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蛍光イメージング/MRIプローブの開発    
Probes Development for Fluorescent and Magnetic Resonance Imaging
[コードNo.2011T813]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 菊地和也
■体裁/ B5判 196ページ
■発行/ 2011年9月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 64,800円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0454-0

 
★生命科学・臨床医学分野で広く用いられている蛍光イメージング&MRI!
★革新的分子プローブ開発のヒントがここに!
★プローブの原理、開発・応用技術、デリバリー技術、検出機器の開発状況まで徹底解説!

キーワード

分子プローブ/蛍光イメージング/MRI/OFF/ONプローブ/In-cell NMR/多重共鳴NMR/量子ドット/in vivoイメージング/近赤外光/体内/細胞内/デリバリーシステム/検出機器/診断/改良点

刊行にあたって

 最も汎用されている蛍光プローブは蛍光蛋白質である。しかし、測定対象によって蛍光特性を変化させる(言い換えれば、調べたい分子を特異的に可視化する)、強い蛍光強度を得る、近赤外光など長波長の励起・蛍光波長を有する、病態の診断に簡単なプロトコルで応用できる、などの測定ニーズを充たすイメージングは、蛋白質プローブのみの応用では不可能な場合がほとんどである。これらの要件を充たすために、化学プローブに(1980年代以来) 再び大きな期待が集まっている。また、蛍光プローブのみならずMRIを用いたin vivoイメージングが発展する可能性にも化学プローブに期待が集まっている。また、細胞内で切断される保護基の導入により、細胞内へのデリバリーが容易であることも重要であった。分子デリバリーは今後のプローブの応用性をたかめるために、非常に大きい課題である。
 本書の出版時の最先端技術を紹介することで、これまでの技術進歩と今後の展開指針を考えるために役に立つことが出来ないかと考えて、先端技術を開発してきた執筆者に原稿依頼を行った。執筆者皆様に感謝するとともに、今後の展開に期待したい。
(巻頭言より一部抜粋)

著者一覧

寺井琢也東京大学 大学院薬学系研究科 助教
長野哲雄東京大学 大学院薬学系研究科 教授
岡本晃充(独)理化学研究所 基幹研究所 岡本核酸化学研究室 准主任研究員
小澤岳昌東京大学 大学院理学系研究科 化学専攻 教授
深瀬浩一大阪大学 大学院理学研究科 化学専攻 教授
田中克典大阪大学 大学院理学研究科 化学専攻 助教
永井健治北海道大学 電子科学研究所 教授;(独)科学技術振興機構 さきがけ
堀川一樹国立遺伝学研究所 准教授
馬場嘉信名古屋大学 工学研究科 教授、革新ナノバイオデバイス研究センター センター長
花岡健二郎東京大学 大学院薬学系研究科 薬品代謝化学教室 講師
長野哲雄東京大学 大学院薬学系研究科 薬品代謝化学教室 教授
浦野泰照東京大学 大学院医学系研究科 教授
水上進大阪大学 大学院工学研究科 生命先端工学専攻 准教授
菊地和也大阪大学 大学院工学研究科 生命先端工学専攻 教授
水澤圭吾京都大学大学院 工学研究科 合成・生物化学専攻 博士課程3年
浜地格京都大学大学院 工学研究科 合成・生物化学専攻 教授
杤尾豪人京都大学大学院 工学研究科 准教授
白川昌宏京都大学大学院 工学研究科 教授
伊藤隆首都大学東京 大学院理工学研究科 分子物質化学専攻 教授
野中洋九州大学 稲盛フロンティア研究センター 特任助教
山東信介九州大学 稲盛フロンティア研究センター 教授
犬伏俊郎滋賀医科大学 MR医学総合研究センター 教授
平田直京都大学 物質-細胞統合システム拠点・上杉グループ 博士研究員
上杉志成京都大学 物質-細胞統合システム拠点 教授
戸井田さやかモントリオール大学 薬学部 化学科 博士研究員
秋吉一成京都大学大学院 工学研究科 教授
秋田英万北海道大学 大学院薬学研究院 准教授
山田勇磨北海道大学 大学院薬学研究院 助教
中村孝司北海道大学 大学院薬学研究院 助教
畠山浩人北海道大学 大学院薬学研究院 未来創剤学研究室 特任助教
林泰弘北海道大学 大学院薬学研究院 未来創剤学研究室 特任助教
梶本和昭北海道大学 大学院薬学研究院 未来創剤学研究室 特任准教授
原島秀吉北海道大学 大学院薬学研究院 教授
二木史朗京都大学化学研究所 生体機能設計化学 教授
中瀬生彦京都大学化学研究所 生体機能設計化学 助教
長谷川晃オリンパス(株) 研究開発センター 医療技術開発本部 医療戦略企画部 部長
樋爪健太郎(株)島津製作所 基盤技術研究所 副主任

構成および内容

【第1編 プローブの開発】

第1章有機蛍光プローブ 寺井琢也、長野哲雄
1はじめに
2蛍光とは
3有機蛍光分子
3.1キサンテン系蛍光団
3.2シアニン類
3.3クマリン類
3.4ピレン類
4有機蛍光プローブの設計と具体例
4.1光誘起電子移動(PeT)
4.2Förster型共鳴エネルギー移動(FRET)
4.3分子内電荷移動(ICT)
4.4分子内スピロ環化
5おわりに
第2章核酸を蛍光標識する:核酸結合性蛍光色素・蛍光標識核酸プローブの基礎 岡本晃充
1はじめに
2核酸に蛍光性物質を非共有結合的に標識する
3蛍光物質を共有結合的に結合させた核酸を使う
4核酸自動合成機を用いて蛍光性核酸を化学合成する
5標的の核酸と結合したときにだけ蛍光発光する人工核酸を創る
5.1蛍光(Förster)共鳴エネルギー移動(FRET)
5.2励起子相互作用
6おわりに
第3章プローブタンパク質 小澤岳昌
1はじめに
2タンパク質プローブを用いる利点と注意点
3プローブの基本原理と応用
3.1蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)法
3.2生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)法
3.3蛍光タンパク質再構成法
3.3.1タンパク質間相互作用と翻訳後修飾
3.3.2RNAの可視化
3.3.3タンパク質の折りたたみ(フォールディング)
3.4ルシフェラーゼ再構成法
3.5環状ルシフェラーゼプローブ
3.6タンパク質の翻訳後修飾・分解を利用するプローブ
4まとめ
第4章新規標識反応を基盤とする糖鎖プローブの開発とインビボイメージング 深瀬浩一、田中克典
1はじめに
2リジン残基標識プローブの開発に基づく糖タンパク質のPETイメージング
3糖鎖デンドリマープローブの作成とイメージング
4細胞表層の標識と糖鎖エンジニアリングならびに細胞動態の可視化
5おわりに

【第2編 標識体の開発】

第5章機能イメージングにおける指示薬感度の重要性―蛍光タンパク質間FRETを用いたCa2+指示薬開発からの考察― 永井健治、堀川一樹
1はじめに
2蛍光Ca2+指示薬
3In vivo Ca2+イメージングの現実とCa2+親和性の最適化
4In vivo性能評価
5おわりに
第6章量子ドットおよび無機蛍光体 馬場嘉信
1はじめに
2量子ドットの原理
3量子ドットの合成法およびラベル化
4バイオアッセイへの応用
5細胞アッセイ・in vivoイメージングへの応用
6おわりに
第7章MRI造影剤 花岡健二郎、長野哲雄
1はじめに
2MRIの原理
3MRI造影剤の原理
4MRI用標識プローブの開発とその応用
5おわりに

【第3編 化学プローブの開発・応用】

第8章有機小分子蛍光プローブの精密設計による新たな生細胞機能可視化の実現 浦野泰照
1はじめに
2分子内光誘起電子移動に基づく蛍光プローブの論理的精密設計法の確立
3各種活性酸素種(ROS)、及び関連酵素活性の選択的検出を可能とする蛍光プローブの論理的開発
4TokyoGreen骨格の創製に基づく、各種加水分解酵素・反応可視化蛍光プローブの開発
5おわりに
第9章機能性分子設計に基づく蛋白質の蛍光ラベル化 水上 進、菊地和也
1序論
2タグの選択
3マルチカラー蛍光ラベル化プローブの開発
4発蛍光ラベル化プローブの開発
5生きた細胞内の蛋白質の蛍光ラベル化
6ビオチン化プローブと蛍光量子ドットを用いたパルスチェイス実験
7まとめ
第10章蛋白質イメージングを指向した小分子プローブの開発 水澤圭吾、浜地 格
1はじめに
2ハイパーリン酸化蛋白質検出用プローブ
2.1ハイパーリン酸化蛋白質選択的なプローブ
2.2リン酸化タウ蛋白質イメージング
3自己会合/解離を作動原理とした蛋白質検出用蛍光オフオンプローブ
4おわりに
第11章酵素活性を検出する19F MRIプローブの開発 水上 進、菊地和也
1序論
2加水分解酵素活性の19F MRI検出の原理
3Caspase-3活性を検出する19F MRIプローブの開発
419F MRIによる細胞内遺伝子発現の可視化
5まとめ
第12章核磁気共鳴を利用した生体計測 杤尾豪人、白川昌宏
1はじめに
2ポリリン酸MRIレポーター
319F MRIのための機能性分子プローブ
3.1常磁性緩和促進効果を用いたON/OFFプローブ
3.2高分子量効果を用いたスイッチングプローブ
4三重共鳴プローブ
5細胞内へ
5.1蛋白質―薬剤相互作用
5.2細胞内での水素交換実験
第13章In-cell NMRを用いた細胞内蛋白質の立体構造解析 伊藤 隆
1はじめに
2In-cell NMR
3NMRを用いた蛋白質の立体構造解析の概略
4In-cell NMR研究の困難さ
5Nonlinear samplingを用いた迅速な3D NMR測定とin-cell NMRへの応用
6メチル基選択的1H標識を用いた効率の良い高次構造情報の解析
7今後の展望
8おわりに
第14章高選択的・高感度な核磁気共鳴プローブ分子 野中 洋、山東信介
1はじめに
2多重共鳴
2.1多重共鳴NMRを利用した代謝解析プローブ分子
2.2多重共鳴技術を利用した化学種検出プローブ分子
3超偏極
3.1超偏極技術を利用した代謝解析プローブ分子
3.2超偏極技術を利用した人工センサー分子
4おわりに
第15章プローブを用いるMRI分子イメージング 犬伏俊郎
1はじめに
2MRI法の位置づけ
3分子(代謝産物)の追跡
4細胞の磁気標識とMRIによる追跡
5ES細胞の生体内追跡
6ミクログリアとアルツハイマー病
7様々なMR分子イメージング用プローブ
8マルチモダリティーの活用
9おわりに
第16章幹細胞を可視化する蛍光小分子化合物 平田 直、上杉志成
1はじめに
2幹細胞の登場
3幹細胞のイメージング(1)
4幹細胞のイメージング(2)
5おわりに

【第4編 イメージングを可能とする周辺技術】

第17章量子ドットデリバリーシステム 戸井田さやか、秋吉一成
1はじめに
2量子ドットの特性
3細胞内へのデリバリーシステム
3.1物理的な導入方法
3.2表面修飾法
3.3細胞内での動態制御
3.4ナノキャリアとの複合化による導入法
3.5イメージングと治療の両者を兼ね備えたQDsナノ粒子
3.6生細胞の多重染色
3.7幹細胞治療のためのセンシング
4おわりに
第18章プローブデリバリーシステム 秋田英万、山田勇磨、中村孝司、畠山浩人、林 泰弘、梶本和昭、原島秀吉
1はじめに
2細胞内動態を可視化するDDS
2.1核送達・核内動態の可視化
2.2ミトコンドリアを標的とするDDS開発とミトコンドリアイメージングへの応用
2.3抗原提示過程の可視化
3組織選択的デリバリー
3.1癌選択的デリバリー
3.2肝臓へのデリバリー
3.3脂肪組織選択的デリバリー
4展望
第19章ペプチドベクターを用いた効率的細胞導入法 二木史朗、中瀬生彦
1はじめに
2蛍光プローブの「細胞内」導入に求められる要件
3アルギニンペプチドとピレンブチレートを併用するサイトゾルへのタンパク質導入法
4pH感受性膜傷害ペプチドとカチオン性リポソームの併用によるタンパク質のサイトゾル導入法
5おわりに
第20章検出機器の開発現状と機器開発側からみたプローブ改良点 長谷川 晃
1はじめに
2内視鏡の現状
2.1内視鏡
2.2近年の内視鏡診断技術の発展
3蛍光プローブの現状 長所と短所
3.1蛍光プローブの現状
4検出技術の方向性について
4.1定量性の確保に関する機器側の取り組み
4.2複数波長の検出に関する機器側の取り組み
5機器開発側からみたプローブ改良点
6おわりに
第21章in vivo蛍光イメージングにおける機器開発状況とプローブへの期 ―基礎研究から臨床応用に向けて― 樋爪健太郎
1はじめに
2in vivo蛍光イメージングの特徴
3小動物用in vivo蛍光イメージング装置の開発状況
4より高感度検出に対する蛍光プローブへの期待
5蛍光イメージングの臨床への応用



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