神経活動履歴を可視化する磁性ナノプローブの開発

开发磁性纳米探针以可视化神经活动历史

基本信息

批准号：
22K19103
负责人：
岡田智
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19103/
关键词：
MRI 酸化鉄ナノ粒子神経活動記録プローブ

项目摘要

神経活動の履歴を記録する技術は、脳神経回路の形成過程を追跡する上で、必要不可欠なツールである。そこで本研究では、神経活動時に放出されるシグナル伝達因子に応答する磁性ナノプローブを開発し、磁気共鳴イメージング（MRI）により脳活動履歴を記録する技術の開発に取り組んだ。まず、MRI造影剤として用いられる磁性ナノ粒子表面を人工リン脂質によりコーティングした。並行し、シグナル因子と特異的に結合するリガンドペプチドを、Fmoc固相合成法によって合成した。リン脂質末端の反応性官能基を介し、リガンドペプチドを磁性ナノ粒子表面に共有結合することで、目的のプローブを合成した。プローブと、各種標的シグナル因子の結合を動的光散乱により評価した。その結果、プローブのみでは約100 nmであった流体力学的粒子径は、シグナル因子存在下で約400 nmとなり、プローブとシグナル因子の相互作用による凝集が観察された。また標的伝達物質存在下では、NMR横緩和時間T2の大幅な短縮が見られた。T2変化は15分程度でプラトーに達し、活動履歴の検出に十分な反応速度を示した。また、プローブに対しシグナル因子と遊離のリガンドを交互に加えると、凝集と解離が可逆的に起こった。哺乳類細胞に対し、鉄濃度1～500 μMのプローブを48～72時間暴露した結果、顕著な細胞毒性は観察されなかった。さらに、マウス脳内にプローブを投与しT2強調撮像を行った結果、投与部位周辺において低信号となり、プローブの脳内拡散を検出できた。

记录神经活动历史的技术是跟踪神经电路的形成过程的必不可少的工具。因此，在这项研究中，我们开发了一种磁性nanprove，该磁力对神经活动期间释放的信号传导响应，并致力于使用磁共振成像（MRI）记录大脑活动历史的技术。首先，将用作MRI对比剂的磁性纳米颗粒表面涂有人造磷脂质。同时，特异性结合信号因子的配体肽是通过FMOC固体合成方法合成的。通过将配体肽与末端脂质末端的反应性捐赠组键入磁性纳米方面，通过将配体肽键入磁性纳米方面合成靶探针。通过动态光散射评估探针和各种信号因子的结合。结果，单独通过探针约为100 nm的流体机械颗粒直径在信号因子中约为400 nm，并且观察到探针与信号因子之间的相互作用引起的聚集。在目标发射器的存在中，NMR水平缓慢时间T2的显着减少显着降低。 T2变化在大约15分钟内达到了高原，表明反应速度足以检测活动病史。同样，将释放的信号因子和配体交替到探针交替导致聚集和解剖。由于对哺乳动物细胞的铁浓度为1至500μM的探针持续48至72小时，因此未观察到明显的细胞中毒。此外，由于小鼠大脑中的探针并执行了T2的重点，它在分配位点周围变成了低信号，可以检测到探针中的大脑。