| 研究課題/領域番号 |
25220207
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
菊地 和也 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70292951)
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| 研究期間 (年度) |
2013-05-31 – 2018-03-31
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| キーワード | 19F MRIプローブ / オートファジー / BLタグ |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、機能性分子イメージングプローブをデザイン・合成し、生きた状態での生体内分子が有する生理機能の直接観測を（１）19F MRI及び（２）蛍光イメージングにより行う。
（１）高感度19F化合物含有 MRIナノ粒子型プローブの開発とin vivoイメージング
我々は、19F MRIプローブの高感度化を目的として、パーフルオロカーボン（PFC：分子内にフッ素を多く含む化合物）をミセルに内包し、シリカにより被覆したシリカナノ粒子型19F MRIプローブの開発を行ってきた。本年度では、葉酸を結合させた新規メソポーラスシリカナノ粒子型プローブmFLAMEを開発し生細胞解析を行った。mFLAMEは、葉酸受容体発現細胞選択的にエンドサイトーシスにより細胞内に導入されることが分かり、MRI画像の取得にも成功した。また、抗癌剤ドキソルビシンDOXを吸着させたmFLAMEから、低pHにおいてDOXの徐放速度が向上し、葉酸受容体発現細胞の生存率を低下させることが明らかとなった。
（２）蛋白質の機能性分子ラベル化技術の開発及び生物応用
オートファジーは細胞が飢餓状態に陥ると発揮される、蛋白質や細胞内小器官の分解過程である。今日、オートファジーにより蛋白質がリソソームに移行する過程を可視化する方法がなく、その開発が必要とされていた。本年度では、蛋白質を特異的に標識することができ、そのリソソーム移行過程を可視化するプローブの開発を行った。まず、標識する蛋白質をBLタグとし、その基質であるバカンピシリンに低pHで蛍光強度を上昇させるように設計したBODIPY色素をつないだプローブを開発した。このプローブによりBLタグは特異的に標識され、pH低下に伴い蛍光強度を上昇させることが示された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度では、葉酸を付けたナノ粒子型19F MRIプローブを開発し、葉酸受容体発現細胞選択的なイメージングが可能かどうかを検討することと、オートファジー可視化のためのpH感受性プローブの開発及び蛋白質の標識を目標としていた。19F MRIに関しては、プローブ開発が完了し細胞選択的なMRIイメージングが達成されている。また、オートファジーに関しては、pH感受性BLタグ標識プローブの開発が完了し、標識反応が確認されていることに加え、プローブがpH低下に伴い蛍光強度を上昇させることを示しており、目標は達成できている。
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| 今後の研究の推進方策 |
19F MRIのプローブ解析では、複数の分子を動物体内で可視化することを目的として、ケミカルシフトの異なる19F化合物を封入した複数のナノ粒子型プローブを合成し、マルチスペクトルイメージングが可能なMRI技術を開発する。また、蛍光イメージング研究においては、長波長蛍光を放ち光安定性の高いSiローダミンを色素として組み込んだ分子を設計・開発する。このプローブの光安定性の高さを利用して、細胞膜近傍に存在する蛋白質を蛍光標識し、1分子イメージング実験が可能かを検討していく。更に、標的蛋白質をTLR4とし、TLR4の動態を1分子解析することで、炎症反応時における膜近傍の蛋白質動態の可視化を目指す。
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