新規活性酸素種プローブの創製に基づくマルチモーダルin vivo病態イメージング

• 研究課題/領域番号: 09J10652
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 生物分子科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 黄色 大悲 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2009年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: 近赤外蛍光プローブ / In vivoイメージング / スクアリン酸系色素 / タンパク結合 / アルカリホスファターゼ / ウェスタンブロッティング / β-ガラクトシダーゼ / ハイドロダイナミクス法 / 活性酸素種 / 虚血再灌流 / 酸化ストレス / シアニン色素 / ガドリニウム錯体 / MRI / マルチモダリティ

研究概要

申請者は、昨年度までに置換基の脱離反応によるタンパク結合性の変化を蛍光制御原理とした近赤外蛍光プローブの新規分子設計手法を構築し、β-ガラクトシダーゼ(β-Gal)プローブ6SqGalの開発に成功している。そこで、本年度は本設計法の更なる有用性を示すため、以下の二点について研究を進めた。1.脱リン酸化酵素検出蛍光プローブの開発とウェスタンブロッティングへの応用について検討した。具体的には、リン酸基の導入によって色素のタンパク結合を阻害し、アルカリホスファターゼ(ALP)によってリン酸基が加水分解されるとタンパク結合が生じ、蛍光強度が上昇するというALPプローブを開発した。さらに、開発したプローブをウェスタンブロッティングに応用し、既存の試薬と比較して標的タンパク質が高感度に蛍光検出可能であることを示した。2.6SqGalを用いたβ-Gal活性のin vivoイメージングについて検討した。具体的には、ハイドロダイナミクス法という遺伝子導入法によってマウスの肝臓にβ-Gal遺伝子を導入し、発現した酵素活性の蛍光検出を試みたところ、対照遺伝子を導入したマウスの肝臓と比較して顕著な蛍光が認められ、開発したプローブを用いた酵素活性のin vivoイメージングに成功した。上記のように、本年度は既存の手法では開発が困難であったALPおよびβ-Galの酵素活性を検出する近赤外蛍光プローブの開発と応用に成功し、タンパク結合を利用した分子設計法の有用性を示した。本研究において確立された近赤外蛍光プローブの設計法はさらに多様な生体分子を動物個体において可視化しうるという観点からプローブ開発研究において極めて意義深いものであるとともに、核磁気共鳴(MR)シグナルを変化させる分子設計法を同時に分子内に組み込むことによって当初の研究計画に記載した近赤外蛍光とMRイメージングを組み合わせたマルチモーダルな新規活性酸素種プローブの開発が達成できると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Rational Design of Boron Dipyrromethene (BODIPY)-based Photobleaching-resistant Fluorophore Applicable to Protein Dynamics Study (2011)
  • 著者名/発表者名: Komatsu T., Oushiki D., Takeda A., Miyamura M., Ueno T., Terai T., Hanaoka K., Urano Y., Mineno T., Nagano T.
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 47 号: 36 ページ: 10055-10057
  • DOI: 10.1039/c1cc13367e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Positive correlation between the generation of reactive oxygen species and activation/reactivation of transgene expression after hydrodynamic injections into mice. (2011)
  • 著者名/発表者名: Takiguchi N., Takahashi Y., Nishikawa M., Matsui Y., Fukuhara Y., Oushiki D., Kiyose K., Hanaoka K., Nagano T., Takakura Y.
  • 雑誌名: Pharmaceutical Research 巻: 28 ページ: 702-711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hypoxia-sensitive fluorescent probes for in vivo real-time fluorescence imaging of acute ischemia. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kiyose K., Hanaoka K., Oushiki D., Nakamura T., Kajimura M., Suematsu M., Nishimatsu H., Yamane T., Terai T., Hirata Y., Nagano T.
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 132 ページ: 15846-15848
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development and Application of a Near-Infrared Fluorescence Probe for Oxidative Stress Based on Differential Reactivity of Linked Cyanine Dyes (2010)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 132 ページ: 2795-2801
  • 査読あり
• [学会発表] タンパク結合を制御原理とした新規近赤外蛍光プローブの開発と応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 学会等名: 日本薬学会第132年会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] タンパク結合を制御原理とした新規近赤外蛍光プローブの開発と応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 学会等名: 日本分析化学会第60年会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県)
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] タンパク結合を制御原理とした新規近赤外蛍光プローブの開発と応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 学会等名: 第9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
  • 発表場所: ホテル箱根アカデミー(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] Development of a Near-infrared Fluorescence Probe Utilizing Dye-Protein Interaction (2011)
  • 著者名/発表者名: Daihi Oushiki
  • 学会等名: 4th European Conference on Chemistry for Life Sciences
  • 発表場所: Budapest (Hungary)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] タンパク結合を制御原理とした新規近赤外蛍光プローブの開発と応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 学会等名: 第11回東京大学生命科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2011-06-04
• [学会発表] タンパク結合を制御原理とした新規近赤外蛍光プローブの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 学会等名: 第6回日本分子イメージング学会総会・学術集会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] ポリメチン系色素の特性を利用した新規分子設計法に基づく近赤外蛍光プローブの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 学会等名: 日本薬学会第131年会
  • 発表場所: ツインメッセ静岡(静岡県)
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] 生体応用を指向した活性酸素種検出近赤外蛍光プローブの開発と応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 学会等名: 第43回酸化反応討論会
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2010-11-13
• [学会発表] Development and Application of a Near-Infrared Fluorescence Probe for In Vivo Imaging of Reactive Oxygen Species (2010)
  • 著者名/発表者名: Daihi Oushiki
  • 学会等名: World Molecular Imaging Congress 2010
  • 発表場所: 京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 2010-09-10
• [学会発表] 生体応用を指向した活性酸素種検出近赤外蛍光プローブの開発と応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 学会等名: 第63回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: 神奈川県民ホール(神奈川県)
  • 年月日: 2010-06-24
• [学会発表] Development and Application of a Near-Infrared Fluorescence Probe for In Vivo Imaging of Reactive Oxygen Species and Reactive Nitrogen Species (2010)
  • 著者名/発表者名: Daihi Oushiki
  • 学会等名: The 6th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
  • 発表場所: 京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] 生体応用を指向した活性酸素種検出蛍光プローブの開発と応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 学会等名: 第10回東京大学生命科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2010-05-01
• [学会発表] 新規近赤外蛍光プローブを用いた酸化ストレスのin vivoイメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 学会等名: 日本薬学会第130年会
  • 発表場所: 就実大学(岡山県)
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] 生体応用を指向した活性酸素種検出近赤外蛍光プローブの開発と応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 学会等名: 第8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
  • 発表場所: 岡山大学創立五十周年記念館(岡山県)
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] 新規活性酸素種検出近赤外蛍光プローブを用いた酸化ストレスイメージング (2009)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会第4回年会
  • 発表場所: 神戸市産業振興センター(兵庫県)
  • 年月日: 2009-05-19
• [学会発表] In vivoイメージングを目指した活性酸素種検出蛍光プローブの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 黄色大悲
  • 学会等名: 日本分子イメージング学会 第4回学術集会
  • 発表場所: 学術総合センター(東京都)
  • 年月日: 2009-05-14