2017 Fiscal Year Research-status Report
神経細胞を標的とした分子プローブの、超分子化学的開発アプローチ
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16K05740
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
大庭 亨 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30291793)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 膜電位 / 蛍光プローブ / 神経細胞 / 超分子 / ケミカルバイオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，精神疾患や認知症の克服に資するため、神経回路研究用の高感度な低分子プローブを開発することが目的である。本研究の膜電位感受性蛍光色素（VSD）の開発目標は、1 mVあたり1％以上の蛍光強度変化を与えるものである。（1）両親媒性や分子ワイヤーの有無が異なる新規なキノリルピロール類を合成した。（2）この色素の電位応答をリポソームとバリノマイシンを用いたモデル系で測定したところ，100 mVの膜電位変化に伴って蛍光強度が200～300％増大することがわかった。この電位応答性は分子構造に強く依存し，ピリジル基や分子ワイヤーの有無で大きく変化した。このことから，蛍光発色団を分子ワイヤーと組み合わせる本研究の設計指針の妥当性が示唆された（3）この色素の細胞内局在をHEK293細胞，Neuro2A細胞を用いて検討したところ（連携研究者），内膜系に移行する傾向が見られた。そこで両親媒性を改良し，細胞膜に局在する色素を得ることができた。（4）パッチクランプ法を用いて，膜電位とこの色素の蛍光強度との相関を調べたが（連携研究者），強光下で褪色しやすいことがわかった。したがって，これをライブイメージング用のVSDとするには，より褪色しにくい蛍光発色団の利用が必要であると考えられた。一方，この色素については，心筋等のイオンチャネル標的薬のスクリーニングなど，強光が不要な条件下での応用に可能性があると考えられた。（5）この他，キノリルピロール類のホウ素錯体の物性について，BODIPY類などの類縁体と比較検討した。
以上の成果は日本化学会第98春季年会で発表した。このように29年度も研究は順調に進み，実用化に向けた課題を明らかにすることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新規なキノリルピロール類を合成し，リポソームモデル系で高い膜電位応答を確認することができた。また，両親媒性を改良することにより，細胞膜局在を実現することができた。強光下で褪色しやすいが，心筋等のイオンチャネル標的薬のスクリーニングなど，強光が不要な条件下での応用が期待できる。このように29年度は応用可能性のある膜電位感受性蛍光色素の開発を達成することができた。また，蛍光発色団を分子ワイヤーと組み合わせる設計指針の妥当性が示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
蛍光発色団を分子ワイヤーと組み合わせる設計指針の妥当性が示唆されたので，この方針でより褪色しにくい蛍光発色団を探索，利用していく予定である。また，引き続きキノリルピロール類の改良と物性の検討を行い，心筋等のイオンチャネル標的薬のスクリーニングなど，強光が不要な条件下での応用や，培養細胞制御技術などへの応用も目指したい。
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| Causes of Carryover |
年度末に科研費で購入予定だった消耗品１点を誤って校費で購入したため，残額が生じました。
年度末の購入に注意しながら，引き続き当初計画どおりに執行する所存です。
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