進化的に保存された神経ぺプチドによるショウジョウバエの中枢性侵害受容制御機構

• Project/Area Number: 19K06935
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46030:Function of nervous system-related
• Research Institution: National Center for Geriatrics and Gerontology (2020); University of Tsukuba (2019)
• Principal Investigator: 本庄 賢 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 認知症先進医療開発センター, 研究員 (50731866)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: ショウジョウバエ / 痛覚 / 侵害受容 / 神経ぺプチド

Outline of Research at the Start

我々の痛みのメカニズムは未だによくわかっていない。多様なモデル動物の利点を生かした研究は、視覚や嗅覚など他の感覚の研究同様、痛みのメカニズム解明を進める上でも重要と考えられる。しかし、哺乳類以外の動物にヒトの痛み制御と共通のメカニズムが見られるかは未知である。私はこれまでの研究で、中枢性制御機構と呼ばれるヒトの痛み制御で中心的な役割を果たすメカニズムが、ショウジョウバエに存在する可能性を見出してきた。そこで本研究では、ショウジョウバエの優れた実験手法を駆使し、ショウジョウバエの中枢神経系における中枢性の侵害受容制御機構の存在検証を進めていく。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、ショウジョウバエの中枢神経系において侵害受容制御を行っていると予想される進化的に保存された神経ぺプチドについて、①分泌細胞の特定、②標的細胞の特定、③侵害受容制御の細胞学的メカニズムの解明、の３点を通じて、その中枢性の侵害受容調節作用メカニズムの詳細な解明を目的としている。
①分泌細胞の特定に関して：本年度は新たに目的神経ぺプチド特異的なレポーター系統を入手・利用し、昨年度に欠失変異体と組織染色、レスキュー系統などを組み合わせた発現解析から得た当該神経ぺプチドの脳内発現パターンを裏付ける結果を得ることに成功した。
②標的細胞の特定に関して：目的神経ぺプチドの高精度受容体レポーター系統を利用したイメージング解析で昨年度までに見出していた侵害受容制御に関わる可能性が高い神経ぺプチド受容体発現細胞（標的候補細胞）についての生体内RNAi解析をさらに実施し、複数の受容体間で侵害受容制御に関する機能様式に違いがある可能性を示唆する新しい結果を得た。
③侵害受容制御の細胞学的メカニズムの解明に関して：昨年度確立した、②で見出した標的候補細胞のカルシウムイメージング実験法を活用し、目的神経ぺプチド受容体の欠失変異体ならびに標的細胞特異的な受容体のRNAiノックダウンが、標的細胞の熱応答を過敏化させることを明らかにした。この細胞レベルでの熱応答の過敏化は個体レベルでの侵害受容応答の過敏化をよく説明できる結果であり、この神経ぺプチドの中枢神経系での侵害受容制御にはこの標的細胞の活動調節が関わっていることを示唆する結果であると考えられる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

目的とする神経ぺプチドの中枢神経系での侵害受容制御機構について、分泌細胞と標的細胞の特定につながる証拠を十分に得ることができ、研究は概ね順調に進んでいるものと考えている。

Strategy for Future Research Activity

本年度までに、本研究で目的としていた①分泌細胞の特定、②標的細胞の特定、③侵害受容制御の細胞学的メカニズムの解明について十分な研究データを蓄積できたと考えており、最終年度はこれらのデータの論文発表を主眼に研究を進めていく予定である。

Research Products

• [Presentation] A neuropeptide-mediated descending inhibitory pathway in Drosophila nociception (2020)
  • Author(s): Oikawa, I., Kondo, S., Hashimoto, K., Kashiwabara, A., Tanimoto, H., Furukubo-Tokunaga, K. and Honjo, K.
  • Organizer: 第43回日本分子生物学会年会・ワークショップ「広がる感覚器の世界・感覚器の多様性を生み出す分子基盤とヒト健康維持への応用」
  • Invited
• [Presentation] A neuropeptide-mediated descending inhibitory pathway in Drosophila nociception (2020)
  • Author(s): Oikawa, I., Kondo, S., Hashimoto, K., Kashiwabara, A., Tanimoto, H., Furukubo-Tokunaga, K. and Honjo, K
  • Organizer: 第43回神経科学会大会・シンポジウム「五感の情報処理 ~感覚情報処理機構の統一的理解に向けて~」
• [Presentation] A neuropeptide-mediated descending inhibitory pathway in Drosophila nociception. (2020)
  • Author(s): Oikawa, I., Kondo, S., Kashiwabara, A., Hashimoto, K., Tanimoto, H., Furukubo-Tokunaga, K. and Honjo, K.
  • Organizer: International Workshop on Frontiers in Defensive Survival Circuit Research
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] An evolutionarily conserved neuropeptide pathway that negatively regulates nociception in Drosophila. (2019)
  • Author(s): Oikawa, I., Kondo, S., Kashiwabara, A., Tanimoto, H., Furukubo-Tokunaga, K. and Honjo, K.
  • Organizer: Neuro2019（第42回日本神経科学大会・第62回日本神経化学会大会 合同大会）
• [Presentation] A neuropeptide-mediated descending inhibitory pathway in Drosophila nociception. (2019)
  • Author(s): Oikawa, I., Kondo, S., Kashiwabara, A., Tanimoto, H., Furukubo-Tokunaga, K. and Honjo, K.
  • Organizer: The 48th Naito Conference
  • Int'l Joint Research