生体内短寿命・微量化学種の電子顕微鏡イメージングに向けた基盤技術の創製

• 研究課題/領域番号: 20K21486
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分47:薬学およびその関連分野
• 研究機関: 岐阜薬科大学
• 研究代表者: 平山 祐 岐阜薬科大学, 薬学部, 准教授 (10600207)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 光線力学療法 / 光増感剤 / ビスマス / イメージング / 活性酸素種 / ナノイメージング / 電子顕微鏡

研究開始時の研究の概要

本研究では、生体内で発生している活性酸素種を電子顕微鏡で観察できる新しい技術を開発するものである。活性酸素種自体は細胞内で発生・消去を繰り返している。電子顕微鏡で生体サンプルを観察するには、細胞・組織の固定操作、洗浄操作が必要であり、この操作中に活性酸素種は失われてしまう。本研究では、生きている状態のうちに電子顕微鏡で観察できるようなマーカーを活性酸素種依存的に生成させる方法を提案し、この方法を使って体内の活性酸素種を電子顕微鏡で観察可能にする。

研究成果の概要

本研究は当初、電子顕微鏡での細胞内短寿命活性種のナノイメージングを達成することを目的としていた。我々のグループにてすでに達成している細胞膜局在型分子（ACS Chem. Biol. 2018, 13, 1853）の作用原理を利用し、光増感剤を固定する技術を開発し、電子顕微鏡プローブと利用することを目指していたが、一連の研究の中で、新たな光増感作用を持つ化合物の開発と、その蛍光と光増感作用の同時スイッチングに成功した。特に、酵素選択的な蛍光・光増感活性の同時活性化へとつなげることにより、標的細胞の選択的な蛍光検出と光刺激細胞死を達成したのでその結果について報告する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、蛍光と光増感作用の両方を有する珍しい蛍光性光増感剤として、ビスマス導入型ローダミンの開発と、その光物性制御に関する知見を与えるものである。本研究成果にて達成したがん細胞選択的な蛍光・光増感作用の同時活性化は、蛍光によるがんの検出と光照射によるがん治療を同時に達成可能にするものであり、新たな治療法への貢献が期待できる。