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2013 Fiscal Year Research-status Report

細胞内RNAイメージングのための小分子蛍光プローブの創製

Research Project

Project/Area Number 25620102
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

西澤 精一  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40281969)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
KeywordssiRNA / 蛍光プローブ / 小分子 / 相互作用 / イメージング
Research Abstract

ここ10年程の間に、RNAが関与する新規な生命現象の発見が相次ぎ、RNAはポストゲノム時代の生命科学研究における重要な研究対象となっている。本研究では、細胞内RNA可視化のためのバイオプローブとして、RNA結合性の低分子蛍光プローブを設計・合成、これに基づく細胞内RNAイメージング法の開発を試みる。本年度は、特にsiRNAを標的とする蛍光プローブの開発を重点的に進めた。
siRNAは 約20 塩基対からなる短鎖二重鎖 RNAであり、細胞内へ導入することで遺伝子発現を制御しうる。このため、がんやウイルス感染症に対する画期的な治療薬として注目されており、現在、siRNA機能の向上を目指した研究が活発に行われている。このようなsiRNA医薬の開発研究において、細胞内のsiRNA挙動を分子レベルで解析することは不可欠であるが、専ら共有結合を介した蛍光色素修飾に基づく手法に頼っているため、本来のsiRNA活性・機能を保持したsiRNAの動態評価とは異なってしまうことが問題となる。
本研究では、siRNAに特有な3’末端オーバーハング構造をsiRNA認識のための「マーカー」として着目し、siRNA結合能を有する蛍光プローブを開発した。具体的には、ペプチド核酸を基本骨格としたプローブで、この部位が相補的塩基対を形成することで、オーバーハング構造に可逆的に結合する。さらに蛍光色素としてチアゾールオレンジを連結することで、siRNAとの結合を蛍光シグナル変化として検出することができる。実際、開発したプローブを用いることで、siRNAの細胞内への取り込みやキャリアからの放出といった一連の細胞内デリバリー過程を可視化することに成功した。
本手法では、共有結合による核酸(siRNA)の化学修飾が不要なため、本来のsiRNA活性・機能をより反映した動態解析が可能になるものと期待できる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

「研究実績の概要」で述べたように、本研究で主要な標的とするsiRNAに対する蛍光プローブ(第1世代)の合成を既に完了するとともに、細胞内におけるsiRNAの可視化に成功している。今後、さらに結合機能(結合力、結合選択性)や膜透過性、蛍光応答特性の改良を進めることで、より定量的な解析や、より多様な細胞内siRNA挙動解析が可能になると期待できる。
以上のように、本研究は、おおむね順調に進展していると自己評価している。

Strategy for Future Research Activity

概ね当初の研究計画に従って研究を進める。まず、平成25年度に得た研究成果に基づいて、siRNA検出プローブの機能改良を進める。具体的には、プローブ骨格に正電荷性部位等を導入(連結)することで結合力の強化を図るとともに、蛍光応答特性に関して、より細胞内イメージングに適した2波長検出型(レシオ検出型)への改良を試みる。また、プローブの膜透過性や細胞毒性など、生細胞に適用する際にしばしば問題となる物性に関して、改良すべき課題があれば、速やかにプローブ合成にフィードバックする。
以上のように研究を遂行し、RNA結合性の低分子蛍光プローブに基づく細胞内RNAイメージング法の有用性を実証、新規な分析方法論としての技術基盤の確立を目指す。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。
平成26年度申請額と合わせ、平成26年度の研究遂行に使用する予定である。

  • Research Products

    (16 results)

All 2014 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (14 results) (of which Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Recent Progress in Abasic Site-binding Small Molecules for Detecting Single-base Mutations in DNA2014

    • Author(s)
      Seiichi Nishizawa, Yusuke Sato, Norio Teramae
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 30 Pages: 137-142

    • DOI

      10.2116/analsci.30.137

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] siRNA 解析を指向したPNA-チアゾールオレンジコンジュゲートの開発

    • Author(s)
      佐藤貴哉、佐藤雄介、岩井健太、久下周佐、西澤精一、寺前紀夫
    • Organizer
      第73回分析化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学水産学部 函館キャンパス
  • [Presentation] 有機低分子化合物による核酸認識

    • Author(s)
      西澤精一
    • Organizer
      第30回無機分析化学コロキウム
    • Place of Presentation
      東北大学川渡共同セミナーセンター
    • Invited
  • [Presentation] siRNA 解析を目指したピレン-PNA-TO分子の設計とその機能評価

    • Author(s)
      佐藤貴哉、佐藤雄介、岩井健太、久下周佐、寺前紀夫、西澤精一
    • Organizer
      平成25年度日本分析化学会東北支部若手交流会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市
  • [Presentation] Lumazine-Peptide Conjugates Display Enhanced Affinity for RNA Targets

    • Author(s)
      Hiroki Saito, Yusuke Sato, Norio Teramae, Seiichi Nishizawa
    • Organizer
      RSC Tokyo International Conference 2013
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際展示場
  • [Presentation] PNA-TO conjugates as fluorescent probes for siRNA analysis

    • Author(s)
      Takaya Sato, Yusuke Sato, Kenta Iwai, Shusuke Kuge, Norio Teramae, Seiichi Nishizawa
    • Organizer
      RSC Tokyo International Conference 2013
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際展示場
  • [Presentation] ペプチド性側鎖を利用する核酸結合リガンドの開発

    • Author(s)
      西澤精一、菅井祥加、佐藤雄介、寺前紀夫
    • Organizer
      日本分析化学会第62年会
    • Place of Presentation
      近畿大学 東大阪キャンパス
  • [Presentation] 細胞内siRNA解析を指向した蛍光性プローブの開発

    • Author(s)
      佐藤雄介、佐藤 貴哉、岩井 健太、久下 周佐、寺前 紀夫、西澤 精一
    • Organizer
      日本分析化学会第62年会
    • Place of Presentation
      近畿大学 東大阪キャンパス
  • [Presentation] ペプチド性側鎖の導入によるルマジン誘導体のRNA結合力の向上

    • Author(s)
      齊藤裕貴、佐藤雄介、寺前紀夫、西澤精一
    • Organizer
      日本分析化学会第62年会(若手講演ポスター賞)
    • Place of Presentation
      近畿大学 東大阪キャンパス
  • [Presentation] PNA-TO コンジュゲートを用いたsiRNA選択的検出

    • Author(s)
      佐藤貴哉、佐藤雄介、岩井健太、久下周佐、寺前紀夫、西澤精一
    • Organizer
      日本分析化学会第62年会
    • Place of Presentation
      近畿大学 東大阪キャンパス
  • [Presentation] Design and Synthesis of DNA- and RNA-binding Ligands for Analytical Applications

    • Author(s)
      Seiichi Nishizawa
    • Organizer
      International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
    • Place of Presentation
      東北大学川内北キャンパス
    • Invited
  • [Presentation] Design and Synthesis of DNA- and RNA-binding Ligands for Analytical Applications

    • Author(s)
      Seiichi Nishizawa
    • Organizer
      The 3rd Dalian University of Technology - Tohoku University Joint Symposium in Chemistry
    • Place of Presentation
      東北大学片平さくらホール
    • Invited
  • [Presentation] 細胞内 siRNA 解析を目指した蛍光性プローブの開発

    • Author(s)
      佐藤貴哉、佐藤雄介、岩井健太、久下周佐、寺前紀夫、西澤精一
    • Organizer
      第7回 6専攻合同シンポジウム「ヤングブレインズの連携による学際的研究の興隆」(若手講演ポスター賞)
    • Place of Presentation
      東北大学北青葉山キャンパス理学総合棟
  • [Presentation] 核酸結合リガンドの合成と分析化学的応用

    • Author(s)
      西澤精一
    • Organizer
      日本化学会東北支部秋田地区講演会
    • Place of Presentation
      秋田大学ベンチャービジネスラボラトリー
    • Invited
  • [Presentation] siRNA選択的蛍光プローブの開発

    • Author(s)
      佐藤貴哉、佐藤雄介、岩井健太、久下周佐、寺前紀夫、西澤精一
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス
  • [Remarks] 東北大学大学院理学研究科化学専攻分析化学研究室ホームページ(西澤研究室)

    • URL

      http://www.anal.chem.tohoku.ac.jp

URL: 

Published: 2015-05-28  

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