【研究領域課題番号】18K19092 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アップコンバージョン / 光操作 / ナノ粒子 / 膜タンパク質 / オプトジェネティクス / レセプター / 近赤外

【研究成果の概要】

特定の細胞膜レセプターの活性を近赤外光により操作する新たな分析法を開発した．近赤外光を吸収し青色光を放出するアップコンバージョン粒子（LNP）をマウス肝臓に滞留させることに成功した．一方，青色光で操作可能な細胞膜リセプターを独自に開発し，マウス肝臓にアデノウィルスを用いて発現させた．マウス腹部に近赤外光を照射したところ，近赤外光を吸収したLNPが肝臓内で青色光を放出し，細胞膜リセプター活性を上昇させることができた．さらに細胞内シグナルのリン酸化活性の上昇が確認できたことから，マウス個体内の細胞膜リセプター活性を非侵襲的に近赤外光で操作する新たな基盤技術を確立できた．

【研究の社会的意義】

組織透過性の高い近赤外光をナノ粒子で青色光に組織内で変換することで，膜タンパク質の光操作が実現可能となることを実証できた学術的意義は大きい．ナノ粒子を肝臓に滞留させる新たな技術は高い汎用性が期待できる．既存の光操作ツール一般に応用展開が可能であり，生物学的な基礎研究を始め，創薬や医学分野など様々な波及効果が期待できる技術である．

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2018-06-29 - 2022-03-31

【配分額】6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)

【研究分野】生理学一般

【研究領域課題番号】15K15025 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

光遺伝学 / 近赤外光駆動 / アップコンバージョン / ナノ粒子 / チャネルロドプシン / ニューロン / 脳機能操作 / オプトジェネティクス / 神経科学 / 近赤外光 / 光操作 / アニオンチャネルロドプシン / ナノ科学

【研究成果の概要】

光遺伝学（オプトジェネティクス）は、動物の狙った神経細胞に光感受性機能タンパク質を作らせ、光のオン・オフで神経細胞の活動を制御する革新技術です。近赤外光（波長、650-1450 nm）は、可視光に比べ組織透過性に優れ、体表から脳の中まで信号を送ることができます。しかし、この信号を受け取る仕組みが今までありませんでした。私たちは、可視光に高感度のチャネルロドプシンとランタニドナノ粒子（レアメタル元素からなる。近赤外光を吸収し、青、緑、赤などの可視光を発光する性質を持つ）を組み合わせ、近赤外光による神経細胞活動のオン・オフ制御に成功しました。本研究は、最先端のナノ科学と生命科学の融合の成果です。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】ナノ材料化学

【研究領域課題番号】25390014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アップコンバージョン / 蛍光体 / ナノ粒子 / レーザー / がん治療 / レーザープロセッシング / 結晶性 / 蛍光 / 光線力学的療法 / 液中レーザーアブレーション

【研究成果の概要】

水中の物質に集光パルスレーザー光を照射する「液中レーザーアブレーション」によりアップコンバージョンナノ粒子を作製し、がん細胞を用いた実験によりこのナノ粒子ががん治療に利用可能であることを示した。このがん治療法としては光線力学的療法を用いており、従来、この治療法では大きながんや深部のがんは治療できないが、アップコンバージョンナノ粒子と生体透過性の高い近赤外光を用いると、この問題を克服できる可能性があることを示した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)