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2019 Fiscal Year Annual Research Report

新しいスイッチング機構に基づく高精度蛍光イメージングプローブの開発

Planned Research

Project AreaResonance Biology for Innovative Bioimaging
Project/Area Number 15H05951
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

神谷 真子  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (90596462)

Project Period (FY) 2015-06-29 – 2020-03-31
Keywords蛍光プローブ / 超解像イメージング
Outline of Annual Research Achievements

1.自発的光明滅を示す超解像イメージングプローブの開発
研究代表者らは前年度までに、所属する研究室で確立した計算化学による分子内スピロ環化平衡の平衡定数予測法に則り、561 nmで励起可能な新たな自発的光明滅プローブHMCR550の設計・開発に成功した。本年度は、HMCR550を用いて生きた細胞内における超解像イメージングが可能であるかを評価するべく、HMCR550のベンゼン環部位の4位または5位にタグ蛋白質(HaloTag, SNAP-tag)のリガンドを導入した誘導体を合成し、タグ蛋白質を発現する細胞を用いて、細胞膜透過性・ラベル化効率・細胞内での光明滅特性を評価した。その結果、タグ蛋白質の種類やリガンド導入位置により、細胞膜透過性や光明滅特性が変化することが示され、4位からHaloTagリガンドを導入した誘導体を用いることで、添加剤や強い光照射なしに生きた細胞内の微小管の超解像画像の構築が可能であることが明らかとなった。一方で他の誘導体では、細胞膜透過性が低い、超解像画像の質が低い(蛍光性フォームが多い)といった課題があり、タグ蛋白質やリガンドの導入位置により特性が大きく変化することを見出した。
さらに、計算化学に基づく同様の戦略に基づき、488 nmで励起可能な新たな自発的光明滅プローブの開発にも取り組み、複数の候補誘導体を設計・合成した。これらの誘導体はいずれも計算値に近いpKcycl値を示し、生理的pHにおいてその殆どが無蛍光性状態で存在することを確認した。また、過渡吸収測定法により開環体の寿命を測定した結果、超解像イメージングに適切な寿命を示すことが明らかとなった。今後、細胞内での機能評価を進めていく予定である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (18 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 5 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Max Planck Institute(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Max Planck Institute
  • [Int'l Joint Research] Tel Aviv University(イスラエル)

    • Country Name
      ISRAEL
    • Counterpart Institution
      Tel Aviv University
  • [Journal Article] A novel sialidase-activatable fluorescence probe with improved stability for the sensitive detection of sialidase2020

    • Author(s)
      Rivas Charlotte、Kamiya Mako、Urano Yasuteru
    • Journal Title

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      Volume: 30 Pages: 126860~126860

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2019.126860

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spontaneously Blinking Fluorophores Based on Nucleophilic Addition/Dissociation of Intracellular Glutathione for Live-Cell Super-resolution Imaging2020

    • Author(s)
      Morozumi Akihiko、Kamiya Mako、Uno Shin-nosuke、Umezawa Keitaro、Kojima Ryosuke、Yoshihara Toshitada、Tobita Seiji、Urano Yasuteru
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1021/jacs.0c00451

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Red Fluorescence Probe Targeted to Dipeptidylpeptidase-IV for Highly Sensitive Detection of Esophageal Cancer2019

    • Author(s)
      Ogasawara Akira、Kamiya Mako、Sakamoto Kei、Kuriki Yugo、Fujita Kyohhei、Komatsu Toru、Ueno Tasuku、Hanaoka Kenjiro、Onoyama Haruna、Abe Hiroyuki、Tsuji Yosuke、Fujishiro Mitsuhiro、Koike Kazuhiko、Fukayama Masashi、Seto Yasuyuki、Urano Yasuteru
    • Journal Title

      Bioconjugate Chemistry

      Volume: 30 Pages: 1055~1060

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.9b00198

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fluorescence Detection of Prostate Cancer by an Activatable Fluorescence Probe for PSMA Carboxypeptidase Activity2019

    • Author(s)
      Kawatani Minoru、Yamamoto Kyoko、Yamada Daisuke、Kamiya Mako、Miyakawa Jimpei、Miyama Yu、Kojima Ryosuke、Morikawa Teppei、Kume Haruki、Urano Yasuteru
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 141 Pages: 10409~10416

    • DOI

      10.1021/jacs.9b04412

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly sensitive fluorescence imaging of cancer with avidin-protease probe conjugate2019

    • Author(s)
      Yamamoto Kyoko、Kamiya Mako、Urano Yasuteru
    • Journal Title

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      Volume: 29 Pages: 126663~126663

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2019.126663

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Development of activatable fluorescence probes for detecting basic carboxypeptidase activity2020

    • Author(s)
      岩城弘尚、神谷真子、浦野泰照
    • Organizer
      日本化学会 第100春季年会
  • [Presentation] PSMAのグルタミン酸カルボキシペプチダーゼ活性を標的とした前立腺がん蛍光イメージングプローブの開発2019

    • Author(s)
      神谷 真子、浦野 泰照
    • Organizer
      第92回日本生化学会大会
    • Invited
  • [Presentation] Rapid cancer imaging by rationally designed fluorescence probes2019

    • Author(s)
      Mako Kamiya, Yasuteru Urano
    • Organizer
      第28回 日本バイオイメージング学会学術集会/第6回 国際バイオイメージングシンポジウム
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Rapid cancer imaging by rationally designed fluorescence probes2019

    • Author(s)
      Mako Kamiya, Yasuteru Urano
    • Organizer
      レゾナンスバイオ国際シンポジウム 2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Rapid cancer imaging by rationally designed fluorescence probes2019

    • Author(s)
      Mako Kamiya, Yasuteru Urano
    • Organizer
      EMBL symposium: Seeing is Believing
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Chemical probes for rapid cancer fluorescence imaging2019

    • Author(s)
      Mako Kamiya, Yasuteru Urano
    • Organizer
      第4回UTokyo-NTU Joint Conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Rational design of fluorescence probes based on quantum chemical prediction of intramolecular spirocyclization2019

    • Author(s)
      Sascha G. Keller,, Ryo Tachibana, Mako Kamiya, Yasuteru Urano
    • Organizer
      Resonance Bio International Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cancer Specific Fluorescence Imaging by Development of Fluorescent Probes for Intact Glycosidase Activities2019

    • Author(s)
      藤田恭平、神谷真子、吉岡孝房、中島淳、上尾裕明、浦野泰照○藤田恭平、神谷真子、吉岡孝房、中島淳、上尾裕明、浦野泰照
    • Organizer
      第14回日本分子イメージング学会
  • [Presentation] 糖分解酵素活性検出蛍光プローブ群の開発と悪性及び良性腫瘍特異的蛍光イメージングへの応用2019

    • Author(s)
      藤田恭平、神谷真子、吉岡孝房、小笠原輝、上尾裕明、浦野泰照
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 癌検出蛍光プローブ2020

    • Inventor(s)
      浦野泰照、神谷真子、藤田恭平
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東 京大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2020/008432
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] カルボキシペプチダーゼ活性検出用蛍光プローブ2019

    • Inventor(s)
      浦野泰照、神谷真子、栗木優五
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東 京大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2019/047000
    • Overseas

URL: 

Published: 2021-01-27  

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