再生骨格組織における操作された間葉系幹細胞

The manipulated mesenchymal stem cells in regenerated skeletal tissues.

抄録

過去30年の間に、培養細胞の外因性供給源が、関節表面の欠損における軟骨再生を促進するインプラントとして機能することを示す実験例が数多く蓄積されてきた。場合によっては、修復組織は欠損部の完全な空間的再建を形成する。他の症例では、空間的再建が不完全であったり、修復組織の質が不十分であったりする。欠損部の軟骨下領域の深部における軟骨内骨化のペースの遅れや、表層の軟骨性関節領域における潮目以上の骨化が指摘されている。したがって、この有望な生物学的表面置換術のアプローチにおいても、結果は確実ではなく、さらなる調査研究の努力が必要である。本研究では、4つの異なる供給源の様々な培養細胞の移植を、鳥類系で比較試験した。組織学的な定性的パラメータと肉眼標本の定量的観察により、修復組織の結果を完全再生成功、部分再生成功、再生失敗の3つのグレードに分類した。完全に充填された病変の再生に失敗した欠損部には、FGFR3の前骨格前軟骨の特徴的マーカーを持つ細胞が認められた。以上のパラメーターに基づく所見から、関節軟骨再生には、自家培養の軟骨細胞に富む骨髄由来間葉系細胞が、他の細胞源よりも優れていることが示唆される。これらの細胞を欠損部に移植すると100％の成功率が得られる。同種四肢芽由来間葉系細胞と同種胚性軟骨細胞は、いずれも欠損を完全に埋める成功率は75％に達している。同種軟骨細胞濃縮骨髄由来間葉系細胞の成功率は31％であった。未治療の欠損は完全に治癒しなかった。治癒に成功した欠損では、修復組織の細胞は移植3ヵ月後にはFGFR3マーカーを持たない。部分的に治癒した欠損では、FGFR3陽性染色が浸潤表面の線維性細胞に存在する。これらの最新の知見は、このような症例における何らかの増殖不全を示唆しているのかもしれない。

Ample experimental examples have been accumulated during the last 3 decades indicating the ability of exogenous sources of cultured cells to serve as implants accelerating cartilage regeneration in defects of articular surfaces. In some cases, the repair tissues form complete spatial reconstruction of the defect. In other cases, either the spatial reconstruction is incomplete or the quality of the reparative tissue is inadequate. A delayed pace of endochondral ossification in the deep zones of the subchondral region of the defects, or ossification above the tide mark, within the superficial cartilaginous articular regions have been noted. Therefore, even in this promising approach of biological resurfacing procedure results are not certain, and further investigative research efforts are required. In the current study, a comparison of implantations of various cultured cells of four different sources were tested in an avian system. The reparative tissue outcomes are divided into three grades: full regeneration success, partial success, and failure of regeneration according to qualitative histological parameters and quantitative observation of the gross specimen. Defects that failed to regenerate a completely filled lesion were found to contain cells carrying the preskeletal-precartilaginous characteristic marker of FGFR3. The findings based on the above parameters suggest that autogeneic, chondrocytic-enriched bone marrow derived mesenchymal cells are superior to other cell sources for articular cartilage regeneration. Grafting of defects with these cells results in a 100% success rate. Allogeneic limb bud-derived mesenchymal cells and allogeneic embryonal chondrocytes have both reached a success of 75% of completely filled defects. Allogeneic chondrocytic-enriched bone marrow-derived mesenchymal cells yielded a 31% success rate. Untreated defects completely failed to heal. In successfully healed defects no cells of the reparative tissue carry the FGFR3 marker 3 months postimplantation. In partially healed defects, FGFR3 positive staining is present in fibrous cells at the invaginated surface. These latest findings may suggest some kind of proliferation failure in such cases.