視力低下が始まると、眼細胞は接続を「再配線」する、と科学者らは発見した。

カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）デイビッド・ゲフィン医学部のジュール・スタイン眼科研究所の科学者らは、進行性の失明につながる遺伝性の眼疾患である網膜色素変性症で視力が低下し始めると、特定の網膜細胞が自ら再プログラム化できることを発見した。

研究者らはマウスを用いた研究で、桿体双極細胞（通常は夜間視力を司る桿体細胞からの入力を受け取るニューロン）が、通常のパートナーが機能を停止した際に、昼間の視力を司る錐体細胞と新たな機能的接続を形成できることを発見した。この研究成果はCurrent Biology誌に掲載されている。

網膜色素変性症は世界中で数百万人の患者を悩ませており、遺伝性失明の主な原因の一つです。この病気はゆっくりと進行することが多く、患者の中には中年期まで視力を維持する人もいますが、網膜が細胞の喪失にどのように適応するかについてはほとんど解明されていません。こうした自然な適応を理解することは、視力維持治療の新たな標的を特定するのに役立つ可能性があります。

研究者たちは、ロドプシン遺伝子をノックアウトしたマウスを用いて、桿体細胞が光に反応できず、変性がゆっくりと進行する網膜色素変性症の初期段階をモデル化した。研究者たちは、個々の桿体双極細胞について電気測定を行い、正常な信号が失われた際にこれらの細胞がどのように挙動するかを調べた。

研究チームは、桿体シグナル伝達系の様々な構成要素を欠損した他のマウスモデルも用いて、再配線プロセスの引き金となる要因を解明した。単一細胞レベルでの彼らの研究結果は、網膜全体の電気活動の測定によって裏付けられた。

桿体変性マウスでは、桿体双極細胞が通常の信号源ではなく錐体細胞からの信号によって強い反応を示した。これらの新たな接続は、錐体細胞信号の特徴的な電気的特性を示した。

この再配線は桿体変性マウスでのみ見られ、桿体細胞が光に反応しないものの細胞自体は死滅しない他のモデルでは観察されなかった。これは、神経接続の再配線が、単に光信号の消失やシナプスの破壊ではなく、変性プロセスそのものによって引き起こされることを示唆している。

これらの知見は、同じグループが2023年に発表した研究を補完するものです。この研究では、病気の後期に重篤な構造変化が生じたとしても、個々の錐体は機能を維持できることが示されています。これらの研究を合わせると、網膜は病気の進行段階に応じて異なる適応メカニズムを用いていることが示されます。

「私たちの研究結果は、網膜が桿体細胞の喪失に適応し、日光に対する感度を維持しようとしていることを示している」と、論文の筆頭著者であるジュール・スタイン研究所のA.P.サンパット博士は述べた。

桿体双極細胞と桿体細胞間の正常な接続が失われると、これらの細胞は錐体細胞からの信号を受信するために自ら配線を再構築できるようになります。この可塑性のシグナルは変性そのものにあると考えられており、おそらくグリア細胞支持細胞、あるいは死滅する細胞から放出される因子を介していると考えられます。

未解決の疑問の一つは、この再配線が桿体細胞の死滅時に網膜で用いられる一般的なメカニズムであるかどうかだ。研究チームは現在、ヒトの網膜色素変性症を引き起こすことが知られているロドプシンなどの桿体タンパク質に欠陥を持つ他の変異マウスにおいて、このプロセスを調査している。