Development of pyrene-based solvatochromic fluorescent dyes for dynamics study on the lipid membranes of extracellular vesicles

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生細胞を囲む脂質膜中には脂質ラフトと呼ばれる膜ドメインが存在し、同部位において細胞間の情報伝達や物質取り込みが行われていると考えられていることから、脂質膜の動態観察は細胞機能を理解する上で極めて重要な取り組みとなっている。この脂質膜を有するオルガネラとしてエクソソーム（EVs）が挙げられる。細胞外小胞の一つであるEVsは細胞間の情報伝達に関与することが明らかになっており、EVsを介した細胞間伝達の機能不全によって免疫疾患や神経疾患といった様々な疾患が引き起こされると考えられている。本研究課題ではそのEVsの脂質膜に着目し、EVsの脂質膜を標的とした新規蛍光ソルバトクロミック色素を開発することで、EVsを囲む脂質膜の組成（脂質の種類やコレステロールの分布）、物理的性質（極性や粘性等）や動態を明らかにし、EVsの諸機能における脂質膜の役割の解明を目指す。今年度は、EVs脂質膜の解析に最適な蛍光ソルバトクロミック色素の設計・合成に取り組んだ。以前開発した蛍光ソルバトクロミック色素PKは、鋭敏な蛍光ソルバトクロミズム特性と高い光安定性を示すものの、脂質膜への局在性が低いという課題点があった。そのため、PKの優れた光機能性を維持しつつ脂質膜への吸着性を持った新規蛍光ソルバトクロミック色素の開発を目指した。その結果、アニオン性アンカー部位をPKの電子ドナー部位に導入した色素と電子アクセプター部位に導入した色素の2種類の蛍光ソルバトクロミック色素の合成に成功し、いずれの色素もPKの優れた光機能性を維持していることがわかった。また、人工脂質膜であるリポソームに対する応答性を確認したところ、どちらもリポソームに吸着し、そのリポソームを構成する脂質の組成に応答して、異なる組成からなるリポソームを区別することに成功した。この結果から、EVs脂質膜の解析を行う上で開発した色素が有用であるといえる。