Comprehensive search of cancer specific enzymatic activities and creation of innovative neutron capture therapy probe

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H05632
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Broad Section E
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: URANO Yasuteru 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (20292956)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石沢 武彰 大阪公立大学, 大学院医学研究科, 教授 (10422312) ; 田村 磨聖 大阪大学, 核物理研究センター, 特任講師(常勤) (20747109)
• Project Period (FY): 2019-06-26 – 2024-03-31
• Keywords: 蛍光プローブ / がん / 量子化学計算 / バイオマーカー / 中性子捕捉療法

Outline of Final Research Achievements

We have conducted four major research projects simultaneously to discover cancer-specific biomarker enzymes that cannot be visualized by conventional methods, to achieve intraoperative rapid and precise fluorescence imaging, and to create innovative neutron capture therapy probes for the treatment and detection of deeply located micro cancers. First, for the logical design of fluorescence probes based on quantum chemical calculations and the creation of probe libraries, we established a molecular design method based on precise prediction of spirocyclization equilibrium constants by quantum chemical calculations and succeeded in developing a set of multicolor fluorescence probes. By creating a library of these fluorescence probes and applying them to clinical samples, we succeeded in discovering various cancer biomarker enzyme activities. (Other results will be reported later due to patent issues.)

Free Research Field

ケミカルバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

量子化学計算に基づく蛍光プローブの精密分子設計は、励起状態の予測が非常に難しいため従来は不可能であったが、本研究では基底状態分子間の平衡制御に基づく全く新たな分子設計法を想起し、これが機能することを明らかにした。これは各種光機能性プローブの設計全般に大きな進展をもたらすものであり、学術的な意義が大きいことはもちろんのこと、本原理に基づくプローブライブラリーの構築によって、がんなどの様々な疾患で特徴的に変化している酵素活性を見いだすことも可能であることが本研究によって明らかとなるなど、新たな医療技術の創製にも直結する成果であるため、その社会的意義も非常に大きい。