2012 Fiscal Year Research-status Report
細胞内酸素濃度イメージングのための蛍光・りん光同時発光型分子酸素計の開発
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23500511
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
吉原 利忠 群馬大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10375561)
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| Keywords | 蛍光 / りん光 / 酸素 / イリジウム錯体 / 細胞 / レシオ |
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| Research Abstract |
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C343と，赤色りん光を示すカチオン性イリジウム錯体である(btp)2Ir(phen)をプロリン残基数4のオリゴプロリンリンカーで結合させたC343-Pro4-BTP+の合成を行った。開発したC343-Pro4-BTP+は，アセトニトリル中においてC343由来の蛍光と(btp)2Ir(phen)由来のりん光が同時に観測された。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，C343の蛍光強度は一定の値を示したのに対して，(btp)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。
20％酸素条件下で培養したHeLa細胞にC343-Pro4-BTP（平成23年度開発化合物）およびC343-Pro4-BTP+溶液を最終濃度10μMで添加し，12時間培養後，蛍光顕微鏡で観察をおこなったところ，C343-Pro4-BTP は培養液中で凝集体を形成するため顕微画像の取得が困難であるのに対して，C343-Pro4-BTP+は細胞内から明瞭な発光が観測された。また，C343に由来する蛍光は，培養酸素濃度に依存しないのに対して，(btp)2Ir(phen)に由来するりん光は，2.5％酸素条件下において，20％酸素条件下よりも増加した。以上のことより，開発したC343-Pro4-BTP+は，生細胞内においてもレシオプローブとして機能することが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
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，蛍光団として青色蛍光を示すクマリン色素（C343）とりん光団として赤色りん光を示すイリジウム錯体（(btp)2Ir(phen)）をプロリンリンカーで結合させたC343-Pro4-BTP+の合成を行なった。C343-Pro4-BTP+は405nm光励起によって，アセトニトリル中において蛍光とりん光が同時に観測された。また，系中の酸素分圧を変化させて発光スペクトル測定を行ったところ，C343由来の蛍光は酸素分圧に対して一定強度を示したのに対して，BTP由来のりん光は，酸素分圧の増加に伴い減少した。C343-Pro4-BTP+溶液をHeLa細胞の培地に添加し，蛍光顕微鏡で観測した結果，細胞内から蛍光とりん光が観測され，さらに，りん光強度は低酸素培養条件で増加した。
以上の結果より，C343-Pro4-BTP+は，蛍光とりん光のレシオ比を利用することにより，溶液，脂質膜，細胞中の酸素濃度を定量的に解析できるプローブ分子であることがわかり，本年度の目標に到達している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度開発したC343-Pro4-BTP+は，生細胞内において酸素濃度に依存して，蛍光に対するりん光強度比が変化することは確認でき，また，C343-Pro4-BTP（平成23年度開発化合物）と比較して細胞親和性が大幅に向上した。今後は，HeLa細胞だけでなく，他の細胞を用いて同様な実験を行い，C343-Pro4-BTP+がレシオ型酸素プローブ分子として汎用的に使用可能か検討する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成２５年度は，C343-Pro4-BTP+のレシオイメージングを，さまざな細胞で評価するための試薬，溶媒，細胞培養のためのプラスチック類を消耗品費として研究費を使用する。また，研究成果発表のための旅費として研究費を使用する。
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Research Products
(11 results)
