| Project/Area Number |
22H00579
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 90:Biomedical engineering 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) |
田中 徹 東北大学, 医工学研究科, 教授 (40417382)
菅野 江里子 岩手大学, 理工学部, 准教授 (70375210)
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) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥41,990,000 (Direct Cost: ¥32,300,000、Indirect Cost: ¥9,690,000)
Fiscal Year 2024: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
Fiscal Year 2023: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
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| Keywords | オプトジェネティクス / 網膜色素変性症 / 視覚野 / 人工視覚 / 遺伝子治療 / 光遺伝学 / 網膜 |
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| Outline of Research at the Start |
失明者の視覚を再建する手法として、機器によって光受容を代用する人工網膜、遺伝子導入によって網膜の神経細胞に光受容能を付与する遺伝子治療やiPS細胞から光受容能を持つ視細胞を作り出し移植する細胞治療が研究されている。しかしながら、これらの視覚再建法は、いずれも網膜の光受容細胞である視細胞が変性し失明に至った場合の治療技術であり、緑内障のような眼から脳への情報伝達を担う神経節細胞が障害される失明に対しては適応外である。本研究では、遺伝子導入により脳視覚野に光感受性を付与し、視覚野を直接映像で刺激する、オプトジェネティクス技術と工学技術を融合した、視覚野刺激型の視覚再建技術を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々が開発したComV1遺伝子は、室内光にも応答可能な高感度型であるばかりでなく、反応速度にも優れることから、網膜への遺伝子導入によって高度な視覚を再建できると思われる。現在、網膜への遺伝子導入による視覚再生法は安全性試験を進める段階にあり、安全性が確認されれば治験へと進めることができる。しかしながら、網膜への遺伝治療では標的細胞である神経節細胞が残存していることが重要で、神経節細胞が障害される緑内障などによる失明原因に対して利用できない。そこで、本研究では、視覚野に直接遺伝子導入を行い、視覚野で光を感じることができるかを検証している。昨年度までの研究で、視覚野への効率的な遺伝子導入法（平面的に導入）を開発し、ComV1遺伝子を視覚野に導入することで、シャトルアボイダンスを用いた行動学的評価において、光反応性が回復することが実証された。しかしながら、視細胞の変性により失明に至った動物であっても、日内変動をつかさどる光受容タンパク質のメラノプシンが神経節細胞に存在するため、この働きによって補完された可能性も考えらえる。そこで、本年度は、視覚野の神経活動を可視化することを試みた。正常な視覚を有するラットを用い、神経活動が誘起されると血流が増加することを指標としたIntrisic optical signal imaging(IOS)を実施した。正常ラットの眼前のディスプレイを12分割し、各領域に縞模様を投影し視覚野の活動を記録した。その結果、投影場所に依存した視覚野の部位特異的変化が観察され、未標識で視覚野の活動を記録することに成功した。日内変動を司るメラノプシン陽性神経節細胞は上丘に投射していることから、IOSイメージング法を用いることにより遺伝子導入された視覚野の神経細胞の光に対する応答を記録することができると考えられる。
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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
視覚野に直接、高感度型チャネルロドプシンを導入することにより、光反応性を回復させることに成功した。また、視覚野の活動を直接モニタリングするために、IOSイメージング法を取り入れ、正常な視覚を持つラットで安定的に視覚野の活動を記録することが可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
視覚野への遺伝子導入で視覚野の神経細胞が直接光に応答することをIOSイメージングにより実証し、より詳細な視機能を評価するために、視覚野に映像を提示するための有機ELディスプレイの開発を行う予定である。
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