岡山大ら,人工網膜電位の神経伝達機構を解明

岡山大学と加トロント大学は,光電変換色素薄膜型の人工網膜「OUReP」から出力される電位が近接する網膜神経組織にどのように伝わるかについて,神経伝導シミュレーションの手法を使って解明した(ニュースリリース)。

網膜色素変性は,視細胞が徐々に死滅してゆく遺伝性疾患で,治療方法は確立されていない。

これに対し,2013年に米で初めて人工網膜がアメリカ食品医薬品局(FDA)によって製造販売承認された。これは,カメラで取り込んだ映像を60画素に画像処理して,その信号を網膜近傍に植込んだ60個の電極集合体(アレイ)に出力する。出力電流によって網膜内に残っている神経節細胞により視覚を生じることを期待するもの。

この人工網膜によって完全失明した患者が光覚を回復することが可能となったが,構造が複雑で植込みの手術手技が難しく分解能が悪い,視野が狭い,1,000万円を超える高額医療機器であるなどの問題がある。

岡山大学では,この人工網膜とは全く異なる世界初の新方式である「光電変換色素薄膜型」の人工網膜「OUReP」を開発してきた。これは光を吸収して電位差を出力する光電変換色素分子を,ポリエチレン薄膜(フィルム)に化学結合したもの。この人工網膜は,電流を出力するのではなく,光を受けて電位差(変位電流)を出力し,近傍の神経細胞を刺激する。

「光電変換色素薄膜型」の人工網膜は原材料が安価で,薄くて柔らかく,大きなサイズ(最大直径 10mm)のものを丸めて網膜下へ植込むことが可能。そのため得られる視野は広く,人工網膜表面の多数の色素分子が網膜の残存神経細胞を1つずつ刺激するので,視覚の分解能も高いと見込まれる。

一方,この人工網膜がどの程度の範囲の網膜神経組織を刺激するのかは先行研究がないため不明だった。今回,実際に測定した人工網膜表面で発生する電位の数値をもとにして,隣接する網膜神経組織にどのように電位が伝わるかを計算した。

その結果,視細胞がなくなった網膜神経組織で双極細胞が人工網膜に接している場合,人工網膜表面の電位変化によって双極細胞は刺激されることが明らかになったという。

この研究成果によって,前例のない世界初の新方式の人工網膜の作用機序が示され,研究グループは,医師主導治験の実施に向けた理解が進むとしている。

※人工網膜「OUReP」についての詳細記事はこちら

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