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2013 年度 実績報告書

低pH環境を可視化する蛍光プローブの開発と生体イメージングへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 24750160
研究機関大阪大学

研究代表者

小和田 俊行  大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任助教 (40584397)

キーワード蛍光プローブ / イメージング / 破骨細胞 / pH感受性
研究概要

前年度までに開発したpH感受性蛍光プローブ「BAp-E」は、光安定性が低く、二光子励起顕微鏡を用いた長時間イメージングには適用できないことが、研究の過程で明らかとなった。そこで、プローブ構造の再設計を行い、より光安定性の優れた蛍光プローブの開発を行った。具体的には、まず、BAp-Eの光退色の原因を究明すべく、試験管内のプローブ溶液に対して光照射を行い、蛍光強度変化を観察した。その結果、BAp-Eの光安定性は、一般的に光退色し易いことが知られているフルオレセインよりも低いことが明らかとなった。この光照射による蛍光退色は、溶液中の溶存酸素を取り除くことにより著しく改善されることがわかった。したがって、光照射によって生じる一重項酸素が光退色の主な原因であると考えた。そこで、一重項酸素への反応性を低下させることで、プローブの安定性を向上させることを狙った。また、プローブ母骨格の構造改変により電子状態が変化してしまうため、量子化学計算を用いて構造探索を行い、プローブのpH応答性を最適化した。開発した改良型プローブをマウスに投与し、二光子励起顕微鏡を用いて、マウス頭頂骨内で活動する破骨細胞のイメージングを実施した。プローブの光安定性が向上したため、2時間以上に渡る経時的観察が可能であった。さらに、本プローブを用いることで、破骨細胞が骨吸収を開始する瞬間を捉える事に成功した。
以上の知見を生かし、プローブの蛍光波長の長波長化にも取り組んだ。その結果、BAp-Eに比べ約50 nmの長波長化に成功した。さらに、試験管内にてプローブの光安定性を評価した結果、長時間イメージングに十分耐えられるだけの光安定性を有していることが明らかとなった。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 学会発表 (10件) 備考 (1件)

  • [学会発表] 長波長蛍光を有するpH感受性蛍光プローブの開発2014

    • 著者名/発表者名
      前田拓樹、小和田俊行、菊地和也
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学 東山キャンパス、名古屋、愛知
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Real-time Visualization of Osteoclast Activity in Living Mice with pH-Activatable Fluorescent Probe2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Maeda, Toshiyuki Kowada, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      Imaging and Sensing Biomolecular Function and Assembly
    • 発表場所
      Institut Europeen de Chimie et Biologie, University of Bordeaux, Pessac, France
    • 年月日
      20140314-20140314
  • [学会発表] Development of pH-Activatable Fluorescent Probe and Intravital Imaging of Osteoclast2013

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Kowada, Hiroki Maeda, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      First Osaka University-EPFL International Symposium
    • 発表場所
      Osaka University, Suita, Osaka, Japan
    • 年月日
      20131202-20131204
  • [学会発表] Development of Highly Photostable Fluorescent Probe for Visualizing Osteoclast Activity in Vivo2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Maeda, Toshiyuki Kowada, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      International Symposium Towards Comprehensive Understanding of Immune Dynamism (TCUID 2013)
    • 発表場所
      Osaka University, Suita, Osaka, Japan
    • 年月日
      20131118-20131120
  • [学会発表] Real-time Visualization of Osteoclast Activity in Living Mice2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Maeda, Toshiyuki Kowada, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      ICBS2013 (the 2nd official conference of the International Chemical Biology Society)
    • 発表場所
      Shirankaikan, Kyoto, Japan
    • 年月日
      20131007-20131009
  • [学会発表] pH感受性蛍光プローブの開発と破骨細胞イメージングへの応用2013

    • 著者名/発表者名
      小和田俊行、前田拓樹、菊地和也
    • 学会等名
      第22回 日本バイオイメージング学会学術集会
    • 発表場所
      東京大学薬学部講堂、東京
    • 年月日
      20130914-20130916
  • [学会発表] pH感受性蛍光プローブを用いた破骨細胞活性の生体イメージング2013

    • 著者名/発表者名
      小和田俊行、前田拓樹、菊地和也
    • 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
      東京医科歯科大学、東京
    • 年月日
      20130619-20130621
  • [学会発表] Development of Chemical Probes for Fluorescence Imaging of Bone-Resorbing Osteoclast in Living Mice2013

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Kowada, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Bioorganic Chemistry
    • 発表場所
      Proctor Academy, Andover, New Hampshire, USA
    • 年月日
      20130609-20130614
  • [学会発表] Design of pH-Activatable Fluorescent Probes with High Photostability2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Maeda, Toshiyuki Kowada, Kazuya Kikuchi
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Bioorganic Chemistry
    • 発表場所
      Proctor Academy, Andover, New Hampshire, USA
    • 年月日
      20130609-20130614
  • [学会発表] 生体内の破骨細胞活性を可視化するpH感受性蛍光プローブの開発2013

    • 著者名/発表者名
      前田拓樹、小和田俊行、菊地和也
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会第8回学術集会
    • 発表場所
      横浜赤レンガ倉庫1号館、横浜、神奈川
    • 年月日
      20130530-20130531
  • [備考] 大阪大学大学院工学研究科 生命先端工学専攻物質生命工学コース 菊地研究室

    • URL

      http://www-molpro.mls.eng.osaka-u.ac.jp/

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公開日: 2015-05-28  

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