2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of curative treatment against neuropathic pain through comprehensive functional analysis of human long non-coding RNAs
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16H05461
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| Research Institution | Nippon Medical School |
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Principal Investigator |
鈴木 秀典 日本医科大学, 大学院医学研究科, 大学院教授 (30221328)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 文仁 日本医科大学, 医学部, 准教授 (20360175)
坂本 篤裕 日本医科大学, 大学院医学研究科, 大学院教授 (30196084)
坂井 敦 日本医科大学, 医学部, 講師 (30386156)
丸山 基世 日本医科大学, 医学部, 助教 (60709757)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 一次感覚神経 / 長鎖ノンコーディングRNA / Neat1 / 神経障害性疼痛 / 脊髄神経結紮 / 後根神経節 / ヒトiPS細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、難治化する神経障害性疼痛の中で最も頻度の高い一次感覚神経（末梢神経）障害に焦点をあて、疼痛の発症・維持機能のみでなく、再生・機能回復を制御する機構も併せて解明することによって、神経障害性疼痛の発症機構の解明と根治治療薬の開発基盤形成を目的としている。新規なアプローチとして、細胞内に大量に存在するものの、生物種差が大きく、生理的機能が未解明である長鎖ノンコーディングRNA (lncRNA)についてモデル動物とヒトiPS細胞を駆使することにより解析を進めている。
スクリーニングから神経障害性疼痛や機能再生に関与することが明確になった複数のlncRNAのなかでNeat 1に関して、RNAプルダウン法と質量分析法を用いて、相互作用するタンパク質を複数同定した。主要な候補タンパク質が、核および細胞質に存在することが免疫組織化学から明らかになった。過去の報告からその作動メカニズムの1つとして選択的スプライシングを修飾する可能性が示唆されたため、RNAシーケンスのデータを基に機能解析を開始した。また、Neat1と塩基対形成により結合するmRNAをRNA-RNA相互作用予測ツールであるRIblastにより探索した。Neat1との強い相互作用が予測された遺伝子には神経機能や炎症反応に関与する遺伝子が多く含まれていた。さらに未知のlncRNAについても、ウイルスベクターを用いて個体での発現を操作した結果、神経障害性疼痛に関与することが分かった。
動物モデル系において候補となったlncRNAのヒトにおける作用の確認するために、ヒトiPS細胞から一次感覚神経細胞への分化系を確立し、ヒトにおける神経障害性疼痛に関わるlncRNAの解析を開始した。刺激に応じていくつかのlncRNAが変動することが予備実験で確かめられた。
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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
30年度の計画は、神経障害性疼痛や機能再生に関与することが明確になったlncRNAについて、新たなRNA分子間結合予測システムを用いて対象分子を絞り込み、細胞レベルでの作動メカニズムを検討することであった。Neat 1に関しては、相互作用する遺伝子に神経機能や炎症反応に関与するものが多く含まれることが明らかになり、ノックアウト動物を用いて検証している。また未知のlncRNAに関しても、ウイルスベクターを用いた個体レベルでの機能検証が終了し、ノックアウト動物を作製中である。併せて、ヒトにおける神経障害性疼痛に関わるlncRNA解析に向けて、ヒトiPS細胞から一次感覚神経細胞へ分化させる実験系が確立し、刺激実験を開始している。従って、研究は概ね順調に進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）げっ歯類神経障害モデルの一次感覚神経におけるlncRNAの神経障害性疼痛および機能再生に対する分子機構の解明：前年度までに検討してきた複数のlncRNAの中で疼痛の発症・維持と再生・機能回復に関わる候補となるlncRNAに焦点を当て、細胞レベルでの作動メカニズムを引き続き検討する。さらにノックアウトマウスを作製し、個体レベルでの検討を通して、疼痛に関する根治治療戦略の探索を行う。
２）ヒトにおける神経障害性疼痛に関わるlncRNAの解析：ヒトiPS細胞から一次感覚神経細胞へ分化誘導したヒト一次感覚神経細胞において、複数の正常人iPS細胞株および神経障害性疼痛を有する遺伝性疾患のiPS細胞を用いて、神経障害に相当する処置を行い、ヒト特異的なlncRNA発現変化を探索する。標的遺伝子発現や形態あるいは電気生理学的性質の変化を調べ、動物実験から得られた結果のヒトへの適合性について検証し、疼痛に関する根治治療戦略を検討する。
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