权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

Design and Synthesis of Firefly Luciferin Analogues to realize highly bright near infrared bioluminescence emission

萤火虫荧光素类似物的设计与合成实现高亮近红外生物发光

基本信息

批准号：
19J12615
负责人：
池田裕真
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J12615/
关键词：
生物発光イメージング近赤外ルシフェリンルシフェラーゼ

项目摘要

生体深部をイメージング可能なホタル生物発光系の構築を目的とし，発光反応中間体に注目した発光輝度の向上可能性を検証した．ATPと誘導体との縮合体は高輝度化に成功したものの，安定性や精製手法の確立，単離収率における課題が明らかとなった．そこで，基質化学構造の改変による長波長化および発光輝度双方の達成を試みることとした．開発指針としてホタル生物発光基質を有機蛍光色素と捉え，有機蛍光色素にみられる構造改変手法を模倣した．１.環融合戦略を基盤とした近赤外発光ホタルルシフェリン誘導体群の創製近赤外領域の光は，水などの生体分子による阻害が少ないことから，生体イメージングにおいて望ましいとされる．本研究では，既存の近赤外誘導体を基盤とし，環状アミン構造を組み込んだ計６種類の誘導体NIRLucsを合成した．いずれも天然のホタルルシフェラーゼFlucによる酵素認識を受け，近赤外発光を示した．さらに，NIRLucsは細胞膜透過性を持ち，生細胞系においても近赤外発光を示すことが確認された．良好な発光活性・血中滞留性を示したNIRLuc2を皮下腫瘍担癌マウスモデルへ応用したところ，天然の基質と比べて約７倍（近赤外では１６倍）の発光輝度を示した．２.環状アミノ基アゼチジン置換による発光輝度向上の可否検証ホタル発光基質をPush-Pull型の蛍光色素と見立て，Twisted Intramolecular Charge Transfer（TICT）の抑制による発光輝度向上の可否について検証した．本研究では，異なるルシフェリンコアに対して，アゼチジニル基を導入した誘導体を計５種類合成し，ルシフェリンにおけるアゼチジニル基置換効果を評価した．このうちアゼチジニル基を導入したA-1は，ジメチルアミノ基をもつ誘導体D-1と比較して，TICTの抑制により狙い通り蛍光量子収率・生物発光輝度共に向上することに成功した．

The goal of constructing a biological light-emitting system is to demonstrate the possibility of increasing the brightness of light-emitting intermediates.ATP, inducer and condensor are successful in increasing the brightness of light-emitting intermediates. The problem of stability, purification and isolation is clear. The chemical structure of the matrix is changed to achieve the goal of long-wavelength conversion and brightness. 1. The ring fusion strategy of the base plate and the near-red outer light-emitting pigment is adopted to induce the group of organisms to create the near-red outer light-emitting region, and the biological molecule is prevented from being damaged. In this study, six kinds of NIRLucs were synthesized from the existing near-infrared inducers. The natural color of the flower is red. NIRLucs have been identified for cell membrane permeability and for cell line development. Good photoactivity, blood retention, NIRLuc2, subcutaneous tumor, tumor growth, tumor growth, 2. Whether or not the emission luminance of the cyclic light emitting substrate can be detected upward. Push-Pull type light emitting pigment can be detected upward. Twisted Intramolecular Charge Transfer (TICT) can be detected upward. In this study, five kinds of inducers were synthesized and their effects were evaluated. A-1, B-1, C-1, D-1, D-1, D-