Elucidation of hierarchical metabolic reprogramming to determine corneal endothelial cell fate and corneal endothelial dysfunction

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K09778
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56060:Ophthalmology-related
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: Maruyama Yuko 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任助教 (60516003)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上野 盛夫 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (40426531)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 角膜内皮細胞 / ミトコンドリア / エネルギー代謝 / miR-184

Outline of Final Research Achievements

We found significant differences in energy metabolism between subpopulations of mature differentiated and cell-state transition cells of cultured human corneal endothelial cells (cHCECs). Similar differences in mitochondrial function in cHCECs were found to exist in corneal endothelial tissue from healthy subjects and patients with corneal endothelial dysfunction. Furthermore, we suggest that miR-184, an environmental factor, alters mitochondrial energy metabolism, and that miR-184 function is altered by differences in the expression rate of CD44, a target of miR-184. These results suggest that mitochondrial function can be established as an indicator of essential cellular function, and that a deviation in mitochondrial metabolic function may be the pathogenesis of corneal endothelial dysfunction.

Free Research Field

眼科学、角膜内皮、緑内障　再生医療

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

感覚器障害に対する適正医療の提供は、超高齢社会である本邦の根幹的課題である。フックス角膜内皮ジストロフィ関連患者は欧米では300万人を超す。角膜内皮機能不全の分子病態解明への手立ては、臨床現場からも強く求められているにもかかわらず世界的に手探り状態である。その一因として、分子病態解析のモデル系が無かったことが挙げられる。本研究では、分化/成熟度の異なるcHCEC亜集団で、ミトコンドリアエネルギー代謝系(基質特異性、代謝酵素依存性)に階層性が有ることを見出した。分化度の異なるcHCEC亜集団の代謝リプログラミングの階層性破綻を角膜内皮機能不全の疑似モデルとして、新規分子標的の創案が可能となった。