移植部位が網膜変性症に対する脂肪由来幹細胞を用いた治療の成績に影響を与える

Transplantation Site Affects the Outcomes of Adipose-Derived Stem Cell-Based Therapy for Retinal Degeneration.

• Chengyu Hu
• Huanzhi La
• Xuancheng Wei
• Yue Zhou
• Qingjian Ou
• Zhiyang Chen
• Xiaoman Zhu
• Jing-Ying Xu
• Caixia Jin
• Furong Gao
• Juan Wang
• Jingfa Zhang
• Jieping Zhang
• Lixia Lu
• Guo-Tong Xu
• Haibin Tian

抄録

脂肪由来幹細胞（ASC）は、動物モデルで網膜下腔に移植された後、網膜変性疾患（RDD）に対して強い保護効果を示すことが示されている。近年、ASCを含む幹細胞の体外移植によるRDD治療を目的とした臨床試験がいくつか実施されています。しかし、これらの臨床試験の結果は満足のいくものではありませんでした。そこで、移植部位がRDDに対する幹細胞治療の成績に影響を与えるかどうかを調べるために、ラットのASC（rASCs）を単離し、緑色蛍光タンパク質で標識した。自己由来のrASCsを、ヨウ素酸ナトリウム（SI）によって誘導されたラットRDDモデルにおいて、硝子体室または網膜下腔に移植した。電気応答はERGによって記録された。網膜の解剖学的構造は、移植後１週目、２週目、および４週目のラット眼の凍結切除で観察した。神経網膜のアポトーシスと網膜上膜（ＥＲＭ-）様構造形成を免疫染色で調べた。rASCsの体外移植では、神経網膜のロゼット形成やアポトーシスは減少したが、電気応答は消失した。しかし、網膜下腔に移植したrASCsは、電気応答の一部回復やロゼット形成の減少など、SIによる損傷から網膜を保護した。また、網膜下にグラフトしたrASCsは膜を形成し、注入部位で網膜を折り畳むことができた。ミュラー細胞、網膜色素上皮細胞、ミクログリア細胞が網膜からrASCs形成膜に移行し、ERM様構造を形成した。さらに、硝子体液はrASCの遊走を促進し、rASC条件の培地はin vitro試験で示されたようにミュラー細胞の遊走を促進した。これらのデータから、硝子体室はRDDに対するASCベースの治療には適した移植部位ではないことが示唆され、臨床試験でRDDを治療するために硝子体室に幹細胞を移植する前に、慎重な判断が必要であることが示唆された。

Adipose-derived stem cells (ASCs) have shown a strong protective effect on retinal degenerative diseases (RDD) after being transplanted into the subretinal space in an animal model. Recently, several clinical trials have been conducted to treat RDD with intravitreal transplantation of stem cells, including ASCs. However, the outcomes of the clinical trials were not satisfactory. To investigate if the transplantation site alters the outcome of stem cell-based therapy for RDD, we isolated rat ASCs (rASCs) and labeled them with green fluorescent protein. Autologous rASCs were grafted into the vitreous chamber or subretinal space in a rat RDD model induced by sodium iodate (SI). The electric response was recorded by ERG. The anatomic structure of the retina was observed in cryosections of rat eyes at posttransplantation weeks 1, 2, and 4. Neural retina apoptosis and epiretinal membrane- (ERM-) like structure formation were investigated by immunostaining. The intravitreal transplantation of rASCs resulted in an extinguished electric response, although the rosette formation and apoptosis of neural retina were reduced. However, the rASCs that grafted in the subretinal space protected the retina from the damage caused by SI, including a partial recovering of the electric response and a reduction in rosette formation. Intravitreally grafted rASCs formed a membrane, resulting in retina folding at the injection site. Müller cells, retinal pigment epithelial cells, and microglial cells migrated from the retina to the rASC-formed membrane and subsequently formed an ERM-like structure. Furthermore, vitreous fluid promoted rASC migration, and rASC-conditioned medium enhanced Müller cell migration as indicated by in vitro studies. These data suggested that the vitreous chamber is not a good transplantation site for ASC-based therapy for RDD and that a deliberate decision should be made before transplantation of stem cells into the vitreous chamber to treat RDD in clinical trials.

Copyright © 2020 Chengyu Hu et al.