ヒト間葉系幹細胞(HMSC)

間葉系幹細胞(MSCs)は、自己複製能と様々な細胞型に分化する卓越した能力を特徴とする間葉系細胞である。このため、再生医療、薬物検査、疾患研究において貴重なツールとなっている。間質細胞は通常、臍帯、骨髄、脂肪組織などの多様な組織から得られる。しかし、月経血や子宮内膜といった新しい供給源も見つかっている。これらの供給源は、入手のしやすさと臨床応用の可能性から好まれている [1]。

この論文では、間葉系幹細胞の一般的な特徴、種類、そして研究における応用の可能性について明らかにする。主な内容は以下の通りである：

1.間葉系幹細胞の一般的特徴
2.間葉系幹細胞の培養に関する情報
3.間葉系幹細胞の種類と特徴
4.間葉系幹細胞の研究応用

1.間葉系幹細胞の一般的特性

このセクションでは、間葉系幹細胞の一般的な特性について述べる：

多能性
MSCは多能性幹細胞である。MSC細胞は多能性幹細胞であり、複数の細胞型に分化する能力を持っているため、再生医療のための貴重な研究ツールとなっている。
自己複製
他の幹細胞と同様、間葉系幹細胞も自己複製能力を持つため、長期間にわたり安定した幹細胞の供給源を維持することができる。
免疫調節能
間葉系幹細胞は免疫調節効果を発揮するため、様々な自己免疫疾患の治療に用いられている。
免疫原性
一般的に、MSCは低レベルの免疫原性を有しており、移植における免疫拒絶反応のリスクを軽減している。しかし、免疫原性は種類によって異なる。
入手可能性と入手しやすさ
MSCは、骨髄、脂肪組織、臍帯組織など様々な組織から単離することができるため、研究や治療への応用が容易である。

2.間葉系幹細胞培養情報

間葉系幹細胞の培養を効果的に管理し、取り扱うためには、以下のMSCs細胞培養に関する情報を総合的に理解することが不可欠です。この知識は、あなたの仕事を楽にするだけでなく、研究の進展を加速させることでしょう。

間葉系幹細胞培養のポイント

倍加時間：	個体数の倍加時間は、MSCsの種類によって異なる。その範囲は15.8～41.9時間である [2]。
接着または懸濁状態：	間葉系幹細胞は接着性である。
播種密度：	MSCsに推奨される細胞播種密度は、1～3 x¹⁰⁴ ^cells/cm2である。播種に際しては、細胞を1×PBS（リン酸緩衝生理食塩水）で洗浄し、アキュターゼ（継代液）とともに常温で約10分間インキュベートする。細胞剥離後、培地を加え、細胞を遠心分離する。その後、細胞ペレットを注意深く再懸濁し、細胞を新しい培地の入った新しい培養フラスコに分注する。
増殖培地：	間葉系幹細胞の培養には、0.1 ng/ml bFGF（塩基性線維芽細胞増殖因子）、2.0 mM安定グルタミン、リボヌクレオシド、デオキシリボヌクレオシド、1.0 mMピルビン酸ナトリウム、および2.2 g/L NaHCO3を含むαMEM培地を用いる。培地は2～3日ごとに交換する。
増殖条件：	間葉系幹細胞の培養は、37℃、5% CO2の加湿インキュベーター内で行う。
保存：	間葉系幹細胞は、液体窒素の気相中または-150℃以下で長期保存が可能である。
凍結プロセスと培地	間葉系幹細胞の保存にはCM-1またはCM-ACF凍結培地が用いられる。一般的にはゆっくりとした凍結プロセスが適応され、1分間に1℃しか温度が下がらない。これによって細胞の生存性が保たれる。
解凍プロセス：	凍結された間葉系幹細胞は、あらかじめ37℃に設定されたウォーターバスに約60秒間わずかに浸される。その後、新鮮な培地を加え、細胞を再懸濁し、遠心分離する。このステップで細胞から凍結培地成分が除去される。得られた細胞ペレットを増殖培地に添加し、細胞を新しいフラスコに分注して培養する。
バイオセーフティレベル	間葉系幹細胞培養の取り扱いと維持管理には、バイオセーフティーレベル1の実験室が必要である。

3.間葉系幹細胞の種類とその特徴

間葉系幹細胞には多くの種類がある。ここでは、3つの主要なMSCタイプについて述べる。

3.1 脂肪由来間葉系幹細胞

脂肪由来間葉系幹細胞（AD-MSCs）は、脂肪組織から抽出される間葉系幹細胞の一種である。
脂肪組織に豊富に存在し、脂肪吸引と呼ばれる低侵襲手術によって比較的容易に抽出することができる。
同種移植時に免疫反応を起こしにくい。
これらの細胞は強固な脂肪形成能を示し、他の間葉系幹細胞に比べて脂肪細胞（脂肪細胞）への分化傾向が高い。

ヒト間葉系脂肪組織細胞（HMSC.AD）をMSC-2細胞培養液中、10倍に拡大し、脂肪細胞マーカーとしてトリグリセリドを強調したOil-Red-Oで脂肪分化培地を染色。

3.2 骨髄由来間葉系幹細胞

骨髄由来間葉系幹細胞（BM-MSCs）は骨髄から採取され、一般的には臀部と大腿部の骨から採取される。この非造血細胞は1970年にA.J.フリーデンスタインによって発見された。
BM-MSCsの採取方法は、例えば骨髄吸引など、痛みを伴い侵襲的である。
骨髄間葉系幹細胞の移植には、免疫拒絶反応のリスクを減らすために、レシピエントとの密接なマッチングが必要である。
骨髄間葉系幹細胞は骨形成能を有する。骨細胞である骨細胞に分化する傾向が強い。

40倍の倍率で、骨形成分化中の細胞をAlizarin-Red-S染色でカルシウム沈着を可視化し、同じ倍率で脂肪形成分化中の細胞をOil-Red-O染色した。

3.3 臍帯由来間葉系幹細胞

臍帯由来幹細胞（UC-MSCs）は臍帯組織から得られる。
臍帯組織は、出産後に幹細胞を採取するのに容易にアクセスできる。
BM-MSCsと同様、臍帯幹細胞も免疫反応を避けるため、移植にはレシピエントとドナーのHLAマッチングが必要である。
臍帯幹細胞は高い神経分化傾向を示すため、神経学研究の貴重な研究ツールとなる。

4.間葉系幹細胞の研究応用

間葉系幹細胞（MSCs）は、その重要な治療的可能性から、生物医学研究に広く用いられている。このセクションでは、様々なタイプの間葉系幹細胞の有望な応用例をいくつか紹介する。

再生医療研究： 間葉系幹細胞は多能性細胞であり、軟骨、骨、筋肉、脂肪細胞などの様々な細胞型に分化する可能性を持っている。間葉系幹細胞は多能性細胞であり、軟骨細胞、骨細胞、筋肉細胞、脂肪細胞など様々な細胞に分化する可能性があるため、損傷した組織の修復や代替を目的とした再生医療として投与されている。MSCの再生応用は、主に皮膚、骨、筋骨格系の損傷において観察されている。例えば、2020年にHelena Debiazi Zomerらによって行われた研究では、脂肪組織由来の間葉系幹細胞（AD-MSCs）が、マウスモデルにおいて皮膚の創傷治癒を促進することが明らかにされた。AD-MSC細胞は、血管新生と細胞外マトリックスの再構築を刺激し、対照群よりも正常な健康な皮膚に似た、より質の高い瘢痕を形成する。臍帯由来間葉系幹細胞の骨欠損修復特性も、研究によって確認されている。臍帯由来間葉系幹細胞は、血管新生、破骨細胞新生、宿主MSCの動員、あるいは骨芽細胞様細胞への分化を促進することにより、修復効果を発揮する。
免疫系疾患/障害： 間葉系幹細胞は免疫調節作用を発揮する。間葉系幹細胞は免疫反応を制御し、炎症を抑制する傾向がある。そのため、間葉系幹細胞は自己免疫疾患、すなわち関節リウマチ、多発性硬化症、炎症性腸疾患などの治療に用いられている。関節リウマチ患者から抽出した末梢血T細胞に対する骨髄由来間葉系幹細胞の免疫調節効果を調べた研究がある。骨髄間葉系幹細胞は、T細胞に対して抑制効果を発揮し、関節リウマチの生理病理に関与するサイトカインを抑制した[5]。
神経および心臓血管研究： MSCは、神経学的および心血管研究への応用に大きな可能性を秘めている。MSCは、パーキンソン病やアルツハイマー病などの神経変性疾患の治療に用いられている。さらに、MSCは心筋梗塞の後、損傷したり傷ついたりした心臓組織を修復するため、心血管系疾患の治療にも用いられている。その上、MSCは血管新生も促進するため、心血管研究においても貴重な存在である。このような研究では、急性心筋梗塞（MI）モデルにおいて、脂肪由来と骨髄由来の間葉系幹細胞の治療可能性が検討された。この研究では、どちらの幹細胞も心臓組織の再生と線維化の抑制に等しく有益であることが判明した [6]。興味深いことに、2022年に行われた研究では、ヒト臍帯由来間葉系幹細胞（UC-MSCs）が、腸内微生物の制御を介してパーキンソン病マウスモデルにおいて神経保護効果を発揮することが発見された。このマウスモデルは、UC-MSCsの経鼻移植後、運動機能の改善を示した[7]。

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cryovial

製品番号 300665

参考文献

Ding, D.C., W.C. Shyu, and S.Z. Lin,Mesenchymal stem cells.Cell Transplant, 2011.20(1): p. 5-14.
Zhan, X.-S., et al.,A comparative study of biological characteristics and transcriptome profiles of mesenchymal stem cells from different canine tissues.International journal of molecular sciences, 2019.20(6): p. 1485.
Zomer, H.D., et al.,真皮および脂肪組織由来の間葉系間質細胞は、マクロファージの分極を誘導し、修復促進表現型へと変化させ、皮膚の創傷治癒を改善する。Cytotherapy, 2020.22(5): p. 247-260.
臍帯由来間葉系幹細胞による骨代替物を用いた骨欠損修復。Stem Cells International, 2020. 2020.
Pedrosa、M.ら、関節リウマチ患者の末梢血T細胞に対するヒト骨髄由来間葉系間質/幹細胞の免疫調節効果。Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020.14(1): p. 16-28.
Omar, A.M., et al.,Acute Myocardial Infarction Modelに対する脂肪組織由来間葉系幹細胞と骨髄由来間葉系幹細胞の治療可能性の比較研究.Oman Med J, 2019.34(6): p. 534-543.
Sun, Z., et al.,Human umbilical cord mesenchymal stem cells improve locomotor function in Parkinson's disease mouse model through regulating intestinal microorganisms.Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022.9: p. 808905.