Elucidation of disease state in glaucoma model animals by metabolic reprogramming using AAV-CRISPR

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K21343
• Project/Area Number (Other): 18H06248 (2018)
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund (2019); Single-year Grants (2018)
• Review Section: 0906:Surgery related to the biological and sensory functions and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Katayama Shota 東北大学, 医学系研究科, 助教 (60825123)
• Project Period (FY): 2018-08-24 – 2020-03-31
• Keywords: 緑内障 / 網膜神経節細胞死 / CRISPR-Cas9 / AAV / in vivo knock-out / fluorescence labeling / CAT / 代謝

Outline of Final Research Achievements

We developed a new genome editing system that can disrupt genes only in retinal ganglion cells in order to conduct research on glaucoma pathogenesis at the individual level. In this study, we identified and reduced a retinal ganglion cell-specific promoter and driven Cas9. To fluorescently label gene-disrupted cells, we have also developed knock-in of small fluorescent proteins. The AAV vector was injected into the mouse eye by vitreous injection. Analysis of mouse retinas revealed that CAT was involved in retinal ganglion cell death.

Free Research Field

眼科、ゲノム編集、合成生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

緑内障は中途失明原因第１位の眼疾患である。現在唯一エビデンスのある治療法は眼圧下降治療であるが、日本人の緑内障患者の約７割は眼圧が正常範囲内にある正常眼圧緑内障であり、超高齢社会を迎え失明患者は増加の一途を辿っていることから、眼圧下降以外の有効な治療法の開発が望まれている。本研究では網膜神経節細胞特異的に遺伝子破壊し、遺伝子破壊された細胞が標識される新たな実験系を開発した。本技術を用いることにより、網膜神経節細胞特異的に遺伝子破壊が起こっていることを確認でき、CATが網膜神経節細胞死に関与していることを突き止めた。緑内障患者の前房水中でもCATの代謝物が多くあることから、関与が示唆される。