光遺伝学的アプローチによる疼痛受容機構の解明および疼痛制御法の開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24592289
• Research Institution: University of Occupational and Environmental Health, Japan
• Principal Investigator: 大西 英生 産業医科大学, 医学部, 非常勤医師 (20279342)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上田 陽一 産業医科大学, 医学部, 教授 (10232745)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 疼痛 / c-fos遺伝子 / トランスジェニック動物 / 光遺伝学 / 蛍光タンパク

Outline of Annual Research Achievements

最終年度の本年度（平成２６年度）は、c-fos遺伝子にチャネルロドプシン２（ChR2）遺伝子を挿入した融合遺伝子を用いたトランスジェニックラットの作出を昨年度より継続して行っている。このトランスジェニックラットでは、活性化した神経活動の指標として汎用されているc-fos遺伝子の発現とともにChR2が発現することを期待した。
c-fos-ChR2-eGFP融合遺伝子が10コピー挿入されたファウンダーを雄１匹得ることができた。このファウンダーから複数のF1個体を得ることができた。ファウンダーにも軽度の皮膚症状が見られたが、F1個体ではヘテロ体にもかかわらず成長するにつれて原因不明の皮膚症状（脱毛など）が頸部～体幹部に強く見られた。皮膚生検を行い、組織像を確認したところ、皮膚の構造自体には異常はなく、角質の肥厚と毛包の一部に角化の亢進が見られた。同一個体から生まれた融合遺伝子陰性の個体は正常に発育することから、挿入された融合遺伝子が何らかの影響を及ぼしていると考えられた。
F1個体を用いて、浸透圧負荷を行ったところ、脳内の浸透圧感受性部位のニューロン群の一部にc-fos-ChR2-eGFP融合遺伝子の発現を示すeGFP蛍光の発現が観察されたが、個体差（ばらつき）が大きかった。現在、急性疼痛ストレス負荷後の視床下部および脊髄でのChR2-eGFP発現について検討中である。
今後、急性・慢性疼痛刺激後に活性化、つまりc-fos遺伝子発現とともにChR2が発現した脊髄および視床下部のニューロンに青色光を照射することにより、そのニューロンの神経活動を光操作することを予定している。そのための照射装置として、少なくともin vitroの状態（例えば脊髄スライス標本）ではすでにセットアップを終えている。

Research Products

• [Presentation] 急性疼痛モデルラットにおける下垂体後葉系および視床下部－脊髄系のオキシトシンの動態とその役割の検討 (2015)
  • Author(s): 松浦 孝紀、元嶋 尉士、齋藤 玲子、吉村 充弘、大久保 淳一、丸山 崇、橋本 弘史、石倉 透、鈴木 仁士、川崎 展、大西 英生、尾仲 達史、酒井 昭典、上田 陽一
  • Organizer: 第10回環境生理学プレコングレス
  • Place of Presentation: ホテル北野プラザ六甲荘（神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-20
• [Presentation] The expression of the oxytocin-monomeric red fluorescent protein 1 fusion gene in the hypothalamus and spinal cord after acute nociceptive stimulation in transgenic rats (2014)
  • Author(s): Matsuura, T. Kawasaki, M. Motojima, Y. Suzuki, H. Yoshimura, M. Ohkubo, J. Maruyama, T. Hashimoto, H. Ohnishi, H. Sakai, A. Ueta, Y.
  • Organizer: Neuroscience 2014
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] 慢性関節炎モデルラットにおけるオキシトシンの発現動態ならびにその役割について (2014)
  • Author(s): 松浦孝紀、吉村充弘、大久保淳一、元嶋尉士、丸山 崇、橋本弘史、石倉 透、 鈴木仁士、川崎 展、大西英生、酒井昭典、上田陽一
  • Organizer: 第41回日本神経内分泌学会学術集会
  • Place of Presentation: 都道府県会館（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2014-10-31 – 2014-11-02
• [Presentation] 消化管ホルモン末梢投与後の視床下部オキシトシンニューロンの活性化～オキシトシン－mRFP1トランスジェニックラットを用いた検討～ (2014)
  • Author(s): 元嶋 尉士、松浦 孝紀、齋藤 玲子、大久保 淳一、吉村 充弘、橋本 弘史、鈴木 仁士、川崎 展、大西 英生、酒井 昭典、上田 陽一
  • Organizer: 第65回西日本生理学会
  • Place of Presentation: 琉球大学研究者交流施設50周年記念館（沖縄県中頭郡）
  • Year and Date: 2014-10-23 – 2014-10-24
• [Presentation] Fluorescent visualization of the hypothalamic oxytocin neurons activated by nociceptive stress and gastrointestinal hormones in rats expressing oxytocin-monomeric red fluorescent protein 1 fusion transgene (2014)
  • Author(s): Motojima, Y. Matsuura, T. Yoshimura, M. Ohkubo, J. Hashimoto, H. Kawasaki, M. Onishi, H. Sakai, A. & Ueta, Y.
  • Organizer: 8th International Congress of Neuroendocrinology 2014
  • Place of Presentation: Sydney, Australia
  • Year and Date: 2014-08-17 – 2014-08-20
• [Presentation] ラットアジュバント関節炎におけるオキシトシンの発現動態ならびにその役割について (2014)
  • Author(s): 松浦孝紀、吉村充弘、丸山崇、橋本弘史、川崎展、大西英生、酒井昭典、上田陽一
  • Organizer: 第24回日本病態生理学会大会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場（北九州市）
  • Year and Date: 2014-08-08 – 2014-08-10
• [Presentation] 慢性関節炎モデルラットにおけるオキシトシンの発現動態ならびにその役割について (2014)
  • Author(s): 松浦 孝紀、吉村 充弘、大久保 淳一、元嶋 尉士、丸山 崇、橋本 弘史、石倉 透、鈴木 仁士、川崎 展、大西 英生、酒井 昭典、上田 陽一
  • Organizer: 第32回内分泌代謝学サマーセミナー
  • Place of Presentation: 富士レークホテル（山梨県南都留郡）
  • Year and Date: 2014-07-10 – 2014-07-12
• [Presentation] 関節炎における視床下部・脊髄でのオキシトシンの役割についての検討 (2014)
  • Author(s): 松浦 孝紀、吉村 充弘、大久保 淳一、丸山 崇、橋本 弘史、石倉 透、川崎 展、大西 英生、上田 陽一
  • Organizer: 第87回日本内分泌学会学術総会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡市）
  • Year and Date: 2014-04-24 – 2014-04-26