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

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21200022
• 研究種目: 新学術領域研究(研究課題提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 眼科学; 医用生体工学・生体材料学
• 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, システム生体工学科, 教授 (30203326) ; 菅野 江里子 東北大学, 国際高等融合領域研究所, 助教 (70375210) ; 砂金 ひとみ 東北大学, 国際高等融合領域研究所, 技術補佐員 (30400451)
• 連携研究者: 富田 浩史 東北大学, 国際高等融合領域研究所, 准教授 (40302088) ; 渡部 眞三 東北大学, 国際高等融合領域研究所, 非常勤講師 (10093486)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 光遺伝学 / 視覚再生 / 網膜

研究概要

クラミドモナス由来の光活性化イオンチャネル遺伝子、「チャネルロドプシン」を改変し、波長感受性の異なる新しい光活性化イオンチャネル遺伝子を創出した。その光特性は、青色だけでなく、幅広い波長に応答し、これを用いることによって、可視光全域を見ることができる視機能を作り出せる可能性がある。遺伝盲ラットを用いた行動学実験でも視機能の回復が確認され、光活性化イオンチャネル遺伝子を利用した視覚再生法を確立することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Age-dependent differences in recovered visual responses in Royal College of Surgeons rats transduced with the Channelrhodopsin-2 gene. (2012)
  • 著者名/発表者名: Isago H, Sugano E, Wang Z, Murayama N, Tamai M, Tomita H.
  • 雑誌名: J Mol Neurosci 巻: 46(2) ページ: 393-400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differentiation of neuronal cells from NIH/3T3 fibroblasts under defined conditions. (2011)
  • 著者名/発表者名: Wang Z, Sugano E, Isago H, Hiroi T, Tamai M, Tomita H.
  • 雑誌名: Development Growth and Differentiation 巻: 53(3) ページ: 357-65
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immune responses to adeno-associated virus type 2 encoding channelrhodopsin-2 in a genetically blind rat model for gene therapy. (2011)
  • 著者名/発表者名: Sugano E, Isago H, Wang Z, Murayama N, Tamai M, Tomita H.
  • 雑誌名: Gene Therapy 巻: 18(3) ページ: 266-74
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissecting a Role for Melanopsin in Behavioural Light Aversion Reveals a Response Independent. (2010)
  • 著者名/発表者名: Semo M, Gias C, Ahmado A, Sugano E, Allen A, Lawrence JM, Tomita H, Coffey PJ, Vugler A^*.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 29; 5(11) ページ: e15009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Channelrhodopsin-2 gene transduced into retinal ganglion cells restores functional vision in genetically blind rats. (2010)
  • 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 巻: 90 ページ: 426-436
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of endplasmic reticulum stress on neuronal cell death in the lateral geniculate nucleus in the monkey glaucoma model (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito Y, Shimazawa M, Inokuchi Y, Yamanaka H, Tsuruma K, Imamura K, Onoe H, Watanabe Y, Aihara M, Arae M, Hara H.
  • 巻: 33
  • ページ: 843-55
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cortical activation during color discrimination task in macaques as revealed by positron emission tomography. (2010)
  • 著者名/発表者名: Katsuyama N, Imamura K, Onoe H, Tanaka H.K, Onoe K, Tsukada H, Watanabe Y.
  • 雑誌名: Neurosci Letter 巻: 484(3) ページ: 168-73
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visual properties of transgenic rats harboring the channelrhodopsin-2 gene regulated by the Thy-1.2 promoter. (2009)
  • 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 巻: 4(11) ページ: e7679
  • 査読あり
• [雑誌論文] Channelrhodopsins provide a breakthrough insight into strategies for curing blindness. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomita H, Sugano E, Isago H, Tamai M.
  • 雑誌名: J Genetics 巻: 88 ページ: 409-415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular determinants differentiating photocurrent properties of two channelrhodopsins from chlamydomonas. (2009)
  • 著者名/発表者名: Wang H, Sugiyama Y, Hikima T, Sugano E, Tomita H, Takahashi T, Ishizuka T, Yawo H.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 284 ページ: 5685-5696
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular imaging reveals unique degenerative changes in experimental glaucoma. (2009)
  • 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 巻: 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 cortex. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S, Tani T, Ribot J, O’hashi K, Imamura K.
  • 巻: 4(4)
  • ページ: e5380
  • 査読あり
• [学会発表] Induction of neuronal cells from NIH/3T3 fibroblasts under defined conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Wang Z, Sugano E, Tomita H
  • 学会等名: The 5th China Medicinal Biotech Forum（CMBF2011)
  • 発表場所: 北京
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] チャネルロドプシン-2を用いた視覚再生の可能性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅野江里子、砂金ひとみ、富田浩史
  • 学会等名: 第6回網脈絡膜変性フォーラム
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] ボルボックス由来チャネルロドプシン1遺伝子改変による感受波長の改善 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅野江里子、砂金ひとみ、村山なみえ、玉井信、富田浩史
  • 学会等名: 第82回日本動物学会
  • 発表場所: 旭川
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 視細胞変性モデルの確立 (2011)
  • 著者名/発表者名: 富田浩史、菅野江里子、砂金ひとみ、村山なみえ、玉井信
  • 学会等名: 第82回日本動物学会
  • 発表場所: 旭川
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] チャネルロドプシン2を導入した週齢の異なるRCSラットの視覚反応の違い (2011)
  • 著者名/発表者名: 砂金ひとみ、菅野江里子、村山なみえ、玉井信、富田浩史
  • 学会等名: 第82回日本動物学会
  • 発表場所: 旭川
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Gene therapy in opjtjalmology `Visual properties of genetically blind rats transduced with channelrhodopsin-2 gene." (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomita H, Sugano E, Isago H, Murayama N, Wang Z, Tamai M
  • 学会等名: The Fourth Global Chinese Ophthalmic conference, The 16th Congress of chinese Ophthalmological Society
  • 発表場所: 広州（中国）
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] チャネルロドプシン2による視覚再生治療における効果的時期の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅野江里子
  • 学会等名: 「光感受性分子の遺伝子導入による新たな視覚系構築ち再生医工学研究領域の創成」研究班会議
  • 発表場所: 群馬
  • 年月日: 2011-07-16
• [学会発表] 視機能再建のための遺伝子治療～実現に向けて (2011)
  • 著者名/発表者名: 富田浩史、菅野江里子、砂金ひとみ
  • 学会等名: JRPS三重県支部医療講演会
  • 発表場所: 松阪市
  • 年月日: 2011-06-26
• [学会発表] 藻類チャネルロドプシン遺伝子を用いた視覚再生 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅野江里子、砂金ひとみ、富田浩史
  • 学会等名: JRPS大阪支部医療講演会
  • 発表場所: 大阪市
  • 年月日: 2011-06-11
• [学会発表] 能再生に向けた遺伝子遺伝子治療研究の現状 (2011)
  • 著者名/発表者名: 富田浩史、菅野江里子、砂金ひとみ
  • 学会等名: 第12回網膜色素変性症患者のつどい
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2011-06-05
• [学会発表] チャネルロドプシン2を用いた視覚の再生について (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅野江里子、砂金ひとみ、玉井信、富田浩史
  • 学会等名: JRPS（網膜色素変性症協会）新潟支部医療講演会
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 2011-05-22
• [学会発表] 視覚再生研究の新たな展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 富田浩史、菅野江里子、砂金ひとみ
  • 学会等名: 日本眼科学会総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-05-12
• [学会発表] Effective Time Point For Channelrhodopsin-2 mediated Gene Therapy After Photoreceptor Degeneration In Rcs Rats (2011)
  • 著者名/発表者名: Sugano E, Isago H, Wang Z, Murayama N, Tamai M, Tomita H
  • 学会等名: ARVO Annual meeting
  • 発表場所: Fortlauderdale, FL
  • 年月日: 2011-05-01
• [学会発表] mprovement Of Wavelength Sensitivities By The Modification Of Volvox Channelrhodopsin-1 Gene (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomita H, Sugano E, Isago H, Murayama N, Wang Z, Tamai M
  • 学会等名: ARVO Annual meeting
  • 発表場所: Fortlauderdale, FL
  • 年月日: 2011-05-01
• [学会発表] Invovement of drebrin, an actin binding protein, in regulation of AMPA receptor recruitment in cultured hippocampal neurons (2011)
  • 著者名/発表者名: Kato K, Imamura K, Sekino Y
  • 学会等名: International radiation neurobiology
  • 発表場所: 群馬
  • 年月日: 2011-01-29
• [学会発表] Ocular dominance plasticity in abnormally developed visual cortex (2011)
  • 著者名/発表者名: Imamura K
  • 学会等名: International radiation neurobiology
  • 発表場所: 群馬
  • 年月日: 2011-01-29
• [学会発表] 遺伝子導入による視覚再建 (2011)
  • 著者名/発表者名: 富田浩史, 菅野江里子, 砂金ひとみ, 王卓, 村山なみえ, 玉井信
  • 学会等名: 日本視覚学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-01-20
• [学会発表] Retinal and systemic immune responses after the transfer of channelrhodopsin-2 into RCS rats (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomita, H., Sugano, E., Isago, H., Hiroi, T., Wang, Z. and Tamai, M
  • 学会等名: XIVth International Symposium on Retinal Degeneration
  • 発表場所: Quebec, Canada
  • 年月日: 20100714-16
• [学会発表] Optimization of volvox-derived channelrhodopsin-1 to expressexpression in mammalian cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Sugano, E., Tomita, H., Isago, H., Hiroi, T., Wang, Z. and Tamai, M
  • 学会等名: XIVth International Symposium on Retinal Degeneration
  • 発表場所: Quebec, Canada
  • 年月日: 20100714-16
• [学会発表] 藻類由来遺伝子を用いた視覚再生技術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 富田浩史, 菅野江里子, 砂金ひとみ, 王卓, 村山なみえ, 玉井信
  • 学会等名: 日本人工臓器学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-11-20
• [学会発表] Visual Responses of Royal College of Surgeons Rats Transferred Modified Volvox Channelrhodopsin-2 Gene. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomita, H., Sugano, E., Isago, H., Hiroi, T., Wang, Z. and Tamai, M
  • 学会等名: nnual meeting Association for Research in Vision and Ophthalmology
  • 発表場所: Ft. Lauderdale, US
  • 年月日: 2010-05-02
• [学会発表] Systematic and Local Responses of Channelrhodopsin-2 Gene Therapy (2010)
  • 著者名/発表者名: Sugano, E., Tomita, H., Isago, H., Hiroi, T., Wang, Z. and Tamai, M
  • 学会等名: Annual meeting Association for Research in Vision and Ophthalmology
  • 発表場所: Ft. Lauderdale, US
  • 年月日: 2010-05-02
• [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 recovery (2009)
  • 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 Glaucoma (2009)
  • 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
• [図書] チャネルロドプシンを用いた視覚再生、日本の眼科、82：12 号 (2011)
  • 著者名/発表者名: 富田浩史、菅野江里子
  • 総ページ数: 1602-1607
  • 出版者: 社団法人日本眼科医会
• [備考]
  • URL: http://www.visual-neuroscience.med.tohoku.ac.jp/index.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: PCT/JP2010/063786
  • 出願年月日: 2010-07-10
  • 外国
• [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 (2009)
  • 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: 2009-08-10