Development of an evaluation method for chemical toxicity of long-term cultured neurons using Raman spectroscopy

开发利用拉曼光谱评估长期培养神经元化学毒性的方法

• 批准号: 21K18047
• 负责人: 橋本 剛佑
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: Kwansei Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18047/
• 关键词: ラマン分光法; 神経細胞; 発達神経毒生; ビスフェノールA; ケモメトリックス; 神経発達毒性

本研究の目的は，化学物質が神経細胞におよぼす長期的な影響を評価できるような，細胞の分子ダイナミクスと活動電位ダイナミクスを長期間にわたり追跡できる実験系を構築することである．本年度は昨年度に引き続き，分散培養された神経細胞が作る神経回路網の発達状態が化学物質に対する感受性に影響を与えるという仮説を実証するための実験を実施した．具体的には，培養日数の異なる神経細胞(培養15, 30, 60日目)にビスフェノールA(BPA)を添加し，添加直後から添加後5時間まで，1時間毎に神経細胞のラマンスペクトルを取得し，主成分分析(PCA)による解析を行った．その結果，培養15, 30日目のBPA添加群とコントロール群でラマンスペクトルの違いが観測された．ノルアドレナリンの合成元であるチロシンに帰属できるバンドが判別の指標となり，BPAによって細胞内のチロシン濃度が上昇することが示唆された．一方，培養60日目の細胞から得られたラマンスペクトルを解析した結果，BPA添加群とコントロール群の判別はできず，昨年度の実験と同一の結果が得られた．また，上記と同様の培養条件，BPA処理条件の神経細胞に対し，膜電位感受性色素を用いて神経細胞の自発発火間隔を測定した．その結果，培養15, 30日目の神経細胞では100μM BPA処理を行うと自発発火の間隔がBPA処理前と比べおよそ2秒短くなり，BPA処理によって高頻度の発火が誘発された．一方，培養60日目の神経細胞ではBPA処理後であっても自発発火の間隔はBPA未処理条件と有意差はなかった．神経回路網が未成熟(培養15, 30日目)な段階ではBPAが過剰な興奮を引き起こし，ラマン分光法による解析結果と整合性が取れている．BPAがもたらす発達神経毒生の本質は未成熟な神経回路網中の神経細胞に緩やかかつ長期的に続く興奮毒性であることが示唆された．

は の purpose, this study chemical が god 経 cells に お よ ぼ す long-term な を appraisal of 価 で き る よ う な, cellular の molecular ダ イ ナ ミ ク ス と activity potential ダ イ ナ ミ ク ス を between long-term に わ た り tracing で き る be 験 department を build す る こ と で あ る. This year's annual に は yesterday quoted き 続 き, scattered cultivation さ れ た god 経 cells が る 経 god back to road network の 発 of state が chemicals に す seaborne る susceptibility に influence を and え る と い う 仮 said を card be す る た め の be 験 を be applied し た. Specific に は, training days の different な る god 経 cells (training 15, 30, 60 mesh) に ビ ス フ ェ ノ ー ル A (BPA) add し を, add straight after か ら add after 5 time ま で, 1 time in their に god 経 cells の ラ マ ン ス ペ ク ト ル を し, principal component analysis (PCA) に よ る parsing line を っ た. The そ そ results showed that after 15 and 30 days of culture, the <s:1> BPA addition group とコ <s:1> トロ トロ トロ でラ population でラ でラ スペ スペ ト ト ト された された was found to be contrary to the が観 が観 test された. ノ ル ア ド レ ナ リ ン の synthetic yuan で あ る チ ロ シ ン に 帰 genus で き る バ ン ド が discriminant の index と な り, BPA に よ っ て in cells の チ ロ シ ン concentration rising が す る こ と が in stopping さ れ た. 60 days of the party, cultivate mesh の cells か ら must ら れ た ラ マ ン ス ペ ク ト ル を parsing し た results, BPA group と コ ン ト ロ ー ル group of discriminant は の で き ず, yesterday's annual の be 験 と the result of the same の が ら れ た. Youdaoplaceholder0, the above is recorded as と. The same <s:1> culture conditions, BPA treatment conditions are used to determine the に of nerve cells against the に, membrane potential sensitive pigment を, and the を self-firing interval of nerve cells を for the determination of the た. そ の results, cultivate 15, 30, mesh の god 経 cells で は 100 microns BPA 処 reason を line う と since 発 発 の fire interval が BPA 処 before Daniel と than べ お よ そ 2 seconds short く な り, BPA 処 Richard に よ っ て high frequency の 発 fire が 発 lure さ れ た. 60 days of the party, cultivate mesh の god 経 cells で は BPA 処 reason after で あ っ て も since 発 発 の fire interval は BPA not 処 bedding conditions と deliberately bad は な か っ た. God 経 back road network が immature (train 15, 30 mesh) な Duan Jie で は BPA が through turning な excited を lead き up こ し, ラ マ ン spectrometry に よ る analytical results と integrated が take れ て い る. BPA が も た ら す 発 nature born of god 経 poison の は immature な god 経 back to the network of の 経 cells に slow や か か つ long-term に 続 く excited toxicity で あ る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

ラマン分光法による化学物質の発達神経毒性モニタリング技術の開発

利用拉曼光谱技术开发化学物质的发育神经毒性监测技术

• 发表时间: 2022
• 作者: 新江義正;佐々木一真;中根紀章;奥知子;山内忍;本橋由香;佐藤敏夫;阿岸鉄三;橋本剛佑，佐藤奨悟，森山美優，佐藤英俊
• 通讯作者: 橋本剛佑，佐藤奨悟，森山美優，佐藤英俊

Study on ATR-FUV spectroscopy for investigation of electronic structure and transitions of proteins

用于研究蛋白质电子结构和跃迁的 ATR-FUV 光谱研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Kosuke Hashimoto;Yusuke Morisawa;Mariagrazia Tortora;Barbara Rossi; Yukihiro Ozaki;Hidetoshi Sato
• 通讯作者: Hidetoshi Sato

顕微ラマン分光法を用いた化学物質の発達神経毒性評価法の開発

利用显微拉曼光谱技术开发化学物质的发育神经毒性评价方法

• 发表时间: 2022
• 作者: 新江義正;佐々木一真;中根紀章;奥知子;山内忍;本橋由香;佐藤敏夫;阿岸鉄三;橋本剛佑，佐藤奨悟，森山美優，佐藤英俊;橋本剛佑，佐藤英俊
• 通讯作者: 橋本剛佑，佐藤英俊