非人霊長類とヒトの網膜における高精度な塩基編集技術の応用 研究背景 スターガルト病は現在治療法がない遺伝性神経変性疾患で、主にABCA4遺伝子の機能喪失変異により黄斑変性や失明を引き起こします。ABCA4遺伝子がコードするタンパク質は、光受容体と網膜色素上皮細胞（RPE細胞）に局在する膜脂質フリッパーゼであり、視網膜内の有毒なレチノイドの蓄積を防ぐ役割を持ちます。スターガルト病で最も一般的な変異は、ABCA4遺伝子のc.5882G>A（p.Gly1961Glu）点変異で、この変異はタンパク質機能の喪失を引き起こし、疾患を誘発します。 これまでに、細胞株やマウスモデルでの塩基編集に関する研究はいくつかありますが、ヒトおよび非ヒト霊長類（NHPs）の神経組織において効率的な遺伝子編集を実現するこ...
疎行列と低ランク行列技術による多電極アレイの高速シミュレーション 学術的背景 多電極アレイ（multi-electrode arrays, MEAs）は、特に網膜プロテーゼ（retinal prostheses）などのニューロン刺激装置において重要な役割を果たします。これらのデバイスは、神経細胞に電気刺激を与えることで視力を回復させたり、神経変性疾患を治療したりします。しかし、これらのデバイスの電場分布や電流ダイナミクスをシミュレートすることは非常に高い計算複雑さを伴います。従来のシミュレーション方法では、数百万個の相互接続された抵抗（resistor mesh）を処理する必要があり、電極数が増加しピクセルサイズが縮小すると、計算時間とメモリ要件が急激に増加し、シミュレーションがほぼ不可能に...
人間の眼表面におけるイオンおよび水分輸送のモデル研究 背景紹介 眼表面（ocular surface）は、特に涙膜（tear film）の安定性と成分が眼表面の健康に直接影響を与えるため、ヒトの生理学や疾患において重要な役割を果たします。涙膜は3つの層で構成されています：外側の脂質層（瞼板腺から分泌）、中央の水様層（涙腺から分泌）、内側の粘液層（結膜上皮細胞から分泌）。涙膜の機能には、滑らかな光学面の提供、異物の除去、微生物侵入に対する防御などがあります。眼表面機能の異常または欠陥は、ドライアイ（dry eye）などの疾患につながる可能性があります。しかし、眼表面の重要性にもかかわらず、眼表面上皮細胞におけるイオンチャネル（ion channels）の発現、特性、制御メカニズムに関する研究は...
猿類の自由な活動中の視覚行動研究：革新的な眼動追跡システムの開発と応用 学術的背景 視覚システムは、特に大脳皮質内の視覚経路のメカニズムにおいて、霊長類の神経系の中で最も深く研究されている領域の一つです。しかし、現在までに霊長類が現実世界の環境で自由に活動し、探求する際の視覚機能に関する研究は非常に限られています。この研究の空白は、主に自由に活動する個体の目の動きを正確に、高速かつ高解像度で追跡できる技術の欠如によるものです。従来の研究方法では、通常動物を頭部固定して実験室内で観察するため、自然な行動における視覚システムの理解が制限されていました。したがって、動物の自由な活動を制限せずに目の動きを正確に記録できる技術を開発することは重要な研究方向となりました。 論文の出典 「Active v...
微眼動が高視覚鋭度の能動的感覚メカニズムとして機能する 学術背景 人間の視覚感知は複雑なプロセスであり、特に目を安定させようとすると、眼球は自覚せずに微小な動きを生じます。これを微眼動（Fixational Eye Movements, FEM）と呼びます。これらの微眼動には通常、ドリフト（drift）とマイクロサッケード（microsaccades）の2つのタイプがあります。過去の研究では、微眼動により網膜上の画像が揺れることを示していますが、人間の視覚システムはそれでも微眼動の振幅よりも細かい詳細を感知することができます。この現象は科学界で広い関心を集めています：なぜ微眼動が視覚鋭度を損なうだけでなく、むしろその影響が積極的であるのか？ この問いに答えるために、研究者たちは理論と実験を組...
学術的背景 視覚システムは、動物が外部環境を感知するための重要なシステムであり、その発達と機能の研究は哺乳類の感知メカニズムを理解する上で重要な意義を持っています。しかしながら、伝統的な研究は主に夜行性または薄明活動性の実験室齧歯類、例えばマウス、ラット、ハムスターに依存してきました。これらの動物の視覚システムは比較的単純で、人間の視覚システムとは大きな違いがあります。研究範囲を広げ、人間の視覚システムに近い動物モデルを見つけるために、研究者はチリデグー（Octodon degus）に着目しました。この動物は昼行性で早熟性を持ち、網膜が錐体細胞に富み、視覚システムの発達が比較的健全です。そのため、チリデグーは視覚システムの発達と機能を研究する理想的なモデルとなる可能性があります。 本研究の主...
視神経頭の構造的特徴に基づく残差密集ネットワーク (RD-Net) を用いた緑内障予測 背景と研究目的 緑内障は、世界的に失明を引き起こす主な原因の1つであり、「視覚の静かな窃盗者」として知られています。その主な特徴は、視神経頭（Optic Nerve Head, ONH）の進行性の損傷であり、患者が視覚障害に気付く前に不可逆的な視力喪失を引き起こす可能性があります。統計によれば、緑内障は白内障に次ぐ失明の2番目の主要原因です。緑内障の早期スクリーニングと正確な診断は、疾患の進行管理および患者の視力維持において重要な役割を果たします。 臨床的には、緑内障の診断は以下の構造および機能性テストに基づきます：眼圧（Intraocular Pressure, IOP）の測定、視神経頭の構造評価、およ...
新生血管性眼疾におけるREF-1の過剰発現と新規阻害剤による標的治療 学術的背景 新生血管性加齢黄斑変性（neovascular age-related macular degeneration, nAMD）は、60歳以上の高齢者に多く見られる失明の主な原因の一つであり、網膜下新生血管の形成が特徴です。これにより、網膜の出血、滲出、視力低下が引き起こされます。現在、抗血管内皮増殖因子（VEGF）薬はnAMDの主要な治療法として使用されていますが、一部の患者では治療効果が限定的であり、長期使用による耐性や副作用の問題が課題となっています。このため、新しい治療標的と薬剤の探索が重要な研究課題となっています。 還元-酸化因子1（reduction-oxidation factor-1, REF-1...
背景紹介 白内障手術や水晶体交換手術の普及に伴い、人工水晶体（intraocular lens, IOL）の光学性能は術後患者の視覚品質において重要性を増しています。臨床的な視覚性能（視力や焦点範囲など）の予測は眼科分野における重要な研究テーマとなっており、特に異なる設計のIOLを議論する際には、その光学性能が瞳孔サイズの変化によって異なる可能性が注目されています。しかし、現在の既存の予測モデルは固定された瞳孔サイズを前提としており、実際の臨床応用におけるこの重要な変数を無視しています。 近年、標準化されたプロセス（例: ANSI Z80.35-2018およびISO 11979-7:2024）が単眼デフォーカス曲線（monocular defocus curve）を導入し、IOL（例: 延長...
新しいコンパクト型二重パス眼内散乱測定システムに関する研究進展 学術的背景 世界保健機関（World Health Organization, WHO）の報告によると、白内障は世界中で失明の主な原因となっており、失明症例の約50％を占めています。全世界で2000万人以上が白内障により視力を失う、または重度の視力障害を抱えています。現在の治療方法は主に手術に依存しており、混濁した水晶体を除去し、人工水晶体を挿入することで視力を回復させています。しかし、白内障の発生機序に関する研究が進むに伴い、薬物による予防および治療への期待が高まっています。この期待を実現するためには、白内障の初期症状を正確に監視することが極めて重要です。 白内障の初期症状はほとんど目立たず、または検出が困難な場合が多いですが...