No 35　椎間板ヘルニア、脊髄損傷治療におけるchondroitinase ABC、およびMSCとの併用

椎間板ヘルニアにより歩行不能になった小型犬に対する、新たな非外科的治療法である化学的髄核融解術(chemonucleolysis)であるchondroitinase ABCの椎間板内注射の安全性と有効性が検討した結果、疼痛知覚のある犬においては、外科手術と同程度の回復率を示唆している。一方、疼痛知覚のない犬では、有効性に関してさらなる研究が必要である。
この治療法は、高額な手術を避けたい飼い主にとって、有望な代替手段となる可能性を示唆している。

chondroitinase ABCは、椎間板の主要成分であるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンを分解する酵素であり、ヒトの椎間板ヘルニアの治療薬として日本で2018年に承認されている。犬に対する適用も報告されているが、普及していない。

方法、被験動物

発症から48時間以内の急性非歩行性不全麻痺または対麻痺を呈する体重15 kg未満の犬54頭を対象に、第1相臨床試験を実施した。フルオロスコピーガイド下で、臨床的に特定された病変部位の連続する4つの椎間板にchondroitinase ABCを1.25 Uずつ注射した。回復は、注射後4ヵ月以内に介助なしで50歩歩けることと定義した。

適切な追跡調査ができた犬のうち、後肢に痛覚がある40頭中38頭（回復割合0.95； 95% CI, 0.83 to 1.00）が、介入後中央値11日で回復した。痛覚がない10頭中4頭(0.4; 95% CI, 0.17 to 0.69）も回復した。注射処置に関連する有害事象は検出されなかった。

chondroitinaseの椎間板内注射は、急性椎間板ヘルニアによる麻痺に対する非外科的治療として有望であることが示唆された。特に痛覚が残っている犬では、外科的減圧術と同程度の回復率が期待できる。ただし、対象症例数が少ないことや、無作為化比較試験ではないことから、結果の解釈には注意が必要である。また、本研究ではフレンチブルドッグが除外されているため、この犬種への適用には慎重な検討が必要である。

chondroitinase ABCの椎間板内注射が、犬の椎間板ヘルニアに対する安全で効果的な代替治療となる可能性を示唆している。今後は、外科的減圧術、保存療法、chondroitinaseによる化学溶解療法を比較する無作為化試験を実施し、本治療法の有効性をより明確に評価する必要がある。

【関連情報】

Effect of the combination of mesenchymal stromal cells and chondroitinase ABC on chronic spinal cord injury
Cytotherapy (IF: 5.41; Q2). 2015 Oct;17(10):1374-83. doi: 10.1016/j.jcyt.2015.05.012.
PMID: 26188966

慢性脊髄損傷(SCI)に対するイヌ脂肪組織由来間葉系間質細胞(cADMSCs)とchondroitinase ABC (chABC)の同時投与の効果を調べた。
16頭のイヌを以下の4群に割り付けた：(i) cADMSCs、(ii) chABC、(iii) cADMSCs＋chABC、(iv) 対照。
cADMSCs（1×10^7個の細胞を150 μLのPBSに懸濁）、chABC (5 U/mL, 150 μL）、cADMSCs＋chABC（1×10^7個の細胞を150 μLのchABC液に懸濁）、またはリン酸緩衝生理食塩液(150 μL)を、30ゲージの注射針を用いて3 mmの深さまで脊髄の3ヵ所に注入した。脊髄は移植から8週間後に採取した。
行動評価において、cADMSCs＋chABCおよびcADMSCs単独で治療したイヌは、対照群およびchABC群と比較して、移植8週後に有意に良好な機能回復を示した(P < 0.05)）。さらに、cADMSCsとchABCの併用は、消化CSPGs(2B6)、β3チューブリン、NF-Mの発現を増加させた。しかし、COX2 (P < 0.05)、TNFαのレベルは、対照群よりも治療群の方が高かった。結論として、cADMSCs＋chABCの移植は、臨床症状の改善と神経再生においてより効果的であったが、慢性SCIに対する治療後の抗炎症戦略は、さらなる改善のために必要であろう。

The combined application of human adipose derived stem cells and Chondroitinase ABC in treatment of a spinal cord injury model
Neuropeptides (IF: 3.29; Q3).  2017 Feb:61:39-47. doi: 10.1016/j.npep.2016.07.004.
PMID: 27484347

方法

腹部脂肪組織表層由来のhADSCsをラット挫傷誘発脊髄損傷の治療に用いた。動物は、シャム（椎弓切除のみ）、SCI（SCI＋ビークル注射）、hADSCs（1×10⁶ hADSCs/10 μL 脊髄内注射）、ChABC（100 U/mL ChABC 10 μL脊髄内注射）、hADSCs+ChABC、を含む5つの等しいグループに無作為に割り当てた。運動機能の評価にはBasso、Beattie、Bresnahanテストを用いた。投与8週後に、空洞の大きさ、髄鞘形成、細胞分化（ニューロンおよびアストロサイト）、コンドロイチン硫酸量を解析した。

結果

hADSC移植動物、ChABC注射動物(P < 0.001)およびhADSC+ChABC治療ラット(P < 0.001)は、SCI群と比較して有意な運動機能の改善を示した。hADSCsとChABCの併用療法は、hADSCs (P < 0.001）またはChABC (P < 0.01)を単独で使用した場合と比較して、より大きな運動機能回復をもたらした。併用療法群および単独療法群の脊髄は、対照群と比較して空洞が有髄部で満たされ、コンドロイチン硫酸含量が少なかった(P < 0.001)。hADSCsは、GFAP、B IIIチューブリン、Map2を発現した。

結論

ChABCとhADSCsの併用療法は、どちらか一方を用いた単独療法よりも有意な機能回復を示した。この結果は、SCIに対する最良の治療戦略の選択に応用できるかもしれない。

Impact of local injection of brain-derived neurotrophic factor-expressing mesenchymal stromal cells (MSCs) combined with intravenous MSC delivery in a canine model of chronic spinal cord injury
Cytotherapy (IF: 5.41; Q2). 2016 Oct 28:S1465-3249(16)30540-0. doi: 10.1016/j.jcyt.2016.09.014.
PMID: 28029610

背景/目的

慢性的に傷害を受けた脊髄の微小環境は、グリアの瘢痕化により軸索の再生を許さない。これを改善するために、いくつかの治療戦略が用いられてきた。我々は、Chondroitinase ABC (chABC)と脳由来神経栄養因子(BDNF)を分泌するように遺伝子改変した間葉系間質細胞(MSCs)の静脈内移植を併用することで、慢性脊髄損傷(SCI)後の後肢機能の回復を促進できるかどうかを検討した。

方法

イヌBDNF発現MSCは、レンチウイルスパッケージングプロトコルを用いて作製した。実験的に慢性脊髄損傷を誘導した12頭のビーグル犬を、chABC/MSC-緑色蛍光タンパク質（GFP）、chABC/MSC-BDNF、chABC/MSC-BDNF/ivの各群に分けた。MSC（1×10^7個）とchABCは全群で脊髄損傷3週後に移植され、chABC/MSC-BDNF/iv群ではMSC移植の1週後と2週後にMSC-GFP（1×10^7個）の静脈注射が行われた。脊髄は移植から8週間後に採取された。

結果

chABC/MSC-BDNF群のイヌは、chABC/MSC-GFP群のイヌと比較して、移植8週間後の機能回復が有意に改善した。chABC/MSC-BDNF/IV群では、chABC/MSC-BDNF群に比べ、6、7、8週後の機能回復が有意に改善した。線維性変化はchABC/MSC-BDNF/IV群で有意に減少した。
また、chABC/MSC-BDNF/IV群では、TNFα、IL-6、COX-2、グリア線維性酸性蛋白、GalCの発現レベルが有意に低下し、BDNF、β3-チューブリン・ニューロフィラメント培地、ネスチンの発現レベルが上昇した。

結論

chABCとBDNF発現MSCを組み合わせた移植とMSCの静脈注射が、慢性SCIに対する最適な治療法であることを示唆している。