失明疾患への治療応用を目指した光薬理学的網膜刺激法による神経応答様態の評価

• Project/Area Number: 22K12897
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90140:Medical technology assessment-related
• Research Institution: Teikyo University
• Principal Investigator: 野村 修平 帝京大学, 公私立大学の部局等, 講師 (00825432)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 太田 淳 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80304161)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: Photopharmacology / Photoswitch / 神経刺激 / 人工視覚 / 人工感覚器 / 光薬理学的網膜激法 / 生体医工学 / 医療技術評価 / 光学的神経刺激法 / 安全性評価 / 人工網膜

Outline of Research at the Start

未だ有効な治療法が確立していない網膜変性を伴う失明疾患に対し，失われた視覚機能の再建を目指した網膜刺激法として光薬理学的神経刺激法（Photoswitch）が提唱されている．高い時空間精度で神経を刺激可能なため，高解像度の視覚再建が期待できる．本研究では，神経系培養細胞および遊離網膜組織を用い，種々の光刺激に対する誘発応答電位の経時変化および細胞毒性を測定することでPhotoswitchの有効性および安全性を評価する．これにより，失明疾患の治療法としての有用性を検証する．

Outline of Annual Research Achievements

合成に成功した2つ目のphotoactive moleculeについて、今後のスケールアップ合成に向けて効率的な分離精製ができる分取条件の検討を行った。1つ目のphotoactive moleculeの分取条件（水／メタノール系溶出）では、目的化合物と不純物の分離が不十分であった。そこで、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）を用いて溶出条件の検討を行い、目的化合物と不純物を分離可能な水／アセトニトリル系のグラジエント溶出条件を新たに設定した。
加えて、photoactive moleculeの生理活性を評価するための実験条件を検討した。多極電極アレイ（MEA）上に播種した神経系培養細胞の自発発火を測定可能な実験系を構築することができた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

高純度のphotoactive moleculeを得るための分離精製条件の再検討に時間を要したため。

Strategy for Future Research Activity

新たに設定した分離精製条件により高純度のphotoactive moleculeを得る。NMR分析、質量分析、UV/Visスペクトル分析により、高純度の目的化合物であることを確認する。
加えて、photoactive moleculeの生理活性（神経系培養細胞に対するphotoswitch効果）を評価するための諸条件（培養条件、薬剤添加条件、光照射条件、等）を検討する。

Research Products

• [Journal Article] Effects of Long-Term In vivo Stimulation on the Electrochemical Properties of a Porous Stimulation Electrode for a Suprachoroidal–Transretinal Stimulation (STS) Retinal Prosthesis (2023)
  • Author(s): Nomura Shuhei, Tashiro Hiroyuki, Terasawa Yasuo, Nakano Yukari, Haruta Makito, Sasagawa Kiyotaka, Takehara Hironari, Morimoto Takeshi, Fujikado Takashi, Ohta Jun
  • Journal Title: Sensors and Materials Volume: 35 Issue: 11 Pages: 3567
  • DOI: 10.18494/SAM4619
  • ISSN: 0914-4935, 2435-0869
  • Year and Date: 2023-11-08
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Comparison of electrochemical circuit models with/without diffusion element for laser-induced porous electrodes of retinal prostheses (2023)
  • Author(s): Shuhei Nomura, Hiroyuki Tashiro, Yukari Nakano, Yasuo Terasawa, Hironari Takehara, Makito Haruta, Kiyotaka Sasagawa, Jun Ohta
  • Organizer: 45th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (IEEE EMBS)
  • Int'l Joint Research