生体応用を指向した低酸素環境検出蛍光プローブの開発

开发用于检测生物应用缺氧环境的荧光探针

基本信息

批准号：
14J00053
负责人：
髙橋翔大
金额：
$ 2.05万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

生体内のpHは骨代謝、がん細胞の浸潤など様々な生命現象に関わっている。そのため、生きた動物個体内でpHを定量する手法は極めて有用である。しかしながら、in vivoイメージングに適した光の波長である650～900 nmの近赤外光領域において実用的なpHプローブは開発されていない。そこで本研究においては、新たに近赤外蛍光pHプローブを開発し、in vivoでがんにおける弱酸性環境を定量的にイメージングすることを目指した。In vivoイメージングにおいて、プローブはその体内動態によって生体内で濃度差を生じるため、off-on型蛍光プローブではなく、プローブ濃度差の影響を受けないレシオ型蛍光プローブの開発を行った。これまでの当研究室の知見から、ピペリジン構造を有する非対称Siローダミン類はレシオ型pHプローブとして機能することが分かっていた。そこで、Siローダミン類よりも長波長の蛍光を示す近赤外蛍光団Pローダミン類にピペリジン構造を導入することで、近赤外光領域に吸収・蛍光波長を有するレシオ型pHプローブの開発を行った。各種誘導体を合成・評価した結果、650 nm以上に吸収・蛍光波長を有し、蛍光量子収率が0.11、pKa が6.8を示すプローブを開発することに成功した。開発した蛍光プローブをデキストランにラベルし、動物への投与時の血中半減期の上昇と、Enhanced Permeability and Retention（EPR）効果による腫瘍への集積を狙った。プローブのデキストラン結合体を、Colon26細胞を用いて作成した皮下腫瘍モデルマウスへと静脈内投与し、腫瘍周辺の蛍光イメージングを行った結果、腫瘍部位において弱酸性化している様子を観察することに成功した。

体内的pH涉及各种生命现象，包括骨代谢和癌细胞浸润。因此，一种量化活动物个体中pH的方法非常有用。但是，在650-900 nm的近红外光区域没有开发实际的pH探针，这是适合体内成像的光波长。因此，在这项研究中，我们开发了一种新的近红外荧光pH探针，并旨在定量地对体内癌症中弱酸性环境形象。在体内成像，由于探针的浓度差异是由其体内动力学引起的，因此我们开发了一个比例型荧光探针，该探针不受探针浓度的差异的影响，而不是探针浓度的差异，而不是荧光型荧光探针。我们实验室的先前发现表明，具有哌啶结构的不对称Si若丹明充当比型pH探针。因此，通过将哌啶结构引入近红外荧光团P-偶像中，该荧光表现出比Si Rhodamine更长的荧光，开发了近红外区域中具有吸收和荧光波长的比例型pH探针。由于对各种衍生物的合成和评估，我们成功地开发了一种吸收和荧光波长为650 nm或更多的探针，荧光量子产率为0.11，PKA为6.8。开发的荧光探针用右核标记，目的是增加对动物给药后的血液半衰期，并通过增强的渗透性和保留率（EPR）积聚成肿瘤。将探针的右旋糖缀合物静脉内给予使用Colon26细胞产生的皮下肿瘤模型小鼠，并进行了肿瘤周围的荧光成像，因此，我们成功地观察到在肿瘤部位较弱的酸化。