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専門分野
ケミカルバイオロジー、生体関連化学
研究概要
ムーンショット目標7「脳内セノインフラメーション」にて、分担項目「脱認知症の実現に向けた光プローブの開発」を主導しています。
老化細胞や炎症細胞を初めとする脳内セノインフラメーション形成に重要な役割を果たす細胞が、他臓器へ及ぼす影響を明らかにするためには、これらの細胞を生体内で選択的に可視化し、さらに機能を操作するための技術（摂動技術）が不可欠です。そこで本項目では、これらの細胞に特徴的な分子や活性を検出することで光学特性が変化する光プローブを開発し、生体内での選択的な光イメージングの達成を目指します。さらに、これらの細胞に摂動を与える光機能性分子の創出や、これらの細胞から放出される因子の動態や他臓器への影響を検証するための技術基盤を確立し、光イメージングの観点から脱認知症の実現に貢献することを目指します。
分担者はこれまでに、独自の分子設計戦略を考案・確立することにより、従来にない新規機能を有する光機能性小分子群を開発してきた実績を有します。これらの成果を基盤として、本研究プロジェクトでは、これまでに確立した分子設計戦略をさらに高機能化することで、認知症の発症機序の理解および制御に資する多様な光プローブの創出を目指します。
主な研究内容
脳内セノインフラメーション細胞を検出する光プローブの開発
私たちは、脳内におけるセノインフラメーション形成に重要な役割を果たす老化細胞や炎症細胞をはじめとする細胞を、生体内で選択的に可視化するための光プローブの開発およびその応用研究を進めています。まず、これらの細胞に特徴的な分子や活性を同定し、それらを検出することで光学特性が変化する光プローブの開発を行います。さらに、低毒性かつ細胞内に長時間滞留可能な新規蛍光プローブ設計法の確立にも取り組んでおり、生体内において目的細胞を選択的に観察可能とする光イメージング技術の創出を目指します。
特定の細胞に摂動をかける光機能性分子の開発
脳内に存在する多様な細胞の中でも特定の細胞に対して、時空間を制御して摂動を与える技術を確立することを目的として、私たちは従来のケージド化合物や光増感剤の高機能化に取り組んでいます。具体的には、長波長光かつ特定の条件下でのみアンケージ反応が進行し薬剤や生理活性分子を放出する分子や、特定の細胞においてのみ光照射に応答して光増感能を発揮する分子の開発および応用研究を進めています。本技術の確立により、特定細胞の機能を選択的に操作可能な摂動技術を創出し、これらの細胞が他臓器へ及ぼす影響の解明を目指してきます。
主な論文業績
Okinaka M, Kawatani M, Fujioka H, Spratt S, Ito H, Misawa Y, Otake R, Ishikawa A, Kojima R, Urano Y, Ozeki Y, Kamiya M*: Functional Raman probes for detecting enzyme activities based on aggregation control. Anal. Chem. 97, 19057–19065 (2025). Doi: 10.1021/acs.analchem.5c02231
Kuriki Y, Sogawa M, Komatsu T, Kawatani M, Fujioka H, Fujita K, Ueno T, Hanaoka K, Kojima R, Hino R, Ueo H, Ueo H, Kamiya M*, Urano Y*: Modular Design Platform for Activatable Fluorescence Probes Targeting Carboxypeptidases Based on ProTide Chemistry. J. Am. Chem. Soc. 146, 521–531 (2024). Doi: 10.1021/jacs.3c10086
Fujioka H, Kawatani M, Spratt S, Komazawa A, Misawa Y, Shou J, Mizuguchi T, Kosakamoto H, Kojima R, Urano Y, Obata F, Ozeki Y, Kamiya M*: Activatable Raman probes utilizing enzyme-induced aggregate formation for selective ex vivo imaging. J. Am. Chem. Soc. 145, 8871–8881 (2023). Doi: 10.1021/jacs.2c12381
Kuriki Y, Yoshioka T, Kamiya M*, Komatsu T, Takamaru H, Fujita K, Iwaki H, Nanjo A, Akagi Y, Takeshita K, Hino H, Hino R, Kojima R, Ueno T, Hanaoka K, Abe S, Saito Y, Nakajima J, Urano Y*: Development of a fluorescent probe library enabling efficient screening of tumour-Imaging probes based on discovery of biomarker enzymatic activities. Chem. Sci. 13, 4474-4481 (2022). Doi: 10.1039/D1SC06889J
Obara R, Kamiya M*, Tanaka Y, Abe A, Kojima R, Kawaguchi T, Sugawara M, Takahashi A, Noda T, Urano Y*: γ-Glutamyltranspeptidase (GGT)-Activatable Fluorescence Probe for Durable Tumor Imaging. Angew. Chem. Int. Ed. 60, 2125-2129 (2021). Doi: 10.1002/anie.202013265