魚類の「かゆみ」研究から脊椎動物のバイオセンシングを俯瞰する

• 研究課題/領域番号: 22K19332
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 坂本 浩隆 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (20363971)
• 研究分担者: 池永 隆徳 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (50553997)
• 研究期間 (年度): 2022-06-30 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2024年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2024年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: かゆみ / 痛み / バイオセンシング / ゼブラフィッシュ / ガストリン放出ペプチド

研究開始時の研究の概要

「痛み」は、生命の危機を認識させる警告であり、それらに適切に対処することは動物のホメオスタシスを維持する上で重要である。一方、「かゆみ」は小さな痛みだと考えられてきたが、生命の危機を認識させる警告ではない。ではなぜ「かゆみ」を感じるのか？近年マウスでガストリン放出ペプチド（GRP）という神経ペプチドが「かゆみ特異的伝達分子」として報告され、「痛み」との機構的乖離が提唱された。しかしながら進化の過程でいつから生物はかゆみを獲得したのか、その生物学的意義は何かについては全く不明である。本研究では、魚類のゼブラフィッシュを材料とした研究を突破口として、「かゆみ」感覚の包括的かつ先端的解析を行う。

研究成果の概要

かゆみは、生物の生存に重要な役割を果たす感覚である。かゆみは、皮膚への潜在的な有害刺激を示す警告信号として機能し、掻破行動を誘発することで、寄生虫や有害物質の除去を促す。本研究では、かゆみ研究における様々な実験動物の利用、特に魚類と哺乳類の比較研究に焦点を当てる。これらの研究は、かゆみの神経メカニズムの進化的な保存性と多様性を理解する上で重要な知見を提供する。従来の哺乳類モデルに加えて、魚類（ゼブラフィッシュ）モデルを用いた研究の重要性が増していることから、両者の比較は特に興味深い。この比較アプローチは、かゆみ感覚の基本的なメカニズムと、種特異的な適応の両方を明らかにできる可能性が高い。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の学術的意義は、魚類から哺乳類までかゆみ感覚システムが進化的に保存されていることを初めて示し、脊椎動物共通祖先におけるかゆみ・痛み感覚の分化を明らかにしたことである。特にガストリン放出ペプチド（GRP）-GRP受容体系という分子メカニズムの種を超えた保存性を発見し、かゆみ伝達の基本原理を解明した。社会的意義として、アトピー性皮膚炎や慢性掻痒症など難治性疾患の新たな治療標的同定、ゼブラフィッシュを活用した迅速かつ大規模な新薬スクリーニング系の構築が期待される。さらに、ストレスとかゆみの悪循環を分子レベルで解明し、難治性掻痒症患者のQOL向上と医療費削減への貢献が見込まれる。

研究成果

• [国際共同研究] University of Oxford(英国)
• [国際共同研究] Paris-Saclay University(フランス)
• [国際共同研究] Universuty of Otago/University of Auckland(ニュージーランド)
• [国際共同研究] UC Davis(米国)
• [雑誌論文] Keratinocyte-driven dermal collagen formation in the axolotl skin (2025)
  • 著者名/発表者名: Ohashi Ayaka、Sakamoto Hirotaka、Kuroda Junpei、Kondo Yohei、Kamei Yasuhiro、Nonaka Shigenori、Furukawa Saya、Yamamoto Sakiya、Satoh Akira
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 16 号: 1 ページ: 1757-1757
  • DOI: 10.1038/s41467-025-57055-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 魚類と哺乳類における痒み研究 (2025)
  • 著者名/発表者名: 坂本 浩隆、高浪 景子
  • 雑誌名: ファルマシア 巻: 61 号: 1 ページ: 50-54
  • DOI: 10.14894/faruawpsj.61.1_50
  • ISSN: 0014-8601, 2189-7026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sexual activity is predicted by digit ratio in rats (2025)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Himeka、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: Experimental Animals 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Membrane-Targeted palGFP Predominantly Localizes to the Plasma Membrane but not to Neurosecretory Vesicle Membranes in Rat Oxytocin Neurons (2024)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto Hirotaka、Inutsuka Ayumu
  • 雑誌名: Ａｃｔａ Ｈｉｓｔｏｃｈｅｍｉｃａ ｅｔ Ｃｙｔｏｃｈｅｍｉｃａ 巻: 57 号: 2 ページ: 85-88
  • DOI: 10.1267/ahc.24-00001
  • ISSN: 0044-5991, 1347-5800
  • 年月日: 2024-04-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Model systems for discovering evolutionary singularity of bilaterian physiological regulation: lessons from studies on simple/primitive flatworms (2024)
  • 著者名/発表者名: Mori Shunsuke、Kobayashi Aoshi、Sakamoto Hirotaka、Hamada Mayuko、Sakamoto Tatsuya、Nakamura Ryo
  • 雑誌名: Biophysics and Physicobiology 巻: 21 号: Supplemental ページ: n/a
  • DOI: 10.2142/biophysico.bppb-v21.s012
  • ISSN: 2189-4779
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Volume X-Ray Micro-Computed Tomography Analysis of the Early Cephalized Central Nervous System in a Marine Flatworm, Stylochoplana pusilla (2024)
  • 著者名/発表者名: Ikenaga Takanori、Kobayashi Aoshi、Takeuchi Akihisa、Uesugi Kentaro、Maezawa Takanobu、Shibata Norito、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 41 号: 3 ページ: 281-289
  • DOI: 10.2108/zs230082
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Amyloid deposition through endocytosis in vascular endothelial cells (2024)
  • 著者名/発表者名: Nishikage Seiji、Fujisawa Akira、Endoh Hiromi、Sakamoto Hirotaka、Suzuki Tomohide、Kanzawa Maki、Ishii Shinichi、Okano Mitsumasa、Nitta Eriko、Yakushijin Kimikazu、Asakura Hidesaku、Nozu Kandai、Nitta Ryo、Katayama Yoshio、Sakaguchi Kazuhiko
  • 雑誌名: Experimental Hematology 巻: 129 ページ: 104129-104129
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2023.11.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Endolysosomal TPCs regulate social behavior by controlling oxytocin secretion (2023)
  • 著者名/発表者名: Martucci Lora L.、Launay Jean-Marie、Kawakami Natsuko、Sicard C?cile、Desvignes Nathalie、Dakouane-Giudicelli Mbarka、Spix Barbara、T?tu Maude、Gilmaire Franck-Olivier、Paulcan Sloane、Callebert Jacques、Vaillend Cyrille、Bracher Franz、Grimm Christian、Sakamoto Hirotaka et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences USA 巻: 120 号: 7 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1073/pnas.2213682120
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Aquaporin regulates cell rounding through vacuole formation during endothelial-to-hematopoietic transition (2023)
  • 著者名/発表者名: Sato Yuki、Shigematsu Mugiho、Shibata-Kanno Maria、Maejima Sho、Tamura Chie、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: Development 巻: 150 号: 11 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1242/dev.201275
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neuropeptidergic control circuits in the spinal cord for male sexual behaviour: Oxytocin?gastrin‐releasing peptide systems (2023)
  • 著者名/発表者名: Oti Takumi、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: Journal of Neuroendocrinology 巻: 35 号: 9 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1111/jne.13324
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evolutionary differentiation of androgen receptor is responsible for sexual characteristic development in a teleost fish (2023)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogino, S. Ansai, E. Watanabe, M. Yasugi, Y. Katayama, H. Sakamoto, K. Okamoto, K. Okubo, Y. Yamamoto, I. Hara, T. Yamazaki, A. Kato, Y. Kamei, K. Naruse, K. Ohta, H. Ogino, T. Sakamoto, S. Miyagawa, T. Sato, G. Yamada, M. Baker & T. Iguchi
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 14 号: 1 ページ: 1428-1428
  • DOI: 10.1038/s41467-023-37026-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chronic corticosterone exposure evokes itch hypersensitivity and sexual dysfunction in male rats: relationship between the two distinct gastrin-releasing peptide systems in the spinal cord (2023)
  • 著者名/発表者名: Takanami Keiko、Morishita Makoto、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: General and Comparative Endocrinology 巻: - ページ: 114289-114289
  • DOI: 10.1016/j.ygcen.2023.114289
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Function of gastrin-releasing peptide receptors in ocular itch transmission in the mouse trigeminal sensory system (2023)
  • 著者名/発表者名: Takanami Keiko、Kuroiwa Masaya、Ishikawa Ren、Imai Yuji、Oishi Akane、Hashino Midori、Shimoda Yasushi、Sakamoto Hirotaka、Koide Tsuyoshi
  • 雑誌名: Frontiers in Molecular Neuroscience 巻: 16 ページ: 1-15
  • DOI: 10.3389/fnmol.2023.1280024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spinal Transection Switches the Effect of Metabotropic Glutamate Receptor Subtype 7 from the Facilitation to Inhibition of Ejaculation (2023)
  • 著者名/発表者名: Masugi-Tokita Miwako、Kubota Shigehisa、Kobayashi Kenichi、Yoshida Tetsuya、Kageyama Susumu、Sakamoto Hirotaka、Kawauchi Akihiro
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 509 ページ: 10-19
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2022.11.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuronal pentraxin 2 is required for facilitating excitatory synaptic inputs onto spinal neurons involved in pruriceptive transmission in a model of chronic itch (2022)
  • 著者名/発表者名: Kanehisa Kensho、Koga Keisuke、Maejima Sho、Shiraishi Yuto、Asai Konatsu、Shiratori-Hayashi Miho、Xiao Mei-Fang、Sakamoto Hirotaka、Worley Paul F.、Tsuda Makoto
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 号: 1 ページ: 2367-2367
  • DOI: 10.1038/s41467-022-30089-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nanobody-based RFP-dependent Cre recombinase for selective anterograde tracing in RFP-expressing transgenic animals (2022)
  • 著者名/発表者名: Inutsuka Ayumu、Maejima Sho、Mizoguchi Hiroyuki、Kaneko Ryosuke、Nomura Rei、Takanami Keiko、Sakamoto Hirotaka、Onaka Tatsushi
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 5 号: 1 ページ: 979-979
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03944-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A spinal microglia population involved in remitting and relapsing neuropathic pain (2022)
  • 著者名/発表者名: Kohno Keita、Shirasaka Ryoji、Yoshihara Kohei、Mikuriya Satsuki、Tanaka Kaori、Takanami Keiko、Inoue Kazuhide、Sakamoto Hirotaka、Ohkawa Yasuyuki、Masuda Takahiro、Tsuda Makoto
  • 雑誌名: Science 巻: 376 号: 6588 ページ: 86-90
  • DOI: 10.1126/science.abf6805
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Vasopressin-oxytocin?type signaling is ancient and has a conserved water homeostasis role in euryhaline marine planarians (2022)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Aoshi、Hamada Mayuko、Yoshida Masa-aki、Kobayashi Yasuhisa、Tsutsui Naoaki、Sekiguchi Toshio、Matsukawa Yuta、Maejima Sho、Gingell Joseph J.、Sekiguchi Shoko、Hamamoto Ayumu、Hay Debbie L.、Morris John F.、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 8 号: 9 ページ: 0311-0311
  • DOI: 10.1126/sciadv.abk0331
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Characterization of the expression of gastrin‐releasing peptide and its receptor in the trigeminal and spinal somatosensory systems of Japanese macaque monkeys: Insight into humans (2022)
  • 著者名/発表者名: Takanami Keiko、Oti Takumi、Kobayashi Yasuhisa、Hasegawa Koki、Ito Takashi、Tsutsui Naoaki、Ueda Yasumasa、Carstens Earl、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 巻: 530 号: 16 ページ: 2804-2819
  • DOI: 10.1002/cne.25376
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Behavioural osmoregulation during land invasion in fish: Prandial drinking and wetting of the dry skin (2022)
  • 著者名/発表者名: Katayama Yukitoshi、Tsukada Takehiro、Hyodo Susumu、Sakamoto Hirotaka、Sakamoto Tatsuya
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 号: 12 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0277968
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mating experiences with the same partner enhanced mating activities of na?ve male medaka fish (2022)
  • 著者名/発表者名: Daimon Masahiro、Katsumura Takafumi、Sakamoto Hirotaka、Ansai Satoshi、Takeuchi Hideaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1038/s41598-022-23871-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lattice-patterned collagen fibers and their dynamics in axolotl skin regeneration (2022)
  • 著者名/発表者名: Kashimoto Rena、Furukawa Saya、Yamamoto Sakiya、Kamei Yasuhiro、Sakamoto Joe、Nonaka Shigenori、Watanabe Tomonobu M.、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka、Satoh Akira
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 号: 7 ページ: 104524-104524
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104524
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Footedness for scratching itchy eyes in rodents (2022)
  • 著者名/発表者名: Katayama Yukitoshi、Miura Ayane、Sakamoto Tatsuya、Takanami Keiko、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 巻: 289 号: 1985 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1098/rspb.2022.1126
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Oxytocinergic Control Circuits in the Spinal Cord for Male Sexual Behavior (2024)
  • 著者名/発表者名: Oti Takumi and Sakamoto Hirotaka
  • 学会等名: 14th WORLD CONGRESS ON NEUROHYPOPHYSIAL HORMONES 2024
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Vasopressin/Oxytocin Peptide-signaling in Marine Planarians Functions as an Antidiuretic before Vascular System Acquisition and Synapse Evolution (2024)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto Hirotaka
  • 学会等名: 14th WORLD CONGRESS ON NEUROHYPOPHYSIAL HORMONES 2024
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] オスラットの性行動を司る神経内分泌－回路系 (2024)
  • 著者名/発表者名: 坂本浩隆
  • 学会等名: 第50回日本神経内分泌学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 免疫電子顕微鏡の実践 (2023)
  • 著者名/発表者名: 坂本浩隆
  • 学会等名: 第48回組織細胞化学講習会
  • 招待講演
• [学会発表] 下垂体後葉ホルモンによる性行動・社会行動の制御機構 (2023)
  • 著者名/発表者名: 坂本浩隆
  • 学会等名: 日本下垂体研究会 第 37回学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] A localised volume transmission of oxytocin controls male sexual activity in the spinal cord (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto Hirotaka
  • 学会等名: The International congress of Neuroendocrinology (ICN) 2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] カラー版 脳とホルモンの行動学 わかりやすい行動神経内分泌学 第2版 (2023)
  • 著者名/発表者名: 近藤保彦 他
  • 総ページ数: 364
  • 出版者: 西村書店
  • ISBN: 9784867060438