ヘパラン硫酸による視神経投射機構の解明

ヘパラン硫酸(HS)/ヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)は、網膜視神経組織の発生過程において時間空間的に発現が調節されていることや、軸索ガイダンスに関与する接着因子や受容体、細胞外基質、成長因子のうち多くの分子が結合することから、HS/HSPGが視神経の軸索ガイダンスに重要な因子であると考え、我々は軸索ガンダンスにおける役割に関する研究をおこなった。視神経発生における軸索誘導に関連する因子とHS/HSPGとの相互作用をあきらかにするために、生体内のHS合成に必須の酵素であるEXT1をコンディショナルにノックアウトするEXT1floxマウスを作成した。網膜特異的にCreが発現するトランスジェニックマウス(Dkk3-Cre)とEXT1floxマウスとかけ合わせ、視神経が眼内の視神経乳頭に投射する時期から、網膜組織特異的にEXT1を欠損させることにより、HSの消失した網膜組織における視神経乳頭への軸索投射を観察した。KOマウス(Dkk3-EXT1-nul1)では、著しい視神経乳頭の低形成が見られ、軸索が異所性に網膜を縦断する現象がみられた。さらに、異所性に縦断した視神経は、網膜色素上皮の外側を網目状に異常な投射を示していた。しかし、網膜神経節細胞や視細胞の配列はほとんど異常がなく、網膜の層構造は保たれていた。このようなミスガイダンスは、HS親和性のガイダンス分子であるNetrin-1のKOマウスの表現型と酷似していた。また、脊髄のcommissural axonの投射が、HSとnetrin-1とのinteractionに依存することがEXT1遺伝子改変マウスを用いた実験でしめされ、netrin-1によるガイダンス作用にはHSが密接に関わっていることが示唆された。

ヘパラン硫酸(HS)/ヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)は、網膜視神経組織の発生過程において時間空間的に発現が調節されていることや、軸索ガイダンスに関与する接着因子や受容体、細胞外基質、成長因子のうち多くの分子が結合することから、HS/HSPGが視神経の軸索ガイダンスに重要な因子であると考え、我々は軸索ガンダンスにおける役割に関する研究をおこなった。視神経発生における軸索誘導に関連する因子とHS/HSPGとの相互作用をあきらかにするために、生体内のHS合成に必須の酵素であるEXT1をコンディショナルにノックアウトするEXT1floxマウスを作成した。網膜特異的にCreが発現するトランスジェニックマウス(Dkk3-Cre)とEXT1floxマウスとかけ合わせ、視神経が眼内の視神経乳頭に投射する時期から、網膜組織特異的にEXT1を欠損させることにより、HSの消失した網膜組織における視神経乳頭への軸索投射を観察した。KOマウス(Dkk3-EXT1-nul1)では、著しい視神経乳頭の低形成が見られ、軸索が異所性に網膜を縦断する現象がみられた。さらに、異所性に縦断した視神経は、網膜色素上皮の外側を網目状に異常な投射を示していた。しかし、網膜神経節細胞や視細胞の配列はほとんど異常がなく、網膜の層構造は保たれていた。このようなミスガイダンスは、HS親和性のガイダンス分子であるNetrin-1のKOマウスの表現型と酷似していた。また、脊髄のcommissural axonの投射が、HSとnetrin-1とのinteractionに依存することがEXT1遺伝子改変マウスを用いた実験でしめされ、netrin-1によるガイダンス作用にはHSが密接に関わっていることが示唆された。