自閉症スペクトラム障害のメカニズム解明のための脳機能イメージングプローブの創製

• Project/Area Number: 22K07714
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 牧野 顕 福井大学, 高エネルギー医学研究センター, 准教授 (00566226)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 自閉症スペクトラム障害 / 脳機能 / PET / 分子イメージング / イメージングプローブ

Outline of Research at the Start

本研究では、１）文献やターゲットとする受容体の構造解析データ等を参考とした、プローブ候補化合物の設計、２）設計した候補化合物の化学合成、３）インビトロ条件下での受容体との結合性試験、４）放射性同位元素（18F）による標識化合物合成、５）マウスを用いたインビボイメージングおよび臓器摘出法による体内分布試験のサイクルを機動的に繰り返すことで、動物実験レベルで有効性が確認されたPETプローブの創製を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、自閉症スペクトラム障害のメカニズム解明に寄与することが期待される脳内の分子標的に対して、特異的に結合性を示す新たなイメージングプローブの開発を進めている。これまでに標的とする脳内受容体に対する既報の阻害剤構造や標的受容体（タンパク質）の三次元構造解析データ等を参考としてイメージングプローブ候補化合物の設計を行った。合成の最終段階での放射性同位元素導入反応を考慮しながら、設計したプローブ候補化合物の合成スキームをデザインし、安定同位体のみから構成された非放射性化合物を有機化学的手法によって化学合成した。また、放射性フッ素による化学標識のための前駆体合成を行った。
プローブ候補化合物の有効性評価には、分子標的となる脳内受容体を特異的に発現した細胞の利用が有効である。そこで標的とする脳内受容体のみを発現した細胞の作製を継続的に試みている。しかしながら構築した細胞を用いて、インビトロ条件下で細胞と標品となる放射性リガンド分子との結合性の評価を試みているが、親和性を確認するに至っていない。結合性が失われた原因として、細胞内に組み込んだ脳内受容体タンパク質の三次元構造に変化が生じているなどが考えられるが、今のところ原因特定に至っていない。このために今回合成が完了したプローブ候補化合物が目的とする分子標的に対して親和性を有するか、その他の類似した脳内受容体に対して高い選択性を示すのか、といった基本的な機能評価を実施することができていない。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

初年度の研究推進中にプローブ候補化合物のインビトロでの有効性評価実験に使用する評価実験系の不備が明らかとなったことから、本年度改めて評価系の再構築を進めたが、有効なインビトロ評価系の構築が達成されていない。外注による評価なども検討をしているが、1サンプルの評価に極めて多額の費用を要するため、現実的な選択肢ではないことが判明している。その結果、合成した化合物の有効性評価の点で研究が計画より遅れている。

Strategy for Future Research Activity

引き続き評価系の構築を進める。標的としている脳内受容体を特異的に発現する細胞の構築だけではなく、マウスの脳ホモジネートを使ったプローブ候補化合物の簡易的な有効性評価を実施することで、現在合成した化合物がプローブ候補化合物として少しでも可能性があるのかどうかについて調べる。