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がん幹細胞イメージングとピルビン酸脱水素酵素イメージングのための蛍光プローブ開発

研究課題

研究課題/領域番号 21J15733
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
審査区分 小区分37030:ケミカルバイオロジー関連
研究機関京都大学

研究代表者

麻植 雅裕  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2022年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード蛍光プローブ / アルデヒド脱水素酵素 / β-ガラクトシダーゼ / がん幹細胞 / シアニン色素
研究開始時の研究の概要

がん細胞など特定の標的のみを可視化する発蛍光性分子(蛍光プローブ)は、その簡便性と高い時空間分解能、低侵襲性の観点から、細胞や動物を対象とした研究には無くてはならないツールである。一方、がんの転移・増殖・治療抵抗性の主な原因とされるがん幹細胞や、好気的代謝において重要な役割を果たすピルビン酸脱水素酵素のみを選択的に可視化する蛍光プローブは皆無であり、それらの開発が大いに求められている。本研究では、独自に見出した蛍光プローブ設計法に基づき、がん幹細胞やピルビン酸脱水素酵素を生細胞内・生体内で可視化する蛍光プローブの開発を目指す。

研究実績の概要

がん幹細胞を選択的に可視化する蛍光プローブの開発を目指し、重要ながん幹細胞マーカーであるアルデヒド脱水素酵素(ALDH)1A1に応答し蛍光がOFFからONに切り替わるALDH1A1応答性turn-on型プローブの開発を行った。主な成果の概要は以下のとおりである。
(1) シアニン色素Cy5またはCy7の色素骨格に消光基としてメルカプト基と、酵素基質としてホルミル基を導入した新規プローブを合成した。これらのプローブはALDH1A1に応じて蛍光が大きく増大したことから、ALDH1A1応答性turn-on型プローブであることが明らかになった。
(2) 開発したCy5誘導体は、ヒトすい臓がん由来の細胞株SUIT-2細胞中に存在するがん幹細胞を選択的に可視化した。2種類のヒト肺がん細胞を用いて担癌マウスを作製し、開発したCy7誘導体をその担癌マウスに投与すると、がん幹細胞を多く含む腫瘍を選択的に可視化することを明らかになった。またこれらのプローブは、がん幹細胞イメージングのゴールドスタンダードとなっている蛍光プローブよりも高コントラストにがん幹細胞を可視化したことから、開発したプローブの優位性が示された。
(3) 開発したプローブの更なる高機能化を目指し、ALDH1A1とがん細胞マーカーのβ-ガラクトシダーゼ(β-gal)の二つの酵素との反応によって初めて蛍光がONになるdual応答性プローブを開発した。合成したβ-ガラクトシル基とホルミル基を有するヘミシアニン色素は、ALDH1A1とβ-galのどちらか一方の酵素のみでは発光しないが、両方の酵素が存在すると強く発光することを明らかにした。SUIT-2細胞とヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を用いた実験により、dual応答性プローブはALDH1A1のみに応答するプローブよりもがん幹細胞を高選択的に可視化することを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Amphiphilic γ-cyclodextrin?fullerene complexes with photodynamic activity2022

    • 著者名/発表者名
      Miki Koji、Dan Zhang Zi、Kaneko Kaho、Kakiuchi Yui、Kojima Kentaro、Enomoto Akane、Oe Masahiro、Nogita Kohei、Murata Yasujiro、Harada Hiroshi、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      Materials Advances

      巻: 3 号: 1 ページ: 312-317

    • DOI

      10.1039/d1ma00743b

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An activator-induced quencher-detachment-based turn-on probe with a cationic substrate moiety for acetylcholinesterase2022

    • 著者名/発表者名
      Oe Masahiro、Miki Koji、Masuda Akito、Nogita Kohei、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 号: 10 ページ: 1510-1513

    • DOI

      10.1039/d1cc05132f

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of Breast Cancer Stem Cells Using a Newly Developed Long-acting Fluorescence Probe, C5S-A, Targeting ALDH1A12022

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Aoi、Funakoshi Yohei、Oe Masahiro、Takai Ryo、Suto Hirotaka、Nagatani Yoshiaki、Nishimura Meiko、Imamura Yoshinori、Kunihisa Tomonari、Kiyota Naomi、Miki Koji、Ohe Kouichi、Tanino Hirokazu、Minami Hironobu
    • 雑誌名

      Anticancer Research

      巻: 42 号: 3 ページ: 1199-1205

    • DOI

      10.21873/anticanres.15586

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dual-Stimuli-Responsive Probes for Detection of Ovarian Cancer Cells and Quantification of Both pH and Enzyme Activity2021

    • 著者名/発表者名
      Huo Wenting、Miki Koji、Tokunaga Daisuke、Mu Huiying、Oe Masahiro、Harada Hiroshi、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 94 号: 8 ページ: 2068-2075

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210168

    • NAID

      130008087844

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] MMP-2-Activatable Photoacoustic Tumor Imaging Probes Based on Al- and Si-Naphthalocyanines2021

    • 著者名/発表者名
      Miki Koji、Imaizumi Naoto、Nogita Kohei、Oe Masahiro、Mu Huiying、Huo Wenting、Harada Hiroshi、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chemistry

      巻: 32 号: 8 ページ: 1773-1781

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.1c00266

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Aluminum naphthalocyanine conjugate as an MMP-2-activatable photoacoustic probe for in vivo tumor imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Miki Koji、Imaizumi Naoto、Nogita Kohei、Oe Masahiro、Mu Huiying、Huo Wenting、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      Methods in enzymology

      巻: 657 ページ: 89-109

    • DOI

      10.1016/bs.mie.2021.07.001

    • ISBN
      9780323855303
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep-Red/Near-Infrared Turn-On Fluorescence Probes for Aldehyde Dehydrogenase 1A1 in Cancer Stem Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Oe Masahiro、Miki Koji、Ueda Yoshifumi、Mori Yasuo、Okamoto Aoi、Funakoshi Yohei、Minami Hironobu、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 6 号: 9 ページ: 3320-3329

    • DOI

      10.1021/acssensors.1c01136

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Identification of Breast Cancer Stem Cells by a newly developed fluorescence probe, C5S-A, targeted to ALDH1A12022

    • 著者名/発表者名
      Aoi Okamoto, Yohei Funakoshi, Masahiro Oe, Ryo Takai, Hirotaka Suto, Yoshiaki Nagatani, Meiko Nishimura, Yoshinori Imamura, Naomi Kiyota, Koji Miki, Kouichi Ohe, Hirokazu Tanino, Hironobu Minami
    • 学会等名
      第19回日本臨床主要学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 求核性ヒドロキシ基をもつALDH1A1応答性 turn-on型蛍光プローブの開発2022

    • 著者名/発表者名
      山中大暉、麻植雅裕、鈴木叶瑛、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] がん幹細胞の可視化を指向した二種類の酵素に応答する turn-on型蛍光イメージングプローブの開発2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木叶瑛、麻植雅裕、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] がん幹細胞蛍光イメージングのためのアルデヒド脱水素酵素応答性turn-on 型近赤外蛍光プローブの開発2021

    • 著者名/発表者名
      麻植雅裕、三木康嗣、植田誉志史、森泰生、大江浩一
    • 学会等名
      第15回日本分子イメージング学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] がん幹細胞を高コントラストに可視化するALDH1A1応答性turn-on型蛍光プローブの開発2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木叶瑛、麻植雅裕、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      第41回有機合成若手セミナー 明日の有機合成を担う人のために
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 刺激応答性発光色素元素ブロックの合成と酵素活性およびチオール類の検出2021

    • 著者名/発表者名
      三木康嗣、 穆 慧瑩、麻植雅裕、大江浩一
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高コントラストながん幹細胞イメージングを指向した ALDH1A1応答性 turn-on型蛍光プローブの開発2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木叶瑛、麻植雅裕、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ALDH1A1応答性turn-on型蛍光プローブによる高コントラストながん幹細胞イメージング2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木叶瑛、麻植雅裕、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      第11回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of Aldehyde Dehydrogenase-Responsive Turn-on Fluorescent Probe for Cancer Stem Cell Imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Oe, Koji Miki, Kouichi Ohe
    • 学会等名
      PacifiChem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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