Research of neurite outgrowth from ganglion cells using retinal organoid differentiated from stem cells

• Project/Area Number: 16K20320
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Ophthalmology
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: MAEKAWA Yuki 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (30530456)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2016: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
• Keywords: 網膜 / 網膜神経節細胞 / 軸索 / 細胞外基質 / 網膜グリア細胞 / 細胞・組織 / 神経科学 / 発生・分化 / 再生医学 / 薬剤反応性

Outline of Final Research Achievements

Since irreversible visual impairment due to damage to retinal ganglion cells caused by various retinal diseases cannot be cured, neuroprotective treatments and regenerative medicine are attracting worldwide attention. This research was designed to advance methods of induction and evaluation of neuritogenesis from retinal ganglion cells in retinal organoids differentiated from stem cells and to search for effective factors in neurite outgrowth and maintenance.
A method of evaluating highly-inducible neuritogenesis on thick matrigel using whole-mount immunohistochemistry was established. The importance of laminin for neuritogenesis was demonstrated. Binarization and imaging analysis using phase-contrast optical micrograph enabled a continual and quantitative assessment of neuritogenesis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

幹細胞由来の分化網膜様組織から網膜神経節細胞の軸索伸長を誘導することは、網膜神経節細胞の発生過程における分子機構を明らかにする糸口になるだけでなく、将来の神経節細胞を用いた再生医療や神経保護治療開発において重要な手法になりえる。今回、軸索伸長の定量的な解析方法を確立したこと、細胞外基質であるラミニンが軸索伸長に重要な役割を果たしていることを明らかにしたことは、これらの目的に対する前進であるといえる。

Research Products

• [Journal Article] ぶどう膜炎に続発した血管新生緑内障2症例の前房内VEGF濃度と治療経過. (2018)
  • Author(s): 前川有紀、原 佑妃、松本牧子、築城英子、隈上武志、北岡 隆
  • Journal Title: 臨床眼科 Volume: 72（6） Pages: 787-793
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Optimized Culture System to Induce Neurite Outgrowth From Retinal Ganglion Cells in Three-Dimensional Retinal Aggregates Differentiated From Mouse and Human Embryonic Stem Cells. (2016)
  • Author(s): Maekawa Y, Onishi A, Matsushita K, Koide N, Mandai M, Suzuma K, Kitaoka T, Kuwahara A, Ozone C, Nakano T, Eiraku M, Takahashi M
  • Journal Title: Curr Eye Res Volume: 19 Pages: 1-11
  • DOI: 10.3109/02713683.2015.1038359
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 光学式眼軸長測定装置の角膜曲率半径と術後屈折誤差に対する角膜疾患の影響 (2019)
  • Author(s): 髙橋美和、前川有紀、森田 梢、町田 祥、上松聖典、北岡 隆
  • Organizer: 第42回日本眼科手術学会総会
• [Presentation] 黄斑前膜において内境界膜剥離の有無が術後網膜に及ぼす影響の検討 (2019)
  • Author(s): 河野良太、ヤッセルヘルミーモハメド、前川有紀、米田 愛、木下博文、山田義久、築城英子、藤川亜月茶、隈上武志、北岡 隆
  • Organizer: 第123回日本眼科学会総会
• [Presentation] Binocular random perimetry of unilateral macular hole without occlusion (2019)
  • Author(s): Yuki Maekawa, Syougo Ikeda, Eiko Tsuiki, Takashi Kitaoka
  • Organizer: ARVO2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 当院での3年間に行ったバルベルト緑内障手術の長期データ報告 (2019)
  • Author(s): 佐藤健人、前川有紀、隈上武志、北岡 隆
  • Organizer: 第89回九州眼科学会
• [Presentation] 黄斑円孔網膜剥離に対する硝子体手術成績 (2019)
  • Author(s): 秋山郁人、前川有紀、草野真央、築城英子、北岡 隆
  • Organizer: 第89回九州眼科学会
• [Presentation] 血管新生緑内障の3年間の臨床治療成績 (2019)
  • Author(s): 前川有紀、佐藤健人、松本牧子、築城英子、隈上武志、北岡 隆
  • Organizer: 第58回日本網膜硝子体学会総会
• [Presentation] 片眼性網膜前膜における両眼開放同時静的視野検査による網膜感度評価 (2018)
  • Author(s): 前川有紀、池田章吾、築城英子、北岡隆
  • Organizer: 第57回日本網膜硝子体学会総会
• [Presentation] ぶどう膜炎に続発した非虚血性血管新生緑内障2症例の前房内VEGF濃度と治療経過 (2017)
  • Author(s): 前川 有紀、原 佑妃、松本 牧子、築城 英子、隈上 武志、北岡 隆
  • Organizer: 第71回日本臨床眼科学会
• [Presentation] 強度近視の網膜分離症に対する硝子体手術の術後経過 (2017)
  • Author(s): 前川 有紀、築城 英子、北岡 隆
  • Organizer: 第56回日本網膜硝子体学会総会
• [Presentation] 黄斑部脈絡膜申請血管に対する硝子体内注射後の通院中断に影響する因子の検討 (2016)
  • Author(s): 前川有紀、築城英子、草野真央、脇山はるみ、北岡 隆
  • Organizer: 第55回日本網膜硝子体学会総会
  • Place of Presentation: ベルサール渋谷ガーデン（東京都・渋谷区）
  • Year and Date: 2016-12-02
• [Presentation] マウスES細胞由来分化網膜の神経説細胞より伸長する神経突起の観察と解析 (2016)
  • Author(s): 前川有紀、大西暁士、小出直史、鈴間 潔、万代道子、髙橋政代、北岡 隆
  • Organizer: 第48回日本臨床分子形態学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: くまもと県民交流館パレア（熊本県・熊本市）
  • Year and Date: 2016-09-23
• [Presentation] Extracellular matrices preferable to neurite outgrowth from retinal organoids differentiated from mouse embryonic stem cells. (2016)
  • Author(s): Maekawa Y, Onishi A, Koide N, Suzuma K, Mandai M, Kitaoka T, Takahashi M
  • Organizer: ARVO2016
  • Place of Presentation: シアトル（米国）
  • Year and Date: 2016-05-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マウスES細胞由来分化網膜から神経節細胞の神経突起を伸長させる細胞外基質の検討 (2016)
  • Author(s): 前川有紀、大西暁士、小出直史、鈴間 潔、万代道子、北岡 隆、髙橋政代
  • Organizer: 第120回日本眼科学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター他（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-04-07