Effect of shperoidization of pluripotent mesenchymal stromal cells on BMP signaling pathway

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再生医療においては移植に用いられる細胞の機能が重要である。これまで骨再生に多用されてきた接着性で平面培養された骨髄由来間質細胞（BM-MSC）の骨再生能が必ずしも十分ではないことや、移植後に生存する細胞数が予測より少ないことが知られるようになってきた。そこで，高い幹細胞性や骨分化能を持ち、さらに移植後も高い生存率を維持することのできるスフェロイドの応用が期待されている。本研究では、スフェロイド化に伴う遺伝子の変動を網羅的に解析し、特に骨分化に重要となるBMPを介するシグナル経路活性化のメカニズムを解明すること目指している。今年度は、スフェロイド形成前後の成長関連因子、多分化能マーカーおよびBMPの細胞内シグナル伝達を司るSmad1/5などに注目した。その結果、マウス骨髄および皮質骨由来間葉系間質細胞による自発的スフェロイドは、平面培養細胞と比較して、多分化能マーカーであるSOX2、OCT4、KLF4を高発現していた。また、細胞の生存、成長および骨芽細胞の分化や機能調節に関連する成長因子IGF1、TGFB1の高発現も認めた。さらに骨芽細胞の分化を誘導するBMPの細胞内シグナル伝達を司るSmad1/5の発現も上昇していた。以上により、自発的スフェロイドは、平面培養細胞と比較して、高い幹細胞性マーカーの発現を認め、特に自発的スフェロイド形成においてSmad経路を介した骨分化能の向上することが示唆された。