当科で行っている研究

 

鈴木義久

  • 骨髄由来単核球細胞を用いた脊髄損傷に対する臨床研究
  • 人工神経を用いた末梢神経の再生
  • 脊髄損傷後の大脳損傷メカニズムに着目した新規治療法の開発

 

岡野純子

  • 糖尿病性皮膚壊疽潰瘍における新規治療法の開発
  • 傷害皮膚に遊走する骨髄細胞を用いた皮膚難治性皮膚潰瘍に対する新規治療法の開発

 

研究内容

鈴木義久

中枢神経(脊髄)を再生させる安全でかつ効率的な治療法はないのでしょうか?

 「損傷をうけた中枢神経は再生しない」とかつて信じられていた時代がありました。しかし1990年代、京都大学の川口先生らは動物実験で「中枢神経も再生する」ことを証明しました。これを受けて、私たちも1999年より中枢神経の効果的でかつ安全な治療法の開発を始めました。

細胞を使用する再生医療には、

  1. どのような細胞を
  2. どのような経路を用いて

投与するかという問題があります。私たちは、自家細胞の投与が臨床応用に一番近いと考えて、ラットの脊髄損傷モデルを作成し、神経幹細胞、骨髄間質細胞、骨髄単核球等を色々な経路で試しました。その結果、骨髄間質細胞あるいは骨髄由来単核球を髄腔内投与(腰椎穿刺)するのが一番効果的であるという実験結果を得ました。両者とも腫瘍形成は見られないという安全性を確認したのち、大型動物(イヌ)の実験を行いました。その後、特に後者(骨髄由来単核球)の方法が成績が良いことがわかり、日本で初めて脊髄損傷患者に、骨髄由来単核球を用いた再生治療を施行しました。本研究は、公益財団法人田附興風会北野病院形成外科と当科との共同研究です。また、2016年から海外展開としてベトナムのダナン病院にて同様の臨床研究を行っています。ベトナムは、現在経済発展が著しく、そのためビル建設が盛んです。しかし建設にあたって、日本と比べて安全性を重視していないため、作業員の転落がしばしばみられます。またバイク事故による脊髄損傷受傷非常に多く、これらの外傷による脊髄損傷患者が日本と比べ非常に多い状況です。私たちが開発した細胞治療は、細胞プロセッシングセンター等大掛かりな装置も不要、すなわちローコストであり、かつ医師が日常的に行う腰椎穿刺という比較的簡便な方法を用いるので、ベトナムの状況に非常に合っているといえます。さらに、本学と国際協力協定を結んでいるベトナム最大規模の病院であるチョーライ病院においても本研究施行を進め、将来はこの細胞治療の恩恵を世界中の脊髄損傷患者さんが標準的に受けられるように最大限の努力をしています。

 

末梢神経を再生させるデバイスの開発

末梢神経の再生には現在、神経再生誘導チューブが使用されています。これは名前の通りチューブ状であり、ギャップのできた神経の間に挟み込むものです。しかし、実際の臨床現場では損傷した神経は必ずしもチューブの径と一致しているわけではない、等色々な問題が生じ、ひいては手術時間が長引く一因ともなります。私たちは、損傷された神経の間を埋めるもっと簡便なデバイスを開発しました。現在、基礎研究と臨床の橋渡しをすべく臨床研究を行っている段階です。

 

脊髄「損傷」の部位は、「損傷部」だけなのでしょうか?

効果的な脊髄損傷の細胞治療を目指すためには、脊髄損傷という病態の理解が不可欠です。脊髄損傷は、体のホメオスタシスが崩れる病態であり、その全身への影響はまだよくわかっていません。私たちは引き続き動物で脊髄損傷モデルを作成し、脊髄損傷という病態が及ぼす影響を分子レベルで調べています。この研究は滋賀医科大学再生・修復医学講座と共同で行っています。

 

 

岡野純子

糖尿病患者さんのキズはなぜ治りにくいのでしょうか?

不幸にして糖尿病性難治性潰瘍により足肢(趾)切断に至る患者さんがおられます。外傷性を除くと疾患別では一番多いのが、糖尿病が原因の足肢(趾)切断です。「糖尿病の人はキズが治りにくい」のは、広く知られている事実ですが、ではなぜ治りにくいのでしょうか?「血流が悪いから」「免疫力が低下しているから」と世間では言われていますが、皮膚に限って考えると「血流」は皮膚に分布する毛細血管であり、「免疫力」は、皮膚に分布する抗原提示細胞やT細胞、B細胞を指すかと考えられます。

しかし皮膚の表面に位置する表皮は、その90%以上が表皮細胞から構成されています。当然、「キズ」はその表皮細胞がダメージを受けることを意味します。高血糖は、表皮細胞にどう影響を及ぼすのかはあまり判っていません。

私たちは高血糖が表皮細胞のホメオスタシスに影響して病態変化を引き起こしていることをマウスを用いて実証しました。つまり、糖尿病の皮膚の変化は創を生じる前からすでに起こっているので、創が生じた後の創傷治癒が正常な人より遅いのはもっともなことになります。皮膚の重要な機能はバリア機能です。糖尿病マウスのバリアを可視化すると、角化層に「穴」があることが判りました(図1)。

糖尿病患者さんでは皮膚真菌症罹患率が高いことが知られていますが、興味深い事に糖尿病マウスで観察された角化層の「穴」は、真菌の菌糸と類似の大きさでした。これは糖尿病の皮膚が、健常人の皮膚より真菌繁殖に適した「場」を提供している可能性を示唆します。

このように臨床で良く遭遇する疾患を基礎医学の立場から一つずつ積み上げて、病態メカニズムを明らかにし、その知見を元に効率的な治療法を探索したいと考えています。

 

標的臓器研究からの逸脱:各臓器を一個体として統合しているものは何か?

 

診療科は、食道、胃等を標的とする「上部消化管外科」や皮膚を標的とする「皮膚科」といったように標的臓器を掲げた科が多くを占めます。各臓器はその独自性が際立ち、多くの専門知識を必要とするので、研究を行う際には自分の標的臓器に没頭することになります。しかし診療科の例で言えば、人間が勝手に臓器を治療の具合の良いように分けているだけであり、臓器を治療することは人間を治療することです。この考えを研究分野で発展させると、標的臓器の研究のみで解決できない問題を、臓器を自由に行き来するシステムで説明できないでしょうか。即ち、そのシステムこそが一個体としてホメオスタシスを維持していると考える事ができます。

私たちは皮膚を標的臓器として、刺激が加わった際にホメオスタシスを維持するための機構を解析しています。具体的には骨髄細胞を可視化した骨髄移植マウスを作製するためには、10グレイという高線量を必要とします。培養表皮細胞に同線量を照射すると殆ど死滅してしまうのに、マウスが元気に生きているのはなぜでしょうか。

私たちは、骨髄移植マウスの皮膚に少数の骨髄細胞が遊走するのを見出しました。従来皮膚においては、同様なモデルを用いた報告では少数の骨髄由来の表皮細胞が遊走する、あるいは他臓器では樹状細胞が遊走するものの、表皮は例外であり、骨髄由来樹状細胞は遊走しない、と報告がまちまちでしたが、私たちは実験方法を再検討することにより、骨髄細胞は放射線照射によって表皮-真皮接合部に遊走することを実証しました(図2)。この細胞は、放射線に曝露された表皮に欠かせない働きをしていることが、その後の研究から明らかになってきています。さらに、この細胞は体内を自由に行き来できることから、その機能についても解析を行っています。

図2

 

業績

論文

鈴木義久

1)Suzuki, K., Suzuki, Y., Ohnishi, K., Endo, K., Tanihara, M., Nishimura, Y. Regeneration of transected  spinal cord in young adult rats using freeze-dried alginate gal. Neuroreport. 1999; 10, 2891-2894.

2)Kataoka, K., Suzuki, Y., Kitada, M., Ohnishi, K., Suzuki, K., Tanihara, M., Ide, C., Endo, K., Nishimura, Y. Alginate, a bioresorbable material derived from brown seaweed, enhances elongation of amputated axons of spinal cord in infant rats. Journal of Biomedical Materials Research. 2001; 54, 373-384.

3)Suzuki, Y., Kitaura, M., Wu, S., Kataoka, K., Suzuki, K., Endo, K., Nishimura, Y., Ide, C.: Electrophysiological and HRP-tracing studies of nerve regeneration through alginate-filled gap in adult rat spinal cord. Neuroscience Letters. 2002; 318, 121-124.

4)Kataoka, K., Suzuki, Y., Kitada, M., Hashimoto, T., Chou, H., Bai, H., Ohta, M., Wu, S., Suzuki, K., Ide, C.: Alginate enhanced elongation of early regenerating axons in spinal cord of young rats. Tissue Engineering. 2004; 10, 493-504.

5)Wu, S., Suzuki, Y., Kitada, M., Kataoka, K., Kitaura, M., Chou, H., Nishimura, Y., Ide, C.: New method for transplantation of neurosphere cells into injured spinal cord through cerebrospinal fluid in rat. Neuroscience Letters 2002; 318, 81-84.

6)Wu, S., Suzuki, Y., Noda, T., Bai, H., Kitada, M., Kataoka, K., Nishimura, Y., Ide, C.: Immunohistochemical and electron microscopic study of invasion and differentiation in spinal cord lesion of neural stem cells grafted through cerebrospinal fluid in rat. Journal of Neuroscience Research 2002; 69, 940-945.

7)Bai, H., Suzuki, Y., Noda, T., Wu, S., Kataoka, K., Kitada, M., Ohta, M., Chou, H., Ide, C.: Dissemination and proliferation of neural stem cells on the spinal cord by injection into the fourth ventricle of the rat: A method for cell transplantation. Journal of Neuroscience Method. 2003; 124, 181-187.

8)Wu, S., Suzuki, Y., Ejiri, Y., Noda, T., Bai, H., Kitada, M., Kataoka, K., Ohta, M., Chou, H., Ide, C.: Bone marrow stromal cells enhance differentiation of cocultured neurosphere cells and promote regeneration of injured spinal cord. Journal of Neuroscience Research 2003; 72, 343-351.

9)Ohta, M., Suzuki, Y., Noda, T., Ejiri, Y., Dezawa, M., Kataoka, K., Chou, H., Ishikawa, N., Matsumoto, N., Iwashita, Y., Mizuta, E., Kuno, S., Ide, C.: Bone marrow stromal cells infused into the cerebrospinal fluid promote functional recovery of the injured rat spinal cord with reduced cavity formation. Experimental Neurology. 2004; 187, 266-278.

10)Yoshihara, T., Ohta, M., Itokazu, Y., Matsumoto, N., Dezawa, M., Suzuki, Y., Taguci, A., Watanabe, Y., Adachi, Y., Ikehara, S., Sugimoto, Y., Ide, C.: Neuroprotective effect of bone marrow-derived mononuclear cells promoting functional recovery from spinal cord injury. Journal of Neurotrauma. 2007; 24, 1026-1036.

11)Nakano N, Nakai Y, Seo TB, Yamada Y, Ohno O, Yamanaka A, Nagai Y, Fukushima M, Suzuki Y, Nakatani N and Ide C : Characterization of conditioned medium of cultured bone marrow stromal cells. Neuroscience Letters 2010; 483: 57-61.

12)Ide C, Nakai Y, Nakano N, Seo TB, Yamada Y, Endo K, Noda T, Saito F, Suzuki Y, Fukushima M and Nakatani T : Bone Marrow Stromal Cell Transplantation for Treatment of Sub-acute Spinal Cord Injury in the Rat. Brain Res 2010; 1332: 32-47.

13)Nishida H, Nakayama M, Tanaka H, Kitamura M, Hatoya S, Sugiura K, Suzuki Y, Ide C, Inaba T:Evaluation of transplantation of autologous bone marrow stromal cells into the cerebrospinal fluid for treatment of chronic spinal cord injury in dogs. Am J Vet Res 2011; 72: 1118-1123.

14)Nishida H, Nakayama M, Tanaka H, Kitamura M, Hatoya S, Sugiura K, Harada Y, Suzuki Y, Ide C, Inaba T: Safety of Autologous Bone Marrow Stromal Cell Transplantation in Dogs with Acute Spinal Cord Injury.Veterinary Surgery 2012; 41: 437-442.

15)Tamura K, Harada Y, Nagashima N, Kunimi M, Itoi T, Ishino H, Yogo T, Nezu Y, Hara Y, Suzuki Y, Ide C, Tagawa M : Autotransplanting of Bone Marrow-Derived Mononuclear Cells for Complete Cases of Canine Paraplegia and Loss of Pain Perception, Secondary to Intervertebral Disc Herniation. Experimental and Clinical Transplantation 2012; 3: 263-272.

16)Saito, F., Nakatani, T., Iwase, M., Maeda, Y., Hirakawa, A., Murao, Y., Suzuki, Y., Onodera, R., Fukushima, M., Ide, C.: Spinal cord injury treatment with intrathecal autologous bone marrow stromal cell transplantation: The first clinical trial case report. The Jouranal of TRAUMA. 2008; 64, 53-59.

17)Saito F, Nakatani T, Iwase M, Maeda Y, Murao Y, Suzuki Y, Fukushima M, Ide C: Administration of cultured autologous bone marrow stromal cells into cerebrospinal fluid in spinal injury patient: a pilot study. Restrative Neurology and Neuroscience 2012; 30: 127-136.

18)Suzuki Y, Ishikawa N, Omae K , Hirai T, Ohnishi K, Nakano N, Nishida H, Nakatani T, Fukushima M, Ide C:Bone marrow-derived mononuclear cell transplantation in spinal cord injury patients by lumbar puncture. Restrative Neurology and Neuroscience. 2014; 32: 473-482.

19)Suzuki Y., Ishikawa N., Tanihara M., Saito S.: Non-tubulation repair of peripheral nerve gap using heparin/alginate gel combined with b-FGF. Plastic and Reconstructive Surgery Global Open 2016; 14: e600 doi: 10.1097/GOX.0000000000000581

20) Kanekiyo K., Nakano N., Noda T., Yamada Y., Suzuki Y., Ohta M., Yokota A., Fukushima M., Ide C.: Transplantation of choroid plexus epithelial cells into contusion-injured spinal cord of rats. Restorative Neurology and Neuroscience 2016 35 DOI: 10.3233/RNN-150546

21) Saito S., Sawabe K., Suzuki Y., Suzuki S.: Ultrasonographic characteristics of volar-lateral ligament constrains after proximal interphalangeal joint injuries. Journal of Plastic Surgery and Hand Surgery. 2016; 32: 473-482.

22)Arai K., Harada Y., Tomiyama H., Michishita M., Kanno N., Yogo T., Suzuki Y., Hara Y.: Evaluation of the survival of bone marrow-derived mononuclear cells and the growth factors produced upon intramedullary transplantation in rat models of acute spinal cord injury. Research in Veterinary Science. 2016; 107: 88-94.

 

 

岡野純子

1)Okano J, Takigawa T, Seki K, Shiota K, Ishibashi M.: Transforming growth factor beta 2 promotes the formation of the mouse cochleovestibular ganglion in organ culture.  The International journal of developmental biology. 2005; 49 (1); 23-31.

2) Okano J, Suzuki S, Shiota K: Regional heterogeneity in the developing palate: morphological and molecular evidence for normal and abnormal palatogenesis. Congenital Anomalies. 2006; 46 (2); 49-54.

3)Okano J, Suzuki S, Shiota K.: Involvement of apoptotic cell death and cell cycle perturbation in retinoic acid-induced cleft palate in mice. Toxicology and applied pharmacology. 2007; 221 (1); 42-56.

4)Okano J, Sakai Y, Shiota K.: Retinoic acid down-regulates Tbx1 expression and induces abnormal differentiation of tongue muscles in fetal mice. Dyvelopmental Dynamics. 2008; 237 (10); 3059-70.

5)Okano J, Levy C, Lichti U, Sakai Y, Morasso M: Cutaneous retinoic acid levels determine hair follicle development and downgrowth. The Journal of biological chemistry. 2012; 287 (47) 39304-15.

6)Okano J, Kimura W, Papaionnou VE, Miura N, Yamada G, Shiota K, Sakai Y: The regulation of endogenous retinoic acid level through CYP26B1 is required for elevation of palatal shelves. Developmental Dynamics. 2012; 241 Sep. 1744-56.

7)Okano J, Lichti U, Mamiya S, Hamada H, Sakai Y, Morasso M: Increased retinoic acid levels through ablation of Cyp26b1 determine the processes of embryonic skin barrier formation and peridermal development. Journal of cell Science. 2012; 125 (7); 1827-36.

8)Katagi M, Terashima T, Okano J, Uraba H, Nakae Y, Ogawa N, Udagawa J, Maegawa H, Matuura K, Chan L, Kojima H: Hyperglycemia induces abnormal gene expression in hematopoietic stem cells and their progeny in diabetic neuropathy. FEBS letters. 2014; 588 (6); 1080-86.

9)Okano J, Udagawa J, Shiota K: Roles of retinoic acid signaling in normal and abnormal development of the palate and tongue. Congenital anomalyes. 2014; 54 (2); 69-76.

10)Okano J, Kojima H, Katagi M, Nakae Y, Terashima T, Nakagawa T, Kurakane T, Okamoto N, Udagawa J: Epidermis-dermis junction as a novel location for bone marrow-derived cells to reside in response to ionizing radiation. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2015; 461 (4); 695-701.

11)Yasuda Y, Fujita M, Koike E, Obata K, Shiota M, Kotani Y, Musha T, Tsuji-Kawahara S, Satou T, Okano J, Mandai M: Erythropoietin Receptor Antagonist Suppressed Ectopic Hemoglobin Synthesis in Xenografts of HeLa Cells to Promote Their Destruction. Plos One. 2015; 10 (4); e0122458.

12)Okano J, Kojima H, Katagi M, Nakagawa T, Tereshima T, Nakae Y, Kubota M, Kurakane T, Udagawa J: Hyperglycemia Induces Skin Barrier Dysfunctions with Impairment of Epidermal Integrity in Non-Wounded Skin of Type 1 Diabetic Mice. Plos One. 2016; 11 (11), e0166215.

 

13)糖尿病性皮膚潰瘍の発生予防 皮膚バリア機能破綻機序の解明と新規治療法の開発 岡野純子 Medical Science Digest (42) p5, 2016.

 

14)創傷がなくても生じている糖尿病の皮膚異常 岡野純子、鈴木義久、樫美和子、寺島智也、中江由希、小島秀人 雑誌形成外科 in press.

 

 

研究費の採択状況

鈴木義久

  1. 基盤研究(C)H23-25   骨髄間質細胞移植治療の新たな疾患への応用及び神経損傷治療への併用療法の開発 分担者
  2. 挑戦的萌芽研究 H24-26 亜急性脊髄損傷の為の人工マトリックスと成長因子を用いた臨床応用 分担者
  3. 基盤研究(B)H22-24 脊髄損傷、末梢神経損傷に対する臨床試験の推進 代表者
  4. 基盤研究(C)H22-24磁場及びアスコルビン酸と人工材料を用いた神経系組織損傷の再生治療法 分担者
  5. 基盤研究(C) H19-21 自家細胞、液性因子、人工細胞外マトリクスを用いた慢性期脊髄損傷治療の研究 連携研究者
  6. 基盤研究(B) H18-20 急性期脊髄損傷に対する培養自家骨髄間質細胞移植による脊髄再生治療 連携研究者
  7. 基盤研究(A)一般 H17-19 分化最適化させた骨髄間質細胞と人工マトリクスを用いた脊髄及び末梢神経損傷の治療 代表者
  8. 基盤研究(B)一般 H17-18 通常の体細胞(骨髄由来および脈絡そう上衣細胞)の移植による損傷脳・脊髄の再生促進-損傷細胞の救済メカニズムと臨床応用への展望- 分担者
  9. 基盤研究(A)一般 H14-16 中枢及び末梢神経の軸索再生と神経幹細胞の分化を促進する人工神経用高機能ゲルの開発 代表者
  10. 基盤研究(A)展開 H13-15 神経再生促進作用を有する生体内分解吸収性の自己組織化マトリックス分子材料の開発 代表者
  11. 基盤研究(A)一般 H13-15 アルギン酸人工細胞外マトリクス 分担者
  12. 基盤研究(A)一般 H11-13 神経軸索伸長促進作用を有する人工神経の開発と、その中枢末梢神経再生モデルでの評価 分担者
  13. 基盤研究(B)展開 H10-13 創傷を負った上皮に特異的な遺伝子組み替えを用いた表皮の再上皮化過程に関する研究 分担者
  14. A-STEP(科学技術振興機構→AMED)H26~H29 分担者
  15. 21世紀COEプログラム (分担) H15-19 融合的移植再生治療を目指す国際拠点形成 分担者
  16. 産学連携等研究費 H11-13 神経再生用材料の開発 代表者
  17. 科学研究費、基盤研究(B)平成29-31年 代表者脊髄損傷後の新規治療法の開発:大脳損傷メカニズムの解明と骨髄細胞を用いた修復
  1. 橋渡し研究加速ネットワークプログラム シーズB 平成29-30年 代表者 末梢神経損傷を対象とする神経再生補助材の開発

 

岡野純子

  1. 科学研究費補助金 基盤研究 (C)  平成20-21年度 Cyp26 (レチノイン酸分解酵素)の役割を中心とした皮膚発生における分子機構 代表者
  2. 科学研究費補助金 基盤研究 (C)  平成27-28年度 妊娠所期の低栄養による脳およびマイクログリアの発生異常と生後の精神疾患の関連の解析 分担者
  3. 科学研究費補助金 基盤研究 (C)  平成26-29年度 糖尿病性皮膚潰瘍の発生予防-皮膚バリア機能破綻機序の解明と新規治療法の開発 代表者
  4. 科学研究費補助金 基盤研究 (C) 平成29-31年 傷害表皮に遊走する骨髄細胞の機能解析および皮膚難治性潰瘍に対する新規治療法の開発 代表者
  5. 科学研究費、基盤研究(B)平成29-31年 分担者 脊髄損傷後の新規治療法の開発:大脳損傷メカニズムの解明と骨髄細胞を用いた修復
  6. アストラゼネカ研究サポート 平成28-30年度 糖尿病難治性皮膚壊疽潰瘍における新規治療標的の同定 研究代表
  7.  コスメトロジー研究振興財団 研究助成 平成26-28年度 レチノイン酸の皮膚内濃度モニタリングと新規アンチエイジング分子の同定への応用 研究代表
  8. 日本女医会 学術研究助成 平成25-26年度 小児期発症1型糖尿病患者に対する非侵襲的な血糖モニタリングの開発研究代表
  9. Banyu Foundation Research Grant 平成24年度-平成26年度糖尿病性壊疽/潰瘍に生じる感染機序の解明および新しい治療法の開発研究代表
  10. 京都大学教育研究振興財団 長期助成 平成21年度「皮膚の正常および異常発生の分子機構の解明」代表者
  11. アステラス病態代謝研究会 研究助成 平成24年度レチノイン酸とアラキドン酸経路を用いた育毛剤の開発 代表者
  12. 滋賀医科大学 学長裁量経費 基礎・臨床共同研究支援助成 平成24年度 脂腺細胞の発生/ 分化におけるレチノイン酸シグナリングを中心とした分子機構の解明 代表者
  13. 滋賀医科大学 学長裁量経費 生活習慣病研究支援助成 平成25年度糖尿病性皮膚症の病態解明と新規治療標的の同定 代表者