髄膜は硬膜、くも膜、梨状膜と呼ばれる三層の膜で構成されている。 クモ膜と梨状膜は連結してレプトメニングを形成している。 髄膜は、その厚い外層で脳や脊髄などの中枢神経系を直接保護するだけでなく、クモ膜下腔に満たされた脳脊髄液を介して間接的にクッションの役割を担っている。 また、これまでの研究で、髄膜を切除すると大脳皮質の発達が損なわれることが明らかにされている(1)。 このことは、髄膜が保護以外の機能を持つことを示唆している。 この考えを支持するものとして、髄膜がレチノイン酸などの栄養因子を産生することにより、脳の発達初期に皮質ニューロンの生成を調節していることが報告されている(2)。 さらに、髄膜自体が幹細胞のニッチとして機能していることが明らかになりつつある。 Bifari らは、発育中のマウス脳のレプトメンニングが NSPC マーカーである nestin を発現し、レプトメンニングから分離した nestin+ 細胞が NSPC の活性を示し、in vivo および in vitro でニューロンに分化することを最初に報告した (4)。 その後、成体マウスの無傷の脳部位から分離したレプト髄膜は幹細胞としての可能性を持たないことを明らかにした(5)。
脳虚血後の成体マウスを用いて、nestin+虚血誘導型NSPC(iNSPC)が虚血領域のレプトメニングに存在し、非虚血領域のレプトメニングには観察されないことを先に明らかにした(5)。 虚血部位から分離されたレプト髄膜細胞は、神経球様細胞群を産生し、神経細胞を含む神経細胞を生み出す(5)。 さらに、虚血領域の標識されたレプト髄膜細胞が脳卒中後の大脳皮質領域に移動し、doublecortin (DCX) + 未熟神経細胞へと分化することを示しました(6)。
レプトメン膜は組織学的に血管に沿って皮質実質と連続し,血管周皮細胞として血管周囲のニッチに位置する(7). 我々は、レプト髄膜nestin+細胞が皮質実質に広がり、CD31+内皮細胞の近くに局在し、PDGFRβやNG2などのpericytic makersを発現することを明らかにした(5)。 周皮細胞の機能は未だ不明であるが、中枢神経系を含む様々な臓器において、周皮細胞が多能性幹細胞活性を有することはよく知られている(8)。 しかし、胚、生後、成体という異なる発生段階のマウスを用いて、最近、脳周皮細胞は生後期間中に徐々に幹細胞性を低下させ、成体までに喪失することを明らかにしました(9)。 従って、成体脳周皮細胞は組織幹細胞ではなく、体細胞の特徴を有していると考えられる。 しかし、リプログラミングにより、成体脳周皮細胞は神経細胞系などの非周皮系になることが報告されている(10)。 この考えを支持するものとして、我々は、通常状態では幹細胞活性を持たない成体脳周皮細胞が、虚血に応答して、間葉系-上皮系転移による細胞初期化を介して、幹細胞性を再び獲得することを示した(11,12)。 また、レプトメニングを含む虚血領域から分離したPDGFRβ+細胞は、神経細胞を生み出す多能性幹細胞活性を有することを明らかにした(11,12)。 そこで,我々は,レプトメンニングに沿って皮質実質に局在する脳周皮細胞がレプトメンニング幹細胞の起源である可能性を提唱した。
ごく最近,Bifariらは,新生児脳のレプトメンニングには,脳室下帯のNSPCに似た放射状グリア様細胞が存在することを報告した(13)。 さらに彼らは、レプトメニングから大脳皮質に移動したradial glia様神経前駆細胞が、機能的に統合された大脳皮質ニューロンへと分化することを明らかにした。 この結果は、大脳皮質神経細胞の一部がレプト髄膜NSPCから発生することを示した我々の既報と一致するものでした(6)。 しかし、レプト髄膜radial glia様神経前駆細胞は、HuC/D、DCX、NeuN、Stab2を発現する神経系に分化し、アストロサイトやオリゴデンドロサイト系には分化しないことから、NSPCではなく神経系前駆細胞である可能性が高いことがわかった。 さらに、Bifariらは、レプトメニング細胞を選択的に標識するCre-loxPシステムによるPDGFRβの遺伝子マッピングと単一細胞トランスクリプトミクスを用いて、皮質ニューロンはレプトメニングのPDGFRβ+ radial glia-like neural progenitorsに一部由来すると結論した(13)。 また、シングルセル・トランスクリプトミクスを用いて、レプト髄膜のPDGFRβ+細胞は、放射状グリア様系に加え、周皮・線維芽細胞系、内皮系、ミクログリア系の特徴を示す様々なタイプのクラスターを生成することも明らかにしました。 しかし、我々は最近、脳卒中後のレプトメニングなどの部位から分離したPDGFRβ+周皮細胞が多能性幹細胞活性を示し、神経系(例えば、ニューロン)だけでなく血管系(例えば、内皮細胞やミクログリア)も生み出すことを明らかにした(11,12)。 したがって、PDGFRβ+レプトメニュー細胞が示すこのような様々な表現型は、もともとの多能性によるものである可能性があります。 以前、我々は、脳多能性周皮細胞に由来すると思われる、中脳虚血領域からのnestin+/NG2+/PDGFRβ+ iNSPCsが間葉系マーカーであるvimentinを発現することも明らかにした(5,6)。 しかし、vimentinは放射状グリア様細胞にも発現している(14)。 Birbrairらは、多能性周皮細胞を2つのサブタイプ(タイプ1周皮細胞、タイプ2周皮細胞)に分類した(15)。 さらに彼らは、nestin+/NG2+/PDGFRβ+のタイプ2ペリサイトが、神経系に分化する可能性があることを示した(16)。 興味深いことに、タイプ2ペリサイトはNG2-グリアの性質を示す神経前駆細胞に似た形質を持っている(17)。 したがって、我々は、異なる段階(例えば、新生児と成人)や異なる条件(例えば、正常と病的)において、同じPDGFRβ+レプトメニングアル細胞のサブセットを単に見ている可能性もある。 しかし、脳 (4-6,13,18,19) や脊髄 (20) を含む中枢神経系全体を覆うレプト髄膜には、神経細胞に分化する幹細胞様集団が存在することを示す証拠が積み重ねられている。 レプトメン膜幹細胞/前駆細胞は、正常な条件下での初期発生時(4,13,18)だけでなく、病的な条件下での成人期にも観察された(5,6,19,20)。 このように、レプトメニングは中枢神経系の発達障害や疾患を治療するための新たなターゲットとなることが期待される
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