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脳内化学動態のリアルタイム計測技術の開発と医療診断への展開

研究課題

研究課題/領域番号 20K07717
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分51010:基盤脳科学関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

鈴木 祥夫  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (60321907)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード分子プローブ / 神経伝達物質 / センサー / 光電流
研究開始時の研究の概要

人間の感情などの機能が多く集まっている脳の深部における神経伝達物質を高選択的・高感度で検出し、脳内の化学動態をリアルタイムで計測するため、半導体電極とドーパミン認識用有機色素から構成される光電流計測用微小センサーの開発を行う。さらに、開発した微小センサーを用いて、脳深部における神経細胞間の化学的情報処理のメカニズムの解明と神経変性疾患の早期診断への適用の可能性について検討する。

研究実績の概要

令和5年度は、昨年度に引き続き神経伝達物質を特異的に検出するための蛍光分子プローブ設計・合成および性能評価および開発した試薬の医療診断の適応の可能性について検討した。蛍光分子プローブの蛍光発色団は、ドーパミン認識部位としてイミノ二酢酸-鉄錯体を採用した。また蛍光発色団については、標的物質(ドーパミン)との反応前後において蛍光強度が大きく変化することと、色素増感太陽電池としての機能があり、かつ励起波長が600~700nmであることの観点からシアニン骨格を採用した。これらの蛍光分子プローブが、それぞれ目的とする神経伝達物質を特異的に認識するかどうかを、生きたラットの脳組織を用いて確認した。具体的には、開発したプローブで脳組織を染色後、ドーパミン放出神経細胞が存在する腹側被蓋野(ventral tegmental area, ventral tegmentum、VTA)を電気刺激することによって、強制的な神経伝達物質の放出を試みた結果、電気刺激の応答に対応した蛍光強度の増加が観察されたことによって、in vivoイメージング証明することができた。さらに、光電流計測用の微小電極の表面に上記蛍光色素を修飾し、ドーパミンに対する応答を確認したところ、ドーパミンの濃度の変化に対応した蛍光色素から生じる光電流の応答を確認することが出来た。また、上記in vivoイメージング測定の再現性も確認することが出来た。さらに、より高感度測定が期待できる蛍光分子プローブの分子設計・合成が終了した。次年度はこの蛍光分子プローブを用いたin vivoイメージング測定を推進する予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度は、合成が終了し、in vitroの系において神経伝達物質を高感度かつ高選択的に認識することが出来た化合物を用いて、生きたラットの脳組織におけるin vivoイメージング測定の再現性、原理確認を実証することが出来たため。

今後の研究の推進方策

令和6年度は、新たに開発した蛍光分子プローブを用いたin vivoイメージング測定の詳細な実験を行い、医療診断への適応について検討する。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (7件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 磁性ナノ粒子を利用する生体関連物質の蛍光検出法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      SUZUKI Yoshio
    • 雑誌名

      分析化学

      巻: 72 号: 6 ページ: 207-216

    • DOI

      10.2116/bunsekikagaku.72.207

    • ISSN
      0525-1931
    • 年月日
      2023-06-05
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 受容体認識部位由来のペプチドを活用したグルカゴン特異的高感度蛍光プローブの開発2023

    • 著者名/発表者名
      SHIGETO Hajime、SUZUKI Yoshio、YAMAMURA Shohei
    • 雑誌名

      分析化学

      巻: 72 号: 6 ページ: 233-238

    • DOI

      10.2116/bunsekikagaku.72.233

    • ISSN
      0525-1931
    • 年月日
      2023-06-05
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] キャピラリー電気泳動—レーザー励起蛍光検出法による放射性試料中ランタノイド及びアクチノイドイオンの定量法2021

    • 著者名/発表者名
      原賀智子,齋藤伸吾
    • 雑誌名

      分析化学

      巻: 70 号: 12 ページ: 671-679

    • DOI

      10.2116/bunsekikagaku.70.671

    • NAID

      130008162186

    • ISSN
      0525-1931
    • 年月日
      2021-12-05
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Lectin Modified Fluorescent Magnetic Particles for Highly Sensitive Detection of Glycoconjugates2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Suzuki
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 号: 16 ページ: 5512-5523

    • DOI

      10.3390/s21165512

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Neutral pH-Responsive Microgels by Tuning Cross-Linking Conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Okada, Satoko Takayasu, Shunsuke Tomita, Yoshio Suzuki and Shinya Yamamoto
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 20 号: 12 ページ: 3367-3374

    • DOI

      10.3390/s20123367

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Magnetic Nanobeads Modified by Artificial Fluorescent Peptides for the Highly Sensitive and Selective Analysis of Oxytocin2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Suzuki
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 20 号: 20 ページ: 5956-5965

    • DOI

      10.3390/s20205956

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 磁性ナノ粒子を利用した生体物質の蛍光検出法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木 祥夫
    • 学会等名
      2023年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛍光性磁性ナノ粒子を利用した生体物質の高感度検出法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木 祥夫
    • 学会等名
      第74回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛍光性磁気ビーズを用いたレクチン-糖質間相互作用の検出法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木 祥夫
    • 学会等名
      第19回 ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛍光磁性ナノ粒子を用いたレクチン-糖質間相互作用の検出法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木 祥夫
    • 学会等名
      第16回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛍光性磁気ビーズを用いた神経伝達物質の高感度検出法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木 祥夫
    • 学会等名
      第18回 ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 神経伝達物質を検出するための蛍光分析試薬の開発2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木 祥夫
    • 学会等名
      2021年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 高分子架橋に基づく中性pH応答型マイクロゲルの開発2021

    • 著者名/発表者名
      岡田 智、髙安 聡子、冨田 峻介、鈴木 祥夫、山本 慎也
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] 神経伝達物質の計測方法2020

    • 発明者名
      山本慎也、鈴木祥夫、増田佳丈等
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-120746
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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