青色光による毛周期制御の解明

• 研究課題/領域番号: 21K09791
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分56070:形成外科学関連
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 原岡 剛一 神戸大学, 医学部附属病院, 特命准教授 (10623225)
• 研究分担者: 野村 正 神戸大学, 医学部附属病院, 准教授 (30529566) ; 榊原 俊介 神戸大学, 医学研究科, 客員准教授 (50444592) ; 寺師 浩人 神戸大学, 医学部附属病院, 教授 (80217421)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2021年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: 光受容タンパク質 / Melanopsin / 毛周期 / 青色光 / Melanopsine / 育毛治療 / 白髪治療

研究開始時の研究の概要

体毛を持つ哺乳類では、毛が季節により抜け変わるように、生体時計を有する。私たちはこれまでにヒトの有する生体時計の一部が青色光により調節されることを示してきたが、本研究では、まず青色光による生体時計と毛周期との関係を明らかにする。
毛乳頭細胞や毛母細胞への青色光の照射で、毛乳頭細胞においては毛母細胞を活性化するタンパク質の分泌を促進し、毛母細胞においては毛母細胞そのものの分裂を促進し、その結果として育毛が促進される可能性がある。
さらに青色光の照射によりメラニン産生が促進される可能性がある。この現象が毛球のメラノサイトにおいて認められた場合、それは白髪の治療に繋がる可能性がある。

研究実績の概要

われわれはヒト皮膚に光受容タンパク質が発現し、この発現はGPCRのセカンドメッセンジャーの1つであるGｑを介して、細胞内シグナルへと変換されることを明らかにした。この過程でヒト皮膚の光受容タンパク質の1つであるMelanopsin (以下、OPN４)の発現動態を観察したところ、毛包や脂腺などの付属器にOPN４の強い発現と、Gｑの共発現している所見を見出し、外毛根鞘および毛乳頭細胞におけるOPN4およびGnaqの強い発現を認めた。これは、青色光がOPN4を介して細胞内シグナルへと変換されることを示唆している。青色光の照射により、 細胞増殖シグナルであるERK1/2のリン酸化を促進すること、細胞レベルでの生体時計を調節することを見出していることから、青色光の①体内時計と毛周期の連動、②毛乳頭細胞への影響、③毛髪のメラニン保持の促進について検討することとした。
① 毛髪から、実体顕微鏡下に毛乳頭部分を分離・培養し、毛乳頭細胞・毛母細胞の単離培養を行う。hBmal1およびhPer2遺伝子のプロモーター領域を組み込んだルシフェラーゼ発現ベクターを導入し、培養下にreal-time Luciferase assayを行い、青色光の照射により時計遺伝子の発現がリセットされることを確認した。
② ①で得られた毛乳頭細胞を利用し、青色光を照射後、ウェスタンブロッティング法によりERK1/2のリン酸化の促進を確認する。次にend-point Luciferase assayを行い、SRF（ERK1/2の下流）の転写促進を確認する。さらにscratch assayおよびBRdU法により、細胞が青色光の照射により増殖することを確認する。③ 青色光によりMITFの転写促進を、real time PCRにより確認する。次に、reporter assayによりtyrosinaseの転写の促進を確認する。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

抜毛した毛髪から、実体顕微鏡下に毛乳頭部分を分離・培養により毛乳頭細胞・毛母細胞の単離培養を行っており、およそ予定通りの進捗である。

今後の研究の推進方策

hBmal1およびhPer2遺伝子のプロモーター領域を組み込んだルシフェラーゼ発現ベクターを導入し、培養下にreal-time Luciferase assayを行っていく。
その後、青色光の照射により時計遺伝子の発現がリセットされることを確認する。