Analysis of retinoid metabolisms in retina received channelrhodopsin-mediated gene therapy and enhanced visual function by additional supply of vitamin A

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K09713
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56060:Ophthalmology-related
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: Tabata Kitako 岩手大学, 理工学部, 特任准教授 (80714576)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 富田 浩史 岩手大学, 理工学部, 教授 (40302088) ; 菅野 江里子 岩手大学, 理工学部, 准教授 (70375210) ; 尾崎 拓 岩手大学, 理工学部, 准教授 (70621069)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 眼生理学 / 遺伝子治療 / 網膜色素変性症

Outline of Final Research Achievements

Channelrhodopsin (ChR) is a photosensitive material that some green algae have. We have been researching the restoration of vision in blind rats with photoreceptor degeneration by transducing a genetically modified ChR into retinal ganglion cells. ChR needs retinal (RAL) as a cofactor to function in receiving light. RAL-related genes were upregulated in the photoreceptor-degenerated retina by ChR expression. We hypothesized that Muller cells plays some roles in RAL synthesis for supplying ChR because the RAL-related genes are in Muller cells. We observed that amplitudes of VEPs in rats expressing 2 different types of ChRs decreased compared to those in rats expressing a single ChR, and the decreased amplitudes were recovered by a vitamin A supplementation. These results indicated that RAL competition is caused by two different types of ChR.

Free Research Field

眼生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

網膜色素変性症は人口約5000人に一人が罹患しており、重篤な場合には失明に至る。治療法は未だ確立されておらず、難病に指定されている。当研究室では、開発したmVChR1を視細胞変性網膜の神経節細胞に発現させることで視機能回復を試みている。チャネルロドプシン(ChR)は光受容のために補因子としてレチナール(RAL)を持つ。今回、ChRを発現させた網膜はRAL合成関連酵素遺伝子の発現が増加していることがわかった。また二つの異なるChRを発現させたラットの視覚誘発電位が、ビタミンAの投与により改善することがわかった。このことから遺伝子治療後のビタミンA投与により、視機能向上できる可能性が示唆された。