肝細胞増殖因子を過剰発現させた歯髄幹細胞は関節リウマチに二重の効果を示す

Pulp stem cells with hepatocyte growth factor overexpression exhibit dual effects in rheumatoid arthritis.

• Xiwen Dong
• Fanxuan Kong
• Chao Liu
• Shiyun Dai
• Yuning Zhang
• Fengjun Xiao
• Huan Zhang
• Chu-Tse Wu
• Hua Wang

抄録

背景:

肝細胞増殖因子（HGF）を発現するアデノウイルスをトランスフェクションしたヒト歯髄幹細胞（DPSC）の治療効果を、コラーゲン誘導性関節炎（CIA）のマウスモデルで検討した。

BACKGROUND: To investigate the therapeutic effect of human dental pulp stem cells (DPSCs) transfected with adenovirus expressing hepatocyte growth factor (HGF) in a mouse model of collagen-induced arthritis (CIA).

方法:

DPSCsをAd-HGFで修飾し、HGF過剰発現DPSCsであるDPSCs-HGFを作製した。実験マウスCIAモデルにおいて、DPSCs-HGFとDPSCs-Null（Ad-Nullで修飾したもの）を、関節の腫脹の有無で判定される疾患発症後に静脈内投与により移植した。コラーゲン注入後49日目に関節に対する治療効果を病理組織学的解析およびマイクロコンピュータ断層撮影により評価した。炎症性サイトカインはミリプレックスキットおよび免疫組織化学染色により血清および関節の両方で解析し、末梢血中の調節性T細胞（Tregs）はフローサイトメトリーを用いて解析した。さらに、一次線維芽細胞様滑膜細胞を単離し、コロニー形成解析およびＦＡＣＳを行い、ＦＬＳの増殖および細胞周期に対するＨＧＦの影響を評価した。また、HGF-cMetのシグナル経路を明らかにするためにウエスタンブロットアッセイを行った。

METHODS: DPSCs were modified with Ad-HGF to produce HGF-overexpressing DPSCs, DPSCs-HGF. In experimental mouse CIA model, DPSCs-HGF and DPSCs-Null (modified with Ad-Null) were engrafted via intravenously after disease onset, which was determined by the presence of joint swelling. The therapeutic effects on joints were evaluated at 49 days after collagen injection by histopathological analysis and microcomputed tomography imaging. The inflammatory cytokines were analyzed both in sera and joints via MILLIPLEX kit and immunohistochemical staining, respectively, and the regulatory T cells (Tregs) were analyzed in peripheral blood by using flow cytometry. Furthermore, primary fibroblast-like synoviocytes were isolated, colony formation analysis and FACS were performed to evaluate the effect of HGF on the proliferation and cell cycle of FLSs. Western blot assay was carried out to clarify the signal pathway of HGF-cMet.

結果:

我々は、HGF修飾を行わずにDPSCを静脈内投与することで、自己免疫状態、局所滑膜炎、骨浸食を抑制できることを明らかにした。しかし、HGF修飾DPSCは関節リウマチ（RA）において二重の役割を持っている。HGF過剰発現は、初期段階では免疫抑制作用によりRAの進行を抑制し、後期段階では線維芽細胞様滑膜細胞を活性化して病原性IL-6を産生し、細胞増殖を促進し、c-Met/Akt経路をリン酸化することでアポトーシス抵抗性を誘導することで滑膜炎を促進していた。HGF修飾の全体的な効果は、DPSCsの治療効果を減衰させた。

RESULTS: We found that without HGF modification, DPSC transfusion was helpful in controlling autoimmune status, local synovitis, and bone erosion after intravenous administration. However, HGF-modified DPSCs have dual role in rheumatoid arthritis (RA). In the early phase, HGF overexpression inhibited RA progression by its immunosuppressive effects, while in the late phase, HGF promoted synovitis by activating fibroblast-like synoviocytes to produce pathogenic IL-6, accelerating cell proliferation and inducing apoptosis resistance via phosphorylating the c-Met/Akt pathway. The overall effect of HGF modification attenuated the therapeutic effect of DPSCs.

結論:

本研究では、マウスモデルにおけるDPSCsの治療効果を総合的に評価し、HGFがRAに有害か有用かの分岐点への第一の答えを提示しています。

CONCLUSIONS: Our study provides a comprehensive evaluation of the therapeutic effect of DPSCs in the mouse model and a primary answer to the divergence of whether HGF is harmful or helpful in RA.