| 研究領域 | シンギュラリティ生物学 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H00437
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
蛭田 勇樹 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (60710944)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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| キーワード | 生物発光 / フリマジン誘導体 / ケージド化合物 / トランススケールイメージング / 細胞 / マウス / 高分子 / 超分子 / 筋芽細胞 / 細胞融合 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
時空間トランススケールイメージングの実現には、高輝度かつ長時間観察可能な発光プローブが必要不可欠である。本研究では生物発光基質FMZとシクロデキストリンの包接に注目した。FMZは酵素NanoLucを用いることで最高水準の発光輝度を示し、細胞小器官レベルでのイメージングを可能にしたが、酸化安定性に乏しく、動物個体においては基質投与直後から非特異的な発光シグナルが観察されることが問題となっている。PEG化シクロデキストリンによる包接を利用した超分子複合化により、ケージドFMZの水溶性・安定性・血中滞留性を向上させ、動物個体の長時間イメージング技術の確立に取り組む。
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| 研究実績の概要 |
生物発光を利用したイメージングは、細胞や動物体内の高感度かつ非侵襲的な観察を可能にする。中でも、高輝度を特長とする生物発光酵素Nanoluc / NanoKAZ (NLuc / KAZ)・基質フリマジン (FMZ) が注目を集める。一方、FMZの自発的な酸化分解や、速い酵素反応による発光の急激な減衰が、イメージングの感度や時間に制約をかけていた。本研究では、より長期にわたる生命現象の非侵襲的かつ一細胞レベルでの観察に向けたFMZ誘導体の開発を行い、細胞および動物モデルでの連続イメージングに応用した。
2021年度に開発した基質は、C-3位に、嵩高いアシル系保護基のPivaloyl基、1-Adamantanecarbonyl (Ad) 基、また、C-6位には水酸基を導入し親水性を上げることで、細胞毒性の抑制を図っている。新規基質Ad-FMZ、Piv-FMZ-OH、Ad-FMZ-OHを合成し、細胞イメージングにおいて、Ad-FMZ-OHは細胞毒性が低く、24時間にわたって安定的なシグナルを検出できることがわかった。
マウス体内での発光安定性を評価した。NLucと赤色蛍光タンパク質をハイブリッドしたReNLを安定発現させたHeLa細胞を尾静脈より導入し肝臓に蓄積させたモデルを用いた。腹腔より基質を導入し、EM-CCDカメラにて発光像を撮影した。FMZは投与後すぐに発光が減衰し、30分程度で発光が観察されなくなってしまった。それに対して、Ad-FMZ-OHは2時間程度安定に発光を観察することができ、マウスイメージングにおいても長時間のイメージングに適していることがわかった。
これらの結果より、本研究で開発した新規発光基質は細胞および動物での長時間生物発光イメージングに応用できることが示された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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