Optogeneticsによる神経変性疾患モデルの作製と治療研究

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K19625
• 研究機関: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 原田 高幸 公益財団法人東京都医学総合研究所, 運動・感覚システム研究分野, 分野長 (90345306)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: optogenetics / 網膜変性 / 神経保護

研究実績の概要

本研究では複数の光感受性タンパクを活用して、optogeneticsによる遺伝子発現やタンパク活性の変化を、時間的・空間的に厳密に制御することに挑む。またこの技術を疾患研究に活用するため、我が国で最大の失明原因である緑内障について、ヒトと同様の視野障害パターンを再現した画期的な疾患モデルの開発を行う。我々はグルタミン酸輸送体の１つであるGLASTの欠損マウスは、正常眼圧緑内障の疾患モデルとなることを報告している。さらにゲノム編集技術によってGLAST floxマウスの作製を完了しており、AAV-Creを投与することにより、GLAST発現が消失することを確認した。今後は光照射によって活性化するAAV-Creを用いて、光刺激によってGLAST欠損が誘導できるかを検討する予定である。
一方、GLAST KOマウスに活性型TrkBベクター（AAV2-TrkB）を投与した結果、網膜神経節細胞死が強く抑制されることを確認した。同ベクターは緑内障の進行を抑制できる可能性がある。現在は光刺激によって活性型TrkBが発現するベクターを開発中である。
さらに本年度はこれまでに世界的に使用されてきた緑内障モデル動物について、その特徴や活用法を含めた総説を発表した。人工的な高眼圧モデル、遺伝子改変マウス、霊長類モデル等を網羅した上で、我々自身が活用、あるいは開発してきたモデルや、それらを用いた最近の研究成果についても総括を行なった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

光照射によって活性化するAAV-Creが完成しており、optogeneticsによる領域特異的網膜変性と神経保護研究の両者について、すでにその前段階まで到達している。

今後の研究の推進方策

活性型TrkBの発現を光刺激によって誘導するAAVベクターの構築を終えており、今後は光刺激の条件検討へ進む。同ベクターを緑内障モデルマウスや視神経挫滅モデルに投与して、神経軸索の再生効果を検討する。再生軸索の検出には3Dイメージ解析を取り入れる他、上丘からFluoro-goldを投与する新たな定量化法を検討する。

次年度使用額が生じた理由

（理由）
物品費や旅費などの研究経費の節約に努めた結果、わずかながらその成果が現れ、次年度使用額が生じたものである。
（使用計画）
次年度経費に組み入れて、特に物品費として使用予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Differential effects of N-acetylcysteine on retinal degeneration in two mouse models of normal tension glaucoma (2019)
  • 著者名/発表者名: Sano Hiroki、Namekata Kazuhiko、Kimura Atsuko、Shitara Hiroshi、Guo Xiaoli、Harada Chikako、Mitamura Yoshinori、Harada Takayuki
  • 雑誌名: Cell Death & Disease 巻: 10 ページ: 75
  • DOI: doi: 10.1038/s41419-019-1365-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Variants in DOCK3 cause developmental delay and hypotonia (2019)
  • 著者名/発表者名: Wiltrout Kimberly、Ferrer Alejandro、van de Laar Ingrid、Namekata Kazuhiko、Harada Takayuki、Klee Eric W.、Zimmerman Michael T.、Cousin Margot A.、Kempainen Jennifer L.、Babovic-Vuksanovic Dusica、van Slegtenhorst Marjon A.、Aarts-Tesselaar Coranne D.、Schnur Rhonda E.、Andrews Marisa、Shinawi Marwan
  • 雑誌名: European Journal of Human Genetics 巻: 27 ページ: 1225～1234
  • DOI: doi: 10.1038/s41431-019-0397-2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Recent advances in genetically modified animal models of glaucoma and their roles in drug repositioning (2019)
  • 著者名/発表者名: Harada Chikako、Kimura Atsuko、Guo Xiaoli、Namekata Kazuhiko、Harada Takayuki
  • 雑誌名: British Journal of Ophthalmology 巻: 103 ページ: 161～166
  • DOI: doi: 10.1136/bjophthalmol-2018-312724
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 網膜神経保護と軸索再生研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 原田高幸
  • 雑誌名: 眼薬理 巻: 32 ページ: 40～42
• [学会発表] Spontaneous normal tension glaucoma in aged marmosets. (2019)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Harada, Takahiko Noro, Kazuhiko Namekata, Atsuko Kimura, Nanako Hashimoto, Keiko Moriya-Ito, Xiaoli Guo, Chikako Harada, Tadashi Nakano, Takashi Inoue, Erika Sasaki.
  • 学会等名: 8th World Glaucoma Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Topical ripasudil prevents retinal ganglion cell death in a mouse model of normal tension glaucoma. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Harada, Kei Akaiwa, Kazuhiko Namekata, Yuriko Azuchi, Xiaoli Guo, Atsuko Kimura, Chikako Harada, Yoshinori Mitamura.
  • 学会等名: 13th European Glaucoma Society Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Loss of neuritin accelerates RGC loss and retinal degeneration in adult mice following optic nerve injury. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuriko Azuchi, Kazuhiko Namekata, Tadayuki Shimada, Xiaoli Guo, Atsuko Kimura, Chikako Harada, Atsuko Nishigaki, Kanato Yamagata, Takayuki Harada.
  • 学会等名: 48th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Can valproic acid treat neurodegenerative diseases? (2018)
  • 著者名/発表者名: Atsuko Kimura, Kazuhiko Namekata, Xiaoli Guo, Yuriko Azuchi, Chikako Harada, Takayuki Harada.
  • 学会等名: International Conference on Neurovascular and Neurodegenerative Diseases
  • 国際学会
• [学会発表] DOCK8 regulates microglial activity in neuroinflammation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Namekata, Xiaoli Guo, Atsuko Kimura, Nobutaka Arai, Chikako Harada, Takayuki Harada.
  • 学会等名: 19th International Congress of Neuropathology
  • 国際学会
• [学会発表] Dock10 deficiency reduces neuroinflammation in optic neuritis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Xiaoli Guo, Kazuhiko Namekata, Yuriko Azuchi, Atsuko Kimura, Takahiko Noro, Chikako Harada, Takayuki Harada.
  • 学会等名: ARVO Annual Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 正常眼圧緑内障モデルマウスを用いたEdaravoneによる網膜神経節細胞保護効果の検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 赤岩慶、行方和彦、安土ゆり子、郭 暁麗、木村敦子、原田知加子、三田村佳典、原田高幸.
  • 学会等名: 第１２２回 日本眼科学会総会
• [備考] 未来を話そう！ プロジェクト研究の紹介
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/project/to-tomin/to-pro26.html
• [備考] 網膜・視神経変性疾患の病態解明と治療法
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/retina/index.html
• [備考] プロジェクト研究等 医学研で行われている研究活動
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/project/detail/retina.html