明 細 書 Specification
ガンマァミノ酪酸放出量の測定システムおよびそれに用いる反応促進物 質 Gammaaminobutyric acid release measurement system and reaction accelerator used for it
技術分野 Technical field
[0001] 本発明は、神経組織力も放出されるガンマァミノ酪酸(γ— aminobutyric acid) を定量して、その濃度分布を二次元画像として表現する新 U、方法に関するもので ある。この方法は生体組織力も放出されたガンマァミノ酪酸放出量を短時間に、かつ このガンマァミノ酪酸を放出した放出細胞を特定しながら測定することができる。さら にこの方法による測定では、測定時に生じる副生成物が測定結果に影響を及ぼすこ とがないため、再生組織における組織の状態の判定や、病理検査などに有用である 背景技術 [0001] The present invention relates to a new method and method for quantifying gamma-aminobutyric acid, which also releases nerve tissue force, and expressing the concentration distribution as a two-dimensional image. This method can measure the amount of released gammaaminobutyric acid released from the body tissue force in a short time and identifying the released cells that have released this gammaaminobutyric acid. In addition, in this method, the by-products generated during the measurement do not affect the measurement results, which is useful for determining the state of tissues in regenerated tissues and for pathological examinations.
[0002] 神経組織は特定の分子を細胞外へ放出して情報伝達しており、この分子を神経伝 達物質と呼ぶ。その中でもガンマァミノ酪酸は多くの高次脳組織力 放出され、痴呆 、アルツハイマー症の発症および脳の機能発達に深く関わる重要な指標となる物質 である。 [0002] Neural tissue transmits information by releasing a specific molecule outside the cell, and this molecule is called a nerve transmitter. Among them, gammaaminobutyric acid is released by many higher brain tissue forces and is an important index that is deeply involved in the development of dementia, Alzheimer's disease and brain functional development.
[0003] 従来、ガンマァミノ酪酸放出量の測定は、組織周辺の溶液を採取して蛍光性の担 体、例えばオルト一フタルジアルデヒドを付カ卩し、高速液体クロマトグラフィで定量す る方法がほとんどであった。さらに、従来のガンマァミノ酪酸放出量を酵素で測定す る方法では、測定中に生理活性を持つ副生成物グルタミン酸が発生する恐れがある ことが知られている。組織近傍でこの従来法を用いると、副生されるグルタミン酸によ つて組織が二次的に刺激される。すなわち、測定行為自身によって測定結果が信頼 できないものになってしまう。 [0003] Conventionally, the measurement of the amount of gammaaminobutyric acid released has mostly been a method in which a solution around the tissue is collected and attached with a fluorescent carrier such as ortho-phthaldialdehyde and quantified by high performance liquid chromatography. there were. Furthermore, it is known that the conventional method of measuring the amount of gammaaminobutyric acid released with an enzyme may generate a by-product glutamic acid having physiological activity during the measurement. When this conventional method is used in the vicinity of a tissue, the tissue is secondarily stimulated by glutamate produced as a by-product. In other words, the measurement result itself makes the measurement result unreliable.
[0004] また、従来のガンマァミノ酪酸放出量の測定法では組織周辺溶液を用いるため、採 取時に周辺の溶液が混入してどの細胞種が放出したガンマァミノ酪酸かを知ることが できない。すなわち、採取時に周辺の溶液が混入すると、その部位の正確なガンマ ァミノ酪酸濃度を測定することが難しい。し力も、濃度の低いガンマァミノ酪酸を測定
するためには、極めて感度が鋭敏で高価な蛍光性担体を付加する必要があるので、 一回の測定が大変高価なものになっている。 [0004] In addition, since the conventional method for measuring the amount of gammaaminobutyric acid released uses a tissue peripheral solution, it is not possible to know which cell type is released due to the surrounding solution being mixed during collection. That is, if surrounding solutions are mixed during collection, it is difficult to measure the exact gamma aminobutyric acid concentration at that site. Measures gamma aminobutyric acid with low concentration In order to do so, it is necessary to add an extremely sensitive and expensive fluorescent carrier, so that one measurement is very expensive.
特許文献 1 :なし Patent Document 1: None
発明の開示 Disclosure of the invention
[0005] 上記したように、従来のガンマァミノ酪酸放出量を酵素で一次元的に測定する方法 では、測定中に生理活性を持つ副生成物、例えばグルタミン酸が発生する。組織近 傍でこの測定方法を用いると、測定時の反応によって生成するこのような副生成物に よって組織が二次的に刺激され、正確な測定を行うことができない。そのため、測定 に用いる反応物質を改良し、組織を刺激しな ヽ反応系を構成する必要がある。 [0005] As described above, in the conventional method of measuring the amount of released gammaaminobutyric acid one-dimensionally with an enzyme, a by-product having physiological activity, such as glutamic acid, is generated during the measurement. If this measurement method is used in the vicinity of the tissue, the tissue is secondarily stimulated by such by-products generated by the reaction at the time of measurement, and accurate measurement cannot be performed. Therefore, it is necessary to improve the reaction materials used for measurement and to construct a reaction system that does not stimulate tissues.
[0006] さらに、ガンマァミノ酪酸の濃度分布を二次元的に表現できれば、どの部位の細胞 がガンマァミノ酪酸を放出したかが特定できることになる。二次元的にガンマアミノ酪 酸放出量を測定するためには、ノ ックグラウンドのノイズを低減し、かつガンマァミノ 酪酸放出量とその放出組織とを対応させて測定できる条件を設定し、測定部位を特 定できるように反応チャンバ一を構成した適切なシステムを考える必要がある。 [0006] Furthermore, if the concentration distribution of gammaaminobutyric acid can be expressed two-dimensionally, it is possible to identify which part of the cell has released gammaaminobutyric acid. In order to measure the amount of gamma aminobutyric acid released in two dimensions, reduce the noise of the knock ground, set the conditions for measuring the amount of gamma amino butyric acid released and its release tissue, and specify the measurement site. It is necessary to consider an appropriate system in which the reaction chamber is configured so that it can be determined.
[0007] 本発明は、上記状況に鑑みて、副生成物によって組織を刺激することなぐノ ックグ ラウンドのノイズを低減し、放出量と放出組織を対応させて測定できるガンマアミノ酪 酸放出量の測定システムおよびそれに用いる反応促進物質を提供することを目的と する。 [0007] In view of the above situation, the present invention reduces the noise of knock ground that does not stimulate tissue by a by-product, and reduces the amount of released gamma aminobutyric acid that can be measured in correspondence with the amount of released tissue. The purpose is to provide a measurement system and a reaction promoting substance used therefor.
[0008] 本発明は、上記目的を達成するために、 In order to achieve the above object, the present invention provides
〔1〕生体組織力も放出されるガンマァミノ酪酸放出量の測定システムにおいて、ガ ンマァミノ酪酸分解酵素を使用するガンマァミノ酪酸を酸ィ匕してニコチンアミドジヌク レオチドリン酸を還元する酵素反応では、このガンマァミノ酪酸の反応モル量と生成 する還元ニコチンアミドジヌクレオチドリン酸の生成モル量の間に一対一の関係があ ることを利用し、この酵素反応で生成する還元型ニコチンアミドジヌクレオチドリン酸 が発する蛍光を検出してガンマァミノ酪酸の放出量を測定することを特徴とする。 [1] In a system for measuring the amount of gammaaminobutyric acid released that also releases tissue power, an enzyme reaction that reduces gammaaminobutyric acid using gammaaminobutyric acid-degrading enzyme to reduce nicotinamide dinucleotide is used for this gammaaminobutyric acid. Using the fact that there is a one-to-one relationship between the molar amount of reaction and the molar amount of reduced nicotinamide dinucleotide phosphate produced, the fluorescence emitted by reduced nicotinamide dinucleotide phosphate produced by this enzymatic reaction is emitted. Detecting and measuring the release amount of gammaaminobutyric acid.
[0009] 〔2〕上記〔1〕記載のガンマァミノ酪酸放出量の測定システムにおいて、ガンマアミノ酪 酸を酸化してニコチンアミドジヌクレオチドリン酸を還元する酵素反応を促進する物質 としてジカルボン酸を反応場へ添加して行うことを特徴とする。
[0010] 〔3〕上記〔2〕記載のガンマァミノ酪酸放出量の測定システムにお 、て、前記ジカルボ ン酸が aケトグルタル酸、 aケトブチル酸、ォキザ口酢酸の!/ヽずれか、もしくはこれら の混合物であることを特徴とする。 [2] The system for measuring the amount of gammaaminobutyric acid released according to [1] above, wherein dicarboxylic acid is used as a reaction field as a substance that promotes an enzymatic reaction that oxidizes gamma aminobutyric acid to reduce nicotinamide dinucleotide phosphate. It is characterized by being added to. [3] In the system for measuring the amount of gammaaminobutyric acid released according to the above [2], the dicarboxylic acid is a ketoglutaric acid, a ketobutyric acid, or oxalic acetic acid! It is a mixture.
[0011] 〔4〕上記〔1〕、〔2〕又は〔3〕記載のガンマァミノ酪酸放出量の測定システムを用いて、 還元型ニコチンアミドジヌクレオチドリン酸が発する蛍光を撮像素子により検出した発 光像をもって生体組織力 放出されたガンマァミノ酪酸の濃度分布を二次元的に表 示することを特徴とする。 [0011] [4] Light emission in which fluorescence emitted from reduced nicotinamide dinucleotide phosphate is detected by an imaging device using the gammaaminobutyric acid release amount measurement system according to [1], [2] or [3] It is characterized by two-dimensionally displaying the concentration distribution of gammaaminobutyric acid released from the body tissue force with an image.
[0012] 〔5〕上記〔4〕記載のガンマァミノ酪酸放出量の測定システムにおいて、前記撮像素 子が電荷結合素子もしくは相補型金属酸化膜半導体であることを特徴とする。 [5] The system for measuring the amount of gammaaminobutyric acid released according to [4] above, wherein the imaging element is a charge coupled device or a complementary metal oxide semiconductor.
[0013] 〔6〕生体組織力も放出されるガンマァミノ酪酸放出量の測定システムで用いる反応促 進物質であって、ガンマァミノ酪酸分解酵素を使用するガンマァミノ酪酸を酸ィ匕して ニコチンアミドジヌクレオチドリン酸を還元する酵素反応で、この酵素反応を促進する 物質としてジカルボン酸を含むことを特徴とする。 [6] A reaction promoting substance used in a system for measuring the amount of gammaaminobutyric acid released that also releases biological tissue force, and nicotinamide dinucleotide phosphate by acidifying gammaaminobutyric acid using gammaaminobutyric acid degrading enzyme It is characterized by containing a dicarboxylic acid as a substance that promotes this enzymatic reaction.
[0014] 〔7〕上記〔6〕記載の反応促進物質にお!、て、前記ジカルボン酸が aケトグルタル酸、 αケトブチル酸、ォキザ口酢酸の何れか、もしくはこれらの混合物であることを特徴と する。 [7] The reaction promoting substance according to [6] above, wherein the dicarboxylic acid is any one of a ketoglutaric acid, α-ketobutyric acid, oxalic acetic acid, or a mixture thereof. To do.
[0015] このように、本発明では、生体内にもともと存在する物質によって反応系を構成するよ うにしている。すなわち、生体の神経組織力 放出されたガンマァミノ酪酸と特異的に 反応してニコチンアミドジヌクレオチドリン酸の還元を行う酵素を用いることにより、そ の際に生成する還元ニコチンアミドジヌクレオチドリン酸が発する蛍光量を測定して ガンマァミノ酪酸放出量を定量する。ここでニコチンアミドジヌクレオチドリン酸ならび に還元型ニコチンアミドジヌクレオチドリン酸は生体内に存在するビタミンの一種であ るので、生体組織を二次的に刺激することが避けられる。 [0015] Thus, in the present invention, the reaction system is constituted by substances originally present in the living body. That is, by using an enzyme that specifically reacts with gammaaminobutyric acid released by the nerve tissue in the living body to reduce nicotinamide dinucleotide phosphate, the reduced nicotinamide dinucleotide phosphate produced at that time is emitted. Measure the amount of fluorescence and quantify the amount of gammaaminobutyric acid released. Here, since nicotinamide dinucleotide phosphate and reduced nicotinamide dinucleotide phosphate are a kind of vitamins present in the living body, secondary stimulation of living tissues can be avoided.
[0016] 特定の組織近傍で測定する場合には、閉鎖系反応チャンバ一を用いる。すなわち、 閉鎖系反応チャンバ一表面に半透膜を置き、神経伝達物質ガンマァミノ酪酸をこの 半透過膜から浸透させる。励起光を UV発光素子で導入し、画像撮影を人工網膜 L SIなどの撮像素子を用いて行う。 [0016] When measurement is performed in the vicinity of a specific tissue, a closed reaction chamber is used. That is, a semipermeable membrane is placed on the surface of a closed reaction chamber, and the neurotransmitter gammaaminobutyric acid is permeated from the semipermeable membrane. Excitation light is introduced with a UV light-emitting element, and images are captured using an image sensor such as an artificial retina LSI.
[0017] 前記還元型ニコチンアミドジヌクレオチドリン酸の発する特定波長の蛍光を撮像素子
(例えば CCDカメラ)で撮影して画像処理することにより、ガンマァミノ酪酸の二次元 的な放出量を得る。すなわち、ガンマァミノ酪酸放出量の二次元測定システムを構成 する。 [0017] Fluorescence having a specific wavelength emitted by the reduced nicotinamide dinucleotide phosphate is used as an imaging device. A two-dimensional release amount of gammaaminobutyric acid is obtained by taking an image with a CCD camera (for example, a CCD camera) and processing the image. That is, it constitutes a two-dimensional measurement system for gammaaminobutyric acid release.
図面の簡単な説明 Brief Description of Drawings
[0018] [図 1]本発明の第 1実施例を示す神経組織カゝら放出されるガンマァミノ酪酸放出量を 生体外で測定する測定システムの構成図である。 [0018] FIG. 1 is a configuration diagram of a measurement system for measuring the amount of gammaaminobutyric acid released from a nerve tissue according to a first embodiment of the present invention in vitro.
[図 2]本発明で使用する酵素反応を示した図である。 FIG. 2 is a diagram showing an enzyme reaction used in the present invention.
[図 3]本発明で使用する反応促進物質を変えた場合の蛍光の発生挙動の違いを示 した図である。 FIG. 3 is a diagram showing the difference in fluorescence generation behavior when the reaction promoting substance used in the present invention is changed.
[図 4]本発明の第 2実施例を示す神経組織カゝら放出されるガンマァミノ酪酸放出量を 測定する測定システムの構成図である。 FIG. 4 is a configuration diagram of a measurement system for measuring the amount of gammaaminobutyric acid released from the nerve tissue according to the second embodiment of the present invention.
[図 5]本発明の実施例を示すプルキンェ層近傍における発光の様子を示す図である FIG. 5 is a diagram showing a state of light emission in the vicinity of Purkinje layer showing an example of the present invention.
[図 6]本発明にかかるガンマァミノ酪酸濃度と光強度の関係を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the gammaaminobutyric acid concentration and the light intensity according to the present invention.
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0019] 生体組織力 放出されるガンマァミノ酪酸放出量の測定システムにおいて、ガンマァ ミノ酪酸分解酵素を使用するガンマァミノ酪酸を酸化してニコチンアミドジヌクレオチ ドリン酸を還元する酵素反応では、このガンマァミノ酪酸の反応モル量と生成する還 元ニコチンアミドジヌクレオチドリン酸の生成モル量の間に一対一の関係があることを 利用し、この酵素反応で生成する還元型ニコチンアミドジヌクレオチドリン酸が発する 蛍光を検出してガンマァミノ酪酸の放出量を測定する。よって、副生成物によって組 織を刺激することなぐノ ックグラウンドのノイズを低減し、放出量と放出組織を対応さ せて測定することができる。 [0019] In the system for measuring the amount of gammaaminobutyric acid released, the gammaaminobutyric acid release enzyme uses gammaaminobutyric acid-degrading enzyme to oxidize gammaaminobutyric acid to reduce nicotinamide dinucleotidolinic acid. Using the fact that there is a one-to-one relationship between the molar amount and the molar amount of reduced nicotinamide dinucleotide phosphate produced, the fluorescence emitted by reduced nicotinamide dinucleotide phosphate produced by this enzymatic reaction is detected. To measure the amount of gammaaminobutyric acid released. Therefore, it is possible to reduce the noise of the knock ground that does not stimulate the tissue by the by-product, and to measure the released amount and the released tissue in correspondence.
実施例 Example
[0020] 以下、本発明を実施するための最良の形態を図を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0021] 図 1は本発明の第 1実施例を示す神経組織カゝら放出されるガンマァミノ酪酸放出量 を生体外で測定する測定システムを示す図であり、図 1 (a)はその全体構成図、図 1 ( b)はその反応チャンバ一の斜視図である。
[0022] 図 1において、 1はガラス容器、 2はチャンバ一ブロック、 3はサンプル (ガンマアミノ酪 酸を放出する神経組織片)、 4は反応チャンバ一(サンプル 3及び酵素溶液を投入す る室)、 5は UV光源、 6は 1次フィルター及びレンズ、 7は励起 UV光、 8は反射ミラー 、 9は 2次フィルター、 10は冷却機能付き CCDカメラ (すなわち光量検出器)、 11は マイクロピペット、 12はチャンバ一 2の上面に設けられた開口部である。 FIG. 1 is a diagram showing a measurement system for measuring the amount of gammaaminobutyric acid released from the nerve tissue according to the first embodiment of the present invention in vitro, and FIG. 1 (a) shows its overall configuration. Fig. 1 (b) is a perspective view of the reaction chamber. In FIG. 1, 1 is a glass container, 2 is a chamber block, 3 is a sample (a nerve tissue piece that releases gamma aminobutyric acid), 4 is a reaction chamber (a chamber into which sample 3 and an enzyme solution are charged) ), 5 UV light source, 6 primary filter and lens, 7 excitation UV light, 8 reflecting mirror, 9 secondary filter, 10 CCD camera with cooling function (ie light detector), 11 micropipette , 12 is an opening provided on the upper surface of the chamber 12.
[0023] すなわち、倒立培養顕微鏡 (UV光源 5〜2次フィルター 9)と冷却機能付き CCDカメ ラ 10を用いて組織が放出したガンマァミノ酪酸放出量を測定するように構成されてい る。チャンバ一ブロック 2は、例えばパテでガラス容器 1のガラス面に接着する。チャン バーブロック 2の厚みは 0. 5〜2cm、望ましくは 0. 8〜1. 2cmであり、反応チャンバ 一 4の容積は 100〜600 μ 1、望ましくは 200〜400 μ 1である。 That is, the gammaaminobutyric acid release amount released by the tissue is measured using an inverted culture microscope (UV light source 5 to secondary filter 9) and a CCD camera 10 with a cooling function. The chamber block 2 is adhered to the glass surface of the glass container 1 with a putty, for example. The thickness of the chamber block 2 is 0.5 to 2 cm, preferably 0.8 to 1.2 cm, and the volume of the reaction chamber 14 is 100 to 600 μ1, preferably 200 to 400 μ1.
[0024] 測定は、サンプル 3を反応チャンバ一 4内に供給した後、放出されたガンマァミノ酪酸 と特異的に反応してニコチンアミドジヌクレオチドリン酸の還元を行う酵素、すなわち ガンマァミノ酪酸分解酵素(例えば、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ)とニコチンアミドジ ヌクレオチドリン酸の溶液をマイクロピペット 11で反応チャンバ一 4に供給して行う。な お、チャンバ一ブロック 2の材料としてはテフロン (登録商標)を用いることができる。 [0024] The measurement is performed by supplying the sample 3 into the reaction chamber 4 and then reacting with the released gammaaminobutyric acid specifically to reduce nicotinamide dinucleotide phosphate, that is, a gammaaminobutyric acid degrading enzyme (for example, , Glutamic acid dehydrogenase) and nicotinamide dinucleotide phosphate solution are supplied to the reaction chamber 14 with a micropipette 11. Teflon (registered trademark) can be used as the material for the chamber block 2.
[0025] このように、神経組織力 放出されるガンマァミノ酪酸の二次元測定において、生体 外で測定する場合には、本発明は、図 1に示すような開放系チャンバ一を用い、倒立 培養顕微鏡 (UV光源 5〜2次フィルター 9)と冷却機能付き CCDカメラ 10を用いて神 経組織が放出したガンマァミノ酪酸量を測定するように構成される。 [0025] As described above, in the two-dimensional measurement of gammaaminobutyric acid released by nerve tissue force, when measuring in vitro, the present invention uses an open system chamber as shown in FIG. It is configured to measure the amount of gammaaminobutyric acid released by the nerve tissue using a (UV light source 5 to 2nd filter 9) and a CCD camera 10 with a cooling function.
[0026] 次に、本発明で用いる酵素反応について、図 2に基づいて説明する。本発明で使用 する反応は酵素反応で反応チャンバ一 4内で起きる。ガンマァミノ酪酸分解酵素(略 称、 GABAase)の存在下で、ガンマァミノ酪酸(略称; GABA)とニコチンアミドジヌク レオチドリン酸(略称; NADP)が共存すると、 GABAは酸ィ匕されてコハク酸に変化し 、 NADPは還元されて還元型ニコチンアミドジヌクレオチドリン酸(略称; NADPH)に 変化する。この時 GABAの反応モル量と NADPHの生成モル量との間には、一対一 の関係が成り立つている。そのため、 NADPHの発する蛍光強度を測定すれば、 GA BA濃度が明らかになる。ここで、 NADPは酵素の働きを補う補酵素の一種であり、ガ ンマァミノ酪酸力も電子を受け取って NADPHに変化する。したがって、ガンマァミノ
酪酸力 電子を受け取って還元され蛍光を発するものであれば他の補酵素もしくは 基質を使うこともできる。 NADPHは特定波長(480nm)の蛍光を発するので、この N ADPHが発する蛍光を撮像素子、例えば CCDカメラ 10で検出する。励起光としては 、波長 340nmの紫外線 (UV光)を用いることができる。 Next, the enzyme reaction used in the present invention will be described with reference to FIG. The reaction used in the present invention takes place in the reaction chamber 14 as an enzymatic reaction. In the presence of gammaaminobutyric acid degrading enzyme (abbreviation: GABAase), when gammaaminobutyric acid (abbreviation: GABA) and nicotinamide dinucleoside acid (abbreviation: NADP) coexist, GABA is converted to succinic acid. NADP is reduced to reduced nicotinamide dinucleotide phosphate (abbreviation; NADPH). At this time, there is a one-to-one relationship between the reaction molar amount of GABA and the molar amount of NADPH produced. Therefore, the GABA concentration becomes clear by measuring the fluorescence intensity emitted by NADPH. Here, NADP is a type of coenzyme that supplements the function of the enzyme. Gammaaminobutyric acid also receives electrons and changes to NADPH. Therefore, gamma amino Butyric acid Other coenzymes or substrates can be used as long as they receive electrons and are reduced to emit fluorescence. Since NADPH emits fluorescence of a specific wavelength (480 nm), the fluorescence emitted by this NADPH is detected by an image sensor, for example, a CCD camera 10. As the excitation light, ultraviolet light (UV light) having a wavelength of 340 nm can be used.
[0027] この際、ガンマァミノ酪酸分解酵素(GABAase)に反応促進物質を加えると、蛍光を 検出できるまでに要する時間が 10分の 1以下、望ましくは 100分の 1以下になる。こ の反応促進物質としては、ジカルボン酸、特に αケトグルタル酸、 αケトブチル酸、ォ キザロ酢酸のいずれか、もしくは混合物を用いることができる。反応促進物質を変え た場合の蛍光挙動の違い(同じ濃度のガンマァミノ酪酸溶液の反応の際に発生する 蛍光強度の反応促進物質による違い)を図 3に示す。この図において、図 3 (a)は反 応促進物質が OCケトグルタル酸の場合の、図 3 (b)は反応促進物質が OCケトブチル 酸の場合、図 3 (c)は反応促進物質がォキザ口酢酸の場合をそれぞれ示している。こ れらの図において、横軸は時間(秒)、縦軸は主蛍光の強度を表している。 [0027] At this time, if a reaction promoting substance is added to gammaaminobutyric acid degrading enzyme (GABAase), the time required to detect fluorescence is reduced to 1/10 or less, preferably 1/100 or less. As this reaction accelerator, dicarboxylic acid, particularly α-ketoglutaric acid, α-ketobutyric acid, oxaloacetic acid, or a mixture thereof can be used. Figure 3 shows the difference in fluorescence behavior when the reaction accelerator is changed (difference in fluorescence intensity generated by the reaction of a gammaaminobutyric acid solution with the same concentration). In this figure, Fig. 3 (a) shows the case where the reaction accelerator is OC ketoglutaric acid, Fig. 3 (b) shows the case where the reaction accelerator is OC ketobutyric acid, and Fig. 3 (c) shows that the reaction accelerator is Oxaguchi. The case of acetic acid is shown respectively. In these figures, the horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents the intensity of main fluorescence.
[0028] 次に、本発明の第 2実施例を示す神経組織カゝら放出される生体内でガンマアミノ酪 酸放出量を測定する測定システムを図 4に基づいて説明する。図 4 (a)はその正面図 、図 4 (b)はその側面図である。 [0028] Next, a measurement system for measuring the amount of gamma aminobutyric acid released in vivo released from the nerve tissue according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Fig. 4 (a) is a front view and Fig. 4 (b) is a side view.
[0029] 生体内でガンマァミノ酪酸放出量を測定する場合は、閉鎖系反応チャンバ一 20を用 いる。閉鎖系反応チャンバ一 20の容積は、酵素反応が短時間で行われる大きさが 1 00〜600 1、望ましくは 200〜400 1である。閉鎖系反応チャンバ一 20表面には 分子量 100以下の物質に透過性を持つ半透膜 24を置き、神経伝達物質であるガン マァミノ酪酸を浸透させる。 [0029] When measuring the amount of gammaaminobutyric acid released in vivo, a closed reaction chamber 20 is used. The volume of the closed reaction chamber 20 is 100 to 600 1, preferably 200 to 400 1, so that the enzyme reaction can be performed in a short time. A semi-permeable membrane 24 that is permeable to a substance with a molecular weight of 100 or less is placed on the surface of a closed reaction chamber 20 and permeated with gamma aminobutyric acid, a neurotransmitter.
[0030] 励起光は紫外光発光ダイオード 23で導入し、画像撮影は撮像素子 (人工網膜 LSI) 26を用いて行う。 21は撮像素子 26の出力ケーブル、 22は電源ケーブル、 25は酵 素の入った反応チャンバ一を示している。なお、撮像素子としては、電荷結合素子も しくは相補型金属酸ィ匕膜半導体を用いることにより、安価で、コンパクトに構成するこ とちでさる。 Excitation light is introduced by an ultraviolet light emitting diode 23, and image capturing is performed using an image sensor (artificial retina LSI) 26. 21 is an output cable of the image sensor 26, 22 is a power cable, and 25 is a reaction chamber containing an enzyme. It should be noted that the image pickup device can be configured inexpensively and compactly by using a charge coupled device or a complementary metal oxide film semiconductor.
[0031] (1)測定は以下の手順で行う。 [0031] (1) The measurement is performed according to the following procedure.
閉鎖系反応チャンバ一 20内にニコチンアミドジヌクレオチドリン酸と反応促進物質(
望ましくは、ひ—ケトグルタル酸)および緩衝液を封入する。 Nicotinamide dinucleotide phosphate and reaction accelerator (20) in a closed reaction chamber Desirably encapsulate (hyketoglutarate) and buffer.
(2)分子量 100以下の物質に透過性を持つ半透膜 24からガンマァミノ酪酸の浸透を 受ける(30秒間)。 (2) Gammaaminobutyric acid permeates through a semipermeable membrane 24 that is permeable to substances with a molecular weight of 100 or less (30 seconds).
(3)撮像素子 26で反応前の光強度を測定する(この時の光強度の測定値を F0とす る)。 (3) Measure the light intensity before reaction with the image sensor 26 (the measured value of the light intensity at this time is F0).
(4)図 2に示したものと同じ酵素を閉鎖系反応チャンバ一 20内に定量注入し反応さ せる(10秒間)。 (4) The same enzyme as shown in Fig. 2 is quantitatively injected into the closed reaction chamber 20 and allowed to react (10 seconds).
(5) UV光で励起し、撮像素子 26で反応後の光強度を測定する(この時の光強度の 測定値を F1とする)。 (5) Excitation with UV light, and measure the light intensity after reaction with the image sensor 26 (the measured value of the light intensity at this time is F1).
(6) dFZF0 (ここで、 dF = Fl—F0)がガンマァミノ酪酸濃度に比例するので、これを 用いてガンマァミノ酪酸放出量を算出する。 (6) Since dFZF0 (where dF = Fl-F0) is proportional to the gammaaminobutyric acid concentration, the amount of gammaaminobutyric acid released is calculated.
[0032] 更に、本発明の具体的な実施の形態 (実験結果)について詳細に説明する。 Furthermore, specific embodiments (experimental results) of the present invention will be described in detail.
[0033] マウスの小脳組織力も放出されたガンマァミノ酪酸を、図 4に示す本発明の第 2実 施例を示す閉鎖系反応チャンバ一を用いて測定したところ、プルキンェ層近傍に特 異的なガンマァミノ酪酸の放出を確認した。その際の発光の様子を図 5に示す。この 図において、図 5 (a)は、ハロゲンランプ光源で撮影したガンマァミノ酪酸を放出する 部位の形状を表す反応前の写真であり、図 5 (b)はその部位近傍の発光(=ガンマ ァミノ酪酸が放出されていること)を示すもので、白い部分が UV光照射により発現し た NADPHの蛍光像である。 [0033] Gammaaminobutyric acid, which was also released from mouse cerebellar tissue, was measured using the closed reaction chamber shown in Fig. 4 according to the second embodiment of the present invention. The release of butyric acid was confirmed. Figure 5 shows the light emission at that time. In this figure, Fig. 5 (a) is a pre-reaction photograph showing the shape of the site releasing gammaaminobutyric acid taken with a halogen lamp light source, and Fig. 5 (b) shows the luminescence in the vicinity of the site (= gamma aminobutyric acid). The white area is the fluorescence image of NADPH that was expressed by UV light irradiation.
[0034] また、図 6は GABA濃度と光強度の関係を示す図であり、 Mは溶液 1リットル中に 存在するガンマァミノ酪酸のマイクロモル量を表す。この図より明らかなように、図 5 (b )に示す蛍光の強度とガンマァミノ酪酸の濃度には一義的な関連がある。この関係を 利用することで、上述したように光強度の測定値力 ガンマァミノ酪酸放出量を測定 することができる。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between GABA concentration and light intensity, and M represents the micromolar amount of gammaaminobutyric acid present in 1 liter of solution. As is clear from this figure, the fluorescence intensity and the concentration of gammaaminobutyric acid shown in FIG. 5 (b) are uniquely related. By utilizing this relationship, it is possible to measure the measured value of the light intensity gammaaminobutyric acid released as described above.
[0035] なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなぐ本発明の趣旨に基づき種々 の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
[0036] 本発明によれば、酵素反応と撮像素子 (例えば CCDカメラ)を利用して、患者の脳組 織力 放出されたガンマァミノ酪酸量を測定することができる。上記のガンマアミノ酪
酸放出量の測定システムにおいて、測定時に添加するニコチンアミドジヌクレオチドリ ン酸ならびに生成する還元型ニコチンアミドジヌクレオチドリン酸は、もともと生体内に 存在する物質 (ビタミンの一種)であるので、生体組織を二次的に刺激'損傷する恐 れがないという特徴を有する。これにより、測定操作自体が測定に影響を与えるという 弊害がなくなり、外傷や脳梗塞を発症した患者の脳内での神経活動の状態を的確に 予測しながら治療に当たることが可能になる。 [0036] According to the present invention, the amount of gammaaminobutyric acid released by the brain tissue force of a patient can be measured using an enzyme reaction and an imaging device (for example, a CCD camera). Above gamma amino dairy In the system for measuring acid release, nicotinamide dinucleotide phosphate added during measurement and reduced nicotinamide dinucleotide phosphate produced are substances (a kind of vitamin) that exist in the living body. It has the characteristic that there is no fear of damaging secondary damage. As a result, the adverse effect that the measurement operation itself affects the measurement is eliminated, and it becomes possible to perform treatment while accurately predicting the state of nerve activity in the brain of a patient who has developed trauma or cerebral infarction.
[0037] また、脳組織力 放出されるガンマァミノ酪酸は、痴呆やアルツハイマー症など現代 の神経病変に中心的な働きをする神経伝達物質であり、病変の進行や脳の発達の 有力な指標である。従来の方法では、ガンマァミノ酪酸放出量の分布を知ることは不 可能であつたが、本発明により組織中の特定の細胞からのガンマァミノ酪酸放出量を 二次元的に測定し、分布を知ることができる。 [0037] Gammaaminobutyric acid released by brain tissue is a neurotransmitter that plays a central role in modern neurological lesions such as dementia and Alzheimer's disease, and is a promising indicator of lesion progression and brain development. . Although it was impossible to know the distribution of gammaaminobutyric acid release by the conventional method, the present invention can measure the gammaaminobutyric acid release from specific cells in the tissue two-dimensionally to know the distribution. it can.
[0038] 糸且織中の特定の細胞からのガンマァミノ酪酸放出量を測定することにより、病変の恐 れのある脳組織力 放出されるガンマァミノ酪酸量を測定して、神経回路に起因する 病変か否かを判定することができる。また、再生された脳組織の機能検査を行うことな どが可會 になる。 [0038] By measuring the amount of gammaaminobutyric acid released from specific cells in the yarn and weave, it is possible to measure the amount of gammaaminobutyric acid released by the brain tissue force with potential lesions. It can be determined whether or not. It is also possible to conduct functional tests on the regenerated brain tissue.
産業上の利用可能性 Industrial applicability
[0039] 本発明のガンマァミノ酪酸放出量の測定システムは、神経回路性の病変力否かを判 定するなどのツールとして好適である。
[0039] The measurement system for gammaaminobutyric acid release amount of the present invention is suitable as a tool for determining whether or not a neural circuit has a lesion power.