形成外科領域におけるヒト間葉系幹細胞移植を用いた瘢痕形成抑制の実現ならびに問題点の抽出と改善
独立行政法人国立成育医療研究センター

梅 澤

生殖・細胞医療研究部

明 弘

We have recently reported that implantation of bone marrow-derived mesenchymal stem cells significantly inhibits dermal
scar formation in rats and pigs. Human mesenchymal stem cells can be isolated by aspiration of bone marrow without difficulties.
Dermatoscopical analysis revealed that this novel approach ensures safety and efficacy: There was a significant decrease in thepercentage of scar formation. Thus, mature scar was reduced in a quantity and distribution of scar was altered during the repair
process. These results suggest that implantation of marrow-derived mesenchymal stem cells decreases visible scar formation. It isalso noteworthy that usage of somatic stem cells does not have ethical problem unlike human embryonic stem cells. After approvalof Institutional Review Board, we aim to perform a clinical trial of cell-based therapy using mesenchymal stem cells.

１．緒

免疫拒絶の心配がなく、実際に臨床応用に使用されている

言細胞である

これまで、骨髄由来の間葉系幹細胞は骨、筋、神経、軟4, 5）。MSC は、間葉系への多分化能を有するだ

けではなく、生体移植によって周囲の環境に合わせて分化・
6, 7）

骨、脂肪細胞などに分化し、生体に移植するとその環境に再生することも報告されており合わせて分化することが報告されてきた。ヒトに近い皮膚関与する可能性を示唆している。著者らはこの MSC の能構造を有するブタの皮膚縫合創に骨髄由来間葉系幹細胞を力に注目し、MSC が皮膚創傷治癒に与える影響を研究し自家移植することでも同様の効果が確認されており、ヒトてきた。その結果、ラットとブタにおいて、MSC 投与にでも同様の効果が得られる可能性が高いと考えられる。現より皮膚の急性創傷瘢痕形成が抑制され、正常に近い皮膚段階では骨髄由来間葉系幹細胞移植により移植細胞がどの構造が再生されたような細胞に分化したのか、周囲の組織にどのような影響紹介する。

8, 9, 10）を与えて皮膚構造が再生したのかが不明であり、本研究でう。

。これまでの基礎的知見を中心に

２．実

は２年間で実験動物を用いてそのメカニズムを明らかにし、ヒトへの臨床応用を試みヒト間葉系幹細胞移植の評価を行、皮膚創傷の再生にも験2. 1 ヒト間葉系幹細胞移植後組織の経時的変化（創治癒過程）の観察

本研究は、ヒト間葉系幹細胞を生体外で培養・増殖させ、実験動物（ラット）の骨髄液から MSC を単離する。また、それを投与する「細胞治療」と、縫合創の「瘢痕化抑制」

骨髄液を採取したラットを創傷モデル動物とし、得られたを目指す。これまでラット、ブタにおいて効果が認められ細胞の自家移植を行う。皮膚切開創作成後早期から、経時ており、そのメカニズムを解明しヒトに応用することで先的に細胞移植を行った組織を採取し、免疫組織化学を用い天性疾患の治療や美容形成手術に大きく貢献する。て比較検討を行う。

形成外科領域において Scarless wound healing は長年の研究課題とされており、実際の臨床現場でも手術手技や創

2. 2

細胞マーカーの検討および細胞の規格設定

傷被覆剤、成長因子の投与などの工夫により、瘢痕の軽減

細胞移植に用いる細胞の規格設定を行う。得られた細胞が試みられてきた。しかし、瘢痕の質を改善することはでに対する網羅的遺伝子発現解析と免疫不全動物への移植をきても、消失させるまでには至っていない並行して行うことで、in vivo と in vitro の相関を判定する。

1, 2）

。

一方、骨髄由来の間葉系幹細胞（MSC：Mesenchymal

３．結stem cell）は再生医療の細胞源として有用性が高いと考え3）られている 。特に自家移植が可能であるため、感染症や

3. 1

果

MSC がラットの急性皮膚創傷に与える影響

ラットの大腿骨より骨髄血を採取し、培養皿に接着する
Inhibition of dermal scar formation
by cell-based therapy using humanmesenchymal stem cells
Akihiro Umezawa
Department of Reproductive Biology,
National Research Institute for Child
Health and Development

細胞を MSC として使用した。ラットの背部 4 ヶ所の真皮内に MSC を局注し、直後に１㎝の皮膚全層切開を加えた。
皮膚全層切開創への MSC 移植後７日目の肉眼的観察結果
では、コントロールにおいてわずかに創を認識できるが、MSC 移植創では創は認識しにくくなっていた。14 日目のコントロールの組織像では創の範囲に一致して膠原線維の− 86 −

形成外科領域におけるヒト間葉系幹細胞移植を用いた瘢痕形成抑制の実現ならびに問題点の抽出と改善乱れと皮膚付属器の欠損を認めた。MSC 移植創では創の範囲に一致して膠原繊維野乱れと皮膚付着器の欠損を認め範囲の判別が困難であり、正常組織に近い状態で治癒してた。これらの瘢痕を評価するために、Singer らによる組いることが確認された。これらの瘢痕を評価するために、織像のスコアリングを応用した。その結果、MSC 移植層

Singer らによる組織像のスコアリングが優位に高得点になり、正常組織近い状態であるという結11）を応用した。その結果、MSC 移植創が有意に高得点となり、正常組織に果が得られた。

近い状態であるという結果が得られた。
GFP ラットの培養細胞を用いた研究では、創に移植し3. 4細胞マーカーの検討および細胞の規格設定

た GFP ラットの MSC は創の肉芽底面と周囲の真皮直下にMSC は創に移植されると大部分がビメンチン陽性とな分布していることが確認され、創傷治癒に影響を与えていり、繊維芽細胞様の細胞に分化していた。また、筋繊維芽ると考えられている。そして、MSC は創に移植されると細胞に分化していないことから、瘢痕拘縮抑制に有利に働大部分がビメンチン陽性となり、線維芽細胞様の細胞に分いていると考えられた。さらに MSC の培養段階では陰性化していた。また、筋線維芽細胞に分化していないことかだった CD31 が、MSC 移植後に陽性化していることが確認

ら、瘢痕拘縮抑制に有利に働いていると考えられた。さらされ、創周囲の血管形成に何らかの影響を与えている可能に、MSC の培養段階では陰性だった CD31 が、MSC 移植性が示唆された。

後に陽性化していることが確認され、創周囲の血管形成に４．考何らかの影響を与えている可能性が示唆されている。

察Western blotting を行ったところ、ラットのMSC は HGF

これまでに皮膚創傷に対する MSC の作用に関する報告（Hepatocyte growth factor）を強く発現していることが確認さはあるが、創傷の治癒期間を早める目的の研究が多く、瘢れた。HGF には、TGF b1（Transforming growth factor）

痕を目立たなく治癒させるための研究は胎仔を利用したもを抑制する作用があり、TGFb1 は創の線維化・瘢痕化をのに散見されるのみである。本方法は瘢痕を消失させるこ引き起こす代表的な成長因子として知られている。そのたとを究極の目的としており、そのために一次治癒の創を対め、MSC に含まれる HGF が TGFb1 の作用を抑制するこ象とし、真皮縫合を行うなどの瘢痕を抑制するための良好とで瘢痕化が抑制されたことが予測される。また、炎症反な条件を整えることに留意した。通常行われている瘢痕形応が線維化を促進することも知られているが、MSC 移植成術や腫瘍切除術に MSC 移植を加えることで、皮膚創傷創 で は 有 意 に 炎 症 細 胞 の 数 が 減 少 し て い た。 つ ま り、の瘢痕化を抑制できる結果となった。形成外科領域においMSC を移植することで、創傷治癒の炎症期の炎症細胞浸て Scarless wound healing は長年の研究課題であり、これ潤が抑制され、瘢痕形成抑制に寄与している可能性が考えまでは主に手術手技や創傷被覆剤の工夫、成長因子の投与られた。などが試みられてきた。ラット、ブタにおいて効果が認められており、そのメカニズムを解明しヒトに応用すること

3. 2

MSC がブタ皮膚創傷治癒に与える影響で、今後、口唇裂や合多指症などの先天性疾患の術後の瘢次に著者らは、よりヒトと皮膚構造が似ているとされる痕抑制や、乳房再建等の美容手術などでも同様に瘢痕を目

ブタ皮膚における研究も行った。ラットと同様にブタ皮膚立たなくする治療に貢献でき、それらを求める患者は相当全層切開創へ MSC の自家移植を行ったところ、移植後 28数存在と考えられることから、今後臨床に広い範囲で貢献日目の時点でコントロールに比して肉眼的に瘢痕は目立たする時期も近いことが期待される。

ず、組織学的にも有意に正常皮膚に近い状態に創が治癒し本方法は、通常の腫瘍切除術とほぼ同様に、患者に身体ていることが確認された。また、MSC 移植創では筋線維的負担を最小限とするよう配慮して計画されている。骨髄芽細胞の出現が抑制され、弾性線維が出現していることが採取が必要であること、培養細胞が必要量に達するまでの観察された。

期間を予測して待機するということが負担として考えられるが、実際には骨髄採取に困難はなく、手術日の設定も通3. 3 ヒト間葉系幹細胞移植後組織の経時的変化（創治癒過程）の観察

常の手術申し込みの場合と大きく変わることはなかった。

国立成育医療センターで得られる様々な組織から単離さターで行う、と２施設間での細胞の搬送が必要であるが、れるヒト間葉系細胞を用いて実験動物への移植を行い、創連携はスムーズで、培養や手術に支障を生じることはなか傷治癒効果を判定した。皮膚全層切開層への MSC 移植後った。

骨髄採取と MSC 移植は当院で、細胞培養は成育医療セン

７日目の肉眼的観察結果では、コントロールにおいてわず移植による瘢痕抑制の評価であるが、中央の腫瘍再発部かに創を認識できるが、MSC 移植層では創は認識しにくを除くと、肉眼的所見に加えてマイクロスコープ（スカラ、くなっていた。14 日目のコントロールの組織像では創の30 倍）上でも瘢痕は相当目立たなくなっている。それは、− 87 −

コスメトロジー研究報告 Vol.19, 2011

同一患者の MSC 移植を行わなかった他の瘢痕と比べてもtotal ankle joints for treatment of osteoarthritis.

同様の結果を認めた。

Biomaterials, 26, 4654-4661, 2005.

これまでに、皮膚創傷に対する MSC の作用に関する報６）Jiang Y, Jahagirdar BN, Reinhardt RL, et al.:告はあるが 、創傷の治癒期間を早める目的の研究が多く、Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from12）

adult marrow. Nature, 418, 41-49, 2002.

瘢痕を目立たなく治癒させるための研究は胎仔を利用した
13）。本方法は、瘢痕を消失さ

７）Kamiya K, Fujinami Y, Hoya N, et al.: Mesenchymalせることを究極の目的としており、そのために１次治癒のstem cell transplantation accelerates hearing recovery

創を対象とし、真皮縫合を行うなど瘢痕を抑制するためのthrough the repair of injured cochlear fibrocytes. Am.

ものに散見されるのみである

J. Pathol., 171, 214-226, 2007.

良好な条件を整えることに留意した。私たちが通常行っている瘢痕形成術や腫瘍切除術に MSC 移植を加えることで、

８）Satoh H, Kishi K, Tanaka T, et al.: Transplanted

皮膚創傷の瘢痕化を抑制することが可能であれば、今後、

mesenchymal stem cells are effective for skin

先天性疾患の治療や形成外科的美容学的手術に大きく貢献

regeneration in acute cutaneous wounds. Cellすることが期待される。

Transplant., 13, 405-412, 2004.
９）中島龍夫，佐藤博子，貴志和生，ほか : 臨床応用への（引用文献）

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理と臨床 , 27, 364-366, 2009.

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２）Akita S, Akino K, Imaizumi T, et al.: The quality

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