難治性疼痛制御に向けて：Ｇｉ蛋白共役型受容体の同時活性化による持続鎮痛療法の開発

2012 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24590740
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 独立行政法人国立がん研究センター
• 研究代表者: 上園 保仁 独立行政法人国立がん研究センター, 研究所, 分野長 (20213340)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 鎮痛薬 / 難治性疼痛 / G蛋白共役型受容体 / 二量体化受容体 / 耐性形成 / 持続的活性 / オピオイド / バクロフェン

研究概要

がん患者の疼痛制御に用いられているオピオイド鎮痛療法は、鎮痛耐性が起きずかつ効果の持続する投与法が望ましい。今回私たちは、オピオイド受容体などGi共役型受容体の細胞内シグナル機構の解明ならびに二量体化オピオイド受容体の選択的作用薬の開発という観点から、「耐性の起きにくい、持続鎮痛可能な療法」の開発のための実験を行った。
「二量体化受容体を選択的かつ持続的に活性化する新規薬物の開発ならびにその投与法の開発」として、モルヒネ、オキシコドン、フェンタニルに加え、新たに上市予定のメサドンの二量体化受容体に対する作用効果をIn Vitroアッセイにより明らかにするため、まずオピオイドμ、δ、κ受容体をそれぞれ恒常的に発現している細胞を構築した。さらに各々の受容体が1:1で発現するμ-δ、δ-κ、κ-μ受容体発現ベクターを工夫し、その構築に成功した。現在までにモルヒネ、オキシコドン、フェンタニルのμ、δ、κ受容体に対する特性を解析、結果を得た。二量体発現細胞が作製され次第、同オピオイド薬剤のオピオイド二量体への効果を解析し、単量体のそれらと比較検討する。
「少量併用投与で強い鎮痛効果をもたらし、少量であるが故に受容体耐性形成が起こりにくい新規投与法の開発」のため、オピオイド受容体と同様に強い鎮痛効果を惹起するGABAB受容体を用いて、少量のGABAB受容体アゴニストバクロフェン+各種オピオイド投与において、強い細胞内シグナル(鎮痛効果)を有しながら受容体脱感作は起こさないという組み合わせを、両受容体を発現させた細胞を用いて解析を行った。その結果、1/10量モルヒネ＋1/10量バクロフェンが通常量のモルヒネ、バクロフェンと同等の作用（K+チャネル活性化機構）を有することを明らかにした。今後は同薬物の組み合わせ、用量において動物モデルを用いたIn Vivo実験を行う。

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

平成24年度に計画した研究はほぼ達成され、一部は計画以上に進んでいる。In vivoの動物実験については計画通り平成25年度に実施する。一方、研究結果に伴い不必要となる研究計画もでてきた。各受容体を1:1に発現させることが出来る二量体化受容体ベクターは構築できその発現には成功しているが、恒常的発現細胞の構築はまだできていない。しかし一過性二量体化受容体発現細胞でも結果が見えることがパイロットスタディで判明したので、必ずしも恒常的二量体化受容体発現細胞を作製する必要がないことも考えられる。一過性の発現系でも確実なデータが得られることがわかれば、時間と費用のかかる恒常的発現細胞の構築計画はスキップする。

今後の研究の推進方策

「二量体化受容体を選択的かつ持続的に活性化する新規薬物の開発ならびにその投与法の開発」
①μ、δ、μ-δ受容体発現細胞を用いて、各オピオイド製剤、メサドンならびに新規開発化合物の反応をCellKeyシステムにて詳しく解析する。
②受容体局在化およびFRETアッセイのため、各々のオピオイド受容体を1:1に発現できるベクタークローンを用い、一過性二量体発現細胞の構築を行う。共焦点レーザによる受容体細胞内局在可視化アッセイならびにウェスタンブロットによる受容体二量体化の確認。
③μ、δおよびκ受容体活性を細胞内カルシウムイメージングによりアッセイできるG蛋白キメラ Gqi5を連結させ、これらの融合クローンを用いて受容体刺激によるカルシウムイメージングを行う。μ受容体-Gqi5とδ受容体を共発現させる。μGqi5-δ受容体が二量体であれば、μアゴニストに加えδアゴニストでもカルシウムシグナルが流れる。二量体受容体が存在しなければ、δアゴニストによるカルシウムシグナルは流れない。この二量体受容体のみをアッセイできるシステムを用いて、モルヒネ、フェンタニル、オキシコドン、メサドン等の二量体化オピオイド受容体に対する反応性の比較解析を行い、μ-δ二量体化受容体を最大限活性化させるオピオイド製剤の組み合わせ、並びに受容体脱感作を最小限にするオピオイド製剤の組み合わせを決定する。

次年度の研究費の使用計画

当研究は平成24～26年度の３年間で行うこととなっている。初年度（平成24年度）の直接経費の請求額は1,700,000円となっていたが、実験の進捗に合わせて1,527,232円を執行し、残りの682,768円を平成25年度に繰り越した。
平成25年度は、繰越分を合わせ以下の予算にて研究を遂行する。
物品費：494,090円、旅費：255,980円、人件費：660,673円、その他：472,025円
なお、平成26年度の予算の使用予定は以下の通りである。
物品費：300,000円、旅費：100,000円、人件費：300,000円、その他：500,000円

研究成果

• [雑誌論文] The recent progress in research on the effects of anesthetics and analgesics on G protein-coupled receptors. (2013)
  • 著者名/発表者名: Minami K, Uezono Y.
  • 雑誌名: J Anesthesia 巻: 27 ページ: 284-292
  • DOI: 10.1007/s00540-012-1507-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pain-releasing action of platelet-activating factor (PAF) antagonists in neuropathic pain animal models and the mechanisms of action. (2013)
  • 著者名/発表者名: Motoyama N, Morita K, Kitayama T, Shiraishi S, Uezono Y, Nishimura F, Kanamatsu T, Dohi T.
  • 雑誌名: Eur J Pain 巻: 17 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1002/j.1532-2149.2013.00289.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in the melancortin receptors in the hypothalamus of a rat model of cancer cachexia. (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M, Narita M, Ashikawa M, Furuta S, Matoba M, Sasaki H, Yanagihara K, Terawaki K, Suzuki T, Uezono Y.
  • 雑誌名: Synapse 巻: 66 ページ: 747-751
  • DOI: 10.1002/syn.21559
  • 査読あり
• [雑誌論文] GABAB receptors do not internalize after baclofen treatment, possibly due to a lack of β-arrestin association: Study with a real-time visualizing assay. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sudo Y, Hojo M, Ando Y, Takada M, Murata H, Kurata S, Nishida N, Uezono Y.
  • 雑誌名: Synapse 巻: 66 ページ: 759-769
  • DOI: 10.1002/syn.21565
  • 査読あり
• [雑誌論文] The sensation of abdominal pain induced by peritoneal carcinomatosis is accompanied expression of substance P and by changes in the μ-opioid receptors in the spinal cord of mice. (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M, Narita M, Hasegawa M, Furuta S, Kawamata T, Ashikawa M, Miyano K, Yanagihara K, Chiwaki F, Ochiya T, Suzuki T, Matoba M, Sasaki H, Uezono Y.
  • 雑誌名: Anesthesiology 巻: 117 ページ: 847-856
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased expression of aquaporin-4 with methylmercury exposure in the brain of the common marmoset. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto M, Takeya M, Ikeshima-Kataoka H, Yasui M, Kawasaki Y, Shiraishi M, Majima E, Shiraishi S, Uezono Y, Sasaki M, Eto K.
  • 雑誌名: J Toxicol Sci 巻: 37 ページ: 749-763
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition by pregnenolone sulphate, a metabolite of the neurosteroid pregnenolone, of voltage-gated sodium channels expressed in Xenopus Oocytes. (2012)
  • 著者名/発表者名: Horishita T, Ueno S, Yanagihara N, Sudo Y, Uezono Y, Okura D, Sata T.
  • 雑誌名: J Pharmacol Sci 巻: 120 ページ: 54-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] A review of traditional Japanese medicines and their potential mechanism of action. (2012)
  • 著者名/発表者名: Uezono Y, Miyano K, Sudo Y, Suzuki M, Shiraishi S, Terawaki K.
  • 雑誌名: Curr Pharm Des 巻: 18 ページ: 4839-4853
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathophysiological function of oxytocin secreted by neuropeptides; a mini review. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto H, Uezono Y, Ueta Y.
  • 雑誌名: Pathophysiology 巻: 19 ページ: 283-298
  • DOI: 10.1016/j.pathophys.2012.07.005
  • 査読あり
• [学会発表] がん疼痛治療剤トラマドールはTRPA1活性を選択的に阻害する (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮野 加奈子
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20130321-20130323
• [学会発表] バクロフェン刺激によるGABAB受容体の脱感作機構にはβアレスチンの会合を伴うインターナリゼーション過程は関与しない (2013)
  • 著者名/発表者名: 須藤 結香
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20130321-20130323
• [学会発表] 新規がん悪液質モデルにおけるグレリン抵抗性および漢方薬六君子湯によるグレリンシグナルを介した改善効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺脇 潔
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20130321-20130323
• [学会発表] CellKey™ systemを用いた新規δオピオイド受容体特異的アゴニストの開発及びスクリーニング (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山 明信
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20130321-20130323
• [学会発表] 漢方薬「六君子湯」の食思改善ペプチド「グレリン」を介した消化管機能調整作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上園 保仁
  • 学会等名: 第49回日本臨床生理学会総会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 20121018-20121019
  • 招待講演
• [学会発表] がん性悪液質の予防・治療薬の開発‐漢方薬を中心とした基礎から臨床にいたる橋渡し研究‐ (2012)
  • 著者名/発表者名: 上園 保仁
  • 学会等名: 第6回日本緩和医療薬学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20121006-20121007
  • 招待講演
• [学会発表] シスプラチン投与におけるラット摂食抑制反応に対する六君子湯の胃内投与効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上田 陽一
  • 学会等名: 第71回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20120919-20120921
• [学会発表] ヒト胃がん細胞による新規がん悪液質モデルの確立および病態生理 (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺脇 潔
  • 学会等名: 第71回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20120919-20120921
• [学会発表] 新規がん悪液質モデルに対する漢方薬六君子湯の改善効果およびグレリンシグナルを介したメカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 柏瀬 陽平
  • 学会等名: 第71回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20120919-20120921
• [学会発表] 抗がん剤carboplatin投与による末梢神経障害にTRPA1チャネルが関与する (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮野 加奈子
  • 学会等名: 第71回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20120919-20120921
• [学会発表] 六君子湯はPC12細胞におけるカテコラミン合成と分泌を促進する (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚田 俊彦
  • 学会等名: 第71回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20120919-20120921
• [学会発表] がんの腹膜播種病態下におけるモルヒネ抵抗性メカニズムの解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 雅美
  • 学会等名: 第32回鎮痛薬・オピオイドペプチドシンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20120915-20120916
  • 招待講演
• [学会発表] オキサアザトリシクロデカン骨格を有する新規オピオイドδ受容体作動薬の設計と合成、およびその薬理作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤井 秀明
  • 学会等名: 第32回鎮痛薬・オピオイドペプチドシンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20120915-20120916
  • 招待講演
• [学会発表] Novel method for determination of Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) in cancer patient serum by high-performance liquid chromatography with electrochemical detection. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kokubun H
  • 学会等名: 7th World Research Congress of the European Association for Palliative Care
  • 発表場所: Trondheim, Norway
  • 年月日: 20120607-20120609