| 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, 農学部, 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 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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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 / ミューラー細胞 / 線条体 / 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 |
当研究室で開発したswitCh遺伝子は、可視光刺激により陽イオンを流入させ、チャネルの開口は光消灯後も7分間持続し、紫光照射により即座に閉口させることも可能な全く新しい特性を持つステップ関数型オプシンである。本研究では、ミューラー細胞への遺伝子導入により、日常光でミューラー細胞を脱分極させ神経栄養因子の産生を促し、様々な網膜神経細胞を保護する試みである。培養細胞を用いた研究で、光刺激によりグリア由来神経栄養因子（GDNF）の発現が上昇すること、switCh発現Tgラットを用いた研究で、光障害による視細胞変性に対して保護効果が確認されている。一方、軸索切断モデルでの神経節細胞死に対しては保護効果が認めらなかった。このことから、動物モデルでの光刺激後のGDNF発現変化を詳細に調べ、保護のメカニズムを明らかにする必要があると考えられた。
そこで、一般的な飼育条件下である「200 lux/Dark」と「5 lux/Dark」の二つの環境下で飼育した場合のGDNF発現量をウエスタンブロッティングにより調べた。200lux/Dark環境下で飼育した場合、switCh-TgラットでGDNF量が高く維持されている傾向が見られた（有意差無し）。一方、GDNF受容体は「5 lux/Dark」飼育環境下で高い傾向がみられ、GDNFとその受容体の発現は飼育環境に依存した違いが認められた。
以上の結果から、GDNFの保護のメカニズムには、GDNFとその受容体の発現変化密接に関わっていると考えられ、網膜虚血などの異なる病態モデルでさらにそのメカニズムについて検証する予定である。
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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
GDNFによる網膜保護のメカニズムとして、GDNFだけでなく受容体の発現変化も関与していることが示唆され、switCh-Tgラットを用いることにより、詳細なGDNFの作用メカニズムを知ることができる可能性がある。単に、switChによる神経保護だけでなく、GDNFの作用メカニズムの解明につながる研究へと展開した。
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| Strategy for Future Research Activity |
飼育環境の違いによるGDNFならびにGDNF受容体の発現変化ならびに一過性の光刺激に伴うこれらの変化を調べるとともに、これまで実施した光障害モデル、軸索切断モデルだけでなく、新たに網膜虚血モデルを用いて、網膜神経細胞保護効果を検証する予定である。また、近年、ミクログリア活性化が病態の進展に寄与していることが報告されていることから、動物モデルで得られた組織標本を利用して、ミクログリアの挙動についても評価する予定である。
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