| 研究課題/領域番号 |
19K20734
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| 研究機関 | 帝京大学 |
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研究代表者 |
野村 修平 帝京大学, 公私立大学の部局等, 助教 (00825432)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | Photoswitch / 光学的神経刺激法 / 安全性評価 / 人工感覚器 / 生体医工学 / 医療技術評価 |
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| 研究実績の概要 |
失われた感覚機能の再建・治療を目指した神経刺激技術に関する研究が盛んに取り組まれている。既に実用化されている人工内耳や人工網膜では、生体内に埋植した金属製微小電極を介して神経を電気刺激する。しかし、電極の微細化には物理化学的な限界があるため、電気刺激方式では高密度の神経刺激は原理的に困難である。この問題の解決策として、光薬理学的神経刺激法（photoswitch）が提唱されている。細胞膜イオンチャネルに結合する光活性化合物の利用により、神経細胞に光応答性を付与することができる。これにより、光による高密度神経刺激を実現できる。本研究では、photoswitchの有効性および安全性を検証する。
本年度、光活性化合物の1つであるBENAQ（化合物[1]）の合成に成功した。化合物[1]は2つの中間生成物〔アミノ基（-NH2基）を有するアゾベンゼン第4級アンモニウム誘導体（化合物[2]）、カルボキシル基（-COOH基）を有するTriethylgricine（化合物[3]）〕のカップリング反応〔アミド結合（-NHCO-）形成反応〕によって合成する。本研究では、反応性の低いカルボキシル基（-COOH基：化合物[3]）を酸塩化物（-COCl基：化合物[4]）に活性化し、これを化合物[2]と反応させる合成手法をとる。しかし、化合物[4]は化学的に不安定であり、大気中の水分や酸素により容易に分解してしまう点が合成プロセス上の課題であった。その解決のため、本年度、禁水・脱酸素環境を実現するための種々の条件検討を行い、一連の合成プロセスの構築が完了した。有機化合物の主要な分析法〔核磁気共鳴分光法（NMR）、質量分析、紫外・可視分光法〕により、目的化合物の合成に成功したことを確認している。
次年度、化合物[1]を含む複数の光活性化合物を合成し、生理活性を評価する。
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| 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
中間生成物が化学的に不安定で分解しやすい点が合成プロセス上の課題であり、その対処に時間を要していた。本年度、目的化合物の安定的な合成に成功し、種々の合成条件の設定が完了した。現在、目的化合物の生理活性を評価する実験系の構築を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
合成した光活性化合物の生理活性を評価する。並行して、生理活性が異なることが予測される複数の光活性化合物の合成・評価を行う。
化合物の生理活性評価では、神経薬理評価などに広く使用される神経系培養細胞を用いる。微小電極アレイ（microelectrode array: MEA）上に播種した培養細胞に化合物を添加し、光応答性を付与する。パルスレーザーを照射し、光刺激に対する細胞の誘発応答電位をMEAで記録する。誘発応答の潜時や振幅の変化を経時的に記録し、光応答性付与効果の持続時間を測定する。また代謝により応答が消失した場合、化合物の再添加により、再度、光応答が得られるかを確認する。応答が見られた場合、初回添加との有効時間や応答の大きさなどを対比させる。これらの評価により、神経細胞に対するphotoswitchの影響（安全性および有効性）を検証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
光活性化合物の合成条件の検討や合成プロセスの構築に時間を要し、生理活性の評価実験を次年度に繰り越したため。
次年度、光活性化合物の生理活性評価に必要となる消耗品（細胞株、培養試薬、器具類）の購入に充当する。
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