間葉系幹細胞を頸動脈に注入し、血管周囲空間への局所的な脳損傷を標的とする

Mesenchymal stem cells injected into carotid artery to target focal brain injury home to perivascular space.

• Anna Andrzejewska
• Sylwia Dabrowska
• Blazej Nowak
• Piotr Walczak
• Barbara Lukomska
• Miroslaw Janowski

抄録

:間葉系幹細胞（MSC）の画期的な発見とその多面的な利点は、神経学をはじめとする実験医学の分野で広く応用されています。このように、この研究では、研究者は、研究の成果を、より多くの人に知ってもらうために、研究の成果を、より多くの人に知ってもらうために、研究の成果を、より多くの人に知ってもらうために、研究の成果を、より多くの人に知ってもらうために、研究の成果を、より多くの人に知ってもらうために、研究の成果を、より多くの人に知ってもらうために、研究を行っています。ITGA4およびITGB1遺伝子によってコードされるインテグリンVLA-4（α4β1）は、白血球によって発現する接着分子であり、VCAM1受容体を発現する炎症を起こした血管壁に細胞がドッキングすることにより、白血球のダイアペシスを開始させる役割を担っている。VLA-4のこの機能は、神経幹細胞やグリア前駆細胞でも再確認されている。したがって、このツールをMSCの血管外注入を促進する手段として検討することは賢明なことであった。MSC は自然に ITGB1 サブユニットを発現しているため、ITGA4 のみで補うことにした。本研究の目的は、ITGA4を導入したMSCとナイーブMSCの最終的な運命を調べることである。その後3日間、脳内のMSCの存在を磁気共鳴イメージングで確認した。移植された細胞の脳血管との位置関係と宿主の免疫反応を免疫組織化学的に解析した。移植された細胞は、脳血管と宿主の免疫反応を免疫組織化学的に解析し、移植後の細胞の位置を解析した。3日目には、39%のmRNA-ITGA4修飾細胞と51%のナイーブMSCが損傷領域の血管周囲空間にホメオネートした(p=NS)。また、mRNA-ITGA4を導入したmBM-MSCsは、ナイーブ細胞と比較してファゴサイトーシスを受けやすいことが明らかになった。さらに、脳損傷後のホモジネートがMSCの遊走を阻害していることも明らかになり、MSCの不完全な滲出が観察されていることを裏付ける結果となった。mRNA-ITGA4トランスフェクションは、血管への細胞のドッキングを改善しますが、この純利益は、関係なく、その工学的な状態に移植された細胞の大部分の脳血管からの迅速なクリアランスのために、次の2日間で消えてしまいます。mRNA-ITGA4トランスフェクションの欠点は、移植後3日目に生存率の低下と宿主の免疫攻撃に対するより高い脆弱性のために明らかになる。

: The groundbreaking discovery of mesenchymal stem cells (MSCs) with their multifaceted benefits led to their widespread application in experimental medicine, including neurology. Efficient delivery of MSCs to damaged regions of the central nervous system may be a critical factor in determining outcome. Integrin VLA-4 (α4β1) coded by ITGA4 and ITGB1 genes is an adhesion molecule expressed by leukocytes, which is responsible for initiation of their diapedesis through cell docking to the inflamed vessel wall expressing VCAM1 receptor. This function of VLA-4 has been recapitulated in neural stem cells and glial progenitors. Thus, it was prudent to investigate this tool as a vehicle driving extravasation of MSCs. Since MSCs naturally express ITGB1 subunit, we decided to supplement them with ITGA4 only. The purpose of our current study is to investigate the eventual fate of IA delivered ITGA4 engineered and naive MSCs. : mRNA-ITGA4 transfected and naive MSCs were injected to right internal carotid artery of rats with focal brain injury. Through next three days MSC presence in animals' brain was navigated by magnetic resonance imaging. Transplanted cell location relative to the brain blood vessels and host immunological reaction were analyzed post-mortem by immunohistochemistry. The chemotaxis of modified and naive MSCs was additionally examined in transwell migration assay. : Both naïve and ITGA4-overexpressing cells remained inside the vascular lumen over the first two days after IA infusion. On the third day, 39% of mRNA-ITGA4 modified and 51% naïve MSCs homed to perivascular space in the injury region (p=NS). The gradual decrease of both naive and mRNA-ITGA4 transfected hBM-MSCs in the rat brain was observed. mRNA-ITGA4 transfected MSCs appeared to be more vulnerable to phagocytosis than naïve cells. Moreover, study revealed that homogenate from the injured brain repels migration of MSCs, corroborating the incomplete extravasation observed . : In summary, IA transplanted MSCs are capable of homing to the perivascular space, an integral part of neurovascular unit, which might contribute to the replacement of injured pericytes, a critical element facilitating restoration of CNS function. The mRNA-ITGA4 transfection improves cell docking to vessel but this net benefit vanishes over the next two days due to fast clearance from cerebral vessels of the majority of transplanted cells, regardless of their engineering status. The drawbacks of mRNA-ITGA4 transfection become apparent on day 3 post transplantation due to the lower survival and higher vulnerability to host immune attack.

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