Development of MRI probes with signal amplification mechanism to elucidate zinc metabolism and dynamics

开发具有信号放大机制的 MRI 探针以阐明锌代谢和动力学

• 批准号: 22K06570
• 负责人: 奥田 健介
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kobe Pharmaceutical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06570/
• 关键词: 亜鉛; プローブ; シグナル増幅; MRI; 代謝; 動態

近年、遊離亜鉛がシグナル伝達経路のメディエーターとして機能することが提唱されており、亜鉛ホメオスタシスの崩壊とアルツハイマー病、糖尿病、がんなどの多様な疾患との関連性も明らかとなってきている。これらの研究とも相まって、蛍光法に代表される光イメージングによる遊離亜鉛を可視化するイメージングプローブが多数開発されてきた。しかし光では組織透過性に限界があるため、非侵襲的な亜鉛のin vivoイメージング技術が遊離亜鉛のホメオスタシスと病態との関連性の更なる解明のために望まれている。この観点から、すぐれた生体透過性を備えたモダリティとして知られる磁気共鳴イメージング（MRI）に着目した。実際これまでにも多数の亜鉛検出MRIプローブが開発されてきてはいるが、MRIの感度は蛍光プローブと比較して数桁も劣るため、高濃度亜鉛の検出に限られているのが現状である。そこで、MRIの感度を向上させる設計をプローブデザインに導入することにより、従来の亜鉛MRIプローブでは観察することが不可能な低濃度の遊離亜鉛を非侵襲的に観測することが可能となる。まず、生体内での高い特異性を利用するべく、MRIシグナル原子としてフッ素（19F）を利用することとした。また、感度を向上させるシグナル増幅機構としては、私たちが高感度亜鉛蛍光プローブの開発の際に活用した亜鉛選択的なβ-ラクタム環の加水分解反応を活用した。この反応は、蛍光プローブにおいては消光されていた蛍光団が亜鉛選択的な開裂反応に伴って発蛍光反応を生じる。その一方、MRIプローブに適用するにあたっては、開裂反応に伴って19Fの核磁気共鳴信号が大幅に変化するようにプローブ構造を設計する必要がある。本年度においては、第一世代の亜鉛MRIプローブの設計・合成を行い、19F-NMRによる評価を行ったところ、本プローブによって19F-MRIでの亜鉛の検出が可能であることが強く示唆された。

In recent years, free 亜 lead が シ グ ナ ル 伝 da 経 road の メ デ ィ エ ー タ ー と し て function す る こ と が mention sing さ れ て お り, 亜 lead ホ メ オ ス タ シ ス の collapse 壊 と ア ル ツ ハ イ マ ー disease, diabetes, が ん な ど の others more な disorders と の masato even sex も Ming ら か と な っ て き て い る. こ れ ら の research と も phase ま っ て, 蛍 optical method に さ れ る light イ メ ー ジ ン グ に よ る lead free 亜 を visualization す る イ メ ー ジ ン グ プ ロ ー ブ が most open 発 さ れ て き た. し か し light で は organization through sexual に limit が あ る た め, noninvasive な の 亜 lead in vivo イ メ ー ジ ン グ technology が lead free 亜 の ホ メ オ ス タ シ ス と pathological と の masato even sex の more な る interpret の た め に hope ま れ て い る. こ の 観 point か ら, す ぐ れ た raw body through sexual を prepared え た モ ダ リ テ ィ と し て know ら れ る 気 magnetic resonance イ メ ー ジ ン グ (MRI) with mesh し に た. Be interstate こ れ ま で に も most の 亜 lead 検 out MRI プ ロ ー ブ が open 発 さ れ て き て は い る の が, MRI sensitivity は 蛍 light プ ロ ー ブ と compare し て number girder も substandard る た め, high concentrations of lead 亜 の 検 out に limit ら れ て い る の が status quo で あ る. の そ こ で, MRI sensitivity を upward さ せ る design を プ ロ ー ブ デ ザ イ ン に import す る こ と に よ り, 従 の 亜 lead MRI プ ロ ー ブ で は 観 examine す る こ と が impossible な low concentration の lead free 亜 を of noninvasive に 観 measuring す る こ と が may と な る. High い ま ず, born in vivo で の specificity を using す る べ く, MRI シ グ ナ ル atomic と し て フ ッ element (19) f を using す る こ と と し た. ま た, sensitivity を upward さ せ る シ グ ナ ル rights of agency と し て は, private た ち が Gao Gan degrees 亜 lead 蛍 light プ ロ ー ブ の open 発 の interstate に use し た 亜 lead sentaku な beta ラ ク タ ム ring の hydrolytic decomposition against 応 を use し た. こ の anti 応 は 蛍 light プ ロ ー ブ に お い て は extinction さ れ て い た 蛍 light 団 が 亜 lead sentaku な cracking anti 応 に with っ て 発 蛍 light anti 応 を raw じ る. そ の side, MRI プ ロ ー ブ に applicable す る に あ た っ て は, cracking the 応 に with っ て 19 f の nuclear magnetic 気 resonance signal が sharply に variations change す る よ う に プ ロ ー を ブ structure design す る necessary が あ る. This year に お い て は, the first generation の 亜 lead MRI プ ロ ー ブ の line design, synthesis of を い, 19 f - NMR に よ る review 価 を line っ た と こ ろ, this プ ロ ー ブ に よ っ て 19 f - MRI で の 亜 lead の 検 out が may で あ る こ と が く and shown strong sucking さ れ た.

项目成果

神戸薬科大学 薬化学研究室 ホームページ

神户药科大学药物化学实验室主页

神戸薬科大学 薬化学研究室 ホームページ（オリジナルサイト）

神户药科大学药物化学实验室主页（原始网站）

亜鉛触媒反応を応用した亜鉛イオンの19F-MRIプローブ分子の開発研究

利用锌催化反应研究开发锌离子19F-MRI探针分子

• 发表时间: 2023
• 作者: 池永 千裕;高木 晃;高嶋 一平;奥田 健介
• 通讯作者: 奥田 健介