超硫黄分子のマルチイメージングとその生合成制御のためのケミカルツール開発

2022 年度 実績報告書

• 研究領域: 新興硫黄生物学が拓く生命原理変革
• 研究課題/領域番号: 21H05262
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 花岡 健二郎 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 教授 (70451854)
• 研究分担者: 小松 徹 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (40599172)
• 研究期間 (年度): 2021-09-10 – 2026-03-31
• キーワード: 蛍光プローブ / 酵素阻害剤 / NMRプローブ / 超硫黄分子 / 硫化水素

研究実績の概要

各種超硫黄分子の可視化解析のための蛍光プローブ及び、NMRプローブの開発を行い、それによって、これまで不可能であった超硫黄分子の動的変化のイメージングや定量計測を実現することを本研究の主目的としている。さらに、本研究領域において、これらのツール開発を行うのみならず、これらのツールを基盤とした領域内共同研究を推し進める。さらに、開発した蛍光プローブを用いて独自の研究アプローチによって、硫黄代謝ダイナミクスを制御するタンパク質に対する生合成制御分子の開発や、硫黄代謝異常の高感度検出による疾患の診断技術の開発にも取り組み、超硫黄分子と疾患との関わりの理解も推進する。
本年度においては、これまでに開発に成功しているH2S検出蛍光プローブであるHSip-1（JACS 133, 18003-18005 (2011)）を用いてハイスループットスクリーニングを行うことでcystathionine γ-lyase（CSE）の選択的阻害剤の開発に成功した。また、超硫黄分子を検出する新たな蛍光プローブの分子設計及び合成を行い、in vitroアッセイで高いS/Nで、超硫黄分子を産生する酵素の活性を検出できる新たな蛍光プローブの開発し、それを用いてハイスループットスクリーニングを行うことで、cystathionine β-synthase（CBS）の選択的阻害剤の開発に成功した。その他、領域内共同研究を通して、他の超硫黄分子産生酵素の選択的阻害剤や、超硫黄分子の代謝に関わる生命現象を可視化する新たな蛍光プローブの開発を開始した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

前年度までは実験設備の整備を行い、当該年度は本格的に、各種プローブ分子や選択的阻害剤の開発を開始した。これまでに2つの選択的阻害剤の開発に成功しており、その他の各種プローブ分子や選択的阻害剤の開発も順調に進んでいる。そのため、当初の計画以上に進展しているとさせて頂いた。

今後の研究の推進方策

今後は引き続き、当初の予定通りに、研究室スタッフや学生と共に、新たな蛍光プローブや酵素阻害剤の開発などを推進していく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Real-time in situ X-ray micro-computed tomography study of the effect of impurities on the crystallization of amorphous nifedipine (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuta Amano, Takashi Misawa, Tamaki Miyazaki, Daisuke Ando, Tatsuo Koide, Ken-ichi Izutsu, Hideko Kanazawa, Kenjiro Hanaoka, Eiichi Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 巻: 226 ページ: 115248
  • DOI: 10.1016/j.jpba.2023.115248
  • 査読あり
• [雑誌論文] General design strategy to precisely control the emission of fluorophores via a twisted intramolecular charge transfer (TICT) process (2022)
  • 著者名/発表者名: Kenjiro Hanaoka, Shimpei Iwaki, Kiyoshi Yagi, Takuya Myochin, Takayuki Ikeno, Hisashi Ohno, Eita Sasaki, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Motokazu Uchigashima, Takayasu Mikuni, Kazuki Tainaka, Shinya Tahara, Satoshi Takeuchi, Tahei Tahara, Masanobu Uchiyama, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 144 ページ: 19778-19790
  • DOI: 10.1021/jacs.2c06397
  • 査読あり
• [雑誌論文] Folate receptor-targeted near-infrared photodynamic therapy for folate receptor-overexpressing tumors (2022)
  • 著者名/発表者名: Winn Aung, Atsushi B Tsuji, Kenjiro Hanaoka, Tatsuya Higashi
  • 雑誌名: World Journal of Clinical Oncology 巻: 13 ページ: 880-895
  • DOI: 10.5306/wjco.v13.i11.880
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ケイ素置換キサンテン系蛍光色素の創製と蛍光プローブの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 花岡 健二郎
  • 学会等名: 第26回 ケイ素化学協会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 新規蛍光団の創製を基盤とした蛍光プローブの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 花岡 健二郎
  • 学会等名: 第9回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] Development of fluorogenic probes for H2S and sulfane sulfur and their application to inhibitor screening (2022)
  • 著者名/発表者名: Kenjiro Hanaoka
  • 学会等名: Redox Week in Sendai 2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 蛍光プローブを活用した超硫黄分子種産生酵素の選択的阻害剤の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 花岡 健二郎
  • 学会等名: 第95回 日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Development of a fluorescence probe for H2S and its application to the inhibitor screening for reactive sulfur species-producing enzymes (2022)
  • 著者名/発表者名: Kenjiro Hanaoka
  • 学会等名: 第60回 日本生物物理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 超硫黄分子の検出蛍光プローブの開発と生合成制御のためのケミカルツール創製 (2022)
  • 著者名/発表者名: 花岡 健二郎
  • 学会等名: 日本薬学会 第143年会
  • 招待講演
• [学会発表] 医療・創薬への応用を目指した蛍光プローブの創製 (2022)
  • 著者名/発表者名: 花岡 健二郎
  • 学会等名: 未来医学研究会 マンスリーセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 新規蛍光団の創製を基盤とした蛍光プローブの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 花岡 健二郎
  • 学会等名: 埼玉大学先端産業国際ラボラトリー メディカルイノベーション研究ユニット 第22回ワークショップ：バイオイメージングの最前線 ー生体分子の可視化ー
  • 招待講演
• [学会発表] Thiosulfate sulfurtransferase (TST) 選択的阻害剤の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川手 琢冬, 佐々木 栄太, 山田 創太, 魏 范研, 花岡 健二郎
  • 学会等名: 第13回 スクリーニング学研究会
• [学会発表] HTSを用いたthiosulfate sulfurtransferase (TST) 選択的な阻害剤の探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川手 琢冬、佐々木 栄太、魏 范研、花岡 健二郎
  • 学会等名: 第147回 日本薬理学会関東支部会
• [学会発表] ねじれ型分子内電荷移動(TICT)機構に基づく酵素活性検出蛍光プローブの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 杉本 瑞樹、佐々木 栄太、大野 久史、花岡 健二郎
  • 学会等名: 第147回 日本薬理学会関東支部会
• [学会発表] 細胞内オルガネラpHを定量可能なレシオ型pH蛍光プローブの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 野本 歩夢、花岡 健二郎、浦野 泰照
  • 学会等名: 日本薬学会 第143年会
• [学会発表] ねじれ型ローダミンを用いた有機小分子－タンパク質ハイブリッド型粘性検出蛍光プローブの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 榛葉 満理奈、佐々木 栄太、笠井 柊杜、花岡 健二郎
  • 学会等名: 日本薬学会 第143年会
• [学会発表] ねじれ型分子内電荷移動(TICT)機構に基づく酵素活性検出蛍光プローブの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 杉本 瑞樹、佐々木 栄太、大野 久史、花岡 健二郎
  • 学会等名: 日本薬学会 第143年会
• [学会発表] 標的タンパク質を特異的に内包可能な人工タンパク質シェルの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 竹田 彩華、佐々木 栄太、山田 創太、花岡 健二郎
  • 学会等名: 日本薬学会 第143年会
• [学会発表] 生体由来微量DNA検出のための高感度蛍光プローブの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 杏実、佐々木 栄太、大野 久史、花岡 健二郎
  • 学会等名: 日本薬学会 第143年会
• [図書] MED CHEM NEWS (2022)
  • 著者名/発表者名: 花岡 健二郎
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: (公社) 日本薬学会 医薬化学部会
• [図書] JSMI Report (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 栄太, 花岡 健二郎
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 日本分子イメージング学会
• [図書] 先端の分析法 第２版 (2022)
  • 著者名/発表者名: 花岡 健二郎
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: NTS
  • ISBN: 978-4-86043-737-4
• [備考] 慶應義塾大学 薬学部 創薬分析化学講座 ホームページ
  • URL: http://keio-analchem.jp/index.html
• [産業財産権] 熱誘導型薬物送達システム (2022)
  • 発明者名: 花岡 健二郎，山田 創太
  • 権利者名: 慶應義塾
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2022-147929
• [産業財産権] 核酸検出用蛍光色素 (2022)
  • 発明者名: 花岡 健二郎, 佐々木 栄太, 鈴木 杏実, 秋元 薫
  • 権利者名: 慶應義塾, 株式会社日立ハイテク
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2023-32301