超ストレス環境・宇宙を見据えた新規睡眠覚醒制御手法の開発

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: "LIVING IN SPACE" - Integral Understanding of life-regulation mechanism from "SPACE"
• Project/Area Number: 15H05942
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 長瀬 博 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授 (70383651)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北川 博之 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (00204876) ; 徳山 薫平 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授 (00207565) ; 小久保 利雄 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授 (30750004) ; 浅田 知栄 (松田知栄) 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 有人宇宙技術部門, 主任研究開発員 (50344099) ; 船戸 弘正 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授(WPI-IIIS) (90363118)
• Project Period (FY): 2015-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: 睡眠診断法 / 不眠症治療薬 / 宇宙飛行士 / 睡眠覚醒制御遺伝子 / オレキシン受容体作動薬

Outline of Annual Research Achievements

新規睡眠覚醒制御手法を開発してISS環境における睡眠問題の解決を図り、さらに、この研究成果を地上で応用・展開することにより、現代ストレス社会・高齢化社会の睡眠問題の解決を目指すことを目的として、下記のとおり実施した。
（１）ISSでも使える睡眠診断法の研究：睡眠計測のための脳波解析を自動化するためのアルゴリズム・ソフトウェアの開発および誰でも簡単に使用できるウェラブル脳波測定デバイスの開発。技師の労力が少ない、マウス・ヒト生体信号からの睡眠ステージ自動判定を目標とし、各アルゴリズム・システムの開発に取り組んできた。（２）宇宙飛行士が安心して使える不眠症治療薬の提供：オレキシン受容体拮抗薬スボレキサントの服用が健常成人男性の身体・認知機能に及ぼす影響の検討：成人健常男性30名を対象に、夜間就寝前のオレキシン受容体拮抗薬の服用が90分後の強制覚醒時の身体・認知機能に及ぼす影響についての測定を完了した。（３）睡眠制御への薬理学的介入の基礎研究：睡眠覚醒制御遺伝子Sleepyを含むパスウェー制御の検討。新規睡眠覚醒制御分子であるリン酸化酵素SIK3を中心としたパスウェー制御の検討を行ってきた。その成果として、Sik3(Slp)変異マウス脳を用いて、睡眠必要量を規定するリン酸蛋白質群を同定することに成功した。（４）睡眠制御への薬理学的介入の基礎研究：オレキシン受容体作動薬の選択性の違いによる薬理作用の基礎検討。我々はオレキシン受容体作動薬ならびに拮抗薬の創製研究の過程で、オレキシン受容体拮抗薬から作動薬へと活性を転換する構造因子の特定に成功し、1型／2型受容体非選択的作動薬 (EC50 = 21 nM (OX1R), 130 nM (OX2R))を見出した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] MC-SleepNet: Large-scale Sleep Stage Scoring in Mice by Deep Neural Networks. (2019)
  • Author(s): Yamabe, M., *Horie, K., Shiokawa, H., Funato, H., Yanagisawa, M., and Kitagawa, H.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Pages: 1-12
  • DOI: doi:10.1038/s41598-019-51269-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Differential roles of each orexin receptor signaling in obesity (2019)
  • Author(s): Miyo Kakizaki, Yousuke Tsuneoka, Kenkichi Takase, Staci J. Kim, Jinhwan Choi, Aya Ikkyu, Manabu Abe, Kenji Sakimura, *Masashi Yanagisawa, *Hiromasa Funato
  • Journal Title: iScience Volume: 20 Pages: 1-13
  • DOI: DOI: 10.1016/j.isci.2019.09.003
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Distinct effects of orexin receptor antagonist and GABAA agonist on sleep and physical/cognitive functions after forced awakening. (2019)
  • Author(s): J. Seol, Y. Fujii, I. Park, Y. Suzuki, F. Kawana, K. Yajima, S. Fukusumi, T. Okura, M. Satoh, K. Tokuyama, T. Kokubo, *M. Yanagisawa
  • Journal Title: PNAS Volume: 116 Pages: 24353-24358
  • DOI: doi: 10.1073/pnas.1907354116
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Design and synthesis of orexin receptor selective ligands and their pharmacology (2019)
  • Author(s): H. Nagase,
  • Organizer: Roman Pharmacists Association
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] NR-GAN: Noise Reduction GAN for Mice Electroencephalogram Signals (2019)
  • Author(s): Sumiya, Y., Horie, K., Shiokawa, H., and Kitagawa, H.
  • Organizer: 4th International Conference on Biomedical Imaging
  • Int'l Joint Research