研究課題
本年度は、これまでに確立した分子デザインに基づき、生体観測に適した近赤外光領域に吸収・蛍光波長を有する低酸素環境感受性蛍光プローブを開発した。本蛍光プローブを細胞に負荷し、様々な酸素濃度環境下で培養した後に蛍光顕微鏡観察したところ、低酸素環境下で培養した場合のみ、細胞から強い蛍光が観測された。さらに、開発した蛍光プローブをマウスに静脈内投与し、血管の結紮により肝臓を虚血状態にしたところ、結紮後数分程度で蛍光の増大が観測され、これらの結果より生きた動物個体への適用が可能であることが示された。また、蛍光プローブの構造展開により、低酸素感受性の異なる蛍光プローブ群を開発することにも成功した。感受性の違いに関しては、蛍光プローブのチオール類等に対する反応性が大きく関与していると考察しているが、今後さらに精査する必要がある。以上の結果より、酸素濃度感受性が高く、近赤外光領域の観察に適した蛍光プロープの開発を達成した。さらに、本年度は蛍光プローブの分子デザインを応用し、機能性光増感剤の開発にも着手した。具体的には、アゾ基の切断に伴い一重項酸素生成能を生じるactivatableな光増感剤の開発に成功した。本研究は、これまでに確立した蛍光制御原理を一重項酸素生成の制御原理に拡張したものであり、機能性光増感剤の領域において独自性の高い分子設計を提唱している。これにより、特定のターゲットを検出・可視化するだけでなく、その活性をも制御することで生命現象を理解することが可能となるため、研究の意義は極めて大きい。
1: 当初の計画以上に進展している
これまでに確立した分子デザインに基づき、動物個体への応用に適した近赤外蛍光プローブの開発を早々と達成し、同時に低酸素感受性に関する知見を得た。さらに、これまでの分子設計を元に、検出・観察のみでなく、光により操作することが可能な機能性光増感剤の開発に着手しており、生命現象の解明において新たな手法を提案する研究であるため今後の研究展開を見込むことができる。
これまでに開発した蛍光プローブの酸素濃度感受性の違いに対するより詳細なメカニズムを解明すると同時に、活性酸素種やHIF-1など、蛍光強度と他の生体分子との関連性を精査することで、蛍光プローブの応用性を検討する。さらに、担がんモデルマウスなどの疾患モデル動物へ応用し、低酸素部位の検出が可能であるかを検討する。光機能性増感剤に関しては、系の最適な条件を検討し、必要に応じて共同研究を行うことで、ターゲット選択的な細胞殺傷の達成を目指す。
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Angewandte Chemie International Edition
巻: 52 ページ: 13028-13032
10.1002/anie.201305784
