変形性関節症における脂肪組織および骨髄由来間葉系幹細胞の軟骨分化に及ぼす自家製蛋白質溶液の影響

Autologous Protein Solution Effect on Chondrogenic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells from Adipose Tissue and Bone Marrow in an Osteoarthritic Environment.

抄録

目的:

変形性関節症（Osteoarthritis：OA）は炎症性・変性性疾患であり、現在使用されている数多くの治療法は十分な効果を上げているとは言えない。OA治療には生物学的治療法として間葉系幹細胞（MSC）や多血小板血漿（PRP）が提案されている。本研究の目的は、骨髄由来（BMSCs）と脂肪組織由来（ADSCs）の2種類のMSCの変形性関節症の微小環境下での軟骨分化に対するPRPの一種である自己蛋白溶液（APS）の役割を観察することである。

OBJECTIVE: Osteoarthritis (OA) is an inflammatory and degenerative disease, and the numerous treatments currently used are not fully effective. Mesenchymal stem cells (MSCs) and platelet-rich plasma (PRP) are proposed for OA treatment as biologic therapies. The aim of the study was to observe the role of autologous protein solution (APS), a type of PRP, on chondrogenic differentiation of 2 types of MSCs, from bone marrow (BMSCs) and adipose tissue (ADSCs), in an osteoarthritic microenvironment.

デザイン:

培養液にインターロイキン-1β（IL-1β）、腫瘍壊死因子α（TNFα）、または変形性膝関節症患者の滑液（OSF）を添加し、OAを模倣した炎症性培養条件を得た。その後、MSCをAPSで処理した。

DESIGN: Inflammatory culture conditions, mimicking OA, were obtained by adding interleukin-1β (IL-1β) and tumor necrosis factor α (TNFα), or synovial fluid from patient osteoarthritic knees (OSF), to the culture medium. MSCs were then treated with APS.

結果:

1ヶ月の培養後、両タイプの細胞は成熟した微小塊を形成し、IL-1βとTNFαの存在下で部分的に変化したが、OSFではかなり保存された。炎症状態は、遺伝子発現の点で分化を妨げたが、APSでは相殺されなかった。APSはI型コラーゲンの沈着を誘発し、とりわけ最も攻撃的な条件下（IL-1βとTNFαが培養液に含まれる）ではメタロプロテアーゼの発現を減少させるのに貢献した。ADSCsは、BMSCsよりも成熟した微小塊を形成し、骨形成系への移行が少なく、BMSCよりも攻撃的な環境に適応することが示された。

RESULTS: After 1 month of culture, both cell types formed mature micromasses, partially altered in the presence of IL-1β and TNFα but quite preserved with OSF. Inflammatory conditions hindered differentiation in terms of gene expression, not counterbalanced by APS. APS triggered type I collagen deposition and above all contributed to decrease the expression of metalloproteinases in the most aggressive conditions (IL-1β and TNFα in the culture medium). ADSCs originated micromasses more mature and less prone toward osteogenic lineage than BMSCs, thus showing to better adapt in an aggressive environment than BMSC.

結論:

APSは、炎症に対してより効果的に作用し、細胞タイプ別では、ADSCsはBMSCsよりもOAの炎症性微小環境およびAPSによる治療に対してより良く反応するようであった。

CONCLUSIONS: APS seems to act better on inflammation front and, between cell types, ADSCs respond better to the inflammatory microenvironment of OA and to the treatment with APS than BMSCs.