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2013 年度 実績報告書

ルシフェラーゼの発展的インビボ活用を可能とする新規ルシフェリンプローブ群の創製

研究課題

研究課題/領域番号 23249004
研究機関東京大学

研究代表者

浦野 泰照  東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20292956)

研究期間 (年度) 2011-05-31 – 2014-03-31
キーワード生物発光 / ルシフェラーゼ / ルシフェリン / 電子移動 / 細胞膜透過性 / 一酸化窒素 / 活性酸素 / プローブ
研究概要

本年度は、これまでの研究で確立することに成功した、プローブ分子内電子移動による生物発光消光(BioLeT)を動作原理とする、全く新たな一酸化窒素(NO)プローブの開発を行った。具体的には、NOと反応することによってtriazoleを形成し、そのHOMO energy levelが大きく低下することが知られている1,2-diaminobenzene部位を発光団近傍に組み込んだルシフェリン誘導体(DALs)を開発した。その結果、DAL4はNO選択的かつ反応させたNOの量と比例して、BioLeTの解除に伴う大きな発光上昇を示すことが明らかとなり、さらに生細胞イメージングにも応用可能であり、ラット腹腔内でNO徐放剤から発生するNOを剃毛・開腹することなく可視化することにも成功した。以上の様に、BioLeTに基づく戦略により、従来は開発不可能であった生物発光プローブを論理的に開発可能であることが明らかとなった。
さらにこれまでに開発に成功してきた、高い反応性をもつ活性酸素種 (hROS)を特異的に検出可能な生物発光プローブAPLに関しても、新たな戦略の基づく感度の劇的な改良を行った。APLもBioLeTの解除によって発光上昇を示す生物発光プローブであるが、プローブ由来のバックグラウンド発光が大きいため、luc TGラット急性腹膜炎モデルで好中球から発生するhROSをin vivoで検出することは困難であった。そこで、基質の細胞膜透過性も同時に制御することで、バックグランド発光を大きく低減させる戦略で、プローブの高感度化を目指した。具体的には、APL中のaminophenoxy部位のamino基をスルホアルキル化したSO3H-APLを開発した。その結果、SO3H-APLは生細胞中において、約1/100の量のhROSをAPLと同じactivation ratioで検出あることがわかり、実際にluc TG ratの急性腹膜炎モデルにおいても、刺激に応じて好中球から発生するhROSを剃毛・開腹することなく明瞭に検出可能であることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 10件)

  • [雑誌論文] Acidic-pH-activatable Fluorescence Probes for Visualizing Exocytosis Dynamics2014

    • 著者名/発表者名
      Asanuma D, et al.
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 53 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Ablation of bata-Galactosidase-expressing Cells with a Rationally Designed Activatable Photosensitizer2014

    • 著者名/発表者名
      Ichikawa Y, et al.
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 53 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of the leakage of pancreatic juice using a chymotrypsin-activated fluorescent probe2013

    • 著者名/発表者名
      Yamashita S, et al.
    • 雑誌名

      Br. J. Surg.

      巻: 100 ページ: 1220-1228

    • DOI

      10.1002/bjs.9185

    • 査読あり
  • [学会発表] Rational design of fluorogenic and luminogenic probes for redox biology2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuteru Urano
    • 学会等名
      17th Biennial Meeting of Society for Free Radical Research International (SFRRI2014)
    • 発表場所
      Kyoto (Kyoto International Conference Center)
    • 年月日
      20140324-20140324
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規発光制御法に基づく生物発光プローブの開発2014

    • 著者名/発表者名
      小嶋 良輔、他
    • 学会等名
      第4回Vivid Workshop
    • 発表場所
      石川(加賀温泉瑠璃光)
    • 年月日
      20140220-20140220
  • [学会発表] 小分子蛍光プローブの設計からin vivoイメージングまで2014

    • 著者名/発表者名
      浦野 泰照
    • 学会等名
      有機デバイス研究会第96回研究会
    • 発表場所
      静岡(静岡大学浜松キャンパス)
    • 年月日
      20140124-20140124
    • 招待講演
  • [学会発表] 光機能性分子の精密設計 ~発光イメージングと超解像イメージング~2013

    • 著者名/発表者名
      浦野 泰照
    • 学会等名
      東京理科大学 イメージングフロンティア研究部門 2013年度シンポジウム
    • 発表場所
      千葉(東京理科大学野田キャンパス)
    • 年月日
      20131221-20131221
    • 招待講演
  • [学会発表] Novel chemical activatable fluorescence and photosensitizing probes for in vivo imaging and cell ablation experiments2013

    • 著者名/発表者名
      浦野 泰照
    • 学会等名
      第36回分子生物学会
    • 発表場所
      兵庫(神戸国際会議場)
    • 年月日
      20131203-20131203
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞機能のコントロールを目指した生物発光利用法の開発2013

    • 著者名/発表者名
      小嶋 良輔、他
    • 学会等名
      細胞を創る研究会6.0
    • 発表場所
      山形(慶應義塾大学鶴岡キャンパス)
    • 年月日
      20131114-20131114
  • [学会発表] ”新規有機小分子蛍光プローブの開発による精密蛍光イメージングの実現 ~In vivoがんイメージングから超解像蛍光イメージングまで~2013

    • 著者名/発表者名
      浦野 泰照
    • 学会等名
      第29回Wakoワークショップ「蛍光生体イメージング」
    • 発表場所
      東京(品川グランドセントラルタワー)
    • 年月日
      20131105-20131105
    • 招待講演
  • [学会発表] Novel Intramolecular Spirocyclization-based “Activatable” Fluorescence Probes: From In Vivo Imaging of Tiny Tumors to Super-resolution Imaging2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuteru Urano
    • 学会等名
      2nd Annual Conference, International Chemical Biology Society 2013
    • 発表場所
      Kyoto (Shiran-kaikan)
    • 年月日
      20131008-20131008
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光・発光プローブの精密開発による新たな in vivo イメージング2013

    • 著者名/発表者名
      浦野 泰照
    • 学会等名
      第72回日本癌学会学術集会
    • 発表場所
      神奈川(パシフィコ横浜)
    • 年月日
      20131003-20131003
    • 招待講演
  • [学会発表] Activatable蛍光プローブの精密開発によるin vivo病態イメージング2013

    • 著者名/発表者名
      浦野 泰照
    • 学会等名
      第54回日本組織細胞化学会
    • 発表場所
      東京(航空会館)
    • 年月日
      20130927-20130927
    • 招待講演
  • [学会発表] In Vivo Rapid Cancer Detection Based on Rationally Designed Activatable Fluorescence Probes2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuteru Urano
    • 学会等名
      15th Congress of the European Society of Photobiology
    • 発表場所
      Belgium (Liege)
    • 年月日
      20130905-20130905
    • 招待講演
  • [学会発表] Novel Luciferin Probes for In Vivo Imaging of Living Animals with Quenched Bioluminescence based on Intramolecular Electron Transfer2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuteru Urano, et al.
    • 学会等名
      International Conference on Photochemistry 2013
    • 発表場所
      Belgium (KU Leuven, Leuven)
    • 年月日
      20130722-20130722
  • [学会発表] 高いactivation ratioでのin vivo hROS imagingを可能とする生物発光プローブの開発2013

    • 著者名/発表者名
      小嶋 良輔、他
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第8回年会
    • 発表場所
      東京(東京医科歯科大学)
    • 年月日
      20130620-20130620
  • [学会発表] In vivoでの高感度なhROS検出を可能とする生物発光プローブの開発2013

    • 著者名/発表者名
      小嶋 良輔、他
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会第8回集会
    • 発表場所
      神奈川(横浜赤レンガ倉庫)
    • 年月日
      20130531-20130531
  • [学会発表] In vivo selective optical imaging of tiny tumors with rationally designed "activatable" fluorescence probes2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuteru Urano
    • 学会等名
      ESBOC2013 Chemical Probes for Cellular Processes
    • 発表場所
      Great Britain (Gregynog, Wales)
    • 年月日
      20130518-20130518
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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