Investigation into neuronal repair and functional recovery in neurodegenerative diseases

神经退行性疾病中神经元修复和功能恢复的研究

基本信息

批准号：
21H02819
负责人：
原田高幸
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02819/
关键词：
神経変性疾患遺伝子治療軸索再生視神経再生

项目摘要

脳や視神経などの中枢神経系において神経回路が傷害されると、その修復や機能の改善は不可能と考えられてきた。しかし近年では軸索伸長等を促進する因子として、脳由来神経栄養因子（brain-derived neurotrophic factor; BDNF）などの神経栄養因子が注目されている。しかし神経栄養因子は半減期が短いことから繰り返し投与の必要性があり、また仮に反復投与できたとしても、受容体の発現量が低下するなどして、持続的な効果を得ることは難しいと考えられてきた。本研究ではBDNFの高親和性受容体であるTropomyosin receptor kinase B（TrkB）の細胞内領域のみ（iTrkB）を細胞膜に強制発現させるアデノ随伴ウイルスベクター（AAV-iTrkB）を作製した。これを緑内障の疾患モデルマウスに眼球内投与して、網膜神経節細胞に対する神経保護効果を調べた。さらに視神経または上丘の外傷モデルに対しても同じAAV-iTrkBベクターを投与し、視神経軸索の再生効果について検討した。今回開発したAAV-iTrkBベクターでは、一度だけの眼球内投与により、BDNFの投与無しに、網膜神経節細胞における細胞内シグナルを活性化することに成功した。また緑内障の疾患モデルマウスにおいても神経保護効果を促進し、神経変性の進行を抑制した。さらに視神経外傷モデルにおいては、視神経軸索が視交叉に到達するほどの強力な再生効果が確認された。一方、上丘外傷モデルにおいては、再生線維が切断部位を超えて上丘内に到達し, 視機性動眼反射が一部改善した.以上からAAV-iTrkBベクターを用いた遺伝子治療が神経変性疾患の進行抑制や機能回復に寄与する可能性が示された。以上の成果を、米国遺伝子細胞治療学会の機関誌である「Molecular Therapy」誌上で発表した。

人们一直认为，中枢神经系统中的神经回路，如大脑和视神经，一旦受损，就不可能修复或改善其功能。然而，近年来，脑源性神经营养因子(BDNF)等神经营养因子作为促进轴突伸长的因子而受到关注。然而，神经营养因子的半衰期短，因此需要重复施用，并且即使可以重复施用，也由于受体表达水平降低等因素而难以获得持续的效果。在这项研究中，我们创建了一种腺相关病毒载体 (AAV-iTrkB)，它强制仅在细胞膜上表达原肌球蛋白受体激酶 B (TrkB)（一种 BDNF 的高亲和力受体）的胞内结构域 (iTrkB)。将其眼内给药于青光眼疾病模型小鼠，以检查其对视网膜神经节细胞的神经保护作用。此外，将相同的AAV-iTrkB载体施用至视神经或上丘的创伤模型，并检查再生视神经轴突的效果。利用新开发的AAV-iTrkB载体，我们通过仅眼内给药一次，成功地激活了视网膜神经节细胞中的细胞内信号，而无需施用BDNF。它还促进青光眼疾病模型小鼠的神经保护作用并抑制神经变性的进展。此外，在视神经损伤模型中，证实了强烈的再生效果，视神经轴突到达视交叉。另一方面，在上丘创伤模型中，再生纤维到达截肢部位以外的上丘，动眼神经反射得到部分改善。由此可见，使用AAV-iTrkB载体的基因治疗对于神经退行性疾病是有效的。研究表明，它可能有助于抑制癌症的进展和恢复功能。上述结果发表在美国基因与细胞治疗学会杂志《分子治疗》上。