下顎欠損部再生のための異種間葉系幹細胞移植

Xenogeneic mesenchymal stem cell transplantation for mandibular defect regeneration.

• Boon Ching Tee
• Zongyang Sun

抄録

背景:

組織工学のための異種幹細胞移植は、宿主の免疫拒絶反応に直面することが一般的である。この研究では、ラットの臨界サイズの下顎欠損モデルを用いて、T細胞免疫を減少させることで免疫拒絶反応を回避できるかどうかを調べました。

BACKGROUND: It is commonly accepted that xenogeneic stem cell transplantation for tissue engineering is faced with host immune rejection. Using a rat critical-size mandibular defect model, this study examined whether the immune rejection can be evaded by diminishing T-cell immunity.

方法:

ブタ骨髄由来間葉系幹細胞（BM-MSC）をCM-DiIで標識し、ゼラチンスポンジ（5"Zs_A0"×"Zs_A0"10細胞/足場）に装填し、免疫不全ラットとT細胞欠損ラットの5mm下顎欠損部に移植した。異種遺伝子BM-MSCsの骨再生への影響を調べるために、同じ手術を受けた運動性ラットを術後1週目、3週目、6週目で治療を終了させた。コントロールラットはBM-MSC移植を行わずに同じ顎の手術を受けた。

METHODS: To examine donor cell survival and host immune reaction, pig bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BM-MSCs) were labeled with CM-DiI, loaded onto gelatin sponge (5 × 10 cells/scaffold), and transplanted into 5-mm mandibular defects of immunocompetent and T cell-deficient athymic rats. To examine the effects of xenogeneic BM-MSCs on bone regeneration, athymic rats undergone the same surgeries were terminated at post-operative weeks 1, 3, and 6. Control rats underwent the same jaw surgery without BM-MSC transplantation.

結果:

CM-DiI標識BM-MSCsの密度は、両系統のラットで時間の経過とともに減少した。術後1日目のBMMS細胞密度は、運動性ラットの方が免疫不全ラットよりも高かったが、術後3日目から7日目までには両系統で同程度の密度になった。カスパーゼ-3切断染色によるアポトーシスは両系統ともに低かった。好中球、マクロファージ、B細胞、CD8 T細胞の浸潤はMSC処理ラットでより強く認められた。運動性ラットでは好中球とマクロファージの浸潤が強かったが、免疫不全ラットよりも浸潤が遅れていた。骨量率は時間とともに有意に増加したが（P"Zs_A0"<"Zs_A0".001）、MSC処理群と対照群の間に差は認められなかった。

RESULTS: The density of CM-DiI-labeled BM-MSCs decreased with time in both strains of rats. Although it was substantially higher in athymic rats than in immunocompetent rats at post-operative day 1, by day 3-7 the density became comparable between the two strains of rats. Apoptosis reflected by cleaved Caspase-3 staining was low in both strains. Stronger infiltration of neutrophils, macrophages, B cells and CD8 T cells was found in MSC-treated animals. In athymic rats, infiltration of neutrophils and macrophages was strong, but it occurred later than that in immunocompetent rats. While bone volume fraction significantly increased with time (P < .001), no difference was found between MSC-treated and control groups.

結論:

T細胞免疫が欠損している宿主においても、下顎の臨界サイズの欠損部への異種遺伝子BM-MSC移植は、宿主の自然免疫の問題に直面しており、その再生効果が損なわれている。

CONCLUSIONS: Even in hosts with deficient T-cell immunity, xenogeneic BM-MSC transplantation into mandibular critical-sized defects still faces challenges from host innate immunity, which compromises their regenerative efficacy.

© 2020 John Wiley & Sons A/S. Published by John Wiley & Sons Ltd.