低酸素応答制御による網膜疾患へのアプローチ

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K10881
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 栗原 俊英 慶應義塾大学, 医学部, 特任講師 (50365342)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 低酸素誘導因子 / 加齢黄斑変性

Outline of Annual Research Achievements

加齢黄斑変性（AMD）は先進国における55歳以上の主要な失明原因である。しかしその根本的な病態メカニズムはわかっていない。近年、低酸素誘導因子（hypoxia-inducible factor; HIF）が様々な疾患の病態生理に関与していることが明らかにされつつある。そこでAMDの病態形成におけるHIFの役割を解明するために、Cre/Loxp技術を利用しHIFやその制御因子であるVHL（von Hippel Lindau protein）を標的とした成体誘導網膜色素上皮（RPE）細胞特異的コンディショナルノックアウトマウスを作製し解析を行った。その中で、HIFの異所的な安定は網膜変性を誘導することが明らかとなり、AMDにおける新たな治療標的となることを見出した。
治療法の確立されていないAMDの新規治療法の開発は多くの患者にとって非常に有用なことである。また網膜変性疾患により一度視細胞が障害されてしまうとその視機能は取り戻すことができないため、疾患初期から介入の可能性があるHIF阻害の意義は大きいと考える。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通りAMDの病態形成におけるHIFの役割を明らかとしつつある。
作製したRPE細胞特異的HIFおよびVHLコンディショナルノックアウトマウスの表現型を解析することで、RPEにおけるHIFの過剰発現が、網膜変性を誘導することを見出した。また、網膜切片の組織学的な検証や代謝変化を検証することにより、HIFの過剰な発現がグルコースや脂質の代謝に影響を与え、その結果網膜変性が引き起こされることを明らかにし、HIFを阻害することによるAMDへの新たな治療の可能性を見出し、論文報告した（Kurihara T, et al. eLife 2016）。
さらに、網膜変性モデルに対する既知HIF阻害剤であるトポテカンの投与実験を行い、その治療的抑制効果を確認した（三輪、栗原ら. 第120回 日本眼科学会総会）。

Strategy for Future Research Activity

引き続きHIF、VHLさらにVEGFなどのRPE特異的コンディショナルノックアウトマウスを作成および解析を進めることでAMD病態形成における低酸素応答遺伝子群のさらなる役割の解明を目指す。またHIFの細胞内代謝へ与える影響を分子生物学的な手法を用いて検証を行っていく。さらにHIFを阻害することによるAMDへの治療的介入の可能性を検討するために、AMDモデルマウスへの既知のHIF阻害剤の投与実験を行う。また既知HIF阻害剤の多くは細胞毒性が強くそのままでは臨床応用が困難であるため、新規HIF阻害剤の開発が必要である。そこで新規HIF阻害剤の開発を目指し天然物や低分子化合物のライブラリーを用いたドラッグスクリーニングを行い、得られた候補物質をAMDモデルマウスへ投与しその効果を確認する。

Causes of Carryover

少額であり、研究消耗品の購入に充てられなかった為

Expenditure Plan for Carryover Budget

来年度分と合わせて研究用消耗品の購入費に充てる予定

Research Products

• [Int'l Joint Research] The Scripps Research Institute(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: The Scripps Research Institute
• [Journal Article] Development and pathological changes of neurovascular unit regulated by hypoxia response in the retina (2016)
  • Author(s): Kurihara T
  • Journal Title: Progress in Brain Research Volume: 225 Pages: 201-211
  • DOI: 10.1016/bs.pbr.2016.03.006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Distinct responsiveness to intravitreal ranibizumab therapy in polypoidal choroidal vasculopathy with single or multiple polyps. (2016)
  • Author(s): Suzuki M, Nagai N, Shinoda H, Uchida A, Kurihara T, Tomita Y, Kamoshita M, Iyama C, Tsubota K, Ozawa Y
  • Journal Title: American Journal of Ophthalmology Volume: 166 Pages: 52-59
  • DOI: 10.1016/j.ajo.2016.03.024
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hypoxia-induced metabolic stress in retinal pigment epithelial cells is sufficient to induce photoreceptor degeneration. (2016)
  • Author(s): Kurihara T, Westenskow PD, Gantner ML, Usui Y, Schultz A, Bravo S, Aguilar E, Wittgrove C, Friedlander MS, Paris LP, Chew E, Siuzdak G, Friedlander M
  • Journal Title: eLife Volume: 14319 Pages: 1-22
  • DOI: 10.7554/eLife.14319
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ルテイン高含有ホウレンソウ摂取による黄斑色素密度に対する効果のパイロットスタディ (2016)
  • Author(s): 小沢 洋子, 永井 紀博, 鈴木 美砂, 栗原 俊英, 篠田 肇, 渡辺 満, 坪田 一男
  • Journal Title: 日本眼科学会雑誌 Volume: 120(1) Pages: 41-48
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Neuroprotective Effect of Rapamycin as a Modulator of the mTOR-NF-κB Axis during Retinal Inflammation. (2016)
  • Author(s): Okamoto T, Ozawa Y, Kamoshita M, Osada H, Toda E, Kurihara T, Nagai N, Umezawa K, Tsubota K
  • Journal Title: PLoS One Volume: 11(1) Pages: 1-14
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0146517
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] iPSC-Derived Retinal Pigment Epithelium Allografts Do Not Elicit Detrimental Effects in Rats: A Follow-Up Study (2016)
  • Author(s): Westenskow PD, Bucher F, Bravo S, Kurihara T, Feitelberg D, Paris LP, Aguilar E, Lin JH, Friedlander M
  • Journal Title: Stem Cells International Volume: 2016 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1155/2016/8470263
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Global metabolomics reveals metabolic dysregulation in ischemic retinopathy. (2016)
  • Author(s): Paris LP, Johnson CH, Aguilar E, Usui Y, Cho K, Hoang LT, Feitelberg D, Benton HP, Westenskow PD, Kurihara T, Trombley J, Tsubota K, Ueda S, Wakabayashi Y, Patti GJ, Ivanisevic J, Siuzdak G, Friedlander M
  • Journal Title: Metabolomics Volume: 12(1):15 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1007/s11306-015-0877-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Wide-Angle Viewing System versus Conventional Indirect Ophthalmoscopy for Scleral Buckling. (2015)
  • Author(s): Tomita Y, Kurihara T, Uchida A, Nagai N, Shinoda H, Tsubota K, Ozawa Y
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5:13256 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1038/srep13256
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neurovascular crosstalk between interneurons and capillaries is required for vision. (2015)
  • Author(s): Usui Y, Westenskow PD, Kurihara T, Aguilar E, Sakimoto S, Paris LP, Wittgrove C, Feitelberg D, Friedlander MS, Moreno SK, Dorrell MI, Friedlander M
  • Journal Title: The Journal of Clinical Investigation Volume: 125(6) Pages: 2335-2346
  • DOI: 10.1172/JCI80297
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] アマクリン細胞と網膜内の中層毛細血管によるneurovascular unitは視機能に関係する (2016)
  • Author(s): 白井 嘉彦、栗原 俊英、崎元 晋、後藤 浩、Martin Friedlander
  • Organizer: 第120回日本眼科学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター／東北大学百周年記念会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-04-10 – 2016-04-10
• [Presentation] HIF阻害剤トポテカンによる網膜光障害モデルへの阻害効果 (2016)
  • Author(s): 三輪幸裕、宮内真紀、姜効炎、堅田侑作、森紀和子、鳥居秀成、坪田一男、栗原俊英
  • Organizer: 第120回日本眼科学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター／東北大学百周年記念会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-04-10 – 2016-04-10
• [Presentation] 高度近視の未成年者に見られる睡眠の質の低下 (2016)
  • Author(s): 綾木 雅彦、鳥居 秀成、栗原 俊英、根岸 一乃、坪田 一男
  • Organizer: 第120回日本眼科学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター／東北大学百周年記念会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-04-08 – 2016-04-08
• [Presentation] fMRIを用いた光刺激によるC57BL6/jマウス視覚野活性化の同定 (2016)
  • Author(s): 坪田 欣也、小牧 裕司、高田 則雄、吉田 哲、田中 謙二、岡野 栄之、後藤 浩、坪田 一男、栗原 俊英
  • Organizer: 第120回日本眼科学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター／東北大学百周年記念会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-04-08 – 2016-04-08
• [Presentation] 加齢黄斑変性の抗VEGF抗体投与前後の前房内補体・サイト力イン濃度と再発との関連 (2016)
  • Author(s): 阿川 毅、白井 嘉彦、若林 美宏、馬詰 和比古、村松 大弐、毛塚 剛司、山川 直之、栗原 俊英、Martin Friedlander、後藤 浩
  • Organizer: 第120回日本眼科学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター／東北大学百周年記念会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-04-07 – 2016-04-07
• [Presentation] 視力良好な滲出型加齢黄斑変性に対するアフリベルセプ卜硝子体内注射の前向き研究 (2016)
  • Author(s): 南 早紀子、永井 紀博、鈴木 美砂、栗原 俊英、鴨下 衛、内田 敦郎、篠田 肇、坪田 一男、小沢 洋子
  • Organizer: 第120回日本眼科学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター／東北大学百周年記念会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-04-07 – 2016-04-07
• [Presentation] Tetシステムを利用した網膜神経節細胞特異的な遺伝子改変動物モデルの構築 (2016)
  • Author(s): 堅田侑作、田中謙二、三輪幸裕、姜効炎、森紀和子、宮内真紀、鳥居秀成、坪田一男、栗原俊英
  • Organizer: 第120回日本眼科学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター／東北大学百周年記念会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-04-07 – 2016-04-07
• [Presentation] ヒヨコ実験近視モデルにおけるUV照射と血清ビタミンD量の相関 (2016)
  • Author(s): 森紀和子、栗原俊英、姜効炎、宮内真紀、堅田侑作、三輪幸裕、世古裕子、鳥居秀成、坪田一男
  • Organizer: 第120回日本眼科学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター／東北大学百周年記念会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-04-07 – 2016-04-07
• [Presentation] 血糖降下剤メトホルミンによるヒヨコ近視モデルに対する近視抑制効果 (2016)
  • Author(s): 鳥居秀成、栗原俊英、堅田侑作、三輪幸裕、森紀和子、宮内真紀、姜効炎、世古裕子、坪田一男
  • Organizer: 第120回日本眼科学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター／東北大学百周年記念会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-04-07 – 2016-04-07
• [Presentation] 炎症性腸疾患に対する抗TNFα療法施行中に発症した若年後部ぶどう膜炎の一例 (2016)
  • Author(s): 栗原俊英
  • Organizer: 第18回信濃町網膜研究会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学信濃町キャンパス（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2016-03-18 – 2016-03-18
• [Presentation] 抗VEGF薬に反応するが再発を繰り返す糖尿病黄斑浮腫症例 (2016)
  • Author(s): 栗原俊英
  • Organizer: DME Expert Meeting in Tokyo
  • Place of Presentation: ステーションカンファレンス東京（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2016-03-03 – 2016-03-03
  • Invited
• [Presentation] 低酸素応答による網膜組織代謝制御と疾患の関わり (2016)
  • Author(s): 栗原俊英
  • Organizer: 弘前大学グルコース代謝セミナー
  • Place of Presentation: 弘前大学本町地区キャンパス（青森県弘前市）
  • Year and Date: 2016-02-29 – 2016-02-29
  • Invited
• [Presentation] 低酸素応答で制御される網膜neurovascular unitの発生と病的変化 (2016)
  • Author(s): 栗原俊英
  • Organizer: Neurovascular Unit研究会2016
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学信濃町キャンパス（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2016-01-23 – 2016-01-23
  • Invited
• [Presentation] 網膜アマクリン細胞が網膜内の中層毛細血管を制御する (2015)
  • Author(s): 臼井嘉彦、栗原俊英、後藤浩
  • Organizer: 第54回日本網膜硝子体学会総会
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-12-04 – 2015-12-04
• [Presentation] 加齢黄斑変性におけるベバシズマブ硝子体投与前後の前房内補体濃度 (2015)
  • Author(s): 阿川毅、臼井嘉彦、若林美宏、馬詰和比古、村松大弐、毛塚剛司、山川直之、栗原俊英、Martin Friedlander、後藤浩
  • Organizer: 第54回日本網膜硝子体学会総会
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-12-04 – 2015-12-04
• [Presentation] 2型糖尿病モデルマウスに対する有酸素運動による網膜神経保護効果 (2015)
  • Author(s): 鴨下衡、長田秀斗、戸田枝里子、栗原俊英、永井紀博、篠田肇、坪田一男、小沢洋子
  • Organizer: 第54回日本網膜硝子体学会総会
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-12-04 – 2015-12-04
• [Presentation] 加齢黄斑変性に対するアフリベルセプト投与無効症例の予測因子 (2015)
  • Author(s): 永井紀博、鈴木美砂、持丸博史、富田洋平、内田敦郎、栗原俊英、井山千草、鴨下衡、篠田肇、坪田一男、小沢洋子
  • Organizer: 第54回日本網膜硝子体学会総会
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-12-04 – 2015-12-04
• [Presentation] 脳梗塞の既往のあるCRVOの一例 (2015)
  • Author(s): 栗原俊英
  • Organizer: RVO Expert Clinical Conference
  • Place of Presentation: 大手町ファーストスクウェアカンファレンス（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-10-10 – 2015-10-10
  • Invited
• [Presentation] An association of serum vitamin D level with myopia initiation by UV exposure in chick (2015)
  • Author(s): Toshihide Kurihara, Hidemasa Torii, Yuko Seko, Kazuo Tsubota
  • Organizer: The 15th International Myopia Conference
  • Place of Presentation: 温州（中華人民共和国）
  • Year and Date: 2015-09-24 – 2015-09-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Axial Length of School Children around the Earth’s Equatorial Area and Factors Affecting the Axial Length (2015)
  • Author(s): Kazuo Tsubota, Hiroko Ozawa, Hidemasa Torii, Shigemasa Takamizawa, Toshihide Kurihara, Kazuno Negishi
  • Organizer: The 15th International Myopia Conference
  • Place of Presentation: 温州（中華人民共和国）
  • Year and Date: 2015-09-24 – 2015-09-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Peripheral refraction and outdoor activity may independently affect axial elongation (2015)
  • Author(s): Hidemasa Torii, Toshihide Kurihara, Kazuno Negishi, Kazuo Tsubota
  • Organizer: The 15th International Myopia Conference
  • Place of Presentation: 温州（中華人民共和国）
  • Year and Date: 2015-09-24 – 2015-09-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] fMRIを用いた光刺激によるC57BL6/ｊマウスの視覚野活性化の同定 (2015)
  • Author(s): 坪田欣也、小牧裕司、高田則雄、吉田哲、田中謙二、岡野栄之、後藤浩、坪田一男、栗原俊英
  • Organizer: 第36回日本炎症・再生医学会
  • Place of Presentation: 虎ノ門ヒルズフォーラム（東京都港区）
  • Year and Date: 2015-07-22 – 2015-07-22
• [Presentation] 光障害モデルにおけるRPEタイトジャンクション破綻に対するルテインの保護効果 (2015)
  • Author(s): 鴨下衛、長田秀斗、永井紀博、栗原俊英、小林沙織、坪田一男、小沢洋子
  • Organizer: 第36回日本炎症・再生医学会
  • Place of Presentation: 虎ノ門ヒルズフォーラム（東京都港区）
  • Year and Date: 2015-07-21 – 2015-07-21
• [Presentation] 低酸素応答に支配される網膜 (2015)
  • Author(s): 栗原俊英
  • Organizer: 同志社大学先端医工学研究センターセミナー
  • Place of Presentation: 京田辺キャンパス医心館（京都府京田辺市）
  • Year and Date: 2015-06-24 – 2015-06-24
  • Invited
• [Presentation] Light-induced retinal degeneration and AMPK (2015)
  • Author(s): Hirohiko Kawashima, Hideto Osada, Tomohiro Okamoto, Norimitsu Ban, Mamoru Kamoshita, Toshihide Kurihara, Norihiro Nagai, Kazuo Tsubota, Yoko Ozawa
  • Organizer: ARVO Annual Meeting 2015
  • Place of Presentation: デンバー（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-05-07 – 2015-05-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Neurovascular crosstalk between retinal interneurons and intraretinal capillaries is required for murine visual function (2015)
  • Author(s): Yoshihiko Usui, Peter D Westenskow, Toshihide Kurihara, Edith Aguilar, Susumu Sakimoto, Liliana P Paris, Carli M Wittgrove, Daniel Feitelberg, Stacey K Moreno, Martin Friedlander
  • Organizer: ARVO Annual Meeting 2015
  • Place of Presentation: デンバー（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-05-05 – 2015-05-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification and Quantification of the Murine Visual Cortex Activity by Functional MRI (2015)
  • Author(s): Kinya Tsubota, Yuji Komaki, Norio Takata, Tetsu Yoshida, Kenji F Tanaka, Hideyuki Okano, Hiroshi Goto, Kazuo Tsubota, Toshihide Kurihara
  • Organizer: ARVO Annual Meeting 2015
  • Place of Presentation: デンバー（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-05-05 – 2015-05-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Elucidating the molecular basis for the severe hypoxia-induced proliferative retinopathy associated with dystrophin deficiency (2015)
  • Author(s): Felicitas Bucher, Mollie Friedlander, Toshihide Kurihara, Peter D Westenskow, Edith Aguilar, Tim U Krohne, Yoshihiko Usui, Elizabeth Scheppke, Martin Friedlander
  • Organizer: ARVO Annual Meeting 2015
  • Place of Presentation: デンバー（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-05-05 – 2015-05-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Human iPSC-derived retinal pigment epithelium allografts are stable for over two years and do not elicit detrimental effects in rats (2015)
  • Author(s): Daniel Feitelberg, Peter D Westenskow, Stephen Bravo, Toshihide Kurihara, Felicitas Bucher, Liliana P Paris, Edith Aguilar, Carli M Wittgrove, Jonathan H. Lin, Martin Friedlander
  • Organizer: ARVO Annual Meeting 2015
  • Place of Presentation: デンバー（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-05-04 – 2015-05-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hypoxic stress alters the metabolic capacity and output of RPE cells leading to photoreceptor degeneration (2015)
  • Author(s): Marin Gantner, Toshihide Kurihara, Yoshihiko Usui, Peter D Westenskow, Edith Aguilar, Ashley Barnett, Mitchell Prins, Martin Friedlander
  • Organizer: ARVO Annual Meeting 2015
  • Place of Presentation: デンバー（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-05-03 – 2015-05-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Microglia appose the intermediate retinal vascular plexus and their ablation induces a decreased physiological and pathological intermediate plexus (2015)
  • Author(s): Edith Aguilar, Yoshihiko Usui, Peter D Westenskow, Toshihide Kurihara, Elizabeth Scheppke, Lindsay Keir, Susumu Sakimoto, Carli M Wittgrove, Daniel Feitelberg, Martin Friedlander
  • Organizer: ARVO Annual Meeting 2015
  • Place of Presentation: デンバー（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-05-03 – 2015-05-03
• [Presentation] Neuroprotective effect of rapamycin in the retina (2015)
  • Author(s): Tomohiro Okamoto, Mamoru Kamoshita, Hideto Osada, Eriko Toda, Toshihide Kurihara, Norihiro Nagai, Kazuo Tsubota, Yoko Ozawa
  • Organizer: ARVO Annual Meeting 2015
  • Place of Presentation: デンバー（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-05-03 – 2015-05-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Photoreceptor-derived peptidylglycine alpha-amidating monoxygenase (PAM) is required for vascular maintenance and visual function (2015)
  • Author(s): Peter D Westenskow, Yoshihiko Usui, Toshihide Kurihara, Edith Aguilar, Daniel Feitelberg, Carli M Wittgrove, Ashley Barnett, Salome Murinello, Stephen Bravo, Martin Friedlander
  • Organizer: ARVO Annual Meeting 2015
  • Place of Presentation: デンバー（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-05-03 – 2015-05-03
  • Int'l Joint Research