Retina Microgliaが病理学的な血管生成におけるキーな役割とcGAS-STING経路による免疫療法の潜在性

背景紹介 病理学的な血管生成は、糖尿病性網膜症（Diabetic Retinopathy, DR）や加齢関連黄斑変性（Age-related Macular Degeneration, AMD）などの、各種の新生血管眼疾患に共通して見られる現象です [1]。これらの疾患の過程では、骨髄由来の細胞、特に網膜の小膠質細胞と単球由来のマクロファージが活性化し、網膜と脈絡膜での神経炎症を引き起こします。これらの免疫細胞は炎症因子や他の分子を放出し、血管内皮細胞の増殖や移動を刺激し、異常な新生血管を形成します [2]。現在、ステロイドなどの非特異的な抗炎療法が、新生血管性眼病の治療に広く使用されていますが、限定された効果と潜在的な副作用が問題となっています [3, 4]。したがって、血管新生の免疫炎症経路を深く研究し、特異的な免疫治療の標的を特定することが重要です。

cGAS-STING経路は近年、宿主防御において重要な固有の免疫シグナルメカニズムであることが明らかになりました。キーとなる分子であるcGASは、細胞質内のDNA、特に侵入するウイルスや細菌の病原体DNAを識別し、その結果、下流のIRF3/IRF7やNF-κBのシグナルを活性化し、I型インターフェロンやその他の炎症性サイトカインを生成します [5, 6]。網膜においては、cGAS-STING経路の活性化が炎症や変質と関連しています [7]。cGAS-STING経路を抑制することは、神経炎症による網膜神経節細胞の死亡を緩和します [8]。しかし、この経路の網膜における具体的なメカニズムと介入策については、現在も不明な点が多くあります。

研究出典 本論文はBiyan Ni、Ziqi Yang、Tian Zhouらの共同の研究により、2024年に「Journal of Neuroinflammation」誌に発表されました [9]。研究チームは中山大学中山眼科センターと広東省の眼科視光学重点実験室に所属しています。

研究の流れ詳細

RNA-Seqデータ分析

研究ではまず、公開されているRNA-Seqデータセット（GSE160306）をダウンロードして再分析しました。このデータセットには、健康な対照群と、糖尿病患者、非増殖性糖尿病性網膜症（Non-Proliferative Diabetic Retinopathy, NPDR）患者および増殖性糖尿病性網膜症（Proliferative Diabetic Retinopathy, PDR）患者の網膜組織サンプルが含まれています。DESeq2ソフトウェア（v1.30.1）を使用して、差異遺伝子の発現分析と、遺伝子オントロジー（GO）の富集分析および遺伝子集団の富集分析（GSEA）を行いました [11]。

動物モデルの構築

研究ではJackson実験室から提供されたSTING欠損マウス（STINGgt）とGenPharmatech社から購入したC57BL/6Jマウスを使用し、レーザー誘発性脈絡膜新生血管（CNV）モデルと酸素誘発性網膜症（OIR）モデルを構築しました。具体的な実験方法としては、532 nm波長のアルゴンレーザーを用いた光凝固でBruch膜を破裂させ、酸素ケアボックスでOIRモデルを作成しました [12, 13]。

細胞の分離および単一細胞RNAシークエンシング分析

機械分解と酵素消化の後、EasySep CD11b+細胞分離ツールを用いて、網膜と脈絡膜から骨髄細胞を分離し、RNAシークエンシングデータの分析を行いました [13]。さらに、細胞培養実験は低酸素条件下で行われ、異なる条件下での細胞の反応を観察しました。

複数の実験方法の組み合わせ

この研究では、定量PCR、ウェスタンブロット分析、免疫蛍光（IF）染色、ヘマトキシリン・エオジン（H&E）染色およびTUNEL分析など、さまざまな実験技術を用いて、cGAS-STING経路が小膠質細胞やマクロファージに及ぼす影響や具体的なメカニズムを探求しました [14]。

実験結果詳細

cGAS-STING経路がPDR患者の網膜で顕著に上昇

RNA-Seqデータによると、PDR患者の中でcGASおよびSTINGの遺伝子の発現が顕著に上昇しており、網膜新生血管形成の過程と密接に関連していることが示されました。

cGAS-STING経路がCNVおよびOIRモデルマウスで活性化

ウェスタンブロット分析と免疫蛍光染色の結果から、CNVおよびOIRモデルマウスでの血管新生過程においてcGAS-STINGシグナル経路が顕著に活性化しており、主に骨髄細胞（小膠質細胞およびマクロファージ）に集中していました。

STING欠損マウスでは病理学的な血管新生が著しく減少

STING欠損マウスを用いた実験により、STINGが欠けているマウスは、CNVおよびOIRなどの病理学的な血管新生モデルで、より小さな血管新生領域とより少ない炎症反応を示すことがわかりました。これは、STINGの活性化が病理学的な血管新生プロセスでキーな役割を果たすことを示唆しています。

VEGF抑制剤とSTING抑制剤を組み合わせた治療効果

さらなる研究により、STING抑制剤（例えばc-176およびsn-011）を抗VEGF療法と組み合わせることで、血管新生を抑制する効果が顕著に向上することが示されました。この発見は、免疫療法を抗VEGF療法と組み合わせることの潜在的な可能性を提起しており、新生血管性眼疾患治療の効果を顕著に向上させると考えられます。

研究結論および重要性 本研究は、cGAS-STING経路が病理学的な血管新生において重要な役割を果たしているという有力な証拠を提供しています。STING抑制割腹としてc-176やsn-011のような薬剤が、小膠質細胞やマクロファージによる壊死後焦土関連の神経炎症や病理学的血管生成を顕著に抑制する可能性を示しています。さらに、抗VEGF療法を組み合わせた治療方針は、新生血管性眼疾患に対するより良い解決策を提供しています。

ハイライトおよびイノベーションの点

1. 重要な病理学的機序の発見：本研究は、cGAS-STING経路が網膜小膠質細胞において果たすキーな役割を初めて体系的に明らかにしました。
2. 治療戦略の革新：STING抑制剤と抗VEGFを組み合わせた新しい免疫療法を提案し、新生血管性眼疾患の治療成果向上が期待されます。
3. 実験設計の严格性：多様なモデルと実験手法の組み合わせにより、研究の結論の信頼性と実用性の可能性が高まっています。

その他の価値ある情報 研究では、STINGが遺伝子やタンパク質のレベル（例：遺伝子、タンパク質）でどのように調節され、潜在的なフィードバックループがどのように存在するかを示し、今後はこれらの経路の精密な調節機構をさらに探求し、抗炎症治療の新たな標的を提供することが示唆されています。

結論 本研究により、cGAS-STING経路を標的とすることで、小膠質細胞による神経炎症と病理学的な血管新生を効果的に抑制することができることが示されました。このことは、新生血管性眼疾患の免疫療法に新たな方向性を提供し、広範な臨床応用の将来性を持っています。