ARPE-19細胞 - ARPE-19を用いた網膜色素上皮細胞研究の特化的な考察
ARPE-19は、ヒト由来の自然発生した網膜色素上皮細胞です。これらは、網膜の生物学、病態、および治療介入（薬理学）の様々な側面を研究するために使用されています。 本記事は、不死化細胞であるARPE-19に関する包括的な知見を提供することを目的としています。主に、この細胞株の一般的な特性、培養条件、および多様な研究用途について解説します。したがって、本記事を読むことで、以下の点について深く理解できるようになります：
- 培養培地
- ARPE-19細胞株の培養には、DMEMまたはHam’s F12培地が使用されます。 ARPE-19培地には、5% FBS、3.1 g/L グルコース、15 mM HEPES、1.6 mM L-グルタミン、1.0 mM ピルビン酸ナトリウム、および1.2 g/L NaHCO3が添加される。 培地は週に 2～3 回交換します。
- 倍加時間
- ARPE-19 の倍加時間は約 55～65 時間です。最大 48 回の倍加が可能です。
- 増殖様式
- ARPE-19 は付着性細胞株です。
- 生物安全レベル
- BSL-1
- ARPE-19 細胞：由来および一般的な特性
- ARPE-19細胞株：培養情報
- ARPE-19細胞の利点と制限
- 研究におけるARPE-19細胞株の応用
- ARPE-19細胞：研究論文
- ARPE-19細胞株に関するリソース：プロトコル、動画など
ARPE-19細胞：由来と一般的な特性
研究において細胞株を効果的に活用するには、その由来と一般的な特性を把握することが不可欠です。本記事のセクションでは、ARPE細胞株に関するすべての情報を解説します。例えば、「ARPE-19細胞株とは何か？」「なぜARPE-19細胞を使用するのか？」といった点について説明します。 ARPE-19/HPV-16細胞株とは何か？ARPE-19細胞は不死化されているか？ARPE-19細胞の形態とサイズは？
- 不死化網膜色素上皮細胞株であるARPE-19は、事故による頭部外傷で死亡した19歳の男性の眼から樹立されました。1986年にAmy Aotaki-Keenによって樹立されました。
- これらの細胞は、網膜色素上皮細胞マーカーであるCRALBPおよびRPE-65を発現しており、形態学的および機能的な極性を特徴とする安定した単層を形成できることを示唆しています。
- ARPE-19細胞は上皮細胞のような形態を有している。
- ARPE-19細胞は、9番染色体長腕の欠失と19番染色体長腕の付加を除き、大部分が正常な核型を示している。さらに、一部の細胞では異数性も観察される[1]。
ARPE-19細胞株：培養情報
細胞株を適切に扱い、維持するためには、基本的な細胞培養情報が不可欠です。このセクションでは、ARPE-19細胞株の培養における重要なポイントについて解説します。 以下の内容について理解できます：ARPE-19の倍加時間は？ARPE-19の播種密度は？ARPE-19の細胞密度は？ARPE-19の凍結培地とは？ARPE-19細胞株はどのように培養するのですか？
ARPE-19細胞の培養における要点
倍加時間：
ARPE-19の倍加時間は約55～65時間です。最大48回の倍加が可能です。
接着培養か浮遊培養か：
ARPE-19は付着性細胞株です。
継代倍率：
ARPE-19の継代比は1:3～1:5です。接着細胞を1x PBSで洗浄し、分離液であるアキュターゼ（Accutase）中で8～10分間インキュベートします。剥離した細胞に新鮮な培地を加え、遠心分離します。 細胞沈殿を再度懸濁させ、新鮮な培地を入れた培養フラスコに移す。
培養培地：
ARPE-19細胞株の培養には、DMEMまたはHam’s F12培地を使用する。 ARPE-19培地には、5% FBS、3.1 g/L グルコース、15 mM HEPES、1.6 mM L-グルタミン、1.0 mM ピルビン酸ナトリウム、および 1.2 g/L NaHCO3が添加される。 培地は週に2～3回交換する。
培養条件：
ARPE-19細胞は、37°C、5% CO₂供給の加湿インキュベーター内で維持される。
保存：
細胞株は、長期にわたり細胞の生存率を維持するために、液体窒素の気相中、または-150°C以下の温度で保存することができます。
凍結手順および培地：
ARPE-19の凍結培地として、CM-1またはCM-ACFを使用する。簡潔に述べると、細胞は1分あたり1°Cの温度低下のみを許容し、細胞を凍結ショックから保護する緩慢凍結法によって凍結される。
解凍手順：
細胞は、あらかじめ37°Cに設定した水浴で解凍します。小さな氷の塊が残る程度まで解凍した後、細胞を新しい培養液に加え、遠心分離を行います。これにより、凍結培地の成分が除去されます。次に、細胞ペレットを再懸濁し、培養用のフラスコに移します。
バイオセーフティレベル：
ARPE-19細胞は、バイオセーフティレベル1（BSL-1）の実験室で取り扱われます。
ARPE-19細胞の長所と限界
ARPE-19細胞は、網膜細胞生物学の研究において広く利用されています。他の細胞と同様、ARPE-19細胞にもいくつかの利点と限界があります。その一部を以下に示します：
利点
ARPE-19細胞株の主な利点は以下の通りです：
網膜細胞モデル
ARPE-19細胞はヒト網膜色素上皮細胞と非常に類似しており、網膜疾患の研究や薬剤試験に理想的です。
安定した増殖速度
これらの細胞は安定した増殖を示し、長期間にわたり維持できるため、長期的な実験を容易にします。
トランスフェクションへの適性
ARPE-19細胞株は優れたトランスフェクション宿主であり、一過性発現および安定発現の研究の両方で広く使用されています。
制限事項
ARPE-19細胞株に関連する制限事項は以下の通りです：
分化能の制限
ARPE-19の分化能は、初代網膜細胞と比較して限定的です。このことは、特定の分化関連の研究に影響を及ぼす可能性があります。
研究におけるARPE-19細胞株の応用
ARPE-19細胞株は、網膜研究において数多くの応用があります。ここでは、この網膜色素上皮細胞株の具体的かつ重要な研究用途について解説します。
- 網膜疾患の研究：ARPE-19細胞は、網膜の病因に関する貴重な知見を提供します。研究者は、この細胞を用いて疾患のメカニズムや潜在的な治療法を調査しています。 2020年に実施された研究では、環状RNA hsa_circ_0041795がmiRNA-646およびVEGFCと相互作用し、ヒト網膜色素上皮細胞ARPE-19における高血糖誘発性損傷を促進することが明らかになった。 したがって、本研究では、この円形RNAを糖尿病性網膜症に対抗するための有効な治療および診断ターゲットとして提案している[2]。同様に、Jing YangらはARPE-19細胞を用いて、糖尿病性網膜症の病因に関する知見を提供した。 彼らは、lncRNA SNHG1（Small Nucleolar RNA Host Gene 1）を阻害することで、高グルコース処理された ARPE-19 細胞の炎症反応および上皮間葉転換を抑制できることを明らかにした [3]。
- 薬剤試験：ARPE-19細胞は、薬剤や化合物の有効性と安全性を評価するために使用され、網膜疾患の治療法や療法の開発に貢献しています。 例えば、2019年に実施された研究では、ヒト網膜色素上皮細胞であるARPE-19において、過酸化水素によるストレスに対して、Syzygium malaccenseの生物活性物質が保護効果を持つことが明らかになりました [4]。 これに続き、ある研究では、ARPE-19細胞およびマウスモデルにおいて、ブルーライトによる損傷に対するPrunella vulgaris var. L抽出物の治療的役割が明らかになった[5]。
5. ARPE-19細胞：研究論文
以下は、ARPE-19網膜色素上皮細胞を取り上げた興味深い研究論文の一部です。
酸化ストレスに対するARPE-19細胞におけるマイクロRNA応答の評価
本研究論文は2018年に『Cutaneous and Ocular Toxicology』誌に掲載されました。本研究では、過酸化水素処理によってARPE-19ヒト網膜色素上皮細胞に誘導された酸化ストレスに対するmiRNAの発現を評価しました。
ARPE-19培養上清は脂肪由来間葉系幹細胞の神経分化を促進する
『World Journal of Stem Cells』（2021年）に掲載された本論文は、ARPE-19細胞の条件培養液に、脂肪組織由来間葉系幹細胞の神経分化を促進する成長因子が含まれていることを示唆した。
ケルセチンは、MAPKおよびNF-κBシグナル伝達経路を介して、ARPE-19細胞におけるIL-1β誘導性炎症性サイトカインおよびケモカインの産生を抑制する
この研究は『International Journal of Molecular Sciences』（2019年）に掲載された。本論文では、ケルセチンがMAPKおよびNF-κBカスケードの活性化を阻害することで、ARPE-19細胞におけるIL-1β刺激によるケモカインの放出を抑制し、炎症反応を改善すると述べられている。
レスベラトロールは、酸化ストレスおよび炎症下にあるARPE-19細胞において、SIRT1およびDNMTの機能を調節し、LINE-1のメチル化レベルを回復させる
本研究論文は、『International Journal of Molecular Sciences』（2018年）に掲載された。 本研究では、ARPE-19細胞において、酸化ストレスおよび炎症がSIRT1（サーチュイン1）およびDNMT（DNAメチルトランスフェラーゼ）の機能、ならびにLINE-1（long interspersed nuclear element-1）のメチル化に及ぼす可能性のある影響を評価した。
ARPE-19細胞におけるA2E誘発性網膜損傷に対するChrysanthemum boreale花抽出物の保護効果
『Antioxidants』（2022年）に掲載された本論文は、Chrysanthemum boreale花抽出物が、ARPE-19細胞においてN-レチニリデン-N-レチニルエタノールアミン（A2E）によって誘発される網膜損傷に対して保護効果を発揮することを明らかにした。
ARPE-19細胞株に関するリソース：プロトコル、動画など
ARPE-19は、広く使用されている網膜上皮細胞株です。ARPE-19細胞の培養およびトランスフェクションプロトコルに関する利用可能なリソースを以下に示します：
- ARPE-19のトランスフェクション：この動画は、ARPE-19細胞株のトランスフェクションプロトコルを学ぶためのステップバイステップガイドです。
ARPE-19細胞の培養プロトコルに関するリソースを以下に示します：
- ARPE-19細胞培養プロトコル：このリンクには、ARPE-19細胞の培養および維持に関する情報が含まれています。ARPE-19用培地、培養条件、継代プロトコル、ならびに増殖培養および凍結保存培養の取り扱いに関する情報が網羅されています。
参考文献
- Schnichels, S. ら, Retina in a dish: Cell cultures, retinal explants and animal models for common diseases of the retina. Progress in retinal and eye research, 2021. 81: p. 100880.
- Sun, H. and X. Kang, hsa_circ_0041795は、miR-646のスポンジングおよびVEGFCの活性化を介して、高グルコースによって誘発されるヒト網膜色素上皮細胞（ARPE 19）の損傷に寄与する。 Gene, 2020. 747: p. 144654.
- Yang, J. 他、SNHG1 のサイレンシングは、高グルコースによって誘導される ARPE-19 細胞の上皮間葉転換および炎症反応を抑制した。 J Inflamm Res, 2021. 14: p. 1563-1573.
- Arumugam, B. 他、ARPE-19 細胞における過酸化水素によるストレスに対する Syzygium malaccense 由来のミリセチン誘導体の保護効果。Molecular vision, 2019. 25: p. 47.
- Kim, J., K. Cho, and S.-Y. Choung, ARPE-19細胞およびマウス網膜における青色光誘発性損傷に対するPrunella vulgaris var. L抽出物の保護効果. Free Radical Biology and Medicine, 2020. 152: p. 622-631.