微小重力環境を利用した間葉系幹細胞培養と軟骨再生医療への応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15500363
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 弓削 類 広島大学, 医学部, 助教授 (20263676)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浦邊 幸夫 広島大学, 医学部, 教授 (40160337) ; 片岡 勝子 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (30034002) ; 菅野 雅元 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (40161393)
• Keywords: 間葉系幹細胞 / 軟骨分化誘導 / 模擬微小重力 / 細胞増殖 / 細胞分化 / MAPK-カスケード / 高密度培養

Research Abstract

本研究の目的は,模擬微小重力環境が,ヒト間葉系幹細胞の軟骨分化にいかなる影響を及ぼしているかを分化誘導因子とその細胞内シグナル分子の挙動で明らかにすることにある.
本年度は,ヒト間葉系幹細胞を培養し,重力分散型模擬微小重力発生装置(3D-クリノスタット)を使って重力分散による間葉系幹細胞の細胞増殖,分化の経時的変化を解析した.
それにより以下の知見を得た.
1)3D-クリノスタットで細胞を培養すると形態学的,分化調整因子から間葉系幹細胞の細胞増殖が飛躍的に高まり(7日で1X10^9個/mlまで増殖),軟骨への分化が抑制された.
FACSのフローサイトメトリーでは,培養2週後までの幹細胞の挙動を検索すると表面抗原の発現(CD14-,34-,45-,29+.44+)から間葉系幹細胞のキャラクターを維持していた.
2)細胞内シグナル伝達に関わるMAPK・ファミリー(MAPK/ERK, p38,SAPK/JNK)のリン酸化活性をみると細胞増殖に関係するMAPK/ERKの活性が上がり,細胞分化とストレス応答に関係するといわれるp38のみ特異的に活性が低下した.
以上から模擬微小重力環境では,幹細胞が未分化高密度培養できる可能性が示唆された.
上記の成果を得て,次年度はヒト間葉系幹細胞を重力分散環境で高密度培養し,その幹細胞を免疫処理したマウスの軟骨欠損モデルを作成し,細胞移植する研究へと進める.

Research Products

• [Publications] Yuge L., et al.: "Cell differentiation and p38MAPK cascade are inhibited in human osteoblasts cultured in a 3D-clinostat"In Vitro Cell Dev Biol-Animal. 39. 89-97 (2003)
• [Publications] Yuge L., et al.: "Physical stress by magnetic force accelerates differentiation of human osteoblasts"Biochem Biophys Res Commun. 311. 32-38 (2003)