画期的分子技術によるヘムの組織三次元イメージングとオミクス解析

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当該年度では、ヘムによって活性化され生体分子を修飾化するフェニレンジアミン-N-オキシド（PDANO）構造を開発した。また、PDANO構造に蛍光色素を導入したMtAANoxを合成し、機能を評価した。まず、モデルタンパク質（BSA）を用い、水溶液中での蛍光標識効率を評価した。水溶液中でMtAANoxをBSA存在下、へムと反応させ、蛍光ゲルイメージングを行った。その結果、BSA由来のバンドから蛍光シグナルが検出され、蛍光ラベル化が進行したことを確認した。次に、細胞内での蛍光標識効率を評価した。あらかじめ5-アミノレブリン酸（5-ALA）を投与してヘムの生合成を誘導した後に、MtAANoxを生細胞に添加し、未反応のプローブを洗浄後、蛍光イメージングを行った。その結果、ヘム生合成誘導群で強い蛍光シグナルが検出され、細胞内でも十分な蛍光標識効率を示した。以上の結果をうけて、組織イメージング実験へと適応した。ここでは、イメージングによってヘムを検出した例がない脳を標的臓器とし、組織イメージングを実施した。マウスに5-ALAを経口投与してヘムの生合成を誘導した後、MtAANoxを脳室内投与し、脳の凍結切片を作成してイメージングを行った。その結果、コントロール群と比べて、5-ALA投与群で強い蛍光が検出された。現在、MtAANoxが染色されている神経細胞について調査中ではあるが、脳内のヘムを検出することに世界で初めて成功した。以上の結果から、ヘムの生体内挙動解明のための有用な分析手法が不足している現状において、MtAANoxはヘムの生体内挙動・機能の解析に利用できる強力なツールとなることが期待できる。特に、MtAANoxはヘムの局所濃度に応じた蛍光標識が進行するため、脳などの生体組織でのヘムイメージングに適用でき、1細胞レベルでの遊離ヘム濃度分布の調査に活用することできる。