ショウジョウバエ下行性侵害受容制御系の構造および動作原理

研究課題

研究課題/領域番号	22K06328
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44050:動物生理化学、生理学および行動学関連
研究機関	国立研究開発法人国立長寿医療研究センター
研究代表者	本庄賢国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 研究所ジェロサイエンス研究センター, 研究員 (50731866)
研究期間 (年度)	2022-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス	中途終了 (2023年度)
配分額 *注記	4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円) 2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円) 2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円) 2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード	ショウジョウバエ / 痛覚 / 下行性制御 / 神経ぺプチド / 下行性抑制 / 侵害受容
研究開始時の研究の概要	未だ不明な点が多いヒトの痛みの複雑なメカニズム解明には、様々なモデル動物の利点を生かした研究アプローチが必要と考えられる。しかし、ヒトの痛みの研究に哺乳動物以外のモデル動物がどれだけ利用可能かはよくわかっていない。本研究では、ハエに哺乳類との間で進化的に保存された疼痛制御機構（下行性侵害受容制御系）を見出した申請者の先行研究を発展させ、ハエにどこまでヒトと類似した複雑な下行性侵害受容制御系が存在するか、そしてハエがどこまでヒトの複雑な痛み制御メカニズムの解明にモデルとして利用できるかという問題を追及していく。
研究実績の概要	本研究は、ショウジョウバエの神経遺伝学的実験ツールを駆使し、下行性侵害受容制御ニューロンの新規発見とその動作原理の解明を進めることを目的としている。この目的達成のため、本研究ではまず幼虫の下行性ニューロンを標識するGAL4系統の探索を実施し、20系統ほどの幼虫下行性ニューロン標識系統を新たに見出すことに成功した。さらに、この下行性ニューロン標識系統を用いた熱遺伝学的神経発火実験を行い、発火させた際に幼虫の侵害受容応答を促進するものと、逆に抑制するものをそれぞれ複数系統見出すことに成功した。並行して、これらの侵害受容制御に関わる可能性が考えられる下行性ニューロンの神経回路接続性を解析していくための手法としてtrans-Tango法を利用すべく、系統作製を行った。これまで研究を進めてきているDSK発現ニューロンでのtrans-Tango実験を実施し、trans-Tango法が想定通りに機能し下流候補ニューロンを標識することを確かめた。下行性ニューロンの動作原理の解明に向けて、無解剖の幼虫で侵害熱刺激への侵害受容神経系の応答を再現性良く検出可能なCaMPARI2を用いた神経スナップショットイメージングの実験系を確立した。さらにこの実験系を用いてDSK発現細胞の通常時および侵害熱刺激提示時の神経活動の観察にも成功し、DSK発現細胞が通常時においても侵害熱刺激提示時と同じレベルの高い活動性を示すという興味深い知見を得た。これまで研究を進めてきていたDSK発現下行性ニューロンに関するtrans-TangoとCaMPARI2のデータについては、DSK作動性の下行性抑制系の存在を示すその他のデータと併せて査読付き論文として公開した。