集積化バイオイメージセンサによるてんかんの原理解明

プログラム

医学系研究助成　精神・神経・脳領域

所属機関

自然科学研究機構　生理学研究所

所属部署

生体恒常性発達研究部門

キーワード

細胞外空間　イオンダイナミクス　てんかん　CMOS　イメージング

研究結果の概要

てんかん原性の原理を明らかにするためには、同一個体の細胞外環境を継続してイメージングし、てんかんの病態形成に伴って細胞外環境の破綻がどのように生じていくのかを調べる必要があった。しかしながら、採択直後のセンサは、センサの質量、大きさがマウスの物理的な負担となり、長期計測や自由行動下での計測ができなかった。そこで、自由行動下での計測を目的として従来型の基板部分を75%小型化、80%軽量化した新型センサを開発し、てんかんマウスの細胞外pHが発作に先行して変化することを確認した。さらに、参照電極の形状や材質、留置の方法を比較検討し、最終的にAgClワイヤーを計測直前に皮下に刺し込むことで、少なくとも数週間から一ヵ月程度まで安定して細胞外pHを計測できることを確認した。すなわち、センサ刺入後にてんかんモデルを作成することによって、てんかん形成に伴う細胞外環境の変容を明らかにするためのシステムが構築できた。さらに、複数の細胞外分子を高精細に同時イメージングするために、感応膜の成膜パターンを高精度かつ市松模様とし、複数イオンの同時イメージングを行うことができた。

公表論文