Novel Rat Model and Intervention for Elucidating the Molecular Mechanism in Chronic Postsurgical Pain

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H03023
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山内 正憲 東北大学, 医学系研究科, 教授 (00404723)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉野 繁一 東北大学, 大学病院, 講師 (00423765) ; 小玉 哲也 東北大学, 医工学研究科, 教授 (40271986) ; 城戸 幹太 神奈川歯科大学, 歯学部, 准教授 (40343032) ; 岡田 克典 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (90323104)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 遷延性術後痛 / ラット疼痛モデル / 高周波パルス法神経ブロック / 次世代DNAシークエンサー / トランスクリプトーム解析

Outline of Annual Research Achievements

東北大学麻酔科では知覚過敏が60日間持続するラット下肢遷延性術後痛(CPSP)モデルの開発に成功した．本研究の初年度はCPSPモデルラット群(N=3)と偽手術のラット群(N=3)で，手術開始から14日目に手術側の脊髄とDRGを取り出し，全量RNAを抽出して次世代DNAシークエンサーでRNA-seqを行った．シークエンスの結果(リード)はHISAT2でラット参照ゲノム(rn6)にマッピングし，StringTieでカウントデータを作成した．その結果，脊髄および後根神経節でそれぞれ約28,000個のmRNAの発現量が測定された．これらのmRNAのうちDESeq2で発現量を比較したところ，偽手術群に対してCPSPモデル群で2倍以上の発現量の増加または低下がある発現変動遺伝子は脊髄で32個，後根神経節で179個であった．興味深いことに脊髄で変動した32遺伝子のうち，グルタミン酸受容体のリン酸化酵素であるFynの発現変動が観察された．さらにわれわれはラットに適用できる(PRF: Pulsed Radiofrequency)機器の開発に取り組んだ．現在，シンセサイザWF1946A(エヌエフ回路設計ブロック社)でパルス波を合成して，スーパーバイポーラ電源HSA4101(エヌエフ回路設計ブロック社)で増幅する自作のシステムを構築中である．しかし針先の温度調節に難渋しており，さらなる検討が必要である．研究分担者の小玉教授に医工学的観点から助言を得る必要がある．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

初年度に主眼を置いていた分子生物学実験，トランスクリプトーム解析は順調に進行し，興味深い結果を得た．もう1つのPRF機器作成は計画からわずかに遅れているが，時間が許せば問題ないと思っている．

Strategy for Future Research Activity

PRFは神経組織へのダメージが少なく，痛みを中枢へ伝えるC繊維とAδ繊維だけに，数週間に限って変化を起こすことが期待される治療介入である．2022年度ではラットCPSPモデルにPRF療法を行い，機序や効果を検討する予定である．まずはラットをイソフルラン麻酔下にCPSP手術を行った後，最小の椎弓切除と椎間関節切除の後にL4の神経根(DRG近傍)でPRFを行うことができるようにしたい．