電位依存性ナトリウムまたはカルシウムチャネルなどのイオンチャネルは、ニューロンの発火や神経伝達物質放出のタイミングを制御しており、中枢神経系および末梢神経系の至るところ、さらには心臓および筋肉組織にも存在しています。新旧問わず鎮痛薬の多くは、これらのチャネルを遮断することによって作用し、痛みの感覚を和らげるだけでなく、覚醒、平衡感覚、認知、および自律神経機能に関わる正常なシグナル伝達も妨害します。現在進行中のオピオイド危機は、標的外作用が少なく、オピオイド化合物などの中毒性物質を含まない、より標的を絞った新規鎮痛薬の開発が急務であることをさらに浮き彫りにしています。

慢性疼痛患者に新たな希望をもたらす

米国インディアナ州のパデュー大学で研究されている新しいアプローチのひとつは、アデニルシクラーゼ（AC）酵素を標的とするものです。AC酵素は、損傷時または炎症時に放出される炎症性メディエーターと神経伝達物質に反応して、Gタンパク質共役受容体（GPCR）によって活性化されます。これらのAC酵素は、最終的に痛みの感覚を引き起こすタンパク質カスケードを開始させます。一部の人では、重度の炎症または神経損傷によって炎症性メディエーターが持続的に放出されるため、GPCRが慢性的に活性化され、その結果ACが慢性的に活性化されることがあります。最終的には痛みの閾値が下がり、脊髄の痛みのシグナル伝達が増幅され、神経刺激に対する過敏性が長く続くことになります。AC（特にAC1）をノックアウトすることは、慢性疼痛の緩和に非常に有効であり、広範囲に分布するイオンチャネルを標的とする薬物よりも副作用が少ない可能性のあることが、研究によって示されています。

ヴァル・ワッツ博士はパデュー大学ボルヒ医薬化学・分子薬理学講座の教授兼研究担当副学部長で、2015年から慢性疼痛治療のための非オピオイド系薬剤の開発を模索しています。博士研究員1名と大学院生数名を含む学際的なワッツ研究室は、分子生物学、生化学、薬理学を組み合わせて、GPCRとACの活性化、シグナル伝達メカニズム、および酵素阻害薬候補物質について研究しています。この研究の大部分は、ドーパミン、カンナビノイド、セロトニン、およびアデノシン受容体ファミリーのメンバーに重点を置いてきました。

電動ピペットによるアッセイ処理能力の向上

ワッツ博士と彼のチームは、384ウェルプレートの複数の列や行に同じ試薬を分注する大規模なAC阻害アッセイを頻繁に実施します。ワッツ博士は、これらのアッセイに関連する課題について次のように説明してくれました：「私たちは、384ウェルフォーマットで迅速かつ一貫性のある高精度の分注を行うことが日常的に必要です。シングルチャンネルピペットを使用して、特に少ない容量でこれを行うと、苦痛なほど時間がかかる上、ユーザー間のばらつきやエラーが発生しやすく、スループットと再現性の点で理想的とは言えません」。

チームは、このような反復の多い分注作業を支援するため、VOYAGERチップ間隔可変マルチチャンネル電動ピペットを使用しています。ワッツ博士は、INTEGRAを選んだ理由を次のように説明してくれました：「VOYAGERピペットは、2011年に発売された直後から使用しています。私がVOYAGERに惹かれた理由は、その柔軟性です。一度に数ウェルだけ精密に分注する時も、384ウェルプレート全体に迅速に充填する時も、手作業の時間はごくわずかで済みます。良い経験をしたので、マルチチャンネルのVOYAGERピペットとシングルチャンネルのINTEGRAピペットをすぐに追加購入しました。今では研究室の全員が自身のINTEGRAピペット一式とPIPETBOY acu 2セロロジカルピペットコントローラーを所有していますので、ピペットが空くのを待つ必要がなくなり、交差汚染のリスクも低くなりました。研究室全体で同じリキッドハンドリング装置を使用することで、ワークフロー間およびスタッフ間でより一定した結果を得ることもできます」。

使いやすいリキッドハンドリングツールが鎮痛研究を効率化

「VOYAGERピペットは使いやすく、直感的に操作できるので、学部生でも最小限のトレーニングと練習ですぐに使いこなせるようになり、学習曲線が短縮されます。通常、すべてのワークフロー用にカスタマイズした分注プロトコルを作成するのですが、VOYAGERの場合はタッチホイールとユーザーインターフェースのおかげで、非常に簡単に作成できます。この本来備わった使いやすさは、研究室の経験の浅いユーザーにも、ピペッティングと結果に自信を持たせるのに役立ちます」。

「また、INTEGRAの営業担当者との関係にも非常に感謝しています。彼女は非常に気配りができ、私たちの問い合わせや機器のメンテナンスにいつも熱心に対応してくれます。INTEGRAチームの知識と細部への配慮に感謝しています。彼らのサポートのおかげで、問題解決に費やす時間を減らし、慢性疼痛に対する非オピオイド系標的治療薬に関する重要な研究により多くの時間を割くことができます」とワッツ博士は締めくくりました。