抗原に結合して初めて光る蛍光プローブの新規設計法~チオールと蛍光団の可逆的付加反応を抗原検出に応用する~

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2025-07-24 東京大学

東京大学の研究チームは、がん抗原に結合して初めて蛍光を発する「activatable型」蛍光プローブの新規設計法を開発した。チオールと可逆反応する蛍光団SiPと、システイン導入型抗原認識タンパク質DARPinを組み合わせ、抗原非存在下では蛍光OFF、抗原結合時に構造変化で反応が解離し蛍光ONとなる仕組みを確立。GFPやがん抗原EpCAMに対して高感度な蛍光応答を実現し、洗浄不要ながんイメージングへの応用が期待される。

抗原に結合して初めて光る蛍光プローブの新規設計法~チオールと蛍光団の可逆的付加反応を抗原検出に応用する~
開発したがん表面抗原検出プローブの概要。抗原結合前には蛍光が OFF で、抗原結合後に蛍光が ON になる。

<関連情報>

タンパク質-染料ハイブリッドの分子内付加反応を利用した抗原標的型蛍光プローブの設計 Design of Antigen-Targeting Fluorogenic Probes Utilizing Intramolecular Addition Reaction of Protein-Dye Hybrids

Mamiko Nakadate,Ryosuke Kojima,Naoki Seike,Ryo Tachibana,Kyohhei Fujita,Reiko Tsuchiya,Mako Kamiya,Andreas Plückthun,and Yasuteru Urano
Journal of the American Chemical Society  Published:Published July 23, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.5c04193

Abstract

Fluorogenic probes for antigens are useful for various purposes, including medical diagnostics and imaging, but achieving a rapid, large fluorescence increase is difficult. Here, we report a new class of fluorogenic probes for antigens based on a conjugate of an antibody-mimetic DARPin bearing a site-specifically incorporated cysteine and silicon-pyronine (SiP), which reacts reversibly with thiols. By using a library-screening approach, we found that the fluorescence of SiP conjugated to a DARPin is quenched via π-deconjugating addition reaction of the cysteine installed in the DARPin to SiP. Upon antigen binding, the equilibrium of this reaction is shifted to dissociation, restoring π-conjugation in the SiP and resulting in a large increase in fluorescence. As proof of concept of this chemical design principle, we constructed fluorogenic probes targeting GFP and EpCAM, which showed 25- and 12-fold fluorescence increases upon binding, respectively. The latter probe enabled wash-free cancer cell imaging with a low background.

有機化学・薬学
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