チャネルロドプシン2をON型双極細胞に発現させた遺伝盲ラットの視覚機能

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21791664
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 菅野 江里子 東北大学, 国際高等研究教育機構, 助教 (70375210)
• Keywords: 神経再生 / 網膜 / 遺伝子導入 / ウイルス / プロモーター

Research Abstract

本研究では、網膜で最初に外部情報を受け取る視細胞が変性し、失明を来たした疾患に対し、「残存する神経細胞に光受容能を賦与する」という全く新しい方法で視覚を再生することを目的としている。この方法では残存する神経細胞に光受容能が賦与されるため、既存の神経ネットワークをそのまま利用することができる。しかしながら、現在の遺伝子導入方法では遺伝子導入のターゲットである網膜神経節細胞(RGCs)全てに遺伝子が導入されてしまい、サブタイプの特性を無視した応答になる可能性がある。そこで、RGCsのOn-cellにのみ反応させる為、この細胞に光応答を伝達するON型双極細胞に特異的に発現させるプロモーターの検討を行った。
チャネルロドプシン2(ChR2)をON型双極細胞に特異的に発現させる為、代謝型グルタミン酸レセプター6(Glu6)プロモーターを用いたアデノ随伴ウイルスベクター(pAAV-Glu6-ChR2)を作成しているが、本年度は濃縮する方法の開発を行い、精製法を確立した。昨年までの研究でAAV2型を硝子体内投与した場合、遺伝子導入効率が低い事が明らかとされた為、2型の他に5型ウイルスを作成しそれぞれ濃縮を行い、硝子体内と網膜下の2種類のルートから投与を行い、遺伝子導入効率を調べた。この結果、いずれの方法でも遺伝子導入効率が大きく改善される事はなかった。
しかし、この結果から特に、網膜下にAAV-Glu6-ChR2を投与した場合は局所にしか遺伝子が導入されない事が分かり、この局所にしか導入されない性質を生かし、臨床応用を考慮した場合には、黄斑部にのみ遺伝子を導入したい場合はGlu6プロモーターのウイルスを網膜下で投与し、広範囲に導入したい場合にはCAGプロモーターのウイルスを硝子体投与する、使い分けが可能になるのではないかと考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Immune responses to adeno-associated virus type 2 encoding channelrhodopsin-2 in agenetically blind rat model for gene therapy. (2011)
  • Author(s): Sugano E, Isago H, Wang Z, Murayama N, Tamai M, Tomita H.
  • Journal Title: Gene Therapy Volume: 18(3) Pages: 266-74
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differentiation of neuronal cells from NIH/3T3 fibroblasts under defined conditions. (2011)
  • Author(s): Wang Z, Sueano E, Isago H, Hiroi T, Tamai M, Tomita H.
  • Journal Title: Development Growth and Differentiation Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dissecting a role for melanopsin in behavioural-light aversion reveals a response independent of conventional photoreception. (2010)
  • Author(s): Semo M, Gias C, Ahmado A, Sugano E, Allen AE, Lawrence JM, Tomita H, Coffey PJ, Vugler AA
  • Journal Title: PLoS One Volume: 29;5(11) Pages: e15009
  • Peer Reviewed
• [Presentation] チャネルロドプシンを用いた視覚再生により得られる視覚の特性と予想される視覚情報について (2011)
  • Author(s): 富田浩史, 菅野江里子, 砂金ひとみ, 王卓, 村山なみえ, 玉井信
  • Organizer: 日本視覚学会
  • Place of Presentation: 工学院大学(東京都)
  • Year and Date: 2011-01-20
• [Presentation] Retinal and systemic immune responses after the transfer of channelrhodopsin-2 into RCS rats (2010)
  • Author(s): Hiroshi Tomita, Eriko Sugano, Hitomi Isago, Teru Hiroi, Zhuo Wang, Makoto Tamai
  • Organizer: XIVth International Symposium on Retinal Degeneration
  • Place of Presentation: Mont-Tremblant (Quebec, Canada)
  • Year and Date: 20100714-20100716
• [Presentation] Optimization of volvox-derived channelrhodopsin-1 to express in mammalian cells (2010)
  • Author(s): Sugano, E., Tomita, H., Isago, H., Hiroi, T., Wang, Z., Tamai, M.
  • Organizer: XIVth International Symposium on Retinal Degeneration
  • Place of Presentation: Mont-Tremblant (Quebec, Canada)
  • Year and Date: 20100714-20100716
• [Presentation] 緑藻類由来遺伝子を用いた視覚再生技術 (2010)
  • Author(s): 富田浩史, 菅野江里子, 砂金ひとみ, 王卓, 村山なみえ, 玉井信
  • Organizer: 日本人工臓器学会
  • Place of Presentation: 国際センター(仙台)
  • Year and Date: 2010-11-20
• [Presentation] Immune responses to adeno-associated virus type 2 encoding channelrhodopsin-2 in a genetically blind rat model for gene therapy (2010)
  • Author(s): 菅野江里子
  • Organizer: (トルコ)大学院講義Department of Molecular biology and Genetics, Bogazici University
  • Place of Presentation: Bogazici University(イスタンブール、トルコ)
  • Year and Date: 2010-10-27
• [Presentation] チャネルロドプシ-2を用いた視覚再生の可能性 (2010)
  • Author(s): 菅野江里子
  • Organizer: 第6回網脈絡膜変性フォーラム
  • Place of Presentation: いわて県民情報交流センター(盛岡)
  • Year and Date: 2010-10-10
• [Presentation] NIH 3T3線維芽細胞からの神経細胞の誘導 (2010)
  • Author(s): 王卓, 菅野江里子, 砂金ひとみ, 廣井照, 玉井信, 富田浩史
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] ボルボックス由来チャネルロドプシン2を導入した遺伝盲ラットの光反応性 (2010)
  • Author(s): 砂金ひとみ, 菅野江里子, 廣井照, 王卓, 玉井信, 富田浩史
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-09-23
• [Presentation] ボルボックス由来チャネルロドプシン-2の網膜における光特性解析 (2010)
  • Author(s): 菅野江里子、砂金ひとみ、王紅霞、王卓、廣井照、玉井信、富田浩史
  • Organizer: 平成22年度「包括脳ネットワーク」夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 旧北海道厚生年金会館(札幌)
  • Year and Date: 2010-07-27
• [Presentation] チャネルロドプシン-2トランスジェニックラットの視覚特性 (2010)
  • Author(s): 富田浩史、菅野江里子、深澤有吾、砂金ひとみ、杉山由香、廣井照、石塚徹、虫明元、加藤めぐみ、平林真澄、重本隆一、八尾寛、玉井信
  • Organizer: 平成22年度「包括脳ネットワーク」夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 旧北海道厚生年金会館(札幌)
  • Year and Date: 2010-07-27
• [Presentation] 緑藻類チャネルロドプシン遺伝子を用いた視覚再生研究:現状と課題 (2010)
  • Author(s): 富田浩史、菅野江里子
  • Organizer: JRPS栃木県支部 定期総会
  • Place of Presentation: 宇都宮市総合福祉センター(宇都宮市)
  • Year and Date: 2010-06-20
• [Presentation] 視機能再建のための遺伝子治療:現状と課題 (2010)
  • Author(s): 富田浩史、菅野江里子
  • Organizer: JRPS群馬県支部 第11回定期総会
  • Place of Presentation: 群馬県社会福祉総合センター(前橋市)
  • Year and Date: 2010-06-19
• [Presentation] Systematic and Local Responses of Channelrhodopsin-2 Gene Therapy (2010)
  • Author(s): Tomita, H., Sugano, E., Isago, H., Hiroi, T., Wang, Z., Tamai, M.
  • Organizer: Annual meeting Association for Research in Vision and Ophthalmology
  • Place of Presentation: Convention Center (Fortlauderdale, FL, US)
  • Year and Date: 2010-05-04
• [Presentation] Visual Responses of Royal College of Surgeons Rats Transferred Modified Volvox Channelrhodopsin-2 Gene (2010)
  • Author(s): Sugano, E., Tomita, H., Isago, H., Hiroi, T., Wang, Z., Tamai, M.
  • Organizer: Annual meeting Association for Research in Vision and Ophthalmology
  • Place of Presentation: Convention Center (Fortlauderdale, FL, US)
  • Year and Date: 2010-05-04
• [Remarks]
  • URL: http://www.visual-neuroscience.med.tohoku.ac.jp/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 発現効率が改善された光受容チャネルロドプシン (2010)
  • Inventor(s): 富田浩史、菅野江里子
  • Industrial Property Rights Holder: 富田浩史、菅野江里子
  • Industrial Property Number: PCT/JP2010/063786
  • Filing Date: 2010-07-10