JP2013032291A - Fluorescent probe - Google Patents

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健司 松本
Masaki Hikita
正喜 疋田
Shu Narumiya
周 成宮
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Kyoto University
Astellas Pharma Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluorescent probe capable of being easily synthesized, decreasing nonspecific binding to biological molecule such as cell and being labeled and imaged with good fluorescence intensity, and a method of manufacturing such fluorescent probe.SOLUTION: This fluorescent probe capable of decreasing nonspecific binding to biological molecule such as cell and being labeled and imaged with good fluorescence intensity is obtained by condensing an intermediate obtained by bonding an alkyne derivative of cyclooctane to a fluorescent nano particle such as hydrophilic quantum dot, with a substance which can be bonded to a fluorescently-labeled object introduced with an azide group.

Description

本発明は、細胞等の標識化やイメージングに有用な蛍光プローブに関する。より詳しくは、簡便に合成することができ、細胞等の生体分子への非特異的結合が低減され、かつ、良好な蛍光強度で標識化やイメージングすることができる蛍光プローブに関する。   The present invention relates to a fluorescent probe useful for labeling or imaging cells and the like. More specifically, the present invention relates to a fluorescent probe that can be easily synthesized, reduces non-specific binding to a biomolecule such as a cell, and can be labeled and imaged with good fluorescence intensity.

抗体等のタンパク質や低分子化合物を結合させた蛍光プローブは、生体や細胞における生体分子のイメージングに有用であり、従来、フルオレセイン誘導体、ローダミン誘導体、ヒドラジド誘導体、シアニン系色素などの有機系蛍光物質が広く用いられている。   Fluorescent probes combined with proteins such as antibodies and low molecular weight compounds are useful for imaging biomolecules in living bodies and cells. Conventionally, organic fluorescent substances such as fluorescein derivatives, rhodamine derivatives, hydrazide derivatives, and cyanine dyes have been used. Widely used.

標識化やイメージングに用いる蛍光プローブは、標的分子を特異的に検出でき、標的分子以外の生体分子への非特異的な結合等による影響が無い或いは低減されていることが必要である。しかし、例えば、フルオレセイン誘導体の蛍光プローブを使用した場合、細胞等への非特異的結合があることも少なくない。また蛍光強度としても十分でないこともあり、蛍光プローブの開発は未だ十分とはいえない。   A fluorescent probe used for labeling or imaging needs to be able to specifically detect a target molecule, and is not affected or reduced by nonspecific binding to a biomolecule other than the target molecule. However, for example, when a fluorescent probe of a fluorescein derivative is used, there is often a nonspecific binding to a cell or the like. In addition, the fluorescence intensity may not be sufficient, and the development of a fluorescent probe is not yet sufficient.

近年、蛍光物質として量子ドットを用いて蛍光プローブを作製することが提案されている(非特許文献1:S. Nie et al, Engineering Luminescent Quantum Dots for In Vivo Molecular and Cellular Imaging. Annals of Biomedical Engineering, 2006, 34, 3-14.)。当該蛍光プローブの作製にあたり、蛍光標識対象物、具体的には抗体、タンパク質等の生理活性物質や低分子化合物などの物質を直接量子ドットと縮合反応していた。かかる縮合反応としては、チオール交換反応、アミノ基又はカルボン酸のアミド化等の方法が多く用いられる。しかし、生理活性を有するタンパク質等のチオール基、アミノ基、カルボン酸は、活性にも重要な官能基であるため、量子ドットとタンパク質等の縮合反応を行うに際しては、そのような重要な官能基が量子ドットと反応しないように保護する必要があった。しかしながら、量子ドットと生理活性を有するタンパク質等との縮合反応における分子設計が不十分である場合には、重要な官能基が量子ドットと結合してしまい、得られた蛍光プローブは生理活性物質の機能・性質を反映していないという問題が生じる場合があった。   In recent years, it has been proposed to produce a fluorescent probe using a quantum dot as a fluorescent substance (Non-Patent Document 1: S. Nie et al, Engineering Luminescent Quantum Dots for In Vivo Molecular and Cellular Imaging. Annals of Biomedical Engineering, 2006, 34, 3-14.). In producing the fluorescent probe, a fluorescently labeled object, specifically, a physiologically active substance such as an antibody or a protein or a substance such as a low molecular weight compound was directly condensed with the quantum dots. As such a condensation reaction, methods such as a thiol exchange reaction, an amidation of an amino group or a carboxylic acid are often used. However, thiol groups, amino groups, and carboxylic acids such as proteins having physiological activity are functional groups that are also important for activity. Therefore, when performing condensation reactions between quantum dots and proteins, such important functional groups are used. Needed to be protected from reacting with the quantum dots. However, if the molecular design in the condensation reaction between quantum dots and physiologically active proteins is insufficient, important functional groups will bind to the quantum dots, and the resulting fluorescent probe will be There was a case where a problem that the function / property was not reflected occurred.

アルキン誘導体とアジド化合物の縮合は、Huisgen反応としても知られる1,3-環化付加反応により行われる。Huisgen反応は、アルキン化合物の三重結合とアジド基を加熱条件により縮合させる反応である。ゲルや固相担体に8員環アルキン誘導体を結合させておき、これにアジド化した有機系蛍光色素や酵素(β−Gal)を反応させることによって、当該色素や酵素が8員環アルキン誘導体と結合して当該ゲルや固相担体に固定化(immobilization)できることが報告されている(非特許文献2:K. Ebisu et al., N-terminal Specific Point-Immobilization of Active Proteins by the One-Pot NEXT-A Method. ChemBIoChem., 2009, 10,2460-2464)。しかしながら、蛍光物質と蛍光標識対象物を8員環アルキンやアジド化合物を介して結合させるものではない。   The condensation of the alkyne derivative and the azide compound is performed by a 1,3-cycloaddition reaction, also known as a Huisgen reaction. The Huisgen reaction is a reaction in which a triple bond of an alkyne compound and an azide group are condensed under heating conditions. An 8-membered ring alkyne derivative is bonded to a gel or a solid phase carrier, and an azide-modified organic fluorescent dye or enzyme (β-Gal) is reacted therewith so that the dye or enzyme becomes an 8-membered ring alkyne derivative. It has been reported that it can bind and immobilize on the gel or solid phase carrier (Non-patent document 2: K. Ebisu et al., N-terminal Specific Point-Immobilization of Active Proteins by the One-Pot NEXT. -A Method. ChemBIoChem., 2009, 10, 2460-2464). However, the fluorescent substance and the fluorescently labeled object are not bonded via an 8-membered alkyne or an azide compound.

簡便に合成することができ、細胞等の生体分子への非特異的結合が無いか、又は低減され、かつ、良好な蛍光強度で標識化やイメージングすることができる蛍光プローブの開発が望まれていた。   Development of a fluorescent probe that can be synthesized easily, has no or reduced non-specific binding to biomolecules such as cells, and can be labeled and imaged with good fluorescence intensity is desired. It was.

Annals of Biomedical Engineering, 2006, 34, 3-14Annals of Biomedical Engineering, 2006, 34, 3-14 ChemBioChem., 2009, 10,2460-2464ChemBioChem., 2009, 10,2460-2464

本発明は、簡便に合成することができ、細胞等の生体分子への非特異的結合が低減され、かつ、良好な蛍光強度で標識化やイメージングすることができる蛍光プローブを提供することを課題とする。また、そのような蛍光プローブを作製する方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a fluorescent probe that can be easily synthesized, has reduced non-specific binding to a biomolecule such as a cell, and can be labeled and imaged with good fluorescence intensity. And It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing such a fluorescent probe.

本発明者らは上記課題を解決するためにアルキン誘導体とアジド化合物の縮合反応に着目し、鋭意研究を重ねた結果、量子ドット等の蛍光性ナノ粒子に8員環アルキン誘導体としてシクロオクタンのアルキン誘導体を結合させて得られる中間体(当該結合体を、以下「蛍光プローブ合成中間体」という。)と、アジド基が導入された蛍光標識対象物に結合しうる物質を縮合させることで、上記課題が解決しうることを見出し、本発明を完成した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors paid attention to the condensation reaction between an alkyne derivative and an azide compound, and as a result of extensive research, as a result of the quantification of cyclooctane alkyne as an 8-membered ring alkyne derivative to fluorescent nanoparticles such as quantum dots. By condensing an intermediate obtained by binding a derivative (this conjugate is hereinafter referred to as “fluorescent probe synthesis intermediate”) and a substance capable of binding to a fluorescently labeled object into which an azide group has been introduced, The present invention has been completed by finding that the problems can be solved.

即ち本発明は、以下よりなる。
1.下記の一般式(I)で表される蛍光プローブ。
[式中、Xは、蛍光性ナノ粒子を表し;
Yは、−NH−CO−W−、−W−CO−NH−、又は以下の一般式(II)で表され、これらの式中Wは酸素原子、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンカルボニル基、又は−Ph−B−を表し、Phはフェニレン基を表し、Bはアルキレン基若しくはアルキレンオキシ基を表し、pは1〜6の整数であり、qは0〜6の整数であり;
環Aは、シクロオクタンの誘導体を表し、シクロオクタン部分はさらに芳香族環と縮合していてもよく;
Rは、アルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、nは0〜2の整数であり;
Zは、蛍光標識対象物に結合しうる物質を表し;
YのNHとCOは、直接結合していても良いし、リンカーを介して結合していても良い。]

2.下記の一般式(III)で表される、前項1に記載の蛍光プローブ。
[式中、Xは、蛍光性ナノ粒子を表し;
Yは、−NH−CO−W−、−W−CO−NH−、又は以下の一般式(II)で表され、これらの式中Wは酸素原子、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンカルボニル基、又は−Ph−B−を表し、Phはフェニレン基を表し、Bはアルキレン基若しくはアルキレンオキシ基を表し、pは1〜6の整数であり、qは0〜6の整数であり;
Zは、蛍光標識対象物に結合しうる物質を表し;
YのNHとCOは、直接結合していても良いし、リンカーを介して結合していても良い。]
3.一般式(III)で表わされる蛍光プローブにおいて、Yが−NH−CO−O−である前項2に記載の蛍光プローブ。
4.下記の一般式(IV)で表される蛍光プローブ合成中間体。
[式中、Xは、蛍光性ナノ粒子を表し;
Yは、−NH−CO−W−、−W−CO−NH−、又は以下の一般式(II)で表され、これらの式中Wは酸素原子、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンカルボニル基、又は−Ph−B−を表し、Phはフェニレン基を表し、Bはアルキレン基若しくはアルキレンオキシ基を表し、pは1〜6の整数であり、qは0〜6の整数であり;
環A'は、シクロオクタンのアルキン誘導体を表し、シクロオクタン部分はさらに芳香族環と縮合していてもよく;
Rは、アルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、nは0〜2の整数であり;
YのNHとCOは、直接結合していても良いし、リンカーを介して結合していても良い。]
5.下記の一般式(V)で表される、前項4に記載の蛍光プローブ合成中間体。
[式中、Xは、蛍光性ナノ粒子を表し;
Yは、−NH−CO−W−、−W−CO−NH−、又は以下の一般式(II)で表され、これらの式中Wは酸素原子、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンカルボニル基、又は−Ph−B−を表し、Phはフェニレン基を表し、Bはアルキレン基若しくはアルキレンオキシ基を表し、pは1〜6の整数であり、qは0〜6の整数であり;
YのNHとCOは、直接結合していても良いし、リンカーを介して結合していても良い。]
6.一般式(V)で表わされる蛍光プローブ合成中間体において、Yが−NH−CO−O−である前項5に記載の蛍光プローブ合成中間体。
7.以下の工程を含む、前項4〜6のいずれか1に記載の蛍光プローブ合成中間体の作製方法:
1)カルボン酸基、アミノ基、チオール基、マレイミド基、炭酸エステル基、又は活性エステル基が導入された蛍光性ナノ粒子を調製する工程;
2)シクロオクタンのアルキン誘導体に、上記1)の工程で蛍光性ナノ粒子に導入された各種官能基と反応しうる官能基を導入して、当該官能基が導入されたシクロオクタンのアルキン誘導体を調製する工程;
3)上記1)及び2)の工程で調製された各種官能基が導入された蛍光性ナノ粒子及びシクロオクタンのアルキン誘導体を結合する工程。
8.以下の工程を含む、前項1〜3のいずれか1に記載の蛍光プローブの作製方法:
A)蛍光標識対象物に結合しうる物質(Z)にアジド基を導入する工程;
B)前項4〜6のいずれか1に記載の蛍光プローブ合成中間体におけるシクロオクタンのアルキン誘導体と、上記A)の工程で導入されたアジド基とを結合する工程。
That is, this invention consists of the following.
1. A fluorescent probe represented by the following general formula (I).
[Wherein X represents a fluorescent nanoparticle;
Y is represented by -NH-CO-W-, -W-CO-NH-, or the following general formula (II), in which W is an oxygen atom, an alkylene group, an alkyleneoxy group, an alkylenecarbonyl group. Or -Ph-B-, Ph represents a phenylene group, B represents an alkylene group or an alkyleneoxy group, p is an integer of 1 to 6, and q is an integer of 0 to 6;
Ring A represents a derivative of cyclooctane, and the cyclooctane moiety may be further condensed with an aromatic ring;
R represents an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom, and n is an integer of 0 to 2;
Z represents a substance that can bind to the fluorescently labeled object;
NH and CO in Y may be directly bonded or may be bonded via a linker. ]

2. 2. The fluorescent probe according to item 1, represented by the following general formula (III):
[Wherein X represents a fluorescent nanoparticle;
Y is represented by -NH-CO-W-, -W-CO-NH-, or the following general formula (II), in which W is an oxygen atom, an alkylene group, an alkyleneoxy group, an alkylenecarbonyl group. Or -Ph-B-, Ph represents a phenylene group, B represents an alkylene group or an alkyleneoxy group, p is an integer of 1 to 6, and q is an integer of 0 to 6;
Z represents a substance that can bind to the fluorescently labeled object;
NH and CO in Y may be directly bonded or may be bonded via a linker. ]
3. 3. The fluorescent probe according to item 2, wherein Y is —NH—CO—O— in the fluorescent probe represented by the general formula (III).
4). A fluorescent probe synthesis intermediate represented by the following general formula (IV).
[Wherein X represents a fluorescent nanoparticle;
Y is represented by -NH-CO-W-, -W-CO-NH-, or the following general formula (II), in which W is an oxygen atom, an alkylene group, an alkyleneoxy group, an alkylenecarbonyl group. Or -Ph-B-, Ph represents a phenylene group, B represents an alkylene group or an alkyleneoxy group, p is an integer of 1 to 6, and q is an integer of 0 to 6;
Ring A ′ represents an alkyne derivative of cyclooctane, and the cyclooctane moiety may be further condensed with an aromatic ring;
R represents an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom, and n is an integer of 0 to 2;
NH and CO in Y may be directly bonded or may be bonded via a linker. ]
5). 5. The fluorescent probe synthesis intermediate according to item 4, represented by the following general formula (V):
[Wherein X represents a fluorescent nanoparticle;
Y is represented by -NH-CO-W-, -W-CO-NH-, or the following general formula (II), in which W is an oxygen atom, an alkylene group, an alkyleneoxy group, an alkylenecarbonyl group. Or -Ph-B-, Ph represents a phenylene group, B represents an alkylene group or an alkyleneoxy group, p is an integer of 1 to 6, and q is an integer of 0 to 6;
NH and CO in Y may be directly bonded or may be bonded via a linker. ]
6). 6. The fluorescent probe synthesis intermediate according to item 5, wherein Y is —NH—CO—O— in the fluorescent probe synthesis intermediate represented by the general formula (V).
7). The method for producing a fluorescent probe synthesis intermediate according to any one of the preceding items 4 to 6, comprising the following steps:
1) A step of preparing fluorescent nanoparticles into which a carboxylic acid group, amino group, thiol group, maleimide group, carbonate group, or active ester group is introduced;
2) A functional group capable of reacting with various functional groups introduced into the fluorescent nanoparticles in the step 1) is introduced into the cyclooctane alkyne derivative, and the cyclooctane alkyne derivative into which the functional group is introduced is obtained. Preparing step;
3) A step of binding the fluorescent nanoparticles into which various functional groups prepared in the steps 1) and 2) are introduced and an alkyne derivative of cyclooctane.
8). The method for producing a fluorescent probe according to any one of items 1 to 3, including the following steps:
A) a step of introducing an azide group into a substance (Z) that can bind to a fluorescently labeled object;
B) A step of binding the alkyne derivative of cyclooctane in the fluorescent probe synthesis intermediate according to any one of 4 to 6 above and the azide group introduced in the step A).

本発明の蛍光プローブは、親水性量子ドット等の蛍光性ナノ粒子を用いており、有機系蛍光色素などと比べて非常に明るく光安定性に優れる蛍光プローブである。また、蛍光性ナノ粒子表面には複数のアミノ基などの反応点が存在するため、蛍光標識対象物と結合しうる物質を本発明の蛍光性ナノ粒子表面に多数導入することができる。そのため、本発明の蛍光プローブは、非特異的結合が抑えられ、極めて特異性の高い蛍光プローブということができる。本発明の蛍光プローブは、フローサイトメトリーによる解析や顕微鏡解析に利用することができる。   The fluorescent probe of the present invention uses fluorescent nanoparticles such as hydrophilic quantum dots and is very bright and excellent in light stability as compared with organic fluorescent dyes. In addition, since there are a plurality of reactive sites such as amino groups on the surface of the fluorescent nanoparticle, a large number of substances capable of binding to the fluorescent labeling target can be introduced on the surface of the fluorescent nanoparticle of the present invention. Therefore, the fluorescent probe of the present invention can be said to be a highly specific fluorescent probe that suppresses non-specific binding. The fluorescent probe of the present invention can be used for analysis by flow cytometry and microscopic analysis.

さらに、本発明の蛍光プローブの作製方法によれば、反応の選択性が高く、また反応効率もよいので、蛍光プローブライブラリや、目的とする蛍光プローブを容易に作製することができる。   Furthermore, according to the method for producing a fluorescent probe of the present invention, since the selectivity of the reaction is high and the reaction efficiency is good, a fluorescent probe library and a target fluorescent probe can be easily produced.

式(I)におけるトリアゾール環と縮合したシクロオクタンの誘導体の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a cyclooctane derivative condensed with a triazole ring in the formula (I). 式(III)におけるシクロオクタンのアルキン誘導体の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the alkyne derivative of cyclooctane in Formula (III). 式(III)の蛍光プローブ合成中間体さらには式(I)の蛍光プローブの合成に使用可能なシクロオクタンのアルキン誘導体の原料化合物の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing examples of raw material compounds of an alkyne derivative of cyclooctane that can be used for the synthesis of a fluorescent probe synthesis intermediate of formula (III) and further a fluorescent probe of formula (I). 本発明の蛍光性ナノ粒子及びシクロオクタンのアルキン誘導体の反応態様を示す図である。It is a figure which shows the reaction aspect of the fluorescent nanoparticle of this invention, and the alkyne derivative of cyclooctane. 本発明の蛍光プローブ合成中間体の合成スキームを示す図である。(実施例1)It is a figure which shows the synthetic scheme of the fluorescent probe synthetic intermediate of this invention. Example 1 本発明の蛍光プローブ(QD-Biotin)の合成スキームを示す図である。(実施例2)It is a figure which shows the synthetic scheme of the fluorescent probe (QD-Biotin) of this invention. (Example 2) 本発明の蛍光プローブ(QD-NP)の合成スキームを示す図である。(実施例3)It is a figure which shows the synthetic scheme of the fluorescent probe (QD-NP) of this invention. (Example 3) 本発明の蛍光プローブ(QD-Biotin)のストレプトアビジンとの結合効果を示す図である。(実験例1)It is a figure which shows the binding effect with the streptavidin of the fluorescent probe (QD-Biotin) of this invention. (Experimental example 1) 本発明の蛍光プローブ(QD-NP)の細胞表面抗体とのフローサイトメトリーによる分析結果を示す図である。(実験例2)It is a figure which shows the analysis result by the flow cytometry with the cell surface antibody of the fluorescent probe (QD-NP) of this invention. (Experimental example 2) 本発明の蛍光プローブ(QD-NP)の細胞表面抗体イメージング効果を示す図である。(実験例3)It is a figure which shows the cell surface antibody imaging effect of the fluorescent probe (QD-NP) of this invention. (Experimental example 3) 本発明の蛍光プローブ(QD-NP)について、細胞表面に抗体が発現している場合(A20/BCR)と発現していない場合(A20(-))でのフローサイトメトリーによる分析結果を示す図である。(実験例4)The figure which shows the analysis result by the flow cytometry when the antibody is expressing on the cell surface (A20 / BCR) and when not expressing (A20 (-)) about the fluorescent probe (QD-NP) of the present invention It is. (Experimental example 4) 本発明の蛍光プローブ(QD-NP)とその非標識拮抗剤又は非拮抗剤を添加したときのフローサイトメトリーによる分析結果を示す図である。(実験例5)It is a figure which shows the analysis result by a flow cytometry when the fluorescent probe (QD-NP) of this invention and its unlabeled antagonist or non-antagonist are added. (Experimental example 5) 本発明の蛍光プローブ(QD-NP)又は有機系蛍光物質によるプローブ(蛍光性NP)について、それぞれ拮抗剤を用いたときと用いなかったときのフローサイトメトリーによる分析結果を示す図である。(実験例6及び比較例)It is a figure which shows the analysis result by the flow cytometry when not using the antagonist with respect to the fluorescent probe (QD-NP) of this invention, or the probe (fluorescent NP) by an organic type fluorescent substance, respectively. (Experimental example 6 and comparative example)

本発明は、細胞等の標識化やイメージングに有用な蛍光プローブに関する。より詳しくは、簡便に合成することができ、細胞等の生体分子への非特異的結合が低減され、かつ、良好な蛍光強度で標識化やイメージングすることができる蛍光プローブに関する。本発明の蛍光プローブは、以下の一般式(I)に示す構造からなり、蛍光性ナノ粒子(X)、トリアゾール環と縮合したシクロオクタンの誘導体(環A)及び蛍光標識対象物に結合しうる物質(Z)から構成され、XはYを介して環Aと結合する。   The present invention relates to a fluorescent probe useful for labeling or imaging cells and the like. More specifically, the present invention relates to a fluorescent probe that can be easily synthesized, reduces non-specific binding to a biomolecule such as a cell, and can be labeled and imaged with good fluorescence intensity. The fluorescent probe of the present invention has a structure represented by the following general formula (I), and can bind to fluorescent nanoparticles (X), a derivative of cyclooctane condensed with a triazole ring (ring A), and a fluorescently labeled object. Composed of substance (Z), X is linked to ring A via Y.

[式中、Xは、蛍光性ナノ粒子を表し;
Yは、−NH−CO−W−、−W−CO−NH−、又は以下の一般式(II)で表され、これらの式中Wは酸素原子、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンカルボニル基、又は−Ph−B−を表し、Phはフェニレン基を表し、Bはアルキレン基若しくはアルキレンオキシ基を表し、pは1〜6の整数であり、qは0〜6の整数であり;
環Aは、シクロオクタンの誘導体を表し、シクロオクタン部分はさらにベンゼン環などの芳香族環と縮合していてもよく;
Rは、アルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、nは0〜2の整数であり;
Zは、蛍光標識対象物に結合しうる物質を表し;
YのNHとCOは、直接結合していても良いし、リンカーを介して結合していても良い。]
[Wherein X represents a fluorescent nanoparticle;
Y is represented by -NH-CO-W-, -W-CO-NH-, or the following general formula (II), in which W is an oxygen atom, an alkylene group, an alkyleneoxy group, an alkylenecarbonyl group. Or -Ph-B-, Ph represents a phenylene group, B represents an alkylene group or an alkyleneoxy group, p is an integer of 1 to 6, and q is an integer of 0 to 6;
Ring A represents a cyclooctane derivative, and the cyclooctane moiety may be further condensed with an aromatic ring such as a benzene ring;
R represents an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom, and n is an integer of 0 to 2;
Z represents a substance that can bind to the fluorescently labeled object;
NH and CO in Y may be directly bonded or may be bonded via a linker. ]

本発明は、上記蛍光プローブを作製するための蛍光プローブ合成中間体にも及ぶ。本発明の蛍光プローブ合成中間体は、以下の一般式(IV)に示す構造からなり、蛍光性ナノ粒子(X)及びシクロオクタンのアルキン誘導体(環A')から構成される。   The present invention also extends to a fluorescent probe synthesis intermediate for producing the fluorescent probe. The fluorescent probe synthesis intermediate of the present invention has a structure represented by the following general formula (IV), and is composed of fluorescent nanoparticles (X) and an alkyne derivative of cyclooctane (ring A ′).

[式中、Xは、蛍光性ナノ粒子を表し;
Yは、−NH−CO−W−、−W−CO−NH−、又は以下の一般式(II)で表され、これらの式中Wは酸素原子、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンカルボニル基、又は−Ph−B−を表し、Phはフェニレン基を表し、Bはアルキレン基若しくはアルキレンオキシ基を表し、pは1〜6の整数であり、qは0〜6の整数であり;
環A'は、シクロオクタンのアルキン誘導体を表し、シクロオクタン部分はさらにベンゼン環などの芳香族環と縮合していてもよく;
Rは、アルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、nは0〜2の整数であり;
YのNHとCOは、直接結合していても良いし、リンカーを介して結合していても良い。]
[Wherein X represents a fluorescent nanoparticle;
Y is represented by -NH-CO-W-, -W-CO-NH-, or the following general formula (II), in which W is an oxygen atom, an alkylene group, an alkyleneoxy group, an alkylenecarbonyl group. Or -Ph-B-, Ph represents a phenylene group, B represents an alkylene group or an alkyleneoxy group, p is an integer of 1 to 6, and q is an integer of 0 to 6;
Ring A ′ represents an alkyne derivative of cyclooctane, and the cyclooctane moiety may be further condensed with an aromatic ring such as a benzene ring;
R represents an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom, and n is an integer of 0 to 2;
NH and CO in Y may be directly bonded or may be bonded via a linker. ]

上記一般式(I)又は(IV)に表されるYにおいて、NHとCOがリンカーを介して結合する場合、リンカーとはNHとCOを結合しうるものであればよく、特に限定されないが、例えば、炭素数1〜20、好ましくは、1〜12のアルキレン基或いはアルキレンオキシ基の両末端にアミノ基又はカルボン酸の基を有する化合物などが挙げられる。具体的には、以下の式(VI)又は式(VII)に示すような化合物が例示される。   In Y represented by the above general formula (I) or (IV), when NH and CO are bonded via a linker, the linker is not particularly limited as long as it can bond NH and CO. Examples thereof include compounds having an amino group or a carboxylic acid group at both ends of an alkylene group or alkyleneoxy group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms. Specific examples include compounds represented by the following formula (VI) or formula (VII).

上記一般式(I)又は(IV)に表されるYのうち、Wがアルキレン基、アルキレンオキシ基又はアルキレンカルボニル基の場合、それらアルキレン基の炭素数は1〜3、特に1が好ましい。また、Wが−Ph−B−の場合は、Bのアルキレン基又はアルキレンオキシ基の炭素数は1〜3、特に1が好ましい。本発明においては、Wが酸素原子であるものが特に好ましい。   Among Ys represented by the above general formula (I) or (IV), when W is an alkylene group, an alkyleneoxy group or an alkylenecarbonyl group, the alkylene group preferably has 1 to 3 carbon atoms, particularly preferably 1. When W is -Ph-B-, the alkylene group or alkyleneoxy group of B preferably has 1 to 3 carbon atoms, particularly preferably 1. In the present invention, it is particularly preferred that W is an oxygen atom.

上記一般式(I)又は(IV)に表されるRがアルキル基又はアルコキシ基の場合は、炭素数は1〜3、特に1が好ましい。また、Rがハロゲン原子の場合は、フッ素原子であるのが好ましい。   When R represented by the general formula (I) or (IV) is an alkyl group or an alkoxy group, the number of carbon atoms is preferably 1 to 3, particularly preferably 1. Moreover, when R is a halogen atom, it is preferably a fluorine atom.

好ましい蛍光プローブは、以下の式(III)に示され、蛍光プローブ合成中間体は式(V)に示される。さらにこれら式中、Yが−NH−CO−O−のものが好ましい。   A preferred fluorescent probe is represented by the following formula (III), and a fluorescent probe synthesis intermediate is represented by formula (V). Further, in these formulas, Y is preferably —NH—CO—O—.

また、本発明には、式(I)で示される蛍光プローブ又は蛍光プローブライブラリを製造するための蛍光プローブ合成中間体(IV)の使用も含まれる。ここで、蛍光プローブライブラリとは、式(I)で示される本発明の蛍光プローブにおけるZ、すなわち、蛍光標識対象物に結合しうる物質が相違する複数種のプローブを組み合わせたプローブライブラリを意味する。   The present invention also includes the use of the fluorescent probe synthesis intermediate (IV) for producing the fluorescent probe or fluorescent probe library represented by the formula (I). Here, the fluorescent probe library means a probe library in which Z in the fluorescent probe of the present invention represented by the formula (I), that is, a probe library in which a plurality of types of probes having different substances that can bind to the fluorescently labeled object are combined. .

以下詳細に、本発明の蛍光プローブの構成を構成する蛍光性ナノ粒子(X)、シクロオクタンの誘導体(環A)及び蛍光標識対象物について、各々詳述し、さらに本発明の蛍光プローブの作製方法についても詳述する。   Hereinafter, the fluorescent nanoparticle (X), the cyclooctane derivative (ring A) and the fluorescent labeling object constituting the configuration of the fluorescent probe of the present invention will be described in detail, and the preparation of the fluorescent probe of the present invention will be further described. The method is also described in detail.

1.蛍光性ナノ粒子(X)について
本発明の蛍光プローブにおける蛍光性ナノ粒子としては、通常、40 nm以下、好ましくは10〜30 nm程度の粒径を有し、紫外線やX線などの短波長の光を照射することによって蛍光を発する粒子が挙げられる。また、本発明の蛍光性ナノ粒子は、水分散性であることが好ましく、例えば粒子の表面が親水化処理されているのが好適である。例えば、半導体物質をコア(核)とし、その電子を3次元全ての方向から閉じ込めるように外側を被覆した、所謂、コアシェル構造の粒子の表面を親水化処理した蛍光性ナノ粒子である親水性量子ドットが好適である。
1. Fluorescent nanoparticles (X) The fluorescent nanoparticles in the fluorescent probe of the present invention usually have a particle size of 40 nm or less, preferably about 10 to 30 nm, and have a short wavelength such as ultraviolet rays or X-rays. Examples thereof include particles that emit fluorescence when irradiated with light. The fluorescent nanoparticles of the present invention are preferably water-dispersible. For example, the surface of the particles is preferably subjected to a hydrophilic treatment. For example, hydrophilic quantum that is a so-called fluorescent nanoparticle having a core-shell structured particle whose surface is covered with a semiconductor material as a core (core) and whose electrons are confined in all three dimensions. Dots are preferred.

本発明において親水性量子ドットとは、例えばセレン化カドミウム(CdSe)などの半導体をコアとし、硫化亜鉛(ZnS)などで被覆したコアシェル構造の数 nm程度の大きさのナノ粒子の表面を、さらに親水化処理して得られる、通常、40 nm以下、好ましくは10〜30 nm程度の粒径を有するものである。親水性量子ドットは、有機系蛍光色素や蛍光タンパク質に比べて非常に強い蛍光を持ち、そのコアシェル構造の粒子サイズに依存して異なる蛍光を発する。例えば、コアシェル構造の粒子サイズが2 nmでは青色、3 nmでは緑色、4 nmでは黄色の蛍光を発し、また5 nmでは赤色の蛍光を発する。またこのような量子ドットは、有機系蛍光色素に比べて光安定性に優れ退色しにくいこと、蛍光スペクトル幅が非常に狭いこと、一種類の光源で様々な蛍光波長で励起できる等の特徴を有する。そのため、高感度検出やマルチカラーイメージングなどバイオイメージングへの応用研究が精力的になされている材料である。   In the present invention, the hydrophilic quantum dot means, for example, the surface of a nanoparticle having a size of several nanometers of a core-shell structure having a core of a semiconductor such as cadmium selenide (CdSe) and coated with zinc sulfide (ZnS). The particle size obtained by hydrophilization is usually 40 nm or less, preferably about 10 to 30 nm. Hydrophilic quantum dots have extremely strong fluorescence compared to organic fluorescent dyes and fluorescent proteins, and emit different fluorescence depending on the particle size of the core-shell structure. For example, the particle size of the core-shell structure is blue at 2 nm, green at 3 nm, yellow at 4 nm, and red at 5 nm. In addition, such quantum dots have characteristics such as excellent light stability and difficulty in fading compared to organic fluorescent dyes, a very narrow fluorescence spectrum width, and excitation with various fluorescence wavelengths with one type of light source. Have. Therefore, it is a material that has been vigorously studied for bioimaging applications such as high-sensitivity detection and multicolor imaging.

親水性量子ドットの光学特性は、コアとなる半導体物質により大きく変化する。半導体物質としては、ZnS, ZnSe, CdS, CdSe, CdTe, PbS, InAs, InP等が挙げられる。例えば、このコア半導体としてのCdSeをZnSで被覆したコアシェル構造のCdSe/ ZnS(CdSeの粒子をZnSで被覆した粒子を意味する。以下同様。)は、量子収率が高く、またフローサイトメトリーに利用できる可視光領域の蛍光を示すことから、本発明の蛍光プローブに適している。また、InPをZnSで被覆したInP/ ZnSも適している。   The optical properties of hydrophilic quantum dots vary greatly depending on the core semiconductor material. Examples of the semiconductor material include ZnS, ZnSe, CdS, CdSe, CdTe, PbS, InAs, and InP. For example, core-shell CdSe / ZnS (meaning CdSe particles coated with ZnS, the same applies hereinafter) with CdSe coated with ZnS as the core semiconductor has a high quantum yield and is suitable for flow cytometry. Since it shows fluorescence in the visible light region, it is suitable for the fluorescent probe of the present invention. InP / ZnS in which InP is coated with ZnS is also suitable.

コアシェル構造の粒子は通常10 nm以下、好ましくは、2〜8 nmの粒径のものが使用されるが、使用するコアシェル構造の粒子の粒径により、発する蛍光の波長が異なる。例えば、コアシェル構造の粒径が5〜8 nmであれば、それに依存して500〜800 nmの範囲の蛍光を発する量子ドットを容易にうることができるので、使用目的に応じて各種の蛍光波長を示す蛍光プローブの合成が可能である。例えば、フローサイトメトリーへの応用を考えた場合、蛍光強度が強く、マルチカラー解析で汎用されるFITCやPEと蛍光波長の重なりが少ない625 nmや655 nmの蛍光を発する親水性量子ドットが好適である。また、生体イメージングへ応用する場合には、生体の窓と呼ばれ、生体透過性が高い近赤外領域(650〜1000 nm)の蛍光を発する親水性量子ドットが適する。   Core-shell structured particles are usually used with a particle size of 10 nm or less, preferably 2 to 8 nm, but the wavelength of the emitted fluorescence varies depending on the particle size of the core-shell structured particles used. For example, if the particle diameter of the core-shell structure is 5 to 8 nm, depending on it, it is possible to easily obtain quantum dots that emit fluorescence in the range of 500 to 800 nm. It is possible to synthesize a fluorescent probe showing For example, when considering application to flow cytometry, hydrophilic quantum dots that emit fluorescence at 625 nm or 655 nm with strong fluorescence intensity and little overlap of fluorescence wavelengths with FITC and PE, which are widely used in multicolor analysis, are suitable. It is. For application to biological imaging, hydrophilic quantum dots that are called biological windows and emit fluorescence in the near infrared region (650 to 1000 nm) with high biological permeability are suitable.

親水性量子ドットは、従来の有機系蛍光色素とは異なり、短波長になるほど強い蛍光を発することが特徴である。そのため、本発明の蛍光プローブをフローサイトメトリーで使用する場合は、UVレーザー(355 nm)やバイオレットレーザー(405 nm)で励起するのが好適である。   Unlike conventional organic fluorescent dyes, hydrophilic quantum dots are characterized by emitting strong fluorescence as the wavelength becomes shorter. Therefore, when the fluorescent probe of the present invention is used in flow cytometry, it is preferable to excite with a UV laser (355 nm) or a violet laser (405 nm).

コアシェル構造の粒子は疎水性が高く水中では凝集・沈殿し易いので、種々の表面修飾法により親水化し、蛍光プローブの合成には親水化表面処理の施された親水性量子ドットを使用する。親水化処理は、例えば、メルカプト基と共にカルボキシル基やアミノ基などの親水性基を有する化合物、具体的には、メルカプト酢酸、メルカプトコハク酸、システインやジヒドロリボ酸などで当該粒子の表面を被覆し、チオール基を共有結合的に配位させることでカルボン酸を導入することにより親水性量子ドットを合成することができる。この他にも 、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸ブチル、ポリメタクリル酸を構成成分とする両親媒性ポリマーやシリカで被覆する方法、リン脂質などの界面活性剤を用いてミセル化する方法などがある。   Since the core-shell structured particles are highly hydrophobic and easily aggregate and precipitate in water, they are hydrophilized by various surface modification methods, and hydrophilic quantum dots subjected to hydrophilized surface treatment are used for the synthesis of fluorescent probes. Hydrophilic treatment is performed, for example, by coating the surface of the particle with a compound having a mercapto group and a hydrophilic group such as a carboxyl group and an amino group, specifically, mercaptoacetic acid, mercaptosuccinic acid, cysteine, dihydroriboic acid, and the like. A hydrophilic quantum dot can be synthesized by introducing a carboxylic acid by covalently coordinating a thiol group. In addition to this, there are a method of coating with an amphiphilic polymer or silica containing polyacrylate ester, polybutyl acrylate and polymethacrylic acid, a method of micellization using a surfactant such as phospholipid, and the like. is there.

さらに、親水性量子ドットの表面をポリエチレングリコール(PEG)などのポリエーテル等で修飾することで、非特異的な吸着を抑制することができるので好適である。このような親水性量子ドットとして、Qdot(R)ナノクリスタルやeFluorTMナノクリスタル等がInvitrogen社やEvident Technologies社で市販されており、入手することができる。 Furthermore, it is preferable to modify the surface of the hydrophilic quantum dots with a polyether such as polyethylene glycol (PEG) because nonspecific adsorption can be suppressed. As such hydrophilic quantum dots, Qdot (R) nanocrystals, eFluor nanocrystals, and the like are commercially available from Invitrogen and Evident Technologies.

本発明の蛍光プローブには、上述のようにコアシェル構造の粒子を親水化処理し、また適宜、非特異的な吸着の抑制処理をした、通常40 nm以下、好ましくは、10〜30 nm程度の粒径の蛍光性ナノ粒子が好適に使用できる。   In the fluorescent probe of the present invention, the core-shell structured particles are hydrophilized as described above, and appropriately non-specific adsorption suppression treatment is performed, usually 40 nm or less, preferably about 10 to 30 nm. Fluorescent nanoparticles having a particle size can be suitably used.

本発明においては、シクロオクタンのアルキン誘導体と上記蛍光性ナノ粒子を結合するために、蛍光性ナノ粒子の表面にカルボン酸基、アミノ基、チオール基、マレイミド基、炭酸エステル基、又は活性エステル基が導入されたものを使用するが、上記親水化処理によってアミノ基やカルボン酸基等が導入されているものは、それをそのまま使用することができる。   In the present invention, a carboxylic acid group, an amino group, a thiol group, a maleimide group, a carbonate group, or an active ester group is formed on the surface of the fluorescent nanoparticle in order to bind the alkyne derivative of cyclooctane and the fluorescent nanoparticle. Is used, but those having an amino group or a carboxylic acid group introduced by the hydrophilization treatment can be used as they are.

2.環A及び環A'について
式(I)の本発明の蛍光プローブにおける環Aは、トリアゾール環と縮合したシクロオクタンの誘導体であり、例えば、図1−1の(a)〜(f)に示すようなものが挙げられる。また、式(IV)の中間体における環A'は、シクロオクタンのアルキン誘導体であり、例えば、図1−2の(a-1)〜(f-1)に示すようなものが挙げられる。
2. Regarding Ring A and Ring A ′ Ring A in the fluorescent probe of the present invention of the formula (I) is a derivative of cyclooctane condensed with a triazole ring, for example, as shown in (a) to (f) of FIG. Such a thing is mentioned. In addition, ring A ′ in the intermediate of formula (IV) is an alkyne derivative of cyclooctane, and examples thereof include those shown in (a-1) to (f-1) of FIG.

式(IV)の中間体における「−Y−環A'」の部分は、例えば、図1−3の(a-1-1)、(a-1-2)、(b-1-1)、(c-1-1)、(d-1-1)、(d-1-2)、(e-1-1)、(f-1-1)に示すようなシクロオクタンのアルキン誘導体を使用することによって形成される。さらに、上記「−Y−環A'」のアルキン部分にアジド基を有する化合物を反応させることにより、式(I)の蛍光プローブにおける「−Y−環A−」の部分が形成される。   The part of “—Y-ring A ′” in the intermediate of formula (IV) is, for example, (a-1-1), (a-1-2), (b-1-1) in FIG. (C-1-1), (d-1-1), (d-1-2), (e-1-1), and (f-1-1) alkyne derivatives of cyclooctane Formed by using. Furthermore, by reacting the alkyne moiety of the “—Y-ring A ′” with a compound having an azide group, the “—Y-ring A-” moiety in the fluorescent probe of formula (I) is formed.

ここで、アルキンとは、分子内に炭素間三重結合を1個だけ有する炭化水素の総称である。本発明で使用できるシクロオクタンのアルキン誘導体の原料化合物としては特に限定されないが、中でも、大きな反応速度を示し、安定性に優れる図1−3の(f-1-1)に記載した3-ヒドロキシ-1,2:5,6-ジベンゾシクロオクタ-1,5,7-トリエン(3-hydroxy-1,2:5,6-dibenzocycloocta-1,5,7-triene)(DIB)(X. Ning et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 2253)が好適に使用できる。また、シクロオクタンのアルキン部分の隣接位にフッ素原子を2つ導入し、反応性を改善することで、上記化合物と同程度の反応速度を示す図1−3の(c-1-1)、(d-1-1)、(d-1-2)に記載したジフルオロ シクロオクチン(difluorinated cyclooctyne)誘導体 (J.A. Codelli, et al., JACS 2008, 130, 11486.)も好適に使用できる。   Here, alkyne is a generic term for hydrocarbons having only one carbon-carbon triple bond in the molecule. The raw material compound of the cyclooctane alkyne derivative that can be used in the present invention is not particularly limited. Among them, the 3-hydroxy described in (f-1-1) of FIG. -1,2: 5,6-Dibenzocycloocta-1,5,7-triene (DIB) (X. Ning et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 2253) can be suitably used. Further, by introducing two fluorine atoms adjacent to the alkyne part of cyclooctane and improving the reactivity, (c-1-1) in FIG. The difluoroinated cyclooctyne derivatives described in (d-1-1) and (d-1-2) (JA Codelli, et al., JACS 2008, 130, 11486.) can also be suitably used.

3.蛍光標識対象物に結合しうる物質(Z)について
本発明の蛍光プローブにより標識される蛍光標識対象物は、細胞、組織、タンパク質、ペプチド、遺伝子、糖鎖等が挙げられ、特に限定されるものではない。このような蛍光標識対象物に結合しうる物質(Z)としては、蛍光標識対象物質に結合しうる物質であればよく、低分子化合物であってもよいし、タンパク質、糖質、核酸等の高分子物質であってもよく、特に限定されない。例えば、蛍光標識対象物が組織や細胞の場合は、Zは当該組織や細胞の表面に発現している物質と相互作用しうる物質が挙げられる。蛍光標識対象物がタンパク質の場合は、Zは当該タンパク質を特異的に認識しうる抗体、ペプチド、又は当該タンパク質の受容体や当該タンパク質に結合しうる低分子化合物等が挙げられ、例えば蛍光標識対象物が7回膜貫通型受容体(GPCR)などの細胞表面受容体の場合は、Zは当該受容体等に結合する化合物、具体的には、ヒスタミン受容体に結合するジフェンヒドラミンやメピラミン等の拮抗剤等が挙げられる。蛍光標識対象物がストレプトアビジンの場合はZとしてビオチンが挙げられる。
3. Substance (Z) that can bind to fluorescently labeled object The fluorescently labeled object labeled with the fluorescent probe of the present invention includes cells, tissues, proteins, peptides, genes, sugar chains, etc., and is particularly limited is not. The substance (Z) that can bind to the fluorescent labeling target substance may be any substance that can bind to the fluorescent labeling target substance, and may be a low-molecular compound, protein, carbohydrate, nucleic acid, or the like. It may be a polymer material and is not particularly limited. For example, when the fluorescently labeled object is a tissue or a cell, Z may be a substance that can interact with a substance expressed on the surface of the tissue or cell. When the fluorescent labeling target is a protein, Z may be an antibody, a peptide that can specifically recognize the protein, a receptor for the protein, a low-molecular compound that can bind to the protein, or the like. When the product is a cell surface receptor such as a 7-transmembrane receptor (GPCR), Z is a compound that binds to the receptor, such as diphenhydramine or mepyramine that binds to the histamine receptor. Agents and the like. When the fluorescently labeled object is streptavidin, biotin can be used as Z.

4.蛍光プローブ合成中間体の作製方法について
本発明の蛍光プローブを作製するために蛍光性ナノ粒子とシクロオクタンのアルキン誘導体の結合体を作製する。この本発明の蛍光プローブ合成中間体は、少なくとも以下の1)〜3)の工程を含む方法で作製することができる。本発明は、当該蛍光プローブ合成中間体にも及び、その作製方法にも及ぶ。
4). Method for Producing Fluorescent Probe Synthesis Intermediate In order to produce the fluorescent probe of the present invention, a conjugate of fluorescent nanoparticles and an alkyne derivative of cyclooctane is produced. This fluorescent probe synthesis intermediate of the present invention can be prepared by a method including at least the following steps 1) to 3). The present invention extends to the fluorescent probe synthesis intermediate and its production method.

1 )カルボン酸基、アミノ基、チオール基、マレイミド基、炭酸エステル基、又は活性エステル基が導入された蛍光性ナノ粒子を調製する工程;
2)上記1)の工程で蛍光性ナノ粒子に導入された各種官能基と反応しうる官能基が導入されたシクロオクタンのアルキン誘導体を調製する工程;
3)上記1)及び2)の工程で各種官能基が導入された蛍光性ナノ粒子とシクロオクタンのアルキン誘導体を、縮合反応又はリンカーを介した反応により結合する工程。
1) A step of preparing fluorescent nanoparticles into which a carboxylic acid group, amino group, thiol group, maleimide group, carbonate group, or active ester group has been introduced;
2) A step of preparing an alkyne derivative of cyclooctane into which functional groups capable of reacting with various functional groups introduced into the fluorescent nanoparticles in the step 1) are introduced;
3) A step of bonding the fluorescent nanoparticles into which various functional groups have been introduced in the steps 1) and 2) and an alkyne derivative of cyclooctane by a condensation reaction or a reaction via a linker.

上記において、工程1)と2)の順序は、何れが先であってもよい。例えば2)の工程を先に行なう場合は、シクロオクタンのアルキン誘導体に、カルボン酸基、アミノ基、チオール基、マレイミド基、炭酸エステル基、又は活性エステル基を導入するなどによってこれら官能基が導入されたシクロオクタンのアルキン誘導体を調製する工程とし、当該工程でシクロオクタンのアルキン誘導体に導入された各種官能基と反応しうる官能基が導入された蛍光性ナノ粒子を調製する工程、と解釈して作製することができる。   In the above, the order of the steps 1) and 2) may be any first. For example, when the step 2) is performed first, these functional groups are introduced into the alkyne derivative of cyclooctane by introducing a carboxylic acid group, amino group, thiol group, maleimide group, carbonate ester group, or active ester group. And a step of preparing fluorescent nanoparticles in which functional groups capable of reacting with various functional groups introduced into the cyclooctane alkyne derivative are introduced. Can be produced.

蛍光性ナノ粒子とシクロオクタンのアルキン誘導体を結合するには、シクロオクタンのアルキン誘導体及び蛍光性ナノ粒子にそれぞれ反応しうる組み合わせの官能基を導入し、それらを反応させることによって結合することができる。当該官能基としては、カルボン酸基、アミノ基、チオール基、マレイミド基、炭酸エステル基、活性エステル基などが好適であり、これらの官能基を組み合わせて導入することができる。かかる組み合わせとしては、カルボン酸基とアミノ基、マレイミド基とチオール基、アミノ基と炭酸エステル基、アミノ基と活性エステル基が挙げられる。例えば、以下の表1に示す組み合わせが考えられる。また、図2にこれらの反応例を模式的に示す。   In order to bind the fluorescent nanoparticle to the alkyne derivative of cyclooctane, it is possible to bond the alkyne derivative of cyclooctane and the fluorescent nanoparticle by introducing a combination of functional groups capable of reacting with each other and reacting them. . As the functional group, a carboxylic acid group, an amino group, a thiol group, a maleimide group, a carbonate ester group, an active ester group, and the like are suitable, and these functional groups can be introduced in combination. Such combinations include carboxylic acid groups and amino groups, maleimide groups and thiol groups, amino groups and carbonate groups, amino groups and active ester groups. For example, the combinations shown in Table 1 below can be considered. FIG. 2 schematically shows these reaction examples.

上記官能基を導入する方法は、特に限定されず、自体公知の方法、又は今後開発されるあらゆる方法を適用することができる。例えば、メルカプト酢酸やジヒドロリボ酸などのチオール基をコアシェル構造の粒子の表面に共有結合的に配位させる方法などによりカルボン酸を導入できる。また、ポリエチレンイミン等のポリマーで被覆することでコアシェル構造の粒子の表面にアミノ基を導入できる。また、4-マレイミド酪酸サクシニミジルエステルなどの架橋試薬を用いてコアシェル構造の粒子の表面のアミノ基と縮合することでマレイミド基を導入できる。もとより上述の親水化処理によってアミノ基やカルボン酸基などが導入されている蛍光性ナノ粒子はそれをそのまま使用することができる。   The method for introducing the functional group is not particularly limited, and a method known per se or any method developed in the future can be applied. For example, the carboxylic acid can be introduced by a method in which a thiol group such as mercaptoacetic acid or dihydroriboic acid is covalently coordinated to the surface of the core-shell structured particle. Moreover, an amino group can be introduce | transduced into the surface of the particle | grains of a core shell structure by coat | covering with polymers, such as polyethyleneimine. In addition, a maleimide group can be introduced by condensation with an amino group on the surface of the core-shell structured particle using a crosslinking reagent such as 4-maleimidobutyric acid succinimidyl ester. Of course, the fluorescent nanoparticles into which an amino group, a carboxylic acid group or the like has been introduced by the above-described hydrophilization treatment can be used as they are.

蛍光性ナノ粒子及びシクロオクタンのアルキン誘導体が、表1又は図2のような官能基を有する場合はそれを直接使用して結合させることができる。例えば、前述のDIBのようなヒドロキシ基を有するシクロオクタンのアルキン誘導体の場合には、当該シクロオクタンのアルキン誘導体を炭酸N,N'-ジサクシニミジルと縮合反応することによって炭酸エステル基を導入することができる。さらに、この炭酸エステル基に、両端にアミノ基を有するリンカー、例えばアルキレン基又はPEGなどのアルキレンオキシ基を介してアミノ基を有するリンカーを反応させることによってアミノ基を導入することができる。また、一端にアミノ基もう一方にカルボン酸基又はチオール基を有するリンカーを反応させるとカルボン酸基又はチオール基を導入することができる(図2参照)。   If the fluorescent nanoparticles and the alkyne derivative of cyclooctane have a functional group as shown in Table 1 or FIG. 2, they can be directly used for binding. For example, in the case of an alkyne derivative of cyclooctane having a hydroxy group such as the aforementioned DIB, a carbonate ester group can be introduced by condensation reaction of the alkyne derivative of cyclooctane with N, N′-disuccinimidyl carbonate. it can. Furthermore, an amino group can be introduced into the carbonate group by reacting a linker having an amino group at both ends, for example, a linker having an amino group via an alkyleneoxy group such as an alkylene group or PEG. Further, when a linker having an amino group at one end and a carboxylic acid group or thiol group at the other is reacted, a carboxylic acid group or thiol group can be introduced (see FIG. 2).

蛍光性ナノ粒子とシクロオクタンのアルキン誘導体の反応は、蛍光性ナノ粒子1 molに対してシクロオクタンのアルキン誘導体を過剰量、通常、20〜500 mol、好ましくは50〜300 molの割合で反応させる。なお説明を簡便にするために、本明細書に示す反応式、一般式及び図2の反応模式図において、蛍光性ナノ粒子表面の1つの反応点(アミノ基など)における反応等について説明しているが、本発明の蛍光性ナノ粒子表面には、通常、複数の反応点が存在する。例えば市販されている蛍光性ナノ粒子表面、例えば親水性量子ドットでは表面に80〜100個程度のアミノ基を有するものを入手することができる。よって本発明は、前記一般式(I)及び一般式(IV)において、それぞれ下記一般式(VIII)及び一般式(IX)の部分がXに対して複数個結合している場合を包含する。   The reaction between the fluorescent nanoparticles and the cyclooctane alkyne derivative is carried out by reacting an excess amount of the cyclooctane alkyne derivative with respect to 1 mol of the fluorescent nanoparticle, usually 20 to 500 mol, preferably 50 to 300 mol. . For the sake of simplicity, the reaction formula, general formula, and reaction schematic diagram shown in FIG. 2 are used to explain the reaction at one reaction point (amino group, etc.) on the surface of the fluorescent nanoparticle. However, there are usually a plurality of reaction points on the surface of the fluorescent nanoparticle of the present invention. For example, commercially available fluorescent nanoparticle surfaces, such as hydrophilic quantum dots, can be obtained having about 80 to 100 amino groups on the surface. Therefore, the present invention includes the case where a plurality of the following general formulas (VIII) and (IX) are bonded to X in the general formula (I) and the general formula (IV).

5.蛍光プローブの作製方法について
本発明の蛍光プローブは、本発明の「蛍光プローブ合成中間体」と「蛍光標識対象物に結合しうる物質(Z)」を結合することにより作製することができる。本発明の蛍光プローブ合成中間体は、少なくとも以下のA)及びB)の工程を含む方法で作製することができる。本発明は、蛍光プローブの作製方法にも及ぶ。
5). Method for Producing Fluorescent Probe The fluorescent probe of the present invention can be prepared by binding the “fluorescent probe synthesis intermediate” of the present invention and “substance (Z) that can bind to a fluorescently labeled object”. The fluorescent probe synthesis intermediate of the present invention can be prepared by a method including at least the following steps A) and B). The present invention extends to a method for producing a fluorescent probe.

A)蛍光標識対象物に結合しうる物質(Z)にアジド基を導入する工程;
B)上記A)で導入されたアジド基と蛍光プローブ合成中間体におけるシクロオクタンのアルキン誘導体とを反応させる工程。
A) a step of introducing an azide group into a substance (Z) that can bind to a fluorescently labeled object;
B) A step of reacting the azide group introduced in A) with an alkyne derivative of cyclooctane in the fluorescent probe synthesis intermediate.

A)蛍光標識対象物に結合しうる物質(Z)にアジド基を導入する方法
本発明の蛍光標識対象物に結合しうる物質(Z)にアジド基を導入する方法は、自体公知の方法、又は今後開発されるあらゆる方法を適用することができ、特に限定されるものではない。例えば、アジ化物イオンの高い求核性を利用してハロゲン化アルキルやスルホン酸エステルなどに対するSN2反応により導入することができる。また、アジド基とアミノ基を同一分子内に有する化合物を用いれば、低分子化合物中のカルボン酸との縮合反応により導入することができる。アミノ基以外にカルボン酸やアルデヒドなどの官能基を同一分子内に有する化合物を用いれば、低分子化合物中のアミノ基との反応によりアジド基を導入することができる。
A) Method for introducing an azide group into a substance (Z) that can bind to a fluorescently labeled object The method for introducing an azide group into a substance (Z) that can bind to a fluorescently labeled object of the present invention is a method known per se Alternatively, any method developed in the future can be applied and is not particularly limited. For example, by utilizing the high nucleophilicity of azide ions, it can be introduced by SN2 reaction with respect to alkyl halides, sulfonate esters and the like. If a compound having an azide group and an amino group in the same molecule is used, the compound can be introduced by a condensation reaction with a carboxylic acid in a low molecular compound. If a compound having a functional group such as carboxylic acid or aldehyde in the same molecule in addition to the amino group is used, an azide group can be introduced by reaction with an amino group in the low molecular compound.

物質Zとして抗体を使用する場合、抗体は、分子内にジスルフィド結合を有するので、これを還元して得られるSH基を標識に利用すること事ができる。こうして得られたSH基は抗原認識とは無関係のため、SH基を利用しても抗体の特異性が損なわれない利点がある。まず、抗体分子をタンパク分解酵素ペプシンおよびパパインで処理することにより、Fabフラグメントを調製する。こうして調製したFabフラグメントはSH基を有しており、次の反応に利用できる。アジド基とマレイミド基を分子内に有する架橋試薬を用いてFabフラグメントを処理すると、Fabフラグメント中のSH基とマレイミド基との反応が選択的に進行し、アジド化されたFabフラグメントの合成ができる。これをシクロオクタンのアルキン誘導体と反応することにより、標識化抗体が合成できる。   When an antibody is used as the substance Z, since the antibody has a disulfide bond in the molecule, the SH group obtained by reducing this can be used for labeling. Since the SH group thus obtained is unrelated to antigen recognition, there is an advantage that the specificity of the antibody is not impaired even if the SH group is used. First, Fab fragments are prepared by treating antibody molecules with proteolytic enzymes pepsin and papain. The Fab fragment thus prepared has an SH group and can be used for the next reaction. When a Fab fragment is treated with a crosslinking reagent having an azide group and a maleimide group in the molecule, the reaction between the SH group and the maleimide group in the Fab fragment proceeds selectively, and an azide Fab fragment can be synthesized. . By reacting this with an alkyne derivative of cyclooctane, a labeled antibody can be synthesized.

以下、アジド基が導入された蛍光標識対象物に結合しうる物質を、便宜上「アジド基含有物質」という。   Hereinafter, a substance that can bind to a fluorescently labeled object into which an azide group has been introduced is referred to as an “azide group-containing substance” for convenience.

B)蛍光プローブ合成中間体とアジド基含有物質との縮合反応
蛍光プローブ合成中間体とアジド基含有物質との縮合反応は、上記A)で蛍光標識対象物に導入されたアジド基と蛍光プローブ合成中間体におけるシクロオクタンのアルキン誘導体とを縮合反応させることにより行うことができる。当該シクロオクタンのアルキン誘導体とアジド基の反応は、自体公知の方法、例えばJACS 2004, 126, 15046や非特許文献2に記載の方法、又は今後開発されるあらゆる方法を適用することができる。シクロオクタンのアルキン誘導体とアジド基の反応は非常に効率的であるため、本発明の蛍光プローブ合成中間体とアジド基含有物質は、室温で数時間反応させるのみで縮合反応させることができ、特に縮合剤などの試薬を用いなくとも、蛍光プローブを容易に作製することができる。
B) Condensation reaction between the fluorescent probe synthesis intermediate and the azide group-containing substance The condensation reaction between the fluorescent probe synthesis intermediate and the azide group-containing substance is carried out by synthesizing the azide group and fluorescent probe introduced into the fluorescent labeling object in A) above. It can be carried out by condensation reaction with an alkyne derivative of cyclooctane in the intermediate. For the reaction of the alkyne derivative of cyclooctane and the azide group, a method known per se, for example, the method described in JACS 2004, 126, 15046 or Non-Patent Document 2, or any method developed in the future can be applied. Since the reaction between the alkyne derivative of cyclooctane and the azide group is very efficient, the fluorescent probe synthesis intermediate of the present invention and the azide group-containing substance can be subjected to a condensation reaction only by reacting at room temperature for several hours. A fluorescent probe can be easily prepared without using a reagent such as a condensing agent.

6.細胞の蛍光標識及びイメージング方法の説明
本発明の蛍光プローブは、細胞の蛍光標識やイメージング、そしてバイオセンサー等標的分子の高感度検出などに用いることができる。例えば、蛍光プレートリーダーやフローサイトメトリーによる高感度検出、蛍光顕微鏡や共焦点顕微鏡などによるin vitroイメージング、そして生体in vivoイメージングなどに利用することができる。
6). Description of Cell Fluorescent Labeling and Imaging Method The fluorescent probe of the present invention can be used for fluorescent labeling and imaging of cells, and highly sensitive detection of target molecules such as biosensors. For example, it can be used for high-sensitivity detection using a fluorescence plate reader or flow cytometry, in vitro imaging using a fluorescence microscope or confocal microscope, and in vivo imaging.

以下に、本発明の理解を深めるために、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の応用が可能である。   Hereinafter, in order to deepen the understanding of the present invention, the present invention will be specifically described by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention. Can be applied.

(実施例1)蛍光プローブ合成中間体の作製
本実施例では、図3の合成スキームを参照し、蛍光プローブ合成中間体の作製について説明する。
Example 1 Production of Fluorescent Probe Synthesis Intermediate In this example, production of a fluorescent probe synthesis intermediate will be described with reference to the synthesis scheme of FIG.

i)化合物1−3の合成
化合物1−3は、既知文献(X. Ning et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 2253)に従い、合成した。
i) Synthesis of Compound 1-3 Compound 1-3 was synthesized according to known literature (X. Ning et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 2253).

ii)化合物4の合成
化合物3 (22 mg, 0.10 mmol)のジメチルフォルムアミド(DMF)溶液(1 ml)に、4-ジメチルアミノピリジン (12 mg, 0.10 mmol)と炭酸N,N'-ジサクシニミジル (77 mg, 0.30 mmol)を加えた。室温で12時間攪拌した後、反応液に1Nの塩酸溶液を加え、酢酸エチルで抽出した。有機溶剤層を飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶剤を減圧下で留去して、粗生成物を得た。これをシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、化合物4を26 mg (収率 73%)で得た。
ii) Synthesis of Compound 4 To a solution of Compound 3 (22 mg, 0.10 mmol) in dimethylformamide (DMF) (1 ml), 4-dimethylaminopyridine (12 mg, 0.10 mmol) and N, N'-disuccinimidyl carbonate ( 77 mg, 0.30 mmol) was added. After stirring at room temperature for 12 hours, a 1N hydrochloric acid solution was added to the reaction mixture, and the mixture was extracted with ethyl acetate. The organic solvent layer was washed with saturated brine, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. This was purified by silica gel chromatography to obtain Compound 4 in 26 mg (yield 73%).

1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.61 (1H, d, J = 8.0 Hz), 5.53 (1H, br), 3.32 (1H, dd, J = 2.0, 15.6 Hz), 3.03 (1H, dd, J = 4.0, 15.6 Hz), 2.81 (4H, s). 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) δ: 7.61 (1H, d, J = 8.0 Hz), 5.53 (1H, br), 3.32 (1H, dd, J = 2.0, 15.6 Hz), 3.03 (1H, dd, J = 4.0, 15.6 Hz), 2.81 (4H, s).

iii)化合物5(蛍光プローブ合成中間体(QD-DIB))の合成
本実施例では蛍光プローブ合成中間体を構成する蛍光ナノ粒子として、Qdot(R) 655 ITK AMINO (PEG) (表面にアミノ基を有するCdSe/ZnS:Invitrogen社)を用いた。蛍光ナノ粒子(25 μl, 0.20 nmol)のPBS溶液(100 μl)に、上記化合物4の10 mM DMSO溶液 (5 μl, 50 nmol) を加えた。室温で16時間静置した後、前記反応液にPBS (400 μl)を加え、遠心ろ過用デバイス(10K Nanosep(R)フィルター (Paul製))に移した。4℃、7000回転で10分間の遠心処理による洗浄操作を3回行い、過剰の化合物4を取り除いた。遠心ろ過用デバイスから蛍光プローブ合成中間体(化合物5)の溶液を回収し、PBSを適量加えて50 μlに調製した。
iii) Synthesis of Compound 5 (Fluorescent Probe Synthesis Intermediate (QD-DIB)) In this example, Qdot (R) 655 ITK AMINO (PEG) (amino group on the surface ) was used as the fluorescent nanoparticle constituting the fluorescent probe synthesis intermediate. CdSe / ZnS: Invitrogen) was used. To a PBS solution (100 μl) of fluorescent nanoparticles (25 μl, 0.20 nmol), a 10 mM DMSO solution (5 μl, 50 nmol) of the above compound 4 was added. After standing for 16 hours at room temperature, the PBS of (400 [mu] l) was added to the reaction solution was transferred to a centrifuge for filtration devices (10K Nanosep® (R) filter (manufactured by Paul)). A washing operation by centrifugation at 4 ° C. and 7000 rpm for 10 minutes was performed 3 times to remove excess compound 4. A solution of the fluorescent probe synthesis intermediate (compound 5) was recovered from the device for centrifugal filtration, and an appropriate amount of PBS was added to prepare 50 μl.

(実施例2)蛍光プローブ(QD-Biotin)の作製
本実施例では、図4の合成スキームを参照し、蛍光プローブ合成中間体に蛍光標識対象物に結合しうる物質(ビオチン)を結合した蛍光プローブの作製について説明する。
Example 2 Production of Fluorescent Probe (QD-Biotin) In this example, referring to the synthesis scheme of FIG. 4, fluorescence obtained by binding a substance (biotin) that can bind to a fluorescent labeling target to a fluorescent probe synthesis intermediate. The production of the probe will be described.

ビオチン(biotin) (244 mg, 1.0 mmol)と14-アジド-3,6,9,12-テトラオキサテトラデカン-1-アミン(14-azido-3,6,9,12-tetraoxatetradecan-1-amine) (524 mg, 2.0 mmol)の MeOH-MeCN (1: 3) (12 ml)混合溶液に、EDC (N-ethyl-N'-3- (dimethylaminopropyl) carbodiimide) (288 mg, 1.5 mmol)を加えた。室温で42時間攪拌した後、溶剤を減圧下で留去して、粗生成物を得た。これをシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、化合物6を493 mg (収率 100%)で得た。   Biotin (244 mg, 1.0 mmol) and 14-azido-3,6,9,12-tetraoxatetradecan-1-amine (14-azido-3,6,9,12-tetraoxatetradecan-1-amine) To a mixed solution of (524 mg, 2.0 mmol) in MeOH-MeCN (1: 3) (12 ml), EDC (N-ethyl-N'-3- (dimethylaminopropyl) carbodiimide) (288 mg, 1.5 mmol) was added. . After stirring at room temperature for 42 hours, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. This was purified by silica gel chromatography to obtain Compound 6 (493 mg, yield 100%).

1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 6.63 (1H, brt, J = 4.8 Hz), 5.86 (1H, s), 4.98 (1H, s), 4.50-4.45 (1H, m), 4.32-4.28 (1H, m), 3.70-3.56 (14H, m), 3.54 (2H, t, J = 4.8 Hz), 3.43 (2H, t, J = 4.8 Hz), 3.37 (2H, t, J = 4.8 Hz),3.14-3.10 (1H, m), 2.90 (1H, dd, J = 4.8, 13.2 Hz), 2.71 (1H, d, J =13.2 Hz), 2.21 (2H, dt, J = 2.8, 7.6 Hz), 1.78-1.60 (4H, m), 1.43 (2H, quin, J = 7.6 Hz) 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) δ: 6.63 (1H, brt, J = 4.8 Hz), 5.86 (1H, s), 4.98 (1H, s), 4.50-4.45 (1H, m), 4.32- 4.28 (1H, m), 3.70-3.56 (14H, m), 3.54 (2H, t, J = 4.8 Hz), 3.43 (2H, t, J = 4.8 Hz), 3.37 (2H, t, J = 4.8 Hz) ), 3.14-3.10 (1H, m), 2.90 (1H, dd, J = 4.8, 13.2 Hz), 2.71 (1H, d, J = 13.2 Hz), 2.21 (2H, dt, J = 2.8, 7.6 Hz) , 1.78-1.60 (4H, m), 1.43 (2H, quin, J = 7.6 Hz)

実施例1で作製した化合物5(10 μl, 0.040 nmol)のPBS 溶液(100 μl)に、前記作製した化合物6の10 mM DMSO溶液 (5 μl, 50 nmol)を加えた。室温で2時間静置した後、反応液にPBS (400 μl)を加え、遠心ろ過用デバイス(10K Nanosep(R)フィルター (Paul製))に移した。4℃、7000回転で10分間の遠心処理による洗浄操作を3回行い、過剰の化合物6を除去した。遠心ろ過用デバイスから蛍光プローブ(化合物7)の溶液を回収し、PBSを適量加えて50 μlに調製した。 A 10 mM DMSO solution (5 μl, 50 nmol) of the compound 6 prepared above was added to a PBS solution (100 μl) of the compound 5 (10 μl, 0.040 nmol) prepared in Example 1. After leaving still at room temperature for 2 hours, PBS (400 microliters) was added to the reaction liquid, and it moved to the device for centrifugal filtration (10K Nanosep (R) filter (made by Paul)). Washing operation by centrifugation at 4 ° C. and 7000 rpm for 10 minutes was performed 3 times to remove excess compound 6. A solution of the fluorescent probe (compound 7) was recovered from the centrifugal filtration device, and an appropriate amount of PBS was added to prepare 50 μl.

(実施例3)蛍光プローブ(QD-NP)の作製
本実施例では、図5の合成スキームを参照し、蛍光プローブ合成中間体に蛍光標識対象物に結合しうる物質(ニトロフェニルアセチル:NP)を結合した蛍光プローブの作製について説明する。
Example 3 Production of Fluorescent Probe (QD-NP) In this example, referring to the synthesis scheme of FIG. 5, a substance (nitrophenylacetyl: NP) that can bind to a fluorescently labeled target substance with a fluorescent probe synthesis intermediate The production of a fluorescent probe bound with is described.

4-ヒドロキシ-3-ニトロフェニル酢酸(4-hydroxy-3-nitrophenylacetic acid) (197 mg, 1.0 mmol)と14-アジド-3,6,9,12-テトラオキサテトラデカン-1-アミン(14-azido-3,6,9,12-tetraoxatetradecan-1-amine) (524 mg, 2.0 mmol)のCH2Cl2 (10 ml)溶液に、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン (N,N-dimethyl-4-aminopyridine:DMAP) (183 mg, 1.5 mmol)とEDC (288 mg, 1.5 mmol)を加えた。室温で3時間攪拌した後、反応液に1Nの塩酸溶液を加え、CH2Cl2で抽出した。有機溶剤層を飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶剤を減圧下で留去して、粗生成物を得た。これをシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、化合物8を512 mg (収率 100%)で得た。 4-hydroxy-3-nitrophenylacetic acid (197 mg, 1.0 mmol) and 14-azido-3,6,9,12-tetraoxatetradecan-1-amine (14-azido -3,6,9,12-tetraoxatetradecan-1-amine) (524 mg, 2.0 mmol) in CH 2 Cl 2 (10 ml) and N, N-dimethyl-4-aminopyridine (N, N-dimethyl) -4-aminopyridine: DMAP) (183 mg, 1.5 mmol) and EDC (288 mg, 1.5 mmol) were added. After stirring at room temperature for 3 hours, a 1N hydrochloric acid solution was added to the reaction mixture, and the mixture was extracted with CH 2 Cl 2 . The organic solvent layer was washed with saturated brine, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. This was purified by silica gel chromatography to obtain Compound 8 in 512 mg (yield 100%).

1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 10.5 (1H, s), 8.01 (1H, d, J = 2.0 Hz), 7.55 (1H, dd, J = 2.0, 8.8 Hz), 7.11 (1H, d, J = 8.8 Hz), 6.42 (1H, br), 3.68-3.56 (14H, m), 3.53 (2H, t, J = 5.2 Hz), 3.50 (2H, s), 3.43 (2H, t, J = 5.2 Hz), 3.36 (2H, t, J = 5.2 Hz) 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) δ: 10.5 (1H, s), 8.01 (1H, d, J = 2.0 Hz), 7.55 (1H, dd, J = 2.0, 8.8 Hz), 7.11 (1H, d, J = 8.8 Hz), 6.42 (1H, br), 3.68-3.56 (14H, m), 3.53 (2H, t, J = 5.2 Hz), 3.50 (2H, s), 3.43 (2H, t, J = 5.2 Hz), 3.36 (2H, t, J = 5.2 Hz)

実施例1で作製した化合物5 (10 μl, 0.040 nmol)のPBS (100 μl)溶液に、前記作製した化合物8の10 mM DMSO溶液 (5 μl, 50 nmol)を加えた。室温で2時間静置した後、反応液にPBS (400 μl)を加え、遠心ろ過用デバイス(10K Nanosep(R)フィルター (Paul製))に移した。4℃、7000回転で10分間の遠心処理による洗浄操作を3回行い、過剰の化合物8を除去した。遠心ろ過用デバイスから蛍光プローブ(化合物9)の溶液を回収し、PBSを適量加えて50 μlに調製した。 To a solution of Compound 5 (10 μl, 0.040 nmol) prepared in Example 1 in PBS (100 μl), 10 mM DMSO solution (5 μl, 50 nmol) of Compound 8 prepared above was added. After leaving still at room temperature for 2 hours, PBS (400 microliters) was added to the reaction liquid, and it moved to the device for centrifugal filtration (10K Nanosep (R) filter (made by Paul)). Washing operation by centrifugation for 10 minutes at 4 ° C. and 7000 rpm was performed three times to remove excess compound 8. A solution of the fluorescent probe (Compound 9) was collected from the centrifugal filtration device, and an appropriate amount of PBS was added to prepare 50 μl.

(実験例1)ビオチン-ストレプトアビジン相互作用による蛍光プローブ(QD-Biotin)(化合物7)の評価
本実験例では、ストレプトアビジンをコートしたプレートへの蛍光プローブの結合を確認することで、蛍光プローブ(QD-Biotin)の機能を評価した。ストレプトアビジンをコートした96wellプレート (Thermo社)をPBSで洗浄した後、2%BSA/ PBS溶液 (100 μl)を用いてブロッキングした。その後、実施例2で作製した蛍光プローブ(QD-Biotin)を含む溶液そのものを2 μl加え、室温で60分間作用させた。0.1% Tween-20/ PBSで2回洗浄した後、マルチプレートリーダー(FlexStationTM (Molecular Devices社)で蛍光測定を行った。
(Experimental example 1) Evaluation of fluorescent probe (QD-Biotin) (compound 7) by biotin-streptavidin interaction In this experimental example, the fluorescent probe was confirmed by confirming the binding of the fluorescent probe to the streptavidin-coated plate. The function of (QD-Biotin) was evaluated. A 96-well plate coated with streptavidin (Thermo) was washed with PBS, and then blocked with 2% BSA / PBS solution (100 μl). Thereafter, 2 μl of the solution containing the fluorescent probe (QD-Biotin) prepared in Example 2 was added and allowed to act at room temperature for 60 minutes. After washing twice with 0.1% Tween-20 / PBS, fluorescence measurement was performed with a multiplate reader (FlexStation (Molecular Devices)).

上記の結果、蛍光プローブ(QD-Biotin)を活用した標識法について評価するため、ビオチン-ストレプトアビジン相互作用を利用したアッセイ系を用いて解析を行った。蛍光プローブ(QD-Biotin)でストレプトアビジンコートプレートを処理すると、大きな蛍光強度を示した。一方、実施例1で作製した溶液を5倍希釈した蛍光プローブ合成中間体(化合物5)で処理しても蛍光強度はほとんど示さなかった(図6参照)。つまり、本発明の蛍光プローブの作製方法により、蛍光ナノ粒子の表面に、蛍光標識対象物に結合しうる物質であるビオチン分子を導入することに成功した。   As a result, in order to evaluate the labeling method utilizing a fluorescent probe (QD-Biotin), analysis was performed using an assay system utilizing biotin-streptavidin interaction. When the streptavidin-coated plate was treated with a fluorescent probe (QD-Biotin), it showed a high fluorescence intensity. On the other hand, even when the solution prepared in Example 1 was treated with a fluorescent probe synthesis intermediate (compound 5) diluted 5-fold, the fluorescence intensity was hardly shown (see FIG. 6). That is, the method for producing a fluorescent probe of the present invention succeeded in introducing a biotin molecule, which is a substance capable of binding to a fluorescently labeled object, on the surface of a fluorescent nanoparticle.

(実験例2)フローサイトメトリーによる蛍光プローブ(QD-NP)の評価1
本実験例では、抗原としてNP(ニトロフェニルアセチル)を特異的に認識する免疫グロブリンIgG1を高発現するA20細胞(A20/ BCR)を用いて蛍光プローブ(QD-NP)(化合物9)の評価を行なった。A20細胞(3 x 105 cells)を2% FBS/ PBS溶液(200μl)に懸濁し、実施例3で作製した溶液を10倍に希釈した蛍光プローブ(QD-NP)(2 μl)を加え、氷上で30分間作用させた。対照として、同様に実施例1で作製した溶液を50倍に希釈した蛍光プローブ合成中間体(化合物5)を作用させた。PBSで2回洗浄した後、フローサイトメトリー用チューブであるセルストレーナー(ベクトン・ディッキンソン(BD)製で濾過し、フローサイトメトリー(FACS CantoTM II (BD製))で測定を行った。非特異的結合検出用に、非標識化NP (100 μM)を加えて同様の実験を行った。全結合値から非特異的結合分を引くことにより特異的結合を算出した。
(Experiment 2) Evaluation of fluorescent probe (QD-NP) by flow cytometry 1
In this experimental example, a fluorescent probe (QD-NP) (compound 9) was evaluated using A20 cells (A20 / BCR) that highly express immunoglobulin IgG1 that specifically recognizes NP (nitrophenylacetyl) as an antigen. I did it. A20 cells (3 x 10 5 cells) were suspended in a 2% FBS / PBS solution (200 μl), and a fluorescent probe (QD-NP) (2 μl) diluted 10-fold with the solution prepared in Example 3 was added. Allowed to act on ice for 30 minutes. As a control, a fluorescent probe synthesis intermediate (compound 5) obtained by similarly diluting the solution prepared in Example 1 50 times was allowed to act. After washing twice with PBS, the cells were filtered with a cell strainer (Becton Dickinson (BD), which is a flow cytometry tube, and measured with a flow cytometer (FACS Canto II (BD)). For detection of specific binding, a similar experiment was performed with the addition of unlabeled NP (100 μM), and specific binding was calculated by subtracting nonspecific binding from the total binding value.

なお、上記A20細胞(A20/ BCR)は定法に準じて次のようにして作製した。すなわち、NP化ニワトリγグロブリンを免疫したマウスの脾臓B細胞からRNAを抽出し、免疫グロブリン遺伝子座(VH186.2)の可変部をPCR法にてクローニングした。また、抗体を構成するλ1軽鎖全長及びγ1重鎖の定常部を同様にPCR法でクローニングした。その後、クローニング済みのVH186.2可変部をPCR法を用いてγ1定常領域に接続することにより、NPハプテンを認識する全長γ1重鎖遺伝子を得た。γ2b重鎖を恒常的に発現しているマウスB細胞腫瘍細胞であるA20に得られたλ1軽鎖及び全長γ1重鎖の遺伝子をレトロウイルス法で導入した。NPハプテンを認識する抗原受容体が再構成されたことは、NPハプテンを結合したフィコエリスリン化牛血清アルブミンによる染色法で、フローサイトメトリー(Facs ARIATM (BD製))により確認した。 The A20 cells (A20 / BCR) were prepared as follows according to a conventional method. That is, RNA was extracted from splenic B cells of mice immunized with NPized chicken γ globulin, and the variable region of the immunoglobulin locus (VH186.2) was cloned by PCR. Further, the full-length λ1 light chain and the constant region of the γ1 heavy chain constituting the antibody were similarly cloned by the PCR method. Thereafter, the cloned VH186.2 variable region was connected to the γ1 constant region by PCR to obtain a full-length γ1 heavy chain gene that recognizes the NP hapten. The genes of λ1 light chain and full-length γ1 heavy chain obtained in A20 which is a mouse B cell tumor cell constitutively expressing γ2b heavy chain were introduced by retrovirus method. Reconstitution of the antigen receptor that recognizes the NP hapten was confirmed by flow cytometry (Facs ARIA (manufactured by BD)) by staining with phycoerythrin bovine serum albumin bound to the NP hapten.

蛍光プローブ(QD-NP)及び対照で処理した細胞について、フローサイトメトリーによるFACS解析を行った結果、蛍光プローブ合成中間体に比べて蛍光プローブ(QD-NP)で処理した場合、蛍光強度が対照に比べて約35倍増大した。上記により、本発明の方法により作製した蛍光プローブ(QD-NP)は、細胞標識に利用可能な蛍光プローブであることが確認された(図7参照)。   As a result of FACS analysis by flow cytometry for the cells treated with the fluorescent probe (QD-NP) and the control, when treated with the fluorescent probe (QD-NP) compared to the fluorescent probe synthesis intermediate, the fluorescence intensity is the control Increased by about 35 times. From the above, it was confirmed that the fluorescent probe (QD-NP) produced by the method of the present invention is a fluorescent probe that can be used for cell labeling (see FIG. 7).

(実験例3)蛍光顕微鏡イメージングによる蛍光プローブ(QD-NP)の評価
実験例2で使用したBCRを高発現したA20細胞(1 x 106 cells)を2% FBS/ PBS溶液(800 μl)に懸濁し、実施例3で作製した溶液を10倍に希釈した蛍光プローブ(QD-NP)溶液(8 μl)を加え、氷上で30分間作用させた。PBSで2回洗浄した後、2%ホルムアルデヒド/ PBS溶液(200 μl)を加え10分固定した。2% FBS-PBS溶液(8 μl)を室温で10分作用させた後に、PBSで2回洗浄した。次に得られたA20 細胞(2 x 104 cells)を集細胞遠心装置(サイトスピン(Thermo製))によりスライドガラス(Matsunami製)に播種し、グリセロールによりカバーグラス下に封入して蛍光顕微鏡観察(Carl Zeiss製)を行った。
(Experimental example 3) Evaluation of fluorescent probe (QD-NP) by fluorescence microscope imaging A20 cells (1 x 10 6 cells) highly expressing BCR used in Experimental example 2 in 2% FBS / PBS solution (800 μl) A fluorescent probe (QD-NP) solution (8 μl), which was suspended and diluted 10-fold from the solution prepared in Example 3, was added and allowed to act on ice for 30 minutes. After washing twice with PBS, 2% formaldehyde / PBS solution (200 μl) was added and fixed for 10 minutes. A 2% FBS-PBS solution (8 μl) was allowed to act at room temperature for 10 minutes and then washed twice with PBS. Next, the obtained A20 cells (2 x 10 4 cells) are seeded on a slide glass (manufactured by Matsunami) using a cell collection centrifuge (Cytospin (manufactured by Thermo)), sealed under a cover glass with glycerol, and observed with a fluorescence microscope (Carl Zeiss).

蛍光プローブ(QD-NP)(化合物9)、対照として実施例1で作製した溶液を50倍希釈した蛍光プローブ合成中間体(化合物5)を用いて処理した細胞について蛍光顕微鏡実験を行った結果、化合物9ではA20/ BCR細胞が染色され、一方化合物5では染色されなかった。つまり、本法により合成した分子プローブは、非特異的吸着のようなバックグランドが少なく、細胞のイメージング研究に効果的に活用できることが分かった(図8参照)。   As a result of conducting a fluorescence microscope experiment on cells treated with a fluorescent probe (QD-NP) (compound 9) and a fluorescent probe synthetic intermediate (compound 5) diluted 50-fold with the solution prepared in Example 1 as a control, Compound 9 stained A20 / BCR cells, while compound 5 did not. That is, it was found that the molecular probe synthesized by this method has little background such as nonspecific adsorption and can be effectively used for cell imaging research (see FIG. 8).

(実験例4)フローサイトメトリーによる蛍光プローブ(QD-NP)の評価2
実験例2で使用したBCRを高発現したA20細胞(A20/ BCR)と、BCRを発現していないA20細胞(A20(-))について、各々3 x 105 cellsを2% FBS/ PBS溶液(200 μl)に懸濁し、実施例3で作製した溶液を10倍に希釈した蛍光プローブ(QD-NP)溶液(2 μl)を加え、氷上で30分間作用させた。PBSで2回洗浄した後、フローサイトメトリー用チューブであるセルストレーナー(ベクトン・ディッキンソン(BD)製で濾過し、フローサイトメトリー(FACS CantoTM II(ベクトン・ディッキンソン社))で測定し、解析した。
(Experimental example 4) Evaluation of fluorescent probe (QD-NP) by flow cytometry 2
For A20 cells (A20 / BCR) highly expressing BCR and A20 cells not expressing BCR (A20 (-)) used in Experimental Example 2, 3 x 10 5 cells were each 2% FBS / PBS solution ( A fluorescent probe (QD-NP) solution (2 μl) suspended in 200 μl) and diluted 10-fold from the solution prepared in Example 3 was added and allowed to act on ice for 30 minutes. After washing twice with PBS, the flow cytometry tube cell strainer (filtered by Becton Dickinson (BD), measured by flow cytometry (FACS Canto TM II (Becton Dickinson)) was analyzed. .

蛍光プローブ(QD-NP)を用いて、A20/ BCR及びA20(-)の各細胞についてイメージング実験を行った結果、蛍光プローブ(QD-NP)により高親和性BCRを発現するA20/ BCR細胞が選択的に標識されることが確認された(図9参照)。つまり、本発明の方法により作製した分子プローブは、蛍光顕微鏡イメージングだけでなく、FACSイメージングにも適応できることが分かった。   As a result of imaging experiments on A20 / BCR and A20 (-) cells using a fluorescent probe (QD-NP), A20 / BCR cells expressing high affinity BCR using a fluorescent probe (QD-NP) It was confirmed that it was selectively labeled (see FIG. 9). That is, it was found that the molecular probe produced by the method of the present invention can be applied not only to fluorescence microscope imaging but also to FACS imaging.

(実験例5)フローサイトメトリーによる蛍光プローブ(QD-NP)の評価3
実験例2で使用したBCRを高発現したA20細胞(A20/ BCR)(3 x 105 cells)を2% FBS/ PBS溶液(200μl)に懸濁し、0.16〜20μMの濃度に希釈した拮抗剤(NP)又は非拮抗剤(2,4-ジニトロフェノール(DNP))(2 μl)で処理した。次いで、10倍に希釈した蛍光プローブ(QD-NP)溶液(2 μl)を加え、氷上で30分間作用させた。PBSで2回洗浄した後、フローサイトメトリー用チューブであるセルストレーナー(ベクトン・ディッキンソン(BD)製で濾過し、フローサイトメトリー(FACS CantoTM II(ベクトン・ディッキンソン社))で測定し、解析した。
(Experimental example 5) Evaluation of fluorescent probe (QD-NP) by flow cytometry 3
A20 cells (A20 / BCR) (3 × 10 5 cells) highly expressing BCR used in Experimental Example 2 were suspended in 2% FBS / PBS solution (200 μl) and diluted to a concentration of 0.16-20 μM ( NP) or non-antagonist (2,4-dinitrophenol (DNP)) (2 μl). Subsequently, a fluorescent probe (QD-NP) solution (2 μl) diluted 10-fold was added and allowed to act on ice for 30 minutes. After washing twice with PBS, the flow cytometry tube cell strainer (filtered by Becton Dickinson (BD), measured by flow cytometry (FACS Canto TM II (Becton Dickinson)) and analyzed .

分子プローブを合成する際に最も懸念されるのは、標識化により受容体など標的分子への特異性が損なわれることである。そこで本法により合成した分子プローブの特異性を確かめるため、拮抗剤を添加する競合阻害実験を行った。拮抗剤として非標識のNPを加えると、添加した非標識NPの濃度に依存して蛍光強度が低下した。一方、NP高親和性BCRに親和性を有さない(非拮抗性の)DNPを添加しても、蛍光強度に大きな変化は観測されなかった(図10参照)。つまり、蛍光プローブ(QD-NP)はBCR特異的な蛍光プローブであることが確認された。以上により、本発明の蛍光プローブの作製方法は、簡便かつ汎用性の高い優れた方法ということができる。   The biggest concern when synthesizing molecular probes is that labeling impairs specificity for target molecules such as receptors. Therefore, in order to confirm the specificity of the molecular probe synthesized by this method, a competitive inhibition experiment in which an antagonist was added was performed. When unlabeled NP was added as an antagonist, the fluorescence intensity decreased depending on the concentration of the added unlabeled NP. On the other hand, even when DNP having no affinity (non-antagonistic) DNP was added to the NP high affinity BCR, no significant change was observed in the fluorescence intensity (see FIG. 10). That is, it was confirmed that the fluorescent probe (QD-NP) is a BCR-specific fluorescent probe. From the above, it can be said that the method for producing a fluorescent probe of the present invention is an excellent method that is simple and versatile.

(実験例6及び比較例)フルオレセイン誘導体の蛍光プローブを使用した場合の評価
本発明の蛍光プローブの有用性を確認するために、有機系蛍光色素を用いた蛍光プローブ(蛍光性NP)と本発明の蛍光プローブ(QD-NP)による比較実験を行った。有機系蛍光色素の代表であるフルオレセイン誘導体を用いて、リンカーを介してNPを導入し、蛍光性NPを合成した。次いで、実験例4で示した実験方法に従い、A20/ BCR細胞を用いたFACS解析に付した。その結果、比較例の蛍光プローブ(蛍光性NP)で処理した場合は、拮抗剤(非標識NP)100μMの添加有無によってその蛍光強度は低下することはなく、非常に高い非特異的結合が認められた。これに対し、本発明のQD-NPの場合は拮抗剤の有無によって明確な蛍光強度の差が見られた(図11参照)。つまり、本発明の蛍光プローブ(QD-NP)は、従来の有機系蛍光色素などを用いた蛍光プローブで大きな障害となる非特異的吸着を抑制することができ、優れていることが確認された。
(Experimental Example 6 and Comparative Example) Evaluation when Fluorescein Derivative Fluorescent Probe is Used In order to confirm the usefulness of the fluorescent probe of the present invention, a fluorescent probe (fluorescent NP) using an organic fluorescent dye and the present invention A comparative experiment using a fluorescent probe (QD-NP) was conducted. Using a fluorescein derivative, which is a typical organic fluorescent dye, NP was introduced through a linker to synthesize fluorescent NP. Next, according to the experimental method shown in Experimental Example 4, FACS analysis using A20 / BCR cells was performed. As a result, when treated with the fluorescent probe of the comparative example (fluorescent NP), the fluorescence intensity does not decrease with or without the addition of 100 μM antagonist (unlabeled NP), and very high non-specific binding is observed. It was. In contrast, in the case of QD-NP of the present invention, a clear difference in fluorescence intensity was observed depending on the presence or absence of an antagonist (see FIG. 11). That is, it was confirmed that the fluorescent probe (QD-NP) of the present invention is superior in that it can suppress non-specific adsorption, which is a major obstacle with conventional fluorescent probes using organic fluorescent dyes. .

以上詳述したように、本発明の蛍光プローブは、非特異的結合が抑えられ、極めて特異性の高い優れた蛍光プローブということができる。本発明の蛍光プローブは、細胞の蛍光標識やイメージング、そしてバイオセンサー等の標的分子の高感度検出に用いることができる。例えば、蛍光プレートリーダーやフローサイトメトリーによる高感度検出、蛍光顕微鏡や共焦点顕微鏡などによるin vitroイメージング、そして生体in vivo等に利用することができる。さらに、本発明の蛍光プローブの作製方法によれば、縮合剤などの試薬を特に用いることなく、簡便かつ効率的に本発明の蛍光プローブを作製することができるので、蛍光プローブライブラリの構築や蛍光ビーズ等、固相の蛍光プローブの作製も容易に行うことができる。また、反応の選択性が高くまた反応効率もよいので、目的とする蛍光プローブを容易に精製することができる。   As described in detail above, the fluorescent probe of the present invention can be said to be an excellent fluorescent probe with extremely high specificity, in which non-specific binding is suppressed. The fluorescent probe of the present invention can be used for fluorescent labeling and imaging of cells, and highly sensitive detection of target molecules such as biosensors. For example, it can be used for high-sensitivity detection using a fluorescent plate reader or flow cytometry, in vitro imaging using a fluorescence microscope or a confocal microscope, and in vivo in vivo. Furthermore, according to the method for producing a fluorescent probe of the present invention, the fluorescent probe of the present invention can be easily and efficiently produced without using a reagent such as a condensing agent. A solid phase fluorescent probe such as a bead can also be easily produced. Moreover, since the selectivity of the reaction is high and the reaction efficiency is good, the target fluorescent probe can be easily purified.

Claims (8)

下記の一般式(I)で表される蛍光プローブ。
[式中、Xは、蛍光性ナノ粒子を表し;
Yは、−NH−CO−W−、−W−CO−NH−、又は以下の一般式(II)で表され、これらの式中Wは酸素原子、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンカルボニル基、又は−Ph−B−を表し、Phはフェニレン基を表し、Bはアルキレン基若しくはアルキレンオキシ基を表し、pは1〜6の整数であり、qは0〜6の整数であり;
環Aは、シクロオクタンの誘導体を表し、シクロオクタン部分はさらに芳香族環と縮合していてもよく;
Rは、アルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、nは0〜2の整数であり;
Zは、蛍光標識対象物に結合しうる物質を表し;
YのNHとCOは、直接結合していても良いし、リンカーを介して結合していても良い。]
A fluorescent probe represented by the following general formula (I).
[Wherein X represents a fluorescent nanoparticle;
Y is represented by -NH-CO-W-, -W-CO-NH-, or the following general formula (II), in which W is an oxygen atom, an alkylene group, an alkyleneoxy group, an alkylenecarbonyl group. Or -Ph-B-, Ph represents a phenylene group, B represents an alkylene group or an alkyleneoxy group, p is an integer of 1 to 6, and q is an integer of 0 to 6;
Ring A represents a derivative of cyclooctane, and the cyclooctane moiety may be further condensed with an aromatic ring;
R represents an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom, and n is an integer of 0 to 2;
Z represents a substance that can bind to the fluorescently labeled object;
NH and CO in Y may be directly bonded or may be bonded via a linker. ]
下記の一般式(III)で表される、請求項1に記載の蛍光プローブ。
[式中、Xは、蛍光性ナノ粒子を表し;
Yは、−NH−CO−W−、−W−CO−NH−、又は以下の一般式(II)で表され、これらの式中Wは酸素原子、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンカルボニル基、又は−Ph−B−を表し、Phはフェニレン基を表し、Bはアルキレン基若しくはアルキレンオキシ基を表し、pは1〜6の整数であり、qは0〜6の整数であり;
Zは、蛍光標識対象物に結合しうる物質を表し;
YのNHとCOは、直接結合していても良いし、リンカーを介して結合していても良い。]
The fluorescent probe according to claim 1, which is represented by the following general formula (III).
[Wherein X represents a fluorescent nanoparticle;
Y is represented by -NH-CO-W-, -W-CO-NH-, or the following general formula (II), in which W is an oxygen atom, an alkylene group, an alkyleneoxy group, an alkylenecarbonyl group. Or -Ph-B-, Ph represents a phenylene group, B represents an alkylene group or an alkyleneoxy group, p is an integer of 1 to 6, and q is an integer of 0 to 6;
Z represents a substance that can bind to the fluorescently labeled object;
NH and CO in Y may be directly bonded or may be bonded via a linker. ]
一般式(III)で表わされる蛍光プローブにおいて、Yが−NH−CO−O−である請求項2に記載の蛍光プローブ。 The fluorescent probe according to claim 2, wherein Y is -NH-CO-O- in the fluorescent probe represented by the general formula (III). 下記の一般式(IV)で表される蛍光プローブ合成中間体。
[式中、Xは、蛍光性ナノ粒子を表し;
Yは、−NH−CO−W−、−W−CO−NH−、又は以下の一般式(II)で表され、これらの式中Wは酸素原子、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンカルボニル基、又は−Ph−B−を表し、Phはフェニレン基を表し、Bはアルキレン基若しくはアルキレンオキシ基を表し、pは1〜6の整数であり、qは0〜6の整数であり;
環A'は、シクロオクタンのアルキン誘導体を表し、シクロオクタン部分はさらに芳香族環と縮合していてもよく;
Rは、アルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、nは0〜2の整数であり;
YのNHとCOは、直接結合していても良いし、リンカーを介して結合していても良い。]
A fluorescent probe synthesis intermediate represented by the following general formula (IV).
[Wherein X represents a fluorescent nanoparticle;
Y is represented by -NH-CO-W-, -W-CO-NH-, or the following general formula (II), in which W is an oxygen atom, an alkylene group, an alkyleneoxy group, an alkylenecarbonyl group. Or -Ph-B-, Ph represents a phenylene group, B represents an alkylene group or an alkyleneoxy group, p is an integer of 1 to 6, and q is an integer of 0 to 6;
Ring A ′ represents an alkyne derivative of cyclooctane, and the cyclooctane moiety may be further condensed with an aromatic ring;
R represents an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom, and n is an integer of 0 to 2;
NH and CO in Y may be directly bonded or may be bonded via a linker. ]
下記の一般式(V)で表される、請求項4に記載の蛍光プローブ合成中間体。
[式中、Xは、蛍光性ナノ粒子を表し;
Yは、−NH−CO−W−、−W−CO−NH−、又は以下の一般式(II)で表され、これらの式中Wは酸素原子、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンカルボニル基、又は−Ph−B−を表し、Phはフェニレン基を表し、Bはアルキレン基若しくはアルキレンオキシ基を表し、pは1〜6の整数であり、qは0〜6の整数であり;
YのNHとCOは、直接結合していても良いし、リンカーを介して結合していても良い。]
The fluorescent probe synthesis intermediate according to claim 4, which is represented by the following general formula (V).
[Wherein X represents a fluorescent nanoparticle;
Y is represented by -NH-CO-W-, -W-CO-NH-, or the following general formula (II), in which W is an oxygen atom, an alkylene group, an alkyleneoxy group, an alkylenecarbonyl group. Or -Ph-B-, Ph represents a phenylene group, B represents an alkylene group or an alkyleneoxy group, p is an integer of 1 to 6, and q is an integer of 0 to 6;
NH and CO in Y may be directly bonded or may be bonded via a linker. ]
一般式(V)で表わされる蛍光プローブ合成中間体において、Yが−NH−CO−O−である請求項5に記載の蛍光プローブ合成中間体。 The fluorescent probe synthesis intermediate according to claim 5, wherein Y is -NH-CO-O- in the fluorescent probe synthesis intermediate represented by the general formula (V). 以下の工程を含む、請求項4〜6のいずれか1に記載の蛍光プローブ合成中間体の作製方法:
1)カルボン酸基、アミノ基、チオール基、マレイミド基、炭酸エステル基、又は活性エステル基が導入された蛍光性ナノ粒子を調製する工程;
2)シクロオクタンのアルキン誘導体に、上記1)の工程で蛍光性ナノ粒子に導入された各種官能基と反応しうる官能基を導入して、当該官能基が導入されたシクロオクタンのアルキン誘導体を調製する工程;
3)上記1)及び2)の工程で調製された各種官能基が導入された蛍光性ナノ粒子及びシクロオクタンのアルキン誘導体を結合する工程。
The method for producing a fluorescent probe synthesis intermediate according to any one of claims 4 to 6, comprising the following steps:
1) A step of preparing fluorescent nanoparticles into which a carboxylic acid group, amino group, thiol group, maleimide group, carbonate group, or active ester group is introduced;
2) A functional group capable of reacting with various functional groups introduced into the fluorescent nanoparticles in the step 1) is introduced into the cyclooctane alkyne derivative, and the cyclooctane alkyne derivative into which the functional group is introduced is obtained. Preparing step;
3) A step of binding the fluorescent nanoparticles into which various functional groups prepared in the steps 1) and 2) are introduced and an alkyne derivative of cyclooctane.
以下の工程を含む、請求項1〜3のいずれか1に記載の蛍光プローブの作製方法:
A)蛍光標識対象物に結合しうる物質(Z)にアジド基を導入する工程;
B)請求項4〜6のいずれか1に記載の蛍光プローブ合成中間体におけるシクロオクタンのアルキン誘導体と、上記A)の工程で導入されたアジド基とを結合する工程。
The manufacturing method of the fluorescent probe of any one of Claims 1-3 including the following processes:
A) a step of introducing an azide group into a substance (Z) that can bind to a fluorescently labeled object;
B) A step of binding the alkyne derivative of cyclooctane in the fluorescent probe synthesis intermediate according to any one of claims 4 to 6 to the azide group introduced in the step A).
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