| Project/Area Number |
21K18278
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 56:Surgery related to the biological and sensory functions and related fields
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
富田 浩史 岩手大学, 理工学部, 教授 (40302088)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅野 江里子 岩手大学, 理工学部, 准教授 (70375210)
尾崎 拓 岩手大学, 理工学部, 准教授 (70621069)
田端 希多子 岩手大学, 理工学部, 特任准教授 (80714576)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥25,870,000 (Direct Cost: ¥19,900,000、Indirect Cost: ¥5,970,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
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| Keywords | ステップ関数型オプシン / 遺伝子治療 / 網膜変性疾患 / ミューラー細胞 / 網膜変性 / チャネルロドプシン / 神経栄養因子 / 光遺伝学 |
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| Outline of Research at the Start |
当研究室で開発したswitChは光照射によってチャネルが開き、光の消灯後も数分間、チャネルの開状態が持続し、紫光照射で即座に閉じる機能を有する。網膜のグリア細胞や網膜色素上皮細胞は脱分極刺激により神経栄養因子を産生することが知られており、これらの細胞にswitCh遺伝子を発現させることで、昼間、太陽光で神経栄養因子が産生され、室内あるいは夜間には、産生が止まるシステムを作り出すことができる。緑内障や網膜色素変性症は、本邦の中途失明原因の第１，２に位置し、神経保護薬の開発が待ち望まれている。本研究は、このような疾患に対する有効な治療技術となる可能性がある。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、当研究室で開発したステップ関数型オプシンをグリア細胞に導入し発現させ、グリア細胞を光で脱分極させ神経栄養因子の産生を促し、神経細胞を保護しようという試みである。現在までに、培養ミューラー細胞にSFO遺伝子を導入し恒常的に遺伝子を発現する細胞株を作製し光照射に伴う栄養因子類の発現を調べ、グリア由来神経栄養因子の発現が10倍程度高まることを見出している。また、GFAPプロモーターを持つプラスミドベクターを用いてTgラットを樹立し、恒常的にSFO遺伝子を発現する網膜の網膜電図記録ならびに組織学的評価を行い、正常な視機能に影響がないことを明らかにしている。本年度は、このTgラットを用いて、軸索切断によって誘導される神経節細胞死ならびに光照射によって誘導される視細胞変性に対する保護効果を検証した。
200lux/Dark（12時間サイクル）の飼育環境下で飼育した野生型ラットをコントロールとして用い、両ラットとも軸索切断前に上丘より蛍光色素を注入し神経節細胞を蛍光により標識した。両ラットの軸索を切断後、同様の光飼育環境下で 日間飼育した後に眼球を摘出し伸展標本を作製した。蛍光顕微鏡を用いて、網膜の特定の領域12か所を撮影し、神経節細胞数を計測した。野生型ラットに比べて、Tgラットでは、全ての網膜箇所で神経節細胞数の減少が抑制されている傾向が見られたものの、有意な差は認められなかった。一方、光照射による視細胞変性モデルでは光照射前に3000luxの光照射を10分間行い、その後1000luxの光照射を24時間行い、1週間後に眼球を摘出し、組織標本を作製した。視細胞層の厚みを計測したところ、Tgラットでは視細胞層が厚く、野生型ラットに比較して視細胞の変性が有意に抑制されていることが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
軸索切断モデルでは抑制傾向が見られたものの効果は見られなかったが、視細胞変性モデルでは保護効果が見られ、光で活性化され神経栄養因子が産生されたためと考えられ、当初の計画通り、光活性化による効果を示すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回、軸索切断モデルでは、細胞死抑制傾向が見られたものの有意な差は見られなかった。一方、視細胞変性モデルでは、光照射前に3000luxの光照射を10分間行い、SFO遺伝子を活性化することによって視細胞保護効果が見られた。今後は軸索切断モデルにおいても予め、SFO遺伝子を光で活性化し、保護効果を検討する予定である。
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