リサーチハイライト

Vol.12 May 2018

新たなマウス網膜変性モデルが拓くヒトES細胞由来網膜組織移植の可能性

時には失明に至る疾患である。網膜変性の治療法として、ヒトES細胞（胚性幹細胞）やiPS細胞由来の網膜組織の移植に大きな期待が寄せられている。

ES細胞由来の視細胞前駆細胞を、視細胞層（外顆粒層）が残存する網膜変性の成体マウスモデルに移植できることが知られている。これらのモデルでは、移植された網膜組織が生着し、視力を回復させることができるが、それは移植細胞から欠如していたタンパクが補充されたためと考えられている。一方で、機能的な視細胞層が存在しない末期の網膜変性モデルにおいて、胎児網膜相当の発育段階の網膜を組織とし移植すると、成熟して新たなシナプス結合を形成し、部分的に視力を回復させることが示されている。しかし、げっ歯類モデルへのヒトES細胞由来網膜組織の移植は困難であり、多くの場合、拒絶反応が生じ、移植細胞が適切に成熟しない。

そのため、外顆粒層構造のない重度免疫不全マウスの末期網膜変性モデルは、ヒトES細胞またはiPS細胞（人工多能性幹細胞）由来の組織移植の実現可能性を検討する前臨床試験にとって重要である。先頃Stem Cell Reportsに発表された、実験動物中央研究所 動物資源基盤技術センターの後藤元人らの研究では、マーカーアシスト育種を用いて、視細胞の変性速度が異なる2種類のマウスモデルが作製された。

研究者らは、ヒトES細胞由来の網膜組織を一方のモデルに移植し、移植した網膜および移植片と移植先の境界面の構造を明らかにするとともに、光への応答を測定した。網膜組織は長期にわたり生着し、視細胞成熟の兆候（光反応性の内節／外節構造およびシナプスの形成など）を示した。網膜電位検査（視細胞、内網膜細胞、神経節細胞など、網膜のさまざまな細胞の電気的応答を測定）では応答が消失していたが、これは必ずしも完全な失明を示唆するものではない。一方、測定を実施した7つの移植後網膜のうち、3つで移植片由来と思われる網膜神経節細胞の光反応が見られた。マウスのモデルへの移植において、マウス幹細胞由来網膜組織ほど反応の効率は良くなかったものの、移植組織が移植先網膜に機能的に生着することがある程度示された。

著者らは、「今回の研究によって、前臨床研究において今回作成した動物モデルが非常に有用であること、ならびに網膜色素変性症患者にヒトES細胞由来網膜を臨床応用できる可能性が裏付けられた」としている。

Reference:

Satoshi Iraha,^1,2,3,10 Hung-Ya Tu,^1,10 Suguru Yamasaki,^1,4 Takahiro Kagawa,⁵ Motohito Goto,⁵

Riichi Takahashi,⁵ Takehito Watanabe,¹ Sunao Sugita,¹ Shigenobu Yonemura,^6,7 Genshiro A. Sunagawa,¹ Take Matsuyama,¹ Momo Fujii,¹ Atsushi Kuwahara,⁴ Akiyoshi Kishino,⁴ Naoshi Koide,¹ Mototsugu Eiraku,⁸ Hidenobu Tanihara,² Masayo Takahashi,^1,3 and Michiko Mandai^1,9,*, Establishment of Immunodeficient Retinal Degeneration Model Mice and Functional Maturation of Human ESC-Derived Retinal Sheets after Transplantation, Stem Cell Reports (2018),
https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2018.01.032

Affiliations:

1. Laboratory for Retinal Regeneration, Center for Developmental Biology, RIKEN, Kobe, Hyogo 650-0047, Japan
2. Department of Ophthalmology, Faculty of Life Sciences, Kumamoto University, Kumamoto 860-8556, Japan
3. Application Biology and Regenerative Medicine, Graduate School of Medicine, Kyoto University, Kyoto 606-8501, Japan
4. Regenerative and Cellular Medicine Office, Sumitomo Dainippon Pharma Co., Ltd., Kobe, Hyogo 650-0047, Japan
5. Central Institute for Experimental Animals, Animal Resources and Technical Research Center, Kawasaki, Kanagawa 210-0821, Japan
6. Ultrastructural Research Team, RIKEN Center for Life Science Technologies., Kobe, Hyogo 650-0047, Japan
7. Department of Cell Biology, Tokushima University Graduate School of Medical Science, Tokushima 770-8503, Japan
8. Laboratory for in vitro Histogenesis, RIKEN Center for Developmental Biology, Kobe, Hyogo 650-0047, Japan
9. RIKEN Program for Drug Discovery and Medical Technology Platforms (DMP), Kobe, Hyogo 650-0047, Japan
10. Co-first author

Suggested image:

Figure:

神経乳頭

ヒトES細胞（hESC）由来網膜を移植したNOG-rd1-2Jマウスにおける視細胞応答 (A) 移植後112日における移植眼のin vivo画像（DD176）。蛍光血管造影により網膜血管下にCrx::venus陽性移植片が描出されている。拒絶反応の兆候は見られない。(B) (A)より摘出した、Crx::venus hESC由来網膜を移植した網膜（DD204）をMEAプローブに載せた（電極側に網膜神経節細胞［RGC］）。