論文紹介著者

井上　賢（博士課程 3年）
GCOE　RA
脳神経外科／生理学教室

第一著者名・掲載雑誌・号・掲載年月

Matthew B. Jensen／J Stroke Cerebrovasc Dis. 2011 Nov 10. [Epub ahead of print]

文献の英文表記：著者名・論文の表題・雑誌名・巻・号・ページ・発行年（西暦）

Jensen MB, Yan H, Krishnaney-Davison R, Al Sawaf A, Zhang SC.
J Stroke Cerebrovasc Dis. 2011 Nov 10. [Epub ahead of print]

論文解説

背景

脳卒中は、運動障害や機能障害の後遺症の主な原因であるが、効果的な治療法がほとんどない。細胞移植療法が、脳卒中から回復を見込める治療法として期待されている。神経幹細胞(NSCs)は、神経細胞やグリア細胞の前駆細胞であり、脳卒中で失った細胞の元となる細胞である。NSCsは胎児組織から得られてきたが、倫理的問題があり、移植片拒絶反応を防ぐため長期の免疫抑制が必要となり、以前は有用性が制限されてしまっていた。NSCsは、ES細胞と類似した性質を持っているiPS細胞(iPSCs)からも誘導でき、皮膚の線維芽細胞のような成人の細胞から作られる。これらの細胞を、脳卒中になってしまった患者から作成すると、倫理問題も免疫抑制の必要性も避けられる。筆者らの研究は、ラットの脳梗塞モデルにおいて、ヒトiPSCsから誘導したNSCsが移植後の生存と分化を調べ、脳卒中に対する治療法としての可能性を見いだした。

方法

ヒトiPSCsから、in vitroでNSCの状態に誘導する。1μl当り5万個の細胞密度に調節する。300g前後の成体のラットを全身麻酔下に脳梗塞モデルを20匹作成する。中大脳動脈の中に塞栓糸を30分挿入する方法にて作製。ランダムに治療群と対照群に振り分け、7日後に脳内に25万個5μの細胞を、ブレグマから外側に3mmの所に移植する。深さ6mmから5,4,3,2,mmの所に1μlずつ注入する。対照群には細胞の入っていない液体を注入する。サイクロスポリンを、移植2日前より 10mg/kg/day7日間皮下注する。その後、飲水に100mg/ml混ぜ投与する。
行動評価は、術前、1,3,5週間後に行う。体幹の動きの評価、前肢の動きの評価、前肢の感覚の評価を行う。5週間に麻酔下に潅流固定を行い、免疫組織学的評価を行う。

結果

移植4週間後、細胞移植した10匹中8匹(80%)で，移植細胞を認めた(HuNu陽性)。移植した25万個の細胞の約2倍47万個前後の細胞となっていた。その8匹の内、神経細胞のマーカーとしてβIII-tubulinやMAP2を発現しているのを8匹(100%)に認め、細胞の約41%を占めた。アストロサイトのマーカーとしてGFAPを発現しているのを4匹(50%)認め、細胞の約5%を占めた。オリゴデンドロサイトへの分化は認めなかった。腫瘍化は認めなかったが、5匹(63%)でNSCsのマーカーのネスチンを認めた。細胞増殖のマーカーのKi67は4匹(50%)に認めた。
移植群と対照群で、脳梗塞巣の大きさや行動評価の改善の差を認めなかった。

A　　　代表的な脳梗塞の脳の切片
B　　　対照群として治療した脳の切片
C　　　大脳半球における脳梗塞の割合
DEF　行動評価の結果：いずれも優位差を認めなかった

まとめ

ヒトiPSCsから誘導したNSCsを脳梗塞ラットの脳に移植し、神経細胞への分化を認めた。しかし、脳梗塞巣は縮小せず、症状も回復は優位差を認めなかった。
脳梗塞巣の近くに最大限、直接的に移植したが、最適なルートだったかはっきりしない。症状が改善しなかったのは、多くの要素が寄与しており、移植の時期や、使用する細胞の量、細胞の状態（材料、培養条件、分化状態）などである。加えて、ヒトNSCsは、成熟に月日を要し、成熟前では、移植細胞の機能回復への寄与は難しい。さらに1ヶ月あれば神経の再構築なされると考えられ、今後の課題である。
これまでの報告では、筆者らと同様で、脳梗塞後1週間後の移植、直接的な脳内注入による移植の報告が多いが、筆者らが違うのは胎児脳組織からでなく、iPSを用いた点である。また組織学的に神経細胞や他のマーカーを認めた点も、筆者ら同様であり、多くの報告で脳梗塞のサイズの縮小を認めていないが、筆者ら以外の研究では、症状の改善を認めている。それゆえ、NSC移植がさらなる発展は必要だが、将来的な脳卒中の治療として可能性が見込まれる。
筆者らの報告は、ヒトiPSCsから誘導したNSCsを脳梗塞に移植した最初報告であり、今後の実現可能性と検討すべき多様性を見いだした。

用語解説

• ※1　Elevated Body Swing Test
  ラットを尾の付け根で持ち上げ、左右どちらかの側に体幹を振るかで左右差を調べる
• ※2　Cylinder Test
  ラットを透明なプラスチックシリンダーの中に入れ、両前肢の使用の左右差を調べる
• ※3　Adhesive Removal Test
  ラットの両前肢の足部分に粘着テープを貼り、テープを除去するまでの時間を調べる