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緩和時間変化型機能性MRIプローブのデザイン・合成・生物応用

Research Project

Project/Area Number 19036012
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

菊地 和也  Osaka University, 大学院・工学研究科, 教授 (70292951)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 堀 雄一郎  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00444563)
水上 進  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30420433)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥6,600,000 (Direct Cost: ¥6,600,000)
Fiscal Year 2008: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2007: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
KeywordsMRI / Gd3+ / ランタノイド / 蛍光 / 緩和時間 / <19>^F / Gd^<3+>錯体 / 常磁性相互作用 / caspase / in vivo イメージング
Research Abstract

酵素活性のin vivoでの可視化は、基礎研究のみならず遺伝子治療などの医療応用にも関わる重要な技術であり現在大きな注目を集めているが、実用的な手法はほとんど存在しない。蛍光イメージングは、感度は高く細胞レベルでの可視化に適している一方、MRIは、生体深部の断層画像を高い空間分解能で撮影することができる。
本研究では、アポトーシスに関わる酵素であるカスパーゼの酵素活性を^<19>F-MRIと蛍光イメージングの二つの方法で検出できるプローブの創製を行った。アポトーシスは、細胞死の一種で生物の発生段階に主に見られ、成体において、アポトーシスの異常は疾患につながることが知られており、カスパーゼはアポトーシスを制御する重要な酵素である。
まず、プローブの緩和時間・蛍光強度がともに変化するように、^<19>Fを含む蛍光化合物とランタノイド金属イオンであるGd^<3+>の錯体をカスパーゼ標的配列からなるペプチドでつないだ構造をデザインした。^<19>F-NMRの測定したところ、酵素反応前は、Gd^<3+>錯体の常磁性効果により^<19>Fの緩和時間が短縮しNMRシグナルが消失し、酵素によるペプチド切断により、Gd^<3+>錯体が^<19>Fより解離するためNMRシグナルが回復した。蛍光測定を行ったところ、酵素反応により、蛍光強度が上昇することが示された。さらに、^<19>F-MRIにより、酵素反応を可視化できるかどうかを検討したところ、酵素反応の進行に伴い、コントラストが高くなることが分かった。以上の結果から、蛍光とMRIにより、酵素活性を可視化することのできるプローブの創製に成功した。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2008 2007 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results)

  • [Journal Article] Lanthanide-Based Protease Activity Sensors for Time-Resolved Fluorescence Measurements2008

    • Author(s)
      Shin Mizukami
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society 130

      Pages: 14376-14377

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Paramagnetic Relaxation-based 19F MRI Probe to Detect Protease Activity2008

    • Author(s)
      S, Mizukami・R, Takikawa・F, Sugihara・Y, Hori・H, Tochio・M, Walchli・M, Shirakawa・K, Kikuchi
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society 130

      Pages: 794-795

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Selective Photoinactivation of Protein Function through Environment-sensitive Switching of Singlet Oxygen Generation by Photosensitizer2008

    • Author(s)
      T, Yogo・Y, Urano・A, Mizushima・H, Sunahara・T, Inoue・K, Hirose・M, lino・K, Kikuchi・T, Nagano
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105

      Pages: 28-32

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Gd3+ Based Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent Sensitive to beta-Galactosidase Activity Utilizing a Receptor-Induced Magnetization Enhancement (RIME) Phenomenon2008

    • Author(s)
      K, Hanaoka・K, Kikuchi・T, Terai・T, Komatsu & T. Nagano
    • Journal Title

      Chemistry - A European Journal 14

      Pages: 987-995

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Time-resolved Long-lived Luminescence Imaging Method Employing Luminescent Lanthanide Probes with New Microscopy System2007

    • Author(s)
      K, Hanaoaka・K, Kikuchi・S, Kobayashi & T, Nagano
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society 129

      Pages: 13502-13509

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dual Functional Probe to Detect Protease Activity for Fluorescence Measurement and ^<19>F MRI

    • Author(s)
      Shin Mizukami
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition (in press)(印刷中)

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed

URL: 

Published: 2007-04-01   Modified: 2018-03-28  

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