幹細胞移植の効果を高める新発見―アルバート・アインシュタイン医科大学の研究チームがマウスで確認。
アルバート・アインシュタイン医科大学（Albert Einstein College of Medicine）とその共同研究者による3人の研究チームが、幹細胞移植の効果を向上させる新たな発見を発表しました。この研究は、がんや血液疾患、自己免疫疾患など、欠陥のある幹細胞が原因で発症する病気の治療に役立つと期待されています。研究成果は、2024年8月8日に科学誌Scienceに掲載されました。
研究の中心人物であるウルリッヒ・シュタイデル博士（Ulrich Steidl, MD, PhD）は、アインシュタイン医科大学の細胞生物学科教授および同科長、ルース・L・デイビッドS・ゴッテスマン幹細胞研究および再生医療研究所の暫定所長、また、骨髄異形成症候群に関するエドワードP. エバンス寄付講座教授であり、モンテフィオーレ・アインシュタイン総合がんセンター（Montefiore Einstein Comprehensive Cancer Center, MECCC）の副所長も務めています。
シュタイデル博士、アインシュタイン医科大学のブリッタ・ウィル博士（Britta Will, PhD）、および現在ウィスコンシン大学マディソン校（University of Wisconsin-Madison）に在籍する元アインシュタイン博士研究員のシン・ガオ博士（Xin Gao, PhD）が、本論文の責任著者として共同で執筆しました。
幹細胞の動員を促進する新しいメカニズムの発見
幹細胞移植は、患者自身の血液を作る造血幹細胞（HSCs）ががん（白血病や骨髄異形成症候群など）に侵されたり、骨髄不全や重度の自己免疫疾患のように数が不足している場合に用いられます。この治療法は、ドナーから健康な造血幹細胞を採取し、患者に移植することで行われます。通常、ドナーには特定の薬剤を投与し、造血幹細胞が骨髄から血流に「動員」されるよう促します。動員された幹細胞は血液中から分離され、移植のために使用されます。しかし、動員を促す薬剤が十分な数の造血幹細胞を動員できないことが多く、その結果、移植が効果を発揮しないことがあります。
アインシュタイン医科大学のウィル博士は、「通常、造血幹細胞の一部は骨髄から血流へと移行しますが、その動員を制御する仕組みはよくわかっていません。我々の研究はこの基本的な理解を大きく前進させ、臨床での造血幹細胞動員を改善する新たな手段を示しています」と説明しています。
トロゴサイトーシスの追跡とその役割
研究チームは、造血幹細胞の表面に存在するタンパク質の違いが、骨髄から血流へと移動する傾向に影響を与えると考えました。マウスの造血幹細胞を用いた研究では、造血幹細胞の多くがマクロファージ（免疫細胞の一種）に関連する表面タンパク質を持っていることが判明しました。また、これらのタンパク質を持つ幹細胞は骨髄内にとどまり、一方でこれらのマーカーを持たない幹細胞は薬剤によって容易に骨髄外へと動員されることもわかりました。
造血幹細胞をマクロファージと混合したところ、一部の造血幹細胞はトロゴサイトーシス（trogocytosis）と呼ばれる、ある細胞が他の細胞の膜の一部を取り込み、自身の膜に組み込む現象を起こしていました。この現象は、表面に高濃度のc-Kitタンパク質を持つ幹細胞で特に顕著に見られ、これらの幹細胞はマクロファージ由来のタンパク質を取り込むことで骨髄内にとどまりやすくなっていました。これらの結果から、c-Kitを阻害することがトロゴサイトーシスを抑え、より多くの造血幹細胞を動員して移植に利用できる可能性が示唆されました。
「トロゴサイトーシスは免疫反応や他の細胞システムの調節に役割を果たしますが、幹細胞がこの過程に関与していることが示されたのは今回が初めてです。幹細胞がどのようにしてトロゴサイトーシスを調節しているか、その正確なメカニズムについてはまだ解明されていません」と、ガオ博士は述べています。
今後の研究と臨床応用の展望
研究チームは、このプロセスのさらなる解明を目指しており、トロゴサイトーシスが血液の再生や、欠陥のある幹細胞の除去、血液腫瘍などにどのような役割を果たしているかを調査していく予定です。ウィル博士は「私たちの研究は、幹細胞移植の成功率を向上させ、その利用範囲を広げる可能性があります」と述べ、さらなる臨床応用に期待を寄せています。
この研究は、故ポール・S・フルネット博士（Paul S. Frenette, MD）の研究室で始まりました。フルネット博士は、造血幹細胞研究の先駆者であり、ルース・L・デイビッドS・ゴッテスマン幹細胞生物学および再生医療研究所の初代所長を務めました。
Scienceに掲載された論文のタイトルは「Regulation of the Hematopoietic Stem Cell Pool By C-Kit-Associated Trogocytosis（c-Kit関連トロゴサイトーシスによる造血幹細胞プールの制御）」です。他の著者には、アインシュタイン医科大学のフィリップ・E・ブレイス博士（Philip E. Boulais, PhD）、フジフイルム・ダイオシンス・バイオテクノロジーズ（FUJIFILM Diosynth Biotechnologies, Wilton, England）のクリストファー・R・マーリン博士（Christopher R. Marlein, PhD）、上海交通大学医学院（Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai, China）のダチュアン・チャン博士（Dachuan Zhang, PhD）、ウィスコンシン大学マディソン校のマシュー・スミス（Matthew Smith）氏、そして、メモリアル・スローン・ケタリングがんセンター（Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY）のデイビッド・J・チャン博士（David J. Chung, MD, PhD）らが名を連ねています。
