分子レベルで神経活動を可視化するMRIプローブの開発

开发可在分子水平上可视化神经活动的 MRI 探针

• 批准号: 18H05985
• 负责人: 岡田 智
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-08-24 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H05985/
• 关键词: MRI; プローブ; 神経伝達物質; ナノ粒子

脳科学研究に汎用されるfunctional MRIは、脳広域の神経活動を網羅的に観察できる一方、低感度で分子特異性がない等の問題を有する。これらの問題を解決できれば、高次脳機能の理解や中枢神経疾患の創薬研究が大きく進展すると考えられる。そこで、脳神経活動を分子レベルで可視化するMRIプローブの開発を目的として研究を行った。Bacillus megaterium由来シトクロムP450-BM3のヘムドメイン（BM3h）を進化分子工学的に改変し、ドーパミンやセロトニンなどのモノアミン系神経伝達物質と特異的に結合するBM3h変異体を作製した。並行し、モノアミン系伝達物質のアナログ分子を有機合成した。BM3h変異体とアナログの親和性は、天然リガンドよりも僅かに低いことがわかった。磁性酸化鉄ナノ粒子を光架橋リン脂質でコーティングした後、BM3h変異体またはアナログで表面を機能化した2種類のナノ粒子を調製・混合しプローブとした。BM3hとアナログの相互作用によって凝集状態にあるプローブが、天然リガンド存在下で解離しMRI信号に変化を及ぼすと考えた。動的光散乱測定から、凝集状態にあるプローブがターゲット特異的に解離することがわかった。さらに、T2強調撮像においてターゲット濃度に応じた信号変化が得られた。今後、プローブデザインを最適化することで、ドーパミンやセロトニンなどのモノアミン系伝達物質の分子レベル脳機能イメージングへの応用が期待される。

Functional MRI has been widely used in scientific research to investigate the effects of brain activity in a wide range of subjects, including low sensitivity and molecular specificity. The research on the solution of these problems, the understanding of high-order neurologic function and the creation of neurologic diseases has made great progress. The purpose of MRI development is to visualize the molecular changes in brain activity. Bacillus megaterium derived from P450-BM3 is an evolutionary molecular engineering modification of BM3h. In addition, the organic synthesis of organic molecules containing substances is also described. BM3h is different from other species, and its affinity is different from natural species. Magnetic Acidification Iron Particles Light Bridging Lipids BM3h Heterogeneous Particles Functionalization of 2 Types of Particles Modulation Mixing BM3h and BM3h interact with each other, dissociate MRI signals in the presence of aggregates and natural aggregates, and study MRI signals in the presence of aggregates. Dynamic light scattering measurement, aggregation state, and other characteristics T2 is the most important part of the game. In the future, the optimization of the molecular structure is expected.

项目成果

Calcium-dependent fMRI using interaction of magnetic nanoparticles and synaptotagmin C2 domains

使用磁性纳米颗粒和突触结合蛋白 C2 域相互作用的钙依赖性功能磁共振成像

• 发表时间: 2019
• 作者: Satoshi Okada;Benjamin B. Bartelle;Nan Li;Vincent Breton-Provencher;Jiyoung J. Lee;Elisenda Rodriguez;James Melican;Mriganka Sur;Alan Jasanoff
• 通讯作者: Alan Jasanoff

磁性ナノプローブによる脳神経活動イメージング

使用磁性纳米探针进行脑神经活动成像

• 发表时间: 2018
• 作者: 岡田 智;Benjamin B. Bartelle;Nan Li;Vincent Breton-Provencher;Jiyoung J. Lee;Elisenda Rodriguez;James Melican;Mriganka Sur;Alan Jasanoff
• 通讯作者: Alan Jasanoff

磁性ナノプローブによるカルシウム応答型fMRI

使用磁性纳米探针的钙响应功能磁共振成像

• 发表时间: 2018
• 作者: 岡田 智;Benjamin B. Bartelle;Nan Li;Vincent Breton-Provencher;Jiyoung J. Lee;Elisenda Rodriguez;James Melican;Mriganka Sur;Alan Jasanoff
• 通讯作者: Alan Jasanoff

ナノテクノロジーを切り口としたMRIプローブの設計と応用

基于纳米技术的MRI探头的设计与应用

• 发表时间: 2018
• 作者: 影島洋介;手嶋勝弥;堂免一成;錦織広昌;岡田 智
• 通讯作者: 岡田 智

磁性ナノ粒子とシナプトタグミンによるカルシウム応答型fMRI

使用磁性纳米粒子和突触结合蛋白的钙响应功能磁共振成像

• 发表时间: 2018
• 作者: 岡田 智;Benjamin B. Bartelle;Nan Li;Vincent Breton-Provencher;Jiyoung J. Lee;Elisenda Rodriguez;James Melican;Mriganka Sur;Alan Jasanoff
• 通讯作者: Alan Jasanoff