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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Design, Synthesis, and Biological Application of in vivo Imaging Probes

Research Project

Project/Area Number 25220207
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

菊地 和也  大阪大学, 工学研究科, 教授 (70292951)

Project Period (FY) 2013-05-31 – 2018-03-31
Keywords化学プローブ / in vivoイメージング / 破骨細胞 / MRI
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、機能性分子イメージングプローブをデザイン・合成し、生きた状態での生体内分子が有する生理機能の直接観測を行う。この目的のため、生細胞及びin vivo(動物個体)における可視化解析のための化学原理を精査し、生命科学研究に応用可能なスペックを有する分子プローブの開発を行う。具体的には、(1)高感度19F化合物含有 MRIナノ粒子型プローブの開発とin vivoイメージング、(2)機能性小分子蛍光プローブ、および蛋白質の機能性分子ラベル化技術の開発及び生物応用を行う。これらの研究展開を行うことで、有機合成が得意とする多様な標的への分子設計と、分子生物学技術を融合させることができ、これまでにない機能性小分子デザイン法が確立される。この結果、生物個体内の分子動態解析への応用や蛋白質の生体内ラベル化法が可能となり、化学を用いた新時代の生命科学研究を開拓することを目指す。
19FMRIプローブに関しては、これまでの酵素活性検出型プローブの設計で得られた知見を活かし、アポトーシス時に発現が亢進するカスパーゼ-3を標的としたプローブを開発する。ナノ粒子型高感度19FMRIプローブであるFLAMEの表面をカスパーゼ-3基質であるペプチドを介し、シグナルをクエンチさせるGd錯体で修飾する。マウス体内に投与したのちに、アポトーシス誘導を行い、19FMRIによるシグナル検出を試みる。また、in vivoで破骨細胞活性を検出するため、適した低pH領域で応答するような蛍光色素を合成する。この色素にビスホスフォネート基を導入し、骨組織への送達を可能にしたプローブを開発する。開発したプローブをマウスに投与し長時間イメージングを行うことで、蛍光タンパク質でラベルした破骨細胞内のプロトンポンプと酸性領域との位置情報の相関を時空間的に解析する。

Research Progress Status

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2018 2017

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Highly Sensitive Detection of Caspase-3/7 Activity in Living Mice Using Enzyme-Responsive 19F MRI Nanoprobes2018

    • Author(s)
      Akazawa Kazuki、Sugihara Fuminori、Nakamura Tatsuya、Mizukami Shin、Kikuchi Kazuya
    • Journal Title

      Bioconjugate Chemistry

      Volume: 29 Pages: 1720~1728

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.8b00167

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sensing caspase-1 activity using activatable 19F MRI nanoprobes with improved turn-on kinetics2018

    • Author(s)
      Akazawa Kazuki、Sugihara Fuminori、Minoshima Masafumi、Mizukami Shin、Kikuchi Kazuya
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 54 Pages: 11785~11788

    • DOI

      10.1039/c8cc05381b

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Perfluorocarbon-based 19F MRI Nanoprobes for In Vivo Multicolor Imaging2018

    • Author(s)
      Akazawa Kazuki、Sugihara Fuminori、Nakamura Tatsuya、Matsushita Hisashi, Mukai Hiroaki, Akimoto Rena, Minoshima Masafumi, Mizukami Shin、Kikuchi Kazuya
    • Journal Title

      Angewante Chemie International Edition

      Volume: 57 Pages: 16742~16747

    • DOI

      10.1002/anie201810363

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Synthetic-Molecule/Protein Hybrid Probe with Fluorogenic Switch for Live-Cell Imaging of DNA Methylation2018

    • Author(s)
      Hori Yuichiro、Otomura Norimichi、Nishida Ayuko、Nishiura Miyako、Umeno Maho、Suetake Isao、Kikuchi Kazuya
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 140 Pages: 1686~1690

    • DOI

      10.1021/jacs.7b09713

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ratiometric Imaging of Intracellular Mg2+ Dynamics Using a Red Fluorescent Turn-off Probe and a Green Fluorescent Turn-on Probe2018

    • Author(s)
      Matsui Yusuke、Mizukami Shin、Kikuchi Kazuya
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 47 Pages: 23~26

    • DOI

      10.1246/cl.170918

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Intracellular Protein-Labeling Probes for Multicolor Single-Molecule Imaging of Immune Receptor-Adaptor Molecular Dynamics2017

    • Author(s)
      Sato Ryota、Kozuka Jun、Ueda Masahiro、Mishima Reiko、Kumagai Yutaro、Yoshimura Akimasa、Minoshima Masafumi、Mizukami Shin、Kikuchi Kazuya
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 139 Pages: 17397~17404

    • DOI

      10.1021/jacs.7b08262

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visualization of long-term Mg2+ dynamics in apoptotic cells using a novel targetable fluorescent probe2017

    • Author(s)
      Matsui Yusuke、Funato Yosuke、Imamura Hiromi、Miki Hiroaki、Mizukami Shin、Kikuchi Kazuya
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 8 Pages: 8255~8264

    • DOI

      10.1039/C7SC03954A

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Highly selective tridentate fluorescent probes for visualizing intracellular Mg2+ dynamics without interference from Ca2+ fluctuation2017

    • Author(s)
      Matsui Yusuke、Sadhu Kalyan K.、Mizukami Shin、Kikuchi Kazuya
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 53 Pages: 10644~10647

    • DOI

      10.1039/C7CC06141B

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] New Biological Findings Which Were Revealed by Designed Chemical Probes2018

    • Author(s)
      Kikuchi Kazuya
    • Organizer
      A3 Meeting for Chemical Biology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] In vivo Chemical Probes for MRI and Fluorescence Imaging2018

    • Author(s)
      Kikuchi Kazuya
    • Organizer
      The 9th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference (AsBIC IX)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of Multifunctional 19F MRI Contrast Agents Based on Fluorine-encapsulated Silica Nanoparticle2018

    • Author(s)
      Kikuchi Kazuya
    • Organizer
      Imaging in 2020
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] New Biological Findings Which Were Clarified by Designed Chemical Probes2018

    • Author(s)
      Kikuchi Kazuya
    • Organizer
      MSMLG 2018, 6th International Conference on Molecular Sensors and Molecular Logic Gates
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Real-time Intravital Imaging of pH Variation Associated with Osteoclast Activity Using BODIPY Based Two Photon Excitation Probes2017

    • Author(s)
      Kikuchi Kazuya
    • Organizer
      14th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2019-12-27  

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