蛍光プローブライブラリーを用いた癌イメージング蛍光プローブの創製と創薬への展開

• Project/Area Number: 16J09996
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Chemical biology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 栗木 優五 東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: カルボキシペプチダーゼ / がんイメージング / 蛍光プローブ / ProTide / 疾患イメージング / カルボキシぺプチダーゼ

Outline of Annual Research Achievements

昨年度開発したカルボキシペプチダーゼ活性検出蛍光プローブは、確かにカルボキシペプチダーゼA(CPA)およびカルボキシペプチダーゼB(CPB)の活性をactivatableに検出することが可能であったが、反応点を２点有し感度・定量性に乏しい、S/N比が最大で80倍に留まる、といった欠点を有していた。実際にカルボキシペプチダーゼを発現している生細胞に開発したプローブを適用してもその活性をライブイメージングすることは達成できず、ライブラリー構築に基づく疾患イメージングへと展開していくためには、さらに高感度にカルボキシペプチダーゼ活性を検出可能な新たなプローブの分子設計が必要であることが明らかとなった。そこで本年度は、プロドラッグ分野で近年注目されているProTide誘導体の特徴的な活性化機構を応用し、カルボキシペプチダーゼによるプローブの代謝によって生成したカルボキシレートによって分子内反応が起こり、これにより蛍光団が放出される新たなプローブのデザインを考案した。考案したデザインに基づきプロトタイプの合成、評価を行ったところ、プローブとして機能する一方、生理的条件下での安定性が問題となることが明らかとなった。そこでリン原子上置換基の最適化を行ったところ安定性が向上し、優れたプローブの開発に成功した。この最適化されたプローブを用いることで生細胞のカルボキシペプチダーゼ活性のライブイメージングが可能であり、さらに乳がん検体におけるカルボキシペプチダーゼ活性のイメージングにも成功した。このことは本研究課題の大きな目標であったアミノペプチダーゼ活性とは別の酵素活性のライブイメージングに基づく、新たながんイメージングの実現に向けて非常に大きな進展を与えるものと考えられる。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis of unsymmetrical Si-rhodamine fluorophores and application to a far-red to near-infrared fluorescence probe for hypoxia (2018)
  • Author(s): Hanaoka Kenjiro、Kagami Yu、Piao Wen、Myochin Takuya、Numasawa Koji、Kuriki Yugo、Ikeno Takayuki、Ueno Tasuku、Komatsu Toru、Terai Takuya、Nagano Tetsuo、Urano Yasuteru
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 54 Issue: 50 Pages: 6939-6942
  • DOI: 10.1039/c8cc02451k
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid detection of metastatic lymph nodes of colorectal cancer with a gamma-glutamyl transpeptidase-activatable fluorescence probe (2018)
  • Author(s): Kubo Hidemasa、Hanaoka Kenjiro、Kuriki Yugo、Komatsu Toru、Ueno Tasuku、Kojima Ryosuke、Kamiya Mako、Murayama Yasutoshi、Otsuji Eigo、Urano Yasuteru
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 17781-6942
  • DOI: 10.1038/s41598-018-36062-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Establishment of Molecular Design Strategy To Obtain Activatable Fluorescent Probes for Carboxypeptidases (2018)
  • Author(s): Kuriki Yugo、Kamiya Mako、Kubo Hidemasa、Komatsu Toru、Ueno Tasuku、Tachibana Ryo、Hayashi Kento、Hanaoka Kenjiro、Yamashita Suguru、Ishizawa Takeaki、Kokudo Norihiro、Urano Yasuteru
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 140 Issue: 5 Pages: 1767-1773
  • DOI: 10.1021/jacs.7b11014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid detection of superficial head and neck squamous cell carcinoma by topically spraying fluorescent probe targeting dipeptidyl peptidase-IV (2018)
  • Author(s): Mizushima Takeshi、Ohnishi Shunsuke、Shimizu Yuichi、Hatanaka Yutaka、Hatanaka Kanako C.、Kuriki Yugo、Kamiya Mako、Homma Akihiro、Yamamoto Keiko、Ono Shouko、Urano Yasuteru、Sakamoto Naoya
  • Journal Title: Head & Neck Volume: 印刷中 Issue: 7 Pages: 1466-1475
  • DOI: 10.1002/hed.25126
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pancreatic Chymotrypsin Activity Rather Than Amylase Level Better Predicts Postoperative Pancreatic Fistula (2017)
  • Author(s): Yamashita Suguru、Ishizawa Takeaki、Mori Kazuhiro、Monden Kazuteru、Kuriki Yugo、Kamiya Mako、Kaneko Junichi、Akamatsu Nobuhisa、Arita Junichi、Sakamoto Yoshihiro、Hasegawa Kiyoshi、Urano Yasuteru、Kokudo Norihiro
  • Journal Title: Annals of Surgery Volume: 印刷中
  • DOI: 10.1097/sla.0000000000002581
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Discovery of Cell-type-specific and Disease-related Enzymatic Activity Changes via Global Evaluation of Peptide Metabolism (2017)
  • Author(s): Jun Onagi, Toru Komatsu, Yuki Ichihashi, Yugo Kuriki, Mako Kamiya, Takuya Terai, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Hiroyuki Matsuzaki, Keisuke Hata, Toshiaki Watanabe, Tetsuo Nagano, and Yasuteru Urano
  • Journal Title: Journal of American Chemical Society Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Meeting Proceedings ICBS2016 Translating the Power of Chemical Biology to Clinical Advances (2017)
  • Author(s): Yugo Kuriki, Toru Komatsu, Peter D. Ycas, Sara K. Coulup, Erick J. Carlson, and William C. K. Pomerantz
  • Journal Title: ACS Chemical Biology Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Rapid and sensitive detection of early esophageal squamous cell carcinoma with fluorescence probe targeting dipeptidylpeptidase IV. (2016)
  • Author(s): Onoyama H, Kamiya M, Kuriki Y, Komatsu T, Abe H, Tsuji Y, Yagi K, Yamagata Y, Aikou S, Nishida M, Mori K, Yamashita H, Fujishiro M, Nomura S, Shimizu N, Fukayama M, Koike K, Urano Y, Seto Y
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 6 Issue: 1 Pages: 26399-26399
  • DOI: 10.1038/srep26399
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Development of fluorescent probes for exopeptidases for realizing novel medical imaging (2019)
  • Author(s): Yugo Kuriki、Mako Kamiya、Toru Komatsu、Yasuteru Urano
  • Organizer: 第5回国際創薬シンポジウム
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 新規Activatable型カルボキシペプチダーゼ活性検出蛍光プローブの開発と膵液漏イメージングへの応用 (2018)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、久保秀正、小松徹、上野匡、山下俊、國土典宏、浦野泰照
  • Organizer: 第13回 日本分子イメージング学会学術集会
• [Presentation] アミノペプチダーゼ活性検出蛍光プローブライブラリーによる新規がんイメージングプローブの開発 (2018)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、小松徹、斎藤豊、浦野泰照
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会 第13回年会
• [Presentation] 蛍光プローブライブラリーの創製による新規がんイメージングの実現 (2018)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、小松徹、斎藤豊、浦野泰照
  • Organizer: 第12回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] ペプチダーゼ活性の網羅的可視化に基づく疾患イメージングの実現 (2018)
  • Author(s): 栗木優五
  • Organizer: 第50回若手ペプチド夏の勉強会
• [Presentation] Establishment of molecular design strategy to obtain activatable fluorescent probes for carboxypeptidases (2018)
  • Author(s): Yugo Kuriki、Mako Kamiya、Hidemasa Kubo、Toru Komatsu、Tasuku Ueno、Suguru Yamashita、Norihiro Kokudo、Yasuteru Urano
  • Organizer: EMBO WORKSHOP Chemical Biology 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 疾患イメージングを指向した新規Activatable型カルボキシペプチダーゼ活性検出プローブの開発 (2018)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、小松徹、上野匡、山下俊、國土典宏、浦野泰照
  • Organizer: 日本薬学会第138年会
• [Presentation] 新規Activatable型Carboxypeptidase活性検出蛍光プローブの開発と応用 (2017)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、小松徹、上野匡、山下俊、國土典宏、浦野泰照
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス(宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2017-03-25
• [Presentation] 蛍光プローブライブラリーの創製による新規がんイメージングの実現 (2017)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、小松徹、小野山温那、居軒和也、高丸博之、阿部清一郎、斎藤豊、瀬戸泰之、浦野泰照
  • Organizer: 第4回先進イメージング研究会
  • Place of Presentation: 有馬グランドホテル（兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2017-02-20
  • Invited
• [Presentation] 新規 Activatable 型 Carboxypeptidase活性検出蛍光プローブの開発と応用 (2017)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、小松徹、上野匡、山下俊、國土典宏、浦野泰照
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会 第12回年会
• [Presentation] 新規 Activatable 型 カルボキシペプチダーゼ活性検出蛍光プローブの開発と応用 (2017)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、小松徹、上野匡、山下俊、國土典宏、浦野泰照
  • Organizer: 第5回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラム
• [Presentation] 新規 Activatable 型 カルボキシペプチダーゼ活性検出蛍光プローブの開発と応用 (2017)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、小松徹、上野匡、山下俊、國土典宏、浦野泰照
  • Organizer: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] Establishment of molecular design strategy to obtain activatable fluorescent probes for carboxypeptidases (2017)
  • Author(s): Yugo Kuriki, Mako Kamiya, Hidemasa Kubo, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Suguru Yamashita, Norihiro Kokudo, Yasuteru Urano
  • Organizer: International Chemical Biology Society 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 新規 Activatable 型 Carboxypeptidase活性検出蛍光プローブの開発と応用 (2017)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、久保秀正、小松徹、上野匡、山下俊、國土典宏、浦野泰照
  • Organizer: 第35回メディシナルケミストリーシンポジウム
• [Presentation] 新規 Activatable 型 Carboxypeptidase活性検出蛍光プローブの開発と応用 (2017)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、小松徹、上野匡、山下俊、國土典宏、浦野泰照
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] Development of activatable fluorescence probes for carboxypeptidase and their application (2017)
  • Author(s): Yugo Kuriki, Mako Kamiya, Hidemasa Kubo, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Suguru Yamashita, Norihiro Kokudo, Yasuteru Urano
  • Organizer: ISBC2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A Novel cancer imaging technology by constructing a fluorescent probe library (2016)
  • Author(s): Yugo Kuriki, Mako Kamiya, Haruna Onoyama, Toru Komatsu, Yasuyuki Seto, Yasuteru Urano
  • Organizer: International Chemical Biology Society 2016
  • Place of Presentation: Madison, USA
  • Year and Date: 2016-10-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 蛍光プローブライブラリーの創製による新規がんイメージングの実現 (2016)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、小野山温那、小松徹、瀬戸泰之、浦野泰照
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] 蛍光プローブライブラリーの創製による新規がんイメージングの実現 (2016)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、小松徹、居軒和也、高丸博之、阿部清一郎、斎藤豊、浦野泰照
  • Organizer: 第48回若手ペプチド夏の勉強会
  • Place of Presentation: 大学セミナーハウス（東京都八王子市)
  • Year and Date: 2016-07-31
• [Presentation] 蛍光プローブライブラリーの創製による新規がんイメージングの実現 (2016)
  • Author(s): 栗木優五、神谷真子、小松徹、居軒和也、高丸博之、阿部清一郎、斎藤豊、浦野泰照
  • Organizer: 生体機能関連化学部会若手の会 第28回サマースクール
  • Place of Presentation: 西浦温泉ホテル たつき（愛知県蒲郡市）
  • Year and Date: 2016-07-15
• [Patent(Industrial Property Rights)] カルボキシペプチダーゼ活性検出用蛍光プローブ (2018)
  • Inventor(s): 浦野泰照、神谷真子、栗木優五
  • Industrial Property Rights Holder: 浦野泰照、神谷真子、栗木優五
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2018-022573
  • Filing Date: 2018
• [Patent(Industrial Property Rights)] カルボキシぺプチダーゼ活性検出用蛍光プローブ (2017)
  • Inventor(s): 浦野泰照、神谷真子、栗木優五
  • Industrial Property Rights Holder: 浦野泰照、神谷真子、栗木優五
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2017-03-03