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変形性関節症の診断と治療における次亜塩素酸塩変動のイメージングと評価のための分子蛍光プローブ（細胞内およびマウスモデル
Molecular Fluorescent Probes for Imaging and Evaluation of Hypochlorite Fluctuations during Diagnosis and Therapy of Osteoarthritis in Cells and in a Mouse Model.
PMID: 32586093 DOI: 10.1021/acssensors.0c00270.
抄録
変形性関節症（OA）の早期診断は、病気の進行を食い止めたり、遅らせたりすることができ、その治療には本質的に有益です。しかし、初期の変形性関節症（OA）を動的に識別するのに十分な感度を持つバイオマーカーはまだ決定されていない。過剰に生成された次亜塩素酸（HOCl）は、初期のOAの明らかな症状として提案されています。本研究では、フェノチアジンの硫黄原子のスルホキシドへの酸化反応を利用して、フェノチアジン由来のクマリン蛍光プローブを設計・合成し、細胞内およびOAマウスモデルでのClO検出を可能にした。このプローブは、16.1nMという低い検出限界を持ち、ClOの検出に優れた選択性と感度を示した。このプローブを用いて、様々な炎症因子によって刺激されたマクロファージ細胞中のClOのレベル変化を可視化し、評価しています。また、セレノシステインやメトトレキサートによる炎症細胞の抗炎症作用や治療効果も確認しています。最後に、OA BALB/cマウスモデルにおけるClO濃度変化のin vivoイメージングにより、OA表現型とClOのバーストとの関係を調べることに成功しました。HOCl濃度の異常変化は、OAの早期診断のための新たなバイオマーカーとして考えられる可能性を示唆しています。
The early diagnosis of osteoarthritis (OA) can halt or delay the progression of the disease, and it is essentially beneficial to its treatment. However, biomarkers with sufficient sensitivity for dynamically identifying early OA are still yet to be determined. The overproduced hypochlorous acid (HOCl) has been proposed as an obvious symptom in early OA. Herein, based on the oxidation reaction of the sulfur atom in phenothiazine into sulfoxide, we design and synthesize a phenothiazine-derived coumarin fluorescent probe for the detection of ClO in cells and in an OA mouse model. The probe exhibits excellent selectivity and sensitivity for ClO detection with a limit of detection as low as 16.1 nM. Taking advantage of the probe , we visualize and evaluate the level changes of ClO in macrophage cells, which is stimulated by various inflammatory factors. The anti-inflammatory and therapeutic effects of selenocysteine and methotrexate in inflamed cells are also confirmed. Finally, with in vivo imaging of ClO concentration changes in OA BALB/c mouse models, we successfully inspected the relationship between OA phenotypes and the burst of ClO. We suggest that abnormal changes in HOCl concentration may be considered as a new biomarker for the early OA diagnosis.