神経膠腫は.成人の中枢神経系に最も多く発生する原発性腫瘍です。 近年.画像診断技術の急速な発展.手術手技.放射線治療.化学療法などの伝統的治療法の継続的改善.免疫療法.抗血管新生療法などの新しい補助手段の出現により.神経膠腫の総合的治療効果はある程度向上しています[1]。 しかし.グリオーマは発生初期に周囲の正常組織に浸潤してサテライト病変を形成することが多く.外科的切除後に再発や悪性度が上昇しやすく.放射線治療や化学療法に抵抗性があるため.患者の生存期間は効果的に延長されない[p1]。 最近の研究では.神経幹細胞（NSC）に加えて.間葉系幹細胞（MSC）も神経膠腫に向かって化学的に移動し.腫瘍の成長をある程度抑制する能力があることが示されており.遺伝子治療の新しいタイプのビークルとして期待されています[2-3]。 1.細胞種の選択 NSCsを除けば.神経膠腫への走化性移動と遺伝子治療のために最も広く研究されている幹細胞種は.ヒトまたはラット骨髄由来のMSCsである[4-8]。 修正トランスウェルin vitro細胞移動アッセイおよびラット脳幹グリオーマモデルに移植したin vivo実験では.骨髄.脂肪.臍帯血から分離したヒトMSCの移動能力にヒトNSCと比較して有意差がないことが報告されている[9]。 また.一部の著者は.子宮内膜再生細胞（ERC）[10].脂肪由来幹細胞（ASC）[11].ヒト細胞 (hSDSCs）[12]は.グリオーマに向かって移動する能力を持ち.グリオーマの遺伝子治療のための有望なベクターである。 MSCの神経膠腫への移動能力は.多くのin vitroの化学的移動実験や.腫瘍内.同側または対側の半球.内頚動脈.尾静脈の移植を用いたin vivo実験において証明されている。 腫瘍に注入されたMSCは.腫瘍床に分布する一部を除き.ほとんどが腫瘍細胞と正常脳実質の間を移動していた。 中溝ら[14]は.ヒト U87 グリオブラストーマモデルマウスの同側内頸動脈.対側 内頸動脈.腫瘍の対側半球に移植したヒト骨髄由来 MSC[p6]が脳 腫瘍内に広く分布することを見出し.血管ルートで移植された MSC は頭蓋内移植と同様の特異的移動能 を有することを示唆している。 Kimら]15]は.腫瘍特異的リガンドであるsecretable tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand（SIRL）を発現するhSDSCsがヒトU87グリオブラストーマに移行でき.腫瘍床に広く分布して血管密度や血管萌芽が減少したことも報告している。 -Han et al[10]は.ラット神経膠腫モデルに静脈内または腫瘍内に注入されたERCが神経膠腫に方向性をもって移動し.その成長を抑制することができたと報告しています。 Lamfersら[11]は.ヒトU87神経膠芽腫へのASCsの化学走性移動は.骨髄MSCsと同様.すなわちほとんどの細胞が腫瘍とその周辺に分布し.正常脳組織にはほとんど分布しないことを見いだした。 研究者は.MSCに対して異なる組織源や神経膠腫モデルを用い.異なる方法でMSC移植を行っていますが.in vitroの移動アッセイやin vivoの移植研究は.すべてのMSCが神経膠腫に特異的に移動する能力を持つことを示唆していますが.この化学的移動のメカニズムは十分に理解されていません。 現在.神経膠腫細胞とMSCの相互作用が関係していると考えられており.神経膠腫の微小環境における特定の成長因子.血管新生因子.走化性因子およびそれらの受容体が重要な役割を果たすと考えられています。 例えば.Schichorらによるin vitro実験[16]では.血管内皮増殖因子-A（VEGF-A）がヒト骨髄MSCのヒトグリオーマ細胞U87.U-373.U-251.MZ-54への化学走性移動を増加させる重要な因子であることが示され.VEGF高発現型のグリオーマにおいてMSCがより重要な役割を果たすことが示唆されました。barnbaumらによる[17 ヒトグリオーマ細胞U373.U251.MZ54は.インターロイキン-8.トランスフォーミング増殖因子.神経栄養因子-3などの血管新生促進因子を大量に分泌して.MSCをリクルートできることを発見したが.VEGF.プレートレット由来増殖因子.グリア細胞由来神経栄養因子.脳由来神経栄養因子.繊毛神経増殖因子はこの過程に関わらないことが判明した。 その結果.神経膠腫は様々な血管新生促進因子を分泌することで間葉系細胞を引き寄せることができる [17] 。 しかし.Birnbaumら［17］とは対照的に.中溝［14］は.ヒトU87グリオーマ細胞株へのMSCの移動に血小板由来成長因子.VEGFおよび間質細胞由来因子-1αが重要な役割を果たすことを示唆し.Chengら［8］も.骨髄由来のMSCのラットへの移動を促進すると報告しています。 Kimら[18]は.インターロイキン-8および成長因子関連癌遺伝子-αが.臍帯血由来MSCの各種ヒトグリオーマ細胞への移動を促進することを見出し.骨髄由来MSCよりも臍帯血MSCのグリオーマへの移動が著しく強く.おそらく前者にインターロイキン-8の受容体がある（すなわちCX-8）ことが示唆された。 -Hoら［5］は.異なる供給源のMSCのヒトグリオーマ細胞への移動能力の違いは.マトリックスメタロプロテアーゼ-1の発現レベルおよび活性の違いに関連している可能性があることを示唆した。 4.MSCsを用いた遺伝子ターゲティング療法 ウイルスによる遺伝子治療は動物実験では有効であるが.ヒトの悪性グリオーマの治療では臨床試験でほとんど成功を収めていない。 MSCの腫瘍形成効果や遺伝子改変のしやすさから.神経膠腫の遺伝子治療ベクターの選定に注目が集まっています。 最もよく研究されているベクターは.単純ヘルペスウイルス-チミジンキナーゼ（HSVtk）.腫瘍壊死因子関連.アポトーシス誘導性 リガンド.TRAIL）.インターロイキン.インターフェロンなどの治療用遺伝子は.MSCにおいて抗腫瘍効果を発揮する。 HSV-tk/ガンシクロビル（GCV）は.チミジンキナーゼ（tk）のデオキシチミジン（dThd）へのリン酸化を触媒することにより腫瘍細胞を殺傷し.HSV-tkは.さらに プリンヌクレオシドアナログであるGCVは.HSV-tk陰性細胞に取り込まれると毒性がないか低い毒性を示すが.HSV-tk陽性細胞におけるtkによるリン酸化は.細胞のDNAポリメラーゼ活性を阻害する毒性のあるリン酸化産物を生成したり.デオキシグアノシン三リン酸の競合阻害剤として作用して.細胞内に取り込まれる。 天野ら[4]は.アデノウイルスでトランスフェクトしたHSV-tkを持つラット骨髄幹細胞をGVCと組み合わせて移植すると.ラットC6グリオーマのサイズが著しく減少し.担癌ラットの生存期間が延長することを示しました。 木下ら[20]は.ヒトHTB14グリオブラストーマヌードマウスモデルにおいて.HSV-tkを保有するヒト不死化幹細胞（hiMSC）が腫瘍の対側皮質下に注入されると脳梁を通って腫瘍周辺に移動し.またGCV投与により腫瘍サイズが著しく縮小されたと報告しており.両者の併用がバイスタンダー効果により抗腫瘍作用を発揮することを示唆している このことから.両者の組み合わせはバイスタンダー効果によって抗腫瘍効果を発揮することが示唆されます。 腫瘍壊死因子スーパーファミリーの一員として.TRAILは腫瘍細胞に選択的にアポトーシスを誘導することができるが.ほとんどの正常細胞には殺傷効果を示さない。 Menonら[6]は.遺伝子組換えヒト骨髄由来幹細胞が生体内および生体外で生物活性を有するsTRAILを発現・放出し.ヒトU87グリオーマを有する腫瘍マウスの頭蓋骨に移植後.アポトーシス細胞数が8倍増加.腫瘍体積が81.6%減少.移植マウスの生存期間が著しく延長したことを発見しています。 TRAILを保有する臍帯血由来MSCが同様の抗腫瘍効果を発揮することを明らかにした。 中村ら[13]は.インターロイキンやインターフェロンの研究において.MSCを腫瘍内に注入すると腫瘍の成長が抑制され.腫瘍を持つラットの生存期間が延長すること.さらに遺伝子組み換えでインターロイキン2を発現したMSCによって抗腫瘍効果がさらに高まることを見出した。 中溝ら[14]は.IFN-βを発現するMSCが同様の殺腫瘍効果を発揮することを見出した。 近年.分子生物学.細胞遺伝学.遺伝子工学などの急速な発展に伴い.遺伝子治療プロトコルで神経膠腫の有効性と予後を改善しようとする試みが始まっています。 しかし.一般的に使用されているウイルスベクターや体細胞ベクターは.常に使用できるわけではありません。 しかし.一般的に使用されているウイルスベクターや体細胞ベクターは.標的遺伝子の発現効率に限界があるだけでなく.血液脳関門や血液腫瘍関門を通過しにくいため.正常脳組織に浸潤した腫瘍細胞やマイクロサテライト病巣を標的とすることが難しく.グリオーマに対する遺伝子治療の臨床応用は新たなボトルネックになっています。 幹細胞に対する理解が深まるにつれ.幹細胞を遺伝子治療の手段として利用する試みがなされています。 NSCsはかつて.良好な腫瘍形成効果を持ち.遺伝子組み換えが容易であると期待されていましたが.材料の入手の困難さ.細胞数の不足.倫理的な問題などから.その普及は限定的でした。 しかし.さらなる研究により.様々な起源のMSCがex vivo実験においてヒトまたはマウスのグリオーマに化学的に移行する能力を有すること.腫瘍と正常脳組織の境界および腫瘍内に広く分布すること.および特定の治療因子を発現するように遺伝子改変したMSCが優れた抗腫瘍効果を発揮して担癌動物の生存を改善できることが明らかになっている。 MSCの腫瘍形成効果のメカニズムの解明は.神経膠腫細胞とMSCの相互作用の理解に役立ち.MSCの腫瘍形成効果を高め.MSCによる治療に適したタイプの神経膠腫を選択するための新しいアイデアを提供することができます。 したがって.MSCをベクターとして用いた遺伝子治療は.難治性疾患である神経膠腫に広く応用されると考えるのが妥当であろう。