破骨細胞活性イメージング
Osteoclast in vivo Imaging
破骨細胞は，活性化時に酵素やプロトンを放出し，骨組織の破壊を行う。本研究では，この酸性領域を蛍光プローブにより選択的に可視化することで，活性化破骨細胞を検出可能であると考えた。すなわち，活性化破骨細胞がpH感受性蛍光プローブの吸着した骨表面で酸性領域を形成すれば，活性化破骨細胞の細胞基底面から蛍光が観察されるはずである。そして，破骨細胞自身を蛍光タンパク質によってラベル化することで，破骨細胞の局在変化に伴うpH変動，つまり活性変化をリアルタイムに検出することを可能とした。具体的には，酸性条件下で蛍光ONとなるスイッチ機能を持った低分子プローブを，骨表面上に送達することによって，生体内破骨細胞活性を検出可能とした。そこで，骨組織に対して高いアフィニティーを有するビスホスホネート基に着目し，ビスホスホネート基による能動輸送能を有する光安定性の高いpH感受性プローブをデザイン・合成した。破骨細胞自身を蛍光タンパク質によってラベル化し，破骨細胞の活性化を蛍光検出することで，生体2光子励起イメージングによる細胞動態のリアルタイム解析が可能となった1）。
さらに，光安定性の高い色素母骨格を用いることによって，レーザー照射下において，長時間に渡り破骨細胞活性の可視化が可能であることを示した（図）2）。本手法を用いることで薬物評価法などの応用が期待できる。
1） T. Kowada et al., J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 17772.
2） H. Maeda et al., Nat. Chem. Biol. 2016, 12, 579.
菊地和也 大阪大学大学院工学研究科