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機能分子解析学分野 Bio-Functional Science

  • 准教授 Associate professor

    山田　健一 [博士（薬学）] 　Ken-ichi Yamada, Ph.D.

  • 助教 Research Assistant

    安川　圭司 [博士（薬学）] 　Keiji Yasukawa, Ph.D.

目で見る生命現象・病気の世界

地球上の生物は酸素を電子受容体とする呼吸によりエネルギーを生成して活動しています。この際、酸素は電子伝達系を介して水に変換されますが、その過程が不完全の場合に活性酸素が発生します。また、様々な酸化還元酵素から酸素が電子を受け取ると活性酸素となります。なかでも不対電子を有するものをフリーラジカルと呼びます。近年、このような活性酸素やフリーラジカルが動脈硬化や大腸ガン、炎症などの病気を引き起こすと言われています。
私達は、これらフリーラジカルを生体機能分子と捉え、疾患との関係でこれらと体との関わりや抗酸化医薬品の生体内作用を実験動物の体を傷つけずに調べるために、生体計測電子スピン共鳴法（ESR）を開発しています。この生体計測電子スピン共鳴法は磁気を利用した方法で、コンピュータートモグラフィーの技術を組み合わせると、体内のフリーラジカルの存在を画像として表すことができます。この装置により、フリーラジカルが病態に伴い体の中のどこに、いつ存在するのかを明らかにすることができます。さらに、私達は、核磁気共鳴画像化装置（MRI）による体内での各臓器の情報とフリーラジカル発生の位置情報を詳細に関連付ける新規融合型画像解析装置の開発に取り組み、さらなる画像解析を試みています。
私達は、これらの研究を通し、様々な疾患とフリーラジカルとの関係を明らかにし、フリーラジカルを標的とした創薬研究を可能にすることで、人々の健康維持に貢献しています。

ESRI/MRI重畳画像

Research

In recent studies, reactive oxygen species and free radicals have been identified as bio-functional molecules, which induce various forms of oxidative diseases including arteriosclerosis, colon cancer, and inflammation.
In our laboratory, we are developing in vivo ESR techniques to study noninvasively the association between bio-functional molecules and homeostasis in vivo, and the bio-medical functions of drugs. With this method, it should be possible to analyze the nature of free radicals and, when, where, why and how they are generated in vivo in conjunction with diseases.
In our latest project, we are trying to establish an MRI and ESRI Co-Registration System to visualize free radical reactions in vivo.

代表論文
  • Utsumi H, Yamada K, Ichikawa K, Sakai K, Kinoshita Y, Matsumoto S, Nagai M. Simultaneous molecular imaging of redox reactions monitored by Overhauser-enhanced MRI with 14N- and 15N-labeled nitroxyl radicals. Proc Natl Acad Sci U S A. 103, 1463-1468 (2006).
  • Utsumi H, Yasukawa K, Soeda T, Yamada K, Shigemi R, Yao T, Tsuneyoshi M. Noninvasive mapping of reactive oxygen species by in vivo electron spin resonance spectroscopy in indomethacin-induced gastric ulcers in rats. J Pharmacol Exp Ther. 317, 228-235 (2006).
  • Yamada K, Yamamiya I, Utsumi H. In vivo detection of free radicals induced by diethylnitrosamine in rat liver tissue. Free Radic Biol Med. 40, 2040-2046 (2006).
  • Ichikawa K, Sakabe E, Kuninobu K, Yamori T, Tsuruo T, Yao T, Tsuneyoshi M, Utsumi H. Application of in vivo ESR/spin-probe technique to monitor tumor in vivo in mouse footpad. Antioxid Redox Signal. 9, 1699-1707 (2007).
  • Yasukawa K, Miyakawa R, Yao T, Tsuneyoshi M, Utsumi H. Non-invasive monitoring of redox status in mice with dextran sodium sulphate-induced colitis. Free Radic Res. 43, 505-513 (2009).
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