2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development and application of bioluminescent probes to in vivo imaging
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22K20539
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
木山 正啓 宮崎大学, 研究・産学地域連携推進機構, 研究員 (10968514)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | 生物発光 / 発光プローブ / 近赤外 / ホタル / プロテアーゼ / ウィルス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、生物発光システムAkaBLIを基盤に特定の生理機能を動物個体深部で非侵襲的に可視化できる機能プローブの技術開発を行った。具体的には、近赤外発光を示すAkaLumineを化学修飾により発光活性をマスクし、特定生体分子により修飾が除去され発光活性が回復する機能性プローブである。概念実証のため、SARS-CoV-2メインプロテアーゼ（Mpro）やジカウィルスプロテアーゼ（NS2B/NS3 pro）の標的ペプチドを発光基質に修飾し、プロテアーゼの存在有無により発光がOff→Onするかを、in vitro、細胞、マウスを用いて評価した。
１年目はAkaLumineに自己犠牲異リンカーを介してMpro認識ペプチドを修飾したプローブの合成を行った。
２年目は当該プローブの発光性評価を実施した。in vitroにおいてMpro非存在下では同量のAkaLumineに対し、当該プローブは1/100と低い発光活性を示し、Mpro存在下ではMpro非存在下と比べ20倍発光活性が向上した。一方、Akaluc全身発現マウスへのIP投与では、同量のAkaLumine投与と比較し1/5程度の発光活性を示した。この発光は、in vivoではバックグラウンドとなる。投与直後に全身が発光するため、血液の影響であると推測し、当該プローブと血液を混合したところ、発光活性の上昇が確認された。各種プロテアーゼ阻害剤を検討した結果、セリンプロテアーゼ阻害剤AEBSFが血液中でのプローブ発光活性を低下させた。
また、NS2B/NS3pro認識ペプチドを修飾したプローブも合成し、Akaluc全身発現マウスへIP投与したところ発光を示した。これらの結果を受け、当該プローブは容易に生体内で加水分解を受けるため、in vivoでの使用は難しいことが判明した。現在は、in vitroでの使用を前提にデータ解析している。
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