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回路形成的重要工具。因此，在这项研究中，我们开发了对神经活动期间释放的信号传导因子响应的磁性纳米探针，并致力于开发一种使用磁共振成像（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的表面涂有人造磷脂。同时，特异性结合信号因子的配体肽是通过FMOC固相合成合成的。通过将配体肽通过磷脂末端的反应性官能团将配体肽共价键合到磁性纳米颗粒表面，从而合成靶探针。通过动态光散射评估探针和各种目标信号因子的结合。结果，在存在信号因子的情况下，与单独的探针约为100 nm的流体动力粒径约为400 nm，并且观察到由于探针和信号因子的相互作用而引起的聚集。此外，在存在目标发射器的情况下，观察到NMR横向松弛时间T2的显着减少。 T2变化在大约15分钟内达到了高原，显示出足够的响应率以检测活动病史。另外，对探测器的交替信号因子和游离配体导致可逆的聚集和解离。以1-500μm的铁浓度暴露于哺乳动物细胞48-72小时的探针没有明显的细胞毒性。此外，探针被施用到小鼠的大脑中，T2加权成像导致管理部位周围的信号较低，并且可以检测到探针在大脑中的扩散。