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マルチカラー酸素プローブ分子群を駆使した3次元細胞内の酸素濃度イメージング

研究課題

研究課題/領域番号 17H02078
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関群馬大学

研究代表者

吉原 利忠  群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (10375561)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
キーワードりん光 / イリジウム錯体 / りん光寿命 / イメージング / 酸素 / 細胞 / 組織 / スフェロイド / 可視化
研究成果の概要

本研究では,Ir錯体を基軸としたマルチカラー発光酸素プローブ分子を設計・合成し,3次元培養されたスフェロイド内の酸素濃度および濃度分布を,共焦点顕微鏡を用いて高感度,非侵襲的にイメージングした。また,実用的な酸素濃度解析試薬として,高い細胞親和性を示すレシオ酸素プローブ分子を開発した。これにより,平面培養細胞では得られないより組織に近い状態で,酸素濃度解析が可能となり,個々の細胞内代謝過程の違いや,がん腫瘍など低酸素組織内部の酸素化状態について明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

酸素は,我々が生命活動を維持するために必要不可欠な分子です。本研究では,組織モデルとして良く利用されている細胞塊(スフェロイド)内の酸素レベルを明らかにする方法論の開発に取り組みました。得られた研究成果から,スフェロイド内部の細胞は,外側の細胞に比べてより低酸素環境に陥っていることが分かりました。この知見は,がん腫瘍など,細胞が異常増殖し血流が不十分な組織内の酸素レベルを明らかにすることに繋がり,がんの発見,診断,治療法の開発に貢献することができます。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (57件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (42件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (3件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Synthesis, Structures, and Properties of Neutral and Radical Cationic S,C,C-Bridged Triphenylamine2020

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichiro Kato, Takanori Matsuoka, Shuichi Suzuki, Motoko S. Asano, Toshitada Yoshihara, Seiji Tobita, Taisuke Matsumoto, Chitoshi Kitamura
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 22 号: 2 ページ: 734-738

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b04575

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Absolute Quantum Yield Measurements of Near-Infrared Emission with Correction for Solvent Absorption2019

    • 著者名/発表者名
      Hoshi Ryosuke、Suzuki Kengo、Hasebe Naoya、Yoshihara Toshitada、Tobita Seiji
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 92 号: 1 ページ: 607-611

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b03297

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ratiometric oxygen probes with a cell-penetrating peptide for imaging oxygen levels in living cells2019

    • 著者名/発表者名
      Yasukagawa Mami、Yamada Keiich、Tobita Seiji、Yoshihara Toshitada
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      巻: 383 ページ: 111983-111983

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2019.111983

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorescence quenching-based assay for measuring Golgi endo-α-mannosidase2019

    • 著者名/発表者名
      Kanae Sano, Taiki Kuribara, Nozomi Ishii, Ayumi Kurokawa, Toshitada Yoshihara, Seiji Tobita, Kiichiro Totani, Ichiro Matsuo
    • 雑誌名

      Chemistry-An Asian Journal

      巻: 印刷中 号: 11 ページ: 1965-1969

    • DOI

      10.1002/asia.201900240

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] りん光寿命計測に基づく組織内酸素分圧イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      吉原利忠,水上輝市,塩崎秀一,平川陽亮,南学正臣,飛田成史
    • 雑誌名

      JSMI Report

      巻: 12 ページ: 3-8

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure-efficiency relationship of photoinduced electron transfer-triggered nitric oxide releasers.2019

    • 著者名/発表者名
      Ieda N, Oka Y, Yoshihara T, Tobita S, Sasamori T, Kawaguchi M, Nakagawa H
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 9 号: 1 ページ: 1430-1430

    • DOI

      10.1038/s41598-018-38252-5

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ir(iii) complex-based oxygen imaging of living cells and ocular fundus with a gated ICCD camera2018

    • 著者名/発表者名
      Akiyama H, Takahashi I, Shimoda Y, Mukai R, Yoshihara T, Tobita S.
    • 雑誌名

      Photochem Photobiol Sci

      巻: 17(6) 号: 6 ページ: 846-853

    • DOI

      10.1039/c8pp00122g

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intravital phosphorescence lifetime imaging of the renal cortex accurately measures renal hypoxia.2018

    • 著者名/発表者名
      Hirakawa Y, Mizukami K, Yoshihara T, Takahashi I, Khulan P, Honda T, Mimura I, Tanaka T, Tobita S, Nangaku M.
    • 雑誌名

      Kidney Int.

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1483-1489

    • DOI

      10.1016/j.kint.2018.01.015

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 水溶性イリジウム錯体とりん光寿命イメージング顕微鏡を用いた眼底血管の酸素濃度計測2019

    • 著者名/発表者名
      藤井芳樹,塩崎秀一,田村拓人,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      令和元年度日本化学会関東支部群馬地区研究交流発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] クマリン誘導体を配位子に有するIr(Ⅲ)錯体の開発と生体内酸素プローブへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      広瀬達也,吉原利忠,水上輝市,片野彩花,塩崎秀一,飛田成史
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 白金錯体の光物理特性および生体内酸素プローブへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      吉川卓視,斎藤正貴,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] クマリン類を配位子に有するイリジウム錯体を用いた高輝度水溶性酸素プローブの開発2019

    • 著者名/発表者名
      高橋祐紀,吉原利忠,塩崎秀一,松村菜生,飛田成史
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光性分子ローターおよび蛍光寿命イメージング顕微鏡を用いた細胞・組織内のミクロ粘度測定2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木唯花,丸山凌,片野彩花,飛田成史,吉原利忠
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 共焦点りん光イメージング顕微鏡を用いた肝臓組織の高 分解能酸素イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      水上輝市,片野彩花,塩崎秀一,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      第7回低酸素研究会学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 細胞および血中酸素プローブを用いた組織内酸素分圧イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      吉原利忠,綿貫千優,水上輝市,飛田成史
    • 学会等名
      第14回日本分子イメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] PLIM法を用いたがん組織の高分解能酸素イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      田村拓人,吉原利忠,水上輝市,塩崎秀一,片野彩花,松村菜生,六代範,西山正彦,飛田成史
    • 学会等名
      第14回日本分子イメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] クマリン誘導体を用いた蛍光性脂質滴イメージングプローブの開発2019

    • 著者名/発表者名
      丸山凌,塩崎秀一,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      第14回日本分子イメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of Ratiometric Oxygen Probes Based on Green Fluorophore and Red Phosphor for Visualization of Intracellular Oxygen Level2019

    • 著者名/発表者名
      M. Yasukagawa, S. Tobita and T. Yoshihara
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Bioimaging, September
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 共焦点りん光イメージング顕微鏡を用いた肝臓組織の高 分解能酸素イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      片野彩花,水上輝市,塩崎秀一,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      第7回低酸素研究会学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 水溶性イリジウム錯体(III)を用いた腎 臓の血中酸素イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      吉原利忠,水上輝市,平川陽亮,南学正臣,飛田成史
    • 学会等名
      日本化学会第99 回春季年会(2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内酸素レベル計測を目指した緑色蛍光・ 赤色りん光レシオ酸素プローブの開発2019

    • 著者名/発表者名
      安ヵ川真美,吉原利忠,山田圭一,飛田成史
    • 学会等名
      日本化学会第99 回春季年会(2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Emission Lifetime Images of Living Tissues Using a Phosphorescence Iridium(III) Complex and Confocal Lifetime Imaging Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshihara, H. Akiyama, S. Rokudai, M. Nishiyama and S. Tobita
    • 学会等名
      5th Internationl Symposium of Gunma University Medical Innovation and 9th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Green-Emitting Iridium(III) Complexes with Phenylpyridine Ligands for Oxygen Sensing in Living Cells2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshihara, S. Sato, N. Matsumura, S. Shiozaki and S. Tobita
    • 学会等名
      The 27th IUPAC Symposium on Photochemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Resolution imaging of Oxygen Status of Mouse Kidney by Phosphorescence Lifetime Imaging Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      K. Muzukami, N. Matsumura, S. Yuasa, T. Yoshihara and S. Tobita
    • 学会等名
      The 27th IUPAC Symposium on Photochemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Ratiometric Oxygen Probes with Cell-Penetrating Peptide for Intracellular Oxygen Imaging2018

    • 著者名/発表者名
      M. Yasukagawa, T. Yoshihara and S. Tobita
    • 学会等名
      The 27th IUPAC Symposium on Photochemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Resolution Oxygen Imaging of Cell Spheroid and Living Tissues Using Phosphorescence Lifetime Imaging Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      K. Mizukami, T. Yoshihara and S. Tobita
    • 学会等名
      The 27th IUPAC Symposium on Photochemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] りん光寿命イメージング法によるin vivo 酸素分圧計測2018

    • 著者名/発表者名
      吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      第41 回日本 分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] りん光寿命計測に基づく細胞スフェ ロイドと肝臓の高分解能酸素イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      水上輝市,片野彩花,塩崎秀一,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      第16 回がんとハイポキシア研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 共焦点りん光寿 命イメージング顕微鏡(PLIM)を用いた腫瘍組織のin vivo 酸素イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      田村拓人,吉原利忠,水上輝市,塩崎秀一,六代範,西山正彦,飛田成史
    • 学会等名
      第16 回がんと ハイポキシア研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of Ratiometric Oxygen Probes with Cell Penetrating Peptide and Measurement of Intracellular Oxygen Levels2018

    • 著者名/発表者名
      Mami Yasukagawa, Toshitada Yoshihara and Seiji Tobita
    • 学会等名
      2018 年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 積分球を用いた近赤外絶対発光量子収 率測定2018

    • 著者名/発表者名
      星亮輔,鈴木健吾,吉原利忠,水上輝市,飛田成史
    • 学会等名
      2018 年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マルチカラー酸素イメージングを目指したカチ オン性イリジウム錯体の開発2018

    • 著者名/発表者名
      中野晃貴,吉原利忠,水上輝市,飛田成史
    • 学会等名
      2018 年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 環状シロキサン中におけるUVB/UVA 広帯域サンスクリーン の光化学特性2018

    • 著者名/発表者名
      吉原利忠,梁島歩美,飛田成史
    • 学会等名
      第40 回日本光医学・光生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 共焦点りん光寿命イメージング顕微 鏡を用いた組織内酸素分圧計測2018

    • 著者名/発表者名
      吉原利忠,塩崎秀一,平川陽亮,南学正臣,飛田成史
    • 学会等名
      第13 回日本分子イメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] PLIM 法による細胞スフェロイドの酸素化状態のリアルタイ ムイメージング2018

    • 著者名/発表者名
      水上輝市,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      第13 回日本分子イメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アミノデキストランに配 位子を結合させた血中滞留型Ir 錯体を用いた腎臓の血管イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      湯浅志保,吉原利忠,片野彩花,松村菜生,塩崎秀一,飛田成史
    • 学会等名
      第13 回日本分子イメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 共焦点りん光寿命イメー ジング顕微鏡を用いた肝臓内酸素化状態の高分解能イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      片野彩花,水上輝市,塩崎秀一,松村菜生,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      第13 回日本分子イメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ポリエチレン グリコールを配位子に有する水溶性Ir 錯体を用いた膵臓の血中酸素濃度測定2018

    • 著者名/発表者名
      松村菜生,塩崎秀一,水上輝市,齋藤正貴,片野彩花,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      第13 回日本分子イメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 共焦点りん光寿命イメージング顕微鏡を用いた腫瘍の酸素化状態の高分解能イメージ ング2018

    • 著者名/発表者名
      田村拓人,吉原利忠,水上輝市,塩崎秀一,片野彩花,松村菜生,六代 範,西山正彦,飛田 成史
    • 学会等名
      第13 回日本分子イメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Emission Lifetime Images of Living Cells and Tissues Using a Phosphorescence Iridium(III) Complex and a Confocal Lifetime Imaging Microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshihara, H. Akiyama, S. Rokudai, M. Nishiyama and S. Tobita
    • 学会等名
      4th International Symposium of Gunma University Medical Innovation
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ratiometric Small Molecular Probes Based on Dual Emission for Intracellular Oxygen Sensing2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshihara and S. Tobita
    • 学会等名
      OSA Biophotonics Congress: Optics in the Life Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] オリゴアルギニンリンカーを用いたレシオ酸素プローブの光物理特性および細胞内酸素センシング2017

    • 著者名/発表者名
      安ヵ川真美,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      平成29年度日本化学会関東支部群馬地区研究交流発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] イリジウム錯体のりん光寿命計測に基づく腎臓の酸素レベル計測2017

    • 著者名/発表者名
      吉原利忠,平川陽亮,水上輝市,南学正臣,飛田成史
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 共焦点りん光寿命イメージング顕微鏡を用いた脂肪細胞中の酸素イメージング2017

    • 著者名/発表者名
      Purevsuren Khulan,水上輝市,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] イリジウム錯体を発光プローブとしたシリコーンゲル膜酸素センサー2017

    • 著者名/発表者名
      山田健登,大阿久智樹,槇靖幸,土橋敏明,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Ir(III)錯体を用いた細胞内酸素濃度定量:培養細胞を用いた検量線の作成2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤正貴,平野翔太,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] アミノアセトフェノンとビフェニル誘導体を連結させたUVB/UVA広帯域サンスクリーン2017

    • 著者名/発表者名
      吉原利忠,小野澤真美,飛田成史
    • 学会等名
      第39回日本光医学・光生物学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内多色酸素濃度イメージングを目指した緑色りん光イリジウム錯体の開発2017

    • 著者名/発表者名
      吉原利忠,佐藤佐紀,永森愛美,飛田成史
    • 学会等名
      第12回日本分子イメージング学会学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 細胞膜透過性ペプチドを有するレシオ酸素プローブを用いた細胞内酸素センシング2017

    • 著者名/発表者名
      安ヵ川真美,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      第12回日本分子イメージング学会学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] りん光寿命イメージング顕微鏡を用いた腎表面酸素分圧勾配の抽出2017

    • 著者名/発表者名
      平川陽亮,吉原利忠,三村維真理,南学正臣,飛田成史
    • 学会等名
      第12回日本分子イメージング学会学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] Quenched-phosphorescence Detection of Molecular Oxygen: Applications in Life Sciences2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshihara, Y. Hirakawa, M. Nangaku and S. Tobita (共著),Editors: Dmitri B Papkovsky, Ruslan I Dmitriev
    • 総ページ数
      368
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry, London
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] ナノテクノロジーが拓く未来の医療2017

    • 著者名/発表者名
      吉原利忠(分担執筆),片岡一則(編著)
    • 総ページ数
      254
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      9784863453630
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 群馬大学理工学府分子科学部門 飛田研究室

    • URL

      https://tobita-lab.chem-bio.st.gunma-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://tobita-lab.chem-bio.st.gunma-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 群馬大学大学院理工学府分子科学部門飛田研究室

    • URL

      http://tobita-lab.chem-bio.st.gunma-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞および組織内脂質滴の蛍光イメージング試薬2020

    • 発明者名
      吉原利忠,丸山凌,飛田成史
    • 権利者名
      吉原利忠,丸山凌,飛田成史
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞および組織内酸素濃度測定試薬2019

    • 発明者名
      吉原利忠,広瀬達也,飛田成史
    • 権利者名
      吉原利忠,広瀬達也,飛田成史
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-153754
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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