ラボ培養網膜眼細胞、接続に成功

March, 13, 2023, Madison--新研究によると、幹細胞から成長させた網膜細胞は、伸びて近傍と接続し、「ハンドシェイク」を完了する。これは、その細胞がヒトの変性眼疾患で治験準備ができていることを示している。

10年前、ウイスコンシン大学マジソン校(University of Wisconsin–Madison)の研究者は、細胞の組織化されたクラスタ、オルガノイドの成長法を開発した。これは、目の奥の感光性組織、網膜に似ている。研究チームは、ヒトの皮膚細胞を再プログラムして幹細胞として機能し、光を感知し、最終的にわれわれが見ているものを脳に転送する網膜細胞の複数のタイプの層に発展させた。

UW–Madison眼科教授、McPherson Eye Research Instituteディレクタ、David Gammは、「網膜疾患の過程で失われた同じタイプの細胞の置き換え部分として、そのオルガノイドからの細胞を利用したかった」とコメントしている。「しかし、実験室のディッシュでコンパクトなクラスタとして培養された後、問題が残っていた。われわれが細胞を分離させようとした後に細胞が適切に機能することである。それは、患者の目に導入するためのカギになるからだ」。

2022年、研究チームは、ディッシュ成長網膜細胞、光受容体が多様な波長および光強度に健全な網膜の細胞と同じように反応し、オルガノイドの隣接細胞から分離すると、特徴的な生体コード、軸索により新たな近隣に伸びることを示す研究を発表した。

「問題解決の最後のピースは、これらコードが、情報のやり取りのために、他の網膜細胞タイプに接続、つまりシェイクハンドする能力があるかどうかの見極めだった」とGammは言う。細胞間接続成功についての同氏の新しい成果は、Proceedings of the National Academy of Sciencesに発表された。

網膜と脳の細胞は､コード先端の小さなギャップ、シナプスにより交信する。そのラボ成長網膜細胞が病気の細胞に取って代わり、健康な細胞同様感覚情報を持つ能力があることを確認するために、研究チームは、それらがシナプスを造ることができることを示す必要があった。

UW–Madisonの神経科学教授、新しい研究の共著者、Xinyu Zhaoは、Gammラボの細胞を用いて研究し、シナプス接続形成力研究に貢献した。チームは、相互交通手段を形成できる細胞ペアを特定するために改良狂犬病ウイルスを使い、これを行った。

院生、共筆頭著者Allison LudwigおよびSteven Mayerlを含むチームは、網膜オルガノイドを個々の細胞に分離し、軸索を拡大し、新しい接続を形成するまでに一週間を猶予し、それらをウイルスに触れさせて、覗き見た。研究チームが見たものは、蛍光色でマークされた多くの網膜細胞であった。これは、狂犬病が、隣接間形成に成功したシナプス全体で感染していることを示している。

「われわれは､正しい方向へ進んでいるという自信を構築するために一度に一つづラボでこのストーリーをキルティング(つなぎ合わせ)してきた。究極的には、それはヒトの臨床試験に向かう、これは明確な次のステップである」とGammは話している。同氏は、そのオルガノイドの特許を申請し、Madison-based Opsis Therapeuticsを共同設立した。これは、UW–Madisonの発見に基づいてヒトの眼疾患を治療するためにその技術を適用する。

チームが、シナプス接続の存在を確認した後、関連する細胞を分析し、シナプスを形成する最も一般的な網膜細胞タイプが光受容体、桿体錐体であることを発見した。これらは、網膜色素変性や加齢黄斑変異などの病気で失われる。同様に特定の眼障害でも失われる。次の最も一般的な細胞タイプ、網膜神経節細胞は、緑内障のような視神経障害で変性する。

「これは、われわれにとって重要な発見であった。これらのオルガノイドがもつ潜在的な広いインパクトを示している」(Gamm)。

(詳細は、https://news.wisc.edu)