1. ライブセルイメージングに基づく「分子動態生理学」
日常生活に欠かせないシステムの一つに、物流輸送（必要なものを必要なとき必要なところへ送り届ける仕組み）があります。生命活動においても同様で、ある機能が適正に示されるためには、それに必要なものが働くべき時に働くべき場所に存在しなければなりません。
私たちはこのような輸送システムを高精度に計測するために、生きた細胞の内部で起こる分子の「動き」を1分子レベルで観察し、その動態を定量評価できる新たな実験系を確立してきました。そして、この手法をインスリンや運動によって示される血糖降下作用を担う糖輸送体GLUT4というタンパク質に適用してきました。
GLUT4は、インスリンや運動によって細胞内貯蔵部位から細胞膜へと移行して血糖降下作用を示します（GLUT4トランスロケーション）。2型糖尿病に特徴的なインスリン抵抗性下では、この過程が障害されているために血糖降下作用が示されません。現在までにGLUT4トランスロケーションを調節する分子は数多く示されてきましたが、GLUT4自体の動きやその調節を調べる手段が全くありませんでした。そこで私たちは、上記の新しい手法を用いて細胞内におけるGLUT4の動きを直接調べることで、これまでの研究では全く調べられなかった細胞内部におけるGLUT4輸送システムを明確に解明することに成功してきました。
このように、私たちの手法は輸送システム研究にきわめて強力であり、この手法で得られる結果はこれまで調べることすらできなかったものばかりです。今後、この計測系を様々な分子に適用することによって、分子動態に基づく細胞機能の理解、すなわち「分子動態生理学」の確立を目指します。
2. 新しいタイプの細胞工学技術開発と高次機能細胞の創生
身体活動(運動)は、運動神経系の制御による骨格筋の活発な収縮活動であり、急峻なエネルギー消費を伴う現象で、機械的刺激やエネルギー消費刺激といった全く質の異なる複合的刺激が協調作用することによって、様々な「運動効果」を生み出しています。運動刺激のように複合的な物理刺激を伴う収縮活動を負荷できる優れた培養細胞系が存在しなかったため、「運動効果」に関する研究は(マウスを走らせるといった)動物実験に完全に依存していました。
神崎研究室では、各種医工学的手法を駆使して特殊培養系を構築することにより、「運動できる培養筋細胞系」の実現に成功しています。この特殊培養系で得られる高度発達型培養筋細胞は、「活発な収縮活動能力」を獲得しているだけでなく、適切な運動刺激を付与すると生体筋で認められるいわゆる運動効果(インスリン応答改善性・糖取り込み亢進・筋繊維タイプ変換など)を再現することを確認しています。現在、この「運動できる培養筋細胞系」を用いることにより、これまでの動物実験では解析が困難であった運動効果の詳細な分子機構を探索しています。
＜この研究テーマに関する発表論文＞
3. 生活習慣病や脳機能疾患における「生体ナノシステム障害」の究明
2型糖尿病をはじめとしたさまざまな生活習慣病の治療標的として、筋肉(骨格筋)が近年たいへん注目を集めています。これは、骨格筋の収縮活動(運動)によってもたらされる「運動の良い効果」が絶大であり、適度な運動を心がけることによって、加齢性にかかりやすくなる様々な生活習慣病を予防できるだけでなく、それらの疾患を既に羅患した患者さんであっても、その病態を極めて効果的に治療できるためです。
骨格筋細胞は、運動時に引き起こされる複雑な刺激(メカニカルストレス、エネルギー消費ストレス、活性酸素種ストレスなど)を受容して、それらに対して適切に応答することによって、「運動の良い効果」を局所的にも全身性にも伝搬していると考えられてますが、その詳細は未解明な点が多いのが現状です。
神崎研究室では、様々なテクノロジーを駆使することにより、この「運動効果の分子基盤」を解明しています。そして、骨格筋を治療標的とした新しいタイプの創薬(エクササイズピル：１粒飲めば運動効果が倍増して2型糖尿病も治り、認知機能もアップなど)や新しい治療技術の開拓へと展開したいと考えています。
＜この研究テーマに関する発表論文＞
4. バイオメディカルナノサイエンス
#作成中#
＜この研究テーマに関する発表論文＞