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新規開発ステップ関数型チャネルロドプシンの遺伝子導入によって得られる視覚特性評価

研究課題

研究課題/領域番号 19H03807
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分56060:眼科学関連
研究機関岩手大学

研究代表者

富田 浩史  岩手大学, 理工学部, 教授 (40302088)

研究分担者 金子 武人  岩手大学, 理工学部, 准教授 (30332878)
菅野 江里子  岩手大学, 理工学部, 准教授 (70375210)
田端 希多子  岩手大学, 理工学部, 特任准教授 (80714576)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード光遺伝学 / 遺伝子治療 / アデノ随伴ウイルスベクター / 網膜色素変性症 / 加齢黄斑変性症 / オプトジェネティクス / 視覚再生
研究開始時の研究の概要

オプトジェネティクス技術を用いた視覚再生法は、失明者の視覚を回復させる治療法として期待されている。今回、新たに、照射する光波長によりイオンチャネルの開閉を制御できるタンパク質を開発することに成功し(SFO:ステップ関数型チャネルロドプシン)これを用いることにより、より高度な視機能を遺伝導入によって作り出せる可能性がある。本研究では、性質の異なるSFOを遺伝盲ラットの神経節細胞に導入し、視覚誘発電位を測定し、視覚特性の差異を明らかにする。最も視覚再生に有用な遺伝子についてはトランスジェニックラットを作製し、行動解析により、より詳細な視覚特性を明らかにする。

研究成果の概要

遺伝的に失明に至るラット(RCSラット)の網膜神経節細胞に、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを用いてswitCh遺伝子を導入し視覚誘発電位(VEP)を測定したところ、当初の予想に反し、VEPの振幅は小さく、光感受性の増大は見られなかった。光感受性の増大が見られなかったことから、チャネルロドプシンタンパク質の光応答速度が光感受性に関与していることが判明し、新たに、キネティクスに優れたチャネルロドプシンの作製を試み、極低照度の光に応答するComV1の開発に成功した。その結果、ComV1を用いることによって光感受性を高めることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

網膜色素変性症は日本の中途失明原因の第2位に位置し、現在、有効な治療法がなく治療法の開発が待ち望まれている。失明に至った場合の視覚再建法として、オプトジェネティクス技術を用いた遺伝子治療が期待されており、米国ではすでにオプトジェネティクス技術を用いた遺伝子治療臨床試験が行われ、光増幅を行う眼鏡型デバイスを装着することによって、部分的な視覚の回復に成功している。当研究室で新たに開発したComV1遺伝子は日常光に応答する感度を有することから、ComV1遺伝子を用いることにより裸眼で有用な視機能が得られる可能性がある。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 6件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 16件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 1件、 招待講演 6件) 備考 (7件) 産業財産権 (4件) (うち外国 2件)

  • [国際共同研究] The University of Tennessee(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Immortalization of cells derived from domestic dogs through expressing mutant cyclin-dependent kinase 4, cyclin D1, and telomerase reverse transcriptase.2022

    • 著者名/発表者名
      Munirah I, Ozaki T, Sekine A, Morimoto M, Sugawara M, Takada H, Sugano E, Tomita H, Kiyono T, Fukuda T.
    • 雑誌名

      Cytotechnology.

      巻: 74(1) 号: 1 ページ: 181-192

    • DOI

      10.1007/s10616-021-00504-0

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detailed chromosome analysis of wild-type, immortalized fibroblasts with SV40T, E6E7, combinational introduction of cyclin dependent kinase 4, cyclin D1, telomerase reverse transcriptase.2021

    • 著者名/発表者名
      Takada H, Miura T, Fujibayashi S, Sasaki N, Takahashi K, Sugano E, Tomita H, Ozaki T, Kiyono T, Yoshida MA, Fukuda T.
    • 雑誌名

      In Vitro Cell Dev Biol Anim.

      巻: 57(10) 号: 10 ページ: 998-1005

    • DOI

      10.1007/s11626-021-00631-0

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Zinc mediates the interaction between ceruloplasmin and apo-transferrin for the efficient transfer of Fe(III) ions.2021

    • 著者名/発表者名
      Sakajiri T, Nakatsuji M, Teraoka Y, Furuta K, Ikuta K, Shibusa K, Sugano E, Tomita H, Inui T, Yamamura T.
    • 雑誌名

      Metallomics.

      巻: 13(12) 号: 12

    • DOI

      10.1093/mtomcs/mfab065

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Transcriptome analysis to identify the downstream genes of androgen receptor in dermal papilla cells.2021

    • 著者名/発表者名
      Furuya K, Fujibayashi S, Wu T, Takahashi K, Takase S, Orimoto A, Sugano E, Tomita H, Kashiwagi S, Kiyono T, Ishii T, Fukuda T.
    • 雑誌名

      BMC Genom Data.

      巻: 23(1) 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1186/s12863-021-01018-6

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of an optogenetic gene sensitive to daylight and its implications in vision restoration.2021

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Y, Sugano E, Tabata K, Hatakeyama A, Sakajiri T, Fukuda T, Ozaki T, Suzuki T, Sayama T, Tomita H.
    • 雑誌名

      NPJ Regen Med.

      巻: 6(1) 号: 1 ページ: 64-64

    • DOI

      10.1038/s41536-021-00177-5

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phototoxicities Caused by Continuous Light Exposure Were Not Induced in Retinal Ganglion Cells Transduced by an Optogenetic Gene.2021

    • 著者名/発表者名
      Tabata K, Sugano E, Hatakeyama A, Watanabe Y, Suzuki T, Ozaki T, Fukuda T, Tomita H.
    • 雑誌名

      Int J Mol Sci.

      巻: 22(13) 号: 13 ページ: 6732-6732

    • DOI

      10.3390/ijms22136732

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The transcriptome of wild-type and immortalized corneal epithelial cells.2021

    • 著者名/発表者名
      Furuya K, Wu T, Orimoto A, Sugano E, Tomita H, Kiyono T, Kurose T, Takai Y, Fukuda T.
    • 雑誌名

      Sci Data.

      巻: 8(1) 号: 1 ページ: 126-126

    • DOI

      10.1038/s41597-021-00908-9

    • NAID

      120007175170

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Data on mitochondrial ultrastructure of photoreceptors in pig, rabbit, and mouse retinas2021

    • 著者名/発表者名
      Ozaki Taku、Utsumi Shinto、Iwamoto Takeshi、Tanaka Makoto、Tomita Hiroshi、Sugano Eriko、Ishiyama Eri、Ishida Kinji
    • 雑誌名

      Data in Brief

      巻: 24 ページ: 105544-105544

    • DOI

      10.1016/j.dib.2020.105544

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Combinatorial expression of cell cycle regulators is more suitable for immortalization than oncogenic methods in dermal papilla cells2021

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Tomokazu、Furuya Kai、Takahashi Kouhei、Orimoto Ai、Sugano Eriko、Tomita Hiroshi、Kashiwagi Sayo、Kiyono Tohru、Ishii Tsuyoshi
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 号: 1 ページ: 101929-101929

    • DOI

      10.1016/j.isci.2020.101929

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of mitochondrial calpain-52021

    • 著者名/発表者名
      Chukai Yusaku、Iwamoto Takeshi、Itoh Ken、Tomita Hiroshi、Ozaki Taku
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research

      巻: 1868 号: 5 ページ: 118989-118989

    • DOI

      10.1016/j.bbamcr.2021.118989

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optogenetics-Mediated Gene Therapy for Retinal Diseases2021

    • 著者名/発表者名
      Tomita Hiroshi、Sugano Eriko
    • 雑誌名

      Adv Exp Med Biol.

      巻: 1293 ページ: 535-43

    • DOI

      10.1007/978-981-15-8763-4_37

    • ISBN
      9789811587627, 9789811587634
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Presence of ES1 homolog in the mitochondrial intermembrane space of porcine retinal cells2020

    • 著者名/発表者名
      Utsumi Shinto、Sakamoto Kimitoshi、Yamashita Tetsuro、Tomita Hiroshi、Sugano Eriko、Ishida Kinji、Ishiyama Eri、Ozaki Taku
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 524 号: 3 ページ: 542-48

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2020.01.127

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Geranylgeranyl acetone prevents glutamate-induced cell death in HT-22?cells by increasing mitochondrial membrane potential2020

    • 著者名/発表者名
      Sugano Eriko、Endo Yuka、Sugai Akihisa、Kikuchi Yuki、Tabata Kitako、Ozaki Taku、Kurose Takahiro、Takai Yoshihiro、Mitsuguchi Yoko、Honma Yoichi、Tomita Hiroshi
    • 雑誌名

      European Journal of Pharmacology

      巻: 883 ページ: 173193-173193

    • DOI

      10.1016/j.ejphar.2020.173193

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Human-Derived Corneal Epithelial Cells Expressing Cell Cycle Regulators as a New Resource for in vitro Ocular Toxicity Testing2019

    • 著者名/発表者名
      Fukuda T, Gouko R, Eitsuka T, Suzuki R, Takahashi K, Nakagawa K, Sugano E1 Tomita H, Kiyono
    • 雑誌名

      Front. Genet.

      巻: 10 ページ: 587-587

    • DOI

      10.3389/fgene.2019.00587

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neuroprotective effect of a dietary supplement against glutamate-induced excitotoxicity in retina2019

    • 著者名/発表者名
      Kurose T, Sugano E, Sugai A, Shiraiwa R, Kato M, Mitsuguchi Y, Takai Y, Tabata K, Honma Y, Tomita H
    • 雑誌名

      International Journal of Ophthalmology

      巻: 12 号: 8 ページ: 1231-1237

    • DOI

      10.18240/ijo.2019.08.01

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Overexpression of acid-Ceramidase (ASAH1) Protects Retinal Cells (ARPE19) from Oxidative Stress2019

    • 著者名/発表者名
      Sugano E, Edwards G, Saha S, Wilmott LA, Grambergs RC, Mondal K, Qi H, Stiles M, Tomita H, Manda N
    • 雑誌名

      J Lipid Res

      巻: 60(1) 号: 1 ページ: 30-43

    • DOI

      10.1194/jlr.m082198

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] N-methyl-N-nitrosourea-induced photoreceptor degeneration is inhibited by nicotinamide via the blockade of upstream events before the phosphorylation of signaling proteins.2019

    • 著者名/発表者名
      Sugano E, Tabata K, Takezawa T, Shiraiwa R, Muraoka H, Metoki T, Kudo A, Nakazawa M, Tomita H, Iwama Y
    • 雑誌名

      BioMed Research International

      巻: 2019 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1155/2019/3238719

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] マーモセット自閉症モデル前頭前皮質 樹状突起スパインと軸索ブトンのin vivo 2光子顕微鏡観察による解析2021

    • 著者名/発表者名
      野口潤、磯田李紗、渡辺恵、中垣慶子、菅野江里子、冨田浩史、渡我部昭哉、山森哲雄、水上 浩明、一戸紀孝
    • 学会等名
      神経科学学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] マイクロワットオーダーの光に応答する高感度型チャネルロドプシンの開発2021

    • 著者名/発表者名
      畠山暁斗、渡邊義人、菅野江里子、田端希多子、佐山達樹、冨田浩史
    • 学会等名
      日本光医学・光生物学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 新規ステップ関数型オプシンによる網膜神経細胞保護2021

    • 著者名/発表者名
      菊地由樹、菅野江里子、田端希多子、冨田浩史
    • 学会等名
      眼薬理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝子治療による視覚再生後の脳の可塑性2021

    • 著者名/発表者名
      佐渡愛、菅野江里子、田端希多子、新林史悠、小野口玲奈、冨田 浩史
    • 学会等名
      眼薬理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] オプトジェネティクスを用いた網膜神経細胞保護2021

    • 著者名/発表者名
      菊地由樹、菅野江里子、田端希多子、冨田浩史
    • 学会等名
      新学術領域研究 第4回 若手ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] オプトジェネティクスによる視覚再生後の視覚野の可塑性2021

    • 著者名/発表者名
      佐渡愛、菅野江里子、田端希多子、冨田浩史
    • 学会等名
      新学術領域研究 第4回 若手ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] オプトジェネティクスによるパーキンソン病モデルラットの行動評価2021

    • 著者名/発表者名
      新林史悠、菅野江里子、田端希多子、冨田浩史
    • 学会等名
      新学術領域研究 第4回 若手ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 日常光レベルの光に応答する高感度チャネルロドプシンの開発2021

    • 著者名/発表者名
      畠山暁斗、菅野江里子、田端希多子、冨田浩史
    • 学会等名
      新学術領域研究 第4回 若手ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝子治療による視覚再生技術とその視覚持続性2021

    • 著者名/発表者名
      冨田浩史
    • 学会等名
      第64回数理医学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 視覚再生後の網膜、視覚野の機能変化2020

    • 著者名/発表者名
      菅野江里子、冨田浩史、田端希多子
    • 学会等名
      細胞社会ダイバーシティーの統合的解明と制御 領域会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Gene therapy using our developed mVChR1 gene for Retinitis Pigmentosa2019

    • 著者名/発表者名
      Eriko Sugano
    • 学会等名
      第123回日本眼科学会総会 International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 視覚再生のための遺伝子治療2019

    • 著者名/発表者名
      冨田浩史、田端希多子、菅野江里子
    • 学会等名
      第123回日本眼科学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 特別講演2 「遺伝子治療による視覚再建」2019

    • 著者名/発表者名
      冨田浩史、田端希多子、菅野江里子
    • 学会等名
      第354回岩手県眼科医会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 視覚再建のための遺伝子治療-臨床試験に向けて2019

    • 著者名/発表者名
      冨田浩史、田端希多子、菅野江里子
    • 学会等名
      群馬県網膜色素変性症協会(JRPS群馬)記念医療講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経経路の再建により誘導される神経栄養因子の網羅的解析2019

    • 著者名/発表者名
      菅野江里子、田端希多子、冨田浩史
    • 学会等名
      細胞ダイバース第5回領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 新規ステップ機能型チャネルロドプシンの特性解析2019

    • 著者名/発表者名
      渡邊義人, アリアルアシーらるび、菅野江里子、冨田浩史
    • 学会等名
      日本動物学会東北支部会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 認知症モデルラットに対する保護薬の効果検討2019

    • 著者名/発表者名
      熊谷俊哉、田端希多子、菅野江里子、冨田浩史
    • 学会等名
      日本動物学会東北支部会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] マーモセット自閉症モデル大脳皮質樹状突起スパインのin vivo2光子顕微鏡観察2019

    • 著者名/発表者名
      野口潤、渡辺恵、三嶋晶、中垣慶子、磯田李紗、境和久、菅野江里子、冨田浩史、渡我部昭哉、山森哲雄、水上 浩明、一戸紀孝
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝子治療による視機能再建2019

    • 著者名/発表者名
      冨田浩史、田端希多子、菅野江里子
    • 学会等名
      日本眼薬理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経細胞の再活性化によるRNA発現パターンの網羅的解析2019

    • 著者名/発表者名
      菅野江里子, 田端希多子, 熊谷俊哉, 冨田浩史
    • 学会等名
      細胞ダイバース_第5回公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 岩手大学 視覚神経科学研究室

    • URL

      http://web.cc.iwate-u.ac.jp/~htomita/vis-neurosci/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2019 実績報告書
  • [備考] NEW VISION

    • URL

      https://www.jig-saw.com/news/20161226/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 岩手大学視覚神経科学研究室

    • URL

      http://web.cc.iwate-u.ac.jp/~htomita/vis-neurosci/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 東北大学病院臨床研究推進センター

    • URL

      https://www.crieto.hosp.tohoku.ac.jp/seedlist/seed23.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] NEW VISION

    • URL

      https://www.newvision-prj.com/message01/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 失明者の視覚再建

    • URL

      https://www.crieto.hosp.tohoku.ac.jp/seedlist/seed23.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 「生物・細胞」をソフトウェア制御する「再生医療」に着手

    • URL

      https://www.jig-saw.com/news/20161226/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 改変チャネルロドプシン2021

    • 発明者名
      冨田浩史、菅野江里子
    • 権利者名
      岩手大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-053473
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 改変光受容クロライドチャネル2021

    • 発明者名
      冨田浩史、菅野江里子
    • 権利者名
      岩手大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-053474
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 改変チャネルロドプシン2020

    • 発明者名
      冨田浩史、菅野江里子
    • 権利者名
      岩手大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 改変光受容クロライドチャネル2020

    • 発明者名
      冨田浩史、菅野江里子
    • 権利者名
      岩手大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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