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緩和時間変化型機能性MRIプローブのデザイン・合成・生物応用

研究課題

研究課題/領域番号 19036012
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関大阪大学

研究代表者

菊地 和也  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70292951)

研究分担者 堀 雄一郎  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00444563)
水上 進  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30420433)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
6,600千円 (直接経費: 6,600千円)
2008年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2007年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
キーワードMRI / Gd3+ / ランタノイド / 蛍光 / 緩和時間 / <19>^F / Gd^<3+>錯体 / 常磁性相互作用 / caspase / in vivo イメージング
研究概要

酵素活性のin vivoでの可視化は、基礎研究のみならず遺伝子治療などの医療応用にも関わる重要な技術であり現在大きな注目を集めているが、実用的な手法はほとんど存在しない。蛍光イメージングは、感度は高く細胞レベルでの可視化に適している一方、MRIは、生体深部の断層画像を高い空間分解能で撮影することができる。
本研究では、アポトーシスに関わる酵素であるカスパーゼの酵素活性を^<19>F-MRIと蛍光イメージングの二つの方法で検出できるプローブの創製を行った。アポトーシスは、細胞死の一種で生物の発生段階に主に見られ、成体において、アポトーシスの異常は疾患につながることが知られており、カスパーゼはアポトーシスを制御する重要な酵素である。
まず、プローブの緩和時間・蛍光強度がともに変化するように、^<19>Fを含む蛍光化合物とランタノイド金属イオンであるGd^<3+>の錯体をカスパーゼ標的配列からなるペプチドでつないだ構造をデザインした。^<19>F-NMRの測定したところ、酵素反応前は、Gd^<3+>錯体の常磁性効果により^<19>Fの緩和時間が短縮しNMRシグナルが消失し、酵素によるペプチド切断により、Gd^<3+>錯体が^<19>Fより解離するためNMRシグナルが回復した。蛍光測定を行ったところ、酵素反応により、蛍光強度が上昇することが示された。さらに、^<19>F-MRIにより、酵素反応を可視化できるかどうかを検討したところ、酵素反応の進行に伴い、コントラストが高くなることが分かった。以上の結果から、蛍光とMRIにより、酵素活性を可視化することのできるプローブの創製に成功した。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件)

  • [雑誌論文] Lanthanide-Based Protease Activity Sensors for Time-Resolved Fluorescence Measurements2008

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society 130

      ページ: 14376-14377

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Paramagnetic Relaxation-based 19F MRI Probe to Detect Protease Activity2008

    • 著者名/発表者名
      S, Mizukami・R, Takikawa・F, Sugihara・Y, Hori・H, Tochio・M, Walchli・M, Shirakawa・K, Kikuchi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society 130

      ページ: 794-795

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Photoinactivation of Protein Function through Environment-sensitive Switching of Singlet Oxygen Generation by Photosensitizer2008

    • 著者名/発表者名
      T, Yogo・Y, Urano・A, Mizushima・H, Sunahara・T, Inoue・K, Hirose・M, lino・K, Kikuchi・T, Nagano
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105

      ページ: 28-32

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Gd3+ Based Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent Sensitive to beta-Galactosidase Activity Utilizing a Receptor-Induced Magnetization Enhancement (RIME) Phenomenon2008

    • 著者名/発表者名
      K, Hanaoka・K, Kikuchi・T, Terai・T, Komatsu & T. Nagano
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal 14

      ページ: 987-995

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-resolved Long-lived Luminescence Imaging Method Employing Luminescent Lanthanide Probes with New Microscopy System2007

    • 著者名/発表者名
      K, Hanaoaka・K, Kikuchi・S, Kobayashi & T, Nagano
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society 129

      ページ: 13502-13509

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dual Functional Probe to Detect Protease Activity for Fluorescence Measurement and ^<19>F MRI

    • 著者名/発表者名
      Shin Mizukami
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition (in press)(印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2018-03-28  

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