光酸化法による体外からの中枢神経制御技術の確立

• Project/Area Number: 10770023
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: General physiology
• Research Institution: Osaka Bioscience Institute
• Principal Investigator: 片岡 洋祐 財団法人 大阪バイオサイエンス研究所, 第3研究部, 研究員 (40291033)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1999: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 1998: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: 光酸化 / 光増感色素 / HRP / メタルハライド / 脳 / 神経伝達 / シッフ試薬 / 中枢神経 / 興奮性神経伝達 / シナプス伝達 / 海馬 / 線条体

Research Abstract

脳内では複数の神経ネットワークが同時進行ではたらき、複雑な情報処理を行っている。それらの情報処理を担っている各神経ネットワークを組織外あるいは体外から可逆的に遮断し、情報が統合される様を描出する手段として、光酸化法を確立してきた。平成11年度の研究計画としては、光酸化法における光増感色素とHRPタンパクとの結合物を作製し、色素を特定の神経終末だけに運ぶ方法の確立(研究実施計画1)、そして光酸化反応を引き起こさせるために用いてきた白色光源に代わり、より強力なメタルハライド光源を用いて効率よく酸化反応を進行させること(研究実施計画2)、さらに組織化学法による酸化領域の可視化(研究実施計画3)を挙げた。そして以下の結果を得た。
(研究結果1)光増感色素(Azure C)をHRPに過ヨウ素酸法にて結合させ、結合物をラット線条体内各領域へ投与した。結果、結合物を投与領域から神経投射に沿って黒質内軸索終末へ運搬させることに成功した。運搬された色素とHRPとの結合物は抗HRP抗体を用いた免疫組織化学法あるいはDAB・過酸化水素との直接反応によって可視化された。現在、本結合物を投与した後、選択的・可逆的シナプス伝達抑制を実現するための適切な照射強度・時間を探っている。
(研究結果2)光源としてメタルハライドを用いることにより、現在使用の光増感色素(ローズベンガル)の吸収波長領域の照射強度が3-5倍に増幅され、それに伴って脳内での光酸化反応の進行速度も同程度に加速された。
(研究結果3)対象組織をパラホルムアルデヒドにより固定し、暗室中にシッフ試薬と数分反応させた結果、脳スライス領域内あるいは脳内の酸化部位・強度を可視化することに成功した。