課題番号 ：S-17-KU-0053
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：Optical stimulationを用いたBMIの培養細胞による安全性評価
Program Title (English) ：Safety evaluation of brain-machine interface with optical stimulation
利用者名（日本語） ：吉村 優里奈1), 土井 春奈2) , 田代 洋行3)
Username (English) ：Y. Yoshimura1), H. Doi2), H. Tashiro2)
所属名（日本語） ：1)九州大学大学院医学系学府, 2)九州大学医学部, 3)九州大学大学院医学研究院
Affiliation (English) ：1)Graduate school of Medical Sciences, Kyushu University,
2)School of Medicine, Kyushu University
3)Faculty of Medicine, Kyushu University

１．概要（Summary ）
神経や脳組織に外界情報を直接、脳に伝えるBMI, BCI の研究が活発に行われている。光学的な神経刺激(optical nerve stimulation)が提案されているが(1,2)、その安全性は検証されていない。培養細胞を用い光学的な刺激が細胞に及ぼす影響を評価するため、既存のイオンチャンネルに光応答性を付与するphotoswitchの合成を行った。photoswitchはいくつかの薬剤が提案されているが、今回はBENAQの合成を行った(1,2)。

２．実験（Experimental）
BENAQの合成法を以下に示す(3)。p-nitroanilineをN-Benzyl-N-ethlanilineとアゾカップリングし、アゾベンゼン誘導体であるnitroazobenzene S1を合成する。次いで、nitroazobenzene S1存在下で、硫化ナトリウムにより芳香族ニトロ基をアミンに還元し、aminoazobenzene 4を合成する。aminoazobenzene 4とbetainの間にアミド結合を形成し、アゾベンゼン第4級アンモニウム誘導体BENAQを得る（Fig. 1）。各反応による目的物質の精製が行えたかをNMR (Avance　500 MHz, Bruker)を用い確認した。

３．結果と考察（Results and Discussion）
　得られたnitroazobenzene S1のNMRデーターをFig. 2に、aminoazobenzene 4のNMRデータをFig. 3に示す。nitroazobenzene S1とaminoazobenzene 4の合成に成功した。今後、作製したaminoazobenzene 4より、BENAQの合成を行う予定である。

４．その他・特記事項（Others）
参考文献
(1) Polosukhina A, Litt J, Tochitsky I, Nemargut J, Sychev Y, De Kouchkovsky I, Huang T, Borges K, Trauner D, Van Gelder RN, Kramer RH, “Photochemical restoration of visual responses in blind mice,” Neuron, vol. 75, no. 2, pp. 271–282, 2012.
(2) Tochitsky I, Trautman J, Gallerani N, Malis JG, Kramer RH, “Restoring visual function to the blind retina with a potent, safe and long-lasting photoswitch.,” Scientific reports, vol. 13, no. 7, pp. 1–8, 2017.
(3) Mourot A, Kienzler MA, Banghart MR, Fehrentz T, Huber FM, Stein M, Kramer RH, Trauner D, “Tuning photochromic ion channel blockers,” ACS chemical neuroscience, vol. 2, no. 9, pp. 536–543, 2011.

謝辞
　本研究は、九州大学ロバート・ファン/アントレプレナーシップ・センター　アカデミックチャレンジ2017研究助成をおよびJSPS科研費17K01436の助成を受けたものである。本研究の一部は、文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業 (分子・物質合成) の支援により九州大学で実施された。分取クロマトグラフィーに関してご助力をいただいた山善株式会社 東邦昭氏に深謝の意を表する。

Fig. 2 nitroazobenzene S1のNMR

Fig. 3 nitroazobenzene S1のNMR

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) 吉村 優里奈, 土井 春奈, 寺澤 靖雄, 田代 洋行,電子情報通信学会 MEとバイオサイバネティックス研究会, 2018年1月27日
(2) 吉村優里奈, 土井春奈, 寺澤靖雄, 田代洋行,電子情報通信学会技術研究報告, vol. 117, no. 416 (2017), p. p. 59–64.
(3) 吉村優里奈, 九州大学アカデミックチャレンジ2017年度研究成果報告書 (2017), p. p. 35–40.

６．関連特許（Patent）
なし。