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レーザー誘起応力波による難治性神経疾患の遺伝子治療に向けた技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 10J04881
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 医用システム
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

安藤 貴洋  慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2012年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードレーザー誘起応力波 / フォトメカニカル波 / 遺伝子導入 / 脊髄損傷 / QスイッチNd:YAGレーザー / RNA干渉 / グリア瘢痕 / 遺伝子治療 / QスイッチNd : YAGレーザー / レーザー誘起衝撃波 / small interfering RNA
研究概要

本研究の目的は、光吸収体にレーザーパルスを照射したときに発生する応力波(Laser-induced stresswave;LISW)による物理的遺伝子導入技術を用いて、難治性神経疾患に対する遺伝子治療を実現することである。本年度は特に、ラット脊髄損傷モデルを対象とした遺伝子治療効果の実証と、経カテーテル的遺伝子導入デバイスによるラット脊髄への標的化遺伝子導入の実証に注力し、その成果を英文専門誌および国内外の学術会議で発表した。
脊髄損傷後の機能改善には神経軸索の可塑性が重要であるが、損傷後に過剰発現した中間径フィラメントタンパク質(GFAP、vimentin)から形成される瘢痕が神経軸索の再生を阻害する一因となっている。この過剰発現タンパクを抑制するための一つの方法として、特定のタンパク発現に関わる塩基配列をノックアウトしてタンパク発現を抑制する遺伝子、small interfering RNA(siRNA)を神経系細胞に取り込ませる方法が挙げられる。本研究では、脊髄損傷モデルラットを対象として、過剰発現する中間径フィラメントタンパク質を標的としたsiRNA溶液を髄腔内に注入後、LISWを適用し、タンパク発現の抑制効果と運動機能の改善効果を検証した。脊髄損傷から3週間後までの運動機能を評価した結果では、LISW適用群において、脊髄損傷のみの群、siRNA注入のみの群に対して統計学的に有意に高いスコアが得られ、それが神経軸索の顕著な伸長によるものであることを示した。
一方、本遺伝子導入法を経カテーテル的に応用するため、先端部の最大外径が2.7mmの遺伝子導入デバイスを作製し、脊髄への遺伝子導入に必要なLISWの圧力特性(レーザーフルエンス1.0 J/cm^2、スポット径1mm、パルス数30)と顕著な遺伝子発現が得られることをラットを対象とした実験で実証した。現在、脊椎内視鏡下手術をはじめとする脊椎と脊髄の疾患の低侵襲外科手術が一般的になり始めているため、柔軟に治療部位を制御できる本デバイスの開発は、臨床現場での脊髄損傷の遺伝子治療に極めて有用となる成果である.

報告書

(3件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2013 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (15件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of pressure characteristics on transfection efficiency in laser-induced stress wave-mediated gene delivery2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ando, Shunichi Sato, Hiroshi Ashida, Minora Obara
    • 雑誌名

      Applied Physics A : Materials Science & Processing

      巻: (掲載決定) 号: 1 ページ: 129-134

    • DOI

      10.1007/s00339-012-7212-z

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Angiogenesis following cell injection is induced by an excess inflammatory response coordinated by bone marrow cells2013

    • 著者名/発表者名
      Hidetni Hattori, Yoshiko Amano, Yoshiko Habu, Takahiro Ando, Bonpei Takase, Masayuki Ishihara
    • 雑誌名

      Cell Transplantation

      巻: (掲載決定) 号: 12 ページ: 2381-2392

    • DOI

      10.3727/096368912x658863

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transcranial low-level laser therapy improves neurological performance in traumatic brain injury in mice : effect of treatment repetition regimen2013

    • 著者名/発表者名
      Weijun xuan, Fatma Vatansever, Liyi Huang, Qiuhe Wu, Yi xuan, Tianhong Dai, Takahiro Ando, Tao Xu, Ying-Ying Huang, Michael R. Hamblin
    • 雑誌名

      PLoS one

      巻: 8 号: 1 ページ: e53454-e53454

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0053454

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photomechanical wave-driven delivery of siRNAs targeting intermediate filament proteins promotes functional recovery after spinal cord injury in rats2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ando, Shunichi Sato, Terushige Toyooka, Hiroaki Kobayashi, Hiroshi Nawashiro, Hiroshi Ashida, Minoru Obara
    • 雑誌名

      PLoS one

      巻: 7 号: 12 ページ: e51744-e51744

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0051744

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] フォトメカニカル波を用いた脊髄損傷の遺伝子治療2012

    • 著者名/発表者名
      安藤貴洋, 佐藤俊一, 苗代弘, 小原實
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 40 ページ: 259-264

    • NAID

      10030510626

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] フォトメカニカル波を用いたsiRNA導入による脊髄損傷治療2012

    • 著者名/発表者名
      安藤貴洋, 佐藤俊一, 豊岡輝繁, 小林弘明, 苗代弘, 芦田廣, 小原實
    • 雑誌名

      日本レーザー医学会誌

      巻: 33 ページ: 97-103

    • NAID

      10031120442

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Propagation characteristics of photomechanical waves and their application to gene delivery into deep tissue2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ando, Shunichi Sato, Hiroshi Ashida, Minoru Obara
    • 雑誌名

      Ultrasound in Medicine and Biology

      巻: 38 号: 1 ページ: 75-84

    • DOI

      10.1016/j.ultrasmedbio.2011.10.020

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low level laser therapy for closed-head traumatic brain injury in mice : effect of different wavelengths2012

    • 著者名/発表者名
      Qiuhe Wu, Weijun Xuan, Takahiro Ando, Tao Xu, Liyi Huang, Ying-Ying Huang, Tianhong Dai, Saphala Dhital, Sulbha K.Sharma, Michael J.Whalen, Michael R.Hamblin
    • 雑誌名

      Lasers in Surgery and Medicine

      巻: 44 号: 3 ページ: 218-226

    • DOI

      10.1002/lsm.22003

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison of Therapeutic Effects between Pulsed and Continuous Wave 810-nm Wavelength Laser Irradiation for Traumatic Brain Injury in Mice2011

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ando, Weijun Xuan, Tao Xu, Tianhong Dai, Sulbha K.Sharma, Gitika B.Kharkwal, Ying-Ying Huang, Qiuhe Wu, Michael J.Whalen, Shunichi Sato, Minoru Obara, Michael R.Hamblin
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 6 号: 10 ページ: e26212-e26212

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0026212

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Site-specific gene transfer into the rat spinalcord by photomechanical waves2011

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ando, Shunichi Sato, Terushige Toyooka, Yoichi Uozumi, Hiroshi Nawashiro, Hiroshi Ashida, Minoru Obara
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Optics

      巻: 16 号: 10 ページ: 108002-108002

    • DOI

      10.1117/1.3642014

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical fiber-based photomechanical gene transfer system for in vivo application2011

    • 著者名/発表者名
      Shunichi Sato, Takahiro Ando, Minoru Obara
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 36 号: 23 ページ: 4545-4547

    • DOI

      10.1364/ol.36.004545

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Targeted gene transfer into rat facial muscles by nanosecond pulsed laser-induced stress waves2011

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kurita, Takeshi Matsunobu, Yasushi Satoh, Takahiro Ando, Shunichi Sato, Minoru Obara, Akihiro Shiotani
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Optics

      巻: 16 号: 9 ページ: 98002-98005

    • DOI

      10.1117/1.3628313

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 生体深部への遺伝子導入を目指したフォトメカニカル波の集束2013

    • 著者名/発表者名
      島田卓一郎, 佐藤俊一, 安藤貴洋, 川内聡子, 芦田廣, 寺川光洋, 小原實
    • 学会等名
      第60回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      厚木(日本)
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Mechanisms of action of transcranial laser therapy for traumatic brain injury and beyond2012

    • 著者名/発表者名
      Michael R. Hamblin, Weijun Xuan, Liyi Huang, Takahiro Ando, Qiuhe Wu
    • 学会等名
      36th Meeting of the American Society for Photobiology (ASP 2012)
    • 発表場所
      モントリオール(カナダ)
    • 年月日
      2012-06-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] In vivo optical fiber-based gene transfer mediated by photomechanical waves2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ando, Shunichi Sato, Satoko Kawauchi, Hiroshi Ashida, Minoru Obara
    • 学会等名
      8th Asia-Pacific Laser Symposium (APLS 2012)
    • 発表場所
      黄山(中国)
    • 年月日
      2012-05-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 脊髄損傷の低出力レーザー治療 : 偏光特性の影響2012

    • 著者名/発表者名
      安藤貴洋, 佐藤俊一, 川内聡子, 小林弘明, 苗代弘, 芦田廣, 小原實
    • 学会等名
      第51回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      博多(日本)
    • 年月日
      2012-05-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Near-infrared laser irradiation upregulates gene expression after application of photomechanical wave2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ando, Shunichi Sato, Satoko Kawauchi, Hiroshi Ashida, Minoru Obara
    • 学会等名
      Conference on Laser Surgery and Medicine 2012 (CLSM 2012)
    • 発表場所
      横浜(日本)
    • 年月日
      2012-04-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] フォトメカニカル波による遺伝子導入後の低出力近赤外レーザー照射による遺伝子発現量の向上2012

    • 著者名/発表者名
      安藤貴洋, 佐藤俊一, 川内聡子, 芦田廣, 小原實
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東京(日本)
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] フォトメカニカル波を用いた光ファイバー型遺伝子導入システムの開発2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤俊一, 安藤貴洋, 苗代弘, 小原實
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第32回年次大会
    • 発表場所
      仙台(日本)
    • 年月日
      2012-02-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Effects of polarization in low-level laser therapy of spinal cord injury in rats2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ando, Shunichi Sato, Hiroaki Kobayashi, Hiroshi Nawashiro, Hiroshi Ashida, Michael R.Hamblin, Minoru Obara
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2012 Biomedical Optics (BiOS 2012)
    • 発表場所
      サンフランシスコ(アメリカ)
    • 年月日
      2012-01-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 頭部外傷の低出力レーザー治療におけるパルスと連続モード照射による治療効果の比較2011

    • 著者名/発表者名
      安藤貴洋, Weijun Xuan, Tao Xu, Ying-Ying Huang, Sulbha K.Sharma, Gitika B.Kharkwal, 佐藤俊一, 小原實, Michael R.Hamblin
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会2011
    • 発表場所
      大阪(日本)
    • 年月日
      2011-11-29
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] フォトメカニカル波を用いたsiRNA導入による脊髄損傷治療2011

    • 著者名/発表者名
      安藤貴洋, 佐藤俊一, 豊岡輝繁, 小林弘明, 苗代弘, 芦田廣, 小原實
    • 学会等名
      第32回日本レーザー医学会総会
    • 発表場所
      横浜(日本)
    • 年月日
      2011-11-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Stress Wave Pulse by Laser Produced Plasma upon the Gene Delivery Efficiency2011

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ando, Shunichi Sato, Hiroshi Ashida, Minoru Obara
    • 学会等名
      11th International Conference on Laser Ablation (COLA 2011)
    • 発表場所
      カンクン(メキシコ)
    • 年月日
      2011-11-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Improved functional recovery of injured spinal cords by efficient siRNA delivery using photomechanical waves2011

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ando, Shunichi Sato, Terushige Toyooka, Hiroaki Kobayashi, Hiroshi Nawashiro, Hiroshi Ashida, Minoru Obara
    • 学会等名
      1st International Symposium on Access Spaces (IEEE-ISAS 2011)
    • 発表場所
      横浜(日本)
    • 年月日
      2011-06-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ファイバ式レーザ誘起衝撃波による遺伝子導入2011

    • 著者名/発表者名
      安藤貴洋
    • 学会等名
      平成22年度衝撃波シンポジウム
    • 発表場所
      相模原 (神奈川)
    • 年月日
      2011-03-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Efficient delivery of small interfering RNA into injured spinal cords in rats by photomechanical waves2011

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ando
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2011 Biomedical Optics (BIOS 2011)
    • 発表場所
      サンフランシスコ (米国)
    • 年月日
      2011-01-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] In vivo siRNA delivery into injured spinal cord by photomechanical waves2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ando
    • 学会等名
      7th Asia-Pacific Laser Symposium (APLS 2010)
    • 発表場所
      済州島 (韓国)
    • 年月日
      2010-05-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [図書] Handbook of Photomedicine, Chapter 5, "Low Level Laser/Light Therapy : LLLT for Stroke and Brain Disease"2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ando, Ying-Ying Huang, Michael R. Hamblin
    • 出版者
      Taylor and Francis(掲載決定)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2010-12-03   更新日: 2024-03-26  

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