本文へスキップ記事へスキップ
エルゼビアロゴ

細胞
オンラインで入手可能 2024年2月26日
In Press, Corrected Proofこれは何ですか？
論文
CRB1に関連する網膜変性は腸からの細菌移行に依存する

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0092867424001089?via%3Dihub

著者リンクオーバーレイパネルを開くShanzhen Peng 1 12, Jing Jing Li 1 12, Wanying Song 1 12, Ye Li 1 12, Lei Zeng 1 12, Qiaoxing Liang 1 12, Xiaofeng Wen 4, Haitao Shang 5、 劉克力1、彭培耀1、薛偉1、鄒斌1、劉洋1、梁桓蘭1、張志輝1 6、郭世欣1、陳廷廷1、李文宣1 7、金明8、興翔彬9... ライ・ウェイ 1 2 3 13 14
もっと見る
シェア
引用
https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.01.040
権利とコンテンツを入手する
ハイライト

CRB1は網膜と大腸の両方で上皮バリアーの完全性に重要である

Crb1の変異は腸から眼への細菌の移行を可能にする

Crb1関連網膜変性症はこの細菌の移動に依存している。

無菌状態と抗生物質がCrb1関連網膜変性症を救う

研究概要
Crumbsホモログ1（CRB1）遺伝子は、網膜変性症、特にレーバー先天性黒内障（LCA）や網膜色素変性症（RP）と関連している。ここで我々は、Crb1のRd8変異を持つマウス網膜が、網膜内細菌の存在によって特徴づけられることを示した。正常なCRB1の発現は、網膜色素上皮と大腸腸細胞の先端接合複合体に豊富であったが、Crb1変異は、両方の部位での発現を減弱させた。その結果、Rd8マウスでは網膜外血バリアと大腸腸管上皮バリアが障害され、下部消化管から網膜に腸内細菌が移行し、二次的な網膜変性が生じた。全身的に細菌を減少させるか、正常なCrb1発現を大腸に再導入することで、網膜バリア破壊を回復させることなく、Rd8突然変異に伴う網膜変性が回復した。我々のデータは、Crb1変異に伴う網膜変性の病態を解明し、抗菌薬がこの壊滅的な失明疾患を治療する可能性を示唆している。

グラフィカル抄録

ダウンロード 高解像度画像ダウンロード（275KB）
ダウンロード フルサイズ画像のダウンロード

はじめに
遺伝性網膜変性症は、先進工業国の生産年齢人口集団における失明の最も一般的な原因である。1,2 遺伝性網膜変性症は、250を超える関連遺伝子と広範な臨床表現型を有する異種の疾患群であり、その発症は通常、出生時から成人期早期まで様々であり、患者やその家族にとって生涯にわたる影響を及ぼす。

クラムスホモログ1（CRB1）遺伝子の変異は、レーバー先天性黒内障（LCA）や網膜色素変性症（RP）を含む網膜変性症の原因であることが古くから認識されている。従って、CRB1に関連する網膜変性に対する効果的な治療法は、遺伝性網膜失明の負担を軽減するのに役立つ可能性がある。

限られた組織から得られたデータに基づくこれまでの研究では、CRB1/Crb1遺伝子はヒトとマウスの眼と脳、特に神経上皮でのみ発現していると結論付けられている6,7。その結果、網膜と脳以外の上皮におけるCrb1の発現は不明であった。Crb1は膜貫通タンパク質であり、哺乳類の眼球では網膜外縁膜の先端に高濃度に存在している12,13,14,15。そのため、接着結合14,16の完全性と、網膜細胞の先端-基底極性に必要な皮質のアクチン細胞骨格の両方に重要である12,13,14。

Crb1欠損マウスは、外境界膜の破れや進行性の視細胞喪失を伴う網膜病変が多様に散在するのが特徴である17。現在までに、これらの異常は、視細胞の細胞極性形成や細胞間接着の欠陥15,18、ミュラーグリア細胞の破壊に起因すると考えられている19。患者におけるCRB1変異による網膜の表現型は、外観、網膜病変の時間的・空間的分布ともに非常に多様であることから、CRB1関連網膜変性の発現には、さらに遺伝的・環境的因子が影響していると推測されている5,17,20。

自然発生の網膜変性8（rd8）変異マウス（Crb1rd8/rd8マウス、以下Rd8マウス）は、Crb1遺伝子に早発停止コドンを導入するフレームシフト変異を有し、CRB1タンパク質の分解をもたらす。Rd8マウスはCrb1ノックアウト（Crb1-/-）マウスと同様の網膜変性表現型を示すことから、Crb1関連網膜変性症のモデルとして広く用いられている14,16,21。本研究では、CRB1が網膜色素上皮（RPE）と腸の両方に発現していることを見出した。Crb1の変異により、網膜のRPE細胞と下部消化管の腸細胞間の細胞接合部の形成が障害され、このことは、Rd8マウスの変性網膜における多発性腸内細菌と関連していた。我々は、眼球と大腸のバリア機能の欠損が、腸内細菌の移動と網膜における炎症を引き起こしたが、無菌（GF）誘導体による細菌の除去、広域スペクトル抗生物質による全身治療、あるいは下部消化管における機能的Crb1発現の再導入が、眼疾患の発症と進行を防ぐことに成功したことを示した。このように、我々のデータは、Crb1関連網膜変性症が腸からの細菌移行に依存していることを明らかにし、抗菌剤がこの壊滅的な失明疾患を改善する可能性を示唆している。

セクションの抜粋
Rd8マウスにおける網膜の表現型と遺伝子型の分離
Rd8マウスは網膜ジストロフィーの表現型-遺伝子型の解離を調べるために広く用いられてきた。Rd8マウスの多彩な表現型に関連する遺伝的修飾因子がさらに同定されているが20、環境因子がこの現象に寄与しているかどうか、またどの程度寄与しているかは不明なままである。そこで、特定の病原体を含まない（SPF）環境で飼育したRd8マウスとCrb1wt/wt（C57BL/6J、野生型、WT）マウスの網膜表現型を調べた（図S1A）。

考察
CRB1は、哺乳類の網膜や脳組織における細胞間接着結合の重要な制御因子として、これらの組織のバリア保全や発達に重要な役割を果たしている14。さらに、CRB1関連疾患における網膜変性は、環境トリガーによって引き起こされる可能性が長い間推測されてきた。

主要リソース表
試薬またはリソースソース IDENTIFIER
抗体
ウサギポリクローナル抗 CRB1 Thermo Fisher Scientific Cat#PA5-66373; RRID: AB_2663090
ウサギ組み換えモノクローナル抗 Iba1 Abcam Cat#ab178846; RRID: AB_2636859
ラット抗マウス CD4 Tonbo biosciences Cat#60-0042; RRID: AB_2621829
ウサギ ポリクローナル抗 ZO-1 Thermo Fisher Scientific Cat#61-7300; RRID: AB_2533938
マウスモノクローナル抗オクルディン Thermo Fisher Scientific Cat#33-1500; RRID: AB_2533101
Alexa Fluor™ 488-Phalloidin Thermo Fisher Scientific Cat#A12379; RRID: AB_2315633

謝辞
Wei Laboratoriesのメンバー全員のサポートと議論に感謝する。また、R.W.J.L.は、Moorfields Eye Hospital NHS Foundation TrustおよびUCLのNational Institute for Health and Care Research (NIHR) Biomedical Research Centreから研究助成を受けた。

参考文献 (50)
S. Broadgate et al.
遺伝性網膜ジストロフィーの遺伝学的解明：過去・現在・未来
Prog. Retin. Eye Res.
(2017)
C. Botto et al.
遺伝性網膜変性に対する初期および後期の遺伝子治療介入
Prog. Retin. Eye Res.
(2022)
A.I. den Hollander et al.
ショウジョウバエのクラムのマウスホモログであるCrb1の単離と眼および脳における発現パターンの解析
Mech. Dev.
(2002)
C.H. Alves et al.
網膜の発生と維持におけるCRB1とアドヘレンス接合複合体タンパク質
Prog. Retin. Eye Res.
(2014)
I. Gosens et al.
哺乳類網膜におけるCrumbsタンパク質複合体の構成と機能
Exp. Eye Res.
(2008)
M.A.フィールズら
脈絡膜、ブルッフ膜、網膜色素上皮、神経感覚網膜の相互作用が協働して外血液網膜関門を形成する
Prog. Retin. Eye Res.
(2020)
C. Segbert et al.
線虫腸上皮における頂端接合形成の分子的・機能的解析
Dev. Biol.
(2004)
R. Horai et al.
微生物叢に依存した自己反応性T細胞受容体の活性化は、免疫学的に特権的な部位で自己免疫を引き起こす
免疫学
(2015)
M. Kutluer et al.
遺伝性網膜変性症の治療のための分子経路の標的化
Neural Regen. Res.
(2020)
L. Ikelle et al.
網膜変性症治療のための多能性幹細胞：現在の戦略と今後の方向性
Front. Cell Dev. Biol.
(2020)
参考文献をもっと見る
引用文献 (0)
12
これらの著者は同等に貢献した

13
筆頭著者

14
主担当者

全文を見る
© 2024 Elsevier Inc.
エルゼビアロゴとワードマーク
サイエンスダイレクトについて
リモートアクセス
ショッピングカート
広告掲載
お問い合わせとサポート
利用規約
プライバシーポリシー
当サイトではクッキーを使用しています。クッキー設定

このサイトのすべてのコンテンツ： 著作権 © 2024 Elsevier B.V.、そのライセンサー、および寄稿者。テキストマイニング、データマイニング、AIトレーニング、および同様の技術に関するものも含め、すべての権利はエルゼビアに帰属します。すべてのオープンアクセスコンテンツには、クリエイティブ・コモンズのライセンス条項が適用されます。

RELXグループホームページ
ホームページ