学位の種別: 課程博士審査委員会委員 : (主査)東京大学教授 佐藤 伸一, 東京大学准教授 星 和人, 東京大学准教授 稲生 靖, 東京大学特任准教授 菱川 慶一, 東京大学講師 臼井 智彦University of Tokyo(東京大学

Yoshida Junko

吉田 絢子

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論文の内容の要旨 
 
論文題目  角膜再生医療用新素材による水疱性角膜症の 
治療法開発に関する研究 
 
   氏 名   吉田 絢子 
 
 
 
背景 
角膜混濁による失明者は世界中で１６０万人に上るとされ、角膜疾患は世界の主要な失明
原因となっている。角膜は眼球の中で、眼球壁としての生体防御の役割および光を通し収束さ
せるレンズの役割を果たす。角膜の内皮細胞は角膜の最内層で前房水と接し、前房水の実質へ
の流入を防ぐバリア機能と実質から水をくみ出すポンプ機能を持ち、角膜の透明性を保つ役割
がある。ヒト角膜内皮細胞は in vivoでは再生されないため、眼手術、外傷などである程度傷
害されると、内皮機能不全をおこす。内皮機能の低下により角膜浮腫が進行し視力低下した病
態を水疱性角膜症と呼ぶ。水疱性角膜症の根本的治療法は角膜移植のみである。角膜移植の問
題点として世界的にドナーが不足していること、ドナー角膜の使用期限が約一週間と限られて
いることなどが挙げられる。角膜移植に代わる方法として培養ヒト角膜内皮細胞（HCEC; 
human corneal endothelial cells）移植を試みる研究がなされてきている。HCEC移植にはキャリ
アが必要であると考えられるが、現在までのところ専用のものは開発されていない。本研究に
おいては HCEC移植用キャリア CV-CERT（collagen vitrigel for corneal endothelial regenerative 
treatment）を開発し、CV-CERTを用いて開発された人工角膜内皮グラフトによる治療効果を
ウサギ眼において検討した。 
 
目的 
角膜内皮細胞移植のためのキャリアを開発し、培養ヒト角膜内皮細胞と組み合わせて人工
角膜内皮グラフトを作製し、水疱性角膜症の治療研究を行う。   
 
方法および結果 
ブタ由来アテロコラーゲンを用いて平坦型の再生医療用コラーゲンビトリゲル膜 CV-RM
（collagen vitrigel for regenerative medicine）を作製し、紫外線照射量の違いによる吸収スペクト
ルを測定したところ総紫外線量 2400 mJ/cm2 （600 mJ/cm2 x 4）のものが最も透明性が高かった。
CV-RMと同様のビトリゲル薄膜を鋳型を用いて作製し上記の紫外線量を照射することで、半
球面形状の角膜内皮細胞移植用コラーゲンビトリゲル薄膜 CV-CERTを作製した。膜透過性試
験において CV-CERTはアルブミンを透過させた。ウサギ眼角膜実質層間と内皮面に CV-
CERTを移植したところ炎症を惹起しなかった。CV-RMと CV-CERTをウサギ角膜後面にエア
タンポナーデで付着させたところ、平坦型の CV-RMは術後角膜後面から脱落したのに対し、
半球面形状の CV-CERTは付着したままであった。 
CV-CERT上に HCECを播種する方法を考案した。この方法により HCEC細胞密度 2650 ±100 
/mm
2の人工角膜内皮グラフトを作製した。デスメ膜を直径 8 mmの大きさで剥離したウサギ角
膜に、直径 6 mmの人工角膜内皮グラフト移植、直径 6 mmの CV-CERT単独移植、移植なし
の 3群にわけて手術を行った。それぞれ治療群、対照群、無治療群として術 14日後まで観察
をした。治療群においては術後軽度の角膜浮腫が残存したが、対照群・無治療群においては強
度の浮腫がみられた。術後中央部角膜厚は治療群が、有意に他の 2群よりも薄かった。観察期
間終了後摘出したグラフト上、治療群においては HCECの生存は良好、また全群においてホ
スト内皮細胞の侵入は見られなかった。 
 
考察 
本研究で新規開発した CV-CERTの特徴として、ブタ由来アテロコラーゲンを用いている
こと、紫外線照射により透明性と強度を両立させたこと、角膜の湾曲に合うよう半球面形状を
もつことがあげられる。キャリアの透明性と強度は内皮移植を成功させるのに必須でありその
ための最適な紫外線照射量を検討した。CV-CERTは可視光の透過は良好な半面、紫外線吸光
度は非常に高く、人工角膜として非常に適していると考えられた。その他 CV-CERTの良好な
膜透過性、ウサギ眼においての生体適合性、角膜後面の湾曲への良好な付着能が示された。
CV-CERT上に HCECを播種する方法を考案し、内皮細胞密度が十分と考えられる人工角膜内
皮グラフトを作製した。これにおいてバリア機能、ポンプ機能の指標である ZO-1、Na, K-
ATPaseの染色も確認された。本研究の主要評価項目は人工角膜内皮グラフト移植後の中央部
角膜厚である。術後 14日目までの観察期間において、治療群は対照群・無治療群に比べ有意
に角膜厚を改善させた。これにより CV-CERTが角膜内皮細胞移植用キャリアとしての役割を
はたし、作製された人工角膜内皮グラフトが一定の治療効果を持ったと言える。本研究の一番
の問題点は治療後のウサギ角膜厚が対照に比べ有意差を持って改善したものの、正常角膜厚の
2倍以上の厚みが残り浮腫が完全に解消されなかった点である。この原因は作製した動物モデ
ルによると考える。水疱性角膜症の治療実験として、過去の実験結果も踏まえ、ウサギ角膜内
皮をデスメ膜ごとはぎとり、デスメ膜剥離面より径の小さいグラフトを移植する方法を用いた。
このモデルにより生じた前房水の実質中への流入過多の状態は、流入量がほぼ不変で排出量が
小さくなることで生じる水疱性角膜症のモデルとしては必ずしも臨床病態を十分に反映したも
のではなかった。今後、より長期間観察可能かつ水疱性角膜症の病態を確実に再現できる動物
モデルの作製が必要である。 
 
結論 
新規開発したコラーゲン薄膜 CV-CERTは培養 HCEC移植用キャリアとして有用で、これに培
養ヒト角膜内皮細胞を組み合わせて作製された人工角膜内皮グラフトは動物眼移植において治
療効果を示した。 


角膜再生医療用新素材による水疱性角膜症の治療法開発に関する研究

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角膜再生医療用新素材による水疱性角膜症の治療法開発に関する研究

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