網膜のための幹細胞:我々は今どこにいるのか?

非滲出型加齢黄斑変性や緑内障などの網膜変性疾患、および遺伝性変性疾患における細胞死は、構造的・機能的に独特のジレンマを抱えている。 細胞や、これらの分化した細胞型を再構成できる常在幹細胞がないため、遺伝子治療や多くの薬物治療ができないのである。 幹細胞療法は、失われた細胞を置き換える手段として提案されています。

網膜変性疾患では、特定の細胞型が死滅します。 これらには、網膜神経節細胞(RGC)、網膜視細胞(PR)、網膜色素上皮(RPE)細胞が含まれ、これらは失われた機能を回復するために著しく再生することはない。 幹細胞は、細胞治療の材料として魅力的なものである。 幹細胞は、自己複製(自分自身のコピーを増やすこと)と分化(RPEのような特殊な細胞タイプになること)という重要な能力を持っています1。このようにして幹細胞は、病気で失われた細胞タイプの臨床的に適切な量を作り出すことができます。
前駆細胞は幹細胞に似ていますが、自己複製や複数の細胞に分化する能力はより限定されています。 幹細胞療法は古典的に細胞療法の一種と考えられており、臨床医が幹細胞/前駆細胞を用いて、体外または体内でRGC、PR、RPEなどの分化した細胞を産生する。 しかし、多くの幹細胞は多数のタンパク質(サイトカインとも呼ばれる)を産生し、その中には、AMDで機能不全に陥りながらも死にかけたRPEやPR細胞の生存を促進するものもある。 2
ここでは、網膜疾患の治療に用いられる幹細胞の種類と過去の研究結果について概説し、この技術に関する初期の成果と安全性に関する懸念について検討する。
幹細胞の種類
細胞治療では、多能性幹細胞(PSC)、胎児細胞、出生後/成体細胞という3種類の幹/前駆細胞を使用します(図1、40ページ)
網膜疾患の細胞治療の多くは、体のどの組織にもできるPSCを使用しています。 幹細胞は無限に自己増殖することができるため、ほぼ無限に分化した網膜組織を作り出すことができます。 網膜疾患の治療に現在最も多く用いられている幹細胞は、ヒト胚性幹細胞(hESC)と人工多能性幹細胞(iPSC)3という2種類の幹細胞と、いわゆる「成人」幹細胞という非多能性細胞の1種である。

胚性幹細胞は多能性で、5日齢の胚盤胞の内部細胞塊から培養され1、iPSCは成人の皮膚線維芽細胞(皮膚の近くの結合組織)や白血球などの分化した体細胞を再プログラムして得られた造血幹細胞3である。 これらのhESCやiPSCは、その後、神経網膜細胞やRPE細胞に変化させることができます。
網膜疾患の臨床試験で使用されている他の種類の幹細胞/前駆細胞は、胎児の中枢神経系(発達中の脳、脊髄、網膜)に由来するものです4。胎児網膜幹/前駆細胞は、胚発生中に限られた自己複製と組織特異的分化を通じて網膜を構築します5
いわゆる「成人幹細胞」は、出生後の細胞で、由来する臓器の細胞型の一部、もしくはすべてを作り出すことが可能なものです。 例えば、造血幹細胞は骨髄に由来し、血液のすべての細胞(赤血球、白血球、血小板など)を再構成することができ、血液がんや免疫不全の患者さんに使用されます。6 実際、造血細胞移植は現在食品医薬品局から認可されている唯一の細胞療法です。 細胞療法では、多能性幹細胞(PSC)、胎児細胞、出生後/成体細胞の3種類の幹/前駆細胞を使用する。 PSCs(A)は胚盤胞(5日齢の胚)の内部細胞塊、あるいは再プログラムされた皮膚細胞(Cの矢印)に由来する。 視細胞(臨床試験未実施)や網膜色素上皮(臨床試験実施中)へ分化させることができる。 胎児幹細胞/前駆細胞(B)は、発達中の脳、脊髄、網膜などの胎児中枢神経系に由来する。5 少数の臨床試験では、胎児網膜幹細胞/前駆細胞が用いられており、胚発生中に網膜を「構築」する。多くの場合、これらの細胞は実際に死にかけた網膜細胞の代わりにはならないが、サイトカインと呼ばれる生存促進タンパク質の分泌により間接的に宿主網膜細胞の生存を支援できるだろう。 成体幹細胞(C)は、採取した臓器の一部または全部の細胞型を作り出すことができる。 様々な臨床試験で、骨髄由来の細胞を様々な網膜疾患に使用することが提案されている8。 これらの場合、これらの細胞は実際に死にかけた網膜細胞を置き換えるわけではありませんが、生存促進サイトカインの分泌を通じて間接的に宿主網膜細胞の生存をサポートする可能性があります。
さまざまな臨床試験で、さまざまな網膜疾患に対する、血球の各種亜集団、臍帯組織由来細胞、間葉系幹細胞、脂肪(脂肪)細胞などの骨髄由来の細胞の使用が提案されてきました8。
骨髄細胞療法
幹細胞治療の「聖杯」は、死んだり死んだりしている網膜細胞を幹細胞由来の細胞と置き換えて視力を回復させることです。 実際、骨髄移植では、ドナーの骨髄から作られた細胞がレシピエントの血液系を部分的に置き換え、免疫系や、酸素供給など造血系の基本機能の回復につながる。
しかし、RGCを含むヒトの中枢神経系では、幹細胞や幹細胞由来の細胞が、移植後に欠損したり死滅する細胞種を自ら作り出すことができるという証拠はほとんどない。 初期臨床試験では、ドナー由来のRPEを網膜下腔に移植した後、色素沈着が増加するパッチが示されている。9 しかし、RPEのような幹細胞由来の細胞が視力を改善または回復させるという証拠は今のところない。 幹細胞や幹細胞由来細胞が、失われた細胞種を作り出し、宿主の網膜に統合して機能を回復することができないのであれば、なぜ幹細胞を治療法の一つとして考えるのでしょうか。 幹細胞は他の細胞と同様、サイトカイン産生工場です。 2 したがって、ヒトの網膜における幹細胞移植のような細胞治療がもたらす有益な効果は、死にかけた網膜細胞を幹細胞から得たものと直接置き換えるのではなく、この間接的な効果によるものである可能性があります。
幹細胞を投与する方法には3種類ある(図2、42ページ)
現在までに、初期段階の幹細胞/前駆細胞治療試験の結果のみが報告されている。 一般的に、ほとんどの臨床試験はフェーズIまたはIIAであり、有効性を検出するための検出力はない。 これらの臨床試験の第一の目標は、これらの治療が安全で あるかどうかを判断することであった。 PSCを用いた臨床試験

いくつかのPSCを用いた臨床試験が進行中である。 今年初めにアステラス製薬が買収したオカタ・セラピューティック社は、PSCを用いたヒトでの臨床試験を最初に実施した企業の1つである。 これらは、米国、英国、韓国において、ドライ型AMD、スターガート病、近視性黄斑変性症に対するヒトESC由来RPEの第I/II相試験を含んでいます。 最近の報告では、ドライ型AMD(9名)およびスターガート病(9名)に対するヒトESC由来RPEの網膜下移植と、全身的な免疫抑制(タクロリムスおよびミコフェノール酸モフェチル)を併用した二つの試験の詳細を示し、18例中13例にRPE網膜下移植と矛盾しない萎縮病変の境界での色素の増加したことが示されました9。 追跡期間中央値は22カ月であった。
研究対象となった18眼において,最高矯正視力は10眼で改善し,7眼で横ばい,1眼で10文字以上減少した。 未治療の両眼では、同様の視力向上は見られませんでした。 前臨床試験の結果と同様に、網膜下色素沈着の増加と視力の改善との間に相関は認められなかった。9 重要なことは、これらの試験は生物学的効果を示唆しているが、真の効果を検出するためにはより大規模な試験が必要であるということである。
局所有害事象には、白内障の進行、注射部位の局所的なRPE損失、網膜上膜および硝子体炎症(硝子体内膜形成)、Staphylococcus epidermidis眼内炎(網膜内抗生物質治療2カ月後に治癒)が含まれました9。
その他の重篤な有害事象には、片麻痺、胸痛、大腿骨頸部骨折、精神状態の変化、皮膚癌などがあり、その一部は治療とは無関係であった可能性や全身的な免疫抑制に起因する可能性がありました。9 重要なのは、これらの試験では腫瘍形成が検出されなかったことです。 韓国の研究では、最近、4人の患者(ドライ型AMD2人、スターガート病2人)で同様の結果が報告されました10
ヒトで試験された史上初のiPSCベースの介入は、日本の理化学研究所におけるウェット型AMDの最近の臨床試験です。 2014年9月、研究者らは自己iPSC由来のRPEをウェット型AMDの女性に網膜下に注入した11。この患者は過去に抗VEGF注射を受けており、著者らが述べた手順では、細胞を網膜下に注入する前に網膜下の線維性組織を切除している。 自己iPS細胞は、もともと患者自身の皮膚線維芽細胞から得られたものである。 短期的な安全性データから、この処置は安全であることが示唆された

Figure 2. 細胞治療の眼内投与には、硝子体内、網膜下、網膜下の3つの方法がある。 内部網膜下アプローチは眼内(通常は硝子体手術後)に網膜下腔にアクセスし、外部網膜下アプローチは脈絡膜と強膜を介して網膜下腔にアクセスする。

しかし、2番目の患者において皮膚線維芽細胞をiPSCに再プログラムした際に、著者らは元の細胞にはないゲノム変化(突然変異およびコピー数変異)を検知した。 理論的には、このような変異はiPSC-RPE細胞からの腫瘍増殖のリスクを高める可能性がある。 これを受けて、理化学研究所は2015年に自家iPSC-RPE試験を中止した12。2016年6月現在、研究者らは試験の再開を計画しているが、今後は患者自身の皮膚由来の自家細胞をiPSCに再プログラムし、RPEに分化させてから同じ患者に移植することはしない予定である。 その代わりに、バンクに保管された同種iPSCがRPEの供給源として自家iPSCに取って代わるだろう13。
ファイザーがスポンサーになっている試験など、他の研究では、PSC由来のRPEを足場上で成長させ、そのRPE足場を網膜下に移植することが試みられている。
胎児幹/前駆細胞

胎児由来の幹/前駆細胞治療の研究は発表されていないが、15名の患者を対象としたオープンラベルの第I/II相試験において、ヒト胎児脊髄および脳由来の中枢神経幹細胞(HuCNS-SC)の地形萎縮における網膜下移植が抄録として報告されている4。 プロスペクティブ解析の結果、治療した眼は未治療の眼に比べ、視野下厚と黄斑容積が増加し、地理的萎縮の成長も遅くなったことが確認されました。 しかし、読影センターによる事後解析では、後者の所見は確認されなかった。 有害事象の詳細は不明であり、また、スポンサーであったStem Cells Inc.が解散したことにより、本試験は終了した。
重要なことは、研究者らはHuCNS-SCが実際にRPEや視細胞に分化するとは主張していないが、その代わりに、レシピエントのRPEの生存を促進するサイトカインの分泌を通じて間接的にGAを遅らせる可能性があることだ。 PSCを用いた試験とは異なり、また脳・脊髄の胎児神経幹細胞試験と同様に、細胞はRPEや視細胞などの成熟細胞に分化せず、むしろ前駆細胞として注入される。15 この研究では、進行性網膜色素変性症の第I/II相試験の一環として、ReNeuron Groupがスポンサーとなって胎児網膜前駆細胞を網膜下に移植している。 臨床データおよび安全性データはまだ得られていません。 同社と研究者は、胎児網膜前駆細胞が直接視細胞に分化すること、あるいは宿主網膜細胞の生存を促進する因子を分泌するという間接的な効果によって視力を改善することを期待している。
もう一つの企業、jCyte社は、眼窩内注射による最初の胎児網膜前駆細胞移植を始める予定である。 その根拠は、胎児網膜前駆細胞は網膜に移動して成熟網膜細胞に分化するのではなく、硝子体内で凝集して網膜色素変性症を遅らせる因子を分泌するというものである16。 その代わり、実際の生物学的効果は、おそらくレシピエント自身の網膜細胞の生存を促進するためのサイトカインの分泌を通じた間接的なものであるだろう。 このアプローチは、死にかけたRPEをPSC由来のRPEと実際に置き換えて視力を回復させることを目的としたPSCベースのRPE試験とは対照的である。

「成人」幹細胞/前駆細胞

網膜疾患に対する最も一般的な「幹細胞」研究は、「成人」幹/前駆細胞として知られる異種細胞集団、すなわち出生後しばらくして個人から分離された細胞から行われることが圧倒的に多いのです。 網膜疾患に骨髄由来細胞移植を用いる根拠はよく分かっていないが、前臨床モデルでは、これらの細胞がサイトカインを分泌し、細胞自体への作用や網膜血管の安定化によって網膜細胞を保存する可能性が示唆されている。17 従来の増殖性硝子体網膜症(PVR)の動物モデルは、骨髄由来の細胞(血漿)を硝子体に注入するものであることを念頭に置くことが重要である18。したがって、今回レビューしたいくつかの試験で報告された有害事象は、動物モデルにおいてPVRに生じることが知られている介入と一致しているようだ
これらの骨髄由来の成人幹/前駆細胞は網膜組織を形成することはない。 したがって、PSCベースの試験とは異なり、胎児幹/前駆細胞ベースの試験と同様に、成人幹/前駆細胞試験による潜在的な生物学的効果は、瀕死または死亡したRPEまたは視細胞を直接置き換えるというよりも、網膜細胞の生存を促進するサイトカイン放出によるものであろう。カリフォルニア大学デービス校の研究者らは、網膜血管閉塞症、ドライAMDまたは網膜色素変性症に対して、自家骨髄由来細胞のCD34+画分を硝子体内注入した試験における6眼の6ヶ月間のデータを報告した19。 視覚的な効果はなく、網膜電図(全視野および多焦点)の改善および悪化も見られませんでした。また、1名の患者において、細胞はAdaptive Optics光干渉断層計で高反射性黄斑沈着に関連していました。 緑内障、虚血性視神経症、視神経萎縮、視神経炎、一部の外傷」に対して、自己の骨髄・骨盤内・テノン下・網膜下・視神経内への自己細胞注入が行われた。 いわゆるStem Cells Ophthalmology Treatment Study (SCOTS)は、自称、”National Institutes of Healthに登録されている眼科幹細胞研究の中で、これまでで最大のもの “だそうです。 2015年6月の症例報告で、SCOTSの研究者は、骨髄由来細胞の硝子体内注射を受けた特発性視神経炎の女性1人の両側の視力の著しい改善を報告しました20。”涙と結膜充血 “を除いて、この患者には有害事象がないと著者は報告しています。
数ヵ月後、SCOTSの研究者は、右目の視神経に自家骨髄由来細胞の注入を伴う硝子体手術、左目に同細胞の後球根、テノン下および硝子体内注入を受けた再発性視神経炎の女性の視力が両側で著しく改善したことを報告しています21。 2016年6月のSCOTS以外の研究者による症例報告では、SCOTS試験での治療後に網膜剥離の再発を伴う増殖性硝子体網膜症を発症したスターガルト病の既往を持つ男性における所見と介入について述べられている22
この患者はもともと別の施設で右眼に傍核硝子体切除と自己骨髄由来細胞の網膜下注入を受けている。 その1か月後,左眼にも同様の細胞を硝子体内注入した。 網膜剥離を発症し、SCOTS施設で強膜バックル、凍結融解術、網膜下液の外部排出による治療を受けた。 増殖性硝子体網膜症(PVR)による網膜剥離の再発のため他施設に紹介され、硝子体手術、硝子体部切除、膜剥離、エンドレーザー、液-空気交換、シリコンオイル注入を行い、その時点で網膜は再接着し、視力が20/300に改善しました。22
別の症例報告では、網膜色素変性の女性が、「自己幹細胞」の硝子体内注射後にPVR/厚い網膜上膜(ERM)を発症しました。 23
間葉系幹細胞、胎盤由来コール、皮膚線維芽細胞を含む臍帯組織由来細胞は、新生児の臍帯から分離される。 Janssen Biotech社は、強膜と脈絡膜からマイクロカテーテルを用いて、臍帯組織由来細胞を網膜下腔に送り込み、地形萎縮を治療する試験を行っている24。これらの臍帯細胞は網膜組織を生成しないため、理論上の効果様式は、受容者の網膜細胞を保存する可能性のあるサイトカインの分泌による間接的なものと考えられる。 脂肪吸引によって採取された自己脂肪由来細胞は、ドライ型AMDに対する硝子体内細胞治療として提案されている。 バイオハート社がこの方法を用いた試験をスポンサーしているが、その後、試験は中断されている。 ロシアでは現在、開放隅角緑内障の患者を対象とした同様の試験が行われており、脂肪由来細胞のテノン下投与が行われる予定である。 FDAが承認した網膜疾患に対する幹細胞治療法はまだないが、初期段階の臨床試験から得られた証拠は、実現可能性を裏付けている。 しかし、眼内炎、PVR、網膜剥離など、稀ではあるが重篤な有害事象を含む重要な注意事項が残っている。
現在、これらの治療法が視力を改善することを支持するレベル1の証拠は存在しませんが、これらの早期臨床試験は有効性を検出するための検出力がないことを心に留めておくことが重要です。 細胞治療によって統計的に有意で意味のある視力改善が可能かどうかを判断するには、より大規模で前向きな対照試験が必要である。 これらの重要な問題に対する答えは、すぐにでも得られるはずである。 rs

1. このような場合、「臓器移植を行う前に、臓器移植を行う前に、臓器移植を行う前に、臓器移植を行う前に、臓器移植を行う前に、臓器移植を行う前に、臓器移植を行う前に、臓器移植を行う必要がある。 サイエンス。 1998;282:1145-1147.
2. Otani A, Dorrell MI, Kinder K, et al. 成人骨髄由来系統陰性造血幹細胞の眼窩内注入による網膜変性の回復. J Clin Invest. また、このような細胞は、ヒト体細胞から誘導された人工多能性幹細胞株である。 Science. 2007;318:1917-1920.
4. Uchida N, Buck DW, He D, et al. ヒト中枢神経系幹細胞の直接単離.2007;318:1917-1920.

5. このような場合、「臓器移植」と呼ばれる。 Yang P, Seiler MJ, Aramant RB, Whittemore SR. ヒト網膜前駆細胞のin vitro単離と拡大。 Exp Neurol. 2002;177:326-331.
6.コペランEA. 造血幹細胞移植. N Engl J Med. また、このような場合にも、「臓器移植」を行うことができます。 オンコロジー。 2010;78:282-288.
8. Blenkinsop TA, Corneo B, Temple S, Stern JH. 眼科幹細胞移植療法。 Regen Med. 2012;7(6 Suppl):32-39.
9. Schwartz SD, Regillo CD, Lam BL, et al. 加齢黄斑変性症およびスターガート黄斑ジストロフィー患者におけるヒト胚性幹細胞由来網膜色素上皮の使用。 2 件の非盲検第 1/2 相試験のフォローアップ。 Lancet. 2015;385:509-516.
10. Song WK, Park KM, Kim HJ, et al. 胚幹細胞由来網膜色素上皮を用いた黄斑変性症の治療: アジア人患者における予備的結果。 Stem Cell Reports. 2015;4:860-872.
11. Reardon S, Cyranoski D. Japan stem-cell trial stirs envy. ネイチャー. 2014;51:287-288.
12. Scudellari M. How iPS cells changed the world. Nature. 2016;534:310-312.
13. 研究者が第三者から育てた網膜の試験移植を計画。 朝日新聞. 2016年6月7日付. で閲覧可能. http://www.asahi.com/ajw/articles/AJ201606070063.html. アクセスは8月。 2, 2017.
14. StemCells, Inc.は、ドライ型加齢黄斑変性症を対象とした第I/II相試験のトップライン結果を報告 . Newark, CA: StemCells, Inc.、Investor Relations; June 26, 2015. http://investor.stemcellsinc.com/phoenix.zhtml?c=86230&p=RssLanding&cat=news&id=2062904. 2016年8月2日にアクセス。
15. 遺伝性網膜変性症(網膜色素変性症)における初のヒトでの臨床試験に関する声明. Boston, MA: Harvard Medical School Department of Ophthalmology. 2016年3月20日http://eye.hms.harvard.edu/news/statement-regarding-first-human-clinical-trial-inherited-retinal-degeneration-retinitis. 2016年8月2日アクセス.
16. 初期の試験結果は、細胞を用いた網膜色素変性症治療の安全性を支持するものである . Newport Beach, CA: jCyte News; July 15, 2016 http://jcyte.com/early-trial-results-support-the-safety-of-cell-based-retinitis-pigmentosa-treatment/. 2016.8.2アクセス済み
17. Otani A, Dorell MI, Kinder K, et al. 成人骨髄由来系統陰性造血幹細胞の眼窩内注入による網膜変性の救済. J Clin Invest. 2004;114:765-774.
18. Pinon RM, Pastor JC, Saornil MA, et al. ウサギへの多血小板血漿注入による硝子体内および網膜下増殖の誘発。 Curr Eye Res.1992;11:1047-1055。
19. Park SS, Bauer G, Abedi M, et al. 虚血性および変性性網膜疾患に対する硝子体内自己骨髄CD34+細胞療法。 第1相臨床試験の予備的知見。 Invest Ophthalmol Vis Sci. 2015;56:81-89.
20. Weiss JN, Levy S, Malkin A. Stem Cell Ophthalmology Treatment Study (SCOTS) for retinal and optic nerve diseases(網膜および視神経疾患に対する幹細胞眼科治療研究): 予備的な報告。 Neural Regen Res. 2015;10:982-988.
21. ワイスJN、レヴィS、ベネスSC. 網膜・視神経疾患に対するStem Cell Ophthalmology Treatment Study (SCOTS)。 再発性自己免疫性視神経症が改善した症例報告。 Neural Regen Res. 2015;10:1507-1515.
22. レオンEH、フリンHW、Jr.、アルビニTA、メディナCA. 網膜下幹細胞移植後の網膜剥離。 Ophthalmic Surg Lasers Imaging Retina. 2016;47:600-601.
23. キムJY、ユーYS、キムSH、クォンOW. 網膜色素変性症患者における眼内自家幹細胞移植後の網膜上膜形成。 レティン・ケース・ブリーフ・レップ. 2016. 2016年5月11日
24. ラムスデンCM、パウナーMB、カーAJF、スマートMJK、ダ・クルスL、コフィーPF. 網膜再生における幹細胞。 過去、現在、未来。 Development. 2013;140:2576-2585.