標識化学研究チーム|理化学研究所 生命機能科学研究センター(BDR)

標識化学研究チーム

チームリーダー

土居 久志D.Sci.

  • 拠点:神戸/MI R&Dセンタービル
  • E-mail:hisashi.doi[at]riken.jp[at]を@に変えてください

生体機能の解明や創薬研究に必要なPET分子プローブを合成します

研究内容

当研究チームでは、PET科学研究の推進に必要な短寿命PET分子プローブの一般的合成法の開発を主要課題として、生体機能探索化合物や薬剤候補化合物のPET分子プローブ化と、新しい標識化学反応の開発を行っています。加えて、臨床PET研究のためのPET薬剤の合成を担当しています。現在、大阪市大病院をはじめとした3拠点でPET薬剤合成を担当しています。具体的な研究内容としては、有機化学の力量を生命科学研究に展開すべく、Pd(パラジウム)、Rh(ロジウム)、Cu(銅)などの有機金属触媒を用いた新しいPET分子プローブの合成法の開発に取り組んでいます。主要研究課題の一つとして、これまでに、生物活性有機化合物の炭素基本骨格上への短寿命11C核種の導入を目指して、Pd(0)触媒を用いた高速C-[11C]メチル化反応の開発を行ってきました。 本反応は、わずか5分の反応時間で最小の炭素置換基である[11C]メチル基を目的の炭素骨格上に導入できる革新的標識法です(下図上段:標識実例)。 現在、本反応は、18F核種 (半減期約110分)の導入を可能とする高速C-[18F]フルオロメチル化反応にも拡大・進展しています(下図中段)。 また、生体分子の標識化に関しては、核酸に対するクリック化学型化学量論的18F-標識法の開発を行ってきました。 現在、生体高分子化合物(タンパク質、抗体など)に対する新しい標識法の開発にも取り組んでいるところです。 PET分子プローブの合成現場においては、標識用合成装置の性能は事実上の生命線です。そこで、11Cや18Fなどの短寿命放射性核種を安全かつ高収率で標識することを目的として、従来の標識化学の視点だけでなく、合成化学の原点である有機化学実験法に立脚した標識用合成装置の開発も行っています(下図下段)。 このように有機化学を基盤として、理想的な標識法によるPET分子プローブの創出を目指しています。

研究テーマ

  • 創薬候補化合物のPETプローブ化と新しい標識化学反応の開発
  • 有機化学的実験手法に基づいた標識用合成装置の開発
  • がん、炎症、神経疾患などの重篤な疾患に対応した分子プローブの開発

主要論文

  • Doi, H., Kida, T., Nishino, K., et al.
    Solubility-Improved 10-O -Substituted SN-38 derivatives with Antitumor Activity
    ChemMedChem 2, 1715–1722 (2017) doi: 10.1002/cmdc.201700454
  • Doi, H., Sato, K., Shindou, et al.
    Blood-Brain Barrier Permeability of Ginkgolide: Comparison of the Behavior of PET Probes 7α-{18 F]Fluoro- and 10-O -p -[11 C]Methylbenzyl Ginkgolide B in Monkey and Rat Brains
    Bioorg. Med. Chem. 24, 5148–5157 (2016) doi: 10.1016/j.bmc.2016.08.032
  • Doi H, Mawatari A, Kanazawa M, et al.
    Synthesis of 11 C-Labeled Thiamine and Fursultiamine for in Vivo Molecular Imaging of Vitamin B1 and Its Prodrug Using Positron Emission Tomography.
    The Journal of Organic Chemistry 80(12). 6250-6258 (2015) doi: 10.1021/acs.joc.5b00685
  • Doi H.
    Pd-mediated rapid cross-couplings using [11 C]methyl iodide: groundbreaking labeling methods in 11 C radiochemistry.
    Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals 58(3). 73-85 (2015) doi: 10.1002/jlcr.3253
  • Goto M, Mizuma H, Wada Y, et al.
    11 C-Labeled Capsaicin and Its In vivo Molecular Imaging in Rats by Positron Emission Tomography.
    Food and Nutrition Sciences 6(2). 216-220 (2015) doi: 10.4236/fns.2015.62022
  • Doi H, Goto M, Suzuki M.
    Pd0 -Mediated Rapid C-[18 F]Fluoromethylation by the Cross-Coupling Reaction of a [18 F]Fluoromethyl Halide with an Arylboronic Acid Ester: Novel Method for the Synthesis of a 18 F-Labeled Molecular Probe for Positron Emission Tomography.
    Bulletin of the Chemical Society of Japan 85. 1233-1238 (2012) doi: 10.1246/bcsj.20120151
  • Kuboyama T, Nakahara M, Yoshino M, et al.
    Stoichiometry-focused 18F-labeling of alkyne-substituted oligodeoxynucleotides using azido([18 F]fluoromethyl)benzenes by Cu-catalyzed Huisgen reaction.
    Bioorganic & Medicinal Chemistry 19(1). 249-255 (2011) doi: 10.1016/j.bmc.2010.11.033
  • Doi H, Ban I, Nonoyama A, et al.
    Palladium(0)-mediated rapid methylation and fluoromethylation on carbon frameworks by reacting methyl and fluoromethyl iodide with aryl and alkenyl boronic acid esters: useful for the synthesis of [11 C]CH3 --C- and [18 F]FCH2 --C-Containing PET tracers (PET=positron emission tomography).
    Chemistry 15(16). 4165-4171 (2009) doi: 10.1002/chem.200801974
  • Doi H, Barletta J, Suzuki M, et al.
    Synthesis of 11 C-labelled N,N’ -diphenylurea and ethyl phenylcarbamate by a rhodium-promoted carbonylation via [11 C]isocyanatobenzene using phenyl azide and [11 C]carbon monoxide.
    Organic & Biomolecular Chemistry 2(21). 3063-3066 (2004) doi: 10.1039/B409294E
  • Suzuki M, Doi H, Bjorkman M, et al.
    Rapid Coupling of Methyl Iodide with Aryltributylstannanes Mediated by Palladium(0) Complexes: A General Protocol for the Synthesis of 11 CH3-Labeled PET Tracers.
    Chemistry - A European Journal 3(12). 2039-2042 (1997) doi: 10.1002/chem.19970031219

業績一覧

メンバー

土居 久志チームリーダー hisashi.doi[at]riken.jp CV
喜田 達也研究員 t.kida[at]riken.jp CV
髙谷 修平研究員 shuhei.takatani[at]riken.jp
後藤 美樹技師 m.goto[at]riken.jp
馬渡 彩技師 a.mawatari[at]riken.jp
森岡 優菜リサーチアソシエイト
森 智子テクニカルスタッフI tomo.mori[at]riken.jp
神母坂 あみテクニカルスタッフI ami.igesaka[at]riken.jp
佐藤 禅人材派遣
李 伸人材派遣
新垣 和貴子人材派遣
柳 里奈人材派遣
内海 貴美子アシスタント kimiko.utsumi[at]riken.jp

*:兼務/ [at]を@に変えてください

研究者 Q & A

Q研究の道を選んだきっかけは何ですか?

理科の研究活動から世界平和を目指してみたかった

Q研究の最大の魅力は何ですか?

人間の大きな可能性と小さな存在を感じることができること

Q尊敬する研究者は?

野依良治先生

Q研究者を目指す人たちに一言

好奇心と情熱を大切に!