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細胞種特異的遺伝子編集法を用いたセロトニンによる脊髄痒み調節メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K16133
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分48030:薬理学関連
研究機関兵庫医科大学

研究代表者

古賀 啓祐  兵庫医科大学, 医学部, 助教 (50835189)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード痒み / 脊髄後角 / セロトニン / パッチクランプ / 慢性掻痒 / 抑制性神経 / かゆみ / GRPR陽性神経
研究開始時の研究の概要

脊髄後角は末梢の一次求心性神経から感覚入力を受け取り、その情報は複雑に修飾され、適切な感覚情報を脳に伝達する。さらに、脊髄後角は末梢からの入力だけでなく、脳幹などの複数の脳の神経からの入力も受け、さらに複雑に感覚情報が修飾される。本研究では、特に脳幹から下行性に感覚情報を修飾するセロトニン神経に着目して研究を行う。セロトニンシグナルは下行性にかゆみ感覚を増強することから、セロトニンによるかゆみ増強メカニズムについて、脊髄後角のかゆみ特異的神経であるGRPR陽性神経、及び感覚の調節に関与する抑制性介在神経に着目して研究を行い、臨床応用研究で重要となるかゆみの神経機構の詳細を明らかにする。

研究成果の概要

本研究では、Cre-loxPシステムとCRISPR-Cas9システムを用いた細胞種特異的な遺伝子編集技術により、脳から脊髄に下行するセロトニンシグナルの痒み調節における役割解明を目的に実験を行った。頸部脊髄後角抑制性神経からパッチクランプ記録を行った結果から、抑制性神経の調節にセロトニン受容体1aサブタイプ(HTR1A)が関与することを明らかにした。そこで、CRISPR-Cas9システムを利用することにより、抑制性神経特異的にHtr1a遺伝子を欠損させ急性の痒み行動及び慢性の痒み行動の試験を行い、脊髄後角抑制性神経に発現するHTR1Aの痒み行動調節における役割に関する知見を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

痒みは、掻破により外界の寄生虫等の有害物の付着を除去することで生体恒常性維持の役割を担う。一方で、慢性的な痒みは長期的な不快感によって肉体的・精神的ストレスを引き起こし、患者の生活の質を著しく低下させる。痒み感覚を調節する要因として下行性の抑制系が存在するが、その中でもセロトニンによる痒みの調節機構は依然として不明な点が多く残されていた。本研究では、脊髄後角でかゆみを抑制する抑制性神経の活動を、下行性のセロトニンがHTR1A受容体を介して抑制し、痒みの脊髄後角内での調節に関与することを明らかとした。本研究の成果が、新規の慢性掻痒の治療薬や治療戦略の開発に繋がることが期待される。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Stress-induced antinociception to noxious heat requires α1A-adrenaline receptors of spinal inhibitory neurons in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Uchiyama Sawako、Yoshihara Kohei、Kawanabe Riku、Hatada Izuho、Koga Keisuke、Tsuda Makoto
    • 雑誌名

      Molecular Brain

      巻: 15 号: 1 ページ: 6-6

    • DOI

      10.1186/s13041-021-00895-3

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Long-term selective stimulation of transplanted neural stem/progenitor cells for spinal cord injury improves locomotor function2021

    • 著者名/発表者名
      Kawai Momotaro、Imaizumi Kent、Ishikawa Mitsuru、Shibata Shinsuke、Shinozaki Munehisa、Shibata Takahiro、Hashimoto Shogo、Kitagawa Takahiro、Ago Kentaro、Kajikawa Keita、Shibata Reo、Kamata Yasuhiro、Ushiba Junichi、Koga Keisuke、Furue Hidemasa、Matsumoto Morio、Nakamura Masaya、Nagoshi Narihito、Okano Hideyuki
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 37 号: 8 ページ: 110019-110019

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.110019

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] α1A-adrenaline receptors in dorsal horn inhibitory neurons have an inhibitory role in the regulation of chloroquine-induced itch in mice2021

    • 著者名/発表者名
      Shiraishi Yuto、Koga Keisuke、Yamagata Ryo、Hatada Izuho、Shiratori-Hayashi Miho、Tsuda Makoto
    • 雑誌名

      Molecular Brain

      巻: 14 号: 1 ページ: 55-55

    • DOI

      10.1186/s13041-021-00768-9

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A subset of spinal dorsal horn interneurons crucial for gating touch-evoked pain-like behavior2021

    • 著者名/発表者名
      Tashima Ryoichi、Koga Keisuke、Yoshikawa Yu、Sekine Misuzu、Watanabe Moeka、Tozaki-Saitoh Hidetoshi、Furue Hidemasa、Yasaka Toshiharu、Tsuda Makoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 号: 3

    • DOI

      10.1073/pnas.2021220118

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Discrete Glycinergic Neuronal Population in the Ventromedial Medulla That Induces Muscle Atonia during REM Sleep and Cataplexy in Mice2020

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro Uchida, Shingo Soya, Yuki C Saito, Arisa Hirano, Keisuke Koga, Makoto Tsuda, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Takeshi Sakurai
    • 雑誌名

      journal of neuroscience

      巻: 41 号: 7 ページ: 1582-1596

    • DOI

      10.1523/jneurosci.0688-20.2020

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Intrinsic braking role of descending locus coeruleus noradrenergic neurons in acute and chronic itch in mice2020

    • 著者名/発表者名
      Koga Keisuke、Shiraishi Yuto、Yamagata Ryo、Tozaki-Saitoh Hidetoshi、Shiratori-Hayashi Miho、Tsuda Makoto
    • 雑誌名

      Molecular Brain

      巻: 13 号: 1 ページ: 144-144

    • DOI

      10.1186/s13041-020-00688-0

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spinal astrocytes in superficial laminae gate brainstem descending control of mechanosensory hypersensitivity2020

    • 著者名/発表者名
      Kohro Yuta、(他20名)、Mikoshiba Katsuhiko、Taylor Verdon、Inoue Kazuhide、Tsuda Makoto
    • 雑誌名

      Nature Neuroscience

      巻: 23 号: 11 ページ: 1376-1387

    • DOI

      10.1038/s41593-020-00713-4

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Effects of sleep deprivations on nociception threshold and neural activity in the anterior cingulate cortex of mice2022

    • 著者名/発表者名
      中野 康佑、古賀 啓祐、角谷 学、小山 英則、古江 秀昌
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 光遺伝学による抑制性ニューロンの活動操作と脊髄後角神経応答の変調2021

    • 著者名/発表者名
      藤原 優香、古賀 啓祐、橘 俊哉、古江 秀昌
    • 学会等名
      第43回日本疼痛学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-01-30  

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