Protection of retinal degenerations by controling neurotrophins secreation via optogenetic technologies

通过光遗传学技术控制神经营养素的分泌来保护视网膜变性

• 批准号: 21K18278
• 负责人: 富田 浩史
• 金额: $ 16.56万
• 依托单位: Iwate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18278/
• 关键词: ステップ関数型オプシン; 遺伝子治療; 網膜変性疾患; ミューラー細胞; 網膜変性; チャネルロドプシン; 神経栄養因子; 光遺伝学

本研究では、当研究室で開発したステップ関数型オプシンをグリア細胞に導入し発現させ、グリア細胞を光で脱分極させ神経栄養因子の産生を促し、神経細胞を保護しようという試みである。現在までに、培養ミューラー細胞にSFO遺伝子を導入し恒常的に遺伝子を発現する細胞株を作製し光照射に伴う栄養因子類の発現を調べ、グリア由来神経栄養因子の発現が10倍程度高まることを見出している。また、GFAPプロモーターを持つプラスミドベクターを用いてTgラットを樹立し、恒常的にSFO遺伝子を発現する網膜の網膜電図記録ならびに組織学的評価を行い、正常な視機能に影響がないことを明らかにしている。本年度は、このTgラットを用いて、軸索切断によって誘導される神経節細胞死ならびに光照射によって誘導される視細胞変性に対する保護効果を検証した。200lux/Dark（12時間サイクル）の飼育環境下で飼育した野生型ラットをコントロールとして用い、両ラットとも軸索切断前に上丘より蛍光色素を注入し神経節細胞を蛍光により標識した。両ラットの軸索を切断後、同様の光飼育環境下で　日間飼育した後に眼球を摘出し伸展標本を作製した。蛍光顕微鏡を用いて、網膜の特定の領域12か所を撮影し、神経節細胞数を計測した。野生型ラットに比べて、Tgラットでは、全ての網膜箇所で神経節細胞数の減少が抑制されている傾向が見られたものの、有意な差は認められなかった。一方、光照射による視細胞変性モデルでは光照射前に3000luxの光照射を10分間行い、その後1000luxの光照射を24時間行い、1週間後に眼球を摘出し、組織標本を作製した。視細胞層の厚みを計測したところ、Tgラットでは視細胞層が厚く、野生型ラットに比較して視細胞の変性が有意に抑制されていることが明らかとなった。

在这项研究中，我们将我们实验室开发的阶跃功能视蛋白引入神经胶质细胞中，表达它们，用光使神经胶质细胞去极化，促进神经营养因子的产生，并保护神经元。迄今为止，我们已将SFO基因导入培养的Muller细胞中，创建了组成型表达该基因的细胞系，并研究了光照射下营养因子的表达，结果表明胶质源性神经营养因子的表达增加了约10次正在寻找。此外，我们使用含有GFAP启动子的质粒载体建立Tg大鼠，并对组成型表达SFO基因的视网膜进行视网膜电图记录和组织学评估，发现对正常视觉功能没有影响。 。今年，我们使用这些Tg大鼠来验证对轴索切断术引起的神经节细胞死亡和光照射引起的感光细胞变性的保护作用。将在200勒克斯/黑暗（12小时周期）环境中饲养的野生型大鼠用作对照，在这两只大鼠中，在轴索切除术之前通过上丘注射荧光染料，以荧光标记神经节细胞。将两只大鼠的轴突切断后，在相同的光照饲养环境下饲养1天，然后摘除眼睛并制备拉伸标本。使用荧光显微镜对视网膜的 12 个特定区域进行拍摄，并对神经节细胞的数量进行计数。尽管与野生型大鼠相比，Tg 大鼠视网膜所有位置的神经节细胞数量减少有受到抑制的趋势，但没有观察到显着差异。另一方面，在光照射引起的感光细胞变性模型中，在光照射前施加3000勒克斯的光10分钟，然后施加1000勒克斯的光24小时，一周后，摘除眼球并进行移植。制备组织标本。光感受器层厚度的测量表明，Tg大鼠的光感受器层更厚，与野生型大鼠相比，光感受器变性被显着抑制。

项目成果

オプトジェネティクス遺伝子の開発と網膜疾患への応用

光遗传学基因的开发及其在视网膜疾病中的应用

• 发表时间: 2023
• 作者: 菅野江里子;畠山暁斗;田端希多子;佐山達樹;小野口玲奈;遠藤由佳;木村悠;冨田浩史
• 通讯作者: 冨田浩史

オプトジェネティクス技術を利用した網膜再生と保護

利用光遗传学技术进行视网膜再生和保护

• 发表时间: 2022
• 作者: 冨田浩史;菅野江里子
• 通讯作者: 菅野江里子

Zinc mediates the interaction between ceruloplasmin and apo-transferrin for the efficient transfer of Fe(III) ions.

锌介导铜蓝蛋白和脱铁转铁蛋白之间的相互作用，以实现 Fe(III) 离子的有效转移。

• DOI: 10.1093/mtomcs/mfab065
• 发表时间: 2021
• 期刊: Metallomics.
• 作者: Sakajiri T;Nakatsuji M;Teraoka Y;Furuta K;Ikuta K;Shibusa K;Sugano E;Tomita H;Inui T;Yamamura T.
• 通讯作者: Yamamura T.

オプトジェネティクスによるパーキンソン病モデルラットの行動評価

利用光遗传学评估帕金森病模型大鼠的行为

• 发表时间: 2021
• 作者: 新林史悠;菅野江里子;田端希多子;佐渡愛;冨田浩史
• 通讯作者: 冨田浩史

アカカンガルー由来の無限分裂細胞の作製の試み

尝试创造源自红袋鼠的无限分裂细胞

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐々木優実;西浦颯;永塚貴弘;Tao Wu;仲川清隆;白蘭蘭;菅野江里子;冨田浩史; 清野透;落合謙爾;福田智一
• 通讯作者: 福田智一