2013 Fiscal Year Annual Research Report
ランタノイド金属イオン錯体の論理的分子設計による生体内可視化プローブの開発
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24689003
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
花岡 健二郎 東京大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (70451854)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 分析科学 / 有機化学 / 薬学 / イメージング / ランタノイド / MRI |
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| Research Abstract |
本研究では、ランタノイド金属イオン錯体の持つ通常の有機小分子にはない優れた化学的特性を基礎生命科学研究に応用することを目的に、「低酸素環境」の可視化を目指した(1)MRIプローブおよび(2)長寿命蛍光プローブの２つのモダリティーに対応した可視化プローブの開発を論理的分子設計によって行うことを目的としている。平成25年度は平成24年度に引き続き、特にMRI(magnetic resonance imaging)に着目して、低酸素環境を検出するMRIプローブの開発を重点的に行った。詳細は以下の通りである。
平成24年度において開発したランタノイド金属イオン錯体は、MRIプローブとして低酸素環境下において選択的に大きなMRIシグナルの上昇を示すことに成功したが、平成25年度は更に分子構造の改変を行うことで低酸素環境下で更にシグナル変化を大きくすることに成功した。分子設計としては、ランタノイド金属イオンの配位子に組み込まれたフェニルスルホンアミド基のpKaの違いにより、ランタノイド金属イオンへの水分子の配位数を変化させ、MRIシグナルを変化させた。平成25年度は、このフェニル基上の置換基を最適化することで、フェニルスルホンアミド基の水素原子のpKaを調整し、低酸素環境に対してシグナル変化を大きくすることに成功した。また、このようなMRIプローブを開発できれば、その中心金属イオンをガドリニウムイオンからテルビウムイオンやユウロピウムイオンへと置換することで、蛍光プローブの開発にも繋がると考えている。さらに研究の遂行にあたり、化学・薬学・医学系の関連学会に参加し、分子設計と有機合成法、生物応用に関する資料収集も行った。一方、平成25年度は低酸素環境のみならず、重要な疾患の一つである動脈硬化にも着目し、さらに、そのMRIプローブの開発にも着手した。
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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
平成25年度および平成24年度に「低酸素環境」を検出するMRIプローブの開発に成功しており、その成果の一部は、Bioorg. Med. Chem. 22 (2012) 2798-2802に発表している。さらに、動脈硬化巣の可視化MRIプローブの開発研究にも着手し、当初の計画以上に進展している。これら成果の一部は、第11回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラムやThe First Asian Conference for "MONODUKURI" Strategy by Synthetic Organic Chemistryにおいて発表賞も頂いており、客観的にも高い評価を受けている。一方、長寿命蛍光プローブに関してはMRIプローブほどの進展は得られていないため、「おおむね順調に進展している」とさせて頂いた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度および平成25年度に、ガドリニウムイオン錯体を基礎としたMRIプローブの開発研究において大きな進展が見られ、かつMRIプローブは基礎生命科学研究および臨床医療の両面において大きなニーズがあるため、平成26年度は特にMRIプローブの開発研究に精力的に取り組む予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本研究では、MRIプローブ及び長寿命蛍光プローブの２つのモダリティーに対応したランタノイド金属イオン錯体を基礎とした可視化プローブの開発を目的としているが、本25年度は、より順調な進展が見られたMRIプローブの開発を特に重点的に行ったので、次年度使用額が生じた。
次年度以降は、開発した可視化プローブの生体サンプルへの応用も活発に行っていくため、有機合成試薬などに加えて、実験動物や生化学試薬なども多く必要とされることが予想され、これらに本次年度使用額を使用していく予定である。
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[Journal Article] Development of a New Class of Azo-based Fluorescence Probes to Detect Different Levels of Hypoxia2013
Author(s)
Wen Piao, Satoru Tsuda, Yuji Tanaka, Satoshi Maeda, Fengyi Liu, Shodai Takahashi, Yu Kushida, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Takuya Terai, Toru Nakazawa, Masanobu Uchiyama, Keiji Morokuma, Tetsuo Nagano, Kenjiro Hanaoka
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Journal Title
Angewandte Chemie International Edition
Volume: 52
Pages: 13028-13032
DOI
Peer Reviewed
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