2022 Fiscal Year Annual Research Report
１細胞検出能を有する多色多機能蛍光プローブ群による高精度がん検出の実現
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22H02193
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
神谷 真子 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (90596462)
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2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 蛍光プローブ / がん / 酵素活性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者らのこれまでの検討で、１細胞検出能を有する蛍光プローブを開発するためには、酵素反応後に生成する活性中間体がアザキノンメチドよりもキノンメチドの方が適切という分子設計指針が得られており、さらに本知見に基づき、gamma-glutamyltranspeptidase (GGT)との反応後にキノンメチド活性中間体が生成する蛍光プローブを設計・開発した。そこで本年度においては、本プローブを用いたさらなる応用と評価を行った。まず、GGT高発現細胞とGGT低発現細胞の共培養系に適用し、GGT高発現細胞の特異的染色が可能か検討したところ、GGT高発現細胞における蛍光強度が高く、これらの染め分けが可能であることが明らかとなった。一方で、２種類の細胞がごく近傍に存在するときは多少の漏れこみが観察されることがあった。また、本プローブが生きた組織におけるGGT活性を蛍光検出可能か検討するべく、一部の領域にGGTを発現するショウジョウバエ組織に適用し蛍光イメージングを行ったところ、GGTを高発現する細胞領域を検出できることを確認した。一方で、培養細胞を用いたときと同様、非標的細胞領域への多少の漏れこみが観察されるケースもあり、これは細胞内酵素を標的とした蛍光プローブでは観察されなかったことから、細胞膜上の酵素を標的とした場合に特徴的で、加水分解生成物が細胞外で拡散するためと考察された。本成果について、現在投稿論文準備中である。また、これまでに開発したプローブとは異なる波長域で機能する新たな蛍光プローブの開発を目指し、色素母核を変更したパイロットプローブの合成にも取り組んだ。
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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
一部のがんで発現が亢進しているGGTとの酵素反応後にキノンメチド活性中間体を生成する蛍光プローブのさらなる応用と評価を行った。その結果、GGT高発現細胞とGGT低発現細胞が共存する系（共培養系および組織）においても、GGT高発現細胞の選択的な染め分けが可能であることが明らかとなった。また同時に、標的酵素の局在（細胞内、細胞膜上など）によって染色の分解能が変化することが示唆される結果が得られた。これは、今後がんで亢進している他の酵素を標的としたプローブ群を開発し、“がん細胞が有する特徴的な酵素活性パターンの可視化によるがん検出”技術を開発していくにあたり、非常に重要な知見となる。また多色化に向け、異なる波長域で機能する色素母核に基づくプローブ開発の検討も開始できていることから、上記の評価とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に引き続き、プローブの多色化に向けた検討を行う。つまり、これまでに開発したプローブとは異なる波長域で機能する新たな蛍光プローブの開発を目指し、色素母核を変更したパイロットプローブの合成、in vitroでの光学特性の評価・最適化を行う。具体的にはまず、細胞質局在の酵素を標的として、適切な蛍光母格、分子内求核基、蛍光団上の置換基の選定・最適化を行う。また、標的酵素を拡充したプローブの開発も検討する。具体的には、ペプチドのカルボキシ末端のアミノ酸を加水分解する酵素であるカルボキシペプチダーゼを標的とした蛍光プローブを新たな分子設計法に則り開発する。開発したプローブを用いて、標的活性のライブ検出が可能か評価する。目的の光学特性を示すパイロット化合物が開発できたら、標的酵素との反応によりキノンメチド活性中間体が産生するよう脱離基を導入した化合物の合成にも取り組んでいく。このような検討を通じて、本研究が目指す多色化・多機能蛍光プローブ群による酵素活性パターンを指標としたがん検出の実現に向けた検討を進める。
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