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超低周波変動磁場によるミトコンドリア活性化機構の解明と低侵襲治療法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K06412
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49010:病態医化学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

伊藤 美佳子  名古屋大学, 医学系研究科, 講師 (60444402)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード微弱磁場 / ミトコンドリア / ELF / ラジカルペアメカニズム / うつ病 / 弱磁場 / 低周波磁場
研究開始時の研究の概要

現代社会では人は日常的に地磁気や電化製品などによる超低周波磁場にさらされているが、微弱な磁場が生体に影響を与える報告はほとんどない。我々は1-8 Hzで8秒間に変動する10 μTの超低周波微弱パルス磁場がマイトファジーを誘導後ミトコンドリア新生を促進し、ホルミシス効果によりミトコンドリアを活性化することを見出した。本研究ではパーキンソン病の神経精神疾患とミトコンドリア病に対する超低周波微弱パルス磁場の効果を、モデルマウス、患者由来Cybrid細胞、患者由来iPS細胞を用いて検証する。さらに、生物に対する作用機構が知られていない超微弱磁場の量子力学的作用機構を明らかにする。

研究実績の概要

現在社会において人は地磁気や電化製品などによる超低周波磁場に日常的にさらされているが、微弱な磁場が生体に影響を与える方向はほとんどない。我々は1-8 Hzで8秒間に変動する10マイクロテスラの超低周波微弱パルス磁場(ELF-WMF)がマイトファジーを 誘導後ミトコンドリア新生を誘導し、ホルミシス効果によりミトコンドリア活性化すること見出している。
本研究の目的は、ELF-WMFの標的分子と作用メカニズム、病態効果に重点をおき、疾患への新たな非侵襲的治療法の開発を行うことである。
本年は、HEK293 細胞にELF-WMFの3 時間照射により、HSP70/90 のアセチル化を顕著に増加させ、HSP70/90 の HOP/STIP1 への結合を顕著に上昇させた。ELF-EMF はタンパク質凝集を減少させ、細胞生存率を向上させた。また、ミトコンドリアの最大酸素消費量を上昇させることを明らかにした(Huang Z, Ito M et al. Ecotoxicol Environ Saf. 2023) 。
ELF-WMFの臨床応用の対象として、うつ病患者においては中枢神経ミトコンドリア機能低下していることから、超微弱パルス磁場照射によるミトコンドリア恒常性上昇がうつを軽減することが期待できる。現在ELF-WMFをうつ病モデルマウスに照射し治療効果を検証しており、行動試験においていくつか効果を確認しているところである。さらに、生物に対する作用機構が全く知られていない超微弱磁場の、量子力学的作用機構を明らかにするため、ミトコンドリア電子伝達系複合体のラジカルペアメカニズムの量子もつれによる磁場効果の解明に取り組んでいる。

現在までの達成度 (区分)
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

超低周波磁場はヒートショックタンパク質のアセチル化を誘導し、タンパク質の折り畳みを強化することを見出し、論文を発表することができた。病態に対するELFーWMFの効果は2種類のうつ病モデルマウスを作製し、効果の検証を行なっている。社会的敗北モデルにおいては、行動試験で効果がみられ、ミトコンドリアの活性化の傾向も見られる。慢性うつ病モデルに対しては、行動テストで効果がみられ、今後タンパク質や遺伝子発現レベルを調査する。
また、文部科学省 科学研究費 学術変革領域研究 『学術研究支援基盤形成』先端モデル実験プラットフォームでの生理機能解析支援に採択され、ELF-WMFを4週間照射した野生型マウスの行動・生理機能解析を支援いただいている。

今後の研究の推進方策

2種類のうつ病モデルに対するELF-WMFの効果を、(i)行動試験によるうつ症状の評価、(ii)ストレスマーカーである血中コルチコステロンの測定、(iii)うつ病で変化する脳内神経伝達物質モノアミンの測定、(iv)脳組織の神経栄養因子BDNFシグナリングパスウェイの調査、(v)脳組織の細胞ミトコンドリア活性能をATP産生量・ミトコンドリア膜電位・タンパク量から評価する。さらに、(vi)海馬の網羅的な遺伝子発現解析を行い、超微弱パルス磁場による分子相互作用の解明に取り組む。
一方で、この特定条件の弱磁場がなぜミトコンドリアの恒常性に変化を与え、病態に効果を表すのかは不明である。磁場の細胞・生体への効果、さらには病態制御効果と臨床応用に繋げるためには、磁場の生体への作用メカニズムと細胞の反応パスウェイを明らかにすることは不可欠であり、分子作用機構は生物学レベルだけでなく、量子論レベルでこの現象の物理的原理を明らかにする必要がある。本研究で標的にしているミトコンドリアの磁場効果は、電子移動反応の際のラジカル対電子スピンの量子もつれによると考えており、ミトコンドリア活性測定を駆使して証明を目指す。

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Extremely Low Frequency, Extremely Low Magnetic Environment for depression: An open-label trial2024

    • 著者名/発表者名
      Tachibana Masako、Inada Toshiya、Kimura Hiroki、Ito Mikako、Kuwatsuka Yachiyo、Kinoshita Fumie、Mori Daisuke、Ohno Kinji
    • 雑誌名

      Asian Journal of Psychiatry

      巻: 96 ページ: 104036-104036

    • DOI

      10.1016/j.ajp.2024.104036

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Calcitriol ameliorates motor deficits and prolongs survival of Chrne-deficient mouse, a model for congenital myasthenic syndrome, by inducing Rspo22024

    • 著者名/発表者名
      Ohkawara Bisei、Tomita Hiroyuki、Inoue Taro、Zhang Shaochuan、Kanbara Shunsuke、Koshimizu Hiroyuki、Miyasaka Yuki、Takeda Jun-ichi、Nishiwaki Hiroshi、Nakashima Hiroaki、Ito Mikako、Masuda Akio、Ishiguro Naoki、Ogi Tomoo、Ohno Tamio、Imagama Shiro、Ohno Kinji
    • 雑誌名

      Neurotherapeutics

      巻: 21 号: 2 ページ: e00318-e00318

    • DOI

      10.1016/j.neurot.2024.e00318

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extremely low-frequency electromagnetic field induces acetylation of heat shock proteins and enhances protein folding2023

    • 著者名/発表者名
      Huang Zhizhou、Ito Mikako、Zhang Shaochuan、Toda Takuro、Takeda Jun-ichi、Ogi Tomoo、Ohno Kinji
    • 雑誌名

      Ecotoxicology and Environmental Safety

      巻: 264 ページ: 115482-115482

    • DOI

      10.1016/j.ecoenv.2023.115482

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Splicing regulation of GFPT1 muscle-specific isoform and its roles in glucose metabolisms and neuromuscular junction2023

    • 著者名/発表者名
      Farshadyeganeh Paniz、Nazim Mohammad、Zhang Ruchen、Ohkawara Bisei、Nakajima Kazuki、Rahman Mohammad Alinoor、Nasrin Farhana、Ito Mikako、Takeda Jun-ichi、Ohe Kenji、Miyasaka Yuki、Ohno Tamio、Masuda Akio、Ohno Kinji
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 26 号: 10 ページ: 107746-107746

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.107746

    • 関連する報告書
      2023 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] Fusobacterium infection facilitates the development of endometriosis through the phenotypic transition of endometrial fibroblasts.2023

    • 著者名/発表者名
      Muraoka Ayako、Suzuki Miho、Hamaguchi Tomonari、Watanabe Shinya、Iijima Kenta、Murofushi Yoshiteru、Shinjo Keiko、Osuka Satoko、Hariyama Yumi、Ito Mikako、Ohno Kinji、Kiyono Tohru、Kyo Satoru、Iwase Akira、Kikkawa Fumitaka、Kajiyama Hiroaki、Kondo Yutaka.
    • 雑誌名

      Science Translational Medicine

      巻: 15 号: 700 ページ: 700-700

    • DOI

      10.1126/scitranslmed.add1531

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neural Isoforms of Agrin Are Generated by Reduced PTBP1-RNA Interaction Network Spanning the Neuron-Specific Splicing Regions in AGRN2023

    • 著者名/発表者名
      Bushra Samira、Lin Ying-Ni、Joudaki Atefeh、Ito Mikako、Ohkawara Bisei、Ohno Kinji、Masuda Akio
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 24 号: 8 ページ: 7420-7420

    • DOI

      10.3390/ijms24087420

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of Pesticide Intake on Gut Microbiota and Metabolites in Healthy Adults2022

    • 著者名/発表者名
      Ueyama Jun、Hayashi Mai、Hirayama Masaaki、Nishiwaki Hiroshi、Ito Mikako、Saito Isao、Tsuboi Yoshio、Isobe Tomohiko、Ohno Kinji
    • 雑誌名

      International Journal of Environmental Research and Public Health

      巻: 20 号: 1 ページ: 213-213

    • DOI

      10.3390/ijerph20010213

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A mutation in DOK7 in congenital myasthenic syndrome forms aggresome in cultured cells, and reduces DOK7 expression and MuSK phosphorylation in patient-derived iPS cells2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Shaochuan、Ohkawara Bisei、Ito Mikako、Huang Zhizhou、Zhao Fei、Nakata Tomohiko、Takeuchi Tomoya、Sakurai Hidetoshi、Komaki Hirofumi、Kamon Masayoshi、Araki Toshiyuki、Ohno Kinji
    • 雑誌名

      Human Molecular Genetics

      巻: 32 号: 9 ページ: 1511-1523

    • DOI

      10.1093/hmg/ddac306

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] PULSED FAINT ELECTRO MAGNETIC FIELD ENHANCE S MITOCHONDRIAL ELECTRON TRANSPORT CHAIN AND AMELIORATE S DEPRESSIVE LIKE SYMPTOMS IN MICE WITH SOCIAL DEFEAT STRESS2023

    • 著者名/発表者名
      TERANISHI Masaki , ITO Mikako, OHNO Kinji
    • 学会等名
      Targeting mitochondria
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超低周波微弱磁場は社会的敗北ストレスモデルマウスのうつ様症状を改善する2023

    • 著者名/発表者名
      寺西 正樹、伊藤 美佳子、 大野 欽司
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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