| 研究領域 | 宇宙からひも解く新たな生命制御機構の統合的理解 |
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| 研究課題/領域番号 |
15H05942
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
長瀬 博 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授 (70383651)
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| 研究分担者 |
北川 博之 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (00204876)
徳山 薫平 筑波大学, 体育系, 教授 (00207565)
小久保 利雄 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授 (30750004)
浅田 知栄 (松田知栄) 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 有人宇宙技術部門, 主任研究開発員 (50344099)
船戸 弘正 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授(WPI-IIIS) (90363118)
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| 研究期間 (年度) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| キーワード | 睡眠 |
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| 研究実績の概要 |
１.「ISSでも使える睡眠診断法の研究・睡眠計測のための脳波解析を自動化するためのアルゴリズム・ソフトウェアの開発」：I. 生体信号の時系列特徴を考慮したマウスの睡眠ステージ判定手法MASC、MC-SleepNetを開発、判定精度95％以上を達成した。II. 畳み込みニューラルネットを用いたヒト睡眠ステージ判定手法の開発、判定精度88％以上を達成したIII．Generative Adversarial Networkによる生体信号ノイズ除去手法を開発し、実際のマウス生体信号を用いて性能の評価を行った。２.「宇宙飛行士が安心して使える不眠症治療薬の提供・オレキシン受容体拮抗薬スボレキサントの服用が健常成人男性の身体・認知機能に及ぼす影響の検討」： GABA系の従来薬とオレキシン受容体拮抗薬は同程度に睡眠潜時を短縮し、睡眠効率を改善したが、服用90分後の強制覚醒時の身体・認知機能に及ぼす影響はオレキシン受容体拮抗薬の方が小さかった。３．１「睡眠制御への薬理学的介入の基礎研究・睡眠覚醒制御遺伝子Sleepyを含むパスウェー制御の検討」： 野生型マウスおよびSleepy変異マウス脳を用いたリン酸化プロテオミクス解析から、睡眠必要量と相関する形で、シナプスの構造・機能に関する蛋白質に偏ったリン酸化亢進が生じていることを見出した。SIK3のPKAリン酸化部位をアラニン置換するだけで、覚醒時間が大幅に減少することを示した。３．２「睡眠制御への薬理学的介入の基礎研究・オレキシン受容体作動薬の選択性の違いによる薬理作用の基礎検討」：オレキシン受容体作動薬ならびに拮抗薬の創製研究の過程で、オレキシン受容体拮抗薬から作動薬へと活性を転換する構造因子の特定に成功し、1型／2型受容体非選択的作動薬 (EC50 = 21 nM (OX1R), 130 nM (OX2R)) を見出した。
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| 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
以下の目的に向けて研究が順調に推移している。
現代はグローバル化による24時間型社会であり、多くの人々が厳しい環境とストレスにさらされて恒常性に異常をきたし、睡眠障害やリズム障害に苦しんでいる。国際宇宙ステーション（ISS）に居住する宇宙飛行士も、極端に短い日周期や閉鎖環境、過密スケジュール等の厳しい条件にさらされており、ISS環境は現代ストレス社会の究極と捉えることができる。本研究では新規睡眠覚醒制御手法を開発してISS環境における睡眠問題の解決を図る。さらに、この研究成果を地上で応用・展開することにより、現代ストレス社会・高齢化社会の睡眠問題の解決を目指す。
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| 今後の研究の推進方策 |
１．「ISSでも使える睡眠診断法の研究：睡眠計測のための脳波解析を自動化するためのアルゴリズム・ソフトウェアの開発」：今後は、マウス、ヒト睡眠ステージ判定手法のさらなる判定精度の向上に努める。また、ヒト睡眠における睡眠変数の推定や、睡眠障害の診断を行う手法・システム開発等に取り組む。生体信号のノイズ除去手法については、適用できるノイズの種類を拡大するべく、最適な構成やパラメータ調整方法について開発・検証を進める。２．「宇宙飛行士が安心して使える不眠症治療薬の提供：オレキシン受容体拮抗薬スボレキサントの服用が健常成人男性の身体・認知機能に及ぼす影響の検討」：
今後は、本試験のデータ解析をさらに進め、そこで得られた成果をもとに自然覚醒デザインや対象を変えたデザインでのプロトコルを作成・実施する。３．１「睡眠制御への薬理学的介入の基礎研究：睡眠覚醒制御遺伝子Sleepyを含むパスウェー制御の検討」：マウス脳および細胞を用いたSIK3インタラクトームの検討を進めて行く。また、Sleepy同様にノンレム睡眠時間の延長を示すSleepy2変異マウスについてもプロテオミクス解析を実施し解析を進めている。３．２「睡眠制御への薬理学的介入の基礎研究：オレキシン受容体作動薬の選択性の違いによる薬理作用の基礎検討」：今回見出したオレキシン1型／2型受容体非選択的作動薬を用いたマウスにおける薬理評価実験を継続して実施し、我々がこれまでに見出したオレキシン受容体選択的拮抗薬と組み合わせた薬理評価により受容体の選択性により惹起されるフェノタイプを解明する計画である。また、OX1R選択的作動薬の活性向上にも取り組み、OX1R選択的な活性化が引き起こす薬理作用の解明を目指す。
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