Development of Adverse Events-free Local Anesthetics in Cryo-EM Structural Determination of Sodium Channels

冷冻电镜钠通道结构测定中无不良事件局部麻醉剂的开发

基本信息

批准号：
21K19517
负责人：
山内正憲
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

局所麻酔薬は鎮痛作用以外にも，痺れ，感覚低下，さらに運動麻痺を伴うため，リハビリテーションの妨げや患者の医療に対する満足度を下げてしまう．さらにけいれんや循環虚脱を特徴とする局所麻酔薬中毒は重篤な合併症である．現在臨床で使用されている局所麻酔薬は脂質親和性が高いため，すべてのニューロンに入り込み，Naチャネルを無差別に遮断する．一方，過去の基礎研究から電位依存性Naチャネル(Navチャネル)のうち，疼痛伝達に関与するのはNav1.7，Nav1.8，Nav1.9の3種であることが判っている．しかしこれら3つのNavチャネルを選択的に阻害する分子はまだ同定されていない．本研究の目的は9つのNavチャネルのクライオ電子顕微鏡を用いた構造情報と，計算科学を基盤とした分子動力学シミュレーションで，Nav1.7，Nav1.8，Nav1.9の3つのチャネルだけに選択的に結合する分子を探索することで，新しい局所麻酔薬の創薬に繋げることである．2021年7月からプロジェクトは開始となった．まずわれわれはNav1.8に着目し，コードする遺伝子SCN10Aを人工合成し，クローニングを行った．また対照としてNav1.3をコードするSCN3AとSCN3Bもクローニングすることにした．しかし研究遂行上，大腸菌を用いた可溶性タンパクの発現精製系を用いず，ヒト細胞由来のHEK293培養細胞を用いたNavチャネルの発現精製を行うことが必要となった．そこでわれわれはHEK293培養細胞を用いたクライオ電顕試料作成に秀でた東北大学多元物質科学研究所の渡部聡を新たに研究分担者に迎え，研究計画を修正することにした．2022年度は電顕サンプル調製を具体化するために，実験の試行錯誤の繰り返しであったため，報告すべき実績は得られなかった．

除镇痛作用外，局部麻醉药还具有麻木，感觉和运动瘫痪，减少了康复和对患者医疗护理的满意度。此外，局部麻醉中毒的特征是抽筋和循环崩溃，是一个严重的并发症。目前在诊所中使用的局部麻醉剂具有较高的脂质友善，因此它进入所有神经元并不加选择会阻止NA通道。另一方面，过去的基础研究已被证明是三种类型的NAV1.7，NAV1.8和NAV1.9，它们参与潜在依赖性NA通道（NAV通道）之间的疼痛传播。但是，尚未确定有选择地抑制这三个NAV通道的分子。这项研究的目的是使用Cryio Electron显微镜的9个NAV通道和基于计算科学的分子动力学模拟，仅选择三个通道NAV1.7，NAV1.8和NAV1.9探索结合的分子，它是与新局部麻醉的药物发现相关的。该项目始于2021年7月。首先，我们专注于NAV1.8，人为地执行了编码的遗传SCN10A并清洁。相比之下，还清洗了SCN3A和SCN3B到代码NAV1.3。但是，在研究的情况下，必须使用源自人类细胞的HEK293培养细胞进行NAV通道，而无需使用大肠杆菌使用可溶性蛋白。因此，我们决定欢迎Tohoku University HyoSous Research Institute的Satoshi Watanabe，该研究所使用HEK293文化细胞在Cry Electric仪式上脱颖而出，并作为研究人员修改研究计划。在2022财年，重复了实验的试验和误差以指定电子系统的制备，因此未获得要报告的成就。