重症下肢虚血に対するNotch遺伝子改変ヒト間葉系幹細胞移植による血管再生療法

Notch基因修饰的人间充质干细胞移植治疗严重下肢缺血的血管再生治疗

• 批准号: 20K17713
• 负责人: 前田 修作
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K17713/
• 关键词: 重症下肢虚血; arteriogenesis; Notchシグナル; 再生医療; 細胞治療

Arteriogenesisは径が太い側副血管の誘導を指し、重症下肢虚血に対する有効な治療効果が期待される。本研究では下肢虚血ラットモデルに対するNotchシグナル遺伝子改変間葉系幹細胞移植において、虚血肢にArteriogenesisを誘導し組織血流を改善させることを仮説とした。Sprague-Dawleyラットの左後肢大腿動脈を結紮し下肢虚血モデルを作成した。虚血誘導後1週目に1×105個のNotchシグナル遺伝子改変間葉系幹細胞(SB群、n=13)およびPBS(コントロール群、n=12)を筋肉内に投与し、その後4週間目までにレーザードプラー血流計を用いて虚血下肢の血流量(虚血肢/健側肢×100%)の評価を行った。その結果、SB群の虚血肢の組織血流の有意な改善を認めた(血流量，SB群：69±13% vs．コントロール群：56±13%，p=0.03)。さらに、治療4週間後の組織学的検討ではαSMA/vWFの陽性かつ径が15μｍ以上の血管数(arterioles，12±3/mm2 vs.5±1/mm2，p<0.01)は有意な増加を認めた。さらにin vitroで血管内皮細胞をNotchシグナル遺伝子改変間葉系幹細胞と共培養し、その遺伝子発現をRNAシークエンスにより解析した。その結果、血管内皮細胞においてNotchシグナル経路に加えて、fluid shear stressに関する経路などArteriogenesisを誘導する可能性のある複数の経路の発現増加を認めた。下肢虚血ラットモデルに対するNotchシグナル遺伝子改変間葉系幹細の投与はArteriogenesisを誘導し、虚血肢の血流を改善させることが示唆された。

Arteriogenesis is the leading cause of collateral vessels in the middle of the body, and the treatment of severe lower limb deficiency is expected. This study is aimed at improving tissue blood flow in patients with lower limb deficiency by inducing Arteriogenesis and transplantation of mesenchymal stem cells. Sprague-Dawley's left hind thigh artery was ligated, and the lower limb blood was removed. 1×105 Notch-derived mesenchymal stem cells (SB group, n=13) and PBS(PBS group, n=12) were injected into muscle at 1 week after hypoglycemic induction, and blood flow of hypoglycemic lower limbs (hypoglycemic limb/healthy limb ×100%) was evaluated by using blood flow meter at 4 weeks after hypoglycemic induction. Results: Significant improvement of blood flow in SB group was observed (blood flow, SB group: 69±13% vs. control group: 56±13%, p=0.03). Histological examination showed that the number of αSMA/vWF positive vessels larger than 15μm in diameter (arterioles, 12±3/mm2 vs. 5 ±1/mm2, p<0.01) increased significantly after 4 weeks of treatment. In vitro, vascular endothelial cells were isolated from mesenchymal stem cells by co-culture and RNA analysis. Results: Notch pathway increase in vascular endothelial cells, fluid shear stress related to pathway induction, and increased occurrence of multiple pathways were identified. The blood flow of the lower limbs was improved by the induction of Arteriogenesis and the improvement of blood flow in the lower limbs.