Optogeneticsによる神経変性疾患モデルの作製と治療研究

2019 年度 実績報告書

• 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マウスを作製し、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。また光照射によって活性化するCreを組み込んだAAVを作製して同マウスへ投与したところ、光刺激によってGLAST欠損を誘導することに成功した。したがって光の強度や照射時間を制御することでGLASTの部分欠損を誘導し、ヒトと同様の視野障害パターンを持つ疾患モデルの作製が期待できる。
一方、GLAST KOマウスに活性型TrkBベクターを投与した結果、網膜神経節細胞死が強く抑制されることを確認しており、同ベクターは緑内障の進行を抑制できる可能性がある。そして最終年度は光刺激によって活性型TrkBが発現するベクターの作製を完了した。また活性型TrkAを発現するAAVベクターを作製したところ、視神経挫滅モデルによる網膜神経節細胞死が強く抑制されることを確認したことから、活性型TrkBと同様に緑内障の進行を抑制できる可能性がある。
さらに本年度は霊長類の自然発症緑内障について報告を行い、その特徴や活用法を含めた総説を発表した。これまでに緑内障研究で使用されてきた人工的な高眼圧モデル、遺伝子改変マウス等を網羅した上で、我々自身が活用および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。

研究成果

• [国際共同研究] University of Alabama/Cincinnati Children’s Hospital/University of South Florida(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Alabama/Cincinnati Children’s Hospital/University of South Florida
• [雑誌論文] Roles of the DOCK-D family proteins in a mouse model of neuroinflammation (2020)
  • 著者名/発表者名: Namekata Kazuhiko、Guo Xiaoli、Kimura Atsuko、Azuchi Yuriko、Kitamura Yuta、Harada Chikako、Harada Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: ー ページ: ー
  • DOI: doi:10.1074/jbc.RA119.010438
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of animal models in glaucoma research (2020)
  • 著者名/発表者名: Kimura Atsuko、Noro Takahiko、Harada Takayuki
  • 雑誌名: Neural Regeneration Research 巻: 15 ページ: 1257～1258
  • DOI: doi: 10.4103/1673-5374.272578
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 視神経と再生医療 (2020)
  • 著者名/発表者名: 野呂隆彦、原田高幸
  • 雑誌名: 日本の眼科 巻: 91 ページ: 24～28
• [雑誌論文] 睡眠時無呼吸症候群における緑内障発症リスク (2020)
  • 著者名/発表者名: 原田高幸
  • 雑誌名: THE LUNG perspectives 巻: 28 ページ: 46～48
• [雑誌論文] Normal tension glaucoma-like degeneration of the visual system in aged marmosets (2019)
  • 著者名/発表者名: Noro Takahiko、Namekata Kazuhiko、Kimura Atsuko、Azuchi Yuriko、Hashimoto Nanako、Moriya-Ito Keiko、Komaki Yuji、Lee Chia-Ying、Okahara Norio、Guo Xiaoli、Harada Chikako、Kim Euido、Nakano Tadashi、Tsuneoka Hiroshi、Inoue Takashi、Sasaki Erika、Tokuno Hironobu、Harada Takayuki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 14852
  • DOI: doi: 10.1038/s41598-019-51281-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] DOCK8 is expressed in microglia, and it regulates microglial activity during neurodegeneration in murine disease models (2019)
  • 著者名/発表者名: Namekata Kazuhiko、Guo Xiaoli、Kimura Atsuko、Arai Nobutaka、Harada Chikako、Harada Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 294 ページ: 13421～13433
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.RA119.007645
  • 査読あり
• [雑誌論文] Survival of Alpha and Intrinsically Photosensitive Retinal Ganglion Cells in NMDA-Induced Neurotoxicity and a Mouse Model of Normal Tension Glaucoma (2019)
  • 著者名/発表者名: Honda Sari、Namekata Kazuhiko、Kimura Atsuko、Guo Xiaoli、Harada Chikako、Murakami Akira、Matsuda Akira、Harada Takayuki
  • 雑誌名: Investigative Opthalmology & Visual Science 巻: 60 ページ: 3696～3707
  • DOI: doi:10.1167/iovs.19-27145
  • 査読あり
• [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
• [学会発表] 緑内障治療への新たなアプローチ (2019)
  • 著者名/発表者名: 原田高幸
  • 学会等名: 第３９回 日本眼薬理学会
  • 招待講演
• [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] Survival of αRGC and ipRGC in a mouse model of glaucoma (2019)
  • 著者名/発表者名: Sari Honda, Kazuhiko Namekata, Atsuko Kimura, Xiaoli Guo, Akira Matsuda, Akira Murakami, Takayuki Harada.
  • 学会等名: ARVO Annual Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 緑内障モデルマウスにおけるαRGCおよびipRGCの障害耐性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 本田紗里、行方和彦、木村敦子、郭暁麗、松田彰、村上晶、原田高幸
  • 学会等名: 第１２３回 日本眼科学会総会
• [学会発表] 活性型TrkBを用いた遺伝子治療による神経保護と視神経軸索の再生効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 金義道、本田紗里、安土ゆり子、郭暁麗、木村敦子、行方和彦、中野匡、原田高幸
  • 学会等名: 第１２３回 日本眼科学会総会
• [学会発表] ２種類の緑内障モデルマウスにおけるN-acetylcysteineの異なる神経保護効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐埜弘樹、行方和彦、木村敦子、郭暁麗、原田知加子、三田村佳典、原田高幸
  • 学会等名: 第１２３回 日本眼科学会総会
• [学会発表] AAV-TrkB投与による網膜神経節細胞樹状突起の保護効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 北村裕太、行方和彦、木村敦子、郭暁麗、山本修一、原田高幸
  • 学会等名: 第３０回 日本緑内障学会
• [学会発表] アデノ随伴ウイルスを用いた活性型TrkAによる神経保護と視神経軸索の再生効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 金義道、行方和彦、本田紗里、郭暁麗、木村敦子、中野匡、原田高幸
  • 学会等名: 第３０回 日本緑内障学会
• [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] 視覚病態プロジェクト
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/project/detail/retina.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] Visual Research Project
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/english/project/detail/pro26/retina2.html