【研究分野】脳神経外科学

【研究領域課題番号】16K10710 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / 大脳白質障害 / 骨髄由来間葉系幹細胞 / 加工幹細胞SB623 / 二重盲検比較対照第II相試験 / 全脳虚血モデル / BDNFｍRNA / mRNA delivery / 脳梗塞 / ドラッグデリバリー / BDNF mRNA / 膿保護作用 / 脳梗塞実験モデル / ラット前脳虚血 / 細胞移植 / 白質障害モデル / ヒト骨髄由来細胞 / ヒト由来神経栄養因子 / ドラッグデリバリーシステム / ラット / 大脳白質梗塞 / 内包 / エンドセリン / 定位脳手術 / 再現性 / ネットワーク / 運動機能 / 白質障害 / 細胞移植治療 / 再生 / エクソソーム

【研究成果の概要】

（A)細胞(細胞医薬品)移植と（B)ドラッグデリバリーシステム(DDS) によるmRNA遺伝子治療を、動物実験モデルで検証した。（A)SB623細胞は、ヒト骨髄由来である加工幹細胞である (サンバイオ社)。事情により、用いることができず、動物研究は断念したが、SB623細胞による外傷性脳損傷に起因する慢性運動障害患者に対する二重盲検比較対照第II相試験に、施設責任者として参加した。運動機能の改善に関して有効性を示した。（B)DDSを用いてBDNF（脳由来神経栄養因子）mRNAをラット前脳虚血モデルに投与した。BDNF mRNAを虚血後2日目に脳室内投与した群で50%以上の細胞生存を認めた。

【研究の社会的意義】

動物実験を用いての、SB623細胞移植による機能改善の機序の解明を行うことを目的としたが、その基礎研究は実行できなかった。一方で、国際共同治験に施設責任者として参画して、実際にSB623細胞をヒトの脳内に移植するという極めて貴重な経験をすることができた。主要評価項目である運動機能の改善に関しての有効性を科学的に示した。機序に関しては今後の基礎研究とサブ解析に任せるところが大きいが、本邦の再生治療の実用化に向けて加速させる一助になった。
動物研究では、ナノ・ドラッグデリバリーシステム による中枢神経系へのBDNF mRNA遺伝子の導入の可能性を示し、薬剤送達の困難さを克服する可能性を示した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】形成外科学

【研究領域課題番号】16H05494 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

皮膚 / 再生 / 胎仔 / twist2 / 再生医学 / マウス / 再生医療 / 遺伝子改変マウス

【研究成果の概要】

マウス胎生13日までの胎仔に作成した創傷は、瘢痕を残すことなく完全に再生し、胎生15日以降に作成した創傷は、肌理は再生せず、また真皮が線維化し瘢痕を残して治癒する。創傷作成後の組織切片からレーザーマイクロダイセクションとマイクロアレイを用いて詳細に発現遺伝子の比較を行い、再生を促すあるいは瘢痕形成を起こさせる因子の絞り込みを行った。　同時に皮膚が完全に再生するマウス胎生１３日の創傷部位に特異的に発現が認められたtwist2のノックアウトマウスを購入し、飼育して繁殖させ、これらの妊娠マウスを使用し、胎生13日および胎生15日胎仔マウスに創傷を作成し、創傷作成後の創閉鎖、形態の変化を調べた。

【研究の社会的意義】

本研究により、マウス胎仔皮膚再生に関与する分子が、皮膚の再生に関与している可能性が示唆された。今後、これらを操作することで、瘢痕を抑制する分子の開発につながる可能性が示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】形成外科学

【研究領域課題番号】25293363 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

皮膚 / 再生 / 胎仔 / 創傷 / 再生医療 / レーザーマイクロダイセクション / マイクロアレイ

【研究成果の概要】

哺乳類の胎仔の皮膚に実験的に傷をつけても、胎生期のある時期までは傷は素早く、そして瘢痕を残すことなく治癒し、皮膚は完全に元通りに再生する。われわれは、胎生13日までのマウス胎仔の皮膚に創傷を作成しても完全に再生するが、胎生14日以降の胎仔は再生せず傷跡を残すことを発見した。これをもとに、組織切片からレーザーマイクロダイセクションを用いて、胎生１３日と１５日の創傷部の表皮、真皮別にRNAを採取して、正常皮膚と比較することで、胎仔皮膚再生のメカニズムに迫った。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】形成外科学

【研究領域課題番号】22390332 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医学 / 毛包 / 再生医療 / 再生 / 皮膚

【研究成果の概要】

本研究は、これまで申請者らが行ってきたマウス胎仔の皮膚再生現象の解析、マウス線維芽細胞の非接着培養による毛包誘導能の獲得の研究で得られた知見を基に、ヒト由来培養線維芽細胞およびヒト由来培養表皮角化細胞を用いて、皮膚付属器を含めた完全なヒトの皮膚を再生させることを目的とした。毛包、皮膚付属器を含めた完全な皮膚を再生させる至適培養条件を確立し、また、その分子機構についての解明を行った。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)

【研究分野】形成外科学

【研究領域課題番号】21659412 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

老化 / 再生医療 / 非接着培養 / 皮膚 / 再生 / 付属器 / 細胞

【研究成果の概要】

真皮の幹細胞と考えられているSkin derived precursors(Skps)は、細胞増殖因子を添加し、無血清培地にすることで接着せず細胞魚集塊を形成することで得られる。本研究では、「幹細胞」だからコロニーを形成し、分裂、増殖するのか、凝集するから幹細胞様の不死化した性質を獲得するのかという点の検証を行った。老化し分裂回数が低下した線維芽細胞を非接着性培養皿で培養し、細胞凝集塊を形成させ、さまざまな培養期間の後に、再び酵素処理により単一細胞に分離し、細胞増殖能が増加することを確認した。驚くべきことに4ケ月間凝集塊を形成した状態でも細胞塊は生存し続けた。
接着培養に戻し、再び増殖させ、その後の分裂回数を調べた。増殖能が低下した後に再び非接着性培養皿に戻し、細胞凝集塊を形成させ、その後再び接着培養に戻すという操作を繰り返し、どの程度まで分裂回数が復活するかを調べたところ、経継代的に増殖能は増加していった。
Genechipによる解析で、細胞凝集塊を形成した細胞で発現が増強している遺伝子をreal time PCRで確認を試みたが、ほとんどの遺伝子は、凝集塊で働いていない状態であった。一方で、いくつかの未分化マーカーとされている遺伝子は発現の上昇がみられた。siRNAによる遺伝子ノックダウンは、本研究では奏功しなかったが、今後、発現の上昇がみられた遺伝子改変細胞を用いることで、老化のメカニズムにさらに迫ることができるものと考えられた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2009 - 2010

【配分額】3,000千円 (直接経費: 3,000千円)

【研究分野】生物系薬学

【研究領域課題番号】13877371 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 神経細胞 / アポトーシス / 歯状回 / 顆粒細胞 / 再生 / 再生医療 / 神経細胞分化 / 骨髄間質細胞 / 倫理 / 細胞周期 / cAMP / シナプス形成

【研究成果の概要】

本研究の開始直前に、数ヵ所の研究室から造血幹細胞の神経細胞への転換に成功したという報告が相次いでなされたが、どの報告においても率が低く、電気生理学的解析を含めた解析は不十分であった。そこで、我々は造血幹細胞からの薬剤(cAMP上昇を持つ薬剤)誘導型の転換を追試し、各種神経マーカーの発現を確認(追試)した上で電気生理学的解析を行った。しかしながら、細胞の状態が悪く、解析に耐えうる状態ではないうえ、形態的にアポトーシス様のものが散見されたため、方向性を転換し、保護的に作用する薬剤のスクリーニングを行った。まず、死の様式がアポトーシス性のものである可能性をカスパーゼ3の上昇で確認した。その上で細胞周期の制御がかかわっているという仮説のもとにcdc kinase阻害剤olomoucineに、カスパーゼ上昇抑制の効果を見いだした。現在、再現性の確認と実際の細胞死への保護作用を検討中である。
研究の一方で、発展が著しい分野であるため国内の関連研究室の協力発展が不可欠と考え、薬学会シンポジウムにおいて造血幹細胞・臍帯血中幹細胞を応用している主要な研究者(大串、室原、出澤、高橋、各氏)を招待し相互交流を深めた。
加えて、生体内での神経細胞の自然な再生のメカニズムを解明することが医療応用にもつながるという観点から、海馬の歯状回に存在する神経幹細胞が常に生まれ変わり、正常な投射を行い、機能的に活動する仕組みについても広く研究を行った。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】1,900千円 (直接経費: 1,900千円)