低酸素が呼び起こす脳内前駆細胞の新たな一面~脳血流を取り戻す新たな仕組み~

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2025-10-31 京都大学

京都大学の眞木崇州講師(医学研究科)らの研究グループは、脳梗塞後に脳内で神経修復を担う「オリゴデンドロサイト前駆細胞(OPC)」が、低酸素状態に応じて異なる機能を発揮する仕組みを明らかにした。単一細胞RNA解析を用いた結果、重度の低酸素環境下ではOPCが血管新生を促進する細胞群へと分化し、損傷部位への酸素供給を助ける一方、軽度の低酸素下では神経軸索の再髄鞘化を担う細胞へと変化することが判明した。これにより、脳梗塞後の回復過程では「血流回復」と「神経修復」という二段階の再生機構がOPCによって動的に制御されていることが示された。さらに、この過程には低酸素応答因子HIF経路の活性化が関与しており、OPCの機能転換を誘導する分子スイッチとして働く可能性があるという。今回の成果は、脳梗塞やその他の虚血性疾患に対して、神経再生と血管再生の両面から治療戦略を立てるための新たな細胞標的を提示するものであり、今後の再生医療や創薬研究への応用が期待される。

低酸素が呼び起こす脳内前駆細胞の新たな一面~脳血流を取り戻す新たな仕組み~

<関連情報>

最適化細胞治療のための低酸素状態が調整する脳卒中後オリゴデンドロサイト前駆細胞の変化特性解析 Characterizing hypoxia-orchestrated post-stroke changes in oligodendrocyte precursor cells for optimized cell therapy

Yasuhiro Kuwata ∙ Ken Yasuda ∙ Kazuto Tsukita ∙ … ∙ Ryosuke Takahashi ∙ Riki Matsumoto ∙ Takakuni Maki
Stem Cell Reports  Published:October 30, 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2025.102687

Highlights

  • Hypoxia dynamically alters oligodendrocyte precursor cell (OPC) phenotypes post stroke
  • OPCs under mild hypoxia acquire “oligogenic” transcriptional profile
  • Severe hypoxia induces “angiogenic” OPC states detrimental for repair
  • Hypoxia-modulated OPC traits guide optimal selection for cell therapy in stroke

Summary

Oligodendrocyte precursor cells (OPCs) are highly adaptable, engaging in diverse functions beyond myelination. However, how OPCs adjust their roles after ischemic stroke and contribute to recovery remains largely unknown. To address this gap, we constructed a “transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO) atlas” by integrating mouse single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) datasets and combined it with ex vivo OPC cultures and in vivo cell transplantation experiments. This approach revealed the emergence of “angiogenic” OPCs in the subacute phase and “oligogenic” OPCs in the chronic phase, driven by distinct levels of hypoxia—severe hypoxia inducing angiogenic OPCs and mild hypoxia promoting oligogenic OPCs. Ex vivo, severe hypoxic preconditioning faithfully induced angiogenic OPCs, and their intravenous transplantation enhanced angiogenesis and improved recovery in tMCAO mice. These findings highlight “oxygen tone” as a key regulator of OPC dynamic adaptation after ischemic stroke, offering a promising strategy to harness OPCs for stroke cell therapy.

医療・健康
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