Development and application of bioluminescent probes to in vivo imaging

本研究では、人工生物発光システムAkaBLIを基盤に特定の生理機能を動物個体深部においても非侵襲的に可視化できるターンオン型の機能プローブの技術の開発を行う。具体的には、近赤外に発光を示すAkaLumineあるいはAkaLumineアナログに化学修飾を施し発光活性をマスクし、特定生体分子（例:プロテアーゼ）により修飾が取り除かれることで、AkaLumineあるいはアナログが遊離し、発光活性を回復する機能性プローブである。概念実証のため、SARS-CoV-2メインプロテアーゼ（Mpro）の標的ペプチドを発光基質に修飾し、Mproの存在の有無によって発光がOff→Onするかを、in vitro、細胞、マウスを用いて評価する。今年度は、まずAkaLumineアナログを用いたプローブの合成を目指した。当該アナログの合成は達成できたものの、in vitro発光活性がAkaLumineのそれに対し1/100程度低いことが判明した。当該アナログを用いたプローブでは輝度が十分得られないため、プローブの合成を断念した。一方、AkaLumine骨格に自己犠牲リンカーを介してMpro認識ペプチドを修飾したプローブの合成は達成できた。プローブは発光活性がAkaLumineより十分低いことが求められるが、当該AkaLumine プローブはin vitroにおいてAkaLumieの1/100程度発光活性が低いことが確認された。現在Mpro-Akaluc共発現細胞を作製中であり、作製し次第プローブとMproとの反応速度評価およびプローブおよびMpro濃度依存的な発光活性について測定する予定である。

本研究では、人工生物発光システムAkaBLIを基盤に特定の生理機能を動物個体深部においても非侵襲的に可視化できるターンオン型の機能プローブの技術の開発を行う。具体的には、近赤外に発光を示すAkaLumineあるいはAkaLumineアナログに化学修飾を施し発光活性をマスクし、特定生体分子（例:プロテアーゼ）により修飾が取り除かれることで、AkaLumineあるいはアナログが遊離し、発光活性を回復する機能性プローブである。概念実証のため、SARS-CoV-2メインプロテアーゼ（Mpro）の標的ペプチドを発光基質に修飾し、Mproの存在の有無によって発光がOff→Onするかを、in vitro、細胞、マウスを用いて評価する。今年度は、まずAkaLumineアナログを用いたプローブの合成を目指した。当該アナログの合成は達成できたものの、in vitro発光活性がAkaLumineのそれに対し1/100程度低いことが判明した。当該アナログを用いたプローブでは輝度が十分得られないため、プローブの合成を断念した。一方、AkaLumine骨格に自己犠牲リンカーを介してMpro認識ペプチドを修飾したプローブの合成は達成できた。プローブは発光活性がAkaLumineより十分低いことが求められるが、当該AkaLumine プローブはin vitroにおいてAkaLumieの1/100程度発光活性が低いことが確認された。現在Mpro-Akaluc共発現細胞を作製中であり、作製し次第プローブとMproとの反応速度評価およびプローブおよびMpro濃度依存的な発光活性について測定する予定である。