間葉系幹細胞の椎間板への移植は、Tie2陽性前駆細胞数を増加させ、細胞死を防ぎ、増殖反応を誘導する

Mesenchymal Stem Cell Homing Into Intervertebral Discs Enhances the Tie2-positive Progenitor Cell Population, Prevents Cell Death, and Induces a Proliferative Response.

• Sebastian Wangler
• Marianna Peroglio
• Ursula Menzel
• Lorin M Benneker
• Lisbet Haglund
• Daisuke Sakai
• Mauro Alini
• Sibylle Grad

抄録

研究デザイン:

ヒト間葉系幹細胞（MSC）と椎間板（IVD）組織サンプルを用いた実験的研究。

STUDY DESIGN: Experimental study with human mesenchymal stem cells (MSCs) and intervertebral disc (IVD) tissue samples.

目的:

本研究の目的は、Tie2陽性のIVD前駆細胞集団、IVD細胞の生存、増殖に及ぼすMSCホミングの影響を明らかにすることである。

OBJECTIVE: This study aimed to characterize the effect of MSC homing on the Tie2-positive IVD progenitor cell population, IVD cell survival, and proliferation.

背景データの概要:

ヒトMSCの移植は、IVDの再生能力を高めることを目的としたMSC注入に代わる可能性があるとされています。Tie2（CD202bまたはAngiopoietin-1 receptor TEKチロシンキナーゼ）を発現するIVD細胞は、椎間板形成分化能を有する前駆細胞集団である。しかし、Tie2陽性前駆細胞の割合は、加齢や体外診断用臓器の変性の程度に応じて減少し、体外診断用臓器の再生能力が低下する可能性があります。

SUMMARY OF BACKGROUND DATA: Homing of human MSCs has been described as potential alternative to MSC injection, aiming to enhance the regenerative capacity of the IVD. IVD cells expressing Tie2 (also known as CD202b or Angiopoietin-1 receptor TEK tyrosine kinase) represent a progenitor cell population with discogenic differentiation potential. However, the fraction of Tie2-positive progenitor cells decreases with aging and degree of IVD degeneration, resulting in a potential loss of the IVD's regenerative capacity.

方法:

椎骨骨髄吸引から単離したヒトMSCを標識し、ウシIVDとヒトIVD組織のエンドプレートに播種した。5日間のMSC遊走後、組織消化によりIVD細胞を分離した。Tie2陽性、死滅、アポトーシス、増殖性のIVD細胞の分画をフローサイトメトリーで評価し、未処理のIVD細胞と比較した。

METHODS: Human MSCs, isolated from vertebral bone marrow aspirates, were labeled and seeded onto the endplate of bovine IVDs and human IVD tissue. Following MSC migration for 5 days, IVD cells were isolated by tissue digestion. The fractions of Tie2-positive, dead, apoptotic, and proliferative IVD cells were evaluated by flow cytometry and compared to untreated IVDs. For human IVDs, 3 groups were investigated: nondegenerated (organ donors), IVDs of patients suffering from spinal trauma, and degenerative IVD tissue samples.

結果:

ウシおよびヒトの体外診断用サンプルでは、MSCホミングによりTie2陽性の体外診断用細胞の割合が増加した。さらに、ウシおよびヒトのIVD組織において、MSCホモ接合後に増殖反応が認められ、死細胞の割合が減少した。

RESULTS: MSC homing enhanced the fraction of Tie2-positive IVD cells in bovine and human IVD samples. Furthermore, a proliferative response and lower fraction of dead cells were observed after MSC homing in both bovine and human IVD tissues.

結論:

本研究で得られた知見は、MSCの椎間板への移植が椎間板細胞の生存と再生能力を向上させることを示しており、これは細胞間コミュニケーションを介したものである可能性がある。MSCホミングは、融合部に隣接するIVDやヘルニア後のIVDなど、リスクのあるIVDの変性カスケードの発症を予防するための治療戦略の可能性があると考えられる。

CONCLUSION: Our findings indicate that MSC homing enhances the survival and regenerative capability of IVD cells, which may be mediated by intercellular communication. MSC homing could represent a potential treatment strategy to prevent the onset of the degenerative cascade in IVDs at risk such as IVDs adjacent to a fused segment or IVDs after herniation.

証拠レベル:

該当なし

LEVEL OF EVIDENCE: N/A.