[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

生体深部イメージングに有効な近赤外発光分子の開発

[スポンサーリンク]

第48回のスポットライトリサーチは、東京工業大学 生命理工学院・口丸高弘 助教にお願いしました。

口丸先生の属する近藤研究室では、とりわけがん組織に特徴的な微小環境のバイオイメージング法の開発を一つの柱として取り組んでいます。今回紹介する成果は、問題点の一つだった、蛍光分子の長波長化を達成し、それが実際に深部イメージングに有効であることを実証したという内容になります。プレスリリースおよび論文として公開されたことを機に、紹介させて頂く運びとなりました。

“A luciferin analogue generating near-infrared bioluminescence achieves highly sensitive deep-tissue imaging”
Kuchimaru, T.; Iwano, S.; Kiyama, M.; Mitsumata, S.; Kadonosono, T.; Niwa, H.; Maki, S.; Kizaka-Kondoh, S. Nat. Commun. 2016, 7, 11856. doi:10.1038/ncomms11856

研究室を主宰されている近藤科江 教授は、口丸先生をこう評しておられます。

口丸さんは、大学・大学院で量子工学を専攻し、X線顕微鏡を組み立てる研究をしていました。しかし、X線顕微鏡で観る対象である細胞に興味をもち、生物をほぼ独学で習得し、現在は、工学・生物学・医学の境界領域の研究に取り組んでいます。好奇心・探求心が彼の研究を、より大きく、深いものにしています。これからの成長が楽しみです。

それではいつも通り、現場のお話を伺ってみました。

Q1. 今回のプレス対象となったのはどんな研究ですか?簡単にご説明ください。

生物発光イメージングの重要な課題であった発光波長の長波長化を達成し、生体深部組織の高感度イメージングを可能にする実用的な合成基質AkaLumine-HCl (Aka-HCl)を報告しました。

生物発光イメージングは、バックグラウンドシグナルが非常に小さく、生体組織や小動物の非侵襲イメージングにおいて、蛍光イメージングよりも高感度に生命現象を可視化できます[1]。しかし、現在、標準的に用いられているホタルルシフェラーゼ (Fluc)とその天然基質のD-luciferinによって生成される生物発光の最大波長は約560 nmと生体組織に吸収されやすく、生体深部組織のイメージングに課題を残していました[2]。 Aka-HClとFlucの反応によって生成される最大発光波長677 nmの生物発光は(図1a)、D-luciferinよりも生体深部を高感度にイメージング可能であることをマウスのがん転移モデルなどを使って示しました (図1b)。

図1 (a) Aka-HClとD-luciferinの化学構造とFlucとの反応によって生成によってされる生物発光 (BL)スペクトル。(b) Flucを発現するがん細胞によって形成されたマウス肺転移の検出感度の比較。

図1 (a) Aka-HClとD-luciferinの化学構造とFlucとの反応によって生成によってされる生物発光 (BL)スペクトル。(b) Flucを発現するがん細胞によって形成されたマウス肺転移の検出感度の比較。

 

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

私自身は、生体光イメージングを使ったがん生物学の研究に従事しており[3, 4]、化学者ではありません。本研究論文の共著者である、発光基質の有機合成を専門に研究している電気通信大学の牧昌次郎先生と岩野智さんとは、2013年頃に知り合いました。当時、牧グループは、近赤外発光基質の合成に成功しており[5]、この発光基質の生体発光イメージングにおける有用性評価を細胞や動物を使って私が担当するという形で共同研究が始まりました。細胞や動物での評価を始めると、生体内環境における合成基質の興味深い特性が幾つか見つかり、今回の論文でも重要な論点になりました。これらについて考察する過程で、私自身、酵素・基質反応や発光基質の生体内動態などに理解が深まり、生物発光イメージングについてより多面的視点を持てるようになったことが大きな収穫です。

 

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?またそれをどのように乗り越えましたか?

材料の持っている可能性をどのように評価してアピールするかという点です。私自身、共同研究を始めた当初は合成発光基質の評価方法などに関する知識が余りなかったので、過去の文献をくまなく調査して、必要な実験系を選び出すところから始めました。結果として、それほど特殊な実験を行ったわけではありませんが、Aka-HClの特性を多角的に評価できたと考えています。

 

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

化学は今後、生物・医学研究をより高度に発展させる上で益々重要な学問になるかと思います。化学者とより深い対話ができるように、化学の素養を少しでも身につけることが私の当面の目標です。

 

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

異分野間での共同研究は、ユニークな研究テーマを探しだす良い機会になるかと思います。皆さん、共同研究を通して新しい世界を目指しましょう!

 

関連文献

  1. A. Paley and J. A. Prescher, Bioluminescence: a versatile technique for imaging cellular and molecular features. Med. Chem. Commun. 2014, 5, 255-267.
  2. T. Adams Jr. and S. C. Miller, Beyond D-luciferin: expanding the scope of bioluminescence imaging in vivo. Curr. Opin. Chem. Biol. 2014, 21, 112-120.
  3. Kuchimaru et. al., Bone resorption facilities osteoblastic bone metastatic colonization by cooperation of insulin-growth factor and hypoxia. Cancer Sci. 2014, 105, 553-559.
  4. Kuchimaru et. al., In vivo imaging of HIF-active tumors by an oxygen-dependent degradation probe with an interchangeable labeling system. PLoS ONE, 2010, 5, e15736.
  5. Iwano et. al. Development of simple firefly luciferin analogs emitting blue, green, red, and near-infrared biological window light. Tetrahedron 2013, 69, 3847-3856.

関連リンク

研究者の略歴

kuchimaru口丸 高弘 (くちまる たかひろ)

所属: 東京工業大学生命理工学院 近藤科江研究室 助教

研究テーマ: 生体光イメージング、がん生物学

経歴: 1980年兵庫県生まれ。2009年3月大阪大学工学研究科電気電子工学専攻博士後期課程修了、博士 (工学)取得 (飯田敏行研究室)。同年4月京都大学医学研究科特任研究員 (CKプロジェクト)。その後、2010年5月より東京工業大学近藤科江研究室で、科研費研究員、JSPS特別研究員を経て、2013年2月より現職。

The following two tabs change content below.
cosine

cosine

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。 関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。 素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. 新人化学者の失敗ランキング
  2. 脱水素型クロスカップリング重合法の開発
  3. アメリカ化学留学 ”入学審査 編”!
  4. 速報! ノーベル物理学賞2014日本人トリプル受賞!!
  5. あなたの分子を特別なカタチに―「CrystalProtein.c…
  6. 酸化反応条件で抗酸化物質を効率的につくる
  7. ボールペンなどのグリップのはなし
  8. 世界初!反転層型ダイヤMOSFETの動作実証に成功

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. ドライアイスに御用心
  2. ボーチ還元的アミノ化反応 Borch Reductive Amination
  3. MSH試薬 MSH reagent
  4. 「世界最小の元素周期表」が登場!?
  5. 「携帯」の電池で電車走る・福井大などが実験に成功
  6. 書店で気づいたこと ~電気化学の棚の衰退?~
  7. 顕微鏡で化学反応を見る!?
  8. 学会風景2001
  9. Whitesides’ Group: Writing a paper
  10. 第96回日本化学会付設展示会ケムステキャンペーン!Part I

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

有機合成化学協会誌2019年11月号:英文版特集号

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2019年11月号がオンライン公開されました。…

製品開発職を検討する上でおさえたい3つのポイント

基礎研究と製品開発は、目的や役割がそれぞれ異なります。しかし、求人情報の応募要件を見てみると「〇〇の…

二刀流のホスフィン触媒によるアトロプ選択的合成法

不斉付加環化反応による新奇アリールナフトキノン合成法が報告された。2つの機能を有する不斉ホスフィン触…

ヒドロゲルの新たな力学強度・温度応答性制御法

第230回のスポットライトリサーチは、東京農工大学大学院工学府(村岡研究室)・石田敦也さんにお願い致…

光誘導アシルラジカルのミニスキ型ヒドロキシアルキル化反応

可視光照射条件下でのアジン類のミニスキ型ヒドロキシアルキル化反応が開発された。官能基許容性が高いため…

イオン交換が分子間電荷移動を駆動する協奏的現象の発見

第229回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院 新領域創成科学研究科(竹谷・岡本研究室)・山下…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP