IMRAM

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

東北大学
多元物質科学研究所

LAST UPDATE 2021/05/01

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    小和田俊行 Toshiyuki KOWADA
    助教 Assistant Professor
  • 所属
    Professional Affiliation

    東北大学多元物質科学研究所
    Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    有機・生命科学研究部門 細胞機能分子化学研究分野
    Division of Organic- and Bio-materials Research, Cell Functional Molecular Chemistry
  • 研究キーワード
    Research Keywords

    生体機能関連化学
    機能性蛍光小分子
    蛍光イメージング
    Biofunctional Chemistry
    Functional Fluorescent Molecules
    Fluorescence Imaging
研究テーマ
Research Subject
機能性小分子を用いた生体機能の可視化と制御
Visualization and manipulation of biological functions using functional small molecules

研究の背景 Background

複雑な生体機構を理解するためには、生体内で働く細胞や生体分子の機能を可視化する手法が有力です。さらに、特定の生体分子の機能を思いのままに操ることができれば、その理解をより一層深めることが可能です。近年、時間・空間分解能に優れた「光」によるイメージングや生体機能制御技術への関心が高まっています。

Visualization of functions of living cells and biomolecules is highly useful for understanding complex biological systems. Moreover, the manipulation of the function of target biomolecules will help us to further understand them. Recently, imaging and controlling various biological functions using optical tools with high spatiotemporal resolution have been attracting more interest.

研究の目標 Outcome

物理化学と有機合成化学の知識・技術を駆使することで機能性小分子を設計・合成し、細胞や生体分子の機能を可視化するツール開発を目指しています。特に、生体分子や生体内環境変化を検出可能な蛍光プローブの開発や、光応答性の小分子を開発することで、生体機能制御の達成を目指しております。

The main objective of this research is to design and synthesize functional small molecules by utilizing the knowledge and techniques of physical chemistry and synthetic organic chemistry. Particularly, we aim to develop photoresponsive small molecules for the manipulation of biological functions, as well as fluorescent probes with detectability of biomolecules and environmental changes.

研究図Research Figure

Fig.1. (a) pH-activatable and chemically stable fluorescent probes pHocas-1–3 fixed on bone surface by forming tight bond to the bone matrix via bone-specific bisphosphonate ligands. (b) pHocas-AL with pHindependent fluorescence. (c) pH profile of fluorescence quantum yield. (d) Fluorescence reversibility of pHocas-3. Fig.2. (a) Two-photon time-lapse imaging of bone tissues, acquired at 5-min intervals for 8 h after injection of pHocas-3. White lines indicate cell borders. Scale bars, 20 μm. Excitation was at 940 nm. (b) Schematic representation of resorption-site movement.

文献 / Publications

J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 17772–17776. J. Clin. Invest. 2013, 123, 866–873. Optical Probes in Biology 2015, Chapter 13, 335–354. Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 4953–4972. Chemical Biology 2016, 9(1), 3–6. Nat. Chem. Biol. 2016, 12, 579–585.

研究者HP