| 研究課題/領域番号 |
23K08338
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分55050:麻酔科学関連
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| 研究機関 | 名古屋市立大学 |
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研究代表者 |
田中 基 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (20303787)
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| 研究分担者 |
志田 恭子 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 臨床研究医 (00381880)
大澤 匡弘 帝京大学, 薬学部, 教授 (80369173)
祖父江 和哉 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (90264738)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 痛み認知 / γ帯域脳活動 / 慢性疼痛 / 疼痛 / γ帯域 / 脳領域間 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
痛み刺激は脳の広い領域の活動に影響を与えるが、情報処理の機構の詳細は不明である。本研究では、痛み刺激によるγ帯域（40-120Hz：情報処理に重要）の脳活動に着目し、痛みの情報処理機構を解明する。
まず、動物に痛み刺激を与え、①大規模脳活動同時記録によりγ帯域の周期的活動の変化が側坐核と前頭前皮質などの脳領域間にないか確認する。②カルシウムイメージング法により①の領域の神経細胞集団を同定する。さらに、③神経細胞の機能を人為的に調節する方法で、①の領域の細胞の機能を調節し、痛み認知が影響を受けるか検討する。これにより、痛みの情報処理機構の詳細が解明され、痛みの診断における客観的な指標が提案できる。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、侵害刺激による周期的脳活動の変化のうち、γ帯域（40～120Hz）の脳活動に注目し、痛みの脳領域間の情報処理機構を解明することである。昨年度までに自由行動下の神経障害性疼痛モデル（Spared Nerve Injury モデル：SNIモデル）ラットの脳活動を計測し、側坐核および前頭前皮質のγ帯域の周期的脳活動が、神経障害性疼痛処置後に時間依存的に増加することを明らかにした。
今年度は、γ帯域周期的脳活動に変化が認められた側坐核における神経細胞活動の変化を観察した。蛍光タンパク質であるGCaMP6sを神経細胞へ発現させるアデノ随伴ウイルスベクター（AAV）であるAAV-hSyn-GCaMP6sを側坐核へ注入し、GRINレンズを埋植した動物を作成し、細蛍光内視鏡で神経活動の測定を行った。自由行動下における蛍光イメージングは達成できていないものの、頭部を固定した状態での覚醒下・拘束下におけるマウスの蛍光イメージングは成功した。一方、AAVによる遺伝子発現によるカルシウム蛍光の強度が弱く、詳細な検討が難しいと判断したため、現在、安定的にGCaMP6sを発現する遺伝子改変動物であるThy1-GCaMP6sマウスを導入し、検討している。
これまでラットに用いてきた大規模脳活動神経活動計測を、神経障害性疼痛モデルマウスに用いても同様の変化を得られるか検討中である。マウスの頭部へ、ラットと同様の脳領域にタングステン電極を埋植し、自由行動下の状態で脳活動を計測している。
最後に脳領域特異的機能調節による痛み閾値への影響を行うため、脳領域特異的にデザイナー受容体（DREADD）を発現させた。興奮性DREADDであるhM3Dqおよび抑制性DREADDであるhM4Diの側坐核への発現に成功し、脳領域の機能調節を時空間的に制御することが可能となった。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
申請書に計画した内容に沿って問題なく進行しており、研究計画は順調に進展している。
今年度、GRINレンズを脳深部である側坐核に埋植し、カルシウム蛍光を極微細蛍光内視鏡で観察できたことから、今後、遺伝子改変マウスで安定的にGCaMP6sを発現する動物を用いることができれば、安定して蛍光イメージングが達成できる。また、側坐核の機能を制御するため、興奮性および抑制性DREADDを発現させることに成功し、健常状態および神経障害性疼痛モデルにおける脳活動に対する側坐核の役割を検討することが可能になった。また、これら受容体を活性化した際の痛み閾値について行動生物学的に検証することで、側坐核の痛み感受性に対する影響を明らかにすることができると期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、多点の脳活動の同時記録を自由行動下の動物において継続し、神経障害性疼痛モデルマウスの脳活動計測を続ける。これにより、側坐核および下辺縁皮質におけるγ帯域周期的脳活動を引き起こす脳領域や周期的脳活動を同定する。γ帯域周期的脳活動を起こす脳領域や周期的脳活動を同定できれば、これをトリガーとして側坐核や下辺縁皮質で生じるγ帯域周期的脳活動を消失させることができ、これらの領域のγ帯域周期的脳活動の慢性疼痛における役割を明らかにすることができる。
また、蛍光イメージングにより、神経障害性疼痛の際に活性が変化する側坐核の神経細胞種の同定ができれば、光遺伝学や化学遺伝学により人為的に機能調節をすることが達成できるため、神経障害性疼痛を引き起こす原因神経細胞を同定することができ、新たな診断法や治療戦略の確立につながることが期待される。
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