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2015 年度 実績報告書

電気刺激による統合的視覚回復の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25293354
研究機関大阪大学

研究代表者

不二門 尚  大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50243233)

研究分担者 森本 壮  大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (00530198)
松下 賢治  大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (40437405)
神田 寛行  大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (50570248)
三好 智満  大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (70314309)
辻川 元一  大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 寄附講座教授 (70419472)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード神経保護 / 電気刺激 / ラマン分光 / 人工網膜 / 補償光学眼底カメラ / 錐体密度 / 神経賦活
研究実績の概要

当該研究は、電気刺激による網膜神経保護・賦活”に関する詳細なメカニズムをラマン分光で解明する基礎的研究と、経角膜電気刺激(TES)の効果に関する臨床的研究、人工網膜による電気刺激の視機能改善に関する臨床研究を目的としている。これまでにラマン分光により、神経細胞死の初期の細胞内変化として、チトクロームC(cyt c)の細胞内の分布(ミトコンドリアを反映していると考えられる)が、組織染色をしなくても観測できることを示してきた。本年度は cyt cのラマンシグナルの低下が実際の細胞内cyt cタンパク濃度と関連するかを検討したが、相関は得られなかった。今後さらにメカニズム検討する予定である。網膜色素変性(RP)では視力低下する前から錐体密度が低下することが知られているが、これを他覚的に調べるために、補償光学眼底カメラを用いた視細胞密度の計測法を開発した。その結果、傍中心窩の錐体密度と、コントラスト感度が有意に相関することが示された。また、可視光刺激により補償光学眼底カメラで測定される近赤外光に対する反射光量が変化することを見出し、初期RPの錐体機能変化を機能画像として捉えられる可能性が示唆された。網膜色素変性に対する経角膜電気刺激の効果:RP 13例15眼に対する経角膜電気刺激(TES)の効果を臨床例で検討した。電気刺激後ハンフリー視野計の中心窩感度がTES群でコントロールと比較して維持される傾向があったが有意差はなかった。人工網膜による視機能改善の評価:本邦独自の人工網膜による1年間の臨床研究を行った。歩行テストでは3例中2例でスイッチをONした場合にOFF時より正確さが向上した。また人工網膜埋植後6か月の時点でスイッチOFF時の視力が、術前と比較して3例中2例で向上した。これは人工網膜による継続的な電気刺激により、網膜賦活効果が得られたためと考えられた。

現在までの達成度 (区分)
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

当該研究は、電気刺激による網膜神経保護・賦活”に関する詳細なメカニズムを解明する、基礎的研究と、経角膜電気刺激(TES)の効果に関する臨床的研究、人工網膜による電気刺激の視機能改善に関する臨床研究を目的としている。
基礎研究では、ラマンスペクトラムを使うと、神経細胞死の初期の細胞内変化が、組織染色をしなくても観測できる可能性が示されたことが大きな成果である。
補償光学(AO)眼底カメラを用いた傍中心窩の錐体密度の計測値が、コントラスト感度とよく相関することが見いだされた。初期網膜色素変性症(RP)における微妙な視機能の低下を、客観的な指標で評価できることが示されたことも重要な成果である。今後TESの視細胞保護効果を評価する指標として使用する予定である。
AO眼底カメラを用いた錐体の機能イメージングの研究では、可視光で網膜を刺激すると、近赤外光で計測される網膜の反射光量の変化が見いだされた。これを電気刺激によるイメージングと組み合わせると、初期RP患者における網膜内層の機能評価ができる可能性がある。これは独創的な研究で、Plos Oneに掲載された。
RPに対するTES治療の臨床研究では、少数例での検討では視野の改善に統計的に有意差はなかったが、人工網膜を埋植した患者では、スイッチOFF時の視力が埋植術後6か月で術前よりも改善が見られた。継続的な電気刺激が神経賦活に有効な可能性があり、今後人工網膜の治験を行い、多数例で検討する予定である。

今後の研究の推進方策

電気刺激による網膜神経保護・賦活に関するその詳細なメカニズムの解明に関しては、ラマンスペクトラムを用いて、培養神経細胞に対して電気刺激を与えた条件で検討する予定である。
初期RPに対するTES治療の臨床評価は、これまでに得られた成果を基に、補償光学(AO)眼底カメラを用いた傍中心窩の錐体密度および、可視光刺激に対する近赤外光で計測される網膜の反射光量の変化を指標として、精密に検討する予定である。
人工網膜による視覚回復、および網膜賦活効果に関しては、少数例の臨床研究で得られたこれまでの成果を発展させ、多数例において視覚回復が得られるか、神経賦活効果が得られるかについて検討する予定である。

次年度使用額が生じた理由

電気刺激による神経保護・賦活効果の機構を分子レベルで検討することを目的とする当該研究では、培養神経細胞の実験で、ラマン分光画像でグルタミン酸を投与後、細胞死の初期の状態で、チトクロームCのピーク値が減少することを見出した。その詳しい分子メカニズムを知るうえで行った実験で、チトクロームCのラマンシグナルの強度と、チトクロームCの蛋白濃度に有意な相関が認められないことが判明した。このために、実験を追加する必要があり、当初計画より時間がかかるので、研究の延長を申請し、実験に必要な費用を繰り越すこととしたから。

次年度使用額の使用計画

培養神経細胞を用いたラマン分光の実験で、ラマンcyt cシグナル強度とcyt cのタンパク濃度と有意な相関を示さなかった。このメカニズムを探究するために、細胞内のcyt cを蛍光色素であるGFPで標識したRGC5細胞を樹立し、グルタミン酸投与前のRGC5細胞のGFPシグナルとラマンcyt cシグナルの相関を調べる実験を行う。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 11件)

  • [雑誌論文] False reaching movements in localization test and effect of auditory feedback in simulated ultra-low vision subjects and patients with retinitis pigmentosa.2016

    • 著者名/発表者名
      Endo T, Kanda H, Hirota M, Morimoto T, Nishida K, Fujikado T.
    • 雑誌名

      Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol.

      巻: 254(5) ページ: 947, 956

    • DOI

      10.1007/s00417-015-3253-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surgical feasibility and biocompatibility of wide-field dual-array suprachoroidal-transretinal stimulation prosthesis in middle-sized animals.2016

    • 著者名/発表者名
      Lohmann TK, Kanda H, Morimoto T, Endo T, Miyoshi T, Nishida K, Kamei M, Walter P, Fujikado T.
    • 雑誌名

      Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol.

      巻: 254(4) ページ: 661, 673

    • DOI

      10.1007/s00417-015-3104-1

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 人工網膜による視覚再生2016

    • 著者名/発表者名
      神田寛行, 不二門尚
    • 雑誌名

      再生医療

      巻: 15(1) ページ: 22-32

  • [雑誌論文] 感覚のBMI 人工視覚システム2016

    • 著者名/発表者名
      神田寛行, 不二門尚
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 34(2) ページ: 230-234

  • [雑誌論文] 人工網膜-最近の動向2015

    • 著者名/発表者名
      神田寛行, 不二門尚
    • 雑誌名

      光技術コンタクト

      巻: 625(53) ページ: -

  • [雑誌論文] Slow Cone Reflectance Changes during Bleaching Determined by Adaptive Optics Scanning Laser Ophthalmoscope in Living Human Eyes.2015

    • 著者名/発表者名
      Hirota M, Miyagawa S, KandaH, Endo T, Lohmann TK, Miyoshi T, Morimoto T, Fujikado T
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 10(6) ページ: e0131485

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0131485

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visual Sensation by Electrical Stimulation Using a New Direct Optic Nerve Electrode Device.2015

    • 著者名/発表者名
      Nishida K, Sakaguchi H, Kamei M, Cecilia-Gonzalez C, TerasawaY, Velez-Montoya R, Fujikado T, Sanchez-Fontan R, Ozawa M, Quiroz-Mercado H, Nishida K
    • 雑誌名

      Brain Stimul

      巻: 8(3) ページ: 678-681

    • DOI

      10.1016/j.brs.2015.03.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 人工網膜~よみがえる光感覚~2015

    • 著者名/発表者名
      神田寛行, 不二門尚
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      巻: 98(4) ページ: 266-271

    • オープンアクセス
  • [学会発表] 外部カメラ型人工網膜シミュレータにおける視線フィードバック機能の効果2016

    • 著者名/発表者名
      穂積健太, 遠藤高生, 広田雅和, 神田寛行, 森本壮, 不二門尚, 西田幸二
    • 学会等名
      第120回日本眼科学会総会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-04-08 – 2016-04-08
  • [学会発表] 外側膝状体単一ユニット活動による人工網膜多極電極の機能評価2016

    • 著者名/発表者名
      神田寛行, 森本壮, 三好智満, 不二門尚
    • 学会等名
      第120回日本眼科学会総会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-04-07 – 2016-04-07
  • [学会発表] 49極STS型人工網膜の慢性臨床研究の結果2016

    • 著者名/発表者名
      不二門尚, 瓶井資弘, 貴島晴彦, 森本壮, 神田寛行, 広田雅和, 坂口裕和, 西田健太郎, 遠藤高生, 圓尾知之, 小澤素生, 大澤孝治, 西田幸二
    • 学会等名
      第120回日本眼科学会総会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-04-07 – 2016-04-07
  • [学会発表] 2枚電極脈絡膜上-経網膜電気刺激(STS)型人工網膜の中型動物への埋植述と生体適合性2016

    • 著者名/発表者名
      森本壮, 神田寛行, 三好智満, 遠藤高生, Tibor C Lohmann, 西田幸二, 不二門尚
    • 学会等名
      第120回日本眼科学会総会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-04-07 – 2016-04-07
  • [学会発表] 視細胞変性眼における傍中心窩錐体密度とコントラスト感覚の関係2016

    • 著者名/発表者名
      広田雅和, 神田寛行, 遠藤高生, 宮川雄, 三好智満, 森本壮, 不二門尚
    • 学会等名
      第120回日本眼科学会総会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-04-07 – 2016-04-07
  • [学会発表] Waching dying retinal ganglion cells induced by high concentration o f glutaminate by using Raman microscopy.2015

    • 著者名/発表者名
      MorimotoTakeshi, chiuLiang-da, Fujita Katsumasa, Kanda Hiroyuki, Fujikado Takashi
    • 学会等名
      Nanophotonics in Asia 2015
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-12-10 – 2015-12-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Surgical feasibility of wide-field dual-array suprachoroidal-transtretinal stimulation(STS) prosthesis in middle-sized animals.2015

    • 著者名/発表者名
      Morimoto Takeshi, Kanda Hiroyuki, Miyoshi Tomomitsu, LohmannT.K.FujikadoTakashi
    • 学会等名
      Artifitial Vision 2015
    • 発表場所
      ドイツ アーヘン
    • 年月日
      2015-11-28 – 2015-11-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Suprachoroidal-transretinal stimulation with the VLARS(very large array retina stimulator) device in a cat.2015

    • 著者名/発表者名
      Lohman T.K., Kanda Hiroyuki, Morimoto Takeshi, Miyoshi Tomomitsu, Mokwa W, Walter P, Fujikado T
    • 学会等名
      Artifitial Vision 2015
    • 発表場所
      ドイツ アーヘン
    • 年月日
      2015-11-28 – 2015-11-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of reaching by localization test in a patient with retinal prosthesis by suprachoroidal-transretinal stimulation (STS).2015

    • 著者名/発表者名
      EndoTakao, Fujikado Takashi, Hirota Masakazu, Kanda Hiroyuki, Morimoto Takeshi, Nishida Kohji
    • 学会等名
      Artifitial Vision 2015
    • 発表場所
      ドイツ アーヘン
    • 年月日
      2015-11-28 – 2015-11-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Clinical Study of Retinal Prosthesis by 49 Channel Suprachoroidal-Transretinal Stimulation (STS) in Patients with Advanced Retinitis Pigmentosa.2015

    • 著者名/発表者名
      Fujikado Takashi, Kamei Motohiro, Kishima Haruhiko, Morimoto Takeshi, Kanda Hiroyuki, Sakaguchi H, Nishida K,Endo T, Lohmann T.K., Maruo T, Hirota M, Oosawa K, Ozawa M
    • 学会等名
      Artifitial Vision 2015
    • 発表場所
      ドイツ アーヘン
    • 年月日
      2015-11-28 – 2015-11-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatial extent of neural responses evaluated by single-unit activities of the lateral geniculate nucleus elicited by suprachoroidal electrical stimulation.2015

    • 著者名/発表者名
      Kanda Hiroyuki, Miyoshi Tomomitsu, MorimotoTakeshi, FujikadoTakashi
    • 学会等名
      Artifitial Vision 2015
    • 発表場所
      ドイツ アーヘン
    • 年月日
      2015-11-28 – 2015-11-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Relationship between Contrast Sensitivity and Parafoveal Cone Density in Normal Eyes and Eyes with Retinal Degeneration.2015

    • 著者名/発表者名
      Hirota Masakazu, Morimoto Takeshi, K.L.Tibor, Miyagawa Suguru, Kanda Hiroyuki, EndoTakao, Miyoshi Tomomitsu, Fujikado Takashi
    • 学会等名
      Artifitial Vision 2015
    • 発表場所
      ドイツ アーヘン
    • 年月日
      2015-11-27 – 2015-11-27
    • 国際学会
  • [学会発表] STS方式人工網膜の開発2015

    • 著者名/発表者名
      神田寛行, 不二門尚
    • 学会等名
      第58回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-11-15 – 2015-11-15
  • [学会発表] 人工網膜埋植患者に対する術前経角膜電気刺激検査を用いた網膜残存機能の評価2015

    • 著者名/発表者名
      森本壮, 遠藤高生, 神田寛行, 西田幸二 不二門尚
    • 学会等名
      第53回日本神経眼科学会総会
    • 発表場所
      埼玉
    • 年月日
      2015-11-06 – 2015-11-06
  • [学会発表] 脈絡膜上経網膜刺激型人工網膜埋植患者のLocalization testによる到達運動の評価2015

    • 著者名/発表者名
      遠藤高生, 不二門尚, 広田雅和, 神田寛行,森本壮, 西田幸二
    • 学会等名
      第69回日本臨床眼科学会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-10-23 – 2015-10-23
  • [学会発表] 新しい『見え方』-最先端技術に対応したロービジョンケアを考える2015

    • 著者名/発表者名
      不二門尚, 瓶井資弘, 坂口裕和, 森本壮, 西田健太郎, 貴島晴彦, 圓尾知之, 神田寛行, 遠藤高生, 大澤孝治, 小澤素生, 西田幸二
    • 学会等名
      第69回日本臨床眼科学会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-10-22 – 2015-10-22
  • [学会発表] Image processing using a saliency map for a 49-channel retinal prosthesis.2015

    • 著者名/発表者名
      Kanda Hiroyuki, Takaomi Kanda, Yukie Nagai, Takashi Fujikado
    • 学会等名
      ARVO2015
    • 発表場所
      アメリカ デンバー
    • 年月日
      2015-05-06 – 2015-05-06
    • 国際学会
  • [学会発表] Current intensity-dependent neuroprotection in eyes with traumatic optic neuropathy py transcorneal electrical stimulation.2015

    • 著者名/発表者名
      Morimoto Takeshi,EndoTakao, Nishida Kohji, Fujikado Takashi
    • 学会等名
      ARVO2015
    • 発表場所
      アメリカ デンバー
    • 年月日
      2015-05-03 – 2015-05-03
    • 国際学会
  • [学会発表] In situ Densitometry of Cone Photoreceptors in Human Eyes by Adaptive Optics Scanning Laser Ophthalmoscopy.2015

    • 著者名/発表者名
      Hirota Masakazu, MiyagawaSuguru, Kanda Hiroyuki, EndoTakao, Lohman Tibor.K, Morimoto Takeshi, FujikadoTakashi
    • 学会等名
      ARVO2015
    • 発表場所
      アメリカ デンバー
    • 年月日
      2015-05-03 – 2015-05-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Testing of Chronically Implanted 49-Channel Retinal Prosthesis by Suprachoroidal-Transretinal Stimulation(STS) in Patients with Advanced Retinitis Pigmentosa.2015

    • 著者名/発表者名
      Fujiakdo Takashi, Kamei Motohiro, Kishima Haruhiko, Morimoto Takeshi, Kanda Hiroyuki, Sakaguchi Hirokazu, Nishida Kentaro, Endo Takao, OzawaMotoki, Nishida Kohji
    • 学会等名
      ARVO2015
    • 発表場所
      アメリカ デンバー
    • 年月日
      2015-05-03 – 2015-05-03
    • 国際学会
  • [学会発表] 網膜色素変性に対する経角膜電気刺激の治療効果2015

    • 著者名/発表者名
      森本壮, 遠藤 高生, 西田幸二, 不二門 尚
    • 学会等名
      第119回日本眼科学会総会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-04-17 – 2015-04-17
  • [学会発表] 第2世代49極STS型人工網膜の臨床研究2015

    • 著者名/発表者名
      不二門尚, 瓶井資弘, 貴島晴彦, 森本壮, 神田寛行, 広田雅和, 坂口裕和, 西田健太郎, 遠藤高生, 圓尾知之, 小澤素生, 大澤孝治, 西田幸二
    • 学会等名
      第119回日本眼科学会総会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-04-16 – 2015-04-16
  • [学会発表] 顕著性マップを利用した人工網膜向け画像処理2015

    • 著者名/発表者名
      神田寛行, 神田嵩臣, 長井志江, 浅田稔, 不二門尚
    • 学会等名
      第119回日本眼科学会総会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-04-16 – 2015-04-16

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公開日: 2017-01-06  

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