共同研究・競争的資金等の研究課題 - 本望　修

慢性期脳梗塞に対する骨髄幹細胞治療における至適リハビリ条件の探索

基盤研究(C)

研究期間:

2024年04月

-

2027年03月

 

山下 達郎, 佐々木 雄一, 佐々木 祐典, 鵜飼 亮, 岡 真一, 佐々木 優子, 本望 修, 中崎 公仁

神経障害性疼痛・脊髄障害性疼痛に対する間葉系幹細胞の治療メカニズムの解析

基盤研究(C)

研究期間:

2024年04月

-

2027年03月

 

福士 龍之介, 佐々木 祐典, 小原 尚, 廣田 亮介, 佐々木 優子, 山下 敏彦, 本望 修

脳梗塞に対する骨髄幹細胞治療による神経回路の再構築の革新的MRIによる統合的解析

基盤研究(C)

研究期間:

2024年04月

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2027年03月

 

長濱 宏史, 佐々木 祐典, 本望 修, 中崎 公仁

脳梗塞と脊髄損傷に対する中枢神経系全域の可塑性賦活化による治療戦略の検討

基盤研究(B)

研究期間:

2024年04月

-

2025年03月

 

本望 修, 佐々木 雄一, 福士 龍之介, 佐々木 祐典, 小原 尚, 鵜飼 亮, 小林 萬里, 山下 達郎, 横山 貴裕, 岡 真一, 佐々木 優子, 中崎 公仁

脳梗塞に対する複数回骨髄幹細胞投与における至適リハビリ条件の探索

基盤研究(C)

研究期間:

2023年04月

-

2026年03月

 

佐々木 雄一, 鵜飼 亮, 山下 達郎, 岡 真一, 佐々木 優子, 本望 修

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近年、骨髄間葉系幹細胞（MSC）を用いた細胞療法(MSC治療)は、再生医療の分野で脳梗塞や脊髄損傷に対する新しい治療方法として注目されている。我々は、既にラット脳梗塞モデルに対するMSC治療にリハビリテーション（リハビリ）を併用すると、リハビリ単独群やMSC治療単独群よりも、さらに高い運動機能の回復が得られることを報告した。また、これまでの実験的脳梗塞に対するMSCの治療効果を示した研究では、MSCの単回投与がほとんどであったが、さらなる治療効果を得るために複数回投与に期待が集まっている。我々は、ラット慢性期脳梗塞モデルにMSCを複数回投与すると、単回投与群やvehicle群と比較して、脳梗塞体積に違いはないものの運動機能の改善が得られることを報告した。しかし、MSC複数回投与におけるリハビリテーション併用の効果を検討した研究はない。本研究では、MSC複数回投与に併用する適切な運動（リハビリ）の種類や頻度・強度を考慮し、回復経過を分子メカニズムなど様々な視点から詳細に比較解析することで、MSC複数回投与の治療効果を最大限に引き出すための新しいリハビリ方法を確立することを目的としている。特に、運動強度と運動時間をなどの負荷量に注目し、脳の可塑性のパターンの変化、神経回路の再構築、シナプス新生などの観点から解析を進めている。現在までに、本研究費によって、各運動負荷における実験的脳梗塞に対する治療効果の行動学的解析、MRI解析、神経トレーサーを用いた神経解剖学的解析などを行っている。以上のように、補助金は補助条件に従って、有効に使用されている。

骨髄間葉系幹細胞移植による慢性腎臓病および連関する脳血管障害の同時進行抑制

基盤研究(C)

研究期間:

2023年04月

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2026年03月

 

長岡 由修, 飯塚 裕典, 寺田 光次郎, 津川 毅, 佐々木 祐典, 本望 修

新生児低酸素性虚血性脳症に対する次世代型エクソソームを用いた新規治療法の開発

基盤研究(C)

研究期間:

2023年04月

-

2026年03月

 

寺田 光次郎, 津川 毅, 飯塚 裕典, 佐々木 祐典, 長濱 宏史, 坂井 拓朗, 本望 修

脊髄損傷に対する骨髄幹細胞による治療メカニズムに占めるミトコンドリア機能の解析

基盤研究(C)

研究期間:

2023年04月

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2026年03月

 

佐々木 祐典, 鵜飼 亮, 岡 真一, 佐々木 優子, 本望 修

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脊髄損傷後に神経症状の増悪をもたらす二次損傷の病態解明は重要である。近年、二次損傷に占めるミトコンドリアの役割に注目が集まっており、脊髄損傷後に生じるミトコンドリアの機能不全によるATP合成不全が惹起するエネルギー代謝不全、活性酸素の産生増加、神経毒性の増加などが神経症状の増悪に関与すると報告されている。一方、我々はこれまで、脊髄損傷ラットモデルおよび脊髄損傷患者に対する骨髄幹細胞の経静脈的投与 (MSC治療)による運動機能の改善を報告してきた。 この中で、MSC治療後に、ミトコンドリアの代謝機能に関連する遺伝子群が存在することを見出した。本研究では、脊髄損傷に対しMSC治療を実施し、①損傷局所および②大脳皮質の神経系細胞内におけるミトコンドリアの機能の変化を詳細に解析することを計画した。これらの解析を通じて、MSC治療により惹起される神経機能の回復に貢献するメカニズムにミトコンドリアが強く関与していることを明らかにし、次世代の治療法の開発に展開することを最終的な目標として、これまでに雄性SDラット (250-300g)に実験的脊髄損傷 (IH-0400 Impactor)を作製後にMSCの経静脈的投与を行い (MSC群)、運動機能を評価した。さらに、細胞外フラックスアナライザー (Xfe96, Agilent)を用いて、ミトコンドリアエネルギー代謝機能である酸素消費速度 (oxygen consumption rate: OCR)および細胞外酸性化速度(extracellular acidification rate: ECAR)を測定の予備的実験を開始した。

脳梗塞と脊髄損傷に対する中枢神経系全域の可塑性賦活化による治療戦略の検討

基盤研究(B)

研究期間:

2022年04月

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2025年03月

 

本望 修, 佐々木 祐典, 鵜飼 亮, 岡 真一, 佐々木 優子

健康寿命延長に関与する骨髄幹細胞の自己治癒能と全身の恒常性維持

基盤研究(C)

研究期間:

2022年04月

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2025年03月

 

佐々木 優子, 佐々木 祐典, 鵜飼 亮, 岡 真一, 本望 修

骨髄間葉系幹細胞を用いた難治性てんかんの新規治療法開発とメカニズム解明

基盤研究(C)

研究期間:

2022年04月

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2025年03月

 

福村 忍, 津川 毅, 佐々木 祐典, 長濱 宏史, 本望 修

脊損に対する骨髄幹細胞治療で介在ニューロンの関与で再構築された神経回路の解析

基盤研究(C)

研究期間:

2022年04月

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2025年03月

 

小原 尚, 福士 龍之介, 廣田 亮介, 佐々木 祐典, 栗原 康太, 山下 敏彦, 佐々木 優子, 本望 修

脳梗塞に対する次世代型エクソソームを用いた革新的治療法の開発

基盤研究(C)

研究期間:

2022年04月

-

2025年03月

 

鵜飼 亮, 佐々木 祐典, 本望 修

慢性期脳梗塞に対する骨髄幹細胞とリハビリ併用による脳のplasticityの解析

基盤研究(C)

研究期間:

2021年04月

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2024年03月

 

山下 達郎, 佐々木 祐典, 本望 修, 鵜飼 亮

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近年、骨髄間葉系幹細胞(MSC)を用いた細胞療法(MSC治療)は、再生医療の分野で脳梗塞や脊髄損傷に対する新しい治療方法として注目されている。MSC移植の治療メカニズムは、①サイトカインによる神経栄養作用、②血液脳関門機能の修復、③血管新生、④脱髄軸索の再有髄化、⑤神経再生による脳のplasticityの調節、と多段階・協奏的に作用することが判明しており、臨床上の神経症状の回復も、ほぼこれと平行して進むことが判明している。我々は、既にラット急性期脳梗塞モデルに対してMSC移植にリハビリを併用すると、リハビリ単独群やMSC移植単独群よりも、さらに高い運動機能の回復が得られるこという報告をした。MSCは、1)梗塞巣周囲に集積し、2)脳梗塞体積を減少させ、3)脳梗塞周辺領域のシナプス新生を誘導し、4)脳梁萎縮を抑制、するが、リハビリを併用すると、脳の可塑性のさらなる亢進を誘導することが可能となり、より高い治療効果が得られることを明らかにした。さらに慢性期脳梗塞モデルに対するMSC移植は、運動機能が改善されることを明らかにした。急性期と慢性期で病態は異なるが、MSCが発揮する多彩な治療メカニズムを考えると、慢性期にMSC移植とリハビリを併用することでさらなる治療効果が期待できると考えられる。本研究は、慢性期脳梗塞モデルに対するMSC移植にリハビリを併用することで、機能改善をもたらすメカニズムを脳の可塑性の変化に注目して解析することを目的としている。現在までに、本研究費によって、実験的慢性期脳梗塞に対する治療効果の行動学的解析、MRI解析、神経トレーサーを用いた神経解剖学的解析などを行っている。以上のように、補助金は補助条件に従って、有効に使用されている。

脊髄損傷に対する次世代型エクソソームを用いた革新的治療法の開発

基盤研究(C)

研究期間:

2021年04月

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2024年03月

 

廣田 亮介, 福士 龍之介, 佐々木 祐典, 栗原 康太, 山下 敏彦, 本望 修, 小原 尚

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脊髄損傷に対するBDNF遺伝子改変MSC由来エクソソーム (BDNF-MSCexo)単独の治療効果の検証と、MSCとBDNF遺伝子改変MSC由来エクソソーム (BDNF-MSCexo)の併用療法の治療効果を検証を行っている。本研究では、ラット用脊髄損傷作成装置(IH-0400 Impactor; PSI社製)を用いて、SDラットのTh9レベルに実験的SCI(脊髄損傷)を作製し、(遺伝子改変は脳由来神経栄養因子 (Brain derived neurotrophic factor: BDNF)を過剰発現するBDNF-MSCを用いている。 実験1：MSC由来エクソソーム (MSC exo)とBDNF遺伝子改変MSC由来エクソソーム(BDNF-MSCexo)による治療効果の比較解析実験群1：SCI + MSCexo (DMEM 1.0ml) 実験群2：SCI + BDNF- MSCexo (DMEM 1.0ml) 解析方法として ①生化学的解析：投与前に、in vitroにおいて、MSCexo とBDNF-MSCexo 中に含まれるBDNFをELISA (BDNF E-max immunoassay system, Promega) 法で定量した。さらに、各実験群の動物の脊髄損傷周囲におけるin vivoにおけるBDNFを定量解析した。 ② 神経解剖学的解析代表的な脳脊髄神経回路である皮質脊髄路・網様体脊髄路・赤核脊髄路を用いて解析した。観察期間終了後（受傷29日後）に全身麻酔下に定位的に、AAV-CAG-GFPまたはAAV-CAG-Tdtomatoを脳の各神経回路のoriginまたは脊髄に微量インジェクション機器を用いて選択的に注入し、その後6週の待機期間を経て再構築される神経回路の解析を行った(Neurolucida、 MBF社、IMARIS, Zeiss社)。

骨髄幹細胞治療における機能活性モニタリングと機能予後バイオマーカーの開発

基盤研究(C)

研究期間:

2021年04月

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2024年03月

 

中村 秀之, 佐々木 祐典, 佐々木 優子, 本望 修, 鵜飼 亮, 横山 貴裕

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我々は、脳梗塞に対する骨髄間葉系幹細胞（Ｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌ ｓｔｅｍｃｅｌｌｓ：ＭＳＣ）の経静脈的投与(ＭＳＣ治療）による良好な治療効果を報告してきた。我々のこれまでの基礎研究において、ラット脳梗塞モデルを用いた実験を行い、ＭＳＣ治療後の血漿中ＢＤＮＦは、投与されたＭＳＣの機能的バイオマーカーとなりうる可能性があることを報告した (Nakamura et al., 2017) 本研究では、血漿中ＢＤＮＦの推移が、機能活性の指標に留まらず、脳梗塞の機能予後と相関するのかどうかを検証することを計画しており、さらに、機能活性や機能予後を示す新しいバイオマーカーを探索することを目的としている。これまでに、①医師主導治験患者の血漿中ＢＤＮＦ測定、および、②ラットＭＣＡＯモデルにＭＳＣを投与し、血漿中ＢＤＮＦと機能予後の相関を検討することで、ＭＳＣ治療における機能活性モニタリングによる機能予後バイオマーカーの開発を行っている。①では、札幌医科大学附属病院に入院した患者から、経時的に採血を行い、血漿を分離し、ELISA法にてＢＤＮＦを測定し、ELIZA法によるＢＤＮＦの測定は、ＢＤＮＦ E-max immunoassay system (Promega) を用いる。②では、ラット脳梗塞モデルとして、中大脳動脈永久閉塞（MCAO）モデルを用いる。MCAOモデルは、Intraluminal thread methodを用いて作製し、脳梗塞発症6時間後にラットＭＳＣを経静脈的に投与し、末梢血を採取し、保存血から血漿を分離し、①同様にELISA法にてＢＤＮＦを測定する。観察期間中、並行して、トレッドミルによってラットの最大走行速度を測定し、運動機能および動物用MRIを用いて脳梗塞の体積を経時的に評価する。観察期間終了時に、血漿中ＢＤＮＦと運動機能から機能予後解析を継続して行うこととしている。以上のように、補助金は適切に使用し、予定通り進行中である。

慢性期虚血性脊髄障害に対する骨髄間葉系幹細胞の治療効果の検討

基盤研究(C)

研究期間:

2021年04月

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2024年03月

 

安田 尚美, 佐々木 祐典, 川原田 修義, 本望 修

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虚血性脊髄障害は胸部・胸腹部大動脈瘤の外科治療における非常に重篤な合併症であり、様々な予防法が行われているが、発症頻度も10～20％と高く、根本治療法は無い。我々は、急性期虚血性脊髄障害モデルに対する骨髄間葉系幹細胞（mesenchymal stem cells: MSCs）の経静脈的投与の治療効果を報告した。しかしながら、実臨床においては術後リハビリテーショ ンを継続している慢性期虚血性脊髄障害患者が多く存在している。また、外傷性脊髄損傷に関しては、急性期に加えて、既に慢性期においてもMSCの経静脈的投与によって運動機能の回復効果を報告している。今回、我々は慢性期虚血性脊髄障害モデルを用いてMSCの経静脈的投与が治療効果をもたらすかどうかを検証する。 本研究では、急性期虚血性脊髄障害モデル同様に慢性期においても外科的にラットを用いて作製できる虚血性脊髄障害モデルがないためモデルの作製から開始した。ラットを使用し全身麻酔下で左開胸を行い下行大動脈を遮断することで脊髄虚血を誘導した。急性期虚血性脊髄障害モデルよりもさらに長期の生存期間が必要になるため、急性期モデルのプロトコールを踏まえて、遮断部位や遮断時間、酸素投与量や体温等の術中管理を再調整し、下肢の運動障害を残しつつも長期に生存できるモデルの確立を行った。また観察期間中に感染などの合併症が起こらないように術後管理方法も再検討した。この１年ではモデル作成プロトコールの調整を行い安定したモデル作製が可能となった。また、３か月以上の経過観察において虚血性脊髄障害モデルラットの後肢運動麻痺は継続して認められていた。MSCを投与した群においては後肢の運動機能が回復する傾向を認めている。

神経障害性疼痛に対する間葉系幹細胞の治療効果の検討

基盤研究(C)

研究期間:

2021年04月

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2024年03月

 

福士 龍之介, 山下 敏彦, 本望 修, 佐々木 祐典, 佐々木 優子, 黄金 勲矢, 廣田 亮介, 押切 勉, 栗原 康太, 小原 尚

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神経障害性疼痛は、神経障害の存在下に神経応答の過敏性が発現することにより生じる痛覚過敏、allodynia、自発痛のことを称し、整形外科で多い愁訴であるが、一般的な治療法では十分な除痛効果が得られない症例も存在する。我々は、末梢神経損傷モデルを含む種々の神経損傷モデルに対し、骨髄間葉系幹細胞 (mesenchymal stem cells: MSC) の静脈内投与（MSC治療）が治療効果を有することを報告してきた。本研究は、骨髄間葉系幹細胞 MSC治療により誘導される神経障害性疼痛の抑制効果の解析、MSC治療後の神経障害性疼痛に関する全神経系のダイナミックな変化の解析を目的にしている。実験方法としては、末梢神経障害モデルとして汎用されているSpared nerve injuryモデルを用いた。モデル作製後3日目にラットから採集・培養したMSCを経静脈的に投与し、観察期間終了後 (28日)まで飼育した。MSC投与群10匹、Vehicle投与群10匹、Sham群10匹を評価対象とし、投与後3、7、14、21、28日目に行動学的評価を行った。評価方法は後肢足底部中央にfilament を用いて機械刺激を与えるvon Frey filament test、後肢足底部中央に熱刺激を加え, 逃避反応時間を測定するRadiant heat testを用いた。覚醒下でvon Frey filamentによる触刺激と heat padによる熱刺激を後肢足底に加え、各刺激に対する逃避反応を観察し、allodyniaやhyperalgesiaの有無から、疼痛行動の抑制効果を評価した。本年の研究成果に関して、MSC投与後7、14、21、28日目のvon Frey filament test 、Radiant heat testによって、逃避反応閾値、時間を測定した結果、MSC投与群はVehicle投与群、Sham群と比較して、疼痛行動は抑制される可能性があることが判明した。

実験的脳梗塞に対する骨髄幹細胞移植によって再構築される神経回路の網羅的解析

基盤研究(C)

研究期間:

2021年04月

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2024年03月

 

長濱 宏史, 佐々木 祐典, 本望 修, 横山 貴裕, 鵜飼 亮

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我々は、これまでに実験的脳梗塞に対する骨髄間葉系幹細胞 (mesenchymal stem cells: MSCs)の経静脈的投与 (MSC治療)が、自然回復で得られる運動機能を凌駕する改善に貢献するメカニズムとして、脳の神経可塑性を賦活化することを明らかにしてきた。特に最近、 左右大脳皮質運動野における脳梁を介した神経線維連絡が損傷から保護されることをEx vivo MRI Diffusion Tensor Tractography (DTT) および、順行性神経軸索トレーサーによる神経解剖学的トレーシング法を用いた解析手法によって報告した。これらの成果から、我々は、実験的脳梗塞に対するMSC治療後の脳内には明らかな新規の神経回路の再構築が惹起されることを見出した。本研究では、実験的脳梗塞に対するMSC治療後の局所の神経線維連絡の再編にとどまらず、全脳の網羅的なコネクトーム解析を行い、神経線維ネットワークを最新のmagnetic resonance imaging (MRI)技術と神経解剖学的手法を用いて解析し、再構築される神経回路の全貌の解明を目指している。以上のように、補助金は適切に使用し、研究は予定通り進行中である。

脊髄障害性疼痛に対する骨髄間葉系幹細胞を用いた治療法の開発

基盤研究(C)

研究期間:

2021年04月

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2024年03月

 

栗原 康太, 福士 龍之介, 廣田 亮介, 佐々木 祐典, 山下 敏彦, 押切 勉, 岡 真一, 佐々木 優子, 本望 修, 小原 尚

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従来の脊髄損傷に対する研究は、運動機能の回復に焦点が置かれてきたが、近年は脊髄損傷に伴う二次的影響への関心が高まり、特に疼痛を含む異常感覚への治療介入によって、ADLやQOLが改善できると認識されつつある。しかし、その疼痛は難治性で、有効な治療法が確立されていないのが現状であり、新しい治療法の開発が期待されている。我々は、種々の中枢神経損傷モデルに対し、骨髄間葉系幹細胞(mesenchymal stem cells: MSC) の静脈内投与（MSC治療）が治療効果を有することを報告してきた。本研究の目的は、MSC治療が脊髄障害性疼痛に対し有効な治療法となり得るか検証することである。実験方法としては、ラット用脊髄損傷作製装置を用いて、SDラットのTh9レベルに実験的脊髄損傷を作製し、モデル作製後3日目にラットから採集・培養したMSCを経静脈的に投与し、観察期間終了後 まで飼育した。投与後の行動学的評価を経時的に行った。評価方法は、Basso Beattie Bresnahan (BBB)、後肢足底部中央にfilament を用いて機械刺激を与えるvon Frey filament test、後肢足底部中央に熱刺激を加え, 逃避反応時間を測定するRadiant heat testを用いた。本年の研究成果に関して、MSC投与後のBBB、von Frey filament test 、Radiant heat testによって、逃避反応閾値、時間を測定した結果、MSC投与群はVehicle投与群、Sham群と比較して、運動機能の改善が得られ、疼痛行動は抑制される可能性があることが判明した。