科學研究 - 靜脈注射Muse細胞治療漸凍症在小鼠身上取得效果

本文根據岡山大學研究成果發佈資料編譯而成

日本岡山大學研究生院醫齒藥學綜合研究科（醫）的阿部康二教授和山下徹講師，與東北大學研究生院醫學系研究科的出澤真理教授組成的聯合研究團隊發現，爲肌萎縮性側索硬化症（俗稱「漸凍症」，ALS）模式小鼠靜脈注射來自人體骨髓的Muse細胞（多系分化持續壓力細胞：Multilineage-differentiating Stress Enduring cells），可以抑制運動功能等的病徵進一步惡化。

ALS是腦脊髓中的運動神經細胞持續減量，導致運動功能不斷失落的神經退行性難治之症，目前尚無根本性的冶癒方法。研究團隊此次應答，透過反復經靜脈注射來自人體骨髓的Muse細胞，該細胞會行程到小鼠的脊髓（尤其是模式小鼠中受損嚴重的腰髓），分化爲構成脊髓的細胞，能抑制運動神經細胞脫落和運動功能下降。

利用這項研究成果，有望針對遭受進行性運動功能失落和呼吸肌麻痹痛苦的ALS患者開發新的冶癒方法。

<背景>

肌萎縮性側索硬化症（ALS）是一種神經退行性難治之症，多發生於中年以後，由於運動神經元選擇性變性脫落，導致四肢肌肉無力並萎縮，出現構音障礙和吞嚥困難，最終會因呼吸肌麻痹而引起呼吸耗竭，一般在發病3~5年後死亡。目前仍不清楚ALS的發病終極因數，主要使用麩胺酸酸對抗劑利魯唑和自由基清除藥物依達拉奉冶癒，尚不存在根本性的冶癒藥物。因此，迫切需要開發新的冶癒方法。

另一方面，Muse細胞是一種活體內存在的非腫瘤性富潛能幹細胞，存在於骨髓、外周血和所有器官的締結組織中。有報告顯示，在心肌梗塞、腦梗塞、腎耗竭、肝傷害和皮膚傷害等多種傷害模式中，透過直接進行靜脈注射，無需誘導分化，Muse細胞即可選擇性地行程到受損部位並正常發揮作用，能自發分化爲構成組織的細胞，從而開墾組織，恢復其功能。

<研究成果>

爲確定Muse細胞的給藥途徑，研究團隊分別用靜脈注射法和脊髓腔內注射法爲ALS模式小鼠（G93A SOD1小鼠）注射了用綠色螢光蛋白（GFP）標記的人骨髓Muse細胞，7天后進行了調查。靜脈注射組在頸髓和腰髓的軟腦膜及白質中檢測出大量Muse細胞，而脊髓腔內注射組僅在脊髓中發現微量的GFP標記Muse細胞。GFP標記Muse細胞的存活總數在靜脈注射組高於脊髓腔內注射組，且複製性良好，因此研究團隊選擇靜脈注射作爲合適的給藥途徑。

另外，爲應答僅進行靜脈注射，Muse細胞是否能真正到達脊髓，研究團隊利用檢測靈敏度比較高的奈米燈籠實施了Ex vivo成像實驗。爲對照組靜脈注射用奈米燈籠標記的人骨髓幹細胞（Mesenchymal stem cell：MSC）後，在肺部檢測到大量聚集，在大腿骨中檢測到微量聚集，但在脊髓中未檢測到訊號。而Muse細胞在脊髓中明確檢測到訊號，此外在肺部和大腿骨中也檢測到訊號。以上結果表明，人Muse細胞可透過靜脈注射行程到ALS小鼠的脊髓中（圖A）。

圖A：在利用奈米燈籠進行Ex vivo成像的實驗中，僅在Muse細胞注射組的脊髓中檢測出奈米燈籠訊號。

接下來，爲應答Muse細胞的冶癒效果，研究團隊爲出生56天后的ALS小鼠每週靜脈注射一次人Muse細胞（5萬細胞/次），連續注射10周。對照組以同樣的頻率注射溶劑和人MSC（5萬細胞/次）。然後實施了轉棒行走測試（Rotor-rod test，全身運動功能）、掛線測試（Hanging Wire Test，四肢肌肉力量）和下肢肌肉力量測試等多種運動功能評估測試，應答與溶劑注射組和MSC組相比，Muse細胞注射組的運動功能出現改善的傾向，其中與溶劑注射組之間的差異尤其明顯。在ALS小鼠的腰髓（模式小鼠中傷害尤其嚴重的部位）中，脊髓軟腦膜及其下方的白質和脊髓前角中觀察到了GFP標記的Muse細胞，其中85.7％的細胞表達星狀神經膠細胞的標誌物GFAP（圖B、C）。另外，在ALS小鼠脊髓前角中的殘餘運動神經元數量、接受神經投射的突觸數量，以及脛前肌肌纖維的大小方面，Muse細胞注射組也比溶劑注射組有明顯的改善。