刺激応答性ポリマーを応用した新規MRIプローブの開発

分子イメージングは、生体分子の挙動・機能を直接可視化できるため、多くの生物学的知見をもたらしてきた。その中でも、核磁気共鳴イメージング(MRI)は、生体深部を高い時空間分解能で可視化できるため、生物個体レベルでの観察に最適な分子イメージング法として近年注目を集めている。これまでに、酵素反応、金属イオン濃度変化、pH変化などをターゲットとする機能性MRI造影剤が開発されてきた。しかしながら、小分子化合物をベースとする機能性造影剤は、可逆的検出が困難であり低感度である。また、造影剤の局所濃度や組織由来のバックグラウンドが影響し、定量的なイメージングができない。蛍光イメージングでは、異なる2波長における蛍光強度比を測定する"レシオイメージング"によって、定量的評価が可能であるが、MRI造影剤ではそのような定量的イメージング法は未だ開発されていない。そこで、pH応答性ナノ球体ポリマーとGd^<3+>錯体を融合した高機能性MRI造影剤を開発した。本造影剤によって、既存の造影剤を遥かに上回る高い感度でpH変化をMRI検出できた。さらに、ナノ球体ポリマー自身が、Gd^<3+>錯体を有さずともT_2強調画像のみに影響を与えるユニークな性質を持つことを見出した。この性質を利用し、ナノ球体ポリマー内部に常磁性シリカナノ粒子を内包したコア-シェル型造影剤を開発した。その結果、MRIによるレシオ測定が達成され、定量的pHイメージングに初めて成功した。レシオ型蛍光プローブが、細胞を用いた生命科学研究に大きな進展をもたらしたように、本造影剤はin vivoにおける分子メージングのブレイクスルーとなるであろう。

分子イメージングは、生体分子の挙動・機能を直接可視化できるため、多くの生物学的知見をもたらしてきた。その中でも、核磁気共鳴イメージング(MRI)は、生体深部を高い時空間分解能で可視化できるため、生物個体レベルでの観察に最適な分子イメージング法として近年注目を集めている。これまでに、酵素反応、金属イオン濃度変化、pH変化などをターゲットとする機能性MRI造影剤が開発されてきた。しかしながら、小分子化合物をベースとする機能性造影剤は、可逆的検出が困難であり低感度である。また、造影剤の局所濃度や組織由来のバックグラウンドが影響し、定量的なイメージングができない。蛍光イメージングでは、異なる2波長における蛍光強度比を測定する"レシオイメージング"によって、定量的評価が可能であるが、MRI造影剤ではそのような定量的イメージング法は未だ開発されていない。そこで、pH応答性ナノ球体ポリマーとGd^<3+>錯体を融合した高機能性MRI造影剤を開発した。本造影剤によって、既存の造影剤を遥かに上回る高い感度でpH変化をMRI検出できた。さらに、ナノ球体ポリマー自身が、Gd^<3+>錯体を有さずともT_2強調画像のみに影響を与えるユニークな性質を持つことを見出した。この性質を利用し、ナノ球体ポリマー内部に常磁性シリカナノ粒子を内包したコア-シェル型造影剤を開発した。その結果、MRIによるレシオ測定が達成され、定量的pHイメージングに初めて成功した。レシオ型蛍光プローブが、細胞を用いた生命科学研究に大きな進展をもたらしたように、本造影剤はin vivoにおける分子メージングのブレイクスルーとなるであろう。