動物個体内での可視化解析を目指した近赤外蛍光プローブの開発とその生物応用

前年度までに、フルオレセイン系の蛍光団を用いることで細胞膜上の葉酸受容体を選択的に検出できるプローブの開発に成功していたが、より生物応用に適した近赤外領域に蛍光を有する蛍光プローブの開発は達成できなかった。そこで本年度は、より実用的な葉酸受容体検出蛍光プローブを開発するため、新たに近赤外蛍光を有するSi-ローダミン類を用いて蛍光プローブを開発することを試み、近赤外蛍光を有し細胞膜上の葉酸受容体を選択的に可視化できる新規蛍光プローブFolateSiR-１を開発した。開発したプローブは、神経管閉鎖部において葉酸受容体の発現が認められているマウス胚や、葉酸受容体が過剰発現しているKB細胞を用いて作製した腫瘍モデルマウスを用いた動物実験に応用した。その結果、マウス胚においては神経管閉鎖部において強い蛍光集積が認められ、腫瘍モデルマウスの実験においては、腫瘍から強い蛍光が観察されたことから、新たに開発したプローブは動物個体の実験に使用可能なプローブであることが明らかとなった。特に腫瘍モデルマウスを用いた実験においては、プローブ投与後わずか30分という短いタイムスケールでS/N比高く腫瘍組織の可視化を達成しており、投与後数時間から1日かかる既存のプローブよりも優れた特性を持つ蛍光プローブの開発に成功した。また、本年度は動物個体への応用可能性を有する近赤外蛍光プローブとして、カルシウムイオン（Ca2+）をターゲットとするプローブの開発を行った。近赤外領域に蛍光波長を有し、生体内のカルシウムシグナリングに深く関与する細胞質内のCa2+を感度よく捉えることが可能な蛍光プローブはこれまでになかったが、本研究において初めて開発した。これを用いて、生細胞における外部刺激によるカルシウムオシレーションやラット脳スライスにおける神経発火現象の可視化を達成した。

前年度までに、フルオレセイン系の蛍光団を用いることで細胞膜上の葉酸受容体を選択的に検出できるプローブの開発に成功していたが、より生物応用に適した近赤外領域に蛍光を有する蛍光プローブの開発は達成できなかった。そこで本年度は、より実用的な葉酸受容体検出蛍光プローブを開発するため、新たに近赤外蛍光を有するSi-ローダミン類を用いて蛍光プローブを開発することを試み、近赤外蛍光を有し細胞膜上の葉酸受容体を選択的に可視化できる新規蛍光プローブFolateSiR-１を開発した。開発したプローブは、神経管閉鎖部において葉酸受容体の発現が認められているマウス胚や、葉酸受容体が過剰発現しているKB細胞を用いて作製した腫瘍モデルマウスを用いた動物実験に応用した。その結果、マウス胚においては神経管閉鎖部において強い蛍光集積が認められ、腫瘍モデルマウスの実験においては、腫瘍から強い蛍光が観察されたことから、新たに開発したプローブは動物個体の実験に使用可能なプローブであることが明らかとなった。特に腫瘍モデルマウスを用いた実験においては、プローブ投与後わずか30分という短いタイムスケールでS/N比高く腫瘍組織の可視化を達成しており、投与後数時間から1日かかる既存のプローブよりも優れた特性を持つ蛍光プローブの開発に成功した。また、本年度は動物個体への応用可能性を有する近赤外蛍光プローブとして、カルシウムイオン（Ca2+）をターゲットとするプローブの開発を行った。近赤外領域に蛍光波長を有し、生体内のカルシウムシグナリングに深く関与する細胞質内のCa2+を感度よく捉えることが可能な蛍光プローブはこれまでになかったが、本研究において初めて開発した。これを用いて、生細胞における外部刺激によるカルシウムオシレーションやラット脳スライスにおける神経発火現象の可視化を達成した。