生きた動物個体内の特定の細胞でのみ機能を発揮する新規機能性生物発光プローブの開発

开发仅在活体动物内的特定细胞中起作用的新型功能性生物发光探针

基本信息

批准号：
11J10826
负责人：
小嶋良輔
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度までに、生体内における光機能性分子の励起エネルギー源としての生物発光の利用可能性を確立することに成功していたが、本年は、生体内イベントを可視化する手段としての生物発光イメージングの有用性の拡張を試みた。生物発光を用いたイメージング技術は、生体内においてバックグラウンドとなる物質が殆ど存在しないことから、高感度なシグナル検出を可能とする技術として注目を集めている。中でも、特定の生理活性分子と出会った時のみ発光がONになる生物発光プローブを用いたイメージング手法は、特定の生理活性分子の存在を、in vivoで高感度に可視化可能とする優れた手法である。しかしながら、従来の生物発光プローブが検出できるのは、発光性の基質であるD-luciferinやaminoluciferinをuncageする反応を引き起こすことができるpeptidase活性などに限られるという問題があっため、私はこの解決を試みた。私は蛍光プローブの設計原理として汎用される、電子移動による励起発光中間体のquenching(蛍光分子においてはPeTと呼ばれる)が、その励起過程が異なるのみで生物発光基質でも起き得るのではないかという従来の報告を確実なものとし、この現象(BioLeTと命名)を用いて、生物発光のプロセスにおける励起状態からの発光量子収率を生体分子の有無と同期して精密にコントロールできることを示し、既存のプローブ設計法では開発が困難であった一酸化窒素(NO)検出生物発光プローブを初めて開発することに成功した。本成果は、PeTを蛍光制御原理として開発されてきた蛍光プローブと同様のデザインで、様々な生物発光プローブを開発可能であることを示す画期的成果である。またさらに、目的分子との反応前後で、BioLeTと同時に基質の細胞膜透過性をも制御することで、生物発光プローブのターゲットの検出感度を大幅に向上させることができることも見出し、生きたラット内の好中球から発生するhighly reactive oxygen species (hROS)を、開腹、剃毛することなく超高感度に検出可能な生物発光プローブを開発することにも成功した。本結果は、生物発光プローブの新しいデザイン法を提供するのみならず、in vivoにおけるhROSの役割をさらに解明する上で実用的な研究ツールを提供するものである。

到去年，它已经成功地建立了生物发光作为体内光功能分子的兴奋能量的来源，但是今年我们试图扩大生物发光成像的有用性，以此作为可视化体内事件的一种手段。使用生物发光的成像技术吸引了人们的注意力作为一种能够实现高度敏感的信号检测的技术，因为几乎没有任何物质可以在体内使用。其中，只有在遇到特定的生物活性分子时才发出光的生物发光探针的成像技术是一种出色的技术，它允许在体内高度敏感地可视化特定的生物活性分子。但是，可以检测到常规生物发光探针的问题仅限于PETIDASE活性，这可能会触发反应，这些反应使发光底物D-luciferin d-luciferin and氨基酸蛋白蛋白不足，因此我试图解决这个问题。我已经确保了先前的报告，即通过电子传递中间的通用激发光发射（在荧光分子中称为PET）可能与生物发光底物发生，因为激发过程是不同的，并且使用该现象（命名为Biolet）（命名Biolet）可以准确地控制稳态的量化过程，从而在兴奋的过程中与兴奋的量化过程中的兴奋性量化过程中的兴奋性量化，或生物分子，并首次成功地开发了生物发光探针，这很难使用现有的探针设计方法开发。该结果是一个开创性的成就，表明可以使用与使用PET与荧光控制原理开发的设计相同的设计来开发多种生物发光探针。此外，发现，通过控制与靶分子反应前后的底物的细胞膜渗透性以及生物产生的生物发光探针的检测敏感性，可以显着改善，我们也可以成功地与高度反应性氧化物（Higy of Atimpor）（hhros）产生的氧化物（hrigy）的生长（hrigy contiment）（hrigh）（hrigy）的含量（hrigy）的含量为单位（敏感性无剖腹手术或剃须。结果不仅提供了一种设计生物发光探针的新方法，而且还提供了一种实用的研究工具，可以进一步阐明HROS在体内的作用。