活性酸素シグナル応答機構の解明を目指した新規蛍光プローブ・イメージング技法の開発

2012 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 活性酸素のシグナル伝達機能
• 研究課題/領域番号: 20117003
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 浦野 泰照 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (20292956)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 蛍光プローブ / 活性酸素種 / シグナル / 親電子性活性種 / イメージング

研究概要

ROS・RNSの細胞内情報伝達制御分子としての役割を明らかにすることを目指し、これら活性種の「生きている状態」の生物試料でのイメージング達成する全く新たなイメージングプローブ類の設計・開発を行った。具体的には、過酸化水素、アクロレイン、グルタチオンS-トランスフェラーゼ活性をそれぞれ鋭敏に検出する蛍光プローブや、細胞からの漏出が少なく長時間観測に適したhROS及びRNS検出蛍光プローブ、in vivoでの次亜塩素酸検出NIR蛍光プローブ、hROS検出生物発光プローブの開発などに成功し、画期的なイメージング例を得ることにも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Rational Design of Highly Sensitive Fluorescence Probes For Protease and Glycosidase Based on Precisely Controlled Spirocyclization (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakabe M, Asanuma D, Kamiya M, Iwatate JR, Hanaoka K, Terai T, Nagano T, Urano Y
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 135 ページ: 409-14
  • DOI: doi:10.1021/ja309688m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rational Design and Development of Near-Infrared-Emitting Firefly Luciferins Available In Vivo (2012)
  • 著者名/発表者名: Kojima R, Takakura H, Ozawa T, Tada Y, Nagano T, Urano Y
  • 雑誌名: Angew Chem Int Ed Engl 巻: 52 ページ: 1175-1179
  • DOI: doi:10.1002/anie.201205151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel live imaging techniques of cellular functions and in vivo tumors based on precise design of small molecule-based 'Activatable' fluorescence probes (2012)
  • 著者名/発表者名: Urano Y
  • 雑誌名: Current Opinion in Chemical Biology 巻: 16 ページ: 602-608
  • DOI: doi:10.1016/j.cbpa.201210023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Activatable and Environment-insensitive Optical Highlighters for Selective Spatiotemporal Imaging of Target Proteins (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T, Komatsu T, Kamiya M, Campos C, Gonzalez-Gaitan M, Terai T, Hanaoka K, Nagano T, Urano Y
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134 ページ: 11153-11160
  • DOI: doi:10.1021/ja212125w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of NIR fluorescent dyes based on Si-rhodamine for in vivo imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Koide Y, Urano Y, Hanaoka K, Piao W, Kusakabe M, Saito N, Terai T, Okabe T, Nagano T
  • 雑誌名: J Am Chem Soc 巻: 134 ページ: 5029-31
  • DOI: doi:10.1021/ja210375e
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Activatable"蛍光プローブの開発に基づく高感度術中がん部位検出の実現 (2012)
  • 著者名/発表者名: 浦野泰照
  • 雑誌名: 薬学雑誌 巻: 132 ページ: 397-406
  • DOI: doi:10.1248/yakushi.132.397
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid Cancer Detection by Topically Spraying a Gamma-glutamyltranspeptidase-activated Fluorescent Probe (2011)
  • 著者名/発表者名: Urano Y, Sakabe M, Nobuyuki Kosaka, Ogawa M, Mitsunaga M, Asanuma D, Kamiya M, Young MR, Nagano T, Choyke PL, Kobayashi H
  • 雑誌名: Sci Transl Med 巻: 3 ページ: 110ra119
  • DOI: doi:10.1126/scitranslmed.3002823
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved Cellular Accumulation Based on Spirocyclized Rhodol Scaffold (2011)
  • 著者名/発表者名: Kamiya M, Asanuma D, Kuranaga E, Takeishi A, Sakabe M, Miura M, Nagano T, Urano Y
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 133 ページ: 12960-12963
  • DOI: doi:10.1021/ja204781t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a highly sensitive fluorescence probe for hydrogen peroxide (2011)
  • 著者名/発表者名: Abo M, Urano Y, Hanaoka K, Terai T, Komatsu T, Nagano T
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 133 ページ: 10629-10637
  • DOI: doi:10.1021/ja203521e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time measurements of protein dynamics using fluorescence activation-coupled protein labeling method (2011)
  • 著者名/発表者名: Komatsu T, Johnsson K, Okuno H, Bito H, Inoue T, Nagano T, Urano Y
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 133 ページ: 6745-6751
  • DOI: doi:10.1021/ja200225m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of an Si-rhodamine-based far-red to near-infrared fluorescence probe selective for hypochlorous acid and its applications for biological imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: Koide Y, Urano Y, Hanaoka K, Terai T, Nagano T
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 133 ページ: 5680-5682
  • DOI: doi:10.1021/ja111470n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensitive Detection of Acrolein in Serum Using Time-resolved Luminescence (2010)
  • 著者名/発表者名: Togashi M, Urano Y, Kojima H, Terai T, Hanaoka K, Igarashi K, Hirata Y, Nagano T
  • 雑誌名: Org. Lett 巻: 12 ページ: 1704-1707
  • DOI: doi:10.1021/ol1002219
  • 査読あり
• [雑誌論文] A simple and effective strategy to increase the sensitivity of fluorescence probes in living cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Izumi S, Urano Y, Hanaoka K, Terai T, Nagano T
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 131 ページ: 10189-10200
  • DOI: doi:10.1021/ja902511p
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective molecular imaging of viable cancer cells with pH-activatable fluorescence probes (2009)
  • 著者名/発表者名: Urano Y, Asanuma D, Hama Y, Koyama Y, Barrett T, Kamiya M, Nagano T, Watanabe T, Hasegawa A, Choyke PL, Kobayashi H
  • 雑誌名: Nat. Med 巻: 15 ページ: 104-109
  • DOI: doi:10.1038/nm.1854
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and synthesis of highly sensitive fluorogenic substrates for glutathione S-transferase (GST) and application for activity imaging in living cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujikawa Y, Urano Y, Komatsu T, Hanaoka K, Kojima H, Terai T, Inoue H, Nagano T
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 130 ページ: 14533-14543
  • DOI: doi:10.1021/ja802423n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective photoinactivation of protein function through environment-sensitive switching of singlet oxygen generation by photosensitizer (2008)
  • 著者名/発表者名: Yogo T, Urano Y, Mizushima A, Sunahara H, Inoue T, Hirose K, Iino M, Kikuchi K, Nagano T
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci 巻: 105 ページ: 28-32
  • DOI: doi:10.1073/pnas.0611717105
  • 査読あり
• [学会発表] 分子内spiro環化平衡の精密制御に基づく蛍光・増感プローブの開発とがん医療への応用 (2013)
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会特別企画講演
  • 発表場所: 滋賀(立命館大学)
  • 年月日: 2013-03-25
• [学会発表] In Vivo Rapid Cancer Detection by Topically Spraying a Novel γ-Glutamyltranspeptidase-activated Fluorescence Probe (2013)
  • 学会等名: VIPCA Chemical Biology: Methods and Progress
  • 発表場所: Austria (Vienna)
  • 年月日: 2013-02-12
• [学会発表] Realtime imaging of ROS in living cells and tiny tumors in vivo by rationally designed novel fluorescence probes (2012)
  • 学会等名: Joint JSPS - Karolinska Institute Symposium
  • 発表場所: Sweden (Karolinska Institute, Stockholm)
  • 年月日: 2012-10-23
• [学会発表] スマート蛍光プローブの精密開発による新たな細胞・疾患イメージング (2012)
  • 学会等名: 第56回日本薬学会関東支部大会
  • 発表場所: 東京(昭和大学旗の台キャンパス)
  • 年月日: 2012-10-13
• [学会発表] 光機能性プローブの精密開発によるin vivo生物学・医療の新展開 (2012)
  • 学会等名: BMAS2012
  • 発表場所: 東京(慶應義塾大学薬学部)
  • 年月日: 2012-08-09
• [学会発表] Real-time functional imaging of living cells and animals with rationally designed fluorescence probes (2012)
  • 学会等名: 8th AFMC International Medicinal Chemistry Symposium
  • 発表場所: Hokkaido (Chateraise Gateaux Kingdom Sapporo)
  • 年月日: 2012-06-28
• [学会発表] 新規有機小分子蛍光プローブの開発に基づく生細胞・動物個体内レドックスシグナルイメージング (2012)
  • 学会等名: 第65回日本酸化ストレス学会
  • 発表場所: 徳島(徳島県郷土文化会館)
  • 年月日: 2012-06-08
• [学会発表] 新規有機小分子蛍光プローブの開発に基づく生細胞・動物個体内レドックスシグナルイメージング (2012)
  • 学会等名: 日本薬学会第132年会 シンポジウム「レドックス制御研究の最前線」
  • 発表場所: 北海道(北海道大学)
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] 生細胞適用可能な光機能性分子の精密設計とその応用 (2012)
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会 シンポジウム「有機合成化学を起点とするものづくり戦略」
  • 発表場所: 神奈川(慶應義塾大学)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] オリジナル蛍光プローブの精密設計による新たな生体イメージングの実現 (2011)
  • 学会等名: 第26回日本酸化ストレス学会関東支部会
  • 発表場所: 東京(東京工科大学鎌田キャンパス)
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] Frontier of Medicinal Science" (Invited), "Intraoperative Imaging of Tiny Tumor Sites with Rationally Designed Fluorescence Probes (2011)
  • 学会等名: 8th AFMC International Medicinal Chemistry Symposium
  • 発表場所: Tokyo (Keio Plaza Hotel)
  • 年月日: 2011-11-30
• [学会発表] Rational development of activatable fluorescence probes for in vivo medical imaging ～ Small molecule-based sensors for cancer detection ～ (2011)
  • 学会等名: US-Japan Workshop on Bio-inspired Engineering of Next-generation Sensors and Actuators
  • 発表場所: UC Berkeley (USA)
  • 年月日: 2011-11-13
• [学会発表] オリジナル蛍光プローブの精密設計による新たな生体イメージングの実現 (2011)
  • 学会等名: 第31回キャピラリー電気泳動研究会
  • 発表場所: 山形(慶応義塾大学鶴岡キャンパス)
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] ROS蛍光プローブを活用した新たな生細胞応答イメージング～ 画期的なイメージングを実現するためのTipsと注意点～ (2011)
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都(京都国際会議場)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] Novel functional bioimaging techniques with rationally designed fluorescence probes (2011)
  • 学会等名: IUMS International Congress of bacteriology and Applied Microbiology
  • 発表場所: Hokkaido (Sapporo Convention Center)
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] Live imaging of ROS, RNS and in vivo tiny tumors with rationally designed fluorescence probes (2011)
  • 学会等名: Joint Meeting of 5th Biennial Meeting of Society for Free Radical Research-Asia(SFRR-Asia), 8th Conference of Asian Society for Mitochondrial Research and Medicine(ASMRM), and 11th Conference of Japanese Society of Mitochondrial Research and Medicine(J-mit)
  • 発表場所: Kagoshima (Kagoshima Citizens' Culture Hall)
  • 年月日: 2011-09-03
• [学会発表] 小分子蛍光プローブの精密開発に基づく生細胞・動物個体内ROS・RNSイメージング (2011)
  • 学会等名: 第11回日本NO学会学術集会
  • 発表場所: 東京(昭和薬科大学)
  • 年月日: 2011-05-13
• [学会発表] オリジナル化学プローブの開発による、新たな生細胞観測、in vivoがんイメージングの実現 (2011)
  • 学会等名: 日本化学会第91回春季年会
  • 発表場所: 神奈川(神奈川大学)
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] Novel chemical fluorescence sensors for visualization of various ROS in living cells and animals (2011)
  • 学会等名: 第84回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 神奈川(パシフィコ横浜)
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] オリジナル化学プローブの開発による、新たな生細胞観測、in vivoがんイメージングの実現 (2010)
  • 学会等名: 第35回日本薬学会関東支部学術講演会
  • 発表場所: 東京(日本薬学会長井記念ホール)
  • 年月日: 2010-11-13
• [学会発表] 電子移動の精密制御による新たな生体応答観測・先進医療の実現 (2010)
  • 学会等名: 第43回酸化反応討論会
  • 発表場所: 東京(東京大学医学部鉄門講堂)
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] Selective Molecular Imaging of Viable Cancer Cells with Rationally Designed "Activatable" Fluorescence Probes (2010)
  • 学会等名: SPACC17
  • 発表場所: Kagoshima (Kagoshima University)
  • 年月日: 2010-10-14
• [学会発表] 蛍光プローブの精密設計に基づく、新たな生細胞応答観測・in vivoがんイメージング (2010)
  • 学会等名: 第21回日本生体防御学会シンポジウム「活性酸素の生体防御シグナルとバイオイメージング」
  • 発表場所: 宮城(仙台市戦災復興記念館)
  • 年月日: 2010-07-24
• [学会発表] オリジナル蛍光プローブ開発による新しい生体分子イメージング (2010)
  • 学会等名: 第23回バイオメディカル分析科学シンポジウム シンポジウム 「in vivoイメージングと分析科学」
  • 発表場所: 宮城(ホテル松島大観荘)
  • 年月日: 2010-07-23
• [学会発表] Real-time imaging of various ROS, RNS and related enzymatic activities in living cells by using precisely designed novel fluorescence probes (2010)
  • 学会等名: The 6th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
  • 発表場所: Kyoto (Kyoto International Conference Center)
  • 年月日: 2010-06-15
• [学会発表] Development of Novel Fluorescence Probes Based on Rational Design Strategies: Real-time Visualization of Various Cellular Responses and in vivo Tumor Imaging (2009)
  • 学会等名: ISBIE-2009
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] Rational design of novel fluorescence probes for visualizing various cellular responses and in vivo tumor imaging (2009)
  • 学会等名: 4th Cell Stress Society International Congress on Stress Responses
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2009-10-08
• [学会発表] Rational design of novel fluorescence probes for visualizing various cellular responses and in vivo tumor imaging (2009)
  • 学会等名: European Conference on Chemistry for Life Sciences 2009
  • 発表場所: Frankfurt, Germany
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Real-time imaging of various ROS and enzymatic activity in living cells by using precisely developed novel fluorescence probes (2009)
  • 学会等名: International Symposium 2009 on Signaling Functions of Reactive Oxygen Species
  • 発表場所: Kumamoto
  • 年月日: 2009-07-18
• [学会発表] 活性酸素シグナル応答機構の解明を目指した新規蛍光プローブ・イメージング技法の開発 (2009)
  • 学会等名: レドックス研究とケミカルバイオロジーシンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-03-23
• [図書] 種選択的高感度ROS・RNSイメージングを実現する有機小分子蛍光プローブ群の開発 細胞工学 31 (2012)
  • 著者名/発表者名: 浦野泰照
  • 総ページ数: 187-193
  • 出版者: 学研メディカル秀潤社
• [図書] 論理的設計法に基づく種選択的ROS蛍光プローブの開発 実験医学 27(15) (2009)
  • 著者名/発表者名: 浦野泰照
  • 総ページ数: 2467-2473
  • 出版者: 羊土社