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

2022 Fiscal Year Annual Research 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 / 遺伝子治療 / 緑内障 / TrkB

Outline of Annual Research Achievements

本研究では網膜の神経細胞（特に網膜神経節細胞：RGC)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保護および再生を強力に促し、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。その過程で、研究代表者はリガンドであるBDNFの不在化でも常時活性化するTrkB分子の開発に成功しており、この分子を活用した遺伝子治療への応用について解析を進めている。これまでの研究結果から、独自に作製した活性化TrkB分子の遺伝子治療によってマウス網膜神経節細胞（RGC)の保護と軸索再生が強力に促進されることを明らかにした。遺伝子治療には、網膜神経節細胞への強い感染を示すアデノ随伴ウィルス（AAV2）を活用した。活性化TrkB分子を搭載したAAV2 (AAV2-FiTrkB)を事前にマウス眼球へ投与すると、視神経挫滅処置後のRGC細胞死が抑制されることが判明した。さらに処置後２週間では切断された軸索が再生することが確認できた。この再生軸索は視交叉まで到達しており、およそ4mm以上の距離を伸長したことが明らかとなった。しかし、本来の投射先である上丘までの到達はほとんど認められないため、今後はさらなる改善が必要である。一方、投射部位の近傍において軸索切断を行った場合には、再生軸索は十分に投射先に到達していることが組織学的な解析によって確認された。また、視運動性反応による行動テストを用いて視覚機能を調べたところ、軸索切断処置によって失明状態となったマウスの視機能が部分的に回復する可能性が示された。
以上の成果は国際科学雑誌であるMolecular Therapy （2023年）に掲載された。

Research Products

• [Journal Article] Vision protection and robust axon regeneration in glaucoma models by membrane-associated Trk receptors. (2023)
  • Author(s): Nishijima, E., Honda, S., Kitamura, Y., Namekata, K., Kimura, A., Guo, X., Azuchi, Y., Harada, C., Murakami, A., Matsuda, A., Nakano, T., Parada, L.F., Harada, T.
  • Journal Title: Molecular Therapy Volume: 31 Pages: 810-824
  • DOI: 10.1016/j.ymthe.2022.11.018.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of constitutively active K-Ras on axon regeneration after optic nerve injury (2023)
  • Author(s): Kiyota, N., Namekata, K., Nishijima, E., Guo, X., Kimura, A., Harada, C., Nakazawa, T., Harada, T
  • Journal Title: Neuroscience Letters Volume: 4 Pages: 137124
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2023.137124
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Astrocytic dysfunction induced by ABCA1 deficiency causes optic neuropathy. (2022)
  • Author(s): Shinozaki, Y., Leung, A., Namekata, K., Saitoh, S., Nguyen, H.B., Takeda, A., Danjo, Y., Morizawa, Y., Shigetomi, E., Sano, F., Yoshioka, N., Takebayashi, H., Ohno, N., Segawa, T., Miyake, K., Kashiwagi, K., Harada, T., Ohnuma, S., Koizumi, S.
  • Journal Title: Science Advances Volume: 8 Pages: 1081
  • DOI: 10.1126/sciadv.abq1081.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ASK1 signaling regulates phase specific glial interactions during neuroinflammation. (2022)
  • Author(s): Guo, X., Kimura, A., Namekata, K., Harada, C., Arai, N., Takeda, K., Ichijo, H., Harada, T.
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the U.S.A. Volume: 119 Pages: e2103812119
  • DOI: 10.1073/pnas.2103812119.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genetic inhibition of collapsin response mediator protein-2 phosphorylation ameliorates retinal ganglion cell death in normal-tension glaucoma models. (2022)
  • Author(s): Brahma, M.M., Takahashi, K., Namekata, K., Harada, T., Goshima, Y., Ohshima, T.
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 27 Pages: 526-536
  • DOI: 10.1111/gtc.12971.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of lighting environment on the degeneration of retinal ganglion cells in glutamate/aspartate transporter deficient mice, a mouse model of normal tension glaucoma. (2022)
  • Author(s): Ohashi, T., Namekata, K., Guo, X., Kimura, A., Harada, C., Harada, T
  • Journal Title: Biochemistry and Biophysics Reports Volume: 29 Pages: 101197
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2021.101197
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] DOCKファミリー分子が視神経炎症を重症化する分子メカニズムの解明 (2022)
  • Author(s): 行方和彦
  • Organizer: 第126回日本眼科学会総会
  • Invited
• [Presentation] Constitutively active Ras promotes protection and axon regeneration in retinal ganglion cells after optic nerve injury. (2022)
  • Author(s): Kiyota N, Namekata K, Guo X, Kimura A, Nakazawa T, Harada T
  • Organizer: ARVO2022 meeting
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 公益財団法人東京都医学総合研究所 視覚病態プロジェクト
  • URL: https://www.igakuken.or.jp/retina/