2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of chemiluminescence probes based on electron transfer and its application to in vivo imaging of disease model
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19K07010
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
高倉 栄男 北海道大学, 薬学研究院, 講師 (40772702)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 化学発光 / 電子移動 / 活性酸素種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
In vivo光イメージングは生きた動物個体で生体分子の挙動をリアルタイムに解析できる有用な分析ツールである。蛍光法による検出が行われているが、励起光による影響で感度があまり高くないことが課題であった。一方、化学発光法は励起光を必要としない光検出法のためバックグラウンドシグナルのない高感度な測定が可能であり、近年では高輝度な化学発光基質の開発が進みin vivoイメージングへの応用例も報告され始めた。しかし、生体分子をイメージングするための分子設計法が確立していないことから、分子イメージング試薬（プローブ）として汎用されるに至っていない。そこで、本研究では、細胞内の様々な標的分子を検出できる化学発光プローブの分子設計法を確立し、確立した設計法を適用して病態にかかわる分子を標的にした化学発光プローブを開発することを目的とする。
活性酸素種（ROS）は酸素に由来する反応性の高い分子種の総称のことで、生体内で生じ様々な生理機能に関わっている。ROSは種類によって反応性や寿命が異なる。また、その反応性の高さから、発生した場所に対して限られた範囲で作用をもつ。したがって、種類や作用する場所に着目してROSを検出し、その生理作用を検討する必要がある。しかし、細胞膜の外側で発生した特定のROSを選択的に検出するプローブの報告はなく、細胞外のROSが作用する場所に関する知見もほとんどない。そこで、細胞膜の外側で発生した特定のROSとその作用する場所についての検討を行うための化学発光プローブの設計、開発を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
細胞膜の外側で発生したROSを検出するための化学発光プローブの開発を行った。ROSとして一重項酸素を選択し、細胞外と細胞膜に局在させた化学発光プローブを開発した。開発したプローブのROS選択性、一重項酸素の定量性、プローブの局在などを検討した。また、細胞膜の外側で一重項酸素を発生させた時の一重項酸素の作用する範囲について検討を行った。これらの検討の結果、膜近傍で発生した一重項酸素の作用する距離について知見が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞外で発生する一重項酸素を検出する化学発光プローブの開発に成功した。今後は他のROSを検出する化学発光プローブを開発し、一重項酸素とその結果を比較、検討する。また、電子移動を制御原理とした化学発光プローブの開発を行うために、電子密度の異なる構造をもつ化学発光基質の合成、化学発光強度の検討を行う。これらの結果から論理的な化学発光プローブの設計が行えるか検証する。
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| Causes of Carryover |
物品の購入に際し、見積りをこまめに行うことで計画と若干の差額が生じた。翌年度の物品購入費に充てる予定である。
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