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2016 年度 実績報告書

高度に機能化した分子酸素計を用いた細胞内酸素濃度計測およびイメージング

研究課題

研究課題/領域番号 26702011
研究機関群馬大学

研究代表者

吉原 利忠  群馬大学, 理工学研究科, 准教授 (10375561)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードレシオ / 蛍光 / りん光 / 酸素 / イリジウム錯体 / 細胞 / 呼吸
研究実績の概要

本研究は,細胞内の酸素濃度および濃度分布を高感度,非侵襲的にリアルタイムイメージング,計測するための蛍光・りん光同時発光型分子酸素計を開発することである。本年度は,青色蛍光を示すクマリン系蛍光色素である7DEACと,深赤色りん光を示すカチオン性イリジウム錯体である(btq)2Ir(phen)をアルギニン残基数8および12のオリゴアルギニンリンカーで結合させた7DEAC-Arg8-BTQphen,7DEAC-Arg12-BTQphenの合成を行った。開発した7DEAC-Arg8-BTQphen,7DEAC-Arg12-BTQphenは,アセトニトリル中において7DEAC由来の蛍光と(btq)2Ir(phen)由来のりん光が観測された。また,溶液中の酸素分圧をマスフローメーターで0-160mmHgの範囲で変化させたところ,7DEACの蛍光強度は一定の値を示したのに対して,(btq)2Ir(phen)のりん光強度は,酸素分圧の増加ともに減少を示した。
21%酸素条件下で培養したHeLa細胞にC343-Pro8-BTQphen(平成26年度合成),7DEAC-Arg8-BTQphen溶液を最終濃度2μMで添加し,2時間培養後,蛍光顕微鏡で観察をおこなったところ,7DEAC-Arg8-BTQphenの発光輝度は,7DEAC-Pro8-BTQphenに比べて10倍程度高い値を示した。これは,開発した7DEAC-Arg8-BTQphenが高い細胞親和性を有するためである。細胞呼吸を検出するために,呼吸促進剤を添加したところ,無添加と比較してレシオが増加することが明らかとなった。検量線より,レシオを酸素分圧に換算することにより,細胞内酸素濃度のリアルタイム計測に成功した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Oxygen Imaging of Living Cells and Tissues Using Luminescent Molecular Probes2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshihara, Y. Hirakawa, M. Hosaka, M. Nangaku and S. Tobita
    • 雑誌名

      J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev.

      巻: 30 ページ: 71-95

    • DOI

      10.1016/j.jphotochemrev.2017.01.001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Interrogation of Metabolic and Oxygen States of Tumors with Fiber-Based Luminescence Lifetime Spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      M. Lukina, A. Orlova, M. Shirmanova, D. Shirokov, A. Pavlikov, A. Neubauer, H. Studier, W. Becker, E. Zagaynova, T. Yoshihara, S. Tobita and V. Shcheslavskiy
    • 雑誌名

      Opt. Lett.

      巻: 42 ページ: 731-734

    • DOI

      10.1364/OL.42.000731

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Intracellular and in vivo Oxygen Sensing Using Phosphorescent Iridium(III) Complexes2016

    • 著者名/発表者名
      S. Tobita and T. Yoshihara
    • 雑誌名

      Curr. Opin. Chem. Biol.

      巻: 33 ページ: 39-45

    • DOI

      10.1016/j.cbpa.2016.05.017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biological Oxygen Sensing via Two-Photon Absorption by an Ir(III) Complex Using a Femtosecond Fiber Laser2016

    • 著者名/発表者名
      H. Morimoto, A. Fujii, Y. Suzuki, T. Yoshihara, S. Tobita and J. Kawamata
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 ページ: 092401-1-4

    • DOI

      10.7567/JJAP.55.092401

    • 査読あり
  • [学会発表] 水溶性イリジウム錯体を用いた生体内酸素濃度計測用発光プローブの開発2016

    • 著者名/発表者名
      綿貫千優,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      日本化学会関東支部群馬地区研究交流発表会
    • 発表場所
      高崎量子応用研究所(群馬県・高崎市)
    • 年月日
      2016-12-13 – 2016-12-13
  • [学会発表] 共焦点PLIM法による細胞および細胞スフェロイドの酸素濃度計測2016

    • 著者名/発表者名
      水上輝市,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      日本化学会関東支部群馬地区研究交流発表会
    • 発表場所
      高崎量子応用研究所(群馬県・高崎市)
    • 年月日
      2016-12-13 – 2016-12-13
  • [学会発表] Intracellular and in vivo Oxygen Sensing by Using Phosphorescence Lifetime Methods2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshihara and S. Tobita
    • 学会等名
      Frontiers 2016 Symposium
    • 発表場所
      Lausanne (Switzerland)
    • 年月日
      2016-12-05 – 2016-12-05
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞内移行性を高めたレシオ型生体酸素プローブ2016

    • 著者名/発表者名
      山崎莉穂,安ヵ川真美,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      第6回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      タワーホテル船堀(東京都・江戸川区)
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-14
  • [学会発表] cRGDペプチドを結合させた腫瘍集積性イリジウム錯体の合成と生体酸素プローブへの応用2016

    • 著者名/発表者名
      中村俊介,吉原利忠,穂坂正博,飛田成史
    • 学会等名
      第14回がんとハイポキシア研究会
    • 発表場所
      岐阜グランドホテル(岐阜県・岐阜市)
    • 年月日
      2016-11-04 – 2016-11-04
  • [学会発表] 細胞膜透過性を高めたレシオ酸素プローブの開発および細胞内酸素濃度計測2016

    • 著者名/発表者名
      安ヵ川真美,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      第14回がんとハイポキシア研究会
    • 発表場所
      岐阜グランドホテル(岐阜県・岐阜市)
    • 年月日
      2016-11-04 – 2016-11-04
  • [学会発表] オルガネラ特異的イリジウム錯体を用いた細胞内酸素濃度測定2016

    • 著者名/発表者名
      平野翔太,高橋一平,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会
    • 発表場所
      神戸ファッションマート(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [学会発表] 顕微りん光寿命計測に基づく細胞・組織内酸素イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      高橋一平,水上輝市,平野翔太,穂坂正博,吉原利忠,飛田成史
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京大学駒場第一キャンパス(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2016-09-08 – 2016-09-08
  • [学会発表] Oxygen Concentration Measurements of Cell Spheroids by Means of Confocal Phosphorescence Lifetime Imaging Microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Kiichi Muzukami,Toshitada Yoshihara,Seiji Tobita
    • 学会等名
      第11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(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-05-29 – 2016-05-29
  • [学会発表] Developments of Ratiometric Oxygen Probes for Intracellular Oxygen Sensing2016

    • 著者名/発表者名
      Toshitada Yoshihara,Saori Murayama,Seiji Tobita
    • 学会等名
      第11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(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-05-28 – 2016-05-28
  • [備考] 群馬大学理工学府分子科学部門飛田研究室

    • URL

      http://tobita-lab.chem-bio.st.gunma-u.ac.jp/

  • [産業財産権] レシオ法を用いた酸素濃度測定試薬2016

    • 発明者名
      吉原利忠,安ヵ川真美,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
      特願2016-205799
    • 出願年月日
      2016-10-20

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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