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前年度までに開発したgamma-glutamyltranspeptidase (GGT)を標的とした蛍光プローブでは、GGTを発現するがん細胞をシングルセルレベルで検出することが難しいこと、また、酵素反応後に生成する活性中間体がアザキノンメチドよりもキノンメチドの方が高い細胞内滞留性を達成するのに好ましい可能性があることが示唆された。そこで2021年度においては、GGTとの反応によりキノンメチド活性中間体が産生する新たな細胞内滞留型蛍光プローブの開発と機能評価を行った。具体的には、以前開発したbeta-galactosidaseを標的とした細胞内滞留型蛍光プローブの母格蛍光団に、O-functionからN-function型に変換するための自己分解性ベンジルリンカーを介して基質を導入することで、GGTを標的とした新たなプローブを設計・合成した。光学特性を評価した結果、本プローブは酵素との反応前は無色・無蛍光であるが、酵素との反応によりキノンメチド活性中間体を産生し、それが細胞内求核分子と反応して蛍光性付加物を生成することが示された。また、自己分解性リンカーを導入したことで、酵素が基質にアクセスしやすくなった結果、前年度に開発したプローブと比較して酵素との反応速度・蛍光上昇速度が向上した。さらに、GGTを高発現・低発現する培養がん細胞に適用したところ、GGT発現量に応じた蛍光シグナルを示し、またその蛍光シグナルが洗浄操作や固定操作に対して耐性があることを確認した。また、本プローブを用いてGGT発現がん細胞をシングルセルレベルで検出できることが明らかとなり、本研究の最終目的である“がん細胞が有する特徴的な酵素活性パターンの可視化によるがん検出”に向けた重要な知見を得た。
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