Development of a novel treatment for spinal cord injury combining spinal cord stimulation and dental pulp stem cells

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23K08565
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 永島 吉孝 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (20867684)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 由介 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (20447816) ; 種井 隆文 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院講師 (30447817) ; 大須賀 浩二 愛知医科大学, 看護学部, 教授 (40378013)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 脊髄損傷 / 再生医療 / 歯髄幹細胞 / 脊髄刺激療法 / ニューロモデュレーション

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、ヒトの脱落乳歯から採取した歯髄幹細胞（SHED）と脊髄刺激療法（SCS）を組み合わせた治療法の開発を目的としています。この治療法は、脊髄損傷により運動や感覚機能が低下した患者に対し、その回復を助ける可能性を秘めています。
初年度の研究実績として、脊髄損傷モデルマウスに適用可能な硬膜外電極の開発を行いました。この硬膜外電極の設計と製造にあたり、最適なリードシステムを模索し作成しました。また、電極の形状や配置についても、脊髄の解剖学的特性と機能的要件を考慮し、最適な電気刺激が得られるよう細心の注意を払って設計しました。
また、この電極の開発は、SHEDとの組み合わせ治療法の基盤を形成するものであり、次の研究フェーズにおいて、この二つの治療法がどのように相乗効果を発揮するかを検証するための重要なステップです。脊髄損傷治療におけるこの革新的なアプローチは、将来的に人間への応用を目指し、脊髄損傷患者の生活の質の向上に大きく貢献することが期待されます。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

主な理由は、開発した硬膜外電極を用いた脊髄損傷モデルマウスにおける実験の際、予期せぬ課題に直面したためです。具体的には、マウスの動きや噛む行為によって電極が断線する問題が発生しました。この問題に対処するため、電極の物理的耐久性を向上させるための改良策を模索しました。これには、電極の材質の見直し、電極とマウスの皮膚との接合部分の強化、さらにはマウスの動きを制限することなく電極を保護するよう改良しました。今後は、完成した電極とリードを用いて実験を進めていきます。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究の推進方策に関しては、現在までの進捗と直面した課題を踏まえつつ、改良した電極を用いて脊髄損傷モデルマウスを用いた予備的な研究データの収集を行っていきます。
次に、SHEDとSCSの組み合わせ治療法の効果を検証するための実験を、改良された電極を用いて行っていきます。この段階では、脊髄損傷モデルマウスを用いた予備的な研究から、詳細なデータ収集と分析を行い、治療法の有効性と安全性をさらに深く理解することが目標です。また、データ収集のプロセスでは、細胞療法と電気刺激療法の相乗効果に特に注目し、これらの治療法が脊髄損傷に対してどのように作用するかを明らかにします。

Causes of Carryover

初年度の予算があまり使用されなかった主な理由は、プロジェクトの実験進行における技術的課題と、それに伴う実験スケジュールの遅延にあります。具体的には、開発した硬膜外電極を用いた脊髄損傷モデルマウスに関する実験が、電極の断線問題によって計画通りに進行しなかったため、実験に必要な材料や機器の購入、さらには予定していた実験の数が大幅に減少しました。この電極の問題に対処するための改良作業には時間がかかった。
今後は、完成した電極を複数本用意して、実際の脊髄損傷モデルマウスを購入し実験を進めていきたい。