血管新生因子をターゲットとした癌細胞特異的蛍光プローブの開発

开发针对血管生成因子的癌细胞特异性荧光探针

• 批准号: 21K05315
• 负责人: 幡野 明彦
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05315/
• 关键词: 血管新生因子; ピリミジンヌクレオシドホスホリラーゼ; パイ平面拡張イミダゾール; 非天然ヌクレオシド; プローブ分子; 血管新生; チミジンホスホリラーゼ; 蛍光応答; 園頭反応; 診断薬; 核酸代謝酵素; 蛍光イメージング; 蛍光共鳴エネルギー移動; 分子プローブ

2021年の日本の死因の第一位は癌（悪性腫瘍）であり、大腸癌、胃癌という消化器系の癌が多い。近年、消化器系癌は内視鏡での切除が可能であり、早期発見ができれば生存確率が格段に向上する。しかし、より簡便で短時間に癌組織を客観的に診断する方法はまだ無い。癌細胞は血管を新たに作ることで栄養を取り込み、かつ癌関連因子を放出して転位が起こる。ピリミジンヌクレオシドホスホリラーゼ (PyNP) は、癌の増殖や転移に関与する血管新生因子であることが報告されている。血管新生は癌細胞が増える初期過程でも観察されるため、PyNPを高感度で検出できれば、癌を検出する方法になると期待される。本研究では，血管新生因子であるPyNPによって蛍光がオンオフするような非天然ヌクレオシド型のプローブ分子を開発することで，血管新生を蛍光と言う光で検出して癌の早期発見を目指した。蛍光を示すと期待される，パイ平面が一次元、二次元に拡張されたイミダゾール化合物を3種類合成した。1H-imidazo[4,5-b]phenazineは，視認性の良い緑色で，最大蛍光波長が537 nmであった。これらの合成されたパイ平面拡張イミダゾールを用いて，PyNPによる非天然ヌクレオシド合成を行った。合成した3H-naphtho[1,2-d]imidazoleはベンゼン環を２つ有するイミダゾールであるが，デオキシ体で97％，リボ体で68％の非天然ヌクレオシド合成に成功した。また，芳香環が３つ結合したイミダゾールである1H-imidazo[4,5-b]phenazineはｍデオキシ体で31％，リボ体は9.4％の反応転換率であった。このように大きな官能基を有するイミダゾールでも，反応が進行することが分かった。

2021年，癌症（恶性肿瘤）将成为日本第一大死因，其中结肠癌、胃癌等消化系统癌症很常见。近年来，胃肠道癌症可以通过内镜切除，早期发现可以大大提高生存率。然而，仍然没有更简单、更快速地客观诊断癌组织的方法。癌细胞会产生新的血管来吸收营养并释放与癌症相关的因子，从而引起转移。据报道，嘧啶核苷磷酸化酶（PyNP）是一种参与癌症增殖和转移的血管生成因子。在癌细胞增殖的早期阶段也观察到血管生成，因此如果能够高灵敏度地检测P​​yNP，则有望成为检测癌症的方法。在这项研究中，我们的目标是通过开发一种非天然核苷探针分子，通过使用荧光光检测血管生成，从而早期检测癌症，该探针分子的荧光由血管生成因子 PyNP 打开和关闭。我们合成了三种具有一维和二维 pi 平面延伸的咪唑化合物，预计它们会表现出荧光。 1H-咪唑并[4,5-b]吩嗪是高度可见的绿色，最大荧光波长为537 nm。使用这些合成的 pi 平面延伸咪唑，我们使用 PyNP 进行了非自然核苷合成。合成的3H-萘并[1,2-d]咪唑是一种带有两个苯环的咪唑，我们成功合成了脱氧形式97%、核糖形式68%的非天然核苷。此外，1H-咪唑并[4,5-b]吩嗪是一种具有三个芳香环的咪唑，其间脱氧形式的反应转化率为31%，核糖形式的反应转化率为9.4%。发现即使是具有如此大官能团的咪唑，反应也会进行。

项目成果

A disposable vancomycin sensor using molecularly imprinted carbon paste on a paper chip

在纸芯片上使用分子印迹碳糊的一次性万古霉素传感器

• 发表时间: 2021
• 期刊: Chemical Sensors
• 作者: Aaryashree; Ebisawa;Haruki; Azuma;Sayaka; Hatano;Akihiko; Yoshimi;Yasuo
• 通讯作者: Yasuo

核酸代謝酵素PyNPによるヌクレオシドへのプリン類似体ベンゾイミダゾール化合物の導入

通过核酸代谢酶 PyNP 将嘌呤类似物苯并咪唑化合物引入核苷

• 发表时间: 2022
• 作者: Takechi-Haraya Yuki;Ohgita Takashi;Demizu Yosuke;Saito Hiroyuki;Izutsu Ken-ichi;Sakai-Kato Kumiko;間弓 利勇・大槻 晃一・幡野明彦;Hironori Hojo;松坂理希・幡野明彦
• 通讯作者: 松坂理希・幡野明彦

Effects of Functional Groups Recognition of Nucleoside substrate for Phosphorolysis with Nucleoside Metabolic Enzyme PyNP

核苷代谢酶 PyNP 对核苷底物磷酸解功能基团识别的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryu MAYUMI;Koichi OTSUKI;Akihiko HATANO
• 通讯作者: Akihiko HATANO

Examination of chemical enzyme synthesis method to introduce multiple stable isotopes into uridine molecular structure

化学酶合成法将多种稳定同位素引入尿苷分子结构的检验

• 发表时间: 2022
• 作者: Genki SHIMANE;Akihiko HATANO
• 通讯作者: Akihiko HATANO

Introduction of Benzimidazole as Purine Analog into Nucleoside Structure by Base-Exchange Reaction of Nucleoside Metabolism Enzyme

通过核苷代谢酶的碱基交换反应将嘌呤类似物苯并咪唑引入核苷结构

• 发表时间: 2023
• 作者: Riki MATSUSAKA;Akihiko HATANO
• 通讯作者: Akihiko HATANO