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生体内には観測可能なフッ素核が存在しないことから、高いS/N比でイメージングすることが期待できる19F(フッ素)-MRIが近年注目されている。しかし、イメージングのためのシグナルスイッチング機構がほとんど存在せず、汎用性の高いシグナルスイッチング機構が求められる。
自己会合を利用したタンパク質検出用19F-MRIオフオンプローブの先行研究を基に、会合型プローブを酵素系へと展開することで、「自己会合によるシグナルスイッチング機構」の一般性を拡張し、酵素活性の19F-MRイメージングを行った。具体的には、癌をイメージングするため、MMP-2(matrix metalloproteinase)を標的酵素とした。MMP-2は癌の悪性化に関与する分泌型酵素であり、MMP-2イメージングは癌イメージングにつながることが期待される。MMP-2の基質ペプチドは親水性が高く、フッ素部位を導入するだけでは自己会合を誘起するのは難しいことが考えられたため、自己会合を補助する部位を導入し、自己会合させることとした。
種々検討した結果、開発したプローブは水中においてナノ～マイクロメートルサイズの自己会合体を形成し、19Fシグナルを示さないが、そこに精製MMP-2を添加すると、酵素反応が進行し、19Fシグナルが回復することが明らかとなった。また、このシグナル回復はMMP-2阻害剤を添加すると完全に抑えられたことから、MMP-2の酵素活性に依存したシグナル回復であることが示された。最適化したプローブを用いて、実際にヒト由来癌細胞から分泌される微量のMMP-2の19F-MRイメージングにも成功した。
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