2017 Fiscal Year Annual Research Report
Can we prevent analgesic tolerance to morphine? Study of high-order opioid receptor signal complex and its clinical application.
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17H04323
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| Research Institution | Jichi Medical University |
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Principal Investigator |
輿水 崇鏡 自治医科大学, 医学部, 教授 (20392491)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バゾプレッシン / 鎮痛耐性 / モルヒネ / オピオイド / 受容体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
急性期の痛みの治療において医療用麻薬は高い鎮痛効果を示し、治療の最後の砦と言える。しかし、モルヒネを代表とするオピオイド薬は、繰り返しあるいは長期に渡る使用により鎮痛効果が減弱する鎮痛耐性を来たす。耐性が生じた場合、それ以前と同様の鎮痛効果を得ようとするためには、鎮痛薬の投与量を増量する必要がある。麻薬鎮痛薬の投与量が増加すると、副作用である身体依存や眠気、呼吸運動の抑制などを来しやすくなる。オピオイド麻薬の鎮痛耐性を防ぎ、薬の効果を持続させつつ、副作用の危険を軽減する痛み治療は、現時点では不可能である。なぜ鎮痛効果が減弱するのか、減弱を防ぐ手段はないのか、この２点の難題に挑戦している。申請者らは、これまで鎮痛との関連があまり知られていないホルモン受容体の欠損動物において、野生型と比較して1)痛みを感じにくく、2)鎮痛麻薬には感受性が高い性質を見出した。本研究では、この受容体欠損動物の知見を、鎮痛治療に応用する。
これまでの研究により、当該受容体の遺伝子を欠失させたのみならず、正常動物を受容体拮抗薬で処置した場合でも鎮痛耐性が減弱することが判明した。すなわち、薬物でモルヒネの鎮痛効果を向上させることが可能であり、臨床応用の可能性を開くことに成功した。さらに、今回の受容体拮抗薬が働く脳内部分を同定することに成功した。受容体の脳内発現部位と受容体拮抗薬の脳内局所投与により、延髄腹側が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。この部位は、脊髄レベルの痛み受容における下行性調節の要所となる部位であるため、医療用麻薬が耐性を起こすために重要な作用部位として適当であると考えられた。さらに、耐性を来した脳内では、生化学的な指標となるアデニレートサイクラーゼの活性が亢進していることを確認した。即ち、アデニレートサイクラーゼの活性を指標に客観的な耐性獲得の評価が可能になると考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
知覚の上行経路、下降調節系路を含む中枢神経系における受容体発現分布を１細胞レベルで検索している。そのために、In situ hybridyzationによる受容体発現分布の検索を行なった。中脳―延髄レベルでは、オピオイド受容体と、非オピオイド受容体のそれぞれの分布、および両受容体を共発現する神経細胞を同定した。さらに痛覚路及び下行性痛覚抑制経路についても受容体発現分布を明らかにしている。その結果、お互いの受容体が発現する約10-20%の神経細胞において共発現していることが明らかとなった。これまでの成果では、側脳室に受容体拮抗薬を投与して非オピオイド受容体を阻害した場合、以外にも鎮痛耐性が減弱することを確認している。本研究ではさらに検討を進め、耐性獲得に重要とされている中脳灰白質、延髄腹側、腹側被蓋野を検索部位に含めた。その結果、脳内の局所に受容体拮抗薬を投与した場合も鎮痛耐性の獲得が遅延することが判明した。さらに、Crispr/Cas9ゲノム編集を用い、受容体カルボキシル末を改変させた受容体を発現するマウス系統を得ることに成功した。また、ゲノム編集により受容体機能を保ちつつ受容体カルボキシル基末端に既知のHAタグ抗原を挿入したマウスの候補が得られている。これら改変遺伝子を発現するマウス系統を用いて痛みの受容性についてさらに解析を進める。受容体のカルボキシル末の重要性を生体で確認できる貴重な機会となると考えられる。さらに、ゲノム編集により改変が起こったゲノムを検出するための簡便な方法を開発した。すなわち、PCRによりヘテロ鎖が形成された場合にアクリルアミド電気泳動で確認することで遺伝子型を検出できる簡便な条件を見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、ホルモン受容体欠損動物の知見を鎮痛治療に応用する。本研究を通じ、モルヒネ鎮痛の閾値と持続時間をコントロールする全く新しい鎮痛療法を世界で初めて提示する。そのために、今年度は以下につき研究を推進する。
I.耐性発現の原因となる脳部位の確認；前年度の検索により、耐性獲得に重要な脳部位を、ホルモン受容体の発現を参考に絞り込むことに成功している。本年度もより詳細に、１）オピオイド受容体の鎮痛効果を高める、また、２）オピオイド耐性に必須の脳部位を同定する。そのために、知覚の閾値に関する部位、オピオイドに感受性を示す脳部位について、受容体発現分布を１細胞レベルでの検索を進める。
（１）引き続き、In situ hybridyzationによる発現分布を検索；発現細胞の頻度を解析できる段階にある。オピオイド、非オピオイド受容体がお互いにどの程度共発現するのか、1細胞レベルで明らかにする。（２）Crispr/Cas9によりゲノム編集し、基本的な受容体機能を保ちつつ受容体カルボキシル基末端が部分的に欠損する変異体を作成する。すでに産仔が得られており、繁殖するとともに基本的な表現型を明らかにしてゆく。
II.受容体複合体の証明；細胞培養レベルでの実験系を確立しつつあり、受容体が共発現する細胞において、直接の相互作用を及ぼす距離に局在するか解明する。III.脳内局所への受容体拮抗薬投与；前年の成果を踏まえて、脳内局所の機能をさらに明らかにする。異なるオピオイド受容体刺激薬により、遺伝子欠損動物で観察された鎮痛耐性の減弱が、どのように変化するのかを解析する。IV.耐性獲得の生化学マーカーによる評価；耐性の生化学的シグナルにリン酸化が関わる可能性を見出している。
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| Remarks |
第32回 日本下垂体研究会学術集会を主催 2017年8月2日－４日 栃木県
研究成果が新聞紙上で取り上げられらた 2018年5月2日 毎日新聞
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Research Products
(13 results)
