化学プローブのデザイン・合成による動物個体イメージング

• 研究課題/領域番号: 20675004
• 研究種目: 若手研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生体関連化学
• 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)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 105,950千円 (直接経費: 81,500千円、間接経費: 24,450千円); 2012年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2011年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2010年度: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2009年度: 24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円); 2008年度: 26,390千円 (直接経費: 20,300千円、間接経費: 6,090千円)
• キーワード: 生物無機化学 / 可視化プローブ / MRI / in vivoイメージング / シリカナノ粒子 / MRIプローブ / 蛍光標識 / BLタグ / アゾピリジン / 生細胞イメージング / βラクタマーゼ変異体 / 蛋白質標識技術 / 蛍光プローブ / 蛍光イメージング / 蛋白質ラベル化法 / タグ蛋白質 / 発蛍光型プローブ / β-lactamase変異体

研究概要

本研究では機能性小分子プローブをデザイン・合成し、生きた状態での生体内分子が有する生理機能の直接観測を行う。この目的のため、in vivo(動物個体)における可視化解析のための化学原理を精査し、生命科学研究に応用可能なスペックにみあう分子プローブ開発を行う。この結果、生物個体内の分子動態解析への応用や蛋白質の生体内ラベル化法が可能となり、化学を用いた新時代の生命科学研究を展開してきた。

評価記号

検証結果 (区分)

A-

研究成果

• [雑誌論文] Multifunctional Core-shell Silica Nanoparticles for Highly Sensitive ^<19>F MRI (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Matsushita, S. Mizukami, F. Sugihara, Y. Nakanishi, Y. Yoshioka & K. Kikuchi
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 52(in press) 号: 4 ページ: 52-52
  • DOI: 10.1002/anie.201308500
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Fluorogenic Probes for Quick No-Wash Live-Cell Imaging of Intracellular Proteins (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Hori, T. Norinobu, M. Sato, K. Arita, S. Shirakawa & K. Kikuchi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 135 号: 33 ページ: 12360-12365
  • DOI: 10.1021/ja405745v
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Small-Molecule-Based Protein-Labeling Technology in Live Cell Studies : Probe-Design Concepts and Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Mizumkami, Y. Hori & K. Kikuchi
  • 雑誌名: Acc. Chem. Res 巻: 46(in press) 号: 1 ページ: 247-256
  • DOI: 10.1021/ar400135f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Fluorogenic Probe with Transesterification Switch for Detection of Histone Deacetylase Activity (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Baba, Y. Hori, S. Mizukami & K. Kikuchi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134 号: 35 ページ: 14310-14313
  • DOI: 10.1021/ja306045j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Protein-Labeling Probes with Redesigned Fluorogenic Switch Based on Intramolecular Association for No-wash Live-cell Imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Hori, Y., Nakaki, K., Sato, M., Mizukami, S., Kikuchi, K.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: (In press) 号: 23 ページ: 5611-5614
  • DOI: 10.1002/anie.201200867
  • 査読あり
• [雑誌論文] No-Wash Protein Labeling with Designed Fluorogenic Probes and Application to Real-Time Pulse-Chase Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Mizukami, S. Watanabe, Y. Akimoto & K. Kikuchi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134 号: 3 ページ: 1623-1629
  • DOI: 10.1021/ja208290f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simple and Real-time Colorimetric Assay for Glycosidases Activity Using Functionalized Gold Nanoparticles and Its Application for Inhibitor Screening (2012)
  • 著者名/発表者名: Z. Zeng, S. Mizukami & K. Kikuchi
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 84 号: 21 ページ: 9089-9085
  • DOI: 10.1021/ac301677v
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescent Probe for Detection of His tone Deacetylase Activity Based on Aggregation-Induced Emission (2012)
  • 著者名/発表者名: Dhara, K., Hori, Y., Baba, R, Kikuchi, K.
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 48 号: 94 ページ: 11534-11536
  • DOI: 10.1039/c2cc36591j
  • 査読あり
• [雑誌論文] ^<19>F MRI monitoring of Gene Expression in Living Cells via Cell Surface β-Lactamase Activity (2012)
  • 著者名/発表者名: 松下尚嗣、水上進、杉原文徳、白川昌宏、菊地和也
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 13 号: 11 ページ: 1579-1583
  • DOI: 10.1002/cbic.201200331
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Approach for Fluorogenic Protein Labeling Via Photoinduced Electron Transfer Based BL-tag Protein Labeling Method (2012)
  • 著者名/発表者名: K. K. Sadhu, S. Mizukami, C. R. Lanam & K. Kikuchi
  • 雑誌名: Chem. Asia. J. 巻: 7 号: 2 ページ: 272-276
  • DOI: 10.1002/asia.201290001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Switchable MRI Contrast Agents Based on Morphological Changes of pH-responsive Polymers (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Okada, S. Mizukami & K. Kikuchi
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 20 号: 2 ページ: 769-774
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2011.12.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] In Vivo Fluorescence Imaging of Bone-Resorbing Osteoclasts (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Kowada, J. Kikuta, A. Kubo, M. Ishii, H. Maeda, S. Mizukami & K. Kikuchi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 133 号: 44 ページ: 17772-17776
  • DOI: 10.1021/ja2064582
  • 査読あり
• [雑誌論文] Covalent Protein Labeling with a Lanthanide Complex and its Application to Photoluminescence Lifetimebased Multicolor Bioimaging (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Mizukami, T. Yamamoto, A. Yoshimura, S. Watanabe & K. Kikuchi
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 50 号: 37 ページ: 8750-8752
  • DOI: 10.1002/anie.201103775
  • 査読あり
• [雑誌論文] Covalent Protein Labeling with a Lanthanide Complex and its Application to Photoluminescence Lifetime-based Multicolor Bioimaging (2011)
  • 著者名/発表者名: Shin Mizukami, Taku Yamamoto, Akimasa Yoshimura, Shuji Watanabe, Kazuya Kikuchi
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 50 号: 37 ページ: 8750-8752
  • DOI: 10.1002/ange.201103775
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intracellular Protein Labeling with Prodrug-Like Probes Using a Mutant β-Lactamase Tag (2011)
  • 著者名/発表者名: Shuji Watanabe, Shin Mizukami, Yuri Akimoto, Yuichiro Hori, Kazuya Kikuchi
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 17 号: 30 ページ: 8342-8349
  • DOI: 10.1002/chem.201100973
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocontrolled Compound Release System Using Caged Antimicrobial Peptide (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Mizukami, M. Hosoda, T. Satake, S. Okada, Y. Hori, T. Furuta & K. Kikuchi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 132 号: 28 ページ: 9524-9525
  • DOI: 10.1021/ja102167m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocontrolled Compound Release System Using Caged Antimicrobial Peptide (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Mizukami, M.Hosoda, T.Satake, S.Okada, Y.Hori, T.Furuta, K.Kikuchi
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 132 ページ: 9524-9525
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multicolor Protein Labeling in Living Cells Using Mutant β-Lactamase-Tag Technology (2010)
  • 著者名/発表者名: Shuji Watanabe
  • 雑誌名: Bioconjugate Chemistry 巻: 21 ページ: 2320-2326
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocontrolled Compound Release System Using Caged Antimicrobial Peptide (2010)
  • 著者名/発表者名: Shin Mizukami
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 132 ページ: 9524-9525
  • 査読あり
• [雑誌論文] Turn-on Fluorescent Switch Involving Aggregation and Elimination Processes for β-Lactamase-Tag (2010)
  • 著者名/発表者名: Kalyan K Sadhu
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 46 ページ: 7403-7405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoactive Yellow Protein- Based Protein Labeling System with Turn-on Fluorescence Intensity (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Hori, H. Ueno, S.Mizukami & K. Kikuchi,
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 131 号: 46 ページ: 16610-16611
  • DOI: 10.1021/ja904800k
• [雑誌論文] Covalent Protein Labeling Based on Non-catalytic β-Lactamase and a Designed FRET Substrate (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Mizukami, S. Watanabe, Y. Hori & K. Kikuchi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 131 号: 14 ページ: 5016-5017
  • DOI: 10.1021/ja8082285
• [雑誌論文] Dual Functional Probe to Detect Protease Activity for Fluorescence Measurement and ^<19>F MRI (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Mizukami, R. Takikawa, F. Sugihara, M. Shirakawa & K. Kikuchi
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 48 号: 20 ページ: 3641-3643
  • DOI: 10.1002/anie.200806328
• [雑誌論文] Photoactive Yellow Protein-Based Protein Labeling System with Turn-on Fluorescence Intensity (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Hori, H.Ueno, S.Mizukami, K.Kikuchi
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 131 ページ: 16610-16611
  • 査読あり
• [雑誌論文] Covalent Protein Labeling Based on Non-catalytic・-Lactamase and a Designed FRET Substrate (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Mizukami, S.Watanabe, Y.Hori, K.Kikuchi
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 131 ページ: 5016-5017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dual Functional Probe to Detect Protease Activity for Fluorescence Measurement and ^<19>F MRI (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Mizukami, R.Takikawa, F.Sugihara, M.Shirakawa, K.Kikuchi
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 48 ページ: 3641-3643
  • 査読あり
• [雑誌論文] Covalent protein labeling based on noncatalytic beta-lactamase and adesigned FRET substrate (2009)
  • 著者名/発表者名: Shin Mizukami
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 131 ページ: 5016-5017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of ratiometric fluorescent probes for phosphatases by usinga pKa switching mechanism (2009)
  • 著者名/発表者名: Shin Mizukami
  • 雑誌名: Chembiochem 10 ページ: 1465-1468
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anion sensor-based ratiometric peptide probe for protein kinase activity (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Kikuchi
  • 雑誌名: Organic Letters 11 ページ: 2732-2735
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and synthesis of coumarin-based Zn^<2+> probes for ratiometric fluorescence imaging (2009)
  • 著者名/発表者名: Shin Mizukami
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 48 ページ: 7630-7638
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoactive yellow protein-based protein labeling system with turn-on fluorescence intensity (2009)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Hori
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 131 ページ: 16610-16611
  • 査読あり
• [雑誌論文] Paramagnetic Relaxation-based ^<19>F MRI Probe to Detect Protease Activity (2008)
  • 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: J. Am. Chem. Soc 巻: 130 号: 3 ページ: 794-795
  • DOI: 10.1021/ja077058z
• [雑誌論文] Lanthanide-based Protease Activity Sensors for Time-resolved Fluorescence Measurements (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Mizukami, K. Tonai, M. Kaneko & K. Kikuchi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 130 号: 44 ページ: 14376-14377
  • DOI: 10.1021/ja800322b
• [雑誌論文] Paramagnetic Relaxation-based ^<19>F MRI Probe to Detect Protease Activity (2008)
  • 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: J.Am.Chem.Soc. 130 ページ: 794-795
  • 査読あり
• [学会発表] Fluorogenic Intracellular Protein Labeling Using Synthetic Chemical Probes for Imaging Quick Responses of target Localization and Degradation (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kikuchi
  • 学会等名: The 27^<th> Annual Symposium of the Protein Society
  • 発表場所: Boston MA, U.S.A
• [学会発表] 分子イメージングプローブの設計戦略 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菊地和也
  • 学会等名: 理化学研究所ケミカルバイオロジー講演会
  • 発表場所: 理化学研究所, 和光市
  • 年月日: 2012-04-25
  • 招待講演
• [学会発表] Design, Synthesis and Biological Application of Molecular Imaging Probes with Tunable Chemical Switches (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Kikuchi
  • 学会等名: The 3^<rd> International Conference on Molecular Sensors & Logic Gates (MSMLG)
  • 発表場所: Korea University, Seoul, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] 分子プローブのデザイン・合成による細胞内機能イメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 菊地和也
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡市、福岡国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] 生命現象を可視化する分子プローブの開発戦略 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菊地和也
  • 学会等名: 平成24年度春季有機合成化学協会講習会
  • 発表場所: 日本薬学会館, 東京都渋谷区
  • 招待講演
• [学会発表] Design, Synthesis and Biological Application of in vivo Imaging Probes with Tunable Chemical Switches (2011)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi Kazuya
  • 学会等名: International Conference on Biological Inorganic Chemistry
  • 発表場所: Vancouver (Canada)(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-07
• [学会発表] Design, Synthesis and Biological Application of in Vivo Imaging Probes with Tunable Chemical Switches (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kikuchi
  • 学会等名: CAS 11 : Catalysis and Sensing for Health
  • 発表場所: Bath, United Kingdom
• [学会発表] Design, Synthesis and Biological Application of in Vivo Imaging Probes with Tunable Chemical Switches (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kikuchi
  • 学会等名: Plenary Lecture, ICBIC-15, International Conference on Biological Inorganic Chemistry
  • 発表場所: Vancouver, Canada
• [学会発表] Fluorescent Sensor Molecules with Tunable Fluorescence Switches for Cellular Imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kikuchi
  • 学会等名: European Science Foundation Workshop, "Probes for Lipid Systems Biology"
  • 発表場所: Menaggio, Italy
• [学会発表] Chemical Probes for in Vivo Molecular Imaging (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kikuchi
  • 学会等名: Pacifichem 2010
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] Design, Synthesis and Biological Application of in Vivo Imaging Probes with Tunable Chemical Switches (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kikuchi
  • 学会等名: EMBL Conference Series-Chemical Biology 2010
  • 発表場所: Heidelberg, Germany
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] Design, Synthesis and Biological Application of in Vivo Imaging Probes with Tunable Chemical Switches (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Kikuchi
  • 学会等名: EMBL Conference Series - Chemical Biology 2010
  • 発表場所: Heidelberg, Germany
• [学会発表] Design, Synthesis of MRI Probes for in Vivo Imaging (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kikuchi
  • 学会等名: 2^<nd> Asian Conference on Coordination Chemistry
  • 発表場所: Nanjing, China
  • 年月日: 2009-11-11
• [学会発表] Development of Imaging Probes with Tunable Switches for Biological Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kikuchi
  • 学会等名: The 238^<th> ACS National Meeting
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2009-08-19
• [学会発表] Development of Imaging Probes with Tunable Switches for Biological Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kikuchi
  • 学会等名: The 238^<th> ACS National Meeting, American Chemical Society
  • 発表場所: Washington DC, USA
• [学会発表] Design, Synthesis of Visualization Probes with Tunable Switches for Bio-imaging (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kikuch
  • 学会等名: Gordon Research Conference : Metals in Biology
  • 発表場所: Ventura CA, USA
• [図書] 【機器分析編】3.吸光・蛍光分析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井村久則・菊地和也・平山直紀・森田耕太郎・渡會仁
  • 出版者: 共立出版社
• [備考] (1) 第31回(2013年度)大阪科学賞受賞2013年11月
• [備考] (2) 第29回(2012年度)井上学術賞受賞2013年2月
• [備考] (3) 第29回(平成23年度)日本化学会学術賞受賞2012年3月
• [備考] (4) 第6回(平成21年度)日本学術振興会賞受賞2010年3月
• [備考] (5) Royal Society of Chemistry(英国王立化学会)Emerging Investigator Award 受賞 2008年12月
• [備考] (6) 第22回日本IBM科学賞受賞 2008年11月
• [備考]
  • URL: http://www-molpro.mls.eng.osaka-u.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://www-molpro.mls.eng.osaka-u.ac.jp/
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www-molpro.mls.eng.osaka-u.ac.jp/
• [産業財産権] タンパク質を蛍光標識する方法 (2013)
  • 発明者名: 菊地和也,堀雄一郎,上野秀樹
  • 権利者名: 大阪大学
  • 取得年月日: 2013-06-28
  • 外国
• [産業財産権] タンパク質を二段階標識する方法 (2009)
  • 発明者名: 菊地和也,堀雄一郎,上野秀樹
  • 権利者名: 大阪大学
  • 出願年月日: 2009-03-10
• [産業財産権] タンパク質を蛍光標識する方法 (2009)
  • 発明者名: 菊地和也, 堀雄一郎, 上野秀樹
  • 権利者名: 大阪大学
  • 出願年月日: 2009-03-10
• [産業財産権] 希土類発光プローブ (2008)
  • 発明者名: 菊地和也,水上進,東内一博
  • 権利者名: 大阪大学
  • 出願年月日: 2008-03-11
• [産業財産権] ホスホクマリン誘導体およびそれを含む蛍光プローブ (2008)
  • 発明者名: 菊地和也,水上進,渡辺修司
  • 権利者名: 大阪大学,(財)大阪産業振興機構
  • 出願年月日: 2008-02-21
  • 外国