2016 Fiscal Year Research-status Report
Development of novel molecular tool for controlling sleep/wake cycle and feeding behavior
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15K16557
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
斉藤 毅 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 助教 (80609933)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | オレキシン / 睡眠 / 覚醒 / 作動薬 / ケージド化合物 / 拮抗薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、「オレキシン神経伝達機構を作用部位・時間分解能を確保した解析を実現するための分子ツールの開発」を目的として、光により活性のon, offを制御できる光応答機能を付与した分子の開発を行うものである。本年度は、①オレキシン2受容体(OX2R)作動薬YNT-185の作用部位の特定と、②光反応性保護基を導入したOpto-185の合成研究を行った。また、③研究の過程で新規オレキシン受容体拮抗薬も見出した。
①YNT-185の作用部位の特定：YNT-185灌流下、マウス脳切片に対してパッチクランプレコーディングを行ったところ、覚醒中枢である結節乳頭体のヒスタミン神経(OX2Rを発現)において、優位な静止膜電位の上昇を確認した。また、この効果はOX2R拮抗薬により顕著に抑制された。さらに、腹腔内投与実験においては、優位に覚醒時間の延長を示した。投与後の組織免疫染色において結節乳頭体でc-Fos陽性細胞が優位に見られたことから、YNT-185は結節乳頭体のヒスタミン神経のOX2Rに対して作用し、覚醒作用を示すことが明らかとなった。
②光反応性保護基を導入したOpto-185の合成研究：光で活性をoff-on制御する分子としてOpto-185を分子設計し、合成検討を行った。
③新規オレキシン1受容体拮抗薬の発見：これまで、OX1Rについてはこれまで独自の選択的リガンドが保有していなかった。今回、一連の研究において構築してきたオレキシン受容体活性評価系を用いたスクリーニングにおいて、新規OX1R拮抗薬を見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
①YNT-185の作用部位の特定（達成）：本研究遂行にあたり、光により活性化させる分子の評価のためには確実に活性を示す部位の選定が研究の肝にあたる。しかしながら、OX2R作動薬YNT-185の脳内での主な作用部位は不明であった。報告者らは、当該年度にYNT-185の作用部位解明のために、電気生理学実験と免疫染色によりその主な作用部位の特定に成功した。
②光反応性保護基を導入したOpto-185の合成研究（60％達成）：活性を光でoff-on制御する分子の創製を目指し、前年度において見出した修飾可能部位に光反応性保護基の導入を行い、Opto-185の合成検討を行った。現在活性評価ならびに光脱保護反応のモデル実験を行っている。
③新規オレキシン1受容体拮抗薬の発見：本研究では、OX2R作動薬の光機能化を進めているが、OX1Rについてはこれまで独自の選択的リガンドが保有していなかった。今回、一連の研究において構築してきたオレキシン受容体活性評価系を用いたスクリーニングにおいて、新規OX1R拮抗薬を見出し、in vivoにおいて薬効を示すことを見出した。これにより、OX1Rの機能解明のための光機能性分子についても開発する地盤を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度合成したOpto-185は微量で有り、詳細な光科学特性とアンケージング能の評価、薬理評価は困難である。そこで、最終年度はまずOpto-185の量的合成および光科学特性とアンケージング能の評価を行う。この評価により、マウス脳切片を用いたパッチクランプレコーディング実験における灌流薬液濃度およびアンケージング波長を決定する。パッチクランプレコーディング実験は、本年度に見出したYNT-185の主な標的部位である結節乳頭体核に焦点を当て、本神経核における光照射前後での神経活動変化を調査する。モニターする事象としては、OX2Rを発現するヒスタミン神経細胞の静止膜電位および活動電位の変化を、YNT-185をポジティブコントロールとして評価することとする。
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[Journal Article] Design and Synthesis of Potent and Highly Selective Orexin 1 Receptor Antagonists with a Morphinan Skeleton and their Pharmacologies2017
Author(s)
Hiroshi Nagase, Naoshi Yamamoto, Masahiro Yata, Sayaka Ohrui, Takahiro Okada, Tsuyoshi Saitoh, Noriki Kutsumura, Yasuyuki Nagumo, Yoko Irukayama-Tomobe, Yukiko Ishikawa, Yasuhiro Ogawa, Shigeto Hirayama, Daisuke Kuroda, Yurie Watanabe, Hiroaki Gouda, Masashi Yanagisawa
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Journal Title
Journal of Medicinal Chemistry
Volume: 60
Pages: 1018ー1040
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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