マウス創傷モデルを用いたin vivo解析では、nAT-MSC をマウスに移植することによりAT-MSCを移植しない群(PBS:バッファーのみ投与)と比較して創傷壊死部位の面積減少が有意に見られた。一方、dEVをnAT- MSCに取り込ませると、本来あるnAT-MSCの機能が損なわれ，逆にdAT-MSCにnEVを取り込ませるとによりdAT-MSCの分化能及び創傷治癒能の改善が見られた。
２）「幼若性EVを用いてMSCの若返りを誘導する」：高齢者（70歳代）由来eAT-MSCは, 新生児由来iAT-MSCと比較して、増殖能・分化能加えて創傷治癒能の低下が見られることを報告した（Khanh et al.）。分子メカニズムの解析により，eAT-MSCで はi-AT-MSCに比較して活性酸素ROSの発現が有意に上昇し、特に老化抑制因子であ るSirtuin-1 の発現減少に ROS増加が起因していることを申請者は明らかにした（Khanh et al.）。そこで本研究で、eAT-MSCの機能低下が、iAT-MSC 由来 EV（iEV）により機能回復が見られるかどうかについて解析を行なった。eA T-MSCにiEVを取り 込ませると、増殖能がiAT-MSCと同程度に回復し、加えて骨分化能も iAT-MSCと同程度に回復することを見出した。
３）マウス創傷治癒モデルマウスを２型糖尿病モデルマウス（db/db）を用いて、同様の実験を行った。db/dbマウスの創傷治癒モデルマウスでは、MSCを投与しない場合、３日以内に全てのマウスが致死することが分かった。eAT-MSCを投与すると７日目には約30%の壊死範囲を保持しているが、iAT-MSCを投与することにより、10%の壊死面積へと大幅に減少することが明らかとなった。
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| 今後の研究の推進方策 |
「2型DM患者由来MSCの機能回復」正常AT-MSCから放出されるnEVに対してマイクロアレイ解析を行い，dAT-MSCの機能改善に作用する因子について継続して解析を進める。
「幼若性EVを用いてMSCの若返りを誘導する」iAT-MSCと比較してeAT-MSCにおいて異なる遺伝子発現を示すキーとなる遺伝子（ROS等）について、その発現制御機構の解析を行う。その中で、候補遺伝子の一つとして長寿遺伝子の一つであるSirtuin1（Sirt1）がiAT-MSCに高発現していること見出した。他のSirt遺伝子ファミリーとの関連性についても詳細に解析を進める。
iAT-MSCは、一歳未満胎児脂肪細胞に由来する。さらに未分化性を保持していると思われる臍帯由来間葉系幹細胞であるWharton's Jelly由来間葉系幹細胞を単離し、AT-MSC （elderly, Infant）との増殖・分化能について比較検討を行い、創傷治癒モデルマウスを用いたin vivoにおいても比較解析を進める。
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