脱細胞化されたヒト角膜間質細胞シートは、眼表面再建のための新しいマトリックスとして使用されています

Decellularised human corneal stromal cell sheet as a novel matrix for ocular surface reconstruction.

• Sonja Mertsch
• Meike Hasenzahl
• Stephan Reichl
• Gerd Geerling
• Stefan Schrader

抄録

ドナー角膜の不足と代替組織の限界から、眼表面再建のための代替材料の開発が必要とされています。角膜表面代替材料は、高い透明性、免疫原性の低さ、機械的安定性と弾性の組み合わせなどの特定の要件を満たさなければならない。このin vitro研究では、眼表面再建の代替材料として、ヒト角膜線維芽細胞（hCF）から分泌される脱細胞化マトリックスを評価した。ヒト角膜線維芽細胞（hCF）をビタミンCを添加して培養し、安定で厚いマトリックスを形成させた。さらに、培養時間を短縮したことで、角膜ストロマの複雑な構造を部分的に模倣した三次元的な多層構造を生成することができた。形成されたヒト細胞ベースのマトリックス（いわゆるセルシート（CS））は、その後、脱細胞化された。脱細胞化されたCS（DCS）の完全な細胞除去、コラーゲン含有量、超微細構造および細胞毒性だけでなく、生体力学的特性を分析した。手術の実行可能性は、単核化されたブタの目でテストされました。脱細胞化および滅菌後、透明で厚く、細胞を含まない無菌の組織代替物が得られ、細胞毒性の兆候がなく、良好な手術可能性を有する大脳辺縁上皮幹細胞の増殖が可能となった。DCSは、ドナー材料の制限なしにヒト細胞から得られる新しい角膜組織代替物として有望視されているが、眼表面再建の可能性をさらに解明するためには、今後のin vivo研究が必要である。

The shortage of donor corneas as well as the limitations of tissue substitutes leads to the necessity to develop alternative materials for ocular surface reconstruction. Corneal surface substitutes must fulfill specific requirements such as high transparency, low immunogenicity, and mechanical stability combined with elasticity. This in vitro study evaluates a decellularized matrix secreted from human corneal fibroblast (hCF) as an alternative material for ocular surface reconstruction. HCF from human donors were cultivated with the supplementation of Vitamin C to form a stable and thick matrix. Furthermore, due to enhanced cultivation time, a three-dimensional like multilayered construct which partly mimics the complex structure of the corneal stroma could be generated. The formed human cell-based matrices (so-called cell sheets (CS)) were subsequently decellularized. The complete cell removal, collagen content, ultrastructure and cell toxicity of the decellularised CS (DCS) as well as biomechanical properties were analyzed. Surgical feasibility was tested on enucleated porcine eyes. After decellularization and sterilization, a transparent, thick, cell free and sterile tissue substitute resulted, which allowed expansion of limbal epithelial stem cells with no signs of cytotoxicity, and good surgical feasibility. DCS seem to be a promising new corneal tissue substitute derived from human cells without the limitation of donor material; however future in vivo studies are necessary to further elucidate its potential for ocular surface reconstruction.

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