新規ウイルスベクターを用いた全脳的遺伝子導入技術による神経疾患モデル霊長類の開発

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K19454
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高田 昌彦 京都大学, 霊長類研究所, 教授 (00236233)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• キーワード: ウイルスベクター / アデノ随伴ウイルス / 遺伝子導入 / 神経疾患 / 霊長類モデル

研究実績の概要

本研究では、ヒトに近縁なモデル動物であるサル類（マカクザル、マーモセット）において、全脳レベルでのニューロンへの外来遺伝子導入を実現するような新規ウイルスベクターを開発し、それを利用して特に神経疾患にフォーカスした遺伝子改変霊長類モデルを作出することを目的としている。研究代表者らは、これまでの研究により、アデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターの2型と9型のモザイクキャプシドを利用した改変AAVベクターが、従来のAAV 9型と異なり、マカクザル新生児やマーモセットへの静脈内投与により全脳的なニューロンへの遺伝子導入が可能であることを見出している。当該ベクターは、小脳皮質や視床においてニューロンへの極めて高い導入効率（50%以上）を示すのに対して、大脳皮質や線条体ではニューロン特異性は高いものの導入効率が10％程度であり、未だ改善の余地がある。そのため、モザイクキャプシドの組み合わせの検討やキャプシド蛋白のアミノ酸の追加・置換など、更なるキャプシド改変を加えたAAVベクターを作製し、全脳かつ全ニューロンレベルでの遺伝子導入に適したパラメータを探索することによって、より高い導入効率を示す新規ベクターの開発に成功した。また、血液脳関門（BBB）が閉鎖する幼弱期以降ではAAVベクターの脳内移行率が新生児期よりも低下するため、幼弱期や成体期での遺伝子導入に適したキャプシド改変を試みるとともに、マイクロバブルを用いた経頭蓋集束超音波照射によるBBBの一過性開放技術（ソニケーション法）を導入してベクターのBBB通過率を向上させる開発研究を進めている。併せて、当該ウイルスベクターを利用し、神経疾患にフォーカスした遺伝子改変霊長類モデル、特に著名な大脳基底核疾患であるジストニアモデルの作出に着手した。

研究成果

• [国際共同研究] HM CINAC(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: HM CINAC
• [雑誌論文] Enhancement of the transduction efficiency of a lentiviral vector for neuron-specific retrograde gene delivery through the point mutation of fusion glycoprotein type E (2019)
  • 著者名/発表者名: Kato Shigeki、Sugawara Masateru、Kobayashi Kenta、Kimura Kei、Inoue Ken-ichi、Takada Masahiko、Kobayashi Kazuto
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience Methods 巻: 311 ページ: 147～155
  • DOI: 10.1016/j.jneumeth.2018.10.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] A note on retrograde gene transfer efficiency and inflammatory response of lentiviral vectors pseudotyped with FuG-E vs. FuG-B2 glycoproteins (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanabe Soshi、Uezono Shiori、Tsuge Hitomi、Fujiwara Maki、Miwa Miki、Kato Shigeki、Nakamura Katsuki、Kobayashi Kazuto、Inoue Ken-ichi、Takada Masahiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 3567
  • DOI: 10.1038/s41598-019-39535-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multisynaptic Projections from the Amygdala to the Ventral Premotor Cortex in Macaque Monkeys: Anatomical Substrate for Feeding Behavior (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishida Hiroaki、Inoue Ken-ichi、Takada Masahiko
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroanatomy 巻: 12 ページ: 3
  • DOI: 10.3389/fnana.2018.00003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Primate Nigrostriatal Dopamine System Regulates Saccadic Response Inhibition (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara Takaya、Nejime Masafumi、Takada Masahiko、Matsumoto Masayuki
  • 雑誌名: Neuron 巻: 100 ページ: 1513～1526.e4
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2018.10.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recruitment of calbindin into nigral dopamine neurons protects against MPTP-Induced parkinsonism (2018)
  • 著者名/発表者名: Inoue Ken-ichi、Miyachi Shigehiro、Nishi Katsunori、Okado Haruo、Nagai Yuji、Minamimoto Takafumi、Nambu Atsushi、Takada Masahiko
  • 雑誌名: Movement Disorders 巻: 34 ページ: 200～209
  • DOI: 10.1002/mds.107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Treatment With the Neutralizing Antibody Against Repulsive Guidance Molecule-a Promotes Recovery From Impaired Manual Dexterity in a Primate Model of Spinal Cord Injury (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa Hiroshi、Ninomiya Taihei、Yamashita Toshihide、Takada Masahiko
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: 29 ページ: 561～572
  • DOI: 10.1093/cercor/bhx338
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preferential Representation of Past Outcome Information and Future Choice Behavior by Putative Inhibitory Interneurons Rather Than Putative Pyramidal Neurons in the Primate Dorsal Anterior Cingulate Cortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawai Takashi、Yamada Hiroshi、Sato Nobuya、Takada Masahiko、Matsumoto Masayuki
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1093/cercor/bhy103
  • 査読あり
• [学会発表] 融合糖タンパク質E型変異体を用いた神経特異的逆行性ウイルスベクターによるマーモセット脳内への遺伝子導入効率の向上. (2019)
  • 著者名/発表者名: 菅原正晃、加藤成樹、木村 慧、井上 謙一、高田 昌彦、小林 和人
  • 学会等名: 第8回日本マーモセット研究会大会
• [学会発表] Retrograde gene transfer efficacy and inflammatory response of HiRet vs. NeuRet lentiviral vectors in the motor cortical input system of nonhuman primates and rodents. (2019)
  • 著者名/発表者名: Otsuka Y, Tsuge H, Uezono S, Tanabe S, Fujiwara M, Miwa M, Kato S, Nakamura K, Kobayashi K, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: 第8回日本マーモセット研究会大会
• [学会発表] Retrograde gene transfer efficacy and inflammatory response of lentiviral vectors pseudotyped with FuG-E vs. FuG-B2 glycoproteins in the striatal input system of primates and rodents. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanabe S, Uezono S, Tsuge H, Fujiwara M, Nagaya K, Nagaya N, Sugawara M, Miwa M, Konoike N, Kato S, Nakamura K, Kobayashi K, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: 第8回日本マーモセット研究会大会
• [学会発表] Deep brain stimulation of the ventral midbrain facilitates the output to forelimb muscles via the primary motor cortex in monkeys. (2019)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M, Inoue K, Nakagawa H, Isa T, Takada M, Nishimura Y
  • 学会等名: 3rd International Brain Stimulation Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 霊長類脳への神経細胞特異的かつ高効率な遺伝子導入を実現する改変AAVベクターの開発. (2019)
  • 著者名/発表者名: 木村 慧、永井 裕司、田辺 創思、Zheng Andi、Oh Jungmin、藤原 真紀、中野 真由子、南本 敬史、井上 謙一、高田 昌彦
  • 学会等名: 第8回 生理研-霊長研-新潟脳研 合同シンポジウム
• [学会発表] rphological differences of large layer V pyramidal neurons in the cortical motor-related areas of the primate models of spinal cord injury. (2019)
  • 著者名/発表者名: 高田裕生、中川浩、山中創、高田昌彦
  • 学会等名: 第8回 生理研-霊長研-新潟脳研 合同シンポジウム
• [学会発表] Recruitment of calbindin into nigral dopamine neurons protects against drug-induced parkinsonism (2019)
  • 著者名/発表者名: Takada M
  • 学会等名: AD/PD 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Automatic time-recording test apparatus for marmoset using Raspberry pi. (2018)
  • 著者名/発表者名: Oishi T, Ueno L, Takada M
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Semaphorins and their transcriptional regulators limit axonal regeneration after spinal cord injury. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y, Ueno M, Nakagawa H, Niehaus J, Takebayashi H, Lu Q.R, Takada M, Yoshida Y
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Morphological changes of large layer V pyramidal neurons in the monkey motor-related areas after spinal cord injury. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takata Y, Nakagawa H, Yamanaka H, Takada M
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] A test battery to assess depression-like behaviors in common marmosets. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka H, Ishibashi H, Takada M, Nakamura K
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Neuron-specific efficient gene transduction in the primate brain with modified AAV vectors. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kimura K, Tanabe S, Fujiwara M, Nakano M, Nagai Y, Minamimoto T, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Lentiviral vectors pseudotyped with FuG-E and FuG-E2 glycoprotein suitable for retrograde gene transfer into neural networks involving cerebral cortical areas in nonhuman primates and rodents. (2018)
  • 著者名/発表者名: Otsuka Y, Tsuge H, Uezono S, Tanabe S, Fujiwara M, Miwa M, Kato S, Nakamura K, Kobayashi K, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Using PET imaging to monitor chemogenetic manipulation of nigrostriatal dopamine system in common marmoset. (2018)
  • 著者名/発表者名: Mimura K, Nagai Y, Inoue K, Suhara T, Takada M, Minamimoto T
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] PET imaging of selective control of neural activity with a novel DREADD agonist. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagai Y, Miyakawa N, Huang X, Slocum S, Ono M, Inoue K, Yan X, Liu J, English J, Shimojo M, Mimura K, Hirabayashi T, Bin J, Kumata K, Higuchi M, Zhang M, Takada M, Jin J, Roth B, Minamimoto T
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Enhanced gene transfer efficiency of neuron-specific retrograde lentiviral vector with variants of fusion glycoprotein type E into the mouse and common marmoset brains. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugawara M, Kato S, Kimuta K, Inoue K, Takada M, Kobayashi K
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Pathway-selective optogenetic modulation of value-biased saccade circuits in the monkey basal ganglia. (2018)
  • 著者名/発表者名: Amita H, Hikosaka O, Hyoung F.K, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Microarchitecture of binocular disparity processing in V2: combined use of intrinsic optical imaging and 2-photon Ca2+ imaging. (2018)
  • 著者名/発表者名: Fang Y, Hatanaka G, Inagaki M, Inoue K, Takada M, Fujita I
  • 学会等名: International Workshop "Monitoring and manipulating brain function in non-human primates"
• [学会発表] High-resolution imaging of primate brains using FAST. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto H, Seiriki K, Kasai A, Nakazawa T, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: International Workshop "Monitoring and manipulating brain function in non-human primates"
  • 国際学会
• [学会発表] Using PET imaging to monitor chemogenetic manipulation of nigrostriatal dopamine system in common marmoset. (2018)
  • 著者名/発表者名: Mimura K, Nagai Y, Inoue K, Matsumoto J, Suhara T, Nishijo H, Takada M, Minamimoto T
  • 学会等名: International Workshop "Monitoring and manipulating brain function in non-human primates"
  • 国際学会
• [学会発表] Neuron-specific efficient gene transduction in the primate brain with Morphological modified AAV vectors. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kimura K, Tanabe S, Fujiwara M, Nagai Y, Minamimoto T, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: International Workshop "Monitoring and manipulating brain function in non-human primates"
  • 国際学会
• [学会発表] Differences in retrograde gene transfer efficiency and cytotoxicity between lentiviral vectors pseudotyped with FuG-E, FuG-E2, and FuG-B2 glycoprotein in primate brains. (2018)
  • 著者名/発表者名: Otsuka Y, Tanabe S, Tsuge H, Uezono S, Fujiwara M, Miwa M, Kato S, Nakamura K, Kobayashi K, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: International Workshop "Monitoring and manipulating brain function in non-human primates"
  • 国際学会
• [学会発表] マーモセットの帯状皮質を巡る基底核連関構築様式. (2018)
  • 著者名/発表者名: 上園志織、田辺創思、藤原真紀、柘植仁美、中村克樹、井上謙一、高田昌彦
  • 学会等名: 第33回 日本大脳基底核研究会
• [学会発表] 高精細全脳イメージング技術FASTの開発と精神疾患モデルマウスの病態解析. (2018)
  • 著者名/発表者名: 勢力薫、笠井淳司、丹生光咲、田沼将人、五十嵐久人、中澤敬信、山口瞬、井上謙一、高田昌彦、橋本均
  • 学会等名: 第68回日本薬学会近畿支部総会・大会
• [学会発表] Optogenetic activation of cutaneous and proprioceptive afferent in the rat sciatic nerve. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kubota S, Sidikejiang W, Kudoh M, Inoue K, Umeda T, Takada M, Seki K
  • 学会等名: Neuroscience 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Morphological changes of layer-V pyramidal cells in motor-related areas in a primate model of spinal cord injury. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takata Y, Nakagawa H, Yamanaka H, Takada M
  • 学会等名: Neuroscience 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Enhanced therapeutic effect of repetitive transcranial magnetic stimulation combined with anti-RGMa antibody treatment in a monkey model of spinal cord injury. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka H, Takata Y, Nakagawa H, Yamashita T, Takada M
  • 学会等名: Neuroscience 2018
  • 国際学会
• [学会発表] サル脊髄損傷モデルにおける運動機能変化と運動関連領野５層巨大錐体細胞の形態学変化の関係について. (2018)
  • 著者名/発表者名: 高田裕生、中川浩、山中創、高田昌彦
  • 学会等名: 第23回 日本基礎理学療法学会
• [学会発表] サル腹側中脳は一次運動野を介して筋出力を促通する. (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木迪諒、井上謙一、中川浩、伊佐正、高田昌彦、西村幸男
  • 学会等名: 次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム
• [備考] 京都大学霊長類研究所 統合脳システム分野 ホームページ
  • URL: http://www.pri.kyoto-u.ac.jp/sections/systems_neuroscience/index.html