Multiple approaches for optic nerve regeneration in rat optic nerve crush models
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22K09829
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56060:Ophthalmology-related
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
忍足 俊幸 千葉大学, 大学院医学研究院, 特任教授 (40546769)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 神経保護 / 神経再生 / 神経細胞死 / 神経栄養因子 / 電気刺激 / 視神経挫滅 / 神経変性 / 視神経再生 / 多角的アプローチ / translational research |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では種々の神経保護・再生促進作用を有する数種類の戦略を組み合わせることにより、実現性の高い視神経再生治療を確立することを目的としている。そのためラット視神経挫滅モデルを用いて再生治療の多角的アプローチを計画し、その有用性と実現可能性について検討を加えることにした。本研究は視神経再生戦略の臨床応用を目的としたtranslational researchである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
視神経挫滅後の視神経再生治療は研究レベルにおいては既に視交叉を越えて大脳皮質まで再生線維を誘導できるようになっているが、これは現実的には実現の乏しい遺伝子操作を加えた上でかつ多角的アプローチによってなされたものである。また、再生効率は機能回復には十分とはいえないレベルである。より実用性・汎用性に富み、かつ再生効率を上げるための工夫が必要である。また。視神経挫滅モデルは外傷を想定した急性疾患のモデルであり慢性疾患である糖尿病網膜症や緑内障に応用するにはさらなる工夫が必要である。詳細は述べられないが、我々の戦略は慢性疾患にも耐えうるような実用性を加味したものである。本研究では慢性疾患で再生治療を確立する前に、より再現性の高い視神経挫滅モデルを用いて多角的かつ慢性疾患にも臨床応用可能な神経保護・再生治療戦略を確立することを目的に実験を行っている。
我々は過去の報告で３種の神経保護合剤を用いて神経保護・再生促進効果を検討してきたが３種混合剤が単剤より有意に神経保護・再生促進作用があることをin vitro, in vivo視神経挫滅モデルで証明してきた。しかしながらNT-4単剤の点眼ではin vivoで効果が発揮できないことから、NT-4は硝子体投与で施行することとした。ただし頻回投与を避けるため別の治療戦略と併用しなければならない。過去の報告では電気刺激を含む多角的アプローチが再生線維を長く誘導できていたが、電気刺激による細胞内cAMP濃度上昇、growth coneの形態維持効果などが再生誘導に寄与したものと推察される。そこで我々も経皮的網膜電気刺激装置（TES)を用い、今までの治療戦略と組み合わせることでより効率的な神経保護・再生促進効果を得られるか検討してきている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
視神経挫滅モデルによって得られた過去のデータから新規に動物を用いる際、全ての薬剤を点眼で投与せず、NT-4は硝子体内投与に変更した。かつ残り２剤は併用すると原因は不明であるが高率に血管新生を誘導することが判明しており、１剤をTESによる電気刺激に変更することで血管新生を抑制できると推察した。残り１剤を引き続き点眼で使用することにした。新しいラット用の経皮的電気刺激装置を今年度新たに購入できており、今後新たに新規動物を用いた動物実験を遂行していく予定である。
また、昨今neuroinflammationという概念が確立されてきており、炎症が網膜・視神経疾患の病態に関与することが示唆されている。我々は網膜炎症疾患の代表である糖尿病網膜症をモデルにneuroinflammationがどのように病態に関与しうるかを過去の文献をreviewし、体系的に総説にまとめて論文にした。今後の疾患モデルを神経細胞死のメカニズムを検討するうえでも有用と思われる。本総説はInternational Journal of Molecular Science (IF=5.6);2023;24:9166に査読を通って掲載された。
またアポトーシスだけでなく炎症関連細胞死に属するパイロトーシス、フェロトーシス、ネクロトーシスが種々の網膜・視神経疾患の細胞死に関与していることがわかってきている。そこで炎症性網膜疾患のある糖尿病網膜症においてこれらの細胞死がどのように病態に関与するかを最近の報告を中心にまとめて総説として論文化した。今後神経細胞死を研究するうえでアポトーシス以外の細胞死についても検討項目に加えていく必要性があることが示唆された。本総説はInterantional Journal of Molecular Science（IF=5.6);2023;24:12919にピアレビューを通って掲載された。
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| Strategy for Future Research Activity |
200gのSDラットを用いて視神経挫滅モデルを作成し、NT-4硝子体投与（ただし1回のみ）、TUDCA2回点眼、および１W毎の電気刺激単独群を作成する（電気刺激群は事前に条件を最適化したうえで行う）。１ヶ月後の神経保護・再生促進作用をBrn3a、neurofilament+GAP43免疫染色で評価する。次いで３種混合療法と単独群において再生促進効果に差が出るか検討を加える。また、各々の群でリン酸化S6及びリン酸化S6K1の発現量、及びリン酸化elF-2alpha、CHOPの発現についても検討を加える。また電気刺激によるcAMP濃度上昇についても検討する。また３種混合群においてはコレラトキシン順行性ラベルで再生線維が視交叉あるいは視交叉を越えて伸長しているかについても検討を加える予定である。また、網膜を単離し免疫染色で検討した因子をWestern blotを用いて定量解析する。また、前回同様副作用の確認のため VEGFの発現量についても検討する。角膜障害については角膜内皮細胞数、細胞死について検討を加える。
研究結果はパテント申請が関与しなければ速やかにhigh impact factorの学術誌に論文掲載できるよう尽力していく予定である。同様に研究結果は学会（円安でなければ国際学会）に発表する予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
