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2009 年度 実績報告書

光感受性分子の遺伝子導入による新たな視覚系構築と再生医工学研究領域の創成

研究課題

研究課題/領域番号 21200022
研究機関東北大学

研究代表者

玉井 信  東北大学, 大学院・医学系研究科, 名誉教授 (90004720)

研究分担者 今村 一之  前橋工科大学, 工学部, 教授 (30203326)
富田 浩史  東北大学, 国際高等研究教育機構, 准教授 (40302088)
菅野 江里子  東北大学, 国際高等研究教育機構, 助教 (70375210)
砂金 ひとみ  東北大学, 国際高等研究教育機構, 技術補佐員 (30400451)
キーワードチャネルロドプシン / 網膜色素変性症 / 空間周波数特性 / コントラスト感度 / アデノ随伴ウイルスベクター / 視覚再生
研究概要

緑藻類クラミドモナス由来のチャネルロドプシン-2(ChR2)をアデノ随伴ウイルスベクターを用いて網膜神経節細胞に導入することによって視機能を回復させることが明らかになっている。しかし、ChR2の波長感受性が青色に限定されているために、その他の色(緑、赤)を見ることができない。我々はChR2を改変し緑感受性(ChRWR)、ボルボックス由来ChRを改変し赤感受性(ChRYR)のChRの作製に成功している。本研究では、ChR2の遺伝子導入によって得られる視覚特性ならびにこれら3種のChRを導入することによって遺伝盲ラットの波長感受性を増大できるかどうかを明らかにすることを目的とした。神経節細胞への導入によってどの程度の視力が得られるかを調べる目的で、神経節細胞に特異的に発現するトランスジェニック(TG)ラットを作製し、行動学的に視力、コントラスト感度を調べた。
ChR2の遺伝子導入によって得られる視覚特性を調べる目的で網膜神経節細胞に特異的にChR2を発現するトランスジェニック(TG)ラットを作製した。得られたTGラットでのChR2の発現は系統により様々な発現を示した。今回の目的に合致した網膜神経節細胞のみに発現が見られた系統のみを用い、オプトモーターによる空間周波数特性、コントラスト感度を調べた。視細胞を正常に持つTGラットの空間周波数特性、コントラスト感度はワイルドタイプのラットと同等の特性を示した。一方、TGラットの視細胞のみを連続光照射によって変性させ、ChR2によって得られる視覚特性を調べたところ、予想に反して、コントラスト感度の上昇が確認された。
以上の結果から、ChR2を発現する神経節細胞によって、青色に限定すると、正常と同等の空間周波数特性と高いコントラスト感度が得られることが明らかとなった。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (11件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Channelrhodopsin-2 Gene Transduced into Retinal Ganglion Cells Restores Functional Vision in Genetically Blind Rats2010

    • 著者名/発表者名
      Tomita H, Sugano E, Isago H, Hiroi T, Wang Z, Ohta E, Tamai M.
    • 雑誌名

      Exp Eye Res 90

      ページ: 426-436

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visual Properties of Transgenic Rats Harboring the Channelrhodopsin-2 Gene regulated by the Thy-1.2 Promoter2009

    • 著者名/発表者名
      Tomita H, Sugano E, Fukazawa Y, Isago H, Sugiyama Y, Hiroi T, Ishizuka T, Mushiake H, Kato M, Hirabayashi M, Shigemoto R, Yawo H, Tamai M
    • 雑誌名

      PLoS ONE 4(11)

      ページ: e7679

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Channelrhodopsins provide a breakthrough insight into strategies for curing blindness2009

    • 著者名/発表者名
      Tomita H, Sugano E, Isago H, Tamai M
    • 雑誌名

      J Genetics 88

      ページ: 409-415

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular imaging reveals unique degenerative changes in experimental glaucoma2009

    • 著者名/発表者名
      Imamura K., Onoe H., Shimazawa M., Nozaki S., Wada Y., Kato K., Nakajima H., Mizuma H., Onoe K., Taniguchi T., Sasaoka M., Hara H., Tanaka S., Araie M., Watanabe Y.
    • 雑誌名

      Neuroreport 20(2)

      ページ: 139-144

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A postnatal critical period for orientation plasticity in the cat visual cortex2009

    • 著者名/発表者名
      Tanaka S., Tani T., Ribot J., O'hashi K., Imamura K.
    • 雑誌名

      PLoS ONE 4(4)

      ページ: e5380

    • 査読あり
  • [学会発表] Computer simulation of functional recovery of the upper-limb movements by the electromesh-glove stimulation method2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Murata, Katsuhiro Nishino, Kazuyuki Imamura
    • 学会等名
      ERSC Winter Symposium
    • 発表場所
      群馬
    • 年月日
      2010-02-22
  • [学会発表] 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2009

    • 著者名/発表者名
      富田浩史
    • 学会等名
      日本臨床眼科学会専門別研究会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2009-10-09
  • [学会発表] カニクイザルを用いた視機能評価2009

    • 著者名/発表者名
      菅野江里子、富田浩史、姫志剛、砂金ひとみ、廣井照、松坂昌哉、虫明元、玉井信
    • 学会等名
      日本動物学会
    • 発表場所
      静岡
    • 年月日
      2009-09-19
  • [学会発表] Channelrhodopsin-2トランスジェニックラットの視機能について2009

    • 著者名/発表者名
      砂金ひとみ, 富田浩史, 菅野江里子, 廣井照, 王卓, 玉井信
    • 学会等名
      日本動物学会
    • 発表場所
      静岡
    • 年月日
      2009-09-19
  • [学会発表] EMG and motor recovery2009

    • 著者名/発表者名
      Nishino K, Imamura K
    • 学会等名
      XIV World Congress of Neurological Surgery of the World Federation of Neurosurgical Societies
    • 発表場所
      Boston, MA, US
    • 年月日
      2009-09-02
  • [学会発表] Central changes in Experimental Glaucoma2009

    • 著者名/発表者名
      Imamura K, Onoe H, Shimazawa M, Nozaki S, Mizuma H, Wada Y, Onoe K, Ishii K, Mayama C, Taniguchi T, Sasaoka M, Yamanaka H, Hara H, Tanaka S, Araie M, Watanabe Y
    • 学会等名
      国際生理学会世界大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2009-08-01
  • [学会発表] 機能回復神経科学と Hebb シナプス2009

    • 著者名/発表者名
      今村一之、澤田光、石川知則、笠松卓爾
    • 学会等名
      第二回上肢の機能回復セミナー(角館)プログラム
    • 発表場所
      秋田
    • 年月日
      2009-05-15
  • [学会発表] 銀メッシュグローブ法による上肢機能回復のシミュレーションとその動作解析2009

    • 著者名/発表者名
      村田広幸、今村一之
    • 学会等名
      第二回上肢の機能回復セミナー(角館)プログラム
    • 発表場所
      秋田
    • 年月日
      2009-05-15
  • [学会発表] Properties of Recovered Visual Function in the Channelrhodopsin-2 Transferred Royal College of Surgeons Rats2009

    • 著者名/発表者名
      H.Tomita, E.Sugano, H.Isago, T.Hiroi, H.Yawo, M.Tamai
    • 学会等名
      Association for Research Vision and Ophthalmology
    • 発表場所
      Ft.Lauderdale, FL, US
    • 年月日
      2009-05-03
  • [学会発表] Visual Function of Wild Type and Channelrhodopsin-2 Transgenic Rats2009

    • 著者名/発表者名
      E.Sugano, H.Tomita, H.Isago, H.Yawo, Y.Fukazawa, R.Shigemoto, T.Hiroi, M.Kato, M.Hirabayashi, M.Tamai
    • 学会等名
      Association for Research Vision and Ophthalmology
    • 発表場所
      Ft.Lauderdale, FL, US
    • 年月日
      2009-05-03
  • [学会発表] 緑藻類由来遺伝子の導入による視覚再生の現状と課題2009

    • 著者名/発表者名
      富田浩史
    • 学会等名
      日本眼科学会シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-04-16
  • [備考]

    • URL

      http:www.tohoku.ac.jp/japanese/2009/11/press20091105-01.html

  • [産業財産権] 発現効率が改善された光受容チャネルロドプシン2010

    • 発明者名
      富田浩史、菅野江里子
    • 権利者名
      東北大学
    • 産業財産権番号
      特願2009-185455
    • 出願年月日
      2010-08-10

URL: 

公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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