2020 Fiscal Year Annual Research Report
眼圧と房水による眼球組織応答と緑内障ー眼圧制御機構とバイオマーカーの探索
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20H03839
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
相原 一 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (80222462)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
秋光 信佳 東京大学, アイソトープ総合センター, 教授 (40294962)
本庄 恵 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (60399350)
木村 麗子 (山岸麗子) 東京大学, 医学部附属病院, 特任研究員 (80704642)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 緑内障 / バイオマーカー / 生理活性脂質 / 眼圧 / 房水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
房水とその動態による眼圧は、眼球形状と機能を保持すると共に、慢性的な液性因子と圧による組織ストレスを眼球組織に生涯にわたり与え続ける。房水の流出が障害されることによる過剰圧ストレスは失明第一原因の緑内障性視神経症を来す。本研究開発の目標は、眼圧と房水を介した眼球組織応答と緑内障をテーマに、具体的に１）眼内生体圧センサーと房水脂質メディエーターによる眼圧制御機構の解明、２）圧による時空間的変化を反映した緑内障のmiRNAと脂質バイオマーカー探索、３）房水と眼圧による緑内障および緑内障術後病態遷移の定量的細胞骨格測定、４）マイクロ流体デバイスを用いた単一眼細胞生体情報センシングと臨床検体分析、を目標とする。1,3,4）の進捗概要は以下の通り。
既存の機械受容体の中で、Piezo1に着目し、線維柱帯の受容体分布、In vitro圧伸展刺激を用いて受容体の反応とノックダウンによる受容体機能解析を行い、Piezo1は伸展刺激により活性化され、さらにPGE2を放出することを見いだした。PGE2受容体刺激は眼圧下降薬が開発されていることから、眼圧上昇で線維柱帯が伸展された際に眼圧センサーとしてPiezo1が活性化されてPGE2を放出して眼圧を下げる方向に働き眼圧を制御している可能性が示唆された。また、緑内障病型と関連が強い房水マーカーとしてATXとTGFbeta1-3の房水中の存在を確認したところ、その発現パターンでぶどう膜炎緑内障として頻度の高いPosner Schlossmann症候群のサイトメガロウイルス感染タイプや落屑緑内障で有用なバイオマーカーとなることが判明した。さらにその機序を調べるために、ヒト線維柱帯細胞とサルシュレム管内皮細胞における細胞骨格への作用を検証し、細胞外マトリックスの増加を確認し、房水流出抵抗増加の一因となることを証明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
房水とその動態による眼圧は、眼球形状と機能を保持すると共に、慢性的な液性因子と圧による組織ストレスを眼球組織に生涯にわたり与え続ける。房水の流出が障害されることによる過剰圧ストレスは失明第一原因の緑内障性視神経症を来す。本研究開発の目標は、眼圧と房水を介した眼球組織応答と緑内障をテーマに、具体的に１）眼内生体圧センサーと房水脂質メディエーターによる眼圧制御機構の解明、２）圧による時空間的変化を反映した緑内障のmiRNAと脂質バイオマーカー探索、３）房水と眼圧による緑内障および緑内障術後病態遷移の定量的細胞骨格測定、４）マイクロ流体デバイスを用いた単一眼細胞生体情報センシングと臨床検体分析、を目標とする。1,3,4）の進捗概要は以下の通り。
既存の機械受容体の中で、Piezo1に着目し、線維柱帯の受容体分布、In vitro圧伸展刺激を用いて受容体の反応とノックダウンによる受容体機能解析を行い、Piezo1は伸展刺激により活性化され、さらにPGE2を放出することを見いだした。PGE2受容体刺激は眼圧下降薬が開発されていることから、眼圧上昇で線維柱帯が伸展された際に眼圧センサーとしてPiezo1が活性化されてPGE2を放出して眼圧を下げる方向に働き眼圧を制御している可能性が示唆された。また、緑内障病型と関連が強い房水マーカーとしてATXとTGFβ1-3の房水中の存在を確認したところ、その発現パターンでぶどう膜炎緑内障として頻度の高いPosner Schlossmann症候群のサイトメガロウイルス感染タイプや落屑緑内障で有用なバイオマーカーとなることが判明した。さらにその機序を調べるために、ヒト線維柱帯細胞とサルシュレム管内皮細胞における細胞骨格への作用を検証し、細胞外マトリックスの増加を確認し、房水流出抵抗増加の一因となることを証明した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.眼内生体圧センサーと房水脂質メディエーターによる眼圧制御機構の解明については、TRPV4に着目し、受容体分布、In vitro圧伸展刺激、高眼圧モデルマウスを用いて受容体の反応とノックダウンによる受容体機能解析を行う予定である。(R3-4)また、TRPV4受容体遺伝子改変マウスを用いて眼圧変動を調べ、眼圧制御への関与を探索する。ATX-LPA経路活性化マウスをLPA眼内過剰発現により作成し、臨床病態と同様な眼内炎症あるいは手術病態を作成する予定であり現在マウスを飼育中である。
2.圧による時空間的変化を反映した緑内障のmiRNAと脂質バイオマーカー探索については、新しい手法で有るTGFβ1-3とATXによる緑内障の病型診断を検証するために、引き続き房水臨床検体を収集し解析を進める。特に、落屑緑内障の診断は検眼鏡的に行われているのみで定性的であり実際に臨床的に診断できていないことも多いため、まずは本法の有用性の検証を本年度行う。
3.房水と圧による線維柱帯及び視神経乳頭篩板の骨格変化の生体内可視化のために、線維柱帯に遺伝子導入したマウス、また視神経乳頭グリア細胞に蛍光発現するマウスを用いて高眼圧モデルを作成し、光干渉断層計と蛍光顕微鏡を用いて経時的に視神経乳頭の変化を追う。さらに、視神経およびグリア細胞に蛍光細胞骨格蛋白を発現させ時空間的に視神経乳頭の変形を評価する。
4.マイクロ臨床検体分析については、マウス房水1マイクロリットルをマイクロチップに流し、眼圧バイオマーカーとして確認済みのATX-LPA 経路活性化の検出を行うことを目的としており、現在免疫抗体反応で検出が容易なATXについて測定系を手始めに工学部の学内研究者とチップを開発中であり、実現可能な見通しである。さらにマイクロ流体デバイス上に単一細胞を培養する条件検討を行う予定である。
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