細胞内酸素濃度イメージングのための蛍光・りん光同時発光型分子酸素計の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23500511
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 吉原 利忠 群馬大学, 理工学研究院, 助教 (10375561)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: りん光 / レシオ / 蛍光 / 酸素 / イリジウム錯体 / 細胞

研究概要

脂質膜，細胞内の酸素濃度を明らかにするためにレシオ法に基づいたプローブ分子を設計・合成した。合成したプローブ分子の発光は溶液，脂質膜中において酸素感受性の低いクマリン343の蛍光と酸素感受性の高いイリジウム錯体のりん光を示した。これらのプローブ分子のレシオ比（りん光強度/蛍光強度）は酸素濃度が減少するにつれて増加した。また，プローブ分子を培養細胞の培地に添加して蛍光顕微鏡で観察したところ，細胞から蛍光とりん光が観測され，細胞内酸素濃度計測のために有用な分子であることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Mitochondrial Respiratory Function Induces Endogenous Hypoxia (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Prior, A. Kim, T. Yoshihara, S. Tobita, T. Takeuchi, and M. Higuchi
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 ページ: e88911
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0088911
  • 査読あり
• [雑誌論文] Systematic Structure-Property Investigations on a Series of Alternating Carbazole-Thiophene Oligomers (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kato, S. Shimizu, A. Kobayashi, T. Yoshihara, S. Tobita, Y. Nakamura
  • 雑誌名: J. Org. Chem 巻: 79 ページ: 618-629
  • DOI: 10.1021/jo402416f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescent Peptides Labeled with Environment-Sensitive 7-Aminocoumarines and their Interaction with Lipid Bilayer Membranes and Living Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Murase, T. Yoshihara, K. Yamada, S. Tobita
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. J 巻: 86 ページ: 510-519
  • DOI: 10.1246/bcsj.20120314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tetraalkoxyphneanthrene-Fused Dehydroannulenes: Synthisis, Self-Assembly, and Electronic, Optical and Electrochemical Properties (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kato, N. Takahashi, H. Tanaka, A. Kobayashi, T. Yoshihara, S. Tobita, T. Yamanobe, H. Uehara, Y. Nakamura
  • 雑誌名: Chem. Eur. J 巻: 19 ページ: 12138-12151
  • DOI: 10.1002/chem.201301262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Environment-Sensitive Fluorophores with BenzoThiadiazole and Benzoselenadiazole Structures as Candidate Compounds of a Fluorescent Polymetric Thermometer (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Uchiyama, K. Kimura, C. Gota, K. Okabe, K. Kawamoto, N. Inada, T. Yoshihara, S. Tobita
  • 雑誌名: Chem. Eur. J 巻: 18 ページ: 9552-9563
  • DOI: 10.1002/chem.201200597
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tobita, Remarkable Fluorescence Enhancement of Benzo[g]chromon-2-ones Induced by Hydrogen-bonding Interaction with Protic Solvents (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Kobayashi, K. Takehira, T. Yoshihara, S. Uchiyama, S
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. Sci 巻: 11 ページ: 1368-1376
  • DOI: 10.1039/c2pp25055a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ratiometric Molecular Sensor for Monitoring Oxygen Levels in Living Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshihara, Y. Yamaguchi, M. Hosaka, T. Takeuchi, S. Tobita
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 51 ページ: 4148-4151
  • DOI: 10.1002/anie201107557
  • 査読あり
• [雑誌論文] Iridium Complex Probes for Monitoring of Cellular Oxygen Levels and Imaging of Hypoxic Tissues (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshihara, A. Kobayashi, S. Oda, M. Hosaka, T. Takeuchi, S. Tobita
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 8233 ページ: 82330A-1-82330A-8
  • DOI: 10.1117/12.910170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitochondria-specific Oxygen Probe Based on Iridium Complexes Bearing Triphenylphosphonium Cation (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Murase, T. Yoshihara, S. Tobita
  • 雑誌名: Chem.Lett 巻: 41 ページ: 262-263
  • DOI: 10.1246/cl.2012.262
  • 査読あり
• [学会発表] カチオン性イリジウム錯体を用いたミトコンドリア局在性を示す分子酸素センサーの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 村山沙織, 菊池俊毅, 飛田成史
  • 学会等名: 日本化学会第94 春季年会(2014)
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] カチオン性イリジウム錯体をのりん光を用いた生細胞・小動物イメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 市川和貴, 村山沙織, 寺田幹, 穂坂正博, 竹内利行, 飛田成史
  • 学会等名: 第17回酸素ダイナミクス研究会
  • 発表場所: 弘前大学
  • 年月日: 20130803-04
• [学会発表] イリジウム錯体を用いた生細胞のりん光寿命イメージングと酸素応答 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 増田剛, 畠山泰典, 藤倉大地, 飛田成史
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会 2013 京都
  • 発表場所: 京都テルサ
  • 年月日: 2013-09-25
• [学会発表] 細胞膜透過性を向上させた近赤外りん光イリジウム錯体の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 八木橋美樹, 田中亜沙美, 穂坂正博, 竹内利行, 飛田成史
  • 学会等名: 2013年光化学討論会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] Phosphorescence Imaging of Living Cells and Hypoxic Tissues Using Iridium Complexes (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshihara, M. Hosaka, T. Takeuchi, S. Tobita
  • 学会等名: The Third International Symposium on Element Innovation
  • 発表場所: Kiryu, Japan
  • 年月日: 2013-09-09
• [学会発表] 細胞・組織内酸素濃度イメージングのためのプローブ分子および計測システムの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠
  • 学会等名: 第35回日本光医学・光生物学会
  • 発表場所: アクトシティ浜松
  • 年月日: 2013-07-13
• [学会発表] 近赤外りん光を示すイリジウム錯体の開発および細胞・組織イメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 八木橋美樹, 寺田幹, 穂坂正博, 竹内利行, 飛田成史
  • 学会等名: 第1回低酸素研究会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2013-07-06
• [学会発表] 低酸素組織の光イメージングを目指したジピリナート類を配位子に有する近赤外りん光イリジウム錯体の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 八木橋美樹, 田中亜沙美, 寺田幹, 穂坂正博, 竹内利行, 飛田成史
  • 学会等名: 第8回日本分子イメージング学会学術大会
  • 発表場所: 横浜赤レンガ倉庫
  • 年月日: 2013-05-31
• [学会発表] ジピリナート配位子を有するイリジウム錯体を用いた低酸素環境イメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 八木橋美樹, 穂坂正博, 竹内利行, 飛田成史
  • 学会等名: 日本化学会第93回春季年会(2013)
  • 発表場所: 立命館大学
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] Photophysical Properties of Iridium Complexes Bearing Trimethylsilyl-substituted Benzothienylpyridinato Ligands (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshihara, A. Tanaka, S. Murayama, S. Kato, Y. Nakamura, S. Tobita
  • 学会等名: The Second International Symposium on Element Innovation
  • 発表場所: Kiryu, Japan
  • 年月日: 2012-10-19
• [学会発表] 細胞内酸素濃度計測を目指したレシオ型酸素プローブの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 山口祐司, 穂坂正博, 竹内利行, 飛田成史
  • 学会等名: 第6回分子科学討論会 2012 東京
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 低酸素環境イメージングを指向した近赤外光領域にりん光を示すイリジウム錯体の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 八木橋美樹, 穂坂正博, 竹内利行, 飛田成史
  • 学会等名: 2012年光化学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Phosphorescence Imaging of Tumors Using Iridium Complexes (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshihara, M. Hosaka, T. Takeuchi, S. Tobita
  • 学会等名: 14th International Congress of Histochemistry and Cytochemistry
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2012-08-27
• [学会発表] カチオン性イリジウム錯体を用いた腫瘍の in vivo 光イメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 田中亜沙美, 穂坂正博, 寺田幹, 竹内利行, 飛田成史
  • 学会等名: 第34回日本光医学・光生物学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2012-07-27
• [学会発表] Fluorescent Properties of Cholesterol Analogs with Dansyl Group in Model Membranes and Living Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshihara, K. Arai, and S. Tobita
  • 学会等名: XXIV IUPAC Symposium on Photochemistry
  • 発表場所: Coimbra, Portugal
  • 年月日: 2012-07-16
• [学会発表] ミトコンドリア局在性を示すイリジウム錯体を用いた分子酸素センサーの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 村瀬秋子, 飛田成史
  • 学会等名: 日本化学会第92 春季年会(2012)
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] Developments of Hypoxia-Sensing Probes with High Cellular Uptake Efficiency (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshihara, K. Ichikawa, M. Hosaka, T. Takeuchi, S. Tobita
  • 学会等名: The First International Symposium on Element Innovation
  • 発表場所: Kiryu, Japan
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] 生体内低酸素領域を識別するためのイリジウム錯体の開発および生体内発光特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 市川和貴, 大堀優佳, 小林敦, 穂坂正博, 竹内利行, 飛田成史
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会 2011
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 高い細胞膜透過性を示すイリジウム錯体の開発および in vivo 光イメージング (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 市川和貴, 穂坂正博, 竹内利行, 飛田成史
  • 学会等名: 第33回日本光医学・光生物学会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-07-22
• [学会発表] がんの光イメージングのためのりん光プローブ分子の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉原利忠, 市川和貴, 八木橋美樹, 穂坂正博, 竹内利行, 飛田成史
  • 学会等名: 第6回日本分子イメージング学会学術大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2011-05-26
• [備考]
  • URL: http://tobita-lab.chem-bio.st.gunma-u.ac.jp/
• [産業財産権] 新規化合物およびそれを含む機能性発光プローブ (2014)
  • 発明者名: 飛田成史, 吉原利忠, 穂坂正博, 竹内利行
  • 権利者名: 国立大学法人群馬大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 5500594
  • 取得年月日: 2014-03-20
• [産業財産権] COMPOUND AND FUNCTIONAL LUMINESCENT PROBE COMPRISING THE SAME (2014)
  • 発明者名: 飛田成史, 吉原利忠, 穂坂正博, 竹内利行
  • 権利者名: 国立大学法人群馬大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: US8623239
  • 取得年月日: 2014-01-07
  • 外国
• [産業財産権] スフェロイド内酸素濃度測定試薬およびこれを用いたスフェロイド内酸素濃度測定方法 (2013)
  • 発明者名: 吉原利忠, 飛田成史
  • 権利者名: SCIVAX ライフサイエンス株式会社, 国立大学法人群馬大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-257906
  • 出願年月日: 2013-12-13
• [産業財産権] 新規化合物およびそれを利用した酸素濃度測定試薬 (2013)
  • 発明者名: 吉原利忠, 村山沙織, 飛田成史
  • 権利者名: 国立大学法人群馬大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-244186
  • 出願年月日: 2013-11-26
• [産業財産権] 細胞・組織内酸素濃度測定のための高感度近赤外りん光イリジウム錯体 (2013)
  • 発明者名: 吉原利忠, 小野寺研一, 菊池俊毅, 飛田成史
  • 権利者名: 国立大学法人群馬大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-244120
  • 出願年月日: 2013-11-26
• [産業財産権] 新規水溶性イリジウム錯体化合物およびそれを用いた酸素濃度測定試薬 (2013)
  • 発明者名: 吉原利忠, 飛田成史, 穂坂正博, 竹内利行
  • 権利者名: 国立大学法人群馬大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 5392746
  • 取得年月日: 2013-10-25
• [産業財産権] 新規錯体化合物, 並びにそれを用いた酸素濃度測定試薬及び癌の診断薬 (2013)
  • 発明者名: 吉原利忠, 飛田成史, 穂坂正博, 竹内利行
  • 権利者名: 国立大学法人群馬大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 5353509
  • 取得年月日: 2013-09-06
• [産業財産権] レシオ法に基づいた酸素センサー (2011)
  • 発明者名: 吉原利忠, 間島健太, 飛田成史
  • 権利者名: 国立大学法人群馬大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2011-191551
  • 出願年月日: 2011-09-02