活性化型TrkBの遺伝子治療による神経再生および失明からの視機能回復

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K07751
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• Principal Investigator: 行方 和彦 公益財団法人東京都医学総合研究所, 疾患制御研究分野, 副参事研究員 (70392355)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 軸索再生 / TrkBシグナル / 遺伝子治療 / 緑内障

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者はこれまでに神経細胞機能と細胞骨格制御との関係に注目し、マウスを用いた神経軸索の再生研究を行っており、アクチン重合を制御するDock3と呼ばれるタンパクに再生促進効果があることを明らかにしてきた。本研究では網膜の神経に注目し、Dock3シグナルの上流因子であるTrkBを用いた遺伝子治療によって神経再生を強力に促し、軸索損傷によって失明したマウスの視機能回復に挑戦している。そのために、アデノ随伴ウィルス（AAV）を活用した遺伝子発現により、細胞内の再生シグナルを増強することで神経保護および神経再生などを誘導するかどうかについて検討している。特に、独自に開発した常時活性型のTrkB分子を利用した遺伝子治療では、視神経挫滅によって障害を受けた網膜神経細胞を強力に保護出来るだけでなく、切断された軸索を再度伸長させることを見出しており、遺伝子治療の分子として非常に有効である可能性がある。また、この常時活性型TrkB分子はERKシグナルおよびAKTシグナルだけでなく様々な細胞内シグナルを活性化することも明らかとなった。
一方、独自に作製したHaus7 KOマウスにおいて、多局所網膜電図や視覚誘発電位などを測定したところ野生型マウスと相違は認められないことから、視機能は正常であることを明らかにしている。さらに視神経の電子顕微鏡画像からも、微小管形成について顕著な異常は認められないことからも、Haus7 KOマウスにおいて視覚器の発生は正常であることが明確となった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

コロナ渦のため研究試薬の在庫枯渇などの問題が生じてはいるが、代替え品に差し替えるなどで対応している。また、常時活性型TrkB分子のAAV精製方法も十分に確立しており研究は順調に進行している。

Strategy for Future Research Activity

常時活性型TrkB分子による神経保護効果および軸索再生効果が、どの細胞内シグナルを介しているのかを明らかにするためERKシグナルまたはAKTシグナルなどそれぞれのシグナル経路を単独で活性化するAAVを作製し、神経保護効果および軸索再生効果についての検討を開始する。

Causes of Carryover

研究試薬や消耗品の購入は計画通りであったため、次年度への持ち越し金額はほとんど無い。

Research Products

• [Journal Article] Roles of the DOCK-D family proteins in a mouse model of neuroinflammation. (2020)
  • Author(s): 1.Namekata, K., Guo, X., Kimura, A., Azuchi, Y., Kitamura, Y., Harada, C. and Harada, T.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 295 Pages: 6710-6720
  • DOI: 10.1074/jbc.RA119.010438
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Topical ripasudil stimulates neuroprotection and axon regeneration in adult mice following optic nerve injury (2020)
  • Author(s): Nishijima Euido、Namekata Kazuhiko、Kimura Atsuko、Guo Xiaoli、Harada Chikako、Noro Takahiko、Nakano Tadashi、Harada Takayuki
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 10 Pages: 15709
  • DOI: 10.1038/s41598-020-72748-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] EAAT1 variants associated with glaucoma (2020)
  • Author(s): Yanagisawa Michiko、Namekata Kazuhiko、Aida Tomomi、Katou Sayaka、Takeda Takuya、Harada Takayuki、Fuse Nobuo、the Glaucoma Gene Research Group、Tanaka Kohichi
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 529 Pages: 943～949
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.06.099
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Suppression of Oxidative Stress as Potential Therapeutic Approach for Normal Tension Glaucoma (2020)
  • Author(s): Harada Chikako、Noro Takahiko、Kimura Atsuko、Guo Xiaoli、Namekata Kazuhiko、Nakano Tadashi、Harada Takayuki
  • Journal Title: Antioxidants Volume: 9 Pages: 874～874
  • DOI: 10.3390/antiox9090874
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 活性型Rasの遺伝子治療による視神経保護と再生への影響. (2020)
  • Author(s): 金義道、本田紗里、北村裕太、郭暁麗、木村敦子、行方和彦、中野匡、原田高幸
  • Organizer: 第１２４回日本眼科学会総会
• [Presentation] Loss of astrocytic ABCA1 induces normal tension glaucoma. (2020)
  • Author(s): Shinozaki, Y., Namekata, K., Kashiwagi, K., Ohno, N., Segawa, T., Harada, T., Koizumi, S.
  • Organizer: FENS 2020 Virtual Forum
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GLAST欠損マウスによる網膜神経節細胞樹状突起の解析. (2020)
  • Author(s): 北村裕太、行方和彦、木村敦子、郭暁麗、山本修一、原田高幸.
  • Organizer: 第３１回日本緑内障学会
• [Presentation] 失明からの視機能回復に向けた新規遺伝子治療ベクターの開発. (2020)
  • Author(s): 金義道、行方和彦、本田紗里、木村敦子、北村裕太、中野匡、原田高幸.
  • Organizer: 第１９回日本再生医療学会総会
• [Presentation] TrkB欠損マウスにおける網膜神経節細胞の変性過程の検討. (2020)
  • Author(s): 北村裕太、安土ゆり子、行方和彦、木村敦子、郭暁麗、山本修一、原田高幸.
  • Organizer: 第７４回日本臨床眼科学会