2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K05843
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
坂口 怜子 京都大学, 高等研究院, 特定助教 (80723197)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 細胞応答制御 / 一酸化窒素 / シグナル伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経細胞は複雑なネットワークを形成し、細胞同士で情報をやり取りすることで生命活動を司っている。しかし、遺伝的・後天的要因によりこのネットワークに異常がおきると、情報伝達が正常に機能できなくなり、神経疾患の原因となり得る。一酸化窒素（NO）は、神経ネットワークの形成に関与する様々な因子の内の一つであると考えられているが、その作用について、詳しい分子機構は明らかになっていない。本研究では、従来存在しなかった「神経疾患に対するガスの薬」創製の基盤技術となることを目指し、光照射によって選択的にNOを放出することが出来る材料（NOF）を用いて、NOによる神経ネットワーク制御機構を明らかにするとともに、人工的な神経ネットワーク形成の制御を試みた。生体ガス分子の中でもNOは既に多くの研究例が存在し、特に、血管拡張や免疫系での研究は進んでいる。一方で、より局所的な制御が必要な神経系での研究はあまり進んでいない。本課題では、NOFを細胞培養皿に埋め込んだ材料の上で神経様細胞を培養し、レーザー照射によって部位特異的にNOを放出することによって、神経様細胞の突起伸長方向性を制御することに成功した。
さらに、NOと同様に、一酸化炭素（CO)を放出する材料の提供を共同研究先から受け、これを用いてCO存在下の細胞応答の評価を試みた。生体内でCOは、数百ppm程度の低濃度で、炎症の抑制効果などを発揮することが知られている。HeLa細胞を用いた試験で、この材料は細胞毒性をほとんど示さないことが確認できた。
今後、NO, CO双方の細胞内での働きについて評価し、「ガスの薬」創製に向けての技術確立に向けて研究を展開していく。
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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
平成29年度は、平成28年度に引き続き、一酸化窒素（NO）放出材料（NOF）を用いて、神経様細胞の神経突起形状に対するNOの影響の観察を行った。その結果、NOに曝された細胞では顕著に神経突起の長さに変化が生じた。この細胞応答は、NO放出が起きないネガティブコントロールにおいては観察されなかったことから、NO自身による影響であると考えられる。次に、この神経突起の応答を引き起こす、NO感知の分子実体を同定するために、NOによって修飾され、開閉が制御されることが知られている数種類のカルシウムイオンチャネル、クロライドイオンチャネルなどの阻害剤を投与したが、応答に変化は見られなかった。この結果から、今回試験を行ったイオンチャネル群は、神経突起のNO応答に直接関与していないことが明らかにできた。
加えて、NOと同様に、一酸化炭素（CO)を放出する材料の提供を共同研究先から受けた。COは数百ppm程度の低濃度で、炎症の抑制効果などを発揮することが知られている。HeLa細胞を用いた試験で、この材料は細胞毒性をほとんど示さないことが確認できた。今後、この材料を用いて細胞応答の評価を行う。
当初の研究計画ではNOFの評価のみを想定していたが、あらたにCOを放出する材料も手に入ったため、異なる気体状シグナル伝達物質の2元的な評価が可能となり、基礎的な物性評価も終わっている。以上の理由から、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞内に発現しているNOを感知する分子を同定し、NOが神経突起成長に影響を評価する。平成30年度は、このNOが作用するターゲット分子を探索し、NOによる神経分化制御の分子メカニズムの解明を目指す。 生体内においてNOは一酸化窒素産生酵素（NOS）によって産出され、標的分子と反応する。しかし、その反応性の高さから、生体内に存在する様々な分子と化学反応を起こすため、標的の付近でNOが産出できるようにNOSの空間的制御が重要である。この制御メカニズムを探索し、その機能欠損をNOFで代替できるシステムを構築する。
また、神経細胞間のコミュニケーションの場であるシナプス上に多数のミトコンドリアが存在することから、NO検出の分子実体がミトコンドリアに発現している可能性も考えられる。NOによって神経突起成長が変化する条件下で、ミトコンドリア画分のみを抽出してここに発現しているタンパク質を生化学的な手法で検出し、各種の阻害剤・活性化剤を用いて応答の変化を確かめることで、NO検知に重要な分子実体の存在を評価する。
次年度はさらに、CO放出材料を使ったCOの生理学的重要性の探求も試みる。2種類の異なるガス状シグナル分子であるNO, COの協同的な作用の可能性を探っていく。
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| Causes of Carryover |
研究遂行に必要な細胞培養皿・試薬類など汎用性の高いものの購入にあたり、所属している研究室や、共同研究先で進行している他の研究課題で使用する分と共に一括購入した。そのため共有効果で単価が下がり、当初予定していた予算より安い価格で購入する事が出来た。また、所属機関独自の別の研究助成を受給する事が出来たので、一部の物品をそちらの予算で購入した。その結果、次年度使用額が生じた。そのため、翌年度分として請求した助成金と合わせて、遺伝子導入剤で（当初予定していたものより多少高価だが）より効率のよい試薬や、より感度の良い抗体の購入などに使用する予定である。
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Research Products
(2 results)
