貢獻者：長崎大學
新聞概述
日本理化學研究所生物醫學研究生院（藥學）藥物資訊學系副教授向井秀文和助理教授野村幸子與理化學研究所生物系統動力學研究中心冬眠生物學研究組組長砂川源四郎合作，利用人工誘導冬ET小鼠（QIH*1模型小鼠，一種類似於藥類醣類的狀態）開展了世界上首個睡眠期間第個睡眠-維生素、維生素 2個睡眠-維生素）進行研究期間首個睡眠分析期間維生素、2個疾病、2個12個睡眠-維生素）的營養方法研究。此外，他們也證實，在這種人工冬眠狀態下，腫瘤生長顯著受到抑制。相關論文發表於《生物醫學與生物物理研究通訊》（Biomedical and Biophysical Research Communications）。近年來，冬眠期間氧氣和能量消耗降低等現像已被證明可能有助於減輕器官損傷，這使得人們對將人工冬眠應用於急診和重症監護領域寄予厚望。這項研究不僅推動了冬眠研究的進展，而且在癌症治療和其他醫學領域也具有潛在的應用價值。
■ 圖說明
上圖：圖 1）人工冬眠小鼠 [18F]FDG 的累積模式明顯不同。
下圖：圖 2）在人工冬眠小鼠中，皮下移植的腫瘤生長顯著減少。平均值±標準差（n=4-5）。
S. Nomura、H. Mukai 等，《生物醫學與生物物理研究通訊》
DOI：10.1016/j.bbrc.2026.153268
【本研究要點】
冬眠這種低代謝狀態下體內必需營養素和生理活性物質的動態變化引起了人們的極大興趣。
我們利用源自醣類、維生素和胺基酸的代謝探針，透過 PET 影像來闡明誘導冬眠 (QIH) 小鼠體內這些物質的動態變化。
在 QIH 下，心臟葡萄糖代謝受到顯著抑制（圖 1）。
觀察到維生素和胺基酸在體內快速分佈，顯示QIH增強了組織通透性。
當在移植了小鼠肺癌細胞的小鼠體內誘導 QIH 時，腫瘤生長明顯受到抑制（圖 2）。
【研究結果詳情】
・背景與概念
冬眠是哺乳類為了度過寒冷嚴酷的冬季而進化出的奇妙能力。人們認為，冬眠透過最大限度地減少能量消耗，在食物匱乏時將體溫降至最低。這引發了廣泛的研究，不僅出於純粹的生物學好奇心，也出於醫學應用的考量。特別是在食物攝取量極低的冬眠期間，必需營養素和生理活性物質在體內如何變化，是闡明冬眠動物維持低代謝率機制的重要研究主題。然而，利用自然界冬眠動物進行的實驗受到飼養困難和季節性因素的影響，難以重複，因此，人們迫切需要一種能夠進行更穩定實驗的動物模型。
針對這一問題，合作者們，理化學研究所的砂川教授及其同事開發了一種小鼠模型，該模型可以透過刺激大腦中的特定神經元（Q神經元）來人工誘導類似冬眠的狀態（QIH）（Nature. 2020; 583: 109-114）。利用能夠即時可視化體內物質運動的PET成像技術，向井副教授及其同事試圖闡明冬眠低代謝狀態下必需營養物質的動態變化。
・研究結果
葡萄糖衍生的代謝探針[18F]FDG（*3）通常會在心臟中積聚，心臟持續跳動並消耗能量。然而，在接受冬眠誘導冬眠（QIH）的小鼠中，這種積聚幾乎完全消失（圖1），顯示心臟葡萄糖代謝顯著降低。此外，儘管已知QIH小鼠的腦電圖振幅降低，但令人費解的是，腦內[18F]FDG的積聚卻保持良好。此外，對維生素B1衍生的代謝探針[11C]硫胺素和氨基酸衍生的代謝探針Lm-[11C]甲苯丙氨酸的成像顯示，這些分子在給藥後僅幾十秒內便迅速分佈於全身，這表明冬眠可能影響內源性物質的分佈和組織通透性。此外，在植入小鼠肺癌細胞的小鼠中，誘導QIH顯著抑制了腫瘤生長（圖2），顯示人工冬眠可能是一種有前景的癌症治療策略。
這項結果不僅大大增進了我們對冬眠期間低代謝機制的理解，而且有望為利用這種低代謝的新醫學應用鋪平道路，例如藥物輸送和癌症治療。
本研究得到了日本學術振興會（JSPS）FOREST計畫（計畫編號：JPMJFR2066）、科學研究補助金（計畫編號：21K19411）和日本醫療研究發展機構（AMED）（計畫編號：JP22ak0101178）的支持。
[論文資訊]
・文章標題
代謝正子斷層掃描影像和小鼠 Q 神經元誘導的冬眠樣狀態下的腫瘤生長抑制。
·作者
S.野村、A.荒木、A.加藤、N.藤江、K.石川、A.渡木、H.小野、T.田原、Y.和田、Y.渡邊、H.土井、G.A.砂川、H.向井
·雜誌
生物醫學與生物物理研究通訊
捲和頁
第800卷，第153-268頁
DOI
10.1016/j.bbrc.2026.153268
・發布日期
2026年1月16日（線上發布）
[用語]
*1 Q神經元誘導的體溫過低和代謝減低（QIH）
透過人工刺激大腦中稱為 Q 神經元的神經細胞，誘發一種類似冬眠的低體溫和低代謝狀態。
*2 正子斷層掃描（PET）
這種影像技術可以可視化體內標記有放射性同位素的分子的行為。它廣泛應用於疾病檢測和癌症診斷，具有高靈敏度和定量分析能力。
*3 2-[18F]氟-2-脫氧-D-葡萄糖（[18F]FDG）
一種結構與葡萄糖類似的PET示踪劑。它以與葡萄糖相同的方式被體內細胞吸收，但不會在細胞內代謝，而是積聚在細胞內。這一特性使得對組織葡萄糖代謝活動進行成像成為可能。