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2016 年度 実施状況報告書

緑内障の新規治療としての強膜篩状板再生法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K15629
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

大野 京子  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30262174)

研究分担者 相原 一  東京大学, 医学部附属病院, 教授 (80222462)
吉田 武史  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (30451941)
諸星 計  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (60598415)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード眼発生・再生医学
研究実績の概要

今年度は、ラット眼において、強膜に沿って移植したヒト線維芽細胞が視神経周囲に沿って生着し、その結果コラーゲンをin situで産生しているかどうかを研究した。Wistarラット(オス;生後6週)を使用し、免疫抑制剤としてFK506 1mg/kgを筋注した(移植前3日間、移植後5日/週)。移植細胞は、mAG-1を遺伝子導入したヒト線維芽細胞を培養後、細胞懸濁液(PBS希釈)を1万細胞個/μlになるように調整した。ラットは、ペントバルビタール腹腔内麻酔(40mg/kg)を施行後に、オキシブプロカイン点眼麻酔下に線維芽細胞を後部強膜に沿って30ゲージの鈍針で1万個を注入した。1週間後に灌流固定(ヘパリン加PBS(5U/ml)で左心室より還流、右心耳より脱血;2%パラホルムアルデヒドにて還流)を行って眼球を摘出し、2%PFAで後固定を行い、凍結切片を10 μmで作成し、移植細胞の生着と部位を共焦点顕微鏡で観察した。前年度の実験により、上記方法にて高率の移植細胞の生存が確認された。
ヒト由来移植細胞が産生したコラーゲンと、ラット自体のコラーゲンを区別できる、ヒト特異的コラーゲン抗体を用いて、移植後2週間、4週間で免疫染色を施行した。その結果、移植細胞は約1週間で消失するものの、強膜に沿って産生されたヒト由来コラーゲンが確認された。さらに、移植細胞が消失後も産生されたコラーゲンはその部位にとどまり既存のレシピエントの眼組織と一体化している所見が確認できた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

手技の改良により、結膜を切開せずに上眼瞼の皮膚を介して眼科壁とテノン嚢の間を通じ、視神経方向に細胞懸濁液を注入することにより、視神経周囲硬膜の部位まで線維芽細胞を注入でき、しかも1週間後の時点で移植された細胞が生着していることが確認されるようになった。また、ヒト由来コラーゲンとラット由来コラーゲンを区別する免疫染色も特異度が高く染色され、その結果、レシピエント自体のコラーゲンではなく、移植された細胞由来のコラーゲンが産生され、眼組織を支えている様子を明瞭に観察することに成功した。

今後の研究の推進方策

平成28年度の進行状況を踏まえ、平成29年度以降には、移植された線維芽細胞が産生したコラーゲンが、強膜篩状板方向を肥厚化し、構造的に補強しているかを確認する。線維芽細胞を視神経周囲に注入し、2週間後、4週間後の時点でヒトコラーゲンに特異的な抗体を用い、移植細胞によるコラーゲン産生の有無とその方向性を観察する。同時に電子顕微鏡を用いて産生コラーゲンの細線維の観察とヒトコラーゲン抗体を用いた免疫電顕を行う。さらに凍結切片において、強膜篩状板の厚さを測定し、細胞移植のコラーゲン産生により篩状板の肥厚が得られたか調べる。最後に、シュレム管にビーズを詰まらせて眼圧上昇を再現する緑内障動物モデルを用い、同様の手技でヒト線維芽細胞を注入し、移植細胞によるコラーゲン産生、篩状板の肥厚化を調べる。注入手技に熟練した本学の研究者および緑内障モデルの実験に習熟した研究者の連携により本研究の遂行は十分可能であると考えられる。

次年度使用額が生じた理由

強膜にそって線維芽細胞の注入を行った際に、注入細胞が脳内および脳脊髄液に混入し、血
流塞栓を生じたと考えられるラットの死亡が予想以上に多く発生する問題点が生じた。そこで、細胞を視神経からやや離して注入するなどの手技の改良を試み、トライアンドエラーののちに結膜ではなく上眼瞼皮膚を通じて注入することにより、直後の死亡は回避できることが追加実験で判明した。また、ヒトに特異的にコラーゲンを染色する抗体の特異性の確認に、予想以上の時間を要したこと、上記の手技の改善に当初の計画以上の時間がかかったこと、今後の解析にはさらに匹数が必要であること、視神経から離れた部位に注入された細胞が十分に視神経に遊走するかなど、手技の変更に伴い新たに検討すべき実験が必要になったために延長を必要とした。

次年度使用額の使用計画

上記の細胞注入手技の改良に伴い、さらに上記手法の安全性、有効性を追加購入したラットで検討する必要がある。そのため、新規に実験用のラットを購入するとともに、動物飼育に関する経費にあてる必要がある。また、直後の死亡が回避できることを確認したうえで、長期的な移植細胞の生着とin situでのコラーゲン産生を明らかにするために、さらなる動物の購入および凍結切片作成およびヒトコラーゲンの免疫染色にかかる経費が必要である。上記を確認したうえで、さらに本方法の緑内障性視神経障害に対する有効性を解明するためにシュレム管にビーズを閉塞した高眼圧緑内障モデルを用いる。このモデル動物の飼育、管理にかかる経費も必要である。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 7件、 査読あり 8件、 謝辞記載あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Parapapillary gamma and delta zone in high myopia.2017

    • 著者名/発表者名
      Jonas JB, Fang Y, Weber P, Ohno-Matsui K.
    • 雑誌名

      Retina

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1097/IAE.0000000000001650

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Brunch Membrane and the mechanism of myopization:a new theory.2017

    • 著者名/発表者名
      Jonas JB, Ohno-Matsui K, Jiang WJ, Panda-Jonas S.
    • 雑誌名

      Retina

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1097/IAE.0000000000001464

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Glaucoma in high myopia and parapapillary delta zone.2017

    • 著者名/発表者名
      Jonas JB, Weber P, Nagaoka N, Ohno-Matsui K.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 12 ページ: e0175120

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0175120

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Parapapillary Diffuse Choroidal Atrophy in Children is Associated with Extreme Thinning of Parapapillary Choroid.2017

    • 著者名/発表者名
      Yokoi T, Zhu D, Bi HS, Jonas JB, Jonas RA, Nagaoka N, Moriyama M, Yoshida T, Ohno-Matsui K.
    • 雑誌名

      Investigative Ophthalmology & Visual Science

      巻: 58 ページ: 901-906

    • DOI

      10.1167/iovs.16-20652

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Retinal pigment epithelium cell density in relationship to axial length in human eyes.2017

    • 著者名/発表者名
      Jonas JB, Ohno-Matsui K, Holbach L, Panda-Jonas S.
    • 雑誌名

      Acta Ophthalmologica

      巻: 95 ページ: e22-e28

    • DOI

      10.1111/aos.13188

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optic nerve head histopathology in high axial myopia.2017

    • 著者名/発表者名
      Jonas JB, Ohno-Matsui K, Panda-Jonas S.
    • 雑誌名

      Journal of Glaucoma

      巻: 26 ページ: 187-193

    • DOI

      10.1097/IJG.0000000000000574

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Establishment of novel therapy to reduce progression of myopia in rats with experimental myopia by fibroblast transplantation on sclera.2017

    • 著者名/発表者名
      Shinohara K, Yoshida T, Liu H, Ichinose S, Ishida T, Nakahama K, Nagaoka N, Moriyama M, Morita I, Ohno-Matsui K.
    • 雑誌名

      Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1002/term.2275

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Peripapillary diffuse chorioretinal atrophy in children as a sign of eventual pathologic myopia in adults.2016

    • 著者名/発表者名
      Yokoi T, Jonas JB, Shimada N, Nagaoka N, Moriyama M, Yoshida T, Ohno-Matsui K.
    • 雑誌名

      Ophthalmology

      巻: 123 ページ: 1783-1787

    • DOI

      10.1016/j.ophtha.2016.04.029

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] The impact of pathologic myopia on visual impairment in asia and beyond.2017

    • 著者名/発表者名
      Ohno-Matsui K.
    • 学会等名
      2017 Asia-Pacific Academy of Ophthalmology
    • 発表場所
      Singapore (Singapore)
    • 年月日
      2017-03-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 病的近視における失明原因の解明.2016

    • 著者名/発表者名
      須賀 洸希、森山 無価、 長岡 奈都子、大野京子.
    • 学会等名
      第70回日本臨床眼科学会
    • 発表場所
      国立京都国際会館・グランドプリンスホテル京都(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-11-06
  • [学会発表] Diagnosis and Management of Complications due to Pathologic Myopia.2016

    • 著者名/発表者名
      Ohno-Matsui K, Cheung G, Lai T, Hirakata A.
    • 学会等名
      American Academy of Ophthalmology 2016
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2016-10-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New Approaches to the Prevention and Treatment of Myopia.2016

    • 著者名/発表者名
      Grzybowski A, Repka MX, Koffler BH, Ohno-Matsui K, Trier K, Morgan I, Tan D.
    • 学会等名
      American Academy of Ophthalmology 2016
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2016-10-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectral Domain and Swept Source OCT in the Diagnosis and Management of Vitreoretinal and Uveitic Disorders.2016

    • 著者名/発表者名
      Stanga P, Moussa MS, Ohno-Matsui K, Sadda SR.
    • 学会等名
      American Academy of Ophthalmology 2016
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2016-10-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Imaging of Pathologic Myopia.2016

    • 著者名/発表者名
      Ohno-Matsui K.
    • 学会等名
      3rd International conference on Pathologic Myopia
    • 発表場所
      ホテルニューオータニ(東京都千代田区)
    • 年月日
      2016-10-01
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Diagnosis of pathlogic myopia and over view.2016

    • 著者名/発表者名
      Ohno-Matsui K.
    • 学会等名
      3rd International conference on Pathologic Myopia
    • 発表場所
      ホテルニューオータニ(東京都千代田区)
    • 年月日
      2016-09-30
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Imaging of optic nerve in highly myopic eyes.2016

    • 著者名/発表者名
      Ohno-Matsui K.
    • 学会等名
      XXII International society for Eye Research Biennial Meeting
    • 発表場所
      京王プラザホテル(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-09-27
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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