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2013 年度 実施状況報告書

ワンポット/ワンフロー合成による68Ga-DOTA標識の懸案解決と生体分子PET

研究課題

研究課題/領域番号 25560410
研究種目

挑戦的萌芽研究

研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

田中 克典  独立行政法人理化学研究所, 田中生体機能合成化学研究室, 准主任研究員 (00403098)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード68Ga-DOTA / アザ電子環状反応 / アルデヒド / アミノ基 / ポジトロン / ペプチド / PET
研究概要

生体分子の一般的な68Ga-DOTA標識の実現を目的とする本研究において、独自の「高速アザ電子環状反応」を駆使した2つの方法論を評価するが、平成25年度は以下の二重電子環状反応による方法を検討した。
すなわち、これまでに報告者が開発した共役エステルアルデヒドを二量化することによって、アミノ基を持つ68Ga-DOTAとタンパク質や細胞表層のリジン残基を二回の段階的なアザ電子環状反応によってワンポットで効率的に繋ぐことを検討した。ポジトロン放出金属である68Gaを使用する前に、まずはコールドのGaを用いて検討した。アミノ官能基を持つ安定なDOTA分子に対して、予めGaを100度、30分の反応時間で導入した(ステップ1)。次いで、得られたGa-DOTAアミンの溶液をそのまま用い、これに対してアルデヒド二量化プローブを作用させ、1つ目の高速アザ電子環状反応を数分以内で実施した(ステップ2)。この際に、濃度を厳密に制御することで、1分子のアミンと選択的に反応させることを検討した。高濃度のGaを用いて実験を行った際には、濃度を厳密に調節でき、2量体の生成を防ぐことができたが、低濃度のGaを用いた場合には、濃度による反応性の調節ができず、目的とする化合物を効率的に得ることはできなかった。
高濃度で調製したGa-DOTAアミン溶液に対して、さらに続けてモデルペプチドを室温、短時間作用させたところ、2つ目の高速アザ電子環状反応が進行し(ステップ3)、高速なGa-DOTA標識を実施することができた。しかしながら、実際にポジトロン放出金属である68Gaを使用する際には、極低濃度の溶液を使用しなければならない。そこで、平成26年度に実施する2つ目の研究結果を待って、最終的な手法とすることとした。

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

効率性に不安は残るものの、予定どおり1つ目の方法論を評価することができた。平成26年度に検討する別法との比較を以て、生体分子への68Ga-DOTA標識の一般手法として、さらに精査、確立する。

今後の研究の推進方策

平成26年度では、まず官能基を持つDOTAに対してGaを5分以内で配位させた後(ステップ1)、これを続けて共役アルデヒドに対して官能基選択的な反応を用いて結合させる(ステップ2)。さらに、アザ電子環状反応により、標的の生体アミンに対して短時間で全段階をワンポットで標識する(ステップ3)。
平成25-26年度で実施する第1、第2両者のワンポット法の実施を基に、生体分子への68Ga-DOTA標識の一般手法としてどちらが適当かを判断し、手法を精査、確立する。最終的にポジトロン放出金属である68Gaを用いて生体分子への68Ga-DOTA標識を実現する。

次年度の研究費の使用計画

平成25年度で使用した試薬類がごくわずかではあるが、予定より安価に入手できたため。
主に、試薬や溶剤の確保のための物品費として使用する。平成25年度で生じた使用額の差額分は、平成26年度で実施する手法に必要不可欠な反応基質(化合物)を購入するため使用する。一方、国内外での成果発表やディスカッションのための旅費、さらに印刷費などその他の経費として使用する。

  • 研究成果

    (45件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (28件) (うち招待講演 16件) 図書 (4件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] In Vivo Kinetics and Biodistribution Analysis of Neoglycoproteins: Effects of Chemically Introduced Glycans on Proteins2014

    • 著者名/発表者名
      A. Ogura, A. Kurbangalieva, K. Tanaka
    • 雑誌名

      Glycoconj. J.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s10719-014-9520-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Facile Preparation of 1,5-Diazacyclooctanes from Unsaturated Imines: Effects of the Hydroxyl Groups on [4+4] Dimerization2014

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, R. Matsumoto, A. R. Pradipta, Y. Kitagawa, M. Okumura, Y. Manabe, K. Fukase
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: - ページ: 1026-1030

    • DOI

      10.1055/s-0033-1340859

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Practical and efficient method for α-sialylation with an azide sialyl donor using a microreactor2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Uchinasi, K. Tanaka, Y. Manabe, Y. Fujimoto, K. Fukase
    • 雑誌名

      J. Carbohydr. Chem.

      巻: 33 ページ: 55-67

    • DOI

      10.1080/07328303.2014.880116

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A cascading reaction sequence involving ligand-directed azaelectrocyclization and autooxidation-induced fluorescence recovery enables visualization of target proteins on the surfaces of live cells2014

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, M. Kitadani, A. Tsutsui, A. R. Pradipta, R. Imamaki, S. Kitazume, N. Taniguchi, K. Fukase
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 12 ページ: 1412-1418

    • DOI

      10.1039/C3OB42267D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Bis-unsaturated Ester Aldehydes as Amino-glue Probes: Sequential Double Azaelectrocyclization as Promising Strategy for Bioconjugation2013

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, Y. Nakamoto, E. R. O. Siwu, A. R. Pradipta, K. Morimoto, T. Fujiwara, S. Yoshida, T. Hosoya, Y. Tamura, G. Hirai, M. Sodeoka, K. Fukase
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 11 ページ: 7326-7333

    • DOI

      10.1039/C3OB41507D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2,6,9-Triazabicyclo[3.3.1]nonanes as Overlooked Amino-modification Products by Acrolein2013

    • 著者名/発表者名
      A. Tsutsui, K. Tanaka
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 11 ページ: 7208-7211

    • DOI

      10.1039/C3OB41285G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cytotoxic Activity of Ursolic Acid Derivatives Obtained by Isolation and Oxidative Derivatization2013

    • 著者名/発表者名
      K. Mazumder, K. Tanaka, K. Fukase
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 18 ページ: 8929-8944

    • DOI

      10.3390/molecules18088929

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of 3,7,9- and 2,6,9- Triazabicyclo[3.3.1]nonane Derivatives2013

    • 著者名/発表者名
      A. R. Pradipta, K. Tanaka
    • 雑誌名

      Heterocycles

      巻: 87 ページ: 2001-2014

    • DOI

      10.3987/REV-13-778

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 論文紹介「気になった論文」2013

    • 著者名/発表者名
      A. R. Pradipta
    • 雑誌名

      生命化学研究レター, フロンティア生命化学研究会出版

      巻: 41 ページ: 21-23

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conformationally Fixed Analog of Peptide Mimic of Grb2-SH2 Domain: Synthesis and Evaluation Against A431 Cancer Cell2013

    • 著者名/発表者名
      T. Iwata, K. Tanaka, T. Tahara, S. Nozaki, H. Onoe, Y. Watanabe, K. Fukase
    • 雑誌名

      Mol. BioSyst.

      巻: 9 ページ: 1019-1025

    • DOI

      10.1039/C3MB25462C

    • 査読あり
  • [学会発表] 歪み解消クリック反応とアザ電子環状反応を融合したアミノ基の効率的68Ga-DOTA標識2014

    • 著者名/発表者名
      田中克典, 中本悠佳, 向井英史, 造田真希, 渡辺恭良, 深瀬浩一
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Chemical introduction of glycans precisely controls the protein dynamics in live animals2013

    • 著者名/発表者名
      小椋章弘, 田中克典
    • 学会等名
      RIKEN-ICCAS-IOP-PKU-Tsinghua Joint Symposium、(独)理化学研究所主催
    • 発表場所
      和光:理化学研究所
    • 年月日
      20131111-20131112
  • [学会発表] Visualization of Glycan-dependent Bio-dynamics of Glycoproteins, Glycan Dendrimers, and Living Cells by PET and Fluorescent Imaging2013

    • 著者名/発表者名
      Koichi Fukase, Katsunori Tanaka
    • 学会等名
      国際ケミカルバイオロジー学会(ICBS)
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20131004-20131005
  • [学会発表] Huisgen[3+2]反応を用いた単糖デンドリマーの効率合成とPETイメージング2013

    • 著者名/発表者名
      李昊晟,Eric Siwu,野崎聡,長谷川功紀,渡辺恭良,田中克典,深瀬浩一
    • 学会等名
      第7回バイオ関連化学シンポジウム、日本化学会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20130927-20130929
    • 招待講演
  • [学会発表] WHOLE-BODY IMAGING OF GLYCAN-DEPENDENCE ON TUMOR METASTASIS2013

    • 著者名/発表者名
      Katsunori TANAKA, Kenta MORIWAKI, Eiji MIYOSHI, Koichi FUKASE
    • 学会等名
      Glyco22
    • 発表場所
      中国大連
    • 年月日
      20130623-20130628
  • [学会発表] 化学的な糖鎖の導入によるタンパク質の生体内動態と集積制御

    • 著者名/発表者名
      小椋章弘,田原強,野崎聡,渡辺恭良,盛本浩二,木塚康彦,北爪しのぶ,谷口直之,田中克典
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋
  • [学会発表] 有機合成化学を起点とするものづくり戦略:特別企画講演 趣意説明

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋
  • [学会発表] Short Presentation

    • 著者名/発表者名
      Kenward Vong
    • 学会等名
      異分野交流の夕べ、(独)理化学研究所主催
    • 発表場所
      和光:理化学研究所
  • [学会発表] Chemical introduction of glycans precisely controls the protein dynamics and accumulation in live animals

    • 著者名/発表者名
      小椋章弘,田原強,野崎聡,渡辺恭良,木塚康彦,北爪しのぶ,谷口直之,田中克典
    • 学会等名
      異分野交流の夕べ、(独)理化学研究所主催
    • 発表場所
      和光:理化学研究所
  • [学会発表] 有機合成反応を駆使した生体分子システムの解明と制御への挑戦

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      基礎科学課題研究「分子システム研究」平成25年度研究報告会(独)理化学研究所主催
    • 発表場所
      和光:理化学研究所
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学反応を用いて動物内での分子の動きを見る

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      大分大学セミナー
    • 発表場所
      大分
    • 招待講演
  • [学会発表] Exploring Chemistry and Biology of N-Alkyl Unsaturated Imines

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia & The 4th New Phase International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia
    • 発表場所
      大阪
  • [学会発表] Exploring the Chemistry and Biology of Unsaturated Imines

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      RIKEN-ICCAS-IOP-PKU-Tsinghua、Joint Symposium on Materials Science
    • 発表場所
      和光:理化学研究所
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体内での反応解析から開拓、制御、さらにものづくりまで

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      第3回CSJ化学フェスタ2013 ナノ機能への挑戦ー材料、素子、バイオ、そして未来ー
    • 発表場所
      東京
    • 招待講演
  • [学会発表] Exploring the Chemistry and Biology of Unsaturated Imines

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      Tsukuba Global Science Week 2013 Integration of Chemistry and Life Science Session
    • 発表場所
      筑波
    • 招待講演
  • [学会発表] Exploring the “Overlooked” Chemistry and Biological Functions of Unsaturated Imines

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
    • 発表場所
      仙台
    • 招待講演
  • [学会発表] 革新的化学標識法による糖鎖の個体イメージング

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      自治医科大学 分子病態治療研究センターセミナー
    • 発表場所
      栃木
    • 招待講演
  • [学会発表] 世界で唯一の汎用的な生体高分子や細胞のPETイメージング

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      東京理科大学総合研究機構イメージングフロンティア研究部門 2013年度イメージング若手の会
    • 発表場所
      東京
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体内での「隠された化学反応」の開拓と生体機能解明および動物内合成への挑戦

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      東京工業大学生命理工学研究科 生体分子機能工学専攻生体分子 サイエンスセミナー
    • 発表場所
      神奈川
    • 招待講演
  • [学会発表] 効率的な結合形成反応による生体内機能解析と分子イメージング、およびインビボ生理活性分子合成への挑戦

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      理研ライフサイエンス技術基盤研究センター分子イメージングセンターセミナー
    • 発表場所
      神戸
    • 招待講演
  • [学会発表] アザ電子環状反応による細胞表面標識法を活用した癌細胞の生体内イメージング:ー表面糖鎖構造の転移依存性ー

    • 著者名/発表者名
      田中克典、森脇健太、三善英知、深瀬浩一
    • 学会等名
      第32回日本糖質学会年会
    • 発表場所
      大阪
  • [学会発表] 私にも糖鎖の動物個体内イメージングが簡単にできるか?

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      第32回日本糖質学会年会 ワークショップ 疾患をターゲットにした糖鎖化学と生物学の融合研究ー現場でのノウハウ、現状、そして今後の改良点と可能性ー、第32回日本糖質学会年会
    • 発表場所
      大阪
  • [学会発表] 「化合物」ではなく「合成化学反応」から生体機能化学を攻める

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      生体機能関連化学部会若手の会 第25回サマースクール
    • 発表場所
      八王子
    • 招待講演
  • [学会発表] Aza-Electrocyclic Reaction for Visualizing Biomolecules in Live Animals

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      The First Asian Conference for “MONODUKURI” Strategy by Synthetic Organic Chemistry (ACMS)
    • 発表場所
      沖縄
    • 招待講演
  • [学会発表] Introduction for ACMS 2013

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      The First Asian Conference for “MONODUKURI” Strategy by Synthetic Organic Chemistry (ACMS)
    • 発表場所
      沖縄
  • [学会発表] 有機合成化学者の生物学への挑戦:共役イミンの新奇反応性の開拓と生きている動物内への展開

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      岡山理科大学 平成25年度第2回グリーン元素講演会
    • 発表場所
      岡山
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Imaging of N-Glycan Conjugates in Live Animals

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      The 3rd Austria/Japan Seminar on Comparative and Developmental Glycobiology
    • 発表場所
      和光理研
    • 招待講演
  • [学会発表] 『合成化合物』ではなく『有機合成反応』で生命科学を学び、操る

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 学会等名
      東京大学大学院工学系研究科化学生命工学専攻講演会「化学と生命のかけはし」
    • 発表場所
      東京
    • 招待講演
  • [図書] 天然物合成におけるマイクロフロー反応の活用:免疫活性物質, プリスタン天然物のプロセス合成を例として, ファインケミカル「特集 天然物合成化学の新たな展開」2014

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [図書] ファインケミカル「特集 天然物合成化学の新たな展開」2014

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 総ページ数
      1
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [図書] 古くて新しい有機合成反応の開拓を起点とする天然物ケミカルバイオロジー「研究紹介」, News Letter2014

    • 著者名/発表者名
      田中克典
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      天然物ケミカルバイオロジー:分子標的と活性制御 (ChemBioChem) 出版
  • [図書] 動物個体内における糖鎖複合体の分子イメージング, 第三の生命鎖 糖鎖の機能と疾患 (実験医学増刊)2013

    • 著者名/発表者名
      田中克典, 深瀬浩一
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      羊土社出版
  • [備考] 独立行政法人理化学研究所 田中克典研究室ホームページ

    • URL

      http://www.riken.jp/research/labs/associate/biofunct_synth_chem/

  • [備考] 田中克典研究室ホームページ

    • URL

      http://www.riken.jp/nori-tanaka-lab/

  • [産業財産権] 新規な68Ga-DOTA標識化合物2013

    • 発明者名
      田中克典、渡辺恭良、野崎聡、深瀬浩一
    • 権利者名
      田中克典、渡辺恭良、野崎聡、深瀬浩一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2013/161407
    • 出願年月日
      2013-08-02

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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