2021 Fiscal Year Annual Research Report
アルキンタギングによる脳の病態生理学解明の新たなツールの開発と応用
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20H02881
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
塗谷 睦生 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (60453544)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | アルキンタグ / 脳 / プローブ / 生理活性物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳細胞間の情報伝達は化学情報伝達物質のやり取りにより行われるが、これらの多くは分子量が数百から千程度の低分子量生理活性物質である。これらは、それ自体の分子量が500以上あるような蛍光色素による標識とその蛍光観察が適用できず、脳内での動態とその病態における変化などが謎に包まれてきた。そこで本研究では、脳の病態生理学に迫るため、これらの低分子量生理活性物質をアルキンにより標識して可視化解析することを試みている。研究２年目の本年度は、これまでに開発に成功したアルキンタグ・ドーパミンの生理学的な解析を進め論文発表すると共に、この手法を更に一般化させるため、新たな標的分子への応用を進めた。
まず、アルキンタグ・ドーパミンにおいては、それが内在性のドーパミンと化学的・生物学的に非常に類似したものであり、ドーパミンを模倣する新しいプローブであることを明らかにした。そしてこれを用いることで、ドーパミンの神経細胞内への取込みにおける、生理活性や温度への依存性を明らかにすることに成功し、これらの結果を取りまとめたものを論文発表した。また、ドーパミンの生理・病態生理学に関わる研究者らがこのプローブを自由に使って研究を進められるよう、国内外における市販化を実現した。
次に、低分子量生理活性物質の解析のための基盤技術としてアルキンタギング法を展開するべく、更なる応用を進めた。このため、ペプチド性生理活性物質に着目し、ペプチドへのアルキンタグの導入法を検討し、簡便な手法の開発に成功した。本年度は特に、母子、或いは社会一般における社会的結びつきという高次の精神機能とそれに関与する疾患において非常に重要な役割を果たすオキシトシンに着目した。オキシトシンへのアルキンタギングに成功し、その脳内での挙動についての解析を進めた。ここから、オキシトシンの脳組織内における特異的な結合部位などが明らかとなった。
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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
概ね当初の予定通りに研究が進んでいるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究実績に記した通り、これまでに、アルキンタグ・ドーパミンのプローブとしての確立およびアルキンタグ・ペプチドのプローブの開発に成功した。今後は、化学的・生物学的に元の生理活性物質に非常に近く、かつ特異的な検出が可能であるというこれらの新たなプローブの特性を活かすことで、生理・疾患条件下におけるこれらの生理活性物質の挙動とその変化についての解析を進めて行く予定である。
今後は特に、アルキンタグ・オキシトシンの解析を進めて行く。オキシトシンは社会性などに深く関与し、自閉スペクトラム症の薬物療法への期待も持たれるが、サイズが小さいことから、脳内での挙動が謎に包まれたままである。これまでの研究から、アルキンタグ・オキシトシンが、脳組織内でも特に海馬において顕著な結合を示すことが明らかとなった。そこで今後は、海馬の中でもどの細胞に親和性を持つか、更には結合したオキシトシンはその後どのような時経過をもってどのように脳組織内で局在を変化させるのか、など、アルキンタギング法の長所である高い時空間分解能を活かした解析を進めて行く。
更に、これまでに試みた分子のみならず、他の低分子量生理活性物質に着目し、これらのアルキンタギングを試みて行く。アルキンタギングに成功した分子群に関しては、そのプローブとしての性状および脳内動態解析への応用を、これまでの解析に基づいて効率的かつ迅速に進めて行く。これにより、各々の低分子量生理活性物質の生理学・病態生理学的理解を図って行くと共に、アルキンタギング法の更なる一般化、展開を図る。最後に、アルキンタグ分子につき、これまではクリック反応による検出を主に進めてきたが、ラマン標識としても利用できるアルキンタグの利点を活かし、ラマン散乱顕微鏡による検出も試みて行く。
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