Novel methods of fluorescence cancer imaging by utilizing combination of functional small molecules and proteins

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02874
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37030:Chemical biology-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kojima Ryosuke 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (10808059)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 蛍光プローブ / がん / 機能性タンパク質 / 機能性小分子

Outline of Final Research Achievements

In this study, we worked on 2 projects; the development of a new class of fluorogenic probes for antigens, and the development of a novel cancer imaging method using bio-orthogonal fluorescent probe-reporter enzyme pairs. For the former, we established a new probe design principle based on the reaction between a thiol-reactive fluorescent probe and an antigen-recognizing protein site-specifically incorporated with cysteine. For the latter, a fluorescence probe bearing D-fucose and the glycosidase Td2F2 were established as the objective pair. Furthermore, a Td2F2 mutant with significantly improved activity was developed. In both projects, the target cancer cells were successfully visualized clearly by utilizing the developed systems.

Free Research Field

ケミカルバイオロジー/合成生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、表面抗原を標的とした新たながん蛍光イメージング技術を提供するものであり、今後可視化可能な抗原のレパートリーが増えていけば、様々ながん種を低バックグラウンドで可視化できるものと期待され、医療応用も視野にはいると考えられる。
また、課題1に関しては、チオールとチオール反応性の蛍光団の反応性を精密に制御することで、抗原を検出する全く新しいプローブデザイン戦略を構築したという点において基礎化学的にも価値が高い。課題２に関しては、利用する基質をプロドラッグなどに変更することで、選択的がん殺傷にも応用できる可能性も秘めており、このような疾患治療の方向への展開も期待できる。