2019 Fiscal Year Annual Research Report
神経ペプチドPACAPによる脳・脊髄損傷の新規予防・治療法の開発と臨床応用研究
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16H02684
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| Research Institution | Hoshi University |
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Principal Investigator |
塩田 清二 星薬科大学, 先端生命科学研究所, 教授 (80102375)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹ノ谷 文子 星薬科大学, 薬学部, 准教授 (30234412)
中町 智哉 富山大学, 学術研究部理学系, 講師 (30433840)
亀井 淳三 星薬科大学, 薬学部, 教授 (40161236)
宮田 篤郎 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (60183969)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | PACAP / PAC1-R / マウス / マーモセット / 脳虚血 / 脊髄損傷 / 神経再生 / 神経新生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
PACAP (Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide)は、神経細胞の保護、神経修復・再生の二つの作用を有する神経ペプチドである。２年前からマーモセットを用いて脳虚血モデルを作成してPACAPによる実験を行う予定で研究を進めてきた。共同研究者の宮田らは脳虚血モデルの作成実験を継続しており、脳虚血のモデル作成を行なっている。ただ実験の準備に手間取りまだ十分な研究成果をあげていない。そこで、培養系の虚血モデル系を立ち上げてPACAPによる神経細胞死抑制機構の解析の研究を行なった。実験概要としては、ラットの初代培養神経グリア賠償細胞（胎性14.5日）のOGDモデル（酸素およびグルコースの低濃度培養系モデル）を用いて神経細胞とアストログリアを共存下で培養し、その培地にPACAPを微量濃度添加して遅発性神経細胞死の抑制が起きるかどうかをしらべた。その結果PACAPは1nMから0.1pM濃度で虚血性神経細胞死を抑制することが分かった。この系を用いれば、マーモセットの胎児神経細胞で同様の実験を行うことが可能となり、人への臨床応用を行うための動物実験にもつながってくるものと考えられる。一方、マウスを用いたPACAPの機能性評価をさらに進めて行う目的でPACAP受容体(PAC1R)の遺伝子改変動物を作出して受容体が欠損した場合の虚血性神経細胞死防御のより詳細な研究を行うことを目的として遺伝子改変動物の作出を専門業者（サイアジェン社）に委託した。その結果、PAC1-R KOマウスが12匹ようやくこれらの動物を繁殖することにより、in vivo, in vitro両方の虚血性神経細胞死実験に使用して実験研究を行い、PACAPによる神経細胞死防御および神経再生・新生の実態を解明したいと考えている。現在実験動物を繁殖している最中である。
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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
実験動物としてマウスを用いたPACAPの遅発性神経細胞死防御の分子機構などについてはDNAアレイ解析を用いて順調に研究が進んでいる。さらに培養実験下でPC12細胞をつかったより詳細な神経細胞死抑制機構および軸索伸長の分子機構の解析も順調に進んでいる。マーモセットによる動物実験については共同研究者の鹿児島大学医歯学研究分野の宮田教授のほうで動物の繁殖と維持は行なっており、これについては問題がない。ただし、マーモセットを使って脳虚血実験を行なっていた救急医学のドクターが他の大学に移動されたため、動物実験が一時中断していた。ただ緊密な情報交換の結果、鹿児島大学にて共同研究ができるようになった。しかし、こちらでは独自にGODモデルを立ち上げ、培養下で虚血モデル系の実験を行い、ラットの胎児の神経細胞死をPACAPが低濃度で抑制する結果をえている。今後はマーモセットをつかったトランスレーショナルな研究を培養実験下で行うことできるようになり、我々のもっている知財を有効かつようして人での臨床応用研究に向けて進んでいくことができると考えている。さらに当教室ではマウスを使ってPACAPの受容体の遺伝子欠損動物の作出にも成功しており、これを使ってより詳細なPACAPによる神経細胞死あるいは神経再生・新生の動物実験も可能である。
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| Strategy for Future Research Activity |
我々は、以前にカニクイザルを用いたプレリミ脳虚血動物実験にて、PACAPが若干の血圧低下作用を示すこと、血糖値に作用するなどの現象を確認した。ただ、その時は、動物個体数を集められず、脳梗塞や運動機能の解析については個体数の問題、繁殖飼育の問題などがあり、有意な差異は得られなかった。そこでより実現可能な動物としてマーモセットを選択した。これは共同研究者の鹿児島大学の宮田教授のところで繁殖維持をしており、またそこでは脳虚血モデルを作成する技術があるので、人でのトランスレーショナルな研究として、マーモセットを用いて中大脳動脈閉塞モデルを作出し、PACAPを静脈内持続投与する実行う予定である。またそれと並行して培養下での虚血性神経細胞死モデルを立ちあげたので、今後はこの実験系を用いてマウスやマーモセットなどの胎児の神経系にて実験を行なっていく予定である。また採取する部位は海馬や大脳皮質のみならず脊髄も対象となるので、脊髄損傷モデルによるPACAPの神経細胞死抑制機構についても実験が可能となる。さらに神経細胞死のみならず神経再生や神経新生などの実験もこのin vitro系で行うことが可能となり、研究がより前進して効率よく結果がえられると考えている。さらに我々の教室では、培養実験系でPACAPによるPC12細胞を使って細胞死防御機能の検索も行なっている。新規軸索伸長因子であるCRMPTの脱リン酸化がPACAPによるおきることを我々は明らかにしたで脊髄でも同様の現象がおきているかをしらべる予定である。さらにPAC1Rの遺伝子改変動物が作出できたので、今後はこの動物を繁殖させて動物実験および培養実験に用いることを計画している。またVPAC1R, VPAC2RなどのPACAP受容体のKO マウス作出を行い、より詳細な分子制御機構の解析を行う予定である。
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Research Products
(29 results)
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[Journal Article] Enhanced lysosomal degradation maintains the quiescent state of neural stem cells2019
Author(s)
Kobayashi T, Piao W, Takamura T, Kori H, Miyachi H, Kitano S, Iwamonoto Y, Yamada M, Imayoshi I, Shioda S, Ballabio, Kageyama R
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Journal Title
Nat Commun.
Volume: 10
Pages: 5443
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Neurophysiology and treatment of disorders of consciousness induced by traumatic brain injury: orexin signaling as a potential therapeutic target.2019
Author(s)
Tang H, Zhu Q, Li W, Qin S, Gong Y, Shioda S, Li S, Huang J, Liu B, Fang Y, Liu Y, Wang S, Guo Y, Xia Q, Guo Y, Xu Z
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Journal Title
Curr Pharm Des .
Volume: 25
Pages: 4208-4220
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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