酸素生物学研究に資するイメージングプローブ、ケージド化合物群の創製
研究代表者：浦野泰照（東京大学・研究統括、各種蛍光・発光プローブの開発）
研究分担者：飛田成史（群馬大学・酸素プローブの開発）
研究分担者：中川秀彦（名古屋市立大学・ケミカルバイオロジー・ケージド化合物群の開発）
研究代表者：浦野泰照（東京大学・研究統括、各種蛍光・発光プローブの開発）
研究分担者：飛田成史（群馬大学・酸素プローブの開発）
研究分担者：中川秀彦（名古屋市立大学・ケミカルバイオロジー・ケージド化合物群の開発）
本領域の成果（平成30年度）
・飛田成史
細胞への取り込み能が非常に高いIr(III)錯体BTPDM1を開発した。培養細胞を用いてりん光寿命の検量線を作成することにより、単層培養細胞中に作成した酸素濃度勾配を検出し、定量することに成功した。さらに担癌マウスにBTPDM1を投与することにより、腫瘍組織内の酸素分圧が正常組織に比べて低下していることを明らかにした。
Yoshihara T, Hosaka M, Terata M, Ichikawa K, Murayama S, Tanaka A, Mori M, Itabashi H, Takeuchi T, Tobita S.
Intracellular and in vivo oxygen sensing using phosphorescent Ir(III) complexes with a modified acetylacetonato ligand
Anal. Chem. 87, 2710-2717, 2015.
BTPDM1を投与したマウスを開腹し、腎臓にレーザーパルスを照射して発光寿命を測定した。腎動脈の結紮、吸気中の酸素濃度の低下、急性貧血マウス、腎臓病病態マウスにおいて顕著な寿命の増加が見られ、腎臓が低酸素状態に陥っていることが分かり、本法を用いると臓器の酸素レベルをリアルタイムで計測可能であることを明らかにした。
Hirakawa Y, Yoshihara T, Kamiya M, Mimura I, Fujikura D, Masuda T, Kikuchi R, Takahashi I, Urano Y, Tobita S, Nangaku M.
Quantitating intracellular oxygen tension in vivo by phosphorescence lifetime measurements
Sci. Rep. 5, 17838, 2015.
Ir(III)錯体を用いた生体内酸素濃度計測について、以下のReviewおよび著書で有用性を示すことができた。
Tobita S, Yoshihara T.
Intracellular and in vivo oxygen sensing using phosphorescent iridium(III) complexes
Curr. Opin. Chem. Biol., 33, 39-45, 2016.
Yoshihara T, Hirakawa Y, Hosaka M, Nangaku M, Tobita S.
Oxygen imaging of living cells and tissues using luminescent molecular probes
J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev, 30, 71-95, 2017.
Yoshihara T, Hirakawa Y, Nangaku M, Tobita S
Hydrophilic Ir(III) Complexes for In vitro and In vivo Oxygen Imaging, , RSC Detection Science: Quenched-phosphorescence Detection of Molecular Oxygen: Applications in Life Sciences, ed. D. B. Papkovsky and R. I. Dmitriev
Royal Society of Chemistry, 2018, Chap. 4, pp.71-90.
配位子が異なる一連のIr(III)錯体を用いて、酸素によるりん光消光の機構について詳細に検討した。その結果、りん光消光は酸素へのエネルギー移動反応に加えて、電子移動反応も寄与しているが明らかになり、酸素プローブを合理的に設計する上で有用な指針を得ることができた。
Hasebe N, Deguchi Y, Murayama S, Yoshihara T, Horiuchi H, Okutsu T, Tobita S. Phosphorescence quenching of neutral and cationic iridium(III) complexes by molecular oxygen and aromatic electron acceptors
J. Photochem. Photobiol. A. Chem., 324, 134-144, 2016.
BTPDM1を投与したマウスを開腹し、りん光寿命イメージング顕微鏡法(PLIM法)を用いて腎臓の顕微りん光寿命画像を取得することにより、生きたマウスの腎臓の酸素化状態を細胞レベルの高分解能でイメージングすることに世界で初めて成功した。
Hirakawa Y, Mizukami K, Yoshihara T, Takahashi I, Khulan P, Honda T, Mimura I, Tanaka T, Tobita S, Nangaku M
Intravital phosphorescence lifetime imaging of the renal cortex accurately measures renal hypoxia
Kidney International, 93, 1483-1489, 2018.
BTPDM1とゲートICCDカメラを用いて、単層培養細胞中に作成した酸素濃度勾配をイメージングすることに成功した。また、ウサギに新たに開発した水溶性Ir(III)錯体を投与することにより、眼底のりん光寿命イメージング画像を撮ることに成功した。
Akiyama, H, Takahashi I, Shimoda Y, Mukai R, Yoshihara T, Tobita S
Ir(III) complex-based oxygen imaging of living cells and ocular fundas with a gated ICCD camera
Photochem. Photobiol. Sci., 17, 846-853, 2018.
・飛田成史
細胞への取り込み能が非常に高いIr(III)錯体BTPDM1を開発した。培養細胞を用いてりん光寿命の検量線を作成することにより、単層培養細胞中に作成した酸素濃度勾配を検出し、定量することに成功した。さらに担癌マウスにBTPDM1を投与することにより、腫瘍組織内の酸素分圧が正常組織に比べて低下していることを明らかにした。
Yoshihara T, Hosaka M, Terata M, Ichikawa K, Murayama S, Tanaka A, Mori M, Itabashi H, Takeuchi T, Tobita S.
Intracellular and in vivo oxygen sensing using phosphorescent Ir(III) complexes with a modified acetylacetonato ligand
Anal. Chem. 87, 2710-2717, 2015.
BTPDM1を投与したマウスを開腹し、腎臓にレーザーパルスを照射して発光寿命を測定した。腎動脈の結紮、吸気中の酸素濃度の低下、急性貧血マウス、腎臓病病態マウスにおいて顕著な寿命の増加が見られ、腎臓が低酸素状態に陥っていることが分かり、本法を用いると臓器の酸素レベルをリアルタイムで計測可能であることを明らかにした。
Hirakawa Y, Yoshihara T, Kamiya M, Mimura I, Fujikura D, Masuda T, Kikuchi R, Takahashi I, Urano Y, Tobita S, Nangaku M.
Quantitating intracellular oxygen tension in vivo by phosphorescence lifetime measurements
Sci. Rep. 5, 17838, 2015.
Ir(III)錯体を用いた生体内酸素濃度計測について、以下のReviewおよび著書で有用性を示すことができた。
Tobita S, Yoshihara T.
Intracellular and in vivo oxygen sensing using phosphorescent iridium(III) complexes
Curr. Opin. Chem. Biol., 33, 39-45, 2016.
Yoshihara T, Hirakawa Y, Hosaka M, Nangaku M, Tobita S.
Oxygen imaging of living cells and tissues using luminescent molecular probes
J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev, 30, 71-95, 2017.
Yoshihara T, Hirakawa Y, Nangaku M, Tobita S
Hydrophilic Ir(III) Complexes for In vitro and In vivo Oxygen Imaging, , RSC Detection Science: Quenched-phosphorescence Detection of Molecular Oxygen: Applications in Life Sciences, ed. D. B. Papkovsky and R. I. Dmitriev
Royal Society of Chemistry, 2018, Chap. 4, pp.71-90.
配位子が異なる一連のIr(III)錯体を用いて、酸素によるりん光消光の機構について詳細に検討した。その結果、りん光消光は酸素へのエネルギー移動反応に加えて、電子移動反応も寄与しているが明らかになり、酸素プローブを合理的に設計する上で有用な指針を得ることができた。
Hasebe N, Deguchi Y, Murayama S, Yoshihara T, Horiuchi H, Okutsu T, Tobita S. Phosphorescence quenching of neutral and cationic iridium(III) complexes by molecular oxygen and aromatic electron acceptors
J. Photochem. Photobiol. A. Chem., 324, 134-144, 2016.
BTPDM1を投与したマウスを開腹し、りん光寿命イメージング顕微鏡法(PLIM法)を用いて腎臓の顕微りん光寿命画像を取得することにより、生きたマウスの腎臓の酸素化状態を細胞レベルの高分解能でイメージングすることに世界で初めて成功した。
Hirakawa Y, Mizukami K, Yoshihara T, Takahashi I, Khulan P, Honda T, Mimura I, Tanaka T, Tobita S, Nangaku M
Intravital phosphorescence lifetime imaging of the renal cortex accurately measures renal hypoxia
Kidney International, 93, 1483-1489, 2018.
BTPDM1とゲートICCDカメラを用いて、単層培養細胞中に作成した酸素濃度勾配をイメージングすることに成功した。また、ウサギに新たに開発した水溶性Ir(III)錯体を投与することにより、眼底のりん光寿命イメージング画像を撮ることに成功した。
Akiyama, H, Takahashi I, Shimoda Y, Mukai R, Yoshihara T, Tobita S
Ir(III) complex-based oxygen imaging of living cells and ocular fundas with a gated ICCD camera
Photochem. Photobiol. Sci., 17, 846-853, 2018.