特定脳神経ネットワークの人工的制御技術を駆使した脳による全身免疫制御機構の解析

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26640015
• 研究機関: 星薬科大学
• 研究代表者: 成田 年 星薬科大学, 薬学部, 教授 (40318613)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: オプトジェネティクス / DREADD / 中枢神経系 / がん細胞

研究実績の概要

がん細胞は分子レベルの異常が蓄積することにより発生し、通常、抗腫瘍免疫機構により排除される。しかしながら、がん細胞は抗腫瘍免疫機構をすり抜けることで腫瘍形成し、無秩序に増殖することが臨床上問題となっている。一方、視床下部に存在する pro-opiomelanocortin (POMC) は β-endorphin を産生することで、NK 細胞の活性化やがんの増殖を抑制するなど、抗腫瘍免疫機構に関して重要な役割を担っている可能性が考えられる。これまでの技術進展により、分子遺伝学的手法を応用することにより、視床下部β-エンドルフィン神経をはじめとした、特定脳内ネットワークの ON/OFF 調節により、様々な脳内ネットワーク刺激が全身性の自然免疫•獲得免疫系にどのような経路•場所で影響を及ぼすのか検討することが可能となった。本年度は、視床下部 POMC 神経が末梢の抗腫瘍免疫機構ならびに腫瘍の増殖に与える影響について光遺伝学的手法を用いて検討を行った。光遺伝学的手法に従い、視床下部 POMC 神経を活性化させ、抗腫瘍免疫細胞の細胞分布について検討したところ、抗腫瘍免疫細胞の活性を抑制する MDSC 細胞数の有意な減少が認められた。さらに、MDSC が活性を制御している制御性 T 細胞の細胞数に減少傾向が認められ、NK 細胞の細胞数に有意な増加が認められた。一方、マウス由来肺がん細胞株をマウスの皮下に移植し、光遺伝学的手法により視床下部の POMC 神経を活性化させたところ、腫瘍サイズの有意な減少が認められた。

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

本申請に必要なマイクロインジェクション等の技術習得ならびに遺伝子改変動物やAAV ベクター等のマテリアルの入手が比較的速やかに達成することができたため、POMC promoter 下流に光受容性チャネルであるChR2 あるいはeNpHR や DREADD サブタイプである hM3Dq ならびに hM4Di を特異的に発現させることが可能となった。こうした技術を駆使し、担がんモデル動物において、βエンドルフィン含有神経を活性化あるいは抑制することによるがん細胞増殖あるいは免疫系細胞の変化といった表現系に対するフェノミクス解析の実施が可能となった。

今後の研究の推進方策

今後は、脳内 POMC 神経の活性化が、どのようなメカニズムを介して、抗腫瘍効果を引き起こすのか i) 自律神経・知覚神経を介した影響、ii) 視床下部・下垂体・副腎皮質系を介した影響 iii) サイトカイン・ケモカインを介した影響 iv) エクソソームを介した影響に細分化し検討を行う。また、中脳ドパミン神経系を活性化することによる抗腫瘍効果についても検討していく。オプトジェネティクスあるいは DREADD システムに従い、中脳ドパミン神経系を人為的に活性化ならびに抑制する手法については既に確立しているため、速やかに実験を行えると考える。

次年度使用額が生じた理由

H26 年度に納品予定の消耗品が、国内在庫がなく年度内に納品が間に合わなかったため、残額である 8566 円を繰り越すことにした。

次年度使用額の使用計画

H26 年度の残額は、H27 年度分と合わせ、消耗品費として使用する。H26 年度納品できなかった消耗品については、H27 年度に改めて注文を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Epigenetic mechanisms of chronic pain. (2015)
  • 著者名/発表者名: Descalzi G, Ikegami D, Ushijima T, Nestler EJ, Zachariou V, Narita M.
  • 雑誌名: Trends Neurosci. 巻: 38 ページ: 237-46
  • DOI: 10.1016/j.tins.2015.02.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] κ Opioid systems regulate angiogenesis in development and tumors. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamamizu K, Hamada Y, Narita M
  • 雑誌名: Br J Pharmacol 巻: 172 ページ: 268-276
  • DOI: 10.1111/bph.12573
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Peripheral opioid antabonist enhances the effect of anti-tumor drug by blocking a cell growth-suppressive pathway in vivo. (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M, Chiwaki F, Sawada Y, Ashikawa M, Aoyagi K, Fujita T, Yanagihara K, Komatsu M, Narita M, Suzuki T, Nagase H, Kushima R, Sakamoto H, Fukagawa T, Katai H, Nakagama H, Yoshida T, Uezono Y, Sasaki H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 ページ: e0123407
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0123407
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Neuropathic pain-like stimuli change the expression of ribosomal proteins in the amygdala: genome-wide search for a “pain-associated anxiety-related factor”. (2015)
  • 著者名/発表者名: Saisu H, Igarashi K, Narita M, Ikegami D, Kuzumaki N, Wajima K, Nakagawa T, Narita M.
  • 雑誌名: Jpn. J. Pharm. Palliat. Care Sci 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Possible involvement of activated locus coeruleus-noradrenergic neurons in pain-related sleep disorders. (2015)
  • 著者名/発表者名: Koh K, Hamada A, Hamada Y, Yanase M, Sakaki M, Someya K, Narita M, Kuzumaki N, Ikegami D, Sakai H, Iseki M, Inada E, Narita M
  • 雑誌名: Neurosci lett 巻: 589 ページ: 235-47
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2014.12.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Astrocytic activation in the anterior cingulate cortex is critical for sleep disorder under neuropathic pain. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita A, Hamada A, Suhara Y, Kawabe R, Yanase M, Kuzumaki N, Narita M, Matsui R, Okano H, Narita M
  • 雑誌名: Synapse 巻: 68 ページ: 235-47
  • DOI: 10.1002/syn.21733
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Changes in circadian rhythm for mRNA expression of melatonin 1A and 1B receptors in the hypothalamus under a neuropathic pain-like state. (2014)
  • 著者名/発表者名: Odo M, Koh K, Takada T, Yamashita A, Narita M, Kuzumaki N, Ikegami D, Sakai H, Iseki M, Inada E, Narita M
  • 雑誌名: Synapse 巻: 68 ページ: 153-8
  • DOI: 10.1002/syn.21728
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Neutrophil recruitment is critical for 5-fluorouracil-induced diarrhea and the decrease in aquaporins in the colon. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakai H, Sagara A, Matsumoto K, Jo A, Hirosaki A, Takase K, Sugiyama R, Sato K, Ikegami D, Horie S, Matoba M, Narita M.
  • 雑誌名: Pharmacol Res. 巻: 87 ページ: 71-9
  • DOI: 10.1016/j.phrs.2014.05.012
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] harmacological characterization of standard analgesics on oxaliplatin-induced acute cold hypersensitivity in mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhao M, Nakamura S, Miyake T, So K, Shirakawa H, Tokuyama S, Narita M, Nakagawa T, Kaneko S.
  • 雑誌名: J Pharmacol Sci. 巻: 124 ページ: 514-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Augmented bronchial smooth muscle contractility induced by aqueous cigarette smoke extract in rats. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakai H, Watanabe A, Fujita A, Misawa M, Narita M, Chiba Y.
  • 雑誌名: J Smooth Muscle Res. 巻: 50 ページ: 39-47
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mechanisms of cisplatin-induced muscle atrophy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakai H, Sagara A, Arakawa K, Sugiyama R, Hirosaki A, Takase K, Jo A, Sato K, Chiba Y, Yamazaki M, Matoba M, Narita M.
  • 雑誌名: Toxicol Appl Pharmacol. 巻: 278 ページ: 190-9
  • DOI: 10.1016/j.taap.2014.05.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Distribution of aquaporin genes and selection of individual reference genes for quantitative real-time RT-PCR analysis in multiple tissues of the mouse. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakai H, Sato K, Kai Y, Shoji T, Hasegawa S, Nishizaki M, Sagara A, Yamashita A, Narita M.
  • 雑誌名: Can J Physiol Pharmacol. 巻: 92 ページ: 789-96
  • DOI: 10.1139/cjpp-2014-0157
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Orally active opioid μ/δ dual agonist MGM-16, a derivative of the indole alkaloid mitragynine, exhibits potent antiallodynic effect on neuropathic pain in mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto K, Narita M, Muramatsu N, Nakayama T, Misawa K, Kitajima M, Tashima K, Devi LA, Suzuki T, Takayama H, Horie S.
  • 雑誌名: J Pharmacol Exp Ther. 巻: 348 ページ: 383-92
  • DOI: 10.1124/jpet.113.208108
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Involvement of Moesin in the Development of Morphine Analgesic Tolerance through P-glycoprotein at the Blood-Brain Barrier. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kobori T, Fujiwara S, Miyagi K, Harada S, Nakamoto K, Nakagawa T, Takahashi H, Narita M, Tokuyama S.
  • 雑誌名: Drug Metab Pharmacokinet 巻: 29 ページ: 482-9
  • DOI: 0.2133/dmpk.DMPK-14-RG-042
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 難治性疼痛発現機序探索のための“痛みネットワーク”解析に連動した複合型オミクス解析：ケミカルジェネティクスシステムやゲノムワイド解析の応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 成田 年
  • 学会等名: 第88 回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] エピジェネティクス修飾異常に伴う”痛みの細胞記憶”の形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 成田 年
  • 学会等名: 第9回臨床ストレス応答学会大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-02
  • 招待講演
• [学会発表] Pain-induced epigenetic cell modification and significance of primary pain-control (2014)
  • 著者名/発表者名: 成田 年
  • 学会等名: IASP 15th World Congress on Pain
  • 発表場所: Buenos Aires
  • 年月日: 2014-10-06 – 2014-10-11
  • 招待講演
• [学会発表] 疼痛分子神経科学領域の次世代型研究の提案 (2014)
  • 著者名/発表者名: 成田 年
  • 学会等名: 第36回日本疼痛学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-06-20 – 2014-06-21
  • 招待講演
• [図書] 分子病態薬理学I (2014)
  • 著者名/発表者名: 成田 年
  • 総ページ数: 223
  • 出版者: 京都廣川書店
• [図書] がん疼痛緩和ケア (2014)
  • 著者名/発表者名: 成田 年
  • 総ページ数: 18
  • 出版者: じほう