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細胞間相互作用の数理科学的なモデル構築と理論化

研究分担者
冨田浩史
岩手大学・理工学部・化学・生命理工学科
http://web.cc.iwate-u.ac.jp/~htomita/vis-neurosci/
http://www.crieto.hosp.tohoku.ac.jp/seedlist/seed23.html
https://www.newvision-prj.com/

研究分担者
菅野江里子
岩手大学・理工学部・化学・生命理工学科

研究概要

哺乳類の網膜の神経細胞は一度失われると再生不可能である。しかしながら、イモリでは、成体の視細胞を取り除いても網膜色素上皮細胞から視細胞が誘導される、いわゆるダイレクトリプログラミングが起きる。近年注目されているダイレクトリプログラミング技術は、最終分化した細胞に特定の転写因子を導入することによって、特定の細胞を作り出す技術である。これまで網膜においては、線維芽細胞から網膜視細胞に分化させるためには、最低3つの転写因子が必要であることが報告されているが、一つの細胞にこれらを発現させることが困難であり、誘導効率が低い。我々は4つの遺伝子、CRX, RAX, NEURO-D, OTX2を一つの細胞で作らせるため、ポリシストロニックベクターを作製し、線維芽細胞に導入した。これにより、一部の視細胞特異的タンパク質の発現が誘導されることを報告した(2018, Cell Biol Int.)。しかしながら、その効率は依然として低く、分化の方向性を規定する因子または外的環境が必要と考えられた。
また、我々は視細胞が変性し失明に至った疾患に対し、我々が開発した可視光受容型・陽イオン選択性チャネル(mVChR1)を導入し、残存する網膜神経節細胞に光受容能を付与し、視覚を取り戻す遺伝子治療研究を行っている。その中で、視細胞変性後早期に遺伝子導入を行った場合と、変性後時間を置いた後、遺伝子導入した場合では、応答に大きな差が見られることを見出している。同数の網膜神経節細胞が残存し遺伝子導入により視覚が回復すると、本来であれば応答に差が見られないはずである。このことから、オプトジェネェティクスを用いた神経細胞の再賦活化によって、神経細胞の生存を助長していると考えられる。
本研究では、転写因子導入後の遺伝子発現パターンの変化や遺伝子導入による神経細胞の再賦活化など、外部環境が細胞ダイバーシティへ与える影響を遺伝子発現の数理科学的モデルを構築し、効率的な分化誘導・神経再建の理論化を目指す。

参考文献

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