(小児)網膜芽細胞腫の(派生的)包括

(序論)
網膜芽細胞腫は主に水で満たされている
眼球の中央部の硝子体の周りの表層に形成されている
網膜にできる悪性腫瘍です。
乳幼児に多く、日本の疫学では
出生児17,000人につき1人の割合で発生します。
早く治療が行われれば、生命に関わる事は少なく
治すことができますが、
この記事で問題とする眼球を取り除くことによって
少なくとも片目の視力を失ったり、
あるいは網膜の特に視力において重要な黄斑の
神経細胞に損傷が入ることで
後遺症として視力が低下する事も懸念されます。
近年、スマートフォンの普及で
成人に達する前までの近視が深刻化しており、
日本を含む東アジア、東南アジアの若者の内
80-90%は近視に罹患していると言われています(1)。
視力は眼鏡やコンタクトレンズで矯正することができますが、
特に視力を失う事は
その人の生涯の生活の質を低下させます。
下述するように人の感覚に関わる
視覚、嗅覚、聴覚、味覚、触覚の健全性は
人の健康を支える基本的要素です。
一方、
眼には多様な神経細胞があり、頭蓋内とは異なり、
外科的に比較的アクセスしやすい部位であることから
動物などを使った実験において、
神経細胞の働きを研究する上で利点があります。
例えば、この記事で一つの重要な項目として扱う
神経系への細胞腫特異的薬物送達システムでは
神経系に薬物キャリアが送達されるか？
あるいは送達された薬物が神経系の細胞で
どのように機能するか？
それを生体内で研究するにあたり
眼の組織を利用することは一つの有望な戦略となります。
この記事で主要に取り扱う
網膜芽細胞腫においても
組織が大きくなれば、外科的に眼球ごと取り除くことが検討されます。
また、薬物治療を行う際には、
目からアクセスする場合には
バリア機能が高いために
目薬のような点眼システムであると
特に黄斑のある眼球後方まで十分に薬物が送達されないという課題もあります。
従って、眼球に直接、針を通して、
例えば、硝子体から黄斑へ薬物をアクセスさせる方法も
検討されていますが、
繰り返される投与の場合には眼球への炎症などのダメージや
感染症のリスクなどもあります。
従って、長い間薬効が続き、かつ送達効率の高い
薬物送達システムが望まれています。
ゆえに、細胞種特異的薬物送達システムに対する需要は
網膜芽細胞腫を始め、広く眼科に関する疾患の
薬物治療において存在すると言えます。
こうした点を踏まえ
(1)網膜の解剖学、組織学
(2)小児網膜芽細胞種の疫学
(3)網膜芽細胞腫の病因論
(4)網膜芽細胞腫の治療
(5)目における薬物送達論
(6)網膜芽細胞腫と視力
これらについて包括します。
特に網膜細胞腫を始め、眼の疾患について理解するためには
その基礎となる(1)網膜の解剖学、組織学と
その機能に関わる生理学を理解する事は欠かせません。

(1)網膜の解剖学、組織学
(1-1)序論
網膜はいくつかの組織学的な層を持っています。
神経線維層/神経節細胞層
内網状層/内顆粒層
外網状層/外顆粒層（桿状体および錐状体の細胞体）
視細胞の内外セグメント
色素上皮および脈絡膜
これらなど表面から多数の層が存在します。
最も表面的な層である神経線維層にはよく知られた
アストロサイトが含まれており、
網膜には視神経節細胞、偏位アマクリン細胞、
双極細胞、ミュラー細胞、アマクリン細胞、水平細胞など、
神経様の樹状突起を持ついくつかの細胞タイプが存在します。
そのため、網膜の特性は他の中枢神経系と多少似ています。
この領域は容易にアクセスできるため、
中枢神経系の中でも最も研究されている領域です(2)。
網膜のいくつかの層の中で、
網膜芽細胞腫は主にアマクリン細胞を含む内顆粒層で発生します(3)。
しかし、網膜芽細胞腫は
錐状体（網膜芽細胞腫と同じ前駆細胞を持つ）が存在する
外顆粒層からも発生し、
内顆粒層に向かって発展することがあります(Ref.(4) Figure.1）。
外顆粒層と内顆粒層の両方は
組織学的に体細胞様の境界成長を持っているため
（Ref.(5), Fig.2, Ref.(6) Figure 1）、
発がんが生じやすい可能性があります。
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(1-2: 網膜色素上皮(Retina pigment epithelium)）
網膜色素上皮は脈絡膜と組織学的に基底膜に接続されているため、
例えば血液や液体の蓄積による浮腫が発生した場合において
網膜剥離と強く関連します。
網膜色素上皮の細胞起源は神経外胚葉の胚です(7)。
一般に、成人の網膜には
約350万個の網膜色素上皮細胞が含まれており、
その密度は網膜の領域によって異なり、
周囲中心窩では2000細胞/mm^2、
中心窩では5000細胞/mm^2です（2,7,8）。
網膜色素上皮組織は最も密に詰まっており、
この細胞の形状は規則的な六角形のタイル状です(Ref.(9), FIGURE 1)。
他の上皮組織と同様に、
外側血液網膜関門のために
隣接する網膜色素上皮細胞の間には
〇密着結合(10)、
〇接着結合(11)、
〇デスモソーム(12)。
これらが形成されます。
この細胞に極性を持って
異所的に発現されるバリア機能は、
漏出性の(リーキーな)脈絡毛細血管や神経網膜の視細胞から
網膜を保護するために重要です（2）。
興味深いことに、
細胞の極性やミトコンドリア、小胞体、遊離リボソームの豊富さは、
網膜色素上皮の非常に高い代謝活性を示しています(2)。
具体的に何が興味深いのでしょうか？
高い細胞極性を持つ、
つまり対称ではない形を持つ上皮細胞が向きを揃えて
細胞接着分子を結合因子として整列することが
エネルギーをより多く必要とするかどうか？
細胞は高い移動性や形を変形させる特徴を持っていますが、
そうした中で秩序性の高い、
言い換えれば、エントロピーの低い不安定な状態を保っています。
そうした不安定な系を保つためには
付加的なエネルギーを必要とするか？
それが、上述した
ミトコンドリア、小胞体、遊離リボソームの量や
それに伴う代謝活性やタンパク質生成に関わっているか？
このことが追究する価値のある事です。
網膜色素上皮を含む一般的な上皮細胞の
エネルギー需要をエントロピーの観点で考えることは
少なくとも普及はしていませんが、
細胞質内の組織の中のミトコンドリアや小胞体は
高いエネルギー需要を持ちます(13)。
その代謝活性が上がっていることは
高いエネルギーを必要とすることと正の関係性を持つかもしれません。
他方で
一般的な上皮は高い極性を保つために
隣り合う細胞同士で上述した
密着接合、接着接合、デスモソームに分類される
多様な細胞接着分子の働きがあります。
例えば、カドヘリンは一つの細胞内に高密度で存在することから
少なくともそれらを細胞表面で異所性を持って発現させるための
細胞内のタンパク質の生成の為の需要があります。
タンパク質は小胞体やリボソームなどで生成されます。
タンパク質の合成の為にはエネルギーが必要である
という事は物理化学的に合理性を持ちますから、
もし、細胞接着分子のタンパク質需要が
細胞内の全体のエネルギー需要に影響を与えるほど
大きなものであるという仮定がある程度、真であれば、
上述した仮説は事実を反映している可能性が出てきます。
これらのエネルギー源は
一般的には血液から得る必要があるため
黄斑に多く存在する網膜色素上皮細胞には
非常に多くの血管がアクセスして
エネルギー源となる栄養を供給している可能性があります。
このことは
例えば、血管病理の一つである糖尿病などが生じると
失明など眼の視力に密接に関わる黄斑部に
異常が出る事と関係しているかもしれません。
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(1-3:視細胞(Photoreceptor cell))
視細胞は
〇錐体視物質(Cone)
〇桿体視物質(Rod)(かんたいしぶっしつ)
〇ガングリオン（Ganglion Cell）
これらの光受容、つまり眼球に入った光を
神経伝達させるための
イオンの移動に伴う電気信号に変換させる
視神経特異的な細胞群があります(14)。
この神経プロセスを
「光情報伝達(Phototransduction)」と呼びます。
この光情報伝達は上述したようにイオンの移動、
イオン電流に基づき、
神経系の発火(depolarization)、抑制(repolarizaion)など
膜電荷の上下させ、頭蓋内の神経系に情報伝達させます。
例えば、光受容細胞内外において
ナトリウムやカリウムイオンなどが移動します。
人の網膜には
408万～529万の錐体視物質、
7790万～1億703万の桿体視物質が含まれます(15)。
後に一部記述しますが、
京都大学のホームページで記載されているように
錐体視物質(Cone)の細胞は
ヘアブラシのような構造をとります。
この凹凸構造は光検出器で関わる
グレーティング構造に類似します。
この錐体視物質は明光を特異的に検出し、
色の識別にもかかっているため
共鳴波長を広範囲に取る必要があります。
従って、グレーティングの深さ、
あるいは幅(?)を段階的に変えている可能性があります。
一方で、桿体視物質(Rod)は
錐体視物質よりも一細胞あたり
多くのグレーティング構造があり、
網膜に分布している数も多くなっています。
これはおそらく桿体視物質の機能に関わっています。
どういう機能か？
それは桿体視物質が弱い光を検出する事に特化しているため
その光を信号伝達に必要な閾値まで上昇させるために
多くの光を集める必要があり、
そのため数を多く存在させる必要があるのではないか？
このように現在では考察しています。
錐体視物質は黄斑部にあるfoveolaの中に存在します。
この領域の錐体視物質の密度は
平均して199,000 cones/mm^2でありますが
個人差が大きいとされています。
(100,000-324,000 cones/mm2)。
詳細は後の章で記述しますが、
この錐体視物質は3つのサブタイプがあります。
L-type, M-type and S-type
これらがあり、それぞれ共鳴波長が異なります。
人間の視感度は緑の領域が一番高いとされています。
可視光はおおよそ400nm～780nm程度ですが
この可視領域を支えるのは
錐体視物質の3つのサブタイプ、
もっといえば、その細胞の形、機能、神経連携に依ります。
動物によって可視光が異なる理由は、
眼の錐体視物質の形などの機能をみれば、
なぜ、異なるかが幾何学的にわかるかもしれません。
L-type, M-typeの錐体視物質はfoveolaに主に存在します(16)。
foveola中の錐体視物質の密度やサブタイプの比率は
当然、色覚に関わり、個人差があります。
しかしながら、
色覚を評価するときに利用される
特定の光波長を人はどのような色として識別するかに関わる
色相角(hue angle)の個人差は
この錐体視物質の機能だけによるものではなく
もっと複雑ではっきり理解されていないとされています。
一ついえることは、
この色覚は中枢神経系の神経プロセスとも関係している事です。
他方で、
網膜の一部であるfoveolaの局所的な損傷(癌化を含む)は
この領域に色彩認識に関わる錐体視物質が多く分布している事から
その錐体視物質が損傷を受ける事により、
色盲や色彩認識の異常と密接に関連するかもしれません。
例えば、錐体視物質(Cone)は
上述したようにL-type, M-type and S-typeの3つのサブタイプがあり、
L-type, M-typeはそれぞれ赤、緑の領域の
色彩認識に関わっています。
全体的な色彩認識に異常が出る事も考えられますが、
赤や緑の認識だけ特異的に異常がでることもあります(17)。
(Protanopia:(赤)第一色覚異常 and Deuteranopia(緑)第二色覚異常)
但し、網膜芽細胞腫と色覚異常の関係については
私が調べる限り、詳しく調べられていません(18)。
弱い光を特異的に検出する桿体視物質(Rod)は
網膜全体に分布しており、
錐体視物質が集中している黄斑の中のfoveolaの外側にも分布しています。
従って、弱い光の検出に関しては
発がんを含む局所的に損傷の場合、
完全な機能喪失にはならないかもしれません。
上述した私の仮説では
錐体視物質(Cone)と桿体視物質(Rod)の
細胞の形がグレーティング構造に類似している事から
近接場干渉に基づく共鳴波長を持っている可能性を考えましたが、
スケールが明らかではないため
このような近接場干渉が生じるかどうかはわかりません。
一方で、すでに明らかな事として
錐体視物質(Cone)、桿体視物質(Rod)、ガングリオンなどで構成させる
眼球内に入った光を受け取り、電気信号として
脳に伝達させる初めの役割を持つ
光受容細胞の表面に形成されるオプシン(Opsin)があります。
錐体視物質(Cone)のサブタイプ
L-type, M-type and S-typeに発現されるオプシンの
タイプ、構造は異なります(19)。
L-type：OPN1LW λmax 557nm (黄色)
M-type：OPN1MW λmax 527 nm (緑色)
S-type  OPN1SW λmax 420 nm (近紫外)
このオプシンはGタンパク質共役受容体、
つまり、光受容体細胞の細胞膜を複数箇所貫通する
螺旋状の構造を持つ高分子からなります。
興味深いのは
Akihisa Terakita(敬称略)が
Fig.2c,dに示すように(19)、
helix VIIないで見られるK296という残基が
特異的な波長の吸収に関わっていることです。
これはSchiff basesの構造をとり、
紫外から可視光にかけて強い吸収特性を持ちます。
従って、異なる吸収特性を持つ
それぞれの錐体視物質のサブタイプで発現されている
特異的なオプシンの中の構造のうち
光吸収に関わるK296の構造が変化している可能性があります。
これらのことから、
錐体視物質(Cone)が特異的な波長を吸収できるのは
細胞の形による共鳴波長があるかどうかだけではなく、
光吸収に関わる光受容体に発現されている
特異的なオプシンによることはすでに明らかです。
もう一つの観点として
錐体視物質や桿体視物質でみられる
陥入した構造(Invagination structure)は
膜の表面積を上げる効果があるので
単位体積当たりのオプシンの密度を
上げる効果があると考えられます。
上述した錐体視物質や桿体視物質が
グレーティング構造を持ち
干渉による特異的な吸収波長を持つ可能性がある事は
すでに提案されています(20)。
この干渉は、近接場干渉に基づきます。
近接場とはフレネル数が1よりも大きくなることを示し
このフレネル数で示される近接場とは
干渉する光の波長以下の領域を示します。
従って、分野としてはナノフォトニクスとなります。
ゆえに錐体視物質や桿体視物質のグレーティング構造の
深さや幅が近接場干渉が生じるようなスケールになっているかどうか？
それを明かにすることが重要です。
また、このようなグレーティング構造は
入射光の角度によって干渉する光の波長が変わります(21)。
従って、眼球に外部から入射される光の角度によって
錐体視物質や桿体視物質の吸収率の波長依存性が変わる
可能性もあります。
子ども、高齢の方を含めた視力というのは
光の焦点が網膜位置と一致しているかどうかや
ここで詳しく述べている光受容体の健全性、
光受容体から中枢神経系までの神経伝達、
視力に関わる脳の野の機能など
様々な事が考えられます。
しかしながら、
錐体視物質(Cone)、桿体視物質(Rod)、ガングリオン（Ganglion Cell）
これらを構成として含む光受容体の機能は視力の
一つの要素として重要です。
前述したオプシンの構造に異常があること、
錐体視物質(Cone)、桿体視物質(Rod)の数や
サブタイプ構成比に異常がある事、
これらの細胞のグレーティング機能を持つかもしれない、
陥入構造(Invagination structure)に異常が生じることは
おそらく視力の低下に関わります。
グレーティング構造は
神経細胞の軸索や樹状細胞などの樹状部などのように
高いアスペクト比を持った形となっていますから、
その細胞の形を支持する骨格が必要で
その機能が特に重要になります。
その骨格は細胞骨格と呼ばれ、
そのうちの一つの構成要素である
微細管(Microtuble)があります。
Masashi K. Kajita(敬称略)らがFig.1(a)に示すように(22)、
微細管はDynein、Kinesinなどのモーター分子を介して
ミトコンドリアと連結しています。
従って、ミトコンドリアの分布
それと連携した細胞骨格は細胞の形を決める一つの重要な因子であり、
特にグレーティング構造など
高いアスペクト比を安定的に構成する場合においては
それらの位置制御の重要性は高まると考えられます。
言い換えれば、これらの機能に異常がある場合、
錐体視物質の陥入構造は崩れ、
光受容効率は顕著に低下する可能性もあります。
例えば、老化に伴う視力の低下において
この陥入構造の健全性は保たれているか？
そうした視点の重要性も浮かび上がります。
また、先天的な弱視や盲目などにおいても同様です。
オプシンや錐体視物質の形を決める遺伝子に異常があり、
特にそれが生殖細胞変異(Germline mutation)の場合には
関連する細胞に異常がある可能性が高まります。
この視細胞の光を受容する陥入構造があるDiscsの部分は
特に光が集まるために光に誘導されたストレスに起因する
有害物質が蓄積する事が考えられます。
また、光によって物質が劣化する事も想定されます。
従って、人を含めた視力を有する生物は
このDiscsの部分を頻繁に取り換える生物学的機序を持っています。
具体的にはDiscsの陥入構造を新たに作り出して(Renewal)、
古くなったものを取り除きます(Shedding)(65)。
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(1-4:網膜介在ニューロン(Retinal interneuron))
網膜の介在ニューロンの役割を記述する前に
中枢神経系での一般的な介在ニューロンの役割を具体的に述べます。
介在ニューロンは異なる脳の領域、野の神経細胞同士を
連携させる役割を持ち、
運動神経や感覚神経などとは異なります。
例えば、GABA介在ニューロンは
中枢神経系の抑制性神経細胞です。
抑制性神経細胞(Inhibitory neuron)の一つの神経伝達の抑制機序は
過分極化(Hyperpolarizing)により
被膜ポテンシャルを負に下げる事によって
神経発火までの閾値を高め、神経伝達を抑制することです(23)。
神経系も免疫系(32)と同様に
アクセルとブレーキが必要であるため、
神経系が抑制性を獲得していることは
神経系における恒常性を維持する上で重要です。
上述した介在ニューロンで抑制性に対して
同様の機能を持つ異なる皮質領域を連携させる役割を持つ
興奮性の神経細胞はグルタミン作動性の錐体細胞と呼ばれます(24)。
(Excitatory glutamatergic pyramidal cells)
例えば、
生物の脳の中で原始的な部分である皮質下(Subcortical)の深部と
人が特に発達している大脳新皮質を含む皮質(Cortical)の外周部とがあります。
はっきりした機能は現調査段階では未知ですが、
動物が持つ基本的な感覚や感情そのものの発生は皮質下にあり、
人で特に発達している学問、産業発達、社会形成に関わるような
概念化や言語によるコミュニケーションや
基本的感覚や感情、認知の高度な制御に関しては
少なくとも一部は大脳新皮質が関わっている可能性があります。
従って、皮質下と皮質の相互作用
(Cortical-subcortical interactions)と
それに関わると考えられる介在ニューロンの働きを
理解する事は非常に重要です。
感情に焦点を当てて言い換えると
感情そのものは心臓を含む体や脳の皮質下の野が担い、
人間が得意とするその高度な制御は
その周囲にある皮質が担うと仮定します。
そうするとそれぞれ独立では考えられませんから
それらの機能を健全に働かせるためには
それぞれの野の感情に関わる神経連結だけではなく、
異なる野を連携させる介在ニューロンの働きが重要です。
実際に、この介在ニューロンの異常は
統合失調症、双極性障害、鬱などと関連があります(24)。
介在ニューロンに異常があると
日々のストレスの中で生じる感情や
自然な揺らぎの中で必然的に生じる感情をうまく制御できなくなり、
心の状態に異常をきたすという事は考えられます。
この記事でも問題にする
細胞種特異的薬物送達システムにおいて
神経系は特にプロトカドヘリンに代表されるように
70種類以上にも及ぶ多くのサブタイプを持ち、
神経細胞特異的な性質を持っている可能性があります。
例えば、すでに明らかになっている事として
人の脳のタンパク質生成に関わる遺伝子発現において、
遺伝子発現の程度や後天的な変異に関わる
クロマチンアクセシビリティーが
中枢神経系における神経細胞、非神経細胞腫特異的な
性質を示していたことです(25)。
この事は結果、各神経細胞種や
グリア細胞など非神経細胞種特異的な
表面タンパク質生成に関わるかもしれません。
当初、私の想定では特定の野に薬物を送達させる事を考えていましたが、
付加的にその野を繋ぐ介在ニューロンを含めて考える事は
若者を含めた精神疾患の精密医療
(Precision medicine of mental health)。
これを実現する上で欠かすことはできません。
実際にアメリカのマサチューセッツ工科大学(MIT)の
K. Guadalupe Cruz(敬称略)らによる総括から(26)、
意思決定、認知柔軟性、注意制御など
特に大人になると発達するような高度な人の知的機能は
皮質連合野の連携や皮質-皮質下の野の連携が
少なくとも一部、貢献している可能性があると理解しています。
上述したGABAは抑制性介在ニューロンと関わり、
介在ニューロンのブレーキの働きを持ちます。
GABAに作用するバルプロ酸ナトリウムは
統合失調症の治療として処方されますが、
このGABAの一般的な作用としては
神経伝達物質を上位から制御する役割があると言われています。
統合失調症、双極性障害、鬱などの精神疾患、
あるいはアルツハイマー病(27)などの神経変性疾患の
頻繁に診られる臨床症状としては
睡眠と覚醒のサイクルの乱れがあります。
言い換えると、日々の就寝、起床の時間が安定しないことや
それらの時間の過不足などです。
実際に上述したGABAergic介在ニューロンを光で刺激すると
睡眠と覚醒の活性があがり、
それらの健全性が高まったことが動物モデルで示されています(28)。
こうしたことは運動などによる
生活習慣によっても変わる可能性があります(29)。
介在ニューロンが様々な周期での異なる野の
同調(Synchronization）、非同調に関わっている可能性は
異なる野の神経細胞を繋ぐ役割がある事から
十分に考えられます(30)。
この同調、非同調は上述した
人の生活習慣、健康に密接に関わる
睡眠-覚醒のサイクル、時間にも関係する可能性があります(31)。
もちろん皮質同士の連携なのか？
あるいは皮質-皮質下の連携なのか？
その連携は具体的にどの野同士なのか？
それによって同調、非同調における機能は変わる可能性があるし、
その揺らぎの周期によっても変わる可能性があります。
一般的に神経科学の実験は難しいとされています。
その考えられる一つの理由は、
脳のこうした揺らぎによるものが挙げられるかもしれません。
ある瞬間の脳の活動だけを見ると、
切り取った時間によって結果が変わるという事も考えられます。
従って、時間軸の変化も含めて
脳の連携を含めた機能を分析していくことが
本質を掴むうえで重要かもしれません。
このような異なる領域、網膜の場合は層の間を連携させる
網膜の介在ニューロンの一つである
双極細胞(bipolar cell)は
錐体視物質(Cone)、桿体視物質(Rod)、ガングリオンで
構成される光受容体細胞と
神経節細胞(Ganglion cell)を繋ぐ役割があります。
この双極細胞は枝分かれした軸索を持っています。
それによって複数の光受容体細胞と連結することができます。
興味深い事に、明光に反応する錐体視物質に対しては
少数の細胞しか連結しませんが、
暗い光を検出する桿体視物質に対しては
おおよそ70細胞に対して連携性を持ちます(2)。
これは暗い光に対する人間の感度に貢献するかもしれません。
また、光のコントラストを調整する介在ニューロンは
水平細胞(Horizontal cells)と呼ばれます。
水平細胞は双方向シナプスを形成し、
正方向だけではなく、情報をフィードバックする
逆方向の信号伝達を行い、双極細胞の信号の調整を行います(33)。
この事に関し、もう少し具体的に考えています。
例えば、昼間、外にいる時
日向、日陰の部分が視界に同時に映ると
当然、日向の部分は明るく、日陰の部分は暗く見えます。
その明暗の差が大きければ、
より視界はクリアに見えます。
この明暗の差はコントラスト比とも言われます。
錐体視物質(Cone)、桿体視物質(Rod)が
どのような光の量で境界があり、
様々な光強度に対応しているかはわかりませんが、
少なくともそれぞれにつながる
双極細胞の数が上述するように大きく異なります。
言い換えれば、弱い光を検出する多くの桿体視物質に
一つの双極細胞が繋がっているため、
そのままであると弱い光が強調されてしまいます。
それによって明るい光とのコントラスト比が
下がってしまう可能性があります。
視界の光強度の変化が大きい時には
コントラスト比を上げるために
一旦、桿体視物質によって検出された信号を受け取った後
フィードバックして信号強度を調整する必要がおそらくあります。
そうした調整に水平細胞が関わっている可能性があります。
一方、夜間など視界が全体的に暗い時、
つまり、視野の光の量が全体的に小さい時には
ベースとして瞳孔を開くことによって
網膜に届く光の量を増やすことをします。
そうして網膜で受け取った光は
同様にその視野の中での明暗が水平細胞で調整されます。
網膜の介在ニューロンであるアマクリン細胞(Amacrine cell)は
内網状層(inner plexiform layer)で樹状突起の長さを変えて
広範囲に分布します。
(Ref.(34) Figure.Retinal ganglion cell, Ref.(35). Figure.8) 
この樹状突起の長さ(70μm, 170μm, 370μm)に応じて
サブタイプとして分類され(37)、
現在確認されているサブタイプは33存在します。
前述した双極細胞と神経節細胞と相互作用し、
水平細胞と同様に明暗のコントラストの調整に貢献します。
このコントラストの調整は
アマクリン細胞から神経伝達物質が傍分泌様に放出されることに
よって生じると考えられています(36)。
分泌される神経伝達物質は興奮性であるドーパミンと
抑制性であるGABA、両方であり、
これらの選択性によって
神経伝達を調整することができます。
水平細胞の双方向シナプス機能と
今述べたアマクリン細胞の傍分泌機能は協調し、
網膜で受け取った像の明暗の調整を
一つの機能として実施していると考えられます。
双極細胞、水平細胞、アマクリン細胞に加えて
Interplexiform細胞は網膜に存在する介在ニューロンの一つです。
このInterplexiform神経細胞は
信号を逆方向に伝達する事、フィードバックする事に特化しています。
また、長距離の逆方向信号伝達に貢献します。
これらの逆方向シグナルの入力信号は
同じ介在ニューロンである双極細胞、水平細胞、アマクリン細胞から
イオン電流に伴う電気信号や
主にアマクリン細胞から分泌された神経伝達物質を
特異的な受容体で受け取り、
後シナプス神経細胞(postsynaptic neurons)として働きます。
その入力信号を光受容体である
錐体視物質(Cone)、桿体視物質(Rod)に送達させます(38)。
このフィードバック信号はGABAergicの抑制性、
Dopaminergic(一部の)興奮性シグナル両方の機能を持ち、
光受容体信号の興奮、抑制を調整します。
それによって、様々な環境に適応しながら
明暗の感度が調整され、
高いコントラスト比に貢献すると考えられます。

(2)小児網膜芽細胞種の疫学
小児網膜芽細胞腫は小児の眼に形成される腫瘍のタイプの
最も共通的な癌種となります(39)。
網膜芽細胞腫の罹患率の大きな地域差、民族差はありません(43)。
日本(41)、アメリカ(40)を含め
世界各地の罹患率はおおよそ
子ども10万人あたり5～6人程度です。
世界全体ではおおよそ1年あたり8000人の子どもが
網膜芽細胞腫に罹患します(40)。
罹患率に地域、民族的な差異がありませんから
必然的に出生数の多いインド、中国(42)では
網膜芽細胞腫に罹患する子どもの絶対数は多くなります。
(1年あたりインド1500人、中国1000人)
網膜芽細胞腫は早期に発見し、適切に治療すれば
多くの場合、救命が実現されます。
例えば、治療環境が整っている
ヨーロッパ、カナダ、アメリカでは
致死率は3%～5%であり、
95%以上のお子さんの命は助かります(44)。
日本においてはどうでしょうか？
1984年～2016年を対象とした
九州大学を中心に実施されたコホート研究では
10年生存率が94.9%、
10年無癌状態での生存率は88.5%であり、
おおよそ他の先進国と同等の治療実績があります(45)。
網膜芽細胞腫の治療前の段階で
網膜の動脈の流れに異常が出るかどうかは明らかではありませんが、
結果として、網膜の脈略膜の血管の流れが滞る事によって
生じるLeukocoria(瞳孔が白くなること)が(46)
多くの場合、医師が網膜の異常に気づく
初めに患者が呈する臨床症状となります。
例えば、アメリカでは56%、カナダでは、80%、台湾では78%
ナイジェリアでは62%、ブラジルでは79%となります。
(参考文献(43) Table 1より)
網膜芽細胞腫は
早期発見と治療手順が確立されていて
それに順じた治療管理が行われれば、
上述した95%以上の子どもが救命される癌種ですが、
治療環境が整っていない中低所得国では
それよりも多くの子どもが亡くなっているという現状があります(39)。
インドの1983年から2013年を対象に行われた
141人の患者さんを対象としたレトロスペクティブ分析では
最も頻発する年齢層は1-3歳であり(57.5%)、
80%程度の子どもは片目だけに網膜芽細胞種を形成します(47)。
上述した生存率の地域差は
初期に適切な治療が行われたどうかが重要であり、
治療環境が整った国でも
癌の悪性度が高く、進行が早い場合や
治療において抵抗性を示す場合、
生存率は低下する可能性があります。
また、救命されたとしても眼球を取り除くなど、
後遺症として少なくとも片目の視力を失う結果となります。
例えば、網膜芽細胞種でグループEに分類される
組織学的に眼の組織が破壊され、
近接する循環器に異常があり出血が診られる場合には
(分類定義：参考文献(48) Table 2参照)
治療環境が整ったアメリカでも
10年生存率は50%程度に低下します。
(参考文献(44) Figure.5)

(3)網膜芽細胞腫の病因論
癌は一部の例外の除いて
身体のあらゆる部分に形成されうる細胞の異常です。
そのほとんどの癌種において
細胞の系統樹の中で
どのような前駆細胞が起源となっているかは
未だはっきりわかっていないとされています(40)。
一方で、この記事で取り扱う
網膜芽細胞腫の前駆細胞種は
胚細胞の分析によって
少なくともある程度は明らかになっています。
網膜の前駆細胞の7つの細胞種の中で
錐体視物質(cone)の前駆細胞が
子どもの頃に生じる網膜芽細胞腫の起源であると考えられています(49)。
アメリカのマサチューセッツ、ケンブリッジにある
ホワイトヘッド研究所を中心とした研究グループが
1986年にNature誌で発表した
後代に影響を与える研究(Seminal work)によって(50)、
染色体13番q14にある遺伝子Rbにコード化された
網膜芽細胞腫に対して抑制性を持つRbタンパク質が発見されました。
この遺伝子は膝にできる事が多い(50%)骨肉腫(51)にも影響を与えます(50)。
骨肉腫はまれな癌ですが、世界で年間1000人程度が罹患するうち
約半分は子どもや青年に生じるとされています(52)。
従って、網膜芽細胞腫と同様に
骨肉腫は子どもに生じやすく、
同様の重要な癌抑制遺伝子(タンパク質)PB1が関与しているという事です。
このRbタンパク質の欠失、あるいは発現量が少ないことが
網膜芽細胞腫の組織発達に影響を与えるかもしれません(49)。
しかしながら、こうした重要な遺伝子は1980年代に明らかにされ、
それ以降、それに関わる研究者、臨床医は
網膜芽細胞種遺伝子RB1のバイアレル(対立遺伝子2つとも)の
サイレンシングを含む不活性化が
ほとんどの網膜芽細胞腫の素因(predisposition)の一つになっていることは
経験的に知っていましたが、
近年までRB遺伝子のバイアレルの不活性化が
網膜にどのように向性を示すか？
その基礎的な理解、それとの臨床的関係性は理解されていませんでした。
下述するように
受精の時点ですでに両親の生殖細胞から遺伝子的に受け継ぐ
生殖細胞系列のPB1の変異がバイアレルで入っているケースは
おそらくほとんどありません。
なぜなら、このような癌抑制性を示す重要な遺伝子において
両方の染色体に生まれながらに変異が入っている場合には
受精に失敗するケースが多いと考えられるからです。
近年の研究で明らかになってきているように
網膜芽細胞腫の罹患歴のある子どもは
他の網膜と関連性の低いがんの罹患のリスクを高める事が知られており、
少なくとも乳がんとも関連があります(53)。
従って、生殖細胞系列の遺伝子変異が両方に入っている場合
原理的には全身の細胞の癌抑制機能に重篤な影響を与えることになるので
受精に失敗するか、あるいは妊娠のかなり早い段階で
系統的な生命が絶たれることが考えられます。
このようなRB1の
従って、少なくとも疫学的には
RB1のバイアレル変異の組み合わせは
生殖細胞系列の変異と体細胞変異の混合か
両方、体細胞変異の場合にほとんど限られます。
ゆえに、どちらのケースにしても
バイアレルの変異を与えるためには
胎内を含めた成長の中で子どもが
エピジェネティック因子を含めて獲得する
体細胞変異が含まれます。
上述した向性がある(Tropism)とは
本来、体細胞変異はランダム性もありますが、
元々、生殖細胞系列変異を含めた素因があると
網膜に存在する上述した前駆細胞の起源である
錐体視物質(Cones)の前駆細胞に
ある程度、特異性を示して体細胞変異が入ると
少なくとも研究者は考えている(40)という証拠です。
このRB1遺伝子の不活性化は
網膜芽細胞腫の罹患における重要な素因の一つである事には
変わりがないですが、
これは網膜芽細胞腫に罹患した子どもの遺伝子検査をした結果、
ほとんどの子どもにRB1遺伝子の変異が観られるということであって、
このRB1遺伝子に変異があったら
必ず網膜芽細胞腫になるかどうかを示すものではありません。
従って、「素因の一つ」という記述になります。
実際には小児白血病でも示される「2 hit model」があります。
(参考文献(54) Fig.4)
このモデルでは確かに「First hit」は
染色体の遺伝子変異によるものですが、
その後、胎内での環境や出生後の環境的因子が
免疫機能やそれに色濃く影響を与える腸内細菌などに影響を与え、
それによって罹患の確率に多元的に影響を与えると考えられています。
このモデルに従うと
「First hit」の重要な素因である
関連遺伝子の変異が早い場合には
統計的にみて早いタイミングでの発症につながるはずです。
より具体的には
上述した生殖細胞系列のRB1遺伝子に変異がある場合には
両方のアレルが体細胞変異に比べて、
当然、変異のタイミングが早くなります。
なぜなら、受精の時点で変異が先天的にあるという事だからです。
従って、疫学的なエビデンスは
現時点で探しきれていない状況ですが、
網膜芽細胞腫に罹患した子どものうち、
生殖細胞系列のRB1遺伝子の有無で層化すると
おそらく発症のタイミングに統計的に有意に差が出るはずです。
上述した2ヒットモデルは
後天的に生じる網膜芽細胞腫を含む様々ながんの素因が
2つ以上あるというもので、
上述した免疫機能や腸内細菌に限られるものではありません。
David Cobrinik医学博士は、
網膜芽細胞腫の病因論として
RB1の遺伝子不活性化に限らない
多様な遺伝子変異について
基礎医学的な観点でも
臨床医学雑誌であるThe New England Journal of Medicine誌で
総括されています(40)。
p53など代表的ながん抑制遺伝子を始め
記述される一つ一つの遺伝子変異を大きく分類すると
繰り返しになりますが、
生殖細胞系列のそれか、
後天的に生じる体細胞変異によるものかになります。
従って、例えば、
網膜芽細胞腫に関連すると考えられる
p53, MYCN, MDM, BCOR, RXR, SOXなど多様な遺伝子の中で
複数の生殖細胞系列の変異が入っている場合には
当然、網膜芽細胞腫罹患のリスクは高くなりますし、
より悪性度の高い腫瘍形成のリスクも同様に高まります。
また、これらの遺伝子は
他の腫瘍形成にも関わる事から
網膜芽細胞腫に限らない小児がん罹患のリスクも高めると考えられます。
このことは、当然、成人後の健康においても重要ですが、
特に確率的にみて多く場合は健康である子どもにおいて
一部の少数の子どもが先天的な疾患に罹患する病因、
あるいは将来的な治療、予防を考える上で重要なヒントになります。
精子や卵子は受精に関わる重要な細胞を含んでいますが、
精子がどのように環境因子に対して
直接的な感受性を持つか？
そのことはよくわかっていないとされていますが、
これに関連する発表が上梓される時点で(55)、
上述した生殖細胞系列遺伝子変異の
重要性に気が付かれているということです。
最終的に結果としてどのような細胞の機能に関わるかは
タンパク質の生成だけではなく、
タンパク質同士の相互作用にもよります(56)。
従って、単一のタンパク質だけに縛られず、
タンパク質全体のネットワークを見る
マクロスコピック(巨視的な)視点も
微視的な視点と同様に必要になります。
従って、多層的な機能を整理して、
個別かつ全体的な理解が必要ですが、
タンパク質生成だけでも未知な事を含めて
多層的な生物学が存在します。
両親から受け継ぐ染色体の構造は
DNAのらせん構造を支える8量体からなるヒストンがあり、
そのヌクレオソームを構造単位として
さらにその構造を守るクロマチンがあります。
ヌクレオソーム外にある
ヌクレオソームを連結するクロマチンはオープンクロマチンと呼ばれ、
そこにはRNAなどの転写因子のDNAのアクセス性を高める
プロモーター、エンハンサーがあります。
この多層に渡る複合体構造が螺旋状につながり、
染色体を形成しています。
従って、染色体のDNA遺伝子は
独自の遺伝子配列を持ちますが、
その遺伝子配列の発現に影響を与える転写因子の結合のしやすさ
つまりアクセシビリティーは
エピゲノムと呼ばれる装飾因子によって変わります。
また、転写因子やタンパク質生成に関わるリボソームも
その構造化、分布に関わる遺伝子があります。
従って、結果として細胞内のタンパク質量が任意に定まりますが、
その素因となる要素がかなり複雑に関連します。
こうした事は1細胞レベルでの議論であり、
当然、生殖細胞系列である精子や卵子にも当てはまります。
A. Tomar(敬称略)らは
精子におけるRNAを中心としたエピゲノムについて報告されています(56)。
同時に、精子、卵子におけるDNA配列が
生殖年齢までに環境からどのように影響を受けるか？
この事に関する議論も当然存在します。
ここで進化の観点で考察します。
地球上に霊長類が現れたのは最大で1億年前と言われます。
一方で産業革命以降では150年から200年くらいしかありません。
霊長類は過去の様々な気候変動を含め、
環境に適応してきたと考えられます。
近代的な環境よりも
特に体の機能に関わる感覚、運動、感情など
原始的な機能を色濃く含む神経系、非神経系の機能に関しては
もっと大昔の環境への適応の爪痕が
割合として多く残っていると考察できます。
なぜなら、時間幅が数桁以上異なるからです。
そうすると特に子どもや若者を含めた
あらゆる年齢において
近年問題視されているSNSを含むインターネット使用に限らず
近代的な生活が合わないという事が
自覚的であるかどうかに関わらず、生じる可能性があります。
そうした環境への適応は霊長類に限らず
あるいはもっと広範には動物に限らず、植物にも見られます。
当然、細菌やウィルスも同じです。
生物一般的に観られることです。
もし、後天的に子孫に直接的に影響を与える因子を持つ
生殖細胞系列が繁殖前の時点までの生活環境に影響を受けないとしたら
こうした「適応」は起こりにくいと
考えて自然ではないでしょうか？
このように生殖細胞の遺伝子配列やエピゲノムが
後天的な環境因子に感受性を持つという前提で考えると
精子や卵子の遺伝学は
先天的な子供の多様な病因、その予防に
色濃く関連すると考える事ができます。
ただし、これは倫理的な議論にも一部抵触します。
ここで網膜芽細胞腫の病因論の記述に戻ります。
上述したようにRB1遺伝子はp53などと同様に
通常細胞が獲得している癌抑制性の重要な細胞機能と
密接に関わっています。
具体的には異常があった時に生じる細胞死や
ストレスを受けて、そうした細胞死に向かわせ
細胞群をリフレッシュする機能に関わる
細胞の健全な老化に関わります(58)。
(参考文献(57) Figure.1)
繰り返しになりますが、発がん作用によって生じる
このような健全な細胞機能にp53と同様にPB1遺伝子が関わるという事は
網膜芽細胞種に限らず、
様々な細胞の癌化に関連すると想定されます(59)。
例えば、骨、軟部組織、皮膚、脳、肺、膀胱、乳房など
様々な部位の発がん確率を1年あたり0.6-1%上昇させると言われています。
このことは、高齢になるとより発がん確率を高めることを
示すものですから、
網膜芽細胞腫に罹患した子どもの9割近くが
RB1遺伝子変異を持っている事、
特に発症が早く生殖細胞系列にRB1遺伝子サイレンシングが生じている場合
上述した全身の細胞に影響を与えている可能性があるため、
仮に多くのお子さんにおいて治癒が実現したとしても、
生涯にわたるがんを中心とした予後の管理は必要になります。
ただ、そうであっても、
このRB1遺伝子の体細胞変異は成長期の網膜で生じやすい
という向性を持つ可能性は除外はできません。
95%のキャリア(網膜芽細胞腫の細胞単位)が
生殖細胞系列のRB1変異をもつと言われています。
この事は細胞単位で見た時に
体細胞変異が二つのアレルで生じる確率がかなり低いことを示します。
また、おそらく腫瘍組織が癌細胞の集合であるという事を考慮すると
生殖細胞系列に変異がない場合の
体細胞変異だけの変異の場合には
仮に網膜芽細胞種に分化したとしても、
悪性度が低い可能性も示唆されます。
なぜなら、腫瘍組織の中に存在する細胞群の大元が
一つの細胞からなるという可能性はおそらく低いからです。
それは網膜芽細胞種が下述するように
網膜の異なる部分に複数独立に成長する事によっても裏付けられます。
体細胞変異のモデルを詳細に理解する事は
前述した精子や卵子などが
生殖年齢までに子孫に影響を与えうるDNAの変異が
どのようなプロセスで生じるか？
あるいは守られているか？
それを整理して理解する事にもつながります。
体細胞変異はいくつかの種類があります。
遺伝子配列は4つの塩基である
アデニン(A) ， チミン(T)，グアニン(G) ，シトシン(C)の配列で決まります。
これらのコードが単純に一つ入れ替わる事は
一塩基バリアント(Single nucleotide variants)と呼ばれます。
遺伝子を構造的にミクロに見ると
起こり得る構造の変化がこれだけではない事は想像可能です。
例えば、
特定のコード部位が構造的に排除されたりもします。
それは発現の程度に関わる非コード部位にも生じます。
構造的に抜けることがあれば、
逆に構造的に挿入されることもあります。
前述したように遺伝子はヒストンやクロマチンによっても
構造的に守られています。
通常、ヒストンやクロマチンが密接に
DNAに絡まった状態にあると
RNAなどの転写因子は構造的にDNAに結合の為にアクセスできない状況なので
遺伝子発現が実現されません。
これは遺伝子サイレンシングと呼ばれます。
従って、遺伝子の発現量は健康な状態においても
動的に変わっています。
こうした発現量に影響を与える
言い換えれば、構造的にDNAを守っているヒストンやクロマチンの
構造に影響を与える化学的装飾をエピゲノムとも呼びます。
また、染色体の数そのものが変わる事もあります。
生み出されるたんぱく質は量の過多、過少、有無
全てが問題となりうるので、
その体細胞変異がもたらす影響が
そうしたどの機能に属するかの確認も必要になります。
こうした事を構造的な観点で考えると
別の視点も生まれます。
例えば、クロマチンなどに結合するメチル基、ユビキチンが
具体的にどのような部位に結合して、
クロマチンに対してアロステリック因子として関与しているか？
アロステリック因子とは
特定の部位に結合する事で
他の部位を含めて構造全体に影響を及ぼす事を意味します。
メチル基がクロマチンアクセシビリティーに影響を与えるとしたら、
ヌクレオソームを取り巻く構造強度に影響を与えているとも考えられるため
アロステリックに働いているとも想定できます。
しかしながら、このようなメチル基の着脱が容易で
構造的にある程度、可逆性を持てば、
こうした変異は不安定で容易に元に戻る事を意味します。
一方で、染色体の深部にある
DNAのコードが入れ替わる事は
構造的にみて安定領域の変化であれば、
そうした変異は長く安定しやすいとも言えます。
クロマチンアクセシビリティーが高まっていることは
いわば、扉が開いている状況ですから、
そうした状況では
通常変わりにくいDNAに変化が生じやすいと考えて自然です。
このことから、DNAの変異の確率は一定ではないという事が想定されます。
遺伝学に関わる議論になりましたが、
記述を網膜芽細胞種に戻します。
生殖細胞系列の遺伝子変異がある場合には
遺伝学の派生的議論でも記述したように
原理的には遺伝子コードは変わり得るものですから
全ての細胞が永続的に影響を受けるものではないと考えられますが、
一方で統計的見れば、
体細胞変異に比べて多くの該当する遺伝子変異があります。
その遺伝子変異が網膜芽細胞腫に関わる
がん抑制遺伝子であるPB1の発現量を下げる、なくすものであれば、
平均して網膜に5つ程度の腫瘍組織が生じることになります(40)。
これは上述したように
網膜芽細胞腫に発展する大元の種子(細胞)が一つではなく、
多発的に多くの異なる部位で生じることを示すものです
少なくともDavid Cobrinik医学博士が考えられている
「Retina-tropism（網膜向性)」に関しては
原理的に全身に影響を与えうる
生殖細胞系列のRB1遺伝子のloss-of-functionは
逆説的に考えると向性がない場合には
多くの場合、付加的な体細胞変異の伴う腫瘍形成が
網膜以外にもランダムに全身の組織にできるはずですが、
臨床的に、疫学的に網膜に生じやすいことが
すでに明らかになっていることを暗示させるものです。
-
網膜の組織学の所でも記述しましたが、
命名として可視光というのがあります。
可視ですから人を含めた対象となる生物が眼で認識できる
光の種類(厳密には波長)ということになりますが、
人が眼で見る事ができる波長は個人差はあります。
おおよそ400nm～700nmであるとされています。
光の色は
紫、青、緑、黄色、赤の順に波長が長くなり、
それよりも外側はそれぞれ紫外、赤外と呼ばれますが、
400nmというと分類にも依りますが
一般的に近紫外の領域にかかります。
700nmも近赤外の領域にかかります。
従って、人はある程度、上述した色に限定されない
光の波長も受容できるということです。
その眼に見える中でも、視感度とよばれる
単一光子数当たりの眼の認識効率があります。
人では緑よりもやや長い555nmあたりが視感度が最も高いと言われています。
マグロも青と緑のあたりに視感度のピークがあるので
マグロを養殖する際には
視力が低く、遊泳速度が極めて速いマグロにおいて
壁との衝突を避けるためにマグロが眼で認識しやすい
青や緑のLEDを壁近くにつける工夫があります。
この波長領域は海水の透過率も高いため、
吸収されないで比較的水中で遠くまで届くため
赤とかに比べてそれほど高い光量を必要としません。
海が青緑に見えるのもこうしたことが複雑に絡んでいます。
こうした色を識別するのは
人の網膜では錐体視物質(Cones)になります。
この錐体視物質は少なくとも深さ(幅も?)が段階的に異なるため
近接場干渉が起きているとしたら
共鳴吸収波長を大きくとる事に貢献していることになります。
しかし、それでも可視できる
光の波長領域全てをカバーする事はできませんから
いくつかのおそらく形の異なる錐体視細胞が存在します。
波長の短い側から順に
S-type, M-type, L-typeに分類されます。
上述したように網膜芽細胞腫の前駆細胞の起源は
錐体視物質の前駆細胞である可能性が高いとされていますが、
さらに詳細にはM-type, L-typeの錐体視物質の
前駆細胞が起源になっている可能性があります。
(参考文献(60) Figure.1P)
S-typeは5%以下であり
95%以上はM-type, L-typeとなっています。
但し、少なくとも3倍程度の個人差があります。
(参考文献(61) Table.1)
従って、大部分の錐体視物質は網膜芽細胞腫の起源となります。
このL-type, M-typeの錐体視細胞は網膜全般に存在するので
網膜芽細胞腫が場所、非特異的に腫瘍組織を形成することと
少なくとも一定の合理性を持ちますが、
この錐体視物質は眼の中心的機能に関わる
黄斑部に集中しています。
従って、ここで一つの疑問が生じます。
もし、網膜芽細胞腫の前駆細胞である錐体視物質の密度が
黄斑部に多いのであれば、
確率的に網膜芽細胞腫は黄斑部にできやすいか？
そうであるとするならば、
網膜芽細胞腫は眼の明光や色彩認識に関わる機能に
急性期、慢性期に影響を与えやすいのではないか？
このような疑問です。
しかし、おそらく網膜芽細胞腫が
黄斑にできやすいという事実はありません。
このことがもし真であれば、
黄斑部には網膜芽細胞腫に発展しにくい生物学が
一定、存在する事を示唆します。
これは中枢神経系の腫瘍形成(抑制)機序、治療、予防にも
一般的に派生する可能性があるので
一つ、関心のあることです。
黄斑部は錐体視物質が集中している部位であります。
従って、明光を感知する部分であり、
主に起床している時間は常に光の刺激を受けています。
光はエネルギーがあり、それが集光される部分なので、
それによる発がん性ストレスも大きいはずです。
それは太古の昔から変わりありませんから、
生物や人が進化の過程で獲得した
黄斑部が腫瘍形成しにくい遺伝子的なことを含めた
多様な機序が存在するかもしれません。
黄斑部がなぜ光のストレスが多いにもかかわらず、
あるいは網膜芽細胞腫の前駆細胞である錐体視物質前駆細胞の
成熟細胞である錐体視物質が集中しているにもかかわらず、
この部分に腫瘍が形成され、視力を失うケースが多い
ということが(おそらく)疫学的になぜ生じていないか？
細胞内外の機能について、視細胞に限らず、
黄斑部以外の領域と比較的に詳しく調べる事は
今、この時点で想定できない
思わぬ発見があるかもしれません。
一方、
桿体視物質(Rods)は暗い光を検出する事に貢献します。
陥入構造を広くとっていることと
密度が錐体視物質よりも高いため、
これらが光の感度を上げていることに貢献している可能性がありますが、
この桿体視物質は色の認識はできません。
従って、人は夜の暗い時間において、
当然、色の識別能力は低下する事を自然に受け入れています。
暗い像は必然的に白黒になります。
これは桿体視物質が錐体視物質のように
オプシンや近接場干渉(?)において
広い共鳴波長を持っていない事を示すものです。
ただ、冷静に考えると明らかですが、
錐体視物質と桿体視物質が同じようなスケールで
同じような陥入構造を持っているとしたら、
近接場干渉が桿体視物質でも起こり得る可能性があります。
そうするとそれが起こらないか？
もし起こっているとすれば、
錐体視細胞の神経回路のどこかには
色として人が感じる事ができる別の脳の機能がある事を示します。
言い換えれば、近接場干渉が桿体視細胞でも起こっていれば、
弱い光でも光の感度における特別な共鳴吸収波長があり、
その波長をより高い感度で検知していますが、
桿体視細胞の神経系には
それを色として識別する機能がないかもしれないという事です。
-
網膜芽細胞腫の病因を論述する上で重要な
RB1にコード化されるpRB(タンパク質)について考えます。
上述したように今から40年近く前の1986年に発見された
網膜芽細胞腫を呈した子どもを含めた患者さんのほとんどに観られる
RB1のloss-of-functionは
pRBに関連する遺伝子そのものに変異が入っている事を示すと考えられますが、
実際には錐体視物質の前駆状態において
網膜芽細胞腫への分化か正常な錐体視物質への分化か
その分岐を決める(おそらく)本質の一つは
正味の正常な機能を持ったRBタンパク質の量にあると仮説を立てています。
遺伝子の転写、翻訳によって生み出されたタンパク質は
細胞内の中で分解される事、
あるいはリン酸化などの装飾によって機能が低下する事も考えられます。
それらに関与する別の遺伝子があり、
正味の正常な機能を持つRBタンパク質の量に影響を与える可能性があります。
実際に、David Cobrinik医学博士が
網膜芽細胞腫の病因論の中で
関連する遺伝子をいくつか列挙されています(40)。
その網膜芽細胞腫に関連する発がん性を持つ遺伝子の中に
MDM2の変異があります。
このMDM2の活性化、つまりGain-of-functionは
ユビキチン依存的な機序でRBタンパク質を劣化させるとあります(62)。
このMDM2の活性化は、発がん性においてRBタンパク質の分解だけに限らず、
癌抑制遺伝子であるp53の機能も抑制します(63)。
ゆえに、複合的な要因で発がん性リスクを高めていると考えられ、
肺がんなどとも関連があるとされていますが(62)、
少なくとも正味の機能するRBタンパク質の量に対して
負の影響を与える可能性があります。
網膜芽細胞腫を含めた他の小児がん種における遺伝子解析によって
MDM2の遺伝子増幅は79のサンプルにおいて確認されず
少なくとも希少なケースに限られる可能性はあります(64)。
一方で、もう一つ網膜芽細胞腫の発がん性において
重要な遺伝子があります。
それがMYCNの変異による遺伝子増幅です。
このMYCNはRB1の遺伝子抑制の有無にかかわらず、
錐体視物質前駆細胞から網膜芽細胞腫への分化を誘導する可能性があります。
また、このMYCNにgain-of-functionの変異が入っていると
一つの腫瘍組織内(intra-tumor)
かつ、もしくは複数ある腫瘍組織間(inter-tumor)で
網膜芽細胞腫の形質に異種性が生じてしまう
治療が困難なタイプ2に分類されます。
(参考文献(40)Figure 1E and Figure 2参照)
このMYCNはRBタンパク質をリン酸化することで
RBタンパク質が持つ癌抑制機能を低下させるとされています(66)。
従って、MYCNも多様な発がん性機能があり、
その中で正味の機能的なRBタンパク質の量を低下させる因子の一つである
と推定できます。

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((**- Pediatric retinoblastoma))
((**-1: Physiology and anatomy of retina))
 The retina has several histological layers, such as nerve fibre layer, ganglion cell layer, inner plexiform layer, inner nuclear layer, outer plexiform layer, outer nuclear layer cell bodies of rods and cones, photoreceptor cell inner and outer segments, pigment epithelium and choroid in this order from the surface. The most surficial layer, which is nerve fibre layer contains well-known astrocyte, and several cell-types in retina, such as retinal ganglion cell, displaced amacrine cell, bipolar cell, muller cell, amacrine cell, horizontal cell have neural-like dendritic axons, so the retina trait is somewhat similar to the other central nerve system, this region has been the most studied among central nerve system due to easy accessibility(36). Among several layers in retina, retinoblastoma emerges in the inner nuclear layer mainly including amacrine cell(34). However, retinoblastoma may emerges from the outer nuclear layer where cone (having same progenitor with retinoblastoma) is located and favorably develops toward inner nuclear layer(37, Figure.1). Both outer and inner nuclear layer histologically has somatic-like boundary growth(38, Fig.2, 39 Figure 1), so carcinogenesis may preferably emerges. 
(**: Retina pigment epithelium)
　Retina pigment epithelium is connected to choroid and histological basement, so for example, this layer is highly related to retinal detachment that occur when the edema due to a buildup of blood or fluid emerge. The cellular origin of retina pigment epithelium is neuroectodermal embryo(82). Generally, adult human retina contains approximately 3.5 million retina pigment epithelium cells, the density of which vary in retina region from 2000 cell/mm^2 (peri-fovea) to 5000 cell/mm^2 (fovea)(36,83,84). Retina pigment epithelial tissue are most tightly packed and the shape of this cell-type is regular hexagonal tile(85, Figure 1). As the other epithelium, tight junction(86), adherence junction(87) and desmosomes(88) are formed between adjacent retinal pigment epithelium for outer blood-retina barrier. This barrier function is important for protection of retina from circulation system due to leaky choriocapillaris and the photoreceptors of the neuroretina(36). Interestingly, cellular polarity and the abundance of mitochondria, endoplasmatic reticulum and free ribosome indicate a very high level of metabolic activity of retinal pigment epithelium(36). What is interesting? It is whether general epithelium tissue with high cellular polarity needs more energy than the other typical tissue or not. Cellular polarity means low degree of disorder in cellular system which is low entropy. To maintain low entropy, energetic localization in the tissue system is necessary at least. To this end, additional energy is probably required. Therefore, the general epithelial tissue including retinal pigment epithelium may need to elevate metabolic activity via mitochondria, endoplasmic reticulum (high energy demand(89)), free ribosome. For example, general epithelium must tightly connect to adjacent epithelium cells in a manner with high cellular polarity. To this end, the epithelium cell may actively and continuously express the diverse proteins related to cellular adhesion, such as tight junction, adherence junction, desmosome (meaning high protein demand), so the number of endoplasmic reticulum and ribosome generating proteins is increasing in the epithelial tissue. Therefore, in the case of retinal pigment epithelium, the tissue needs to receive the nutrient supply from choroid blood system in a highly connected manner. 
(**: Photoreceptor cell)
　The photoreceptor cells, such as rods, cones, ganglion cells, convert the photon based signal into electronic signal for the nerve process called phototransduction. This phototransduction is based on the ion current (depolarization, repolarization), which is the movement of Na ion, K ion inside or outside photoreceptor cells. The human retina contains approximtedly 4.08-5.29 million cones and 77.9-107.3 million rods(124). Cones are found in the foveola. Peak foveal cone density averages 199,000 cones/mm2, which is highly variable between individuals (100,000-324,000 cones/mm2). As mentioned below, cone has three subtypew (L-type, M-type and S-type), where L-type and M-type cones dominates in the human foveola(66). Whether the foveal cone density and subtype ratio are related to color vision variability and the individual difference of hue angle for specific photonic wavelength or not remain elusive and may be more complex than we expected, because the color perception may be also associated with neural process in central nerve systems. On the other hand, local injury of foveola region including carcinogenesis may be highly related to color blindness or disturbance of color perception, but especially, the relation between retinoblastoma (with foveal lesion) and color perception have not been studied in detail. Rods associated with the detection of dim light are mainly distributed outside the foveola and exist in all of the retina. The outer membrane of photoreceptor includes opsin, which is transmembrane protein that anchor the photopigment. The cones have the deep invagination structure in outer membrane region in the manner of gradient change of depth(36, Fig.2.6). The functions of this invagination structure may have several factors, such as increasing photosensitivity due to increased surface area, optimization of photo capture for different photo-signal owing to (probably) gradient change of invaginate depth, localization of phototransduction and so on. In photonic detection system, nanograting structure is one of the technological strategies to detect the specific wavelength in accordance with interference between geometrical scale of grating structure composed of outer membrane of cones and arbitrary light wavelength which is modeled by Fresnel near-field interferences(125). Therefore, gradual grating structural change of cones may contribute to efficiently absorb multi-wavelength and multi-angle photon(126). This photonic rule indicates that microstructure of each cone could affect visual acuity and color perception, so especially dysplasia of grating structure of cones makes these visual abilities low also in children. In other words, the absolute number and subtype ratio of cones could confer influence to visual ability, in addition, grating structure of cones could also do it. Therefore, finding genes, mitochondria and cytoskeleton distribution(113) in cytoplasm of cones associated with grating structure of cone are important in ophthalmology. To clarify the influence of this cones-specific gradual grating structure for the visible light in the fashion of Fresnel near-field interference, investigating the scale of both width and depth of each invagination structure is prerequisite. On the other hand, rods detect “dim” light, so the number of grating structure may be larger than cones in order to elevate photosensitivity. Cone has three subtypes, which detect specific wavelength range, therefore, the designs of grating structure such as the number, width, depth, are changed in each subtype. However, the function specific to this invagination of cones requires further investigation, because these several functions are based on the hypothesis at least in some degree. 
(**: Retinal interneuron and general interneuron function)
Generally, interneuron connects to different brain regions. For example, GABA has the function of controlling neural activity though GABAergic inhibitory neuron(159). Especially, GABAergic interneuron is integrated between different regional neurons and hyperpolarization through binding chlorine channel reduces the potential, resulting larger energy gap up to threshold for firing and reducing the degree of signal transduction via neurotransmitter. Through this molecular mechanism, GABAergic interneuron can control inter-cortical interaction and network. For example, inter-regional connectivity affects emotional regulation including depression(160). In this report(160), simultaneous potential measurement can evaluate inter-regional connectivity and activity. In the cellular and molecular basis, interneuron including GABAergic interneuron may be associated with emotional regulation(161). Cortical synchronization is associated with resting state including sleep, de-synchronization is related to awakefulness(162). Brain potential is spontaneously fluctuated by neural oscillation(163). Interneuron cross-links different cortical region, so interneuron may have important function for cortical synchronization related to mental state. This probable fact indicates importance of sleep for interneuron development especially in neonate, because in this life period, neonate sleeps up to 18-19 hours per a day(164). Both awakefulness and sleepiness are prerequisite in our daily life, preferably, we experience awakefulness in daytime and sleepiness in nighttime. Therefore, functional fluctuation of interneuron like circadian rhythm may be also important for our continuous mental health. In this way, interneuron has important factors of high-order neural network including retina. Retinal interneuron connects between neuron in photoreceptor layer composed of rods and cones and ganglion cells. Retinal interneurons are composed of bipolar, horizontal, amacrine, interplexiform cells. These interneurons forms complex networks between photoreceptor layer and ganglion cell layer, one of whose function is regulation of excitatory and inhibitory signaling. Interestingly, bipolar cells have branched axons able to connect multiple photoreceptors and cone bipolar cell may connect few cone cell, on the other hand, rod bipolar cell may receive signal from 70 rod cells(36). This difference may reflect signal strength of rod cells which is much weaker than that of cone cells. Horizontal cell have function of lateral inhibition which contribute to sharp contrast in both light signal of cones and dark signal of rods. In other words, horizontal cell provide feedback and feedforward signals to photoreceptor cells and bipolar cells, respectively(176). Amacrine cell interact retinal ganglion cells and bipolar cells in the several strata of inner plex layer(Ref.(177) Figure.Retinal ganglion cell). The subtype of amacrine cell is diverse which has 33 subtype, and amacrine cell is classified by dendritic structure(Ref.(177) Figure.Retinal ganglion cell, Ref.(178). Figure.8) mainly depending to length (narrow field amacrine cells: 70μm, medium field one: 170μm, wide field one: 350μm.)(180) The important function of amacrine cells is to implement light and dark adaptation through (probably) paracrine of neurotransmitter related to both excitatory and inhibitory signal like dopamine, GABA, respectively(179). Therefore, amacrine cells may contribute to contrast ratio in a coordinated fashion with horizontal cells. Interplexiform cells are postsynaptic neurons, which are receive chemical signal from presynaptic neurons, that receive input from bipolar, horizontal, and amacrine cells in inter plexiform layer and feedback(called “long-range feedback neurons) to photoreceptor cell like cones, rods in outer plexiform layer. Therefore, they function backward signal transduction. They have the subtype of GABAergic and dopaminergic neurons(181). Probably, interplexiform cells may receive paracrine signaling of several neurotransmitters from amacrine cells and send this signals to cones and rods for modulation of sensitivity of these photoreceptor cells in order to elevate contrast ratio.

((**-2: Epidemiology of pediatric retinoblastoma))
 Pediatric retinoblastoma, which is the most common pediatric eye cancer(32), occur in approximately 1 of 16,667 live births, with 250 to 300 new cases per in the United State(30). On the other hand, this disease occurs in approximately 1 of 16,823 live birth in Japan (31). In India, new case of retinoblastoma is about 1,500, which is significantly higher than United State, but the incidence per live birth is similar (1 of 20,000 live birth). The worldwide incidence of retinoblastoma is approximately 1 per 15,000 to 20,000, and it has no validated geographic or population hotspot(33).

((**-3: Retinoblastoma comparative outcomes in the world))
 Retinoblastoma seriously endangers the vision and life of children, and if untreated, its mortality rate is 100%. However, retinoblastoma is typically curable through early diagnosis and protocol-based management(32). In this suitable medical condition, 95% of children with retinoblastoma is cured, and many children can maintain useful vision without blindness. On the other hand, more advanced and genomically altered retinoblastomas present substantial clinical difficulties and risk due to recurrence, metastasis and death.

((**-4: Etiology of retinoblastoma))
 The cellular origin (precursor) of most human cancers remains elusive, but an analysis of embryonic retinal cells makes clear the progenitor cell-type of retinoblastoma. Among seven cell-type of retinal precursor, cone-precursor cell is the origin of the childhood cancer retinoblastoma(34). By seminal work, retinoblastoma tumor-suppressor protein RB encoded by RB1 gene have been found(35). The loss of RB protein more frequently develops retinoblastoma(34), but until recently why biallelic inactivation of the retinoblastoma gene (RB gene) presents in retina-specific way is unclear. Numerous studies for the children with retinoblastoma in past decades have identified not only determination of affective gene and cellular origin above mentioned, but also the step preceding tumor emergence and refractory trait presenting treatment resistance and metastasis which entails postemergence genomic and epigenetic change(30). 98% of retinoblastoma is biallelic mutation of RB1 gene (loss), and in one pattern, both hits somatically (in non-heredity) and in another pattern, both germline mutation and somatic mutation occurs against each allele(30). This RB pathway encoded by RB1 gene is parallel tumor suppressive pathway with p53 gene, in which apoptosis and senescence of stress cell are promoted when oncogenic signals are presented to the arbitral cell(53). Therefore, the mutation of RB1 may be closely related to carcinogenesis of many cell-types additional to retinal cell due to the fact that RB function is inactivated in a large majority of human cancer(54). The germline RB1 variants confer a predisposition of the other cancers - particularly bone and soft-tissue sarcoma, melanoma, glioma and small cell lung, bladder, and triple-negative breast carcinoma – with an absolute excess risk of approximately 0.6 to 1% per year of life, therefore, the children with this germline variant are possible to affect the cancer after adulthood or/and take on the other childhood cancer. In retinoblastoma, germline PB1 mutation confers 95% penetrance (developing cancer). The germline mutation arises in embryo stage with pluripotency, so in principle, all cell-types in whole human body are affected by this mutation, therefore the germline mutation becomes significant predisposition to progression of many types of cancer if this mutation is related to loss of pan-cancer suppressive function like p53 gene. Whereas somatic mutation arises in the multiple ways especially during DNA copy process and repair process – single nucleotide variants(SNVs), insertion and deletions (Indels) , copy number variant (CNVs), epigenetic alteration (DNA methylation patterns, histone modification, disturbance of chromatin structure) -, somatic mutation is relatively local compared to pan-function of germline mutation. This may explain difference of the number of retinoblastoma tissue in retina whether germline mutation occurs or not. In fact, RB1 germline mutation of one allele plus one somatic mutation of another allele yields the average of five retinoblastoma tissue in retina(30).
 The human eye`s sensitivity to light wave ranges between 400nm(ultraviolet) to 700nm(near infrared region), but there are personal differences. The maximum spectral sensitivity of the human eye under daylight condition is at a wavelength of 555nm which is mainly detected by L(long)-type and M(medium)-type cone cells. In retinoblastoma, L-type and M-type cone precursor is cellular origin(30,65,67(Figure.1P)). This may be due to the feature of human-specific eye that cone cell-type is dominated by L-type and M-type cone the proportion of which is approximately about 95% (only 5% of S-type cone), although there are significantly individual difference about the ratio of L-type and M-type(66). L-type and M-type cone cell are present across entire retina, and especially concentrates in the central macular region. This contribute to high visual acuity. Retinoblastoma has the photoreceptor-like maker and intact functional activity specific to cone cell-type(67)., but not rod cell-type phototransduction activity. Cone cell and rod cell exist in the same histological layer of retina whose functions is clearly different. Rod is sensitive to dim light, so photosensitivity is higher than cone cell. The main function of cone cell is wavelength sensitivity of light. Therefore, in the clinical case where retinoblastoma mainly distributes in macular region highly associated with visual acuity, rather color perception than light detection may tend to loss, but there are no clinical proofs. Furthermore, the expression of MDM and N-Myc is necessary to development of retinoblastoma cells(67). MDM2 protein negatively regulates the representative tumor suppressor gene TP53(69). Therefore, this gene may be significantly associated with the carcinogenesis in retina of children. N-Myc is proto-oncogene protein which is highly correlated with neuroblastoma, which is predominant in pediatric cancer. This gene expression tends to have poor prognosis(70). Hence, this gene may have neuro-specific pro-carcinogenesis. In this section, I describe the function of N-Myc in detail. The cellular origin of neuroblastoma is neural-crest cell which is multipotent stem cell during embryonic development including the differentiation of both the central and the peripheral nerve systems(71). N-Myc overexpression affects metabolic function to glycolysis against neuroblastoma(72), which may be also associated with oncogenic cellular differentiation of neural crest cell to neuroblastoma and retinoblastoma in a coordinated manner with MYCN amplification(73). However, N-Myc amplification doesn’t have only oncogenic function, but normal differentiation from neural progenitor to mature neural cell(74). The additional energy is probably needed for cell-differentiation, if so, metabolic demand is arisen, The early cell-lineage like multi-potent stem cell like neural crest cell tend to be less-development of mitochondria, therefore, glycolysis without ATP production is dominated for energy production in cell(75 Figure 1). Metabolic shift to glycolysis via N-Myc amplification may play vital role in cell differentiation(76) also to both neural cell and neuroblastoma (retinoblastoma). On the oncogenesis to retinoblastoma, we need to consider two patterns in retinoblastoma gene (RB) related function, one is intrinsic gene mutation and another is gene product degradation or inactivation. Especially, the interference of the other gene is associated with gene product degradation. MDM2 has the function of ubiquitin-dependent protein degradation for pRB (retinoblastoma gene product (protein encoded by this gene))(90). This means the number of the protein having tumor suppression per a cone precursor cell (the cellular origin of retinoblastoma) decreases, and this is one of the main risk factors to development of retinoblastoma(30). This MDM2 gene is intrinsically express MDM2 in a cone precursor cell(91), net (full-functioning) pRB total production (Production –Degradation) per a cell is probably important to prevent the development to retinoblastoma from a cone precursor cell. MYCN gene is correlated with pRB phosphorylation(92), which is inactivate of pRB tumor suppressing function(93). Therefore, the balance of RB1 gene (Production), MDM2 expression level (Degradation), MYCN (Functional inactivation) is important to bifurcation between normal cone cell differentiation and retinoblastoma development. In other words, high malignant retinoblastoma (high grade tumor) may be high cellularity, which may be related to high ratio of retinoblastoma differentiation to normal cone cell differentiation. As much as the average number of pRB per a cone precursor cell is low, (pediatric) retinoblastoma malignancy becomes high. RB1 gene mutation (-/-), MDM2 overexpression, MYCN overexpression promotes malignancy of retinoblastoma. This essential etiology of retinoblastoma is applicable to the efficient medical treatment. For example, the specific delivery of mRNA cording pRB or pRB protein itself to a cone precursor cell by (for example) nanoparticle, extracellular vesicle, inactivated virus contributes to suppression of retinoblastoma development. Of course, gene editing is one of the prominent options for retinoblastoma medical treatment. mRNA delivery and protein delivery are temporal modification, so we need to administer this drug periodically, and this is labor intensive way and economical inefficiency. Therefore, it is considered that gene editing is promising way if permanency is high. To elevate permanency of drug efficacy, the gene editing against (early cellular lineage) a stem cell with self-renewal function is promising. For instance, gene editing against hematopoietic stem cell for the medical treatment of sickle cell diseases and β-thalassamia has been already clinically applied(99-102). The purpose of this medical treatment is to increase the pRB protein per a cone precursor cell. The pRB (low) protein number in a cone precursor cell may be associated with stemness feature (cancer stem cell)(94). Net functional pRB number per a stem cell or a cell of principal cellular origin of tumor may have close relation to the other pediatric cancers and the other adult cancer(95). As mentioned above, MYCN and MDM2 except for RB1 gene makes functional retinoblastoma gene product (pRB) decrease. For example, MYCN amplification reveals pediatric high grade glioma with intracellular heterogeneity(96). On the other hand, MDM2 amplification may be associated with malignancy of the other childhood cancer(98) due to the ubiquitin dependent protein degradation of tumor suppressor protein (p53, pRB), but MDM2 amplification is rare(97). MYCN amplification plus RB1 depletion (type 2 tumor) results not only high malignancy but also inter- and intra-tumor heterogeneity(94), which could makes medical treatment difficult in general(103,104). However, only MYCN amplification confer inter- and intra-tumor heterogeneity in retinoblastoma assigned as type-2 phenotype(30, Figure 1E and Figure 2). Disc shedding means the process by which photoreceptor cell (including cone cell whose precursor is associated with development of retinoblastoma having aberrant gene expression) is renewed in the retina including macular region(123). This shedding process is maintained throughout life of human (at longest 90-100 years). Therefore, the cell precursor related to cone cell renewal could be resilient against several stress like cell death, which may be related to p53 gene (related to apoptosis) suppression indicating oncogenesis (retinoblastoma susceptibility(30)). To understand the etiology and biology of retinoblastoma, we need to investigate retinoma, which is a benign lesion that rarely develop retinoblastoma when observed in patients. Retinoma is clinically defined as a translucent, grey, elevated mass extending up to outside the retina (to vitreous), frequently associated with calcified foci and pigment-epithelium hyperplasia (nodules). It is suggested that benign or malignant phenotype depends on driving timing (mature or immature) of retinoblastoma mutation, (respectively)(127). However, it is indicated that carcinogenesis from retinoma could occur(128, Figure.1). The emerging region of retinoma is consistent with that of retinoblastoma(30). This phenotypic transition from benign one to malignant one could be arisen by senescent-related gene mutation (p16, p130), which could be explain by the formation of tumor microenvironment associated with senescent stress(129). As indicated in Fig.2(30), pRB depleted cone precursor forms p16, p130 expressing retinoma cell over approximately 3 months, followed by differentiation to retinoblastoma in p16, p130 depleted case several months later(30,131). These process can proceed before birth(132). In other words, p16, p130 tumor suppressor gene mutation (driving event to tumor development) are necessary for the transition from indolent phase to aggressive phase, which indicates that only pRB depletion leads to benign tumor (retinoma). Several cancer related genes (MYCN, MDM2, p53, p16, p130) plus retinoblastoma gene (RB1) are associated with malignancy of retinoblastoma. However, the trigger to retinoblastoma is unclear (such as exposome, rapid cell division (rapid fetal development), maternal drug administration, viral infection?). As mentioned above, MYCN gene is correlated with pRB phosphorylation(92), which is inactivate of pRB tumor suppressing function(93). MYCN amplification and RB1(+/+) could develop to subtype 2 retinoblastoma. However, retinoblastoma without RB1 depletion is epidemiologically rare (2.7%: 29/1068 unilateral retinoblastoma)(133). This MYCN^A RB1(+/+) type retinoblastoma is diagnosed earlier than non-familial RB1(-/-) retinoblastoma(median age: 4.5 months (IQR:3.5-10) vs 24 months (15-37))(133). This epidemiological fact may be affected by what former retinoblastoma type hasn’t experienced indolent retinoma like phase. To develop retinoblastoma without RB1 depletion, apoptosis functions need to be suppressed by MDM2, SOX9(30). As mentioned above genetic perspective, germline mutation of risk allele for tumor (retinoblastoma) could affect whole cells congenitally, but both germline mutation of cancer suppression like RB1 and TP53 hasn’t been confirmed generally. Why? That is because it is considered that both alleles of germline mutation for critical gene could lead to infertility or stillbirth, but as long as I investigate it, the determinant biological proof remains lack. However, birth among close relative generally increases the risk of genetic diseases, so birth among close relative has been experientially avoided with taking into account health of their children, and this indicates that same or similar genetic materials and genetic predisposition negatively affects a child health. Putting another way, similarity of germline mutation pattern exhibiting both alleles mutation of especially important gene for human health is extremely risk of congenital genetic diseases. As indicated in the reviews article(30), the genetic heterogeneity of cancer cells in an individual tumor is confirmed due to tumor evolution based on somatic mutation. In this tumor genetic change, MYCN amplification could be determinant predisposition for the cancer malignancy, in other words, the number of predisposition (in this case, mutation number) is quite low to develop malignant tumor. At least, MYCN amplification don’t always need the mutation of RB1 loss, which is represented mutation of retinoblastoma and tumor suppressor gene. The oncogenic gain-of-function and tumor suppressive loss-of-function in retinoblastoma could occur in several chromosome like 1q+, 2q+, 6p+, 16q-, and RB1 gene is assigned in 13q14.2. Therefore, several cancer related gene in some chromosomes drives oncogenesis. Here, one question(?) arises. Do these onco-related gene evolutions occur as independent event or inter-dependent event? In principle, geometrical and molecular contact of each chromosome could be arisen which is named “inter-chromosome contact”(150). However, confirming through possibly analytical methods whether each genetic event in an arbitrary chromosome could be affected by the other genetic event in the other chromosome is currently difficult, therefore, the interaction of above several oncogenic mutation events in different chromosomes has been unclear yet. However, generally somatic mutation is based on random process(151), so one oncogenic mutation may not be able to selectively affect another oncogenic mutation in different chromosome unless the materials giving influence to several oncogenic genes are shared. Rather than interaction of chromosome, risk predisposition associated with frequency of a somatic mutation event may be more important in cancer stem cell or precursor of cancer such as chromatin accessibility that affects molecular access toward chromatinized DNA(152). The most important mechanisms related to somatic mutation rate is mismatch repair system. If this mismatch repair system is dysregulated, which is responsible to microsatellite instability(MSI), mutation rate become 1000 times fast. The probability of microsatellite instability is changed in each cancer-type(169). In retinoblastoma, pRB is important proteins for tumor suppression. This protein has the function for DNA repair(170). Hence, in principle, loss-of-function of pRB would be negatively associated with somatic mutation rate. In other words, aggressive phenotype of retinoblastoma exhibits mutation of multiple cancer related genes, and pRB mutation with DNA repair mechanism is possible to drive other cancer related gene somatic mutation by genomic instability(171). Given this microsatellite instability negatively associated with somatic mutation rate, gene identification(174) and gene trait related to broad DNA repair mechanism are crucial for evaluation of aggressiveness of not only retinoblastoma but also the other pediatric tumor, because developmental stage of human is considered to have active opportunities to cell division, cell differentiation and cell propagation that DNA mismatch may occur during DNA copies (mitosis)(172). Therefore, DNA repair pathway could become promising targets for the clinical treatment of pediatric cancer(173) including aggressive retinoblastoma. Given that the part of cancer evolution is based on somatic mutation with local cellular event, whether retina, more strictly, macular region taking on retinoblastoma is affected on retinoblastoma-related oncogene or not is crucial. In this perspective, when the child has risk predisposition like RB1 germline mutation, environmental risk related to carcinogenesis such as ultraviolet radiation (sun exposure), oncogenic viral infection, exposure of the other carcinogens to especially retina absolutely needs to be avoided as much as possible. As described in drug delivery to eye, drug administration directly to vitreous body called intravitreal chemotherapy is one of the promising approaches to the clinical treatment of retinoblastoma despite the concern of several complications like elevation of intraocular pressure, inflammation, infection. The 2012 clinical study (23 eyes) of intravitreal chemotherapy (administration of melphalan) showed that all retained eyes meaning no surgical procedure (enucleation of eye) were in complete remission after a medical follow-up period of 22 months(165). The clinical treatment protocol based on genetic traits (genetic test) hasn’t been established(30). However, Aurora kinase inhibitors (AURK-Is) suppress the serinethreonine kinase activity associated with regulation of cell division may show effectiveness against retinoblastoma with MYCN amplification(30,166,167).

Metastasis is the main risk factor to life threat of cancer. In pediatric retinoblastoma, the phenotype indicating metastasis confers poor prognosis. MYCN amplification plus RB1 mutation (Subtype 2) is associated with stemness feature, including high propensity for metastasis(94). In the perspective of cell adhesion molecules for metastasis, “cadherin switch” from E-cadherin to N-cadherin is one of the representative molecular actions which is also confirmed to neuroblastoma. Why does N-cadherin show propensity to cell motility? Both E-cadherin and N- cadherin connect to p-120 catenin in intracellular region. The difference of E-cadherin and N-cadherin is this catenin isoform. P-120 isoform 1 tend to connect N-cadherin correlated with mesenchymal transition. P-120 isoform 1 is high molecular volume including specific head domain, the molecular structure of which is coiled-coil motif(106). Structural detail of this head domain remains elusive, but the mechanical property of general coiled-coil structure is strong and flexible like collagen(107). This catenin blocks endocytosis and degradation of cadherin and is associated with cadherin stability. In my hypothesis, cellular motility needs more stable structure than static environment like epithelium due to the high frequency of attachment and detachment in mesenchymal propensity. Therefore, p-120 isoform 1 with head domain (coiled-coil structure) is mechanically more strong and flexible than p-120 isoform 3, which generally express epithelial cells(108).

((**-Drug delivery in eye))
Commonly, to realize translational medicine utilizing cell-type specific drug delivery system which hasn’t been used yet in real clinical settings, understanding stratified histology of assumed drug delivery route in details and dynamics of physical properties of both drug carrier and active pharmaceutical ingredients through drug delivery route is two of the requirements. Except for quite local injection to the specific region, standard injection is generally affected by the materials in the circulation system like blood system and lymphatic system. In blood system, 51% is composed of water. Therefore, solubility or insolubility of drug carrier and active pharmaceutical ingredients (APIs) in water needs to be taken into account. Solubility physically means that arbitral materials are dispersed in molecular level uniformly in water, so the decomposition pressure of this material could be elevated in principal more than mass structure due to difference of exposure level to external environment. Therefore, some levels of insolubility would be needed to control drug releasing. This physical dynamics requires to be considered in hydraulic environments in circulation system, that is, blood pressure. On the other hand, in the drug delivery in eye, some situations are different in the drug delivery system via circulation system. To realize broadly applicable cell-type specific delivery system for eye related disease including retinoblastoma and congenital visual loss, we need to assume the vitreous body as delivery route. The vitreous body is composed of mainly water (98-99%), collagen, proteins, salt, sugar(1-2%)(153). Therefore, understanding and controlling dynamics and physical properties of drug carrier and active pharmaceutical ingredients in water are prerequisite in novel ophthalmological medical treatment. Especially, vitreous body has hydrostatic nature which is different from dynamic circulation system (existence of active water flow). In addition, there are several issues we need to be careful in eye treatment. Ocular surface tissue such as cornea with highly exposed level to environment is rigidly protected by immune system including mucosal function(155). However, posterior portion of ocular bulb including retina may not have rigid immune system like ocular surface tissue due to principally low exposure to the environment. Therefore, invasion of harmful material including microbe and virus into vitreous body needs to be avoided as much ss possible through direct injection of drug such as intravitreal route, suprachoroidal routes, subretinal route, port delivery system(156,157). In addition, tissue inflammation and elevation of intraocular pressure are risk matters in these injection protocols(156,157). Due to these assumed risks, frequent injection needs to be avoided as much as possible, leading the definitive demand for development of sustained-releasing drug delivery protocol(158). To decrease the several risks of direct injection especially for maintaining healthy intraocular pressure, both efficient drug delivery system to lesion and sustained-releasing design are required. The vitreous body has hydrostatic nature, so Brownian motion of drug carrier is needed to get high mobility in water in a dispersed(geometrically disordered) manner. For active Brownian motion, less viscous and smaller mass are preferred. Generally, tropism is driven in the physical environment that agent like chemokine, extracellular vesicle has sufficient mobility and this high mobility allows agent to bind specific site selectively. Therefore, when we integrate surface protein which can bind to specific protein to ocular region on drug carrier, we need to simultaneously elevate mobility of drug carrier in vitreous body (water) in order to sufficiently bring out targetability. Therefore, we choose hydrogel designed so as to have tropism to ocular lesion as a drug carrier that is one of promising candidates for sustained-releasing drug delivery in eye(158), we need to carefully design hydrogel for small viscosity and small mass as much as possible with high stability in vitreous body (water). This purpose of design is applicable to the other carriers like nanoparticles, inactivate virus, extracellular vesicle. However, the physical and chemical situation is more complex than we expected. In general, high viscous design is preferred for the structural stability of hydrogel and hydrogel with high viscosity may take more solid-like state than one with low viscosity due to the physical model that viscosity is based on rheological frictional coefficient, this frictional coefficient would be positively associated with reactive force from contact materials, this reactive force is negatively associated with elasticity and this elasticity is positively related to the degree of atomic mobility in an arbitral material, and this atomic mobility is negatively associated with solid tendency of hydrogel. From the physical properties of high viscosity, solid-like hydrogel can have high retention capacity of active pharmaceutical ingredients. In other words, high viscous hydrogel attenuates excess chemical energy(175) for dissociation of active pharmaceutical ingredients put in hydrogel carriers. On the other hand, hydrogel with high viscosity have small mobility in water, resulting that more attraction force is needed for binding selectivity especially in vitreous body mainly composed of water. Therefore, hydrogel with low viscosity on surface while one with high viscosity in core region may be suitable especially for administration of vitreous body. To realize this, we could make water content(gradually) change from surface region(high) to core region(low). More simply, we need to search optimal viscosity of hydrogel taking into account both mobility and stability.

((**- Drug delivery to retinoblastoma and application of intercranial diseases))
 As mentioned above, retina is the most deeply studied among central nerve system due to accessibility. This “easy accessibility” presents great opportunity to drug delivery system and application of the other intercranial disease such as neurodegenerative diseases (Alzheimer diseases, Parkinson diseases), mental disorder (Schizophrenia, Depression, PTSD et al.), developmental disorder (Autism, ADHS, Language disorders et al.) and (childhood) brain cancer. Contacting point (Synapse) of each cell-type in retina may have specific surface protein such as brain-associated cell adhesion molecule (protocadherin(40,41), kisspeptin et al.). If cell-type specific drug delivery system targeting these CNS-specific cell adhesion molecules is effective for regional delivery against several CNS-derived diseases above listed, this drug delivery system is more effective in retinal diseases such as (especially refractory) retinoblastoma due to high accessibility. In other words, we can test out the regional drug delivery against retinal diseases as the first phase. Histologically, retinoblastoma preferably develops the outer and inner nuclear layer which is covered by several surface layer such as nerve fibre layer, ganglion cell layer and inner plexiform layer in this order from retinal surface. In the case of administration from surface side of retina, effective penetration from fibre layer to outer and inner nuclear layer locating retinoblastoma is needed. Furthermore, synapse expressing CNS-like adhesion molecule is mainly located in inner and outer layer adjacent nuclear layer. If targeting the CNS-like adhesion molecule distinctive to the outer plexiform layer between both nuclear layers with carcinogenesis is realized, drug delivery efficiency to retinoblastoma could increase especially when simultaneous targeting system specific to surface protein of retinoblastoma is integrated into conjugated drug. At least, we can evaluate the binding state and targeting ability of drug and adhesion molecule of synapse in a more easily manner than the other CNS system. Indeed, cell-type specificity of central nerve system may be stronger than the other somatic system. In the spinal cord, the central branch of dorsal root neurons regenerates (re-connects) in topographic- and laminar-specific manner(121). For example, advillin involving actin-binding protein is (specific?) all somatic sensory neuron(122).

((**-: Retinoblastoma and visual acuity))
 Healthy five senses (at least without loss) such as vision, olfaction, taste, hearing and touch, are highly related to human well-being including children. What retinoblastoma has close relations to visual system is anatomically clear, so keeping well-function of visual system also after acute phase treatment (in children) is s crucial matter. Especially, macular portion in retina has dense visual nerve (cone), which is the photoreceptor closely related to visual acuity, so understanding whether macular involved retinoblastoma tends to lose visual ability or not, and getting epidemiological data of retinoblastoma located in this photosensitive region is quite important. A retrospective study of 565 with bilateral retinoblastoma in United State shows that all macular tumors detected before age 24 months(52). We could confer inspiring consideration in an informative bunching fashion from this retrospective study. All macular tumor which is photosensitive region are developed in neonatal age group and neonatal retinoblastoma is generally yielded from a germline mutation(55). In other perspective, somatic mutation event tends to occur as lifetime increases due to relatively time-dependent event (but, the somatic mutation of RB1 gene could occur before birth(30)). In the hypothesis, macular tumor may be less-developed than peri-macular region owing to some distinctive histological traits such as crypt shape, dense neuronal cell distribution, so strong driver mutation like germline mutation would is mandatory to develop macular involved tumor. The research of cancer survivorship on retinoblastoma is still infancy(45-47), According to one research about visual prognosis of retinoblastoma in Netherlands, visual acuity of retinoblastoma survivor is highly related to healthy related quality of life both physically and psychologically in children(45). The survivor rate of retinoblastoma geologically change, which is one of important challenges, but in high-income countries it is quite high (over 90%) owing to medical development, which means that the number of retinoblastoma survivor increases. Visually well-preservation of visual acuity after cancer remission would become one of main topics in medical treatment and management for children (previously) with retinoblastoma. Distribution of photoreceptor sensitive to visual acuity is not constant in retina, and macula has dense photoreceptor. Therefore, cancer invasive region in retina may show close relation to the outcome of visual preservation, that is, macular involved retinoblastoma may be poor prognosis of visual acuity especially in the case of bilateral retinoblastoma. Another crucial matter on retinoblastoma is that visual test is generally difficult especially for young children due to cognitive and expressive difficulties of visual object to test as indicated also in Japan. To test visual acuity Furthermore, immaturities in both physiology and anatomy of retina and neural system take on poor vision of young children. Due to transient period up to 5-6 years old(49) (However, anatomically original data is lack) of visual system that a peak age of onset is before 1 year old(48), comparative evaluation among children with non-visual deficiency and visual problem is difficult, and at least, age-related stratification for precise measurement is needed. For resolution acuity of infant (< 1 year) with epidemiological dominant, preferential-looking tests are the most capable way for optometrists. To do this, the Keeler acuity cards and Teller acuity card drawing striped design is generally adopted(49,50). Another preferable method of visual test for young children is visual evoked potential which is non-invasive method putting electrode on the forehead(50,51). Above mentioned hypothesis that macular involved retinoblastoma may be closely related to “monoallele germline mutation” and be less developed than peri-macular region may be further corroborated by the epidemiological data that binocular macular involvement is rare(58). Macular involvement is one of the prognostic factors affecting long-term visual acuity, which is indicated by the retrospective study that foveal involvement is associated with poor vision prognosis(60). Even if macular involved retinoblastoma is monocular and visual acuity is relatively high, asymmetric vison acuity may have disadvantage of daily life, given that children who had one eye enucleated have motor-coordination deficits(59). However, macular involvement is not always associated with dismal visual prognosis and approximately 1 of 3 patients with tumors within 1.5 disc diameter of the fovea achieves a visual acuity of 6/12 or better(61). This outcome may be associated with regression pattern and (regular or irregular) regeneration process after tissue damage of fovea(ref.(62) Figure.9). One of effective treatment modalities is high dose chemotherapy through directly administration of ophthalmic artery which is called intra-arterial chemotherapy. This drug delivery system is adopted in Japan at first(63). However, this modality is associated with iatrogenic side effects – vision loss – which is caused by choroidal ischemia histologically adjacent fovea region. This ischemia may be due to vascular toxicity including endothelial damage via high dose chemotherapy(63). The visual loss negatively affects not only the patient involved, but also the family. There conservation of good visual acuity is one of prerequisites for quality medication treatment against retinoblastoma. The important risk factors indicated are prior radiotherapy, dose of melphalan and complication via catheterization. As mentioned above, these three risk factors of vision loss are associated with structural and vascular damage to the foveola(77). In order to prevent vision loss, precise assessment like macular involvement (or not) is important. Optical coherence tomography (OCT)(78) is frequently used to the histological analysis and for the decision of treatment modality. One of the promising treatment modalities with the assessment of OCT for good prognosis of visual acuity is laser ablation following chemotherapy(79). This means that laser ablation method is not suitable against large tumor (not more than 3mm in diameter). For thorough consideration of laser treatment, spatial understanding is crucial. Of course, laser irradiation is only possible to posterior (postequatorial) region of retina due to limitation of clear aperture of human eye. The spot size of focal point of Nd-YAG laser (532nm) is approximately 200μm(80), this could means spatial resolution of focal laser treatment. On the other hand, typical retinoblastoma cell size remains elusive, but the cell size of cone cell having same cell lineage with retinoblastoma is 2.5μm (fovea which is tightly packed region) or 10μm (perifovea region). Therefore, spatial resolution of focal laser treatment is 20-100 times larger than scale of single cone cell. The diameter of fovea is 3,500μm. Optical coherence tomography has the typical spatial resolution of 1-15μm in the axial direction and 15-20μm in transverse direction. These correlation about spatial resolution is highly associated with the precise irradiation of retinoblastoma tissue without irradiation of normal tissue. The heat shock via laser irradiation leads to cell death, therefore, irradiation timing and time is important for resolution in depth direction of retina tissue. The laser adjuvant therapy plus systemic chemotherapy has less tendency to tumor relapse compared with chemotherapy alone (2/20 versus 10/71 p=0.99). Cancer relapse may have close relation to minimal residual lesion of retinoblastoma including circulation system. Vision acuity after adjuvant focal laser therapy may be associated with tumor topology, location, and laser irradiation region in fovea. Radiotherapy against (group E: very severe) retinoblastoma is minor option in the clinical case(12/76: 15.8%) according to 2009 years study of USA. The prognosis on visual acuity is not significantly different between only chemotherapy and chemotherapy plus radiotherapy where visual acuity 20/100 or better is 32% (only chemotherapy) and 40% (chemotherapy plus radiotherapy)(117). Statistical analysis for visual acuity in brachytherapy (low dose radiotherapy) is still lack(118). The important complication with irradiation based on brachytherapy is not different in any region of retina including macular region(119). Structural and functional damage in visual central nerve system such as the lateral geniculate nucleus, the striate cortex of the visual center in the occipital lobe is associated with amblyopia taking on hypermetropia, astigmatism and strabismus. In the case of (medical treatment of) retinoblastoma, this damage may occur nerve system in the retina, such as retinal ganglion cell, displaced amacrinre cell, bipolar cell, muller cell, amacrine cell, horizontal cell, cone and rod(36, Fig.2.4). There are reversible clinical cases on this amblyopia, which may be due to plastic nature of nerve system. However, unless the suitable treatment is taken, the lifelong visual impairment could be experienced in the patients(120). The visual correction by a glass before start patching reduce the overall amount of patching required. This may indicate the suitable optical stimulation including patching strategy to the reinnervation or/and axonal regeneration of retinal nerve system like retinal ganglion cells(121).