交差共役による波長変化を利用したアクチベータブルな光音響イメージング剤の開発

• Project/Area Number: 22K06544
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
• Research Institution: Kansai Medical University
• Principal Investigator: 高倉 栄男 関西医科大学, 附属光免疫医学研究所, 准教授 (40772702)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 光音響イメージング / 交差共役 / インドシアニングリーン / 光音響イメージング剤 / アクチベータブル

Outline of Research at the Start

光音響イメージングとは、光を吸収した分子が熱膨張する際に生じる音波を検出して画像化する手法で、光と音波の両方の長所を併せ持つ。様々な病態を高いコントラストで描出する光音響イメージング剤の開発が望まれるが、現在までのところ、そのような分子設計法は知られていない。申請者は構造中の電子供与性/吸引性の変化によって吸光特性が変化する化合物を見出している。そこで、本研究では、この骨格をもとに、特定の生体分子に応答して光音響シグナルを変化させるアクチベータブルなイメージング剤の分子設計法を確立し、生体分子のアクチベータブルな光音響イメージング剤の開発を行う。

Outline of Annual Research Achievements

光音響イメージングは、光を吸収した分子が熱膨張する際に生じる音波を検出して画像化する手法で、光と音波の両方の長所を併せ持つ。そのため、光のシグナル強度変化などから得られる機能的情報と音波の高い透過性の両方を利用でき、組織透過性が低いという光の欠点と形態学的情報しか得られない音響波の欠点を克服することができる。現在、ヘモグロビン・オキシヘモグロビンを内因性造影剤とした、血管や低酸素状態の光音響イメージングが行われている。今後、広い適用範囲をもつ有用なイメージング技術として普及していくためには、様々な生体分子や環境、病態を高いコントラストで描出できるイメージング剤を開発する必要がある。しかし、現在までのところ、生体分子などに応答して光音響シグナルを変化させるアクチベータブルな光音響イメージング剤の分子設計法は確立していない。
これまでインドシアニングリーンを用いたイメージング剤の研究を行う中で、構造中の官能基の電子供与性/吸引性の変化により交差共役の共鳴構造の寄与が変化し吸収ピークがシフトする化合物を見出した。そこで、官能基の電子供与性/吸引性の変化に起因する吸光特性変化を、様々な標的分子に対する光音響メージング剤の分子設計に適用できるのではないかと考えた。本研究では、官能基の電子供与性/吸引性の変化に基づく吸光特性変化を利用した分子設計法を確立し、光音響イメージングへと応用することを目的とする。本年度は、酸性環境に応答するアクチベータブルな光音響イメージング剤を開発し、がん細胞のイメージングに応用するための検討を行った。

Research Products

• [Presentation] pH応答性シアニン色素を用いた培養がん細胞における光音響イメージング (2023)
  • Author(s): 土屋 光輝、高倉 栄男、中島 孝平、金子 昂司、平沢 壮、山岡 禎久、石原 美弥、小川 美香子
  • Organizer: 日本薬学会143年会