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シナプスタンパク質CAST/ELKSの欠損による網膜変性の作用機序解析

研究課題

研究課題/領域番号 20K09769
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分56060:眼科学関連
研究機関東京理科大学 (2021-2022)
山梨大学 (2020)

研究代表者

萩原 明  東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 准教授 (70402849)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード網膜変性疾患 / リボンシナプス / プレシナプス / 視細胞 / 水平細胞 / 異所性局在 / 網膜 / Cre-loxPシステム / CAST / ELKS / 視覚機能 / AAV / 網膜変性 / CAST/ELKS欠損 / 視細胞動態
研究開始時の研究の概要

シナプスタンパク質CAST/ELKSの欠損マウスにおいて、視覚機能の低下に視細胞リボンシナプスの異所性局在がよく相関し、また後天的なELKS欠損によって視細胞の脱落が生じていた。しかしながら、異所性局在をはじめ視細胞変性のメカニズムはよくわかっておらず、視細胞の脱落が進行する網膜変性疾患は未だ治療法が確立されていない。本研究では、視細胞が変性する作用機序として、視細胞の活動を抑制的に制御する水平細胞の機能に着目し水平細胞特異的なCAST/ELKS欠損マウスを解析する。また、将来的に様々なモデルマウスで検証を行うため、視細胞の動態を解析する系の構築を行う。

研究成果の概要

外界からの光情報を感知する網膜において、視細胞リボンシナプスの異所性局在は視覚機能の低下に相関することが示唆されている。本研究ではプレシナプスタンパク質CASTやELKSを網膜または水平細胞特異的に欠損するマウスを作製し解析した。その結果、リボンシナプスの異所性局在などの変性は見られず、視細胞や水平細胞に発現しているCASTは変性の直接的な要因ではないことが示唆された。一方、視細胞のシナプスでCASTを急性的に欠損させると、視細胞が変性し、CASTは視細胞やシナプスの維持に重要な役割を担っていることが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

網膜機能が障害される網膜変性症では、視細胞が変性し夜盲や視野狭窄といった症状がみられ、視細胞の脱落が進行すると失明にいたることもある。若年性の網膜変性症から多岐にわたる原因遺伝子が同定されてきたが、孤発性の多くは特定の遺伝子異常がないため発症や進行の作用機序がわからず、効果的な治療法も確立されていない。本研究は、視覚機能の低下に相関する視細胞リボンシナプスの異所性局在において、プレシナプスタンパク質の作用機序を明らかにすることで、網膜変性疾患の原因解明や治療法開発に貢献するものである。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Critical Role of the Presynaptic Protein CAST in Maintaining the Photoreceptor Ribbon Synapse Triad2023

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara Akari、Mizutani Ayako、Kawamura Saki、Abe Manabu、Hida Yamato、Sakimura Kenji、Ohtsuka Toshihisa
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 24 号: 8 ページ: 7251-7251

    • DOI

      10.3390/ijms24087251

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 心・意識を科学する~神経科学2021

    • 著者名/発表者名
      萩原 明
    • 雑誌名

      理大・科学フォーラム

      巻: 426 ページ: 24-29

    • NAID

      40022766007

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] An engineered channelrhodopsin optimized for axon terminal activation and circuit mapping2021

    • 著者名/発表者名
      Hamada Shun、Nagase Masashi、Yoshizawa Tomohiko、Hagiwara Akari、Isomura Yoshikazu、Watabe Ayako M.、Ohtsuka Toshihisa
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 4 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s42003-021-01977-7

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 網膜・視細胞シナプスの形成における水平細胞LKB1の作用機序の解析2022

    • 著者名/発表者名
      川村早紀、飛田耶馬人、大塚稔久、萩原明
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Retinal morphology analysis of mice deficient in synaptic scaffolding protein CAST2022

    • 著者名/発表者名
      水谷紋子、飛田耶馬人、大塚稔久、萩原明
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] シナプス足場タンパク質CAST欠損マウスの網膜形態解析2022

    • 著者名/発表者名
      水谷紋子、萩原明
    • 学会等名
      パラレル脳センシング技術研究部門 第2回 公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 水平細胞及び視細胞シナプス形成における水平細胞LKB1の作用機序の解析2022

    • 著者名/発表者名
      川村早紀、萩原明
    • 学会等名
      パラレル脳センシング技術研究部門 第2回 公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] AAV標識システムを用いた LKB1の網膜水平細胞リモデリングに関する形態学的検討2022

    • 著者名/発表者名
      川村 早紀、大塚 稔久、飛田 耶馬人、萩原 明
    • 学会等名
      Neuro2022(第45回日本神経科学大会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Morphological examination of the role of LKB1 in retinal horizontal cell remodeling using the AAV-based labeling system2022

    • 著者名/発表者名
      Saki Kawamura, Yamato Hida, Toshihisa Ohtsuka, and Akari Hagiwara
    • 学会等名
      Neuro2022
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Liver Kinase B1を欠損させた網膜水平細胞の形態解析2021

    • 著者名/発表者名
      川村早紀、萩原明
    • 学会等名
      東京理科大・パラレル脳センシング・公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 萩原研究室 News

    • URL

      https://www.rs.tus.ac.jp/ahagiwar/news.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 創域理工学部・生命生物科学科 News and Topics

    • URL

      https://www.bs.noda.tus.ac.jp/news/230414.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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