生命活動や病気に広く関わる補酵素の可視化に世界で初めて成功

ガン・肝機能診断や神経疾患メカニズム解明などの研究に大きな武器

2014.03.20

独立行政法人物質・材料研究機構
慶應義塾大学

NIMS国際ナノアーキテクトニクス研究拠点YAMATO-MANAプログラムの小松広和研究員と、同じく国際アーキテクトニクス研究拠点の有賀克彦主任研究者・超分子ユニット長らは、慶應義塾大学 (清家篤塾長) 理工学部生命情報学科の新藤豊特任助教、岡浩太郎教授と共同で、従来困難だった生命活動や病気に広く関わる補酵素である、細胞内のニコチンアデニンジヌクレオチド誘導体(NAD(P)H) を可視化イメージングする方法を世界で初めて開発しました。

概要

独立行政法人物質・材料研究機構 (理事長 : 潮田資勝) 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 (拠点長 : 青野正和) YAMATO-MANAプログラム　の小松広和研究員と、同じく国際アーキテクトニクス研究拠点 (拠点長 : 青野　正和) の有賀克彦主任研究者・超分子ユニット長らは、慶應義塾大学 (清家篤塾長) 理工学部生命情報学科の新藤豊特任助教、岡浩太郎教授と共同で、従来困難だった生命活動や病気に広く関わる補酵素である、細胞内のニコチンアデニンジヌクレオチド誘導体(NAD(P)H) を可視化イメージングする方法を世界で初めて開発しました。
細胞内の物質に蛍光物質を結合させ、識別、可視化する蛍光イメージング法は、生命現象を探る上で、優れた手法です。しかし、蛍光イメージングはある程度以上に複雑な分子の検出、測定ができず、また、ノーベル賞受賞で有名になった緑色蛍光タンパク質(GFP)をセンサーとして用いる方法では、細胞内に特別な遺伝子を導入させる必要があるため、広く一般の細胞で用いることはできませんでした。そんな中、多くの生命現象や疾患に普遍的に関わるNAD(P)Hという物質を可視化できる蛍光イメージングは、生命科学の発展のためとても重要な技術として望まれていたが、NAD(P)Hは蛍光物質との反応性が低く、開発が困難でした。
今回、NAD(P)Hと特異的に反応する蛍光プローブを新規に開発すると共に、この反応性を促進することができる「人工プロモータ」を組み合わせるというアイデアにより、世界で初めてNAD(P)Hの蛍光イメージングに成功しました。
NADHのイメージング法の開発により、湿潤がんからのNADHの漏れ出しの検出によるがんの早期発見や治療支援、アルコール性肝障害においてNADHが過剰になるような肝機能の診断、アルツハイマー、うつ病、パーキンソン病などの脳、神経に関する疾患におけるNADHの欠乏の症状の解明などの応用が期待されるばかりか、生命科学分野の研究を進める上で大きな武器となることが見込まれます。
本研究成果は、ドイツ化学会誌「Angewandte Chemie International Edition」に掲載されます。

プレス資料中の図2 : HeLa細胞の蛍光イメージング