2020 Fiscal Year Research-status Report
体外から制御可能な低エネルギー光ケージド化合物群の開発
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20K05752
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
家田 直弥 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 講師 (00642026)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光誘起電子移動 / ケージド化合物 / 一酸化窒素 / ヒスタミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで実施者が開発を行ってきたケージドNOの中で最も長波長光な、赤色光制御ケージドNOであるNORD-1のin vivoへの応用を行った。哺乳動物の海綿体平滑筋の弛緩とそれに続く血流増大はNOによって支配されており、これを光制御できるかを調べた。ラット海綿体にNORD-1を投与し、平滑筋弛緩のイニシエーションとして電気刺激と同時に赤色光照射を行ったところ、有意差をもって血流増大が観測された。このことから、NORD-1がin vivoでも応用可能なケージドNOとして機能することが示唆された。
さらにこれまで研究を元に、光吸収部位を、テルロローダミンやホスファローダミンに変換した化合物を合成した。また赤色光ケージドNOであるNORD-1において、TICTの影響を抑えるためにアミノ基の構造を変換した化合物群を合成した。これらのうち、ホスファローダミンを有する化合物は効率的なNO放出を起こさなかったものの、テルロローダミンなど、重元素を導入した化合物群において顕著なNO放出効率の上昇が確認された。これは重元素効果によって項間交差が起こり、PeT後の逆電子移動が起こりづらくなり、NO放出までの電荷分離状態の時間が延長されたことによるものと考えられる。これは、今後PeT駆動型分子を開発する上で有用な知見になり得る。
また、PeT駆動型ケージド基としてBODIPYとピリジニウムカチオン構造を有する保護基を開発した。この保護基でシグナルメディエータであるヒスタミンを保護した化合物を合成し、青色光によってヒスタミンを放出すること、さらに培養細胞系においてもヒスタミンに応答したカルシウム放出を青色光で制御できることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ケージドNOに関しては、in vivoでの応用に成功し、さらに光反応効率を顕著に改善することのできる構造活性相関を見出した。また、PeT駆動型ケージド基に関しては、ヒスタミンを保護し、この放出を青色光で制御できること、さらに培養細胞系において、ヒスタミンによるカルシウム応答も青色光で制御できることを確認したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
ケージドNOに関しては、in vivoにおいて自在に血流を制御するための技術として、DDS技術などを応用し、循環器系疾患などのモデル動物の症状緩和に用いることができるか検討する。
PeT駆動型ケージド基に関しては、更なる長波長化や反応効率の改善を行い、in vivoにおいても様々な生理活性分子の活性を光制御できる系として開発を行っていく。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの感染拡大により研究活動が制限され、学会発表などの旅費も未使用のままになったため。
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