(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属テルルを有効成分とし、
神経細胞の軸索に接触させて前記軸索から電気信号を取り出すための電極にコーティングして、
前記電極付近の軸索を局所的に脱ミエリン化するために用いられる脱ミエリン化剤。
【請求項２】
前記コーティングは前記電極の表面に金属テルルが堆積するように行われる、請求項１に記載の脱ミエリン化剤。
【請求項３】
前記電極は、ミエリン化された軸索の周囲、ミエリン化された軸索の束の内部又は神経周膜の外側への移植用である、請求項１又は２に記載の脱ミエリン化剤。
【請求項４】
表面に金属テルルが堆積され、神経細胞の軸索に接触させて前記軸索から電気信号を取り出すための電極。
【請求項５】
前記軸索の脱ミエリン化用である、請求項４に記載の電極。
【請求項６】
ミエリン化された前記軸索の周囲、ミエリン化された前記軸索の束の内部又は神経周膜の外側への移植用である、請求項４又は５に記載の電極。
【請求項７】
前記金属テルルが生体内で分解されて、スクワレンモノオキシゲナーゼの活性を阻害するテルル誘導体を局所的に放出する、請求項４〜６のいずれか一項に記載の電極。
【請求項８】
前記神経細胞と機械とのインターフェースである、請求項４〜７のいずれか一項に記載の電極。
【請求項９】
前記インターフェースにおける導電性向上用である、請求項８に記載の電極。
【請求項１０】
機械に接続された、請求項４〜９のいずれか一項に記載の電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱ミエリン化剤、電極及び接続構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
中枢神経系と、末梢の運動器及び感知器とを結ぶ、運動ニューロン及び感覚ニューロンの軸索は、ミエリン鞘（以下、「ミエリン」という場合がある。）と呼ばれる生物絶縁材料からなる層を有している。
【０００３】
末梢神経におけるミエリンは、グリア細胞の一種であるシュワン細胞から形成されている。ミエリンは、ランヴィエ絞輪と呼ばれる領域において、膜電位を変化させることで神経インパルスの伝導速度を上昇させる役割を有している。ミエリンはまた、絶縁により神経中の近隣の軸索間におけるクロストークを防止する役割も有している。
【０００４】
神経内における、非同期形態のランヴィエ絞輪と神経線維とを備える多数の軸索から、個々の軸索の信号を読み取ることは困難であり、少なくとも軸索のミエリンを除去（脱ミエリン化）することが必要である。
【０００５】
クプリゾンやテルル等の毒物の全身投与、ミエリンの構成要素（ミエリン塩基性タンパク質）に対する自己免疫応答の誘導等により、全身的な軸索の脱ミエリン化を行う方法が知られている。しかしながら、全身的な脱ミエリン化は、重度に有害であり、不可逆的な健康上の問題を引き起こす場合がある。
【０００６】
そこで、局所的に軸索の脱ミエリン化を行う方法が検討されており、例えば、非特許文献１には、ｌｙｓｏｌｅｃｉｔｈｉｎを使用して脱ミエリン化を行う方法が報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】J. Mitchell, The effects of lysolecithin on non-myelinated axons in vitro, Acta Neuropathologica, 58 (4), 243-248, 1982.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１に記載された方法では、ｌｙｓｏｌｅｃｉｔｈｉｎの可溶性が高くて移動しやすいことから、軸索を変性させてしまう場合がある。
【０００９】
そこで、本発明は、顕著な一般毒性がなく、電極近傍における限られた領域で局所的に軸索の脱ミエリン化を行うことができる、脱ミエリン化剤を提供することを目的とする。本発明はまた、電極並びに神経細胞と機械との接続構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は以下の通りである。
（１）金属テルルを有効成分とし、神経細胞の軸索に接触させて前記軸索から電気信号を取り出すための電極にコーティングして用いられることにより、前記電極付近の軸索を局所的に脱ミエリン化する、脱ミエリン化剤。
（２）前記コーティングは前記電極の表面に金属テルルが堆積するように行われる、（１）に記載の脱ミエリン化剤。
（３）前記電極は、ミエリン化された軸索の周囲、ミエリン化された軸索の束の内部又は神経周膜の外側への移植用である、（１）又は（２）に記載の脱ミエリン化剤。
（４）表面に金属テルルが堆積され、神経細胞の軸索に接触させて前記軸索から電気信号を取り出すための電極。
（５）前記軸索の脱ミエリン化用である、（４）に記載の電極。
（６）ミエリン化された前記軸索の周囲、ミエリン化された前記軸索の束の内部又は神経周膜の外側への移植用である、（４）又は（５）に記載の電極。
（７）前記金属テルルが生体内で分解されて、スクワレンモノオキシゲナーゼの活性を阻害するテルル誘導体を局所的に放出する、（４）〜（６）のいずれかに記載の電極。
（８）前記神経細胞と機械とのインターフェースである、（４）〜（７）のいずれかに記載の電極。
（９）前記インターフェースにおける導電性向上用である、（８）に記載の電極。
（１０）神経細胞と機械とが、（４）〜（９）のいずれかに記載の電極を介して接続された接続構造体。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、顕著な一般毒性がなく、電極近傍における限られた領域で局所的に軸索の脱ミエリン化を行うことができる、脱ミエリン化剤を提供することができる。また、電極並びに神経細胞と機械との接続構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の１実施形態に係る脱ミエリン化剤を神経細胞−機械インターフェースに適用した状態を示す概念図である。
【図２】０．０１Ｍ  ＴｅＣｌ４無水エタノール溶液中で電気めっきした金電極の表面の光学顕微鏡写真である。
【図３】０．０１Ｍ  ＴｅＣｌ４  １−ブチル−１−メチルピロリジニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド溶液中で電気めっきした金電極の表面の光学顕微鏡写真である。
【図４】（ａ）は、対照である金箔の電極がＲ３細胞上に置かれている様子を撮影した顕微鏡写真である（倍率１０倍）。（ｂ）は、（ａ）とほぼ同視野の細胞を、カルセインＡＭで染色した結果を示す蛍光顕微鏡画像と、エチジウムホモダイマー１で染色した結果を示す蛍光顕微鏡画像とを合成した写真である（倍率１０倍）。（ｃ）は、金属テルルをめっきした電極がＲ３細胞上に置かれている様子を撮影した顕微鏡写真である（倍率１０倍）。（ｄ）は、（ｃ）とほぼ同視野の細胞を、カルセインＡＭ及びエチジウムホモダイマー１で染色した結果を示す蛍光顕微鏡写真である（倍率１０倍）。
【図５】ラットに電極を設置した様子を示す写真である。
【図６】ウエスタンブロッティングの結果を示す写真である。
【図７】（ａ）は、陰性対照の結果を示す写真である。（ｂ）は、陽性対照の結果を示す写真である。（ｃ）は、金電極を接触させた腓腹神経を染色した結果を示す写真である。（ｄ）は、金属テルルをめっきした電極を接触させた腓腹神経を染色した結果を示す写真である。（ｅ）は、金属テルルをめっきした電極を接触させた腓腹神経の、電極から１ｃｍ下流の部分の染色結果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［脱ミエリン化剤］
１実施形態において、本発明は、金属テルルを有効成分とし、神経細胞の軸索に接触させて前記軸索から電気信号を取り出すための電極にコーティングして用いられることにより、前記電極付近の軸索を局所的に脱ミエリン化する、脱ミエリン化剤を提供する。
【００１４】
上記のコーティングは電極の表面に金属テルルが堆積するように行われることが好ましい。また、上記の電極は、金属製であることが好ましい。電極の材質としては、金、白金、ステンレス鋼、チタン、ニッケル−チタン合金、タンタル、コバルトクロム合金、マグネシウム合金、グラフェン、半導体等が挙げられる。これらの材質は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。電極の材質は生体適合性があるものであることが好ましい。本明細書において、「生体適合性がある」とは、生体又は生体由来成分との接触において、生体又は生体由来成分の機能を損なうことなく、且つ、安全に用いられる性質をいう。具体的には、血液に対する抗血栓性、タンパク質に対する低吸着性、生体に対する非癒着性や非炎症性、細胞に対する非毒性、生体組織に対する非刺激性等が挙げられる。
【００１５】
本実施形態の脱ミエリン化剤を適用する電極は、ミエリン化された軸索の周囲、ミエリン化された軸索の束の内部又は神経周膜の外側への移植用電極であってもよい。
【００１６】
後述するように、本実施形態の脱ミエリン化剤でコーティングした電極は、生体の神経に接触させた場合に、電極近傍で局所的に軸索の脱ミエリン化を行うことができ、顕著な一般毒性も認められない。本明細書において、脱ミエリン化とは、軸索のミエリンの少なくとも一部を減少させることを意味する。
【００１７】
本実施形態の脱ミエリン化剤は、人工の感覚器、運動器等の人工器官、コンピュータ等の機械のための神経細胞−機械インターフェースに適用でき、軸索からの信号の読み取りの正確性を上昇させるとともに、電気的な電流の必要量を減少させ、機械の低消費電力及び長時間駆動に寄与することができる。
【００１８】
テルルは、その代謝物が、コレステロール生合成経路における重要な酵素のひとつであるスクアレンモノオキシゲナーゼの活性を抑制することにより毒性を発揮すると考えられている。
【００１９】
電極にコーティングした金属テルルは、可溶性ではなく、電極から移動することもない。しかしながら、ゆっくりと、局所的に分解し、テルル誘導体（テルル代謝物）を生成し、シュワン細胞によるミエリンの形成に影響を与える。
【００２０】
本実施形態の電極が永続的に生体内に設置された場合、金属テルルによるコーティングが完全に分解し、軸索上に再びミエリンが形成されると考えられる。
【００２１】
図１は、本実施形態の脱ミエリン化剤を、神経細胞−機械インターフェースに適用した状態を示す概念図である。図１において、神経細胞の軸索１１０は、神経細胞−機械インターフェース（電極１２０）を介してコンピュータ１４０に信号を伝達する配線１３０と接続されている。電極１２０には、本実施形態の脱ミエリン化剤がコーティングされているため、電極１２０の近傍では、軸索１１０が脱ミエリン化されている。このため、軸索１１０からの信号を正確にコンピュータ１４０に伝達することができる。
【００２２】
［電極］
１実施形態において、本発明は、表面に金属テルルが堆積され、神経細胞の軸索に接触させて前記軸索から電気信号を取り出すための電極を提供する。
【００２３】
上記の電極は、医学用、診断用又は研究用であってもよく、軸索の脱ミエリン化用に用いることができる。
【００２４】
本実施形態の電極は、ミエリン化された軸索の周囲、ミエリン化された軸索の束の内部又は神経周膜の外側への移植用電極であってもよい。
【００２５】
上述したように、本実施形態の電極は、金属テルルが生体内で分解されて、スクワレンモノオキシゲナーゼの活性を阻害するテルル誘導体を局所的に放出する。その結果、シュワン細胞によるミエリンの形成に影響を与え、軸索を局所的に脱ミエリン化することができる。
【００２６】
本実施形態の電極は、神経細胞と機械とのインターフェースとして利用することができる。機械としては、感覚器や運動器等の人工器官、コンピュータ等が挙げられる。
【００２７】
本実施形態の電極は、神経細胞と機械とのインターフェースにおける導電性向上用電極であるともいえる。
【００２８】
［接続構造体］
１実施形態において、本発明は、神経細胞と機械とが、上記の電極を介して接続された、接続構造体を提供する。機械としては、感覚器や運動器等の人工器官、コンピュータ等が挙げられる。
【００２９】
本実施形態の接続構造体においては、神経細胞の軸索と機械の配線とが上記の電極により接続されている。これにより、軸索が局所的に脱ミエリン化され、軸索からの信号の読み取りの正確性を上昇させるとともに、電気的な電流の必要量を減少させ、機械の低消費電力及び長時間駆動に寄与することができる。
【００３０】
［その他の実施形態］
１実施形態において、本発明は、表面に金属テルル（テルル分子）が堆積された電極を神経細胞の軸索に接触させる工程を備える、軸索を脱ミエリン化する方法を提供する。本実施形態の方法によれば、顕著な一般毒性を伴うことなく軸索を局所的に脱ミエリン化することができる。これにより、軸索から信号を正確に取り出すことが容易になる。
【００３１】
１実施形態において、本発明は、神経細胞の軸索に接触させて前記軸索から電気信号を取り出すための電極にコーティングすることにより、前記電極付近の軸索を局所的に脱ミエリン化するために用いられる金属テルルを提供する。本実施形態に係る金属テルルにより、電極付近の軸索を局所的に脱ミエリン化することができる。
【００３２】
１実施形態において、本発明は、神経細胞の軸索に接触させて前記軸索から電気信号を取り出すための電極にコーティングして用いられることにより、前記電極付近の軸索を局所的に脱ミエリン化する、脱ミエリン化剤の製造のための金属テルルの使用を提供する。本実施形態により、電極にコーティングして用いられることにより、軸索を脱ミエリン化することができる、脱ミエリン化剤を提供することができる。
【００３３】
１実施形態において、本発明は、神経細胞の軸索に接触させることにより前記軸索を局所的に脱ミエリン化し、前記軸索から電気信号を取り出すための電極の製造のための金属テルルの使用を提供する。本実施形態により、軸索の脱ミエリン化用電極を提供することができる。
【実施例】
【００３４】
以下、実験例により本発明を説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。
【００３５】
［実験例１］
（化学蒸着法による電極へのテルルのコーティング）
厚さ２．５μｍの金箔を２×１５ｍｍの個片に切断した。続いて、金箔の個片をジエチルエーテルで３回すすいで脱脂した。続いて、エタノール及び脱イオン水ですすぎ、更に１Ｍ  Ｈ２Ｏ２−１Ｍ  ＮＨ３水溶液に浸して表面の有機物を酸化した。一晩乾燥後、金箔の個片を０．１Ｍ  ＮａＢＨ４エタノール溶液に浸し、乾燥し、０．０１Ｍ  ＴｅＣｌ４エタノール溶液に５秒間浸し、乾燥し、脱イオン水で洗浄し、金属テルルでコーティングされた電極を得た。
【００３６】
［実験例２］
（非水溶媒からの電気めっきによる電極へのテルルのコーティング）
金箔を２×１５ｍｍの個片に切断した。続いて、金箔の個片をジエチルエーテルで３回すすいで脱脂した。続いて、エタノール及び脱イオン水ですすぎ、更に１Ｍ  Ｈ２Ｏ２−１Ｍ  ＮＨ３水溶液に浸して表面の有機物を酸化した。一晩乾燥後、金箔の個片を０．０１Ｍ  ＴｅＣｌ４無水エタノール溶液又は０．０１Ｍ  ＴｅＣｌ４  １−ブチル−１−メチルピロリジニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド溶液に浸し、直流電源に接続した。続いて、４Ｖの定電圧で１ｍｍ３あたり１０ミリクーロンの電荷を与えることにより電気めっきを行い、その後脱イオン水で洗浄し、金属テルルでコーティングされた電極を得た。
【００３７】
上記の有機溶媒及びイオン性液体中の電気めっきにおける、推測される電気化学反応は次の通りである。
ＴｅＣｌ４＋４ｅ−＝Ｔｅ０＋４Ｃｌ−（Ｃｌ２）
ＴｅＣｌ４＋２Ｃｌ−＝ＴｅＣｌ６２−
Ｔｅ０＋２ｅ−＝Ｔｅ２−
【００３８】
図２は、０．０１Ｍ  ＴｅＣｌ４無水エタノール溶液中で電気めっきした電極の表面の光学顕微鏡写真である。その結果、粗い表面が認められた。電気めっき後の乾燥時において、一部の金属テルル（Ｔｅ０）が表面から落下するのが認められた。また、後述する外科的配置中に動物組織と接触することによっても、電極の表面の金属テルルが一部失われた。
【００３９】
図３は、０．０１Ｍ  ＴｅＣｌ４  １−ブチル−１−メチルピロリジニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド溶液中で電気めっきした電極の表面の光学顕微鏡写真である。電気めっきの開始時には、金属的な滑らかな表面が認められたが、電気めっきが進むにつれて表面が粗くなった。
【００４０】
［実験例３］
（インビトロにおける電極の試験）
実験開始の２４時間前に、Ｒ３細胞を、ポリリジンがコートされたポリスチレン製の６ウェルプレートに播種し、実験開始時に１０〜２０％のコンフルエンシーとなるように培養した。なお、Ｒ３細胞は、シュワン細胞をＳＶ４０ウイルスのラージＴ抗原の導入により不死化した細胞株（ＡＴＣＣ  ＣＲＬ−２７６４）である。
【００４１】
続いて、金箔を２×１５ｍｍの個片に切断して作製した電極及び実験例２で作製した電極を、それぞれ０．１５Ｍ  ＮａＣｌ水溶液に浸し、１２１℃で３０分間オートクレーブすることにより滅菌した。
【００４２】
続いて、各電極を、細胞層上に置き、ＣＯ２インキュベーター内で４８時間インキュベートした。続いて培地をゆっくり除去して生理食塩水と置換し、生細胞染色試薬であるカルセインＡＭ（励起波長４９０ｎｍ、蛍光波長５１５ｎｍ）及び死細胞染色試薬であるエチジウムホモダイマー１（励起波長５２８ｎｍ、蛍光波長６１７ｎｍ）で染色した。
【００４３】
図４（ａ）は、対照である金箔の電極（以下、「金電極」という場合がある。）がＲ３細胞上に置かれている様子を撮影した顕微鏡写真である（倍率１０倍）。図４（ｂ）は、図４（ａ）とほぼ同視野の細胞を、カルセインＡＭで染色した結果を示す蛍光顕微鏡画像と、エチジウムホモダイマー１で染色した結果を示す蛍光顕微鏡画像とを合成した写真である（倍率１０倍）。図４（ｃ）は、実験例２で作製した電極がＲ３細胞上に置かれている様子を撮影した顕微鏡写真である（倍率１０倍）。図４（ｄ）は、図４（ｃ）とほぼ同視野の細胞を、カルセインＡＭ及びエチジウムホモダイマー１で染色した結果を示す蛍光顕微鏡写真である（倍率１０倍）。
【００４４】
その結果、金電極を接触させたＲ３細胞では、死細胞がほとんど観察されなかった。一方、実験例２で作製した電極（表面に金属テルルが堆積した電極）を接触させたＲ３細胞では、特に電極の周囲において死細胞が認められた。
【００４５】
［実験例４］
（インビボにおける電極の設置及び試料の採取）
金電極及び実験例２で作製した電極（表面に金属テルルが堆積した電極）を使用して、末梢神経のミエリン構造に対する電極の影響を検討した。
【００４６】
２月齢及び１８月齢のラットを、ペントバルビタール及びドルミカムを用いて全身麻酔した。続いて、金電極及び実験例２で作製した電極を、各ラットの足の小伏在静脈及び腓腹神経の周囲に設置した。陽性対照として、上記と同じ部位に１０ｍＭ  ｌｙｓｏｌｅｃｉｔｈｉｎ（１−アシル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン）リン酸緩衝液溶液５０μＬを注射した。図５は、ラットに電極を設置した様子を示す写真である。
【００４７】
９６時間後にラットをと殺して電極の周囲の組織を採取し、後の解析に用いた。
【００４８】
［実験例５］
（ミエリン塩基性タンパク質のウエスタンブロッティング）
実験例４で回収した各組織をハサミで切り刻み、ロッド型超音波発生器を使用しながらＬａｅｍｍｌｉサンプルバッファーに溶解した。続いて、試料をポリアクリルアミドゲル電気泳動に供し、クマシーＲ２５０で染色した。
【００４９】
続いて、タンパク質量を揃えて再度ポリアクリルアミドゲル電気泳動を行い、ＰＶＤＦ膜に転写した。続いて、各ＰＶＤＦ膜を５％ウシ血清アルブミンでブロッキングし、ミエリン塩基性タンパク質に対する１次抗体及びペルオキシダーゼ標識２次抗体で染色した。また、全タンパク質量が揃っていることを確認するために、ニューロフィラメントタンパク質に対する１次抗体及びペルオキシダーゼ標識２次抗体を用いた染色も行った。続いて、化学発光検出試薬を反応させ、フィルムを感光させた。
【００５０】
図６は、ウエスタンブロッティングの結果を示す写真である。図６中、「ＡｕＴｅ」は実験例２で作製した電極（表面に金属テルルが堆積した電極）を意味し、「Ａｕ」は、金電極を意味する。また、「ＮＦ」はニューロフィラメントタンパク質を意味し、「ＢＭＰ」はミエリン塩基性タンパク質を意味する。
【００５１】
異なる月齢のラットの腓腹神経を用いた検討の結果、実験例２で作製した電極（表面に金属テルルが堆積した電極）を接触させた神経では、ミエリン塩基性タンパク質の顕著な減少が認められた。
【００５２】
［実験例６］
（局所的な脱ミエリン化の検討）
実験例４で回収した各組織をパラホルムアルデヒド中で固定し、ルクソール・ファストブルー染色を行い、組織学的な解析を行った。ルクソール・ファストブルー染色では、ミエリンが青く染色される。
【００５３】
図７（ａ）は、陰性対照として、何も処理していない無傷の腓腹神経を染色した結果を示す写真である。神経線維内にミエリンが密に存在している様子が示されている。
【００５４】
図７（ｂ）は、陽性対照として、ｌｙｓｏｌｅｃｉｔｈｉｎで処理した腓腹神経を染色した結果を示す写真である。神経線維内のミエリンが顕著に失われている様子が示されている。
【００５５】
図７（ｃ）は、金電極を接触させた腓腹神経を染色した結果を示す写真である。陰性対照（図７（ａ））と比較して、神経線維内のミエリンの分布に顕著な差は認められなかった。
【００５６】
図７（ｄ）は、実験例２で作製した電極（表面に金属テルルが堆積した電極）を接触させた腓腹神経を染色した結果を示す写真である。神経線維内の大部分のミエリンの欠失が認められた。ミエリンの欠失は、電極が接していた写真右側において特に顕著であった。
【００５７】
図７（ｅ）は、実験例２で作製した電極（表面に金属テルルが堆積した電極）を接触させた腓腹神経の、電極から１ｃｍ下流の部分の染色結果を示す写真である。ミエリンの密度は、陰性対照（図７（ａ））及び金電極を接触させた部分（図７（ｃ））と同程度であった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明によれば、顕著な一般毒性がなく、電極近傍における限られた領域で局所的に軸索の脱ミエリン化を行うことができる、脱ミエリン化剤を提供することができる。また、電極並びに神経細胞と機械との接続構造体を提供することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１１０…軸索、１２０…電極、１３０…配線、１４０…コンピュータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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