複数の酵素活性の同時検出を指向した超高感度-核磁気共鳴分子プローブ群の設計と開発

本年度は、前年度に引き続き、ペプチド骨格型の動的核偏極-核磁気共鳴（DNP-NMR/MRI）分子プローブの設計と開発を行った。まず、酵素反応性と化学シフトを制御するための分子構造の探索を行った。その後、高感度化寿命と化学シフトと酵素反応性の三要素を指標に、生体に同時投与することができる分子プローブの組み合わせを決定し、実際にin vivo応用を進めた。今回、7種類のDNP-NMRプローブ分子候補を新たに開発した。まず、各分子プローブが生体内において単体で機能するかどうかを検証した。各分子プローブを超偏極し、生体投与したところ、いずれの分子プローブも生体内で高感度化されたシグナルをMRIによって検出可能なこと、生体内で代謝を受けること、そして代謝前後で2ppm以上の十分大きな化学シフトの変化を起こすことが分かった。以上より、各分子プローブが生体内で標的酵素活性を検出できることが確かめられた。続いて、複数の分子プローブの同時検出を試みた。まず、in vitroで複数の分子プローブを同時に超偏極することによって、各プローブのシグナル強度および高感度寿命が、単体のときと比較して大きく変化していないことを確かめた。続いて、複数の分子プローブを同時に生体投与したところ、狙い通り化学シフトの違いによって複数の分子プローブと代謝生成物を同時に検出することに成功した。これは、蛍光分子プローブやLC/MSなどの他の手法では実現し難い、複数の生体内酵素活性のリアルタイム同時検出を実現したという観点で意義深い。さらに、複数の酵素活性を同時に検出することで、より詳細で正確な診断が可能になることを示すために、担がんマウスを用いた医学的応用にも着手し始めた。その結果、腫瘍中において、高感度化された複数の分子プローブおよび代謝生成物のシグナルを検出することに成功した。

本年度は、前年度に引き続き、ペプチド骨格型の動的核偏極-核磁気共鳴（DNP-NMR/MRI）分子プローブの設計と開発を行った。まず、酵素反応性と化学シフトを制御するための分子構造の探索を行った。その後、高感度化寿命と化学シフトと酵素反応性の三要素を指標に、生体に同時投与することができる分子プローブの組み合わせを決定し、実際にin vivo応用を進めた。今回、7種類のDNP-NMRプローブ分子候補を新たに開発した。まず、各分子プローブが生体内において単体で機能するかどうかを検証した。各分子プローブを超偏極し、生体投与したところ、いずれの分子プローブも生体内で高感度化されたシグナルをMRIによって検出可能なこと、生体内で代謝を受けること、そして代謝前後で2ppm以上の十分大きな化学シフトの変化を起こすことが分かった。以上より、各分子プローブが生体内で標的酵素活性を検出できることが確かめられた。続いて、複数の分子プローブの同時検出を試みた。まず、in vitroで複数の分子プローブを同時に超偏極することによって、各プローブのシグナル強度および高感度寿命が、単体のときと比較して大きく変化していないことを確かめた。続いて、複数の分子プローブを同時に生体投与したところ、狙い通り化学シフトの違いによって複数の分子プローブと代謝生成物を同時に検出することに成功した。これは、蛍光分子プローブやLC/MSなどの他の手法では実現し難い、複数の生体内酵素活性のリアルタイム同時検出を実現したという観点で意義深い。さらに、複数の酵素活性を同時に検出することで、より詳細で正確な診断が可能になることを示すために、担がんマウスを用いた医学的応用にも着手し始めた。その結果、腫瘍中において、高感度化された複数の分子プローブおよび代謝生成物のシグナルを検出することに成功した。