第113回日本眼科学会総会評議員会指名講演III眼疾患と動物モデル眼発生の分子メカニズムの探究と眼疾患モデルへの展開

摘要

視神経の軸索誘導は，中枢神経組織の神経回路形成の研究モデルとして広く用いられ，そのメカニズムを解明することは，緑内障や脊髄損傷などの後天的な中枢神経障害に対する軸索再生治療においても重要な研究課題である.網膜神経節細胞の軸索(視神経)が脳へ投射される分子機構を解明する目的で，軸索誘導の候補分子とされていたプロテオグリカンに焦点を当て研究を行った.免疫組織化学染色によって，プロテオグリカンは網膜発生過程で，神経網膜内層に著しい発現上昇を認めた.さらに，網膜に発現するプロテオグリカンは，培養網膜神経節細胞の神経突起の伸長を抑制することが示された.次に生体内での役割を検証するために，ノックァゥ卜マウスを作製した.我々は，プロテオグリカンのグリコサミノグリカン糖鎖を合成する酵素がプロテオグリ力ン分子群で共有されていることに注目し，へパラン硫酸の合成 酵素Extlのコンディショナルノックァゥ卜マウスを作製して，中枢神経組織選択的にへパラン硫酸を欠損させ，プロテオグリカンの役割を検証した.へパラン硫酸欠損マウスの脳組織と視神経において，軸索が正中線を越える部位で軸索投射異常が生じた.視交叉では，正中線を越えたあとに，対側の上位中枢へ投射せずに，僚眼の視神経に沿って異常な投射を示した.この視神経投射異常は，軸索ガィダンス分子Slit蛋白質による作用が障害されるためであることが，遺伝子改変マウスの実験 で示された.視神経軸索に発現するへパラン硫酸プ口テォグリカンがSlit蛋白質とその受容体との相互作用を 修飾し，細胞応答を調節していると考えられた.この分子機構はさまざまなへパリン親和性分子の生体内での作用にも重要なプロセスであると考え，前眼部を構成する神経堤細胞でへパラン硫酸を選択的にノックァゥ卜させ，その眼発生を観察した.変異マウスでは，角膜内皮欠損，角膜実質低形性，隅角形成不全などの前房形成異常がみられ，Peters奋形に酷似した表現型が生じた. 変異型の神経堤細胞由来の眼組織では，TGFbeta_2シグナリングが障害されており，TGFbeta_2依存性の細胞分裂や下流のシグナルに関連する分子群の活性が低下していた.さらに，TGFbeta_2とへパラン硫酸との相互作用を障害させると，隅角形成不全と眼圧上昇を伴う発達緑内障モデルが作製された.本研究結果において，哺乳動物の生体内におけるへパラン硫酸プロテオグリカンによる生理活性物質の作用調節機構を，視神経軸索誘導と前眼部形態形成の動物モデルを用いて証明することができた.