神経堤の特徴を呈する骨髄間葉系幹細胞塊を用いた歯胚再生の試み

尝试利用具有神经嵴特征的骨髓间充质干细胞簇进行牙胚再生

基本信息

批准号：
18J21198
负责人：
大堀(森田) 悠美
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

間葉系幹細胞(MSCs)は，高い自己増殖能と多分化能・免疫制御能などを有しているため，様々な病態に対する細胞療法の細胞源として注目されている．しかしながらMSCsは接着継代培養を繰り返すことで遺伝子発現・多分化能など幹細胞としての性質が変化することが報告されており，安定してMSCsの性質を維持する新規培養法が求められていた．我々はこれまでにMSCsの幹細胞性を維持・回復する新たな振盪培養法を報告したが，一部の遺伝子発現が回復しないことも明らかとなった．そこで本申請では，MSCsが部分的に神経堤由来細胞から発生することに着目し，神経堤幹細胞培地を用いて振盪培養し作製したMSCs細胞塊の性質を検証した．結果、MSC維持培地と比較して高い幹細胞関連遺伝子の発現が確認でき，長期培養後でも多分化能が回復することを明らかにした．次にMSCs細胞塊をラット大腿骨欠損モデルに移植することで，骨再生能を評価した．術後3日の大腿骨欠損部において，接着細胞移植群と比較してMSCs細胞塊移植群で有意に多くの移植細胞を認めた．さらに術後3週間において，接着細胞移植群と比較してMSCs細胞塊移植群で有意に高い骨密度を示す硬組織形成を認めた．過去の研究で，未分化なMSCsを移植することで骨欠損部周囲の細胞を動員して骨再生を誘導することが報告されている．そこでMSCs細胞塊の免疫関連遺伝子を解析したところ，MSCs細胞塊は低い炎症マーカーと高い抗炎症・免疫制御マーカーの発現を示した．このことよりMSCs細胞塊は効率的なMSCsの移植を可能とし，さらに骨欠損部での免疫制御をはじめとした周囲組織に働きかけることで骨再生を効果的に誘導することが示唆された．以上の結果から，我々が開発した振盪培養法に神経堤幹細胞培地を応用することで作製したMSCs細胞塊は骨再生療法の新たな生体材料として有用である可能性が示された．

间充质干细胞（MSC）具有高度的自我增殖能力、多能性和免疫调节能力，因此作为各种病理病症的细胞治疗的细胞来源而受到关注。然而，据报道，间充质干细胞作为干细胞的特性，如基因表达和多能性，会随着反复贴壁传代培养而改变，因此需要一种稳定维持间充质干细胞特性的新培养方法。我们之前报道过一种新的振荡培养方法，可以维持和恢复间充质干细胞的干性，但也清楚一些基因表达无法恢复。因此，在本申请中，我们关注MSC部分由神经嵴衍生细胞产生的事实，并检查使用神经嵴干细胞培养基振荡培养制备的MSC细胞簇的特性。结果，我们证实与MSC维持培养基相比，干细胞相关基因的表达更高，这表明即使在长期培养后，多能性也能恢复。接下来，通过将MSCs细胞团移植到大鼠股骨骨缺损模型中来评估骨再生能力。在术后3天的股骨骨缺损中，与贴壁细胞移植组相比，MSCs细胞团移植组中观察到明显更多的移植细胞。此外，术后3周，与贴壁细胞移植组相比，MSCs细胞团移植组观察到骨密度显着更高的硬组织形成。之前的研究报道称，移植未分化的间充质干细胞可以动员骨缺损周围的细胞并诱导骨再生。当我们分析MSCs细胞簇中的免疫相关基因时，我们发现MSCs细胞簇表现出炎症标志物的低表达和抗炎和免疫调节标志物的高表达。这些结果表明，间充质干细胞细胞簇能够实现有效的间充质干细胞移植，并通过作用于周围组织，包括骨缺损部位的免疫调节，有效诱导骨再生。上述结果表明，将神经嵴干细胞培养基应用于我们开发的振荡培养方法产生的MSCs细胞团可能可用作骨再生治疗的新生物材料。