加齢黄斑変性症（AMD）は失明の主な原因です。それは、網膜色素上皮 (RPE)、ブルッフ膜、絨毛毛細管によって形成される外血液網膜関門 (oBRB) で始まります。生理学的に関連するヒトoBRBモデルが不足しているため、AMDの発症と進行のメカニズムはまだよく理解される必要があります。
国立衛生研究所の一部である国立眼科研究所（NEI）研究チームは、患者の 幹細胞 失明疾患のメカニズムの理解を進める眼組織を作製するための 3D バイオプリンティング。科学者たちは、外側の血液網膜関門を形成する細胞の組み合わせをプリントしました。
網膜色素上皮（RPE）は、血管が豊富な脈絡毛細管から分離されています。 ブルッフ膜、外側の血液網膜関門を構成します。絨毛毛細管とRPEは、ブルッフ膜の制御下で栄養素と老廃物を交換します。リポタンパク質の蓄積であるドルーゼンは、AMDではブルッフ膜の外側で発生し、その機能を妨げます。 RPE の時間の経過による劣化は、光受容体の劣化と視力喪失を引き起こします。
科学者たちは、周皮細胞、内皮細胞、線維芽細胞という 3 つの未熟な脈絡膜細胞タイプをハイドロゲル内で組み合わせました。次に、生分解性の足場上にゲルをプリントしました。数日以内に、細胞は成熟して密な毛細管ネットワークになり始めました。
42日目、科学者らは足場の裏側に網膜色素上皮細胞を播種した。印刷された組織は XNUMX 日目に完全に成熟しました。組織分析と遺伝子および機能検査により、印刷された組織は天然の外側血液網膜関門と同様に見え、同様に動作することが示されました。
b.目の外側の血液網膜関門は、網膜色素上皮、ブルッフ膜、脈絡膜毛細管で構成されています。画像クレジット: National Eye Institute.
c.内皮-周皮細胞-線維芽細胞混合物の印刷された列を横切る血管の成長。 7日目までに血管が列の間の空間を埋め、毛細血管のネットワークを形成します。画像クレジット: カピル・バーティ。
ストレスにさらされると、印刷された組織は、RPE の下のドルーゼン沈着などの初期段階の AMD の特徴を示し、組織の破壊が見られる後期段階の乾燥段階 AMD に進行しました。低酸素レベルは、脈絡膜血管の過剰増殖を伴う濡れた AMD のような外観を引き起こし、それが亜 RPE ゾーンに移行しました。 AMDの治療に抗VEGF薬を使用すると、血管の形成と移動が遅くなり、同時に組織の形状も改善されました。
NEI眼科および幹細胞トランスレーショナル研究セクションを率いるカピル・バーティ博士は次のように述べています。 「細胞を印刷することにより、正常な外側の血液網膜関門の解剖学的構造に必要な細胞の合図の交換が促進されます。たとえば、RPE 細胞の存在により、 遺伝子発現 ブルッフ膜の形成に寄与する線維芽細胞の変化、これは何年も前に示唆されていましたが、私たちのモデルが登場するまで証明されていませんでした。」
科学者たちは、適切な生分解性足場の作成と一貫した印刷パターンの実現という 2 つの技術的課題に取り組みました。彼らは、ゲルが冷たい間は明確な列を生成し、ゲルが温まると溶解する、温度に敏感なヒドロゲルを開発しました。組織構造を評価するより正確なシステムは、良好な列の一貫性によって可能になりました。さらに、細胞の組み合わせにおける線維芽細胞、内皮細胞、周皮細胞の割合を最適化しました。
共著者であるマーク・フェラー博士は、NIH 国立トランスレーショナルサイエンス推進センターの 3D 組織バイオプリンティング研究室所長であり、そのチームは外側の血液網膜関門組織の「ウェル内」のバイオファブリケーションに関する専門知識を提供しました。 」と分析測定を組み合わせて薬物スクリーニングを可能にします。
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「私たちの協力的な取り組みにより、眼の変性疾患に非常に関連性の高い網膜組織モデルが得られました。」とフェレール氏は述べています。 と。 「このような組織モデルには、治療薬開発などのトランスレーショナルアプリケーションで多くの潜在的な用途があります。」
ジャーナルリファレンス：
- ソン・ミンジェ、ラス・クイン 他バイオプリントされた 3D 網膜外側バリアにより、進行黄斑変性症における RPE 依存性の脈絡膜表現型が明らかになります。 ネイチャーメソッド、ＸＮＵＭＸ； 土井： 10.1038/s41592-022-01701-1
