神経シナプス内グルタミン酸計測のためのin situナノセンサーの開発

本研究では、ナノメートルスケールのグルタミン酸センサー構築のための基礎検討を目的としている。当初は、酵素グルタミン酸オキシダーゼに基づくセンサー設計を予定していたが、入手可能なグルタミン酸オキシダーゼにはグルタミナーゼが混入しており、脳内に高濃度に存在するグルタミンとの識別が困難であることが判明した。そこで感応素子としては、酵素に比べてより高感度かつ高速応答が見込めるグルタミン酸レセプターチャネルを用いることにした。昨年度は、感応素子のグルタミン酸レセプターのマトリクスとなる平面脂質二分子膜のナノ空間への作製とその安定化を行ったが、平成20年度は、実際に、ラット脳より抽出したグルタミン酸レセプターを膜中に包埋し、そのチャネル応答の記録を試みた。半導体微細加工技術を用いて作製したナノスケールの孔や、ポーラスアルミナナノ構造体中で脂質二分子膜の形成を行い、その中に抽出したグルタミン酸レセプターチャネルを包埋した。この膜のグルタミン酸応答を評価したところ、活性は見られたものの他のチャネルタンパクが混在しており、純度を高めるためのさらなる精製が必要であることが分かった。現在、その精製法について検討中である。また、安定化脂質二分子膜作成の基礎知見を得るために、表面赤外分光を用いた分光学的検討も行い、多重内部反射型赤外分光法(MIR-IRAS)を用いて、シリコン基板上のアガロース支持二分子膜を観察し、脂質溶液から自発的に脂質二分子膜が形成していく過程を、標識を用いることなくその場観察することに成功した(投稿中)。その他、シリコン基板表面上における種々の生体分子反応(DNAのハイブリダイゼーション、抗原抗体反応、細胞死)をMIR-IRASを用いて非標識でその場観察することに成功した。

本研究では、ナノメートルスケールのグルタミン酸センサー構築のための基礎検討を目的としている。当初は、酵素グルタミン酸オキシダーゼに基づくセンサー設計を予定していたが、入手可能なグルタミン酸オキシダーゼにはグルタミナーゼが混入しており、脳内に高濃度に存在するグルタミンとの識別が困難であることが判明した。そこで感応素子としては、酵素に比べてより高感度かつ高速応答が見込めるグルタミン酸レセプターチャネルを用いることにした。昨年度は、感応素子のグルタミン酸レセプターのマトリクスとなる平面脂質二分子膜のナノ空間への作製とその安定化を行ったが、平成20年度は、実際に、ラット脳より抽出したグルタミン酸レセプターを膜中に包埋し、そのチャネル応答の記録を試みた。半導体微細加工技術を用いて作製したナノスケールの孔や、ポーラスアルミナナノ構造体中で脂質二分子膜の形成を行い、その中に抽出したグルタミン酸レセプターチャネルを包埋した。この膜のグルタミン酸応答を評価したところ、活性は見られたものの他のチャネルタンパクが混在しており、純度を高めるためのさらなる精製が必要であることが分かった。現在、その精製法について検討中である。また、安定化脂質二分子膜作成の基礎知見を得るために、表面赤外分光を用いた分光学的検討も行い、多重内部反射型赤外分光法(MIR-IRAS)を用いて、シリコン基板上のアガロース支持二分子膜を観察し、脂質溶液から自発的に脂質二分子膜が形成していく過程を、標識を用いることなくその場観察することに成功した(投稿中)。その他、シリコン基板表面上における種々の生体分子反応(DNAのハイブリダイゼーション、抗原抗体反応、細胞死)をMIR-IRASを用いて非標識でその場観察することに成功した。