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2018 年度 実績報告書

分子レベルで神経活動を可視化するMRIプローブの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H05985
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

岡田 智  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (70785229)

研究期間 (年度) 2018-08-24 – 2020-03-31
キーワードMRI / プローブ / 神経伝達物質 / ナノ粒子
研究実績の概要

脳科学研究に汎用されるfunctional MRIは、脳広域の神経活動を網羅的に観察できる一方、低感度で分子特異性がない等の問題を有する。これらの問題を解決できれば、高次脳機能の理解や中枢神経疾患の創薬研究が大きく進展すると考えられる。そこで、脳神経活動を分子レベルで可視化するMRIプローブの開発を目的として研究を行った。
Bacillus megaterium由来シトクロムP450-BM3のヘムドメイン(BM3h)を進化分子工学的に改変し、ドーパミンやセロトニンなどのモノアミン系神経伝達物質と特異的に結合するBM3h変異体を作製した。並行し、モノアミン系伝達物質のアナログ分子を有機合成した。BM3h変異体とアナログの親和性は、天然リガンドよりも僅かに低いことがわかった。磁性酸化鉄ナノ粒子を光架橋リン脂質でコーティングした後、BM3h変異体またはアナログで表面を機能化した2種類のナノ粒子を調製・混合しプローブとした。BM3hとアナログの相互作用によって凝集状態にあるプローブが、天然リガンド存在下で解離しMRI信号に変化を及ぼすと考えた。
動的光散乱測定から、凝集状態にあるプローブがターゲット特異的に解離することがわかった。さらに、T2強調撮像においてターゲット濃度に応じた信号変化が得られた。今後、プローブデザインを最適化することで、ドーパミンやセロトニンなどのモノアミン系伝達物質の分子レベル脳機能イメージングへの応用が期待される。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018

すべて 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件)

  • [学会発表] Calcium-dependent fMRI using interaction of magnetic nanoparticles and synaptotagmin C2 domains2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Okada、Benjamin B. Bartelle、Nan Li、Vincent Breton-Provencher、Jiyoung J. Lee、Elisenda Rodriguez、James Melican、Mriganka Sur、Alan Jasanoff
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会2019
  • [学会発表] 磁性ナノ粒子とシナプトタグミンによるカルシウム応答型fMRI2018

    • 著者名/発表者名
      岡田 智、Benjamin B. Bartelle、Nan Li、Vincent Breton-Provencher、Jiyoung J. Lee、Elisenda Rodriguez、James Melican、Mriganka Sur、Alan Jasanoff
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] ナノテクノロジーを切り口としたMRIプローブの設計と応用2018

    • 著者名/発表者名
      岡田 智
    • 学会等名
      QST未来ラボセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 磁性ナノプローブによる脳神経活動イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      岡田 智、Benjamin B. Bartelle、Nan Li、Vincent Breton-Provencher、Jiyoung J. Lee、Elisenda Rodriguez、James Melican、Mriganka Sur、Alan Jasanoff
    • 学会等名
      第33回高分子学会関東支部茨城地区「若手の会」交流会
    • 招待講演
  • [学会発表] カルシウム応答性fMRIプローブによる脳神経イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      岡田 智、Benjamin B. Bartelle、Nan Li、Vincent Breton-Provencher、Jiyoung J. Lee、Elisenda Rodriguez、James Melican、Mriganka Sur、Alan Jasanoff
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] 磁性ナノプローブによるカルシウム応答型fMRI2018

    • 著者名/発表者名
      岡田 智、Benjamin B. Bartelle、Nan Li、Vincent Breton-Provencher、Jiyoung J. Lee、Elisenda Rodriguez、James Melican、Mriganka Sur、Alan Jasanoff
    • 学会等名
      第27回日本バイオイメージング学会学術集会

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公開日: 2019-12-27  

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