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2012 Fiscal Year Annual Research Report

慢性留置型EcoG電極を用いた回復視機能の評価

Research Project

Project/Area Number 24390393
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Research InstitutionIwate University

Principal Investigator

冨田 浩史  岩手大学, 工学部, 教授 (40302088)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤井 直敬  独立行政法人理化学研究所, 適応知性研究チーム, チームリーダー (20392095)
菅野 江里子  岩手大学, 工学部, 特任准教授 (70375210)
田中 徹  東北大学, 大学院・医工学研究所, 教授 (40417382)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords視細胞変性 / 視覚再生 / 皮質電図 / 遺伝子導入 / アデノ随伴ウイルス
Research Abstract

我々は、中途失明に対する視覚再生法として、緑藻類クラミドモナス由来の光受容陽イオンチャネル遺伝子(チャネルロドプシンI2:ChR2)を用いた視覚再生法を検討している。これまでに、視細胞の変性により失明した網膜の神経節細胞に導入することによって、神経節細胞に光受容能を賦与し、視機能を回復させることに成功している。本研究では、カニクイザルを用いて、ChR2によって得られる視機能を、従来の行動学的手法による主観的評価に加え、最新の電気生理学的手法を用いて客観的に評価する。客観的機能評価は、視力検査課題遂行中カニクイザルの視覚野皮質脳活動をElectrocorticogram(EcoG)電極を用いて記録し、その脳活動から視覚情報を直接デコードすることで行う。このデコード技術によって、ChR2を介して脳内に到達する視覚情報量を定量的に扱う事が可能であり、その成果は今後の臨床的視覚補填技術の開発に必須であると考えられる。
平成24年度は、片眼失明モデルの作製、皮質への遺伝子導入法の検討、および視力検査プログラムの改定を行った。片眼失明モデルの作製では、有色家兎を用いて、光線力学療法で用いられるビスダインを用いた視細胞変性モデルおよび硝子体内に一酸化窒素除法剤(NO除法剤)を注入することによる変性モデルを作製した。過剰量のビスダインを投与し、網膜に光照射を行ったところ光照射部位に現局し視細胞の変性が確認された。NO除法剤では、高濃度になるにつれ、網膜全層に障害が見られた。遺伝子導入法の検討では、AAV2型を用いてカニクイザルの視覚皮質表層に導入する手法、注入によって導入する手法を試みたが、いずれの場合も明瞭な発現は確認されなかった。今後はAAVの血清型を変更し、導入法を検討する予定である。視力検査プログラムについてもECOG記録に最適化したプログラムへと改定中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

東北大学から岩手大学に異動し、研究環境を整えるのに時間を要している。カニクイザルを用いた実験は、引き続き東北大学で行っているため。

Strategy for Future Research Activity

視力検査トレーニング済みのカニクイザルの両側視覚野に計128個の電極を埋め込み行い、正常時の視力検査時の活動を記録する。また、正常視力の誘発電位を記録する。カニクイザルが視力検査課題実施時にどこを注視しているかを知るために、眼球運動を記録し、デコーディングのためのデータ収集を行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

岩手大学異動後、動物実験の環境を整えるのに時間を要しており、カニクイザルの飼育許可がおり次第、岩手大学内でカニクイザルでの実験をスタートさせるために必要である。

  • Research Products

    (16 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (5 results) Book (2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Different anti-oxidant effects of thioredoxin 1 and thioredoxin 2 in retinal epithelial cells2013

    • Author(s)
      Sugano E, I sago H, Murayama N, Tamai M, Tomita H
    • Journal Title

      Cell structure and Function

      Volume: 38(1) Pages: 81-88

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optogenetically Induced Seizure and the Longitudinal Hippocampal Network Dynamics2013

    • Author(s)
      Osawa S, Iwasaki M, Hosaka R, Matsuzaka M, Tomita H, Ishizuka T, Sugano E, Okumura E, Yawo H, Nakasato N, Tominaga T, Mushiake H
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 8(4) Pages: e60928

    • DOI

      doi:10.1371/journal.pone.0060928.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Intravitreal injection or topical eye-drop application of a μ-calpain C2L domain peptide protects against photoreceptor cell death in Royal College of Surgeons' rats, a model of retinitis pigmentosa2012

    • Author(s)
      Ozaki T, Nakazawa M, Yamashita T, Sorimachi H, Hata S, Tomita H, Isago H, Baba A, Ishiguro SI
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta

      Volume: 1822(11) Pages: 1783-95

    • DOI

      doi:10.1016/j.bbadis.2012.07.018.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A system for recording neural activity chronically and simultaneously from multiple cortical and subcortical regions in non-human primates2012

    • Author(s)
      Feingold J, Desrochers T, Fujii N, Harlan R, Tierney P, Shimazu H, Amemori K, and Graybiel AM
    • Journal Title

      J. Neurophysiol.

      Volume: 107 Pages: 1979-1995

    • DOI

      doi:10.1152/jn.00625.2011.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Decoding continuous 3D hand trajectories from epidural electrocorticographic signals in Japanese macaques2012

    • Author(s)
      Shimoda K, Nagasaka Y, Chao ZC, and Fujii N
    • Journal Title

      J Neural Eng.

      Volume: 9(3) Pages: 036015

    • DOI

      Doi:10.1088/1741-2560/9/3/036015.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Substitutional reality system : a novel experimental platform for experiencing alternative reality.2012

    • Author(s)
      Suzuki K., Wakisaka S, Fujii N
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 459 Pages: 1-9

    • DOI

      doi:10.1038/srep00459.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spontaneous synchronization of arm motion between Japanese macaques2012

    • Author(s)
      Nagasaka Y, Chao ZC, Hasegawa N, Notoya T, Fujii N
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 1151 Pages: 1-9

    • DOI

      Doi:10.1038/srep01151.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] チャネルロドプシンを利用した遺伝子治療研究2012

    • Author(s)
      菅野江里子
    • Organizer
      日本臨床視覚電気生理学会
    • Place of Presentation
      ミッドランドホール(名古屋)
    • Year and Date
      2012-10-06
  • [Presentation] 変異型チャネルロドプシンのパッチクランプ法による評価2012

    • Author(s)
      村山奈美枝,菅野江里子,砂金ひとみ,斎藤建彦,玉井信,富田浩史
    • Organizer
      日本動物学会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪)
    • Year and Date
      2012-09-13
  • [Presentation] カニクイザルの片眼視細胞変性モデルの確立2012

    • Author(s)
      砂金ひとみ,菅野江里子,村山奈美枝,原富雄,萩森一郎,玉井信,富田浩史
    • Organizer
      日本動物学会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪)
    • Year and Date
      2012-09-13
  • [Presentation] Establishment of a method for the visual acuity test on cynomolgus monkey2012

    • Author(s)
      Tomita H, Isago H, Iwata E, Murayama N, Shinomoto Y, Watanabe M, Tamai M, Sugano E
    • Organizer
      Annual meeting Association for Research in Vision and Ophthalmology
    • Place of Presentation
      Convention Center(Ft. Lauderdale, FL, U. S)
    • Year and Date
      2012-05-09
  • [Presentation] Restore vision covering visible light by using single gene, modified volvox channel rhodopsin-12012

    • Author(s)
      Sugano E, Isago H, Murayama N, Saitoh T, Tamai M, Tomita H
    • Organizer
      Annual meeting Association for Research in Vision and Ophthalmology
    • Place of Presentation
      Convention Center(Ft. Lauderdale, FL, U. S)
    • Year and Date
      2012-05-07
  • [Book] オプトジェネティクス(光遺伝学)~光操作による行動制御技術~2013

    • Author(s)
      菅野江里子、冨田浩史
    • Total Pages
      248-257
    • Publisher
      (株)エヌ・ティー・エス出版
  • [Book] Gene Therapy / Book 22012

    • Author(s)
      Tomita H, Sugano E, Isago H, Tamai M
    • Total Pages
      493-510
    • Publisher
      INTECH
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.bsc.tohoku.ac.jp/contents/c2_32/c2_32_tomita_h.html

  • [Remarks]

    • URL

      http://www.crieto.hosp.tohoku.ac.jp/seedlist/seed14.html

URL: 

Published: 2014-07-16  

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