ヒト縫合糸間葉系幹細胞の分離と特性評価

Isolation and Characterization of Human Suture Mesenchymal Stem Cells .

• Liangliang Kong
• Yuan Wang
• Yi Ji
• Jianbing Chen
• Jie Cui
• Weimin Shen

抄録

背景と目的:

頭蓋縫合糸は、頭蓋骨の発達と脳の成長の調整に重要な役割を果たしています。頭蓋縫合の早期融合は、頭蓋骨縫合不全症につながる。本研究の目的は、培養し、ヒト頭蓋縫合糸間葉系細胞を特徴付けることであった。

Background and Objectives: Cranial sutures play a critical role in adjustment of skull development and brain growth. Premature fusion of cranial sutures leads to craniosynostosis. The aim of the current study was to culture and characterize human cranial suture mesenchymal cells .

方法:

右冠状縫合糸共縫合症の3人の男児の共縫合糸または対側縫合糸を含む頭蓋骨の残留組織を用いて、縫合糸間葉系細胞を単離した。次に、フローサイトメトリーと多系統分化を行い、典型的な間葉系幹細胞（MSC）の特性を同定した。最後に、定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)を用いて、骨形成・幹関連遺伝子のmRNA発現を検出した。

Methods: The residual skull tissues, containing synostosed or contralateral suture from three boys with right coronal suture synostosis, were used to isolate the suture mesenchymal cells. Then, flow cytometry and multilineage differentiation were performed to identify the typical mesenchymal stem cell (MSC) properties. Finally, we used quantitative real-time polymerase chain reaction (RT-PCR) to detect the mRNA expression of osteogenesis and stemness related genes.

研究成果:

培養3～5日後、細胞は組織移植片から遊走し、平行または螺旋状に増殖した。これらの細胞は、典型的なMSCマーカーであるCD73、CD90、CD105を発現し、骨細胞、脂肪細胞、軟骨細胞を増殖させることができた。RT-PCRにより、融合縫合MSCでは、正常細胞よりも比較的高いレベルのRunx2、オステオカルシン、FGF2が検出された。しかし、骨形成を阻害するBMPファミリーの唯一のタンパク質であるBMP3は、融合縫合由来細胞では減少した。また、患側頭蓋縫合部から移行した細胞では、Bmi1、Gli1、Axin2を含む残存細胞幹細胞のエフェクター遺伝子の発現が低下していた。

Results: After 3 to 5 days in culture, the cells migrated from the tissue explants and proliferated parallelly or spirally. These cells expressed typical MSC markers, CD73, CD90, CD105, and could give rises to osteocytes, adipocytes and chondrocytes. RT-PCR showed relatively higher levels of Runx2, osteocalcin and FGF2 in the fused suture MSCs than in the normal cells. However, BMP3, the only protein of BMP family that inhibits osteogenesis, reduced in synostosed suture derived cells. The expression of effector genes remaining cell stemness, including Bmi1, Gli1 and Axin2, decreased in the cells migrated from the affected cranial sutures.

結論:

その結果、早期閉塞性縫合糸から得られたMSCは骨形成関連遺伝子を過剰に発現し、幹細胞の自己再生を抑制していることが明らかになった。

Conclusions: The MSCs from prematurely occlusive sutures overexpressed osteogenic related genes and down-regulated stemness-related genes, which may further accelerate the osteogenic differentiation and suppress the self-renewal of stem cells leading to craniosynostosis.