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眼の水晶体の再生は、主に両生類とウサギを対象に 18 世紀から研究されてきました。21 世紀には、特に子供の 白内障の治療に有望な技術として、人間を対象に実験的な医学的試験が実施されました。
歴史
1781年、シャルル・ボネは、サンショウウオが水晶体を含む眼の大部分を除去してから1年後に眼を再生したことを発見した。 [1]ヴィンチェンツォ・コルッチはイモリ のこの現象の組織学的研究を行い、1891年に虹彩から再生するという発見を発表した。[1] その後、グスタフ・ウォルフは1895年からこのテーマに関する論文をいくつか発表し、この再生形式は現在ではウォルフ型再生と呼ばれている。[1]コルッチとウォルフの間の優先権問題については、ホランド（2021）がさらに詳しく検討している。[2]
ウサギの水晶体の再生は、1824年にフランスの外科医コクトーとルロワ・デティオールによって初めて研究されました。[ 3]水晶体嚢の 結晶内容物は除去されましたが、これは1か月以内に再生することがわかりました。[4] ウサギは扱いやすく、眼が比較的大きいため、眼の外科手術技術の開発に適しています。[5]ウサギ の研究では、水晶体は嚢切開後2週間以内に再生し始めることが示されました。嚢切開とは、水晶体の物質は除去されるが、それを包んでいた周囲の嚢はほとんどそのまま残される外科手術技術です。[6] 新しい水晶体は構造上は嚢に似ていますが、形は不規則である可能性があります。[6] 再生中に嚢を満たすことは、より正常な形状の発達を促すように思われます。[6]この技術は霊長類 でも有効であることが判明したため、人間の白内障治療の可能性のある技術として研究されてきました。[6] 水晶体の再生が観察されている他の動物としては、猫、鶏、犬、魚、マウス、ラット、アフリカツメガエルなどが挙げられます。[7]
実験的試験
水晶体の再生技術は、中山大学とカリフォルニア大学サンディエゴ校の共同研究で試験され、2016年に発表された。[8]水晶体の嚢を、従来の白内障手術よりも小さな1～1.5 mmの切開で穿孔し、白内障の原因となる視界を曇らせる内容物を排出した。嚢は水晶体上皮幹細胞で裏打ちされているため、それ以外はそのまま残され、その後、再生して水晶体を再生した。この技術は、ウサギとマカクザルの実験で成功し、その後、中国で白内障を持って生まれた2歳未満の子供12人を対象にした試験で実施された。機能する水晶体は6～8か月以内に再生した。[9] [10]
実験的技術で治療された子供は、従来の手術で治療された子供よりも合併症が少なかった。[10]子供は幹細胞が成人よりも活発であるため、最も有望な対象である。また、人工レンズを使用した小児白内障の従来の治療は、子供はまだ成長中であるため合併症を引き起こす可能性がある。[9]この技術は、加齢性白内障の高齢患者にはまだ試されていないが、成功率は低いと予想される。成人の白内障は除去がより困難であり、成人の水晶体幹細胞の再生はより遅い。[10]
試験管内テクニック
もう一つの再生技術は、体外で水晶体などの眼組織を培養し、それを移植するというものである。これは大阪大学とカーディフ大学の共同研究で試みられている。[9]
メカニズム
水晶体の再生はいくつかの脊椎動物種、特にイモリで研究されており、イモリは繰り返し完璧な水晶体を再生することができる。[11] ある研究では、18回摘出・再生されたイモリの水晶体は、外観と遺伝子発現の点で対照イモリの水晶体と区別がつかなかったことがわかった。[12] このような場合、水晶体は角膜または虹彩の上皮細胞から完全に再生することがわかっている。[13] このプロセスを制御するシグナル伝達機構には、線維芽細胞増殖因子、ヘッジホッグ、レチノイン酸、形質転換成長因子ベータ、およびwntがある。[13] Haotian、Hong、Jie、Shanの試験では、マウス、ウサギ、培養されたヒト細胞で実験が行われ、 PAX6およびBMI1遺伝子 によって生成されたタンパク質が、水晶体嚢の内側を覆う既存の水晶体上皮細胞（LEC）の再生に不可欠であると報告された。[8]
参考文献
- ^ abc RW Reyer (2013)、「両生類の眼：発達と再生」、Crescitelli (編)、脊椎動物の視覚システム、Springer Science & Business、pp. 310–311、338–362、ISBN 9783642664687
- ^ オランダ、ニコラス (2021)、「ヴィチェンツォ コルッチの 1886 年の回想録、Intorno alla sinnerazione degli arti e della coda nei tritoni、注釈が付けられ、英語に翻訳された:サンショウウオの四肢と尾の再生について」、ヨーロッパ動物学ジャーナル、88 : 837–890、土肥: 10.1080/24750263.2021.1943549、S2CID 238904520
- ^ コクトー; Leroy-D'Étiolle (1827)、François Magendie (編)、「Expériences Relatives a la Reproduction du Cristallin」、Journal de Physiologie Expérimentale et Pathologique、7 (1): 30–44
- ^ ネイサン・ライノ・スミス編（1827年7月）「クリスタリン体液の再生」フィラデルフィア月刊医学外科ジャーナル、1（2）：99
- ^ Gwon, Arlene (2011)、「白内障/IOL手術におけるウサギ」、Animal Models in Eye Research、Academic Press、pp. 184、187、ISBN 9780080921037
- ^ abcd Gwon, Arlene (2006)、「哺乳類の水晶体再生：レビュー」、Survey of Ophthalmology、51 (1): 51–62、doi :10.1016/j.survophthal.2005.11.005、PMID 16414361
- ^ Barbosa-Sabanero、Hoffmann、Judge、Lightcap、Tsonis、Del Rio-Tsonis (2012)、「水晶体と網膜の再生：モデル生物からの新たな視点」、Biochemical Journal、447 (3): 321–334、doi :10.1042/BJ20120813、PMID 23035979
- ^ ab Haotian Lin; Hong Ouyang; Jie Zhu; et al. (2016)、「内因性幹細胞を用いた水晶体再生と視覚機能の獲得」、Nature、531 (7594): 323–8、Bibcode :2016Natur.531..323L、doi :10.1038/nature17181、PMC 6061995、PMID 26958831
- ^ abc ギャラガー、ジェームズ（2016年3月9日）、「驚異的な」手術で目の水晶体が再生、BBCニュース
- ^ abc Bazian (2016年3月10日)、白内障後の子供の目の修復に幹細胞が利用される、国民保健サービス、2016年3月11日時点のオリジナルよりアーカイブ、2016年3月10日閲覧。
- ^ ブラウン、マーク（2011年7月13日）「生物学者がイモリの眼のレンズを18回引き抜いて再生をテスト」Wired
- ^ Eguchi G, Eguchi Y, Nakamura K, Yadav MC, Millán JL, Tsonis PA (2011)、「イモリの再生能力は再生と老化を繰り返しても変化しない」、Nature Communications、2 :384、Bibcode :2011NatCo...2..384E、doi :10.1038/ncomms1389、PMC 3144589、PMID 21750538
- ^ ab ヘンリー、ジョナサン; トーマス、アルビン; ハミルトン、ポール; ムーア、リサ; ペリー、キンバリー (2012 年 12 月 8 日)、「脊椎動物の水晶体再生における細胞シグナル伝達経路」、再生の新たな展望、微生物学と免疫学の最新トピック、第 367 巻、シュプリンガー、pp. 75–98、doi :10.1007/82_2012_289、ISBN 978-3-642-35809-8、ISSN 0070-217X、PMC 4304700、PMID 23224710