ゴーシェ病（GD）の病態生理を研究し、治療戦略を開発するためには、信頼性の高いin vitroモデルが不可欠である。GDに特徴的な特定のリソソーム酵素の欠損による脂質の病的蓄積は、GD患者由来のヒト線維芽細胞（HF）とGDマウスモデル4L/PS-NAのマウス胚性線維芽細胞（MEF）で評価することができる。
これらのin vitroモデルは、初期段階のスクリーニング、化合物のプロファイリング、メカニズム研究に適しています。リード化合物の最適化と前臨床試験をサポートするために、in vitroでの知見をin vivoの4L/PS-NAマウスモデルに移植することが可能であり、バイオマーカーのレベル、組織病理学、組織脂質の蓄積などの確立された測定値を用いて治療効果を評価することができる。
すべてのヒトおよびマウス線維芽細胞株のグルコセレブロシダーゼ（GCase）活性は、健常ヒト線維芽細胞に比べて有意に低下している（図1A）。GD関連基質レベルは、GD患者由来のタイプ1ヒト線維芽細胞で最も高いが（図1B-D）、コンデュリトールβエポキシド（CBE）処理した健常ヒト線維芽細胞および4L/PS-NAマウスのMEFもまた、選択した基質のレベルが有意に増加している（図1B-D）。
図1. 異なるGD患者由来の線維芽細胞、CBEで処理した健常対照細胞、および4L/PS-NAマウスのマウス胚線維芽細胞（MEF）において、GCase活性が有意に低下し、基質蓄積量が増加した。 A:健常対照ヒト線維芽細胞（HF）±CBE、GD患者由来線維芽細胞および4L/PS-NA MEFにおけるGCase活性を、4-MUGベースの活性アッセイを用いて評価した。B-D：上記細胞株の細胞ペレット中のGD関連基質レベルをHPLC-MS/MSで評価。GDタイプI細胞で蓄積した基質のレベルが最も高い。データは相対蛍光単位(RFU; A)またはµgタンパク質あたりのpg脂質で示す。平均値＋SEM（各群n=6反復）。一元配置分散分析（One-way ANOVA）とボンフェローニ・ポストホック検定：*p<0.05; **p<0.01, ***p<0.001。
リソソームを可視化するためにヒトおよびマウスの線維芽細胞をLysoTracker™で染色したところ、GD患者由来の1型ヒト線維芽細胞（図2B、E）および4L/PS-NAマウスのMEF（図2D、E）では、健常ヒト線維芽細胞と比較して有意に強い染色が認められた。
図2. 異なるGD患者由来の線維芽細胞株、4L/PS-NA MEFおよび健常対照細胞における、LysoTracker™を用いたリソソーム染色の代表的な画像、およびそれぞれのシグナルの評価。A-D :GDおよびMEF-4L/PS-NA細胞株では、健常対照と比較してリソソームが拡大し、強く染色されている。GDタイプ1細胞で最も強い染色（B、スケールバー400μM）。E: データは、LysoTracker™画像の健常対照に対して正規化したIntegrated Intensity Object Average / Phase Area Confluenceで示す。平均値＋SEM（各群n=6反復）。一元配置分散分析、Bonferronipost hoctest ***p<0.001。
これらの結果は、線維芽細胞をベースとしたモデルの有用性を支持すると同時に、in vitroモデルの移植性を強調し、ゴーシェ病の病態生理を包括的に理解するためにin vivoモデルを改良する可能性を強調している。
4L/PS-NAマウスの線維芽細胞の他に、GBA D409Vなどの様々なGBA変異を持つゴーシェ病モデルマウスや、ニーマン・ピック病や ポンペ病などの他のライソゾーム貯蔵病モデルマウスのMEFも用いることができる。
したがって、GD患者由来のヒト線維芽細胞と4L/PS-NAマウス由来のMEFは、in vitroゴーシェ病研究のための貴重なモデルであり、in vitroから in vivo研究へのシームレスな移行を可能にする。
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