2021年9月16日、STEM CELLS Translational Medicine（SCTM）誌のオンライン版に掲載された、コーネル大学獣医学部の一部であるベイカー・インスティテュート・フォー・アニマル・ヘルス（ニューヨーク州）の研究者らによるex vivoモデルでの研究において、幹細胞の一種である間葉系間質細胞（MSC）の分泌物で傷を治療することで、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MSRA）の生存率を効果的に低下させ、周囲の皮膚細胞を刺激して細菌に対する防御力を高めることができることが報告された。このオープンアクセス論文は、「間葉系ストローマ細胞が分泌するCCL2は、角化細胞における抗菌ペプチドの発現増加を介して抗菌防御機構を促進する（Mesenchymal Stromal Cell Secreted CCL2 Promotes Antibacterial Defense Mechanisms Through Increased Antimicrobial Peptide Expression in Keratinocytes）」と題されている。
米国疾病対策予防センター（CDC）の最新の統計によると、2017年、米国では11万9,000人以上の人が黄色ブドウ球菌（S. aureus）と呼ばれる細菌による血流感染症にかかり、2万人近くが死亡した。黄色ブドウ球菌は、免疫力の低下した患者や傷口が感染した環境など、特定の状況下で脅威となる可能性があり、また、現在、細菌感染症の治療に使用できる唯一の薬である多くの抗生物質に対して耐性を持っていることから、大きな医療問題となっている。しかし、今回の研究では、最も危険な菌の1つであるMRSAを治療するための新たな方法が示されたことで、この状況を変えることができるかもしれない。
多くの人がMRSAを保有していても深刻な影響はないが、健康状態が悪化している人にとっては、このいわゆる「スーパーバグ」が命取りになる可能性がある。MSCは、骨髄、脂肪、血液などの組織から分離される幹細胞だ。「当初、MSCの組織再生への利用は、様々な組織タイプに分化する能力に基づいて提唱されていた。」「このため、注入されたMSCが損傷部位に定着し、適切な組織型に分化して、損傷組織を再生することが期待された」とコーネル大学微生物学・免疫学准教授で本研究の責任著者であるGerlinde R. Van de Walle博士は述べた。「しかし、投与されたMSCのうち、実際に傷ついた組織に取り込まれるのはごく一部であることが研究で明らかになっている。このため、組織の修復や再生における有益な効果は、これらの細胞が分泌するものによるパラクライン効果に依存した間接的なものである可能性が高いと一般的に考えられるようになってきている」と述べている。Walle博士は「この興味深い発見は、可溶性因子と細胞外小胞（EV）中に放出される因子の両方を含むMSCのシークレットームを用いた無細胞再生療法の開発に基づく、新たな治療法の展望を開くものだ」「このような無細胞療法は、同種の細胞を使用する場合のリスクや障害を克服することで、安全でより有利な代替手段となる可能性がある」と続けた。
MSCは複数の研究で炎症を抑制することが示されているが、皮膚細胞の抗菌防御機構に対するMSCのシークレットームの影響を調べたり、生理学的に適切な馬の皮膚モデルでバイオフィルムに対する効果を検証した研究はまだ行われていなかった。SCTMに掲載されたコーネル大学の研究の目的は、まさにこれだった。この研究に馬が用いられた理由は、「馬でも人間でも、特定の種類の慢性創傷はしばしば治療抵抗性で、様々な合併症を引き起こし、高い罹患率と死亡率をもたらし、経済的にも大きな影響を与える」からだとVan de Walle博士は説明した。研究チームはまず、馬の皮膚のバイオフィルムモデルを構築した。(バイオフィルムとは、表面に形成される微生物の『コミュニティ』のことを指す。この状態では、細菌は耐性がなくても抗生物質からよく守られている) 皮膚サンプルは、新鮮な馬の皮膚から3日間かけて培養された。(この研究に使われた皮膚は、この研究とは関係のない理由で安楽死しなければならなかった動物から採取されたものである) 培養期間中、細胞死の有意な増加も表皮の厚さの減少も観察されなかった。
次に、皮膚サンプルに一様な傷を作り、MRSAまたはその非抗生物質耐性の対応物であるメチシリン感受性黄色ブドウ球菌（MSSA）を接種して感染創傷モデルを作成した。その後、傷口を抗生物質、DMEM（ネガティブコントロール）、またはMSCのシークレットームのいずれかで24時間処理した。治療期間終了後、組織1グラムあたりのコロニー形成単位（CFU）を評価することで、細菌の負荷を測定した。
本研究の筆頭著者であるCharlotte Marx博士は、「MSCから分泌された因子が、我々の新しい皮膚モデルにおけるMRSAの生存率を有意に低下させたという結果が得られた」と報告した。「さらに、馬のMSCからの分泌物は、周囲の皮膚常在細胞の免疫反応を刺激することで、皮膚細胞の抗菌活性を高めることも明らかになった」と報告している。
「これらのデータは、MSC分泌物の抗菌特性についての理解を深めるとともに、感染した創傷に対するMSC分泌物を用いた治療法の価値をさらに裏付けるものだ」と付け加えた。さらに効果的な治療法を特定することで、獣医学的にも人間の医療においても、抗生物質の使用を減らすことに貢献できると考えている。これは、抗生物質耐性との戦いにおいても重要なことだ。
STEM CELLS Translational Medicine誌の編集長であり、Wake Forest Institute for Regenerative MedicineのディレクターであるAnthony Atala医学博士は、「この研究は、皮膚の傷の感染を減らすための治療法として、幹細胞から分泌されるタンパク質の抗菌特性を調査したものだ。感染した傷に対する幹細胞治療の使用を支持するデータであり、この研究はさらに検討されるべきである。」と述べている。
