光化学反応による神経細胞の非接触的発火法の開発

• Project/Area Number: 10750579
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 生物・生体工学
• Research Institution: Shibaura Institute of Technology
• Principal Investigator: 吉見 靖男 芝浦工業大学, 工学部, 講師 (30267421)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1999: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 1998: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 神経細胞 / 非接触的刺激 / リポソーム / アセチルコリン / 機能性色素 / 膜電位 / 光化学反応 / アメフラシ / 色素 / 一重項酸素 / 神経節 / 刺激法

Research Abstract

神経伝達物質のアセチルコリンを内包し、機能性色素(メチレンブルー、トルイジンブルー、アクリジン)を膜内に担持した、脂質二重膜小胞体(リポソーム)を作製した。これを色素担持リポソームという。
アメフラシ神経細胞を浸した人工海水にアセチルコリンを加え、アセチルコリンに反応して、膜電位パルスが変化するアセチルコリン感受性神経細胞を探した。遮光下においてアセチルコリン感受性神経細胞に電極を挿入しながら、神経細胞外液に作製した色素担持リポソームを分散した。この段階では神経細胞の膜電位パルスに変化は見られなかった。さらに非イオン性界面活性剤で色素担持リポソームを破壊すると、膜電位パルスが変化した。この膜電位パルスの変化パターンは、神経細胞の外液に直接アセチルコリンを投与したときに生じる変化パターンと同じであった。この結果は、作製された色素担持リポソームが、アセチルコリンを有効に内包したことを示している。
さらに膜電位をモニターしながら、各々のリポソームを懸濁させた人工海水中で神経細胞に光照射した。アクリジンを担持したリポソームのみが、神経細胞膜電位パルスに、光照射に応答した変化を与えた。この変化パターンも、神経細胞に直接アセチルコリンを投与した場合の変化のパターンと同じであった。この結果は、光照射によってリポソームから放出されたアセチルコリンが神経細胞を刺激したことに起因すると考えられる。アクリジン含有リポゾームだけが、光照射によって神経細胞を刺激した理由は、アクリジンは脂溶性のため、リポソームの脂質二重膜に高い割合で分配できることにあると考えられる。そのために、アクリジンは光照射によって効率よく脂質膜を破壊し、アセチルコリンを放出させたと考えられる。このアクリジン担持リポソームを用いれば、神経細胞の非接触刺激が可能になることがわかった。