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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Development of versatile N-oxide-based fluorescent probes to study pathological dysfunction of iron metabolism

Research Project

Project/Area Number 25702050
Research InstitutionGifu Pharmaceutical University

Principal Investigator

平山 祐  岐阜薬科大学, 薬学部, 准教授 (10600207)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywordsイメージング / 鉄イオン / 蛍光プローブ
Outline of Annual Research Achievements

当該年度においてはプロトタイプである鉄(II)イオン蛍光プローブRhoNox-1の(1)多波長展開と(2)応答性・細胞内局在の最適化、(3)近赤外蛍光プローブの開発、および(4)鉄により活性化される分子の開発について昨年度に引き続き検討した。
(1) 昨年度に開発した青色、緑色、深赤色蛍光を示す蛍光プローブを使った細胞イメージング研究を実施した。特に、深赤色蛍光を示す蛍光プローブはRhoNox-1に比較して良好な蛍光応答を示し、これを使ったイメージング研究により酸素濃度依存的に細胞内の鉄イオンの酸化還元平衡が変化し、鉄(II)イオン濃度が増大することを見出した。さらに、スフェロイド培養細胞を使った実験においても中心部、すなわち低酸素領域にて鉄(II)イオン濃度が上昇することを明らかにできた。
(2) 細胞内局在制御に関して、ミトコンドリア、細胞膜、小胞体、および細胞質への局在化に成功した。特に、当初より計画していた細胞膜局在型のものについては、エンドサイトーシスによる鉄イオンの取り込みをリアルタイムで可視化することに成功し、実際にエンドソーム内にて鉄(II)イオンへと還元されることを証明できた。これらを使った各種生体イベントにおける鉄イオンの挙動解析に関しては現在継続して実施中であり、近日中に報告する予定である。
(3) 近赤外蛍光プローブに関しては、蛍光波長が780 nmのものを開発することができたが、水溶液および細胞中での蛍光強度に問題があることがわかり、さらなる構造展開を実施中である。今後も継続して開発を続けていく予定である。
(4) 昨年度開発した分子に関しては水溶液中での反応性に問題が有り、現在はN-オキシドと鉄(II)イオンの反応を利用した新しい反応を開発している。本研究計画については現在、他の研究プロジェクトへと引き継がれており、今後も継続して開発していく予定である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (25 results)

All 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Chemical tools for detecting Fe ions2017

    • Author(s)
      Tasuku Hirayama, Hideko Nagasawa
    • Journal Title

      Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition

      Volume: 60 Pages: 39-48

    • DOI

      10.3164/jcbn.16-70

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Role of hemoglobin and transferrin in multi-wall carbon nanotube-induced mesothelial injury and carcinogenesis2016

    • Author(s)
      Yue Wang, Yasumasa Okazaki, Lei Shi, Hiro Kohda, Minoru Tanaka, Kentaro Taki, Tomoki Nishioka, Tasuku Hirayama, Hideko Nagasawa, Yoriko Yamashita, Shinya Toyokuni
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: 107 Pages: 250-257

    • DOI

      10.1111/cas.12865

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Contrasting intra- and extracellular distribution of catalytic ferrous iron in ovalbumin-induced peritonitis2016

    • Author(s)
      Fumiya Ito, Takahiro Nishiyama, Lei Shi, Masahiko Mori, Tasuku Hirayama, Hideko Nagasawa, Hiroyuki Yasui, Shinya Toyokuni
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 476 Pages: 600-606

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2016.06.003

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 生体内の鉄イオン変動を検出する新しいツール分子の開発と応用2017

    • Author(s)
      平山 祐
    • Organizer
      日本薬学会第137年会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2017-03-24 – 2017-03-27
    • Invited
  • [Presentation] 二価鉄蛍光プローブの開発とがん細胞における鉄動態解析への応用2017

    • Author(s)
      平山 祐、丹羽 正人、永澤 秀子
    • Organizer
      日本薬学会第137年会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2017-03-24 – 2017-03-27
  • [Presentation] 細胞中での拡散性を高めた鉄(II)イオン蛍光プローブの開発2017

    • Author(s)
      丹羽 正人、平山 祐、奥田 健介、永澤 秀子
    • Organizer
      日本薬学会第137年会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2017-03-24 – 2017-03-27
  • [Presentation] 二価鉄検出蛍光プローブの多色展開2017

    • Author(s)
      平山 祐、坪井 ひとみ、丹羽 正人、永澤 秀子
    • Organizer
      日本酸化ストレス学会東海支部第5回学術集会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2017-02-18 – 2017-02-18
  • [Presentation] A color series of fluorescent probes for detection of labile iron in living cells2016

    • Author(s)
      Tasuku Hirayama, Hitomi Tsuboi, Masato Niwa, Hideko Nagasawa
    • Organizer
      8th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • Place of Presentation
      Auckland, New Zealand
    • Year and Date
      2016-12-03 – 2016-12-09
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of a plasma membrane-anchoring Fe(II) probe based on N-oxide chemistry2016

    • Author(s)
      Masato Niwa, Tasuku Hirayama, Hideko Nagasawa
    • Organizer
      8th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • Place of Presentation
      Auckland, New Zealand
    • Year and Date
      2016-12-03 – 2016-12-09
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生体内での鉄(II)イオン検出を目指した19F-MRIプローブ分子の開発2016

    • Author(s)
      鈴木 萌恵、平山 祐、永澤 秀子
    • Organizer
      第14回がんとハイポキシア研究会
    • Place of Presentation
      岐阜
    • Year and Date
      2016-11-04 – 2016-11-05
  • [Presentation] 細胞内鉄(II)イオン濃度の変動を検出できる蛍光プローブの開発2016

    • Author(s)
      丹羽 正人、平山 祐、奥田 健介、永澤 秀子
    • Organizer
      第14回がんとハイポキシア研究会
    • Place of Presentation
      岐阜
    • Year and Date
      2016-11-04 – 2016-11-05
  • [Presentation] 細胞小器官選択的鉄(II)イオンプローブによるフェロトーシス誘導路の鉄動態解析2016

    • Author(s)
      平山 祐、三木 彩路、丹羽 正人、永澤 秀子
    • Organizer
      第14回がんとハイポキシア研究会
    • Place of Presentation
      岐阜
    • Year and Date
      2016-11-04 – 2016-11-05
  • [Presentation] 生体組織内での鉄(II)イオン検出を目指した19F-MRIプローブ分子の開発2016

    • Author(s)
      鈴木 萌恵、平山 祐、柳沢 大治郎、遠山 育夫、永澤 秀子
    • Organizer
      病院薬剤師会東海ブロック・薬学会東海支部合同学術集会
    • Place of Presentation
      岐阜
    • Year and Date
      2016-10-30 – 2016-10-30
  • [Presentation] 二価鉄イオン検出蛍光プローブを用いたferroptosisにおける鉄動態解析2016

    • Author(s)
      三木 彩路、平山 祐、永澤 秀子
    • Organizer
      病院薬剤師会東海ブロック・薬学会東海支部合同学術集会
    • Place of Presentation
      岐阜
    • Year and Date
      2016-10-30 – 2016-10-30
  • [Presentation] 多色化を目指した二価鉄蛍光プローブ群の開発2016

    • Author(s)
      平山 祐、丹羽 正人、坪井 ひとみ、永澤 秀子
    • Organizer
      第40回鉄バイオサイエンス学会学術集会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2016-09-10 – 2016-09-11
  • [Presentation] 細胞小器官選択的二価鉄蛍光プローブによる鉄依存的細胞死(Ferroptosisi)における鉄動態解明2016

    • Author(s)
      平山 祐、三木 彩路、丹羽 正人、永澤 秀子
    • Organizer
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      金沢
    • Year and Date
      2016-09-07 – 2016-09-11
  • [Presentation] Molecular imaging of iron metabolism during ferroptosis with a novel mitochondria-targeting fluorescent probe2016

    • Author(s)
      Tasuku Hirayama, Masato Niwa, Satoki Kadota, Ayaji Miki, Kensuke Okuda, Hideko Nagasawa
    • Organizer
      World Molecular Imaging Conference 2016
    • Place of Presentation
      New York, USA
    • Year and Date
      2016-09-07 – 2016-09-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生きた細胞の中で鉄を見る2016

    • Author(s)
      平山 祐
    • Organizer
      第29回生物無機化学夏季セミナー
    • Place of Presentation
      交野
    • Year and Date
      2016-09-01 – 2016-09-03
    • Invited
  • [Presentation] 酸化ストレス源としての鉄イオンを観ることで分かってきたこと2016

    • Author(s)
      平山 祐
    • Organizer
      フリーラジカルスクール2016
    • Place of Presentation
      館山
    • Year and Date
      2016-08-08 – 2016-08-09
    • Invited
  • [Presentation] 二価鉄イオン蛍光プローブの構造最適化とその応用2016

    • Author(s)
      丹羽 正人、平山 祐、永澤 秀子
    • Organizer
      第28回生体機能関連化学部会若手の会サマースクール
    • Place of Presentation
      蒲郡
    • Year and Date
      2016-07-15 – 2016-07-16
  • [Presentation] 二価鉄イオンに応答してキノンメチドを発生するタンパク質標識プローブの開発2016

    • Author(s)
      深谷 忠徳、平山 祐、永澤 秀子
    • Organizer
      創薬懇話会2016
    • Place of Presentation
      蓼科
    • Year and Date
      2016-06-30 – 2016-07-01
  • [Presentation] がん細胞における二価鉄検出プローブによる鉄代謝イメージング2016

    • Author(s)
      三木 彩路、平山 祐、永澤 秀子
    • Organizer
      創薬懇話会2016
    • Place of Presentation
      蓼科
    • Year and Date
      2016-06-30 – 2016-07-01
  • [Presentation] 細胞膜上に局在する鉄(II)イオン検出蛍光プローブの開発2016

    • Author(s)
      丹羽 正人、平山 祐、奥田 健介、永澤 秀子
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会第11回年会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2016-06-15 – 2016-06-17
  • [Presentation] ミトコンドリア局在型二価鉄蛍光プローブを使った鉄依存的細胞死の解析2016

    • Author(s)
      平山 祐、奥田 健介、永澤 秀子
    • Organizer
      第20回日本がん分子標的治療学会学術集会
    • Place of Presentation
      別府
    • Year and Date
      2016-05-30 – 2016-06-01
  • [Presentation] Development of Fe(II)-specific fluorescent probes to monitor cellular labile iron during oxidative stress-mediated biological events2016

    • Author(s)
      Tasuku Hirayama
    • Organizer
      第9回国際NO学会学術集会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2016-05-20 – 2016-05-22
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-01-16  

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