【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.04.27】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22UE0037

利用課題名 / Title

生物発光を利用した新規標識材料の開発研究

利用した実施機関 / Support Institute

電気通信大学 / UEC

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials（副 / Sub）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies

キーワード / Keywords

生物発光,核磁気共鳴/Nuclear magnetic resonance,赤外・可視・紫外分光/Infrared and UV and visible light spectroscopy,質量分析/Mass spectrometry,生体イメージング/ In vivo imaging

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

牧 昌次郎

所属名 / Affiliation

電気通信大学情報理工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

東　智也,神谷　弦汰,畠山　純平,細谷　朋輝,石貫　達哉,上遠野　恵吾,北田　昇雄,森屋　亮平

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

桑原　大介,松橋　千尋,北田　昇雄

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UE-003：溶液NMR装置
UE-012：高速応答FT-IR
UE-013：ESI-TOF型質量分析計
UE-019：MALDI-スパイラルTOF 質量分析装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

ホタル生物発光系やウミホタル生物発光系を人工モデル化して，インビボ光イメージング材料として利用できるように，発光基質を構造改変して実用的な人工発光基質を創製する．

実験 / Experimental

生物発光基質であるホタルルシフェリンやセレンテラジンなどの類縁体を合成し、それらの構造決定を行うため、NMR、MS、IRを用いて解析を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

発光基質類縁体は低分子化合物であるため、これらの構造を決定するために¹H-NMRや¹³C-NMR測定、ESI-TOF-MSとMALDI-TOF-MSを用いたHR-MS測定、FT-IR測定を用いることで構造決定を行った。
これによって、世界最長波長を示すKinPachiの構造決定を行った。
また、セレンテラジン類縁体（C-シリーズ、S-シリーズ）は、不安定で溶解性があまり高くないため、NMRの測定が困難であった。測定溶媒に酸を加えることで互変異性を抑え、測定を行った。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Sung-Bae Kim, Bright Molecular Strain Probe Templates for Reporting Protein–Protein Interactions, Sensors, 23, 3498(2023).
   DOI: 10.3390/s23073498
   
2. Genta Kamiya, S-Series Coelenterazine-Driven Combinatorial Bioluminescence Imaging Systems for Mammalian Cells, International Journal of Molecular Sciences, 24, 1420(2023).
   DOI: 10.3390/ijms24021420
   
3. Sung-Bae Kim, Bioluminescent imaging systems boosting near-infrared signals in mammalian cells, Photochemical & Photobiological Sciences, 22, 1267-1278(2023).
   DOI: 10.1007/s43630-023-00367-8
   
4. Ryohei Ono, Quantum yield of near-infrared bioluminescence with firefly luciferin analog: AkaLumine, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 434, 114270(2023).
   DOI: 10.1016/j.jphotochem.2022.114270
   
5. Genta Kamiya, C-Series Coelenterazine-Driven Bioluminescence Signature Imaging, International Journal of Molecular Sciences, 23, 13047(2022).
   DOI: 10.3390/ijms232113047
   
6. Genta Kamiya, Multiplex quadruple bioluminescent assay system, Scientific Reports, 12, (2022).
   DOI: 10.1038/s41598-022-20468-1
   
7. Mamoru Fukuchi, Bioluminescence imaging using d -luciferin and its analogs for visualizing Bdnf expression in living mice; different patterns of bioluminescence signals using distinct luciferase substrates, The Journal of Biochemistry, 172, 321-327(2022).
   DOI: 10.1093/jb/mvac070
   
8. , Bioluminescence, Methods in Molecular Biology, , (2022).
   DOI: 10.1007/978-1-0716-2453-1
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 畠山純平、神谷弦汰、北田昇雄、森屋亮平、平野誉、牧昌次郎、”近赤外発光を有する新規ルシフェリンアナログの開発”、生物発光化学発光研究会第37回学術講演会
2. 神谷弦汰、北田昇雄、古田忠臣、平野誉、牧昌次郎、金誠培、”置換基改変型セレンテラジン類縁体合成による発光特性評価と応用法”、生物発光化学発光研究会第37回学術講演会
3. Nobuo Kitada, Genta Kamiya, Junpei Hatakeyama, Ryohei Saito, Satoshi Iwano, Takashi Hirano, Shojiro Maki, "Innovation of NIR luciferin analogues using firefly bioluminescence for in vivo imaging", The 15th International Symposium on Organic Reactions

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件