アルキンタギングによる脳の病態生理学解明の新たなツールの開発と応用

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本研究では、脳内化学情報伝達様式の解析のため、蛍光標識ができない低分子量生理活性物質をアルキン基により標識して可視化解析することを試みている。研究3年目の本年度は、昨年度までに開発に成功したペプチド性生理活性物質のアルキンタギング法を用い、オキシトシンの脳内動態の解析を試みた。オキシトシンは古くから知られていた末梢組織における生理機能調節に加え、近年、脳内で働き、母子、或いは社会一般における社会的結びつきという高次の精神機能の発現に重要な役割を果たすことが知られるようになった。しかし、分子量が1000程度と非常に小さいため、蛍光標識などができず、よって脳内で放出された後の作用部位や動態などに関して多くが謎に包まれたままであった。そこで、本研究のアルキンタギング法により、オキシトシンの脳内動態の解析を試みた。まず、生化学研究で多用される第一級アミノ基修飾試薬を用い、オキシトシンに分子量比１：１でアルキンを付加することに成功し、アルキンタグ・オキシトシンの開発に成功した。これを脳組織に反応させ、固定後クリック反応により蛍光色素で検出すると、脳組織に特徴的な結合を示すことが明らかになった。更にこれは内在性のオキシトシンにより競合阻害されたことから、アルキンタグ・オキシトシンは、オキシトシンの生物学的性質を模した模倣プローブとなることが明らかになった。そしてその結合様式の解析により、細胞外に放出されたオキシトシンは、細胞内に取り込まれることは無く、細胞表面の結合部位に結合し、その後比較的早く乖離する、一時的な反応を示すことが分かった。更に、免疫組織染色との融合解析により、海馬における特徴的な結合は、これまで知られていなかった一部の標的細胞に特異的なことも分かり、オキシトシンの脳内での作用に新たな知見がもたらされた。これらの結果を取りまとめ、論文で報告した。