信州医誌，58⑸：263〜265，2010

骨髄由来細胞移植による膀胱再生信州大学医学部泌尿器科学講座

今村 哲

はじめに近年，何らかの原因によって機能を失った臓器の再也

膀胱全体の約３分の１を占める膀胱平滑筋層が消失した凍結傷害部位がある（図１）。凍結傷害が及ばなかった残りの部位は，正常膀胱組織と同等の平滑筋層を生，難治性疾患の治療，あるいは，臓器移植における有している。膀胱内圧測定から，この凍結傷害膀

慢性的なドナー不足を補うことを目的とした再生医療

胱モデルは，典型的かつ規則的な膀胱収縮が消失して研究が精力的に行われている。我々は，放射線治療，いることを確認している 。

膀胱破裂，難治性神経因性膀胱，糖尿病などにより，凍結傷害を与えてから３日後，培養によって得られ膀胱組織が傷害を受け排尿機能や蓄尿機能が低下もした骨髄由来細胞（１×10 個）を凍結傷害部位に注入

くは，消失した膀胱に対し，正常な膀胱機能を取り戻移植する。対照群には無細胞液を注入する。移植14日すための再生医療研究を進めている。そのストラテジー

後，対照群では SM A 陽性細胞がほとんど存在しない

は，傷害を受けた部位に，患者から採取した骨髄由来が，細胞移植群では SMA 陽性細胞からなる平滑筋層細胞を注入移植することによって，膀胱を再生させるが再構築される（図２）。再構築された平滑筋層の中というものである。本稿では，マウス凍結傷害膀胱モには，GFP と SMA の両抗体に陽性な細胞，即ち，デルを用いた，骨髄由来細胞移植による膀胱再生の可移植した骨髄由来細胞から分化した平滑筋細胞が認め能性について述べる。また，生体微小環境の視点からられる（図２）。その平滑筋細胞は互いに，または，骨髄由来細胞移植による膀胱再生について考察する。

ホストの平滑筋細胞と結合し層構造を構築している 。

骨髄由来細胞移植による膀胱再生

膀胱内圧測定において，対照群では膀胱収縮を認めな
いが，細胞移植群では正常膀胱と同等の高い膀胱収縮

我々は，５週齢 ICR マウスをドナーとし，同週齢圧と規則正しい膀胱収縮が認められる 。以上の結果

ヌードマウスをレシピエントとした同種移植実験をから，骨髄由来細胞移植により機能的な膀胱の再生が行っている。ICR マウスの大腿骨から骨髄細胞を採可能だと考えられる。

取し，コラーゲンコートされた培養皿で７日間初代培養を行う 。この初代培養の目的は，① 移植に必要な膀胱再生を可能にした生体微小環境細胞数を確保する，② コラーゲン接着性を利用して一般的に正常組織への（幹）細胞注入移植では，生着混在している血球細胞，造血幹細胞などを除去する，率が１％にも満たないことが知られている。我々も，③ レシピエント組織内で移植した細胞を検出するた

正常膀胱組織への骨髄由来細胞の注入移植実験から，めに緑蛍光色素タンパク（GFP）遺伝子を導入する移植された細胞はほとんど生着しないことを確認してことである。７日間の培養期間で，培養皿に接着・伸いる。しかし，凍結傷害を与えた膀胱組織に骨髄由来展し，増殖した細胞を骨髄由来細胞として移植実験に細胞を移植すると，高い生着率，平滑筋細胞への分化用いている（図１）。また，培養終了時点の骨髄由来を示すとともに，平滑筋層の再構築を示す。このこと

細胞は，平滑筋特異的抗体（alpha smooth muscleから，我々は，凍結傷害を与えてから３日後の膀胱組

actin : SM A）に対して陰性，つまり平滑筋細胞への織における生体微小環境に高い関心を寄せている 。

分化を遂げていない細胞であることを確認している。

凍結傷害を与えた部位では，正常膀胱では認められ骨髄細胞の初代培養と並行して，移植３日前に，レないハニカム様構造が形成されている（図３）。これ

シピエントとなるヌードマウスの膀胱に，ドライアイは，凍結傷害によって平滑筋細胞がアポトーシスなどスで冷却した金属棒を30秒当てることによって，凍結により死滅したことで形成された構造であると考えら傷害を与える 。凍結傷害を与えて３日後の膀胱には，れる 。我々は，注入移植された骨髄由来細胞は，こNo. 5, 2010263

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図１

骨髄由来細胞と凍結傷害膀胱モデル

初代培養によって，培養皿に接着・伸展し，増殖した GFP 発現骨髄由来細胞（上段）。凍結傷害を与えてから３日後，傷害部位（矢印）では，平滑筋層が消失している（下段）。

図２ 膀胱平滑筋の再生と骨髄由来細胞の平滑筋細胞への分化
骨髄由来細胞を移植すると平滑筋層が再生する（上段左）が，対照群では平滑筋層は形成されない（上段右）。再生した平滑筋層には，GFP 抗体（下段左）と平滑筋マーカー（下段中央）に両陽性な細胞，即ち，骨髄由来細胞が平滑筋細胞に分化した細胞（下段右）が認められる。
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信州医誌 Vol. 58

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図３ 凍結傷害部位の平滑筋層正常膀胱での平滑筋層（左）には認められないが，凍結傷害部位には，ハニカム様構造（右，矢印）が形成される。のハニカム様構造にトラップされることにより生着率

結傷害を受けた膀胱組織では，細胞の足場となりうるが向上するのではないかと考えている。さらに，このハニカム様構造を有し，さらに，平滑筋細胞への分化

ハニカム様構造は，組織構築に必須な細胞の足場としを誘導する Growth factor が発現している。つまり，ての役割を担ったのではないかと考えている。

骨髄由来細胞移植よって膀胱の再生に成功したのは，凍結傷害膀胱と正常膀胱における84種類の Growthfactor mRNA を PCR アレイ解析すると，正常膀胱

Tissue Engineering を構成する３要素を満足したからだと考えている。と比 して凍結傷害膀胱では，炎症反応，血管新生，現在の再生医療研究は，利用する幹細胞の供給源，組織治癒に関する19種類の Growth factor mRNA が分化能力，分化機序と制御などの細胞生物学的研究，統計学的に有意な高レベル発現を示す 。特筆すべき

あるいは，細胞の足場となるバイオマテリアルの開発，は，平滑筋細胞への分化に関与するGrowth factorでGrowth factor デリバリーシステムの開発などの生物ある，secreted phosphoprotein 1（SPP1），inhibin

工学的研究など多種多様な領域で精力的に研究が行わ，glial cellline‑derivedneurotrophicbeta‑A（INHBA）れている。しかし，利用する（幹）細胞の生着率，分化，transforming growth factor beta1factor（GDNF）

効率と制御，組織再構築に大きく影響を与える生体微（TGFB1）mRNAが含まれていることである。これは，小環境に関する研究は，ほとんど皆無である。日進月

凍結傷害が及ばなかった部位からの自然治癒が起こる

歩の発展を続ける幹細胞研究やバイオマテリアル研究からだと考えている。そして，SPP1，INHBA，GDNF，と，再生が必要な患部における生体微小環境の研究とTGFB1 mRNAから翻訳されたGrowth factorは，移が融合したとき，高成績が期待できる再生医療が実現

植した骨髄由来細胞の平滑筋細胞への分化に，大きくするだろう 。

関与するのではないかと考えられる。

ま と め

今後の再生医療研究

何らかの原因によって傷害を受けた膀胱に対して，TissueEngineeringは，細胞，細胞の足場と，Growth

骨髄由来細胞移植は機能的な膀胱再生に有用な治療とfactor の３要因から構成されている。骨髄由来細胞なり得る可能性を示した。また，今後の再生医療におは，骨細胞，軟骨細胞，脂肪細胞，筋肉細胞，神経細けるブレイクスルーには，生体微小環境の研究が必須胞などに分化する多分化能を有している。一方で，凍である。

文献1) Imamura T, Kinebuchi Y, Ishizuka O, Seki S, Igawa Y, Nishizawa O:Implanted mouse bone marrow‑derived cells reconstruct layered smooth muscle structures in injured urinary bladders. Cell Transplantation 17:267‑278, 2008
2) Imamura T,Yamamoto T,Ishizuka O,Gotoh M,Nishizawa O:The microenvironment of freeze‑injured

mouse urinary bladders enables successful tissue engineering. Tissue Engineering 15:3367‑3375, 20093) Imamura T, Ishizuka O, Yamamoto T, Gotoh M, Nishizawa O:Bone marrow‑derived cells implanted

into freeze‑injured urinary bladders reconstructs functional smooth muscle layers. LUTS 2:1‑10, 2010

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