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後眼極のコクリン/SFRP1/CaMKII軸を標的とすることで非病的近視の進行を防ぐ
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後眼極のコクリン/SFRP1/CaMKII軸を標的とすることで非病的近視の進行を防ぐ

Dec 21, 2023

Communications Biology volume 6、記事番号: 884 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

近視は重大な公衆衛生問題です。 しかし、非病的近視に対する介入手段は、その複雑な病因と正確な標的の欠如により制限されています。 今回我々は、モルモットの形態欠乏性近視（FDM）モデルと水晶体誘発性近視（LIM）モデルにおいて、網膜光受容体と網膜色素上皮との界面におけるコクリンタンパク質の上方制御の早期開始、表現型相関、および安定した維持を示す（ RPE）は、眼の後極組織のプロテオミクス分析によって同定されます。 次に、マイクロアレイ分析により、コクリンがヒト RPE 細胞における分泌フリズルド関連タンパク質 1 (SFRP1) 遺伝子の発現を上方制御することが明らかになりました。 さらに、SFRP-1 は細胞内 Ca2+ 濃度を上昇させ、サル脈絡膜血管内皮細胞株における Ca2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ II (CaMKII) シグナル伝達を活性化し、血管内皮細胞の機能不全を誘発します。 さらに、コクリン遺伝子の遺伝子ノックダウンとSFRP1の薬理学的遮断により、FDMモデルにおける脈絡膜血液灌流の減少が解消され、近視の進行が防止されます。 まとめると、本研究は、網膜のコクリン、RPEのSFRP1、および脈絡膜血管内皮細胞のCaMKIIが関与し、非病的近視の発症に寄与する可能性がある新規シグナル伝達軸を特定し、近視介入標的としてのコクリンとSFRP1の可能性を示唆している。

近視は、特に子供や青少年にとって、大きな公衆衛生上の問題となっています。 アジアでは、若年性近視の有病率は 80 ～ 90% で、そのうち強度近視 (HM、屈折異常 > -6.00 ジオプトリー) は 10 ～ 20% を占めます。 さらに、2050 年までに世界人口のほぼ 50% が近視に悩まされ、そのうち 10% が強度近視であると予測されています2。 効果的なコントロールがなければ、近視は急速に HM に進行し、眼底に不可逆的な病理学的損傷を引き起こす可能性があります 3。 これが起こる場合、その近視は病的近視（PM）と呼ばれます。 PM と闘うために薬剤や外科的処置が利用可能であるが、PM に関連する病状の不可逆的な性質もあり、その治療効果は依然として満足のいくものではなく、そのため PM 患者は重度の視覚障害、さらには法的失明に苦しんでいます4。 PM は非病的近視から進行し、ほとんどの若年性近視は非病的近視に属するため 5、特に成長後に屈折矯正手術によって視力が回復する可能性がある小児や青年では、非病的近視の進行を遅らせるか止めるための介入手段を見つけることが重要と考えられます。眼底に不可逆的な病状が形成されていない場合。 しかし、眼鏡の着用 6 やオルソケラトロジーレンズ 7 、低用量アトロピンの投与 8、レーザーベースの屈折矯正手術 9 などの非病的近視に対する現在の介入手段は、本質的には対症療法であり、副作用が生じる可能性があります。 このシナリオは、近視の発症の複雑さと、近視の介入のための正確な分子標的が現在不足していることを示しています。

近視の発症原因について提案されている網膜局所制御 10、焦点ぼけ 11、強膜低酸素理論 12 などのいくつかの理論や、病的ではない近視の若い被験者の臨床観察 13 に基づいて、この分野の研究者は、画像がぼやけることを認識し始めました。網膜と脈絡膜血管の血液灌流の低下は、非病的近視の発生に重要です14,15。 しかし、網膜内のぼやけた画像に応答して脈絡膜血液灌流の低下を引き起こすシグナル伝達軸は依然として不明です。 このシグナル伝達軸を確認するために、我々は、ハイスループットプロテオミクスを使用して、モルモットの水晶体誘発性近視（LIM）および形状欠乏性近視（FDM）モデルの眼の後極組織を分析し、最も劇的なアップレギュレーションを持つタンパク質分子であるコクリンを同定した。そして最大の統計的有意性。 コクリンは、COCH 遺伝子によってコードされる分泌細胞外マトリックス (ECM) タンパク質であり、550 個のアミノ酸を含みます16。 Bhattacharyaらは、このECMタンパク質が、慢性緑内障のマウスモデル17と原発開放隅角緑内障患者18の両方の小柱網（TM）において時間依存的な上方制御を示し、その結果、加齢に伴うコクリン沈着とコラーゲンの減少を引き起こすと報告した。 TM18。 これらの報告は、眼疾患におけるコクリンの病原性の可能性を示しています。 さらに、我々の免疫組織化学的結果により、網膜光受容体におけるその位置と網膜色素上皮（RPE）への近接性が明らかになりました。 したがって、我々は、コクリンが光受容体によって感知されたぼやけた画像に応答して網膜分子の合図として機能し、近視形成情報をRPEに伝えるのではないかと推測している。

 0.05, Fig. 1a). At 2 w, 4 w, and 6 w following FDM induction, the right eye refraction in the FDM group was decreased 110.17%, 170.62%, and 211.14%, respectively, compared to that before induction, showing a trend of time-dependent reduction (Fig. 1a). Furthermore, the right eye refraction in the FDM group was significantly decreased in comparison to that of normal controls at each time point (all P < 0.01, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1a). On the other hand, the changes in axial length (AL) paralleled those in refraction in this myopia model, demonstrating a time-dependent AL elongation (all P < 0.001, for FDM group, 0 w vs 2 w, 0 w vs 4 w, 0 w vs 6 w, Fig. 1c) and a greater AL in myopic animals than normal animals (all P < 0.001, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1c). In contrast, the corneal curvature of the right eye did not change significantly at any time point following FDM induction (all P > 0.05, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1e)./p> 1) was set as the only criterion for differentially expressed genes (DEGs). Compared to the normal controls, 114 and 147 DEGs were identified in the FDM and LIM groups, respectively, whereas 112 DEGs were found when the 2 myopic groups were compared with each other (Fig. 2a). Thereafter, both fold change and statistical significance (log2 |fold change|> 1 and P < 0.05) were set as the criteria, and the expression patterns of the top 25 DEGs were displayed by a heatmap of hierarchical clustering analysis (Fig. 2b). Moreover, volcano plots showed 38 DEGs between the LIM and normal groups, among which 24 were upregulated and 14 were downregulated (Fig. 2c); 26 DEGs between the FDM and normal groups, of which 23 were upregulated and 3 were downregulated (Fig. 2d); and 38 DEGs between the LIM and FDM groups, of which 16 were upregulated and 22 were downregulated (Fig. 2e). It is worth mentioning that the Coch gene, encoding the cochlin protein, ranked 1st among the top 10 DEGs between the FDM and normal groups, with its protein abundance in FDM being 3.78-fold greater than that in normal controls (Supplementary Table 1). In addition, cochlin protein expression was also upregulated in the LIM model compared with normal controls (Fig. 2c), and its trend of expression paralleled the myopia severity among the experimental groups (Figs. 1a, b and 2c, d). Therefore, cochlin was selected as the potential molecular cue in the retina for expression validation./p> 0.05, Normal vs SFRP-1 + WAY, Normal vs SFRP-1 + Wnt3a, Fig. 5d, e) but not by DMSO and PBS (both P < 0.05, normal vs SFRP-1 + DMSO, normal vs SFRP-1 + PBS; SFRP-1 + WAY vs SFRP-1 + DMSO; P < 0.001, SFRP-1 + Wnt3a vs SFRP-1 + PBS, Fig. 5d, e). The CM of cochlin-treated ARPE-19 cells had comparable effects on RF-6A cells (Supplementary Fig. 3d, e)./p> 0.05, FDM vs shRNA, FDM vs WAY 316606 for 1 w, Fig. 6b). At 6 w following the induction, compared to the normal controls, the AL in the FDM group extended 102.71% (P < 0.001, FDM vs NOR for 6 w, Fig. 6b), which was precluded by intravitreal administration of either the shRNA or WAY 316606 (P < 0.05, FDM vs shRNA, FDM vs WAY 316606 for 6 w, Fig. 6b). When the bilateral AL differences were used for analysis, the trends and statistical significance among the experimental groups were comparable to those using the data of the right eyes (Fig. 6d)./p> 0.05, FDM vs Scr at 1 w and 6 w, FDM vs DMSO at 1 w and 6 w; P < 0.01, shRNA vs Scr at 1 w; all P < 0.001, shRNA vs Scr at 6 w, WAY vs DMSO at 1 w and 6 w; Fig. 6g, h)./p> 0.05, Fig. 7h, l)./p> 1./p>