Voltage gated sodium channel-related hereditary pain diseases

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K10046
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 高橋 勉 秋田大学, 医学系研究科, 教授 (20270845)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小泉 昭夫 京都大学, 医学研究科, 名誉教授 (50124574) ; 尾野 恭一 秋田大学, 医学系研究科, 教授 (70185635)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ナトリウムチャネル / 小児四肢疼痛発作症 / パッチクランプ法 / ボルテージクランプ法 / カレントクランプ法 / Nav1.9 / SCN11A

Outline of Annual Research Achievements

末梢感覚神経に発現する３つのNaチャネル（Nav1.7, Nav1.8, Nav1.9）は疼痛の制御に関わる。近年、それぞれのNaチャネルに対応する遺伝子(SCN9A、SCN10A、SCN11A)の遺伝子変異と種々の表現型の遺伝性疼痛疾患（先天性無痛症、小児期疼痛症、成人後期疼痛症、肢端紅痛症、など）の関係が明らかになった。申請者は2016年にSCN11Aの２つの遺伝子変異（R222H、R222S）が、小児期に四肢に発作性の疼痛を繰り返して起こす「小児四肢疼痛発作症」との関係を見出した。本研究では、1)各表現型と関係する変異Naチャネルの電気生理学的なチャネル特性の解析、2)変異Naチャネルの薬物応答性と細胞内動態解析、などを行うことでNaチャネル異常による遺伝性疼痛症の臨床的多様性の病態解析を目的とした。
本研究ではこれまで国内の新たな小児期遺伝性疼痛症の解析を進め、SCN11Aについて新たな変異F814C、F1146S、R225C、V1184Aを、またさらに最近新た変異N804D有する家系を同定した。２つの変異（F814CとF1146S）についてはknock-inマウスを作成して後根神経線維を用いた電気生理学的解析（カレントクランプ法）で疼痛誘導性gain-of-functionを証明した（小泉、高橋）。
さらに小児四肢疼痛発作症の家系に、新たにSCN9A遺伝子の新規変異E44Qを見出した。本変異に関しては、培養細胞HEKに対してαサブユニットGFP融合発現プラスミドとβサブユニット発現プラスミドの共発現系を作成して変異NaチャネルNav1.7(E44Q)の特性を電気生理学的手法（ボルテージクランプ法）にてそのチャネル特性（チャネル開閉機構の調節）を明らかとした（尾野、高橋）。薬剤応答と細胞内動態解析に関しては現在も解析を進めている。