• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Chemical-tool-driven research on heme dynamics

Research Project

Project/Area Number 23K23490
Project/Area Number (Other) 22H02223 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 37030:Chemical biology-related
Research InstitutionGifu Pharmaceutical University

Principal Investigator

平山 祐  岐阜薬科大学, 薬学部, 准教授 (10600207)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 嶋澤 雅光  岐阜薬科大学, 薬学部, 教授 (80381721)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
Keywordsイメージング / 蛍光プローブ / オミクス解析 / ヘム
Outline of Research at the Start

ヘムは地球上に存在するほぼ全ての生命体に必須の化学種である。しかしながら、生体内で「ヘムそのもの=遊離ヘム」を検出することは難し く、その動態や機能の多くは現在も未解明のままである。本研究では、「遊離ヘムは生体内でどのように機能し、制御されているか」というヘ ムの生命科学の根幹となる問いの解明を目指して、申請者が独自に開発した世界最高性能を有する遊離ヘム蛍光プローブとそのセンシング技術 を基盤に、革新的化学ツールを開発し、「可視化」と「制御」に基づくヘムのケミカルバイオロジー研究を実施する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、遊離ヘムを選択的かつ高速・精細に可視化するための革新的化学ツールを開発し、可視化と制御に基づくヘムの生体内動態・機能の解明研究を実施する。
本年度は、生細胞イメージングが可能なヘム蛍光プローブの開発を実施した。当研究室にて開発したヘム選択的蛍光プローブH-FluNoxをもとに、種々の修飾を施し、オルガネラ移行性をもたせた新規ヘム蛍光プローブの開発に着手した。ヘム合成の場であるミトコンドリア局在型のヘムプローブを開発し、蛍光イメージングによるミトコンドリアにおけるヘムの可視化に成功した。また、ミトコンドリアに加えて、細胞質に局在するヘム蛍光プローブを開発し、ヘム生合成活性化状態において、細胞質におけるヘム濃度の上昇を可視化することに成功した。
上記と並行し、組織イメージングに利用可能なヘムイメージングプローブの開発を実施した。前年度に開発したミトコンドリア集積型組織イメージングプローブを使い、マウスにヘム生合成促進薬を経口投与し、脳組織でのイメージングを実施したところ、ヘム生合成誘導剤投与マウスの脳において顕著な蛍光シグナルが観測された。さらに、組織で染色が見られた細胞群を特定するため、脳組織から染色細胞のセルソーティングによる単離を試みた。当初は取得できる細胞がわずかであり、死細胞が大半であったが、実験条件を最適化し、現在はその後の解析に使用するのに十分な細胞数が得られるようになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究はプローブ化合物の合成・開発に3年を要すると予定していたものの、十分な機能を示すプローブ化合物がすでに得られており、なおかつ最終目的の1つであった組織イメージングを終え、セルソーティングからシングルセル解析へと展開できる可能性を得ている。当初予定では最終年度に実施予定であったものが、2年目終了時にその傍証を得られていることから、計画以上の進展が見られる、と評価する。

Strategy for Future Research Activity

本年は、開発したプローブを元に、組織イメージングの脳以外の部位へのさらなる展開と、組織からのシングルセル解析へと進める予定である。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 9 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Wisconsin(米国)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Kaiserslautern(ドイツ)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Griffith University(オーストラリア)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Cambridge(英国)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University College Cork(アイルランド)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Crucial role of iron in epigenetic rewriting during adipocyte differentiation mediated by JMJD1A and TET2 activity2023

    • Author(s)
      Suzuki T, Komatsu T, Shibata H, Tanioka A, Vargas D, Kawabata-Iwakawa R, Miura F, Masuda S, Hayashi M, Tanimura-Inagaki K, Morita S, Kohmaru J, Adachi K, Tobo M, Obinata H, Hirayama T, Kimura H, Sakai J, Nagasawa H, Itabashi H, Hatada I, Ito T, Inagaki T.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 51 Issue: 12 Pages: 6120-6142

    • DOI

      10.1093/nar/gkad342

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Irregular particle morphology and membrane rupture facilitate ion gradients in the lumen of phagosomes2022

    • Author(s)
      Baranov Maksim V.、Ioannidis Melina、Balahsioui Sami、Boersma Auke、de Boer Rinse、Kumar Manoj、Niwa Masato、Hirayama Tasuku、Zhou Qintian、Hopkins Terrence M.、Grijpstra Pieter、Thutupalli Shashi、Sacanna Stefano、van den Bogaart Geert
    • Journal Title

      Biophysical Reports

      Volume: 2 Issue: 3 Pages: 100069-100069

    • DOI

      10.1016/j.bpr.2022.100069

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Haloperidol Prevents Oxytosis/Ferroptosis by Targeting Lysosomal Ferrous Ions in a Manner Independent of Dopamine D2 and Sigma-1 Receptors2022

    • Author(s)
      Hirata Yoko、Oka Kohei、Yamamoto Shotaro、Watanabe Hiroki、Oh-hashi Kentaro、Hirayama Tasuku、Nagasawa Hideko、Takemori Hiroshi、Furuta Kyoji
    • Journal Title

      ACS Chemical Neuroscience

      Volume: 13 Issue: 18 Pages: 2719-2727

    • DOI

      10.1021/acschemneuro.2c00398

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Iron accelerates Fusobacterium nucleatum-induced CCL8 expression in macrophages and is associated with colorectal cancer progression.2022

    • Author(s)
      Yamane T, Kanamori Y, Sawayama H, Yano H, Nita A, Ohta Y, Hinokuma H, Maeda A, Iwai A, Matsumoto T, Shimoda M, Niimura M, Usuki S, Yasuda-Yoshihara N, Niwa M, Baba Y, Ishimoto T, Komohara Y, Sawa T, Hirayama T, Baba H, Moroishi T.
    • Journal Title

      JCI Insight.

      Volume: 7(21) Issue: 21 Pages: 156802-156802

    • DOI

      10.1172/jci.insight.156802

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ビスマスローダミンにおけるビスマス元素置換反応2024

    • Author(s)
      平山祐、向峯あかり、永澤秀子
    • Organizer
      日本化学会第104年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] フェロトーシス阻害効果を示す新規化学構造の開発2024

    • Author(s)
      河合寛太、平山祐、辻美恵子、永澤秀子
    • Organizer
      日本化学会第104年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Imaging of labile heme in cells and tissues by novel fluorescent probes2024

    • Author(s)
      Tasuku Hirayama
    • Organizer
      日本薬学会第144年会次世代薬学アジアシンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 生体内鉄(Ⅱ)イオンおよびヘムに対するケミカルバイオロジー2023

    • Author(s)
      平山 祐
    • Organizer
      第76回日本酸化ストレス学会学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 遊離ヘム選択的蛍光プローブの開発とライブセルイメージング2023

    • Author(s)
      平山祐、河合寛太、今井遥、辻美恵子、永澤秀子
    • Organizer
      第76回日本酸化ストレス学会学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] In situプローブ合成戦略による局所的二価鉄イメージング法の開発2023

    • Author(s)
      河合寛太、平山祐、辻美恵子、永澤秀子
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会第17回年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉄・ヘム動態の包括的理解に向けた化学ツールの開発2023

    • Author(s)
      平山 祐
    • Organizer
      第23回日本蛋白質化学学会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Imaging labile heme by small molecule-based fluorescent probe2023

    • Author(s)
      Tasuku Hirayama
    • Organizer
      FASEB Science Research Conference
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 生体内の鉄・ヘムの動態解析を目指す化学プローブの開発2023

    • Author(s)
      平山 祐
    • Organizer
      レドックスR&D戦略委員会 第2回夏のシンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Development of a new heme-selective fluorescent probe for sensing subcellular dynamics of labile heme2023

    • Author(s)
      Ryo Kakiuchi, Tasuku Hirayama, Shohei Tsuji, Masamitsu Shimazawa, Tomonori Tamura, Itaru Hamachi, Mieko Tsuji, Hideko Nagasawa
    • Organizer
      BIORON2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 微小領域内in situプローブ合成法をもちいた精密鉄解析技術の創出2023

    • Author(s)
      河合寛太、平山祐、辻美恵子、永澤秀子
    • Organizer
      第2回東海地区創薬デザイン研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 過酸化脂質選択的に応答する近赤外蛍光プローブの開発2023

    • Author(s)
      黄世斌、平山祐、辻美恵子、永澤秀子
    • Organizer
      第2回東海地区創薬デザイン研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体内の鉄・ヘムの動態解析を促進するケミカルツールの開発と応用2023

    • Author(s)
      平山 祐
    • Organizer
      第47回鉄バイオサイエンス学会学術会議
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生体組織イメージングを指向したヘム駆動型生体分子修飾化剤の開発2023

    • Author(s)
      垣内 亮、平山 祐、辻 翔平、嶋澤 雅光、田村 朋則、浜地 格、辻 美恵子、永澤 秀子
    • Organizer
      第40回メディシナルケミストリーシンポジウム2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉄依存的細胞死に対する新規阻害剤の開発2023

    • Author(s)
      浅井大蓉 ,江口陸斗,後藤萌佳,清水結葉,作村璃乃 ,河合寛太,山田春輝,平山祐
    • Organizer
      第40回メディシナルケミストリーシンポジウム2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of fluorescent probes for labile heme2022

    • Author(s)
      T. Hirayama
    • Organizer
      The 10th Asian Symposium on Bioloinorganic Chemistry
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Fluorescence probes for labile iron and heme and their applications to live-cell imaging2022

    • Author(s)
      平山 祐
    • Organizer
      第60回日本生物物理学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生体膜アンカリング型プローブによる鉄イオン蛍光イメージング2022

    • Author(s)
      平山 祐
    • Organizer
      第95回日本生化学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Development of heme-selective biomolecule-labeling probes for omics analysis and tissue imaging2022

    • Author(s)
      R. Kakiuchi, T. Hirayama, S. Tsuji, M. Shimazawa, T. Tamura, I. Hamachi, M. Tsuji, H. Nagasawa
    • Organizer
      The 8th International Symposium on Metallomics
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新規ヘム蛍光プローブによる生細胞内ヘムイメージング2022

    • Author(s)
      平山 祐、河合 寛太、村上 貴規、位田 雅俊、保住 功、永澤 秀子
    • Organizer
      第39回メディシナルケミストリーシンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] オミクス解析と組織イメージングを指向したヘム選択的生体分子修飾化剤の開発2022

    • Author(s)
      垣内 亮、平山 祐、辻 翔平、嶋澤 雅光、田村 朋則、浜地 格、辻 美恵子、永澤 秀子
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会第16回年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a new heme-selective fluorescent probe for sensing subcellular dynamics of labile heme2022

    • Author(s)
      K. Kawai, T. Hirayama, T. Murakami, M. Inden, M. Tsuji, H. Nagasawa
    • Organizer
      The 8th International Symposium on Metallomics
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] Fluorescent Chemisensors2023

    • Author(s)
      Luling Wu; Adam C Sedgwick; Xiao-Peng He; Tony D James
    • Total Pages
      490
    • Publisher
      Royal Society of Chemistry
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi