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

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令和４年度は、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。合成した化合物の確認は、1H-NMR、質量分析を用いて行った。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、蛍光光度法を用いて確認した。その結果、神経伝達物質添加前は、蛍光分子プローブからは微弱な蛍光が観察されたが、室温下、神経伝達物質を添加すると、目的の神経伝達物質と相互作用した時のみ、瞬時に蛍光強度の増加が確認され、検出感度を算出したところ、pMオーダーの神経伝達物質を検出出来ることが確認された。また、生きたラットの脳組織を開発したプローブで染色し、電気刺激による強制的な神経伝達物質の放出を試みた結果、in vivoイメージングの可能性を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。今後、in vivoイメージング測定の再現性、原理確認を含めた、より詳細な検討が必要である。