米国国立眼科研究所（NEI; National Eye Institute）の研究者らは、人間の視覚認識にとって重要な網膜の組織を構成する細胞の間に、明確な違いがあることを発見した。NEIの研究者らは、網膜の光を感じる視細胞を養い支える組織である網膜色素上皮（RPE; retinal pigment epithelium）に5つの亜集団があることを発見した。
研究チームは、人工知能を用いてRPEの画像を1細胞単位で解析し、眼球内の各集団の位置を示す参照マップを作成した。この研究報告は、2022年5月6日、PNASに掲載された。この論文は「ヒト網膜色素上皮の単一細胞分解能マップが疾患感受性を異にする部分集団の発見に役立つ（Single Cell-Resolution Map of Human Retinal Pigment Epithelium Helps Discover Subpopulations with Differential Disease Sensitivity）」と題されている。
米国国立衛生研究所（NEI）のディレクターである マイケル・F・チェン医師は、「これらの結果は、異なる RPE 細胞の亜集団と網膜疾患に対する脆弱性を理解し、それらを治療するための標的治療法を開発するための初めての枠組みを提供するものだ」と述べている。
また「この研究結果は、特定の変性性眼疾患に対するより精密な細胞治療や遺伝子治療の開発に役立つだろう」と、この研究の主任研究者で、NEI 眼球・幹細胞トランスレーショナルリサーチセクションを率いるカピル・バルティ博士は述べている。
視覚は、目の奥の網膜に並ぶ杆体および錐体の光受容体に光が当たることで始まる。光受容体が活性化すると、他の網膜神経細胞の複雑なネットワークを介して信号が送られ、視神経に収束した後、脳のさまざまな中枢に送られる。RPEは単層膜として視細胞の下に位置し、1つの細胞が深くなっている。
加齢や病気によってRPE細胞の代謝に変化が生じると、視細胞の変性につながることがある。このようなRPEの変化による視力への影響は、その程度とRPE細胞が網膜のどこに存在するかによって大きく異なる。例えば、晩発性網膜変性症（L-ORD）は、主に網膜の周辺部に影響を与え、その結果、周辺部の視力も低下させる。視力低下の主な原因である加齢黄斑変性症（AMD; age-related macular degeneration）は、主に中心視力に重要な黄斑のRPE細胞に影響を与える。
バルティ博士らは、網膜疾患の幅広い表現型を説明する可能性のある異なるRPE亜集団が存在するかどうかを調べようとした。
研究チームは、人工知能（AI）を用いて、RPE細胞の形態（各細胞の外形や寸法）を解析した。チームは、RPEの蛍光標識画像を用いてコンピュータを訓練し、重大な眼病歴のない9人の献体ドナーのヒトRPE単層全体を分析した。
1人のドナーにつき平均約280万個のRPE細胞、合計4760万個の細胞について、形態計測の特徴が計算された。このアルゴリズムでは、各細胞の面積、縦横比（高さに対する幅）、六角形度、近傍細胞の数が評価された。これまでの研究で、RPEの機能は細胞間の結合の緊密さと関連していることが示唆されており、細胞の健康状態を示すには、密集しているほど良いことが分かっていた。
その結果、網膜の最も光に敏感な領域である黄斑の中心部に、P1～P5と呼ばれる5種類の異なるRPE細胞集団が同心円状に存在していることが明らかになった。窩洞のRPEは、周辺部のRPEと比較して、完全な六角形で密集しており、隣接する細胞の数も多い傾向がある。
さらに、網膜周辺部には、黄斑部やその周辺のRPEと非常によく似た細胞領域をもつRPE細胞のリング（P4）が存在することも、意外なことに発見された。
この研究の筆頭著者であるNEI 眼球・幹細胞トランスレーショナルリサーチセクションの研究員、ダビデ・オルトラン博士は、「P4亜集団の存在は、網膜周辺部における多様性を際立たせ、我々が現在認識していないRPE間の機能差が存在する可能性を示唆している。このサブポピュレーションの役割を理解するのに役立つ今後の研究が必要だ。」と述べている。
次に、AMDの献体から採取したRPEを解析した。小窩（P1）RPEは疾患によるダメージのために存在しない傾向があり、P2-P5亜集団の細胞間の差は統計的に有意ではなかった。全体として、AMDのRPE亜集団は、AMDの影響を受けていないRPE細胞と比較して、細長い傾向があった。
さらに、異なる網膜変性が特定のRPEサブポピュレーションに影響を及ぼすという仮説を検証するため、研究チームは、脈絡膜血症、L-ORD、または分子的原因が特定されていない網膜変性に罹患した患者の超広視野眼底自発蛍光画像を解析した。これらの研究はある時点で行われたものであるが、異なるRPE亜集団が異なるタイプの網膜変性疾患に対して脆弱であることを実証している。
「全体として、AIは目に見えて明らかな変性が起こる前にRPE細胞の形態変化を検出できることが示唆された」とオルトラン博士は述べている。
また、加齢に伴う形態変化も、あるRPE亜集団では他の集団で検出される前に現れる可能性がある。これらの知見は、網膜細胞をかつてないほど詳細に解像する補償光学などの非侵襲的イメージング技術を用いた今後の研究に役立ち、患者のRPEの健康状態の変化を予測するのに利用できるかもしれない。
