移植的人類iPS細胞衍生的神經干/祖細胞的活性對突觸的形成和維持是否重要?

11月24日，慶應義塾大學宣布，通過移植人類iPS細胞衍生的神經干/祖細胞，并利用一種名為DREADD的人工受體技術從體外刺激移植細胞，反復提高其活性，成功恢復了脊髓損傷小鼠的運動功能。 這項研究是由該大學的生理學系進行的。 這項研究是由該大學生理學系的岡野英之教授、骨科手術系的中村正也教授、河井桃太郎助理教授和全職講師永吉治人領導的研究小組進行的。 該研究結果已在線發表在《細胞報告》上。

脊髓損傷(SCI)是指脊髓實質在交通事故或其他創傷事件中受傷，導致受傷部位以下的運動、感覺和自主神經系統癱瘓的一種情況。 每年大約有5,000個新病例，日本的患者人數繼續增加，目前有10萬至20萬人患有這種疾病，盡管仍然沒有根本的治愈方法。 亞急性患者的治療和累積慢性患者的治療都被認為是重大挑戰。

迄今為止，我們的研究小組已成為世界上第一個將人類iPS細胞衍生的神經干/祖細胞移植到脊髓損傷的嚙齒動物和靈長類動物模型中，以實現受損脊髓的再生，并成功地恢復了運動功能。 此后，該小組繼續朝著實現脊髓再生醫學的方向研究，并開始了 "利用iPS細胞衍生的神經祖細胞治療亞急性脊髓損傷的再生醫學 "的臨床研究。 這一次，研究小組把重點放在了移植細胞的活性上，作為進一步提高細胞移植療法的治療效果的研究的一部分。 眾所周知，在正常的神經發育中，未成熟的神經元的活動對突觸的形成和維持很重要。 同樣，我們假設移植的人類iPS細胞衍生的神經干/祖細胞的活動將在涉及移植細胞的突觸的形成和維護中發揮重要作用。

每日移植的細胞刺激在改善運動功能方面比單獨的細胞移植更有效

為了開發一種只選擇性地刺激移植細胞以增加活性的方法，研究人員使用最近開發的人工受體，在很長一段時間內只刺激移植細胞。 將結果與單純的常規細胞移植療法進行了比較，以驗證治療效果。 特別是，人工受體的基因提前在人類iPS細胞衍生的神經干/前體細胞中表達。 在脊髓損傷的小鼠中，在亞急性期進行了細胞移植，然后每天對移植的細胞進行刺激。 這與只接受細胞移植的單獨組相比，后者只接受細胞移植。

結果顯示，刺激組比單獨的細胞移植組更能改善運動功能。 發現移植的細胞分化成神經元，并與周圍的細胞形成突觸，而且突觸基因和蛋白質的表達在受刺激組中有所增加。

這些發現強調了人類iPS細胞衍生的神經干/祖細胞的活動以及移植細胞和周圍組織之間的突觸活動在脊髓損傷中的重要性。 希望這項研究的結果將被用于開發治療方法，以提高細胞移植治療的療效。