有機リン蛍光色素の創製とバイオイメージングへの応用

有机磷荧光染料的制备及其在生物成像中的应用

基本信息

批准号：
15F15761
负责人：
山口茂弘
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-10-09 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに得られたホスファローダミン色素の中でも，キサンテン骨格の9位をジメトキシフェニル基で置換したPREX 710は，特に高い化学的安定性と光安定性を有する。PREX 710は細胞膜透過性を有し，ミトコンドリア特異的に局在することがわかった。PREX 710は近赤外領域に吸収および蛍光極大をもつため，様々なオルガネラ染色剤との共染色が可能である。実際，細胞膜染色剤のDiIと核染色剤であるSiR-DNAをPREX 710と同時に添加することで，各オルガネラのマルチカラーイメージングを達成した。また，PREX 710で染色したHeLa細胞を30秒おきに7時間半，連続撮影したところ，細胞分裂する様子をライブで捉えることに成功した。最後に，PREX 710を用いたin vivo深部イメージングを実施した。PREX 710でラベル化したデキストラン（分子量70,000）をマウス尾静脈から投与し，脳深部の血管イメージング画像を取得した。その結果，表層から300-400マイクロメートル深部にある血管を検出することができ，脳血管を3次元的に画像化することができた。以上の結果は，PREX 710が新しい近赤外蛍光色素として有用であることを示している。ホスファローダミン色素の安定性を評価する過程で，興味深い現象を発見した。すなわち，ホスファローダミン色素をpH 11-12の水溶液中に溶解させると加水分解反応が進行し，アミノ基の１つが酸素原子に置換された選択的にロドールが得られた。さらに，強塩基であるpH 13以上の水溶液中では，もう一段階加水分解がおこり，２つとも酸素原子に置換されたフルオレセイン誘導体が生成した。ホスファロドールは，ユニークな溶媒依存性を示し，低極性溶媒中では電荷をもたない骨格であるが，極性溶媒中では双性イオンとして存在していることを明らかにした。

在去年获得的磷酰罗丹明染料中，呫吨骨架的第9位被二甲氧基苯基取代的PREX 710具有特别高的化学稳定性和光稳定性。发现 PREX 710 可渗透细胞膜并特异性定位于线粒体。由于 PREX 710 在近红外区域具有吸收和荧光最大值，因此可以与各种细胞器染色剂共染色。事实上，每个细胞器的多色成像是通过在 PREX 710 中同时添加 DiI（一种细胞膜染色剂）和 SiR-DNA（一种核染色剂）来实现的。此外，通过在 7.5 小时内每 30 秒连续拍摄用 PREX 710 染色的 HeLa 细胞，我们成功捕获了活细胞分裂。最后，使用 PREX 710 进行体内深度成像。通过尾静脉给予小鼠PREX 710（分子量70,000）标记的右旋糖酐，获得脑深部血管成像图像。结果，我们能够检测到距表层300-400微米深处的血管，并能够创建脑血管的三维图像。上述结果表明PREX 710可作为一种新型近红外荧光染料。在评估磷罗丹明染料稳定性的过程中，我们发现了一个有趣的现象。即，当磷罗丹明染料溶解在pH 11-12的水溶液中时，水解反应进行，并且选择性地获得其中一个氨基被氧原子取代的红玫瑰花。此外，在pH为13或更高的强碱水溶液中，发生另一个水解步骤，产生两个氧原子都被取代的荧光素衍生物。结果表明，磷酰三醇表现出独特的溶剂依赖性，在低极性溶剂中具有不带电荷的骨架，但在极性溶剂中以两性离子形式存在。