多重共鳴NMR技術を基盤とする生体分子イメージングの新手法の開拓

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25350977
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 山田 久嗣 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 講師 (80512764)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 分子プローブ / MRI / 多重共鳴NMR / がんイメージング

Outline of Annual Research Achievements

1. 多重共鳴MRI法の開発
生体イメージングの新手法として、多重共鳴 NMR 法のパルス系列と 1H MRI で用いられる高速スピンエコー法を融合した多重共鳴MRイメージング測定法を開発した。本手法を用いることにより、水や脂質などの内在性ノイズシグナルの完全消去に成功し、安定同位元素（13C核, 15N核）でラベルした分子プローブのみの画像化に成功した。
2. 安定同位元素を集積化したポリマーナノプローブの開発
MR イメージングに有効な高い選択性と高い感度を持つ分子プローブとして、細胞膜脂質の一部であるホスホリルコリン骨格を13Cおよび15N核で二重ラベルしたポリマーナノプローブ（13C/15N-PMPC）の開発に成功した。上記多重共鳴MRI法により、13C/15N-PMPCのみを高選択的に画像化することに成功した。さらに、本プローブは、EPR効果の発現に適切な分子サイズを有し、本プローブがマウス腫瘍に極めて効率よく集積する様子（腫瘍集積率: ca. 30%ID）を in vivo において多重共鳴 MR 画像化することに成功した。
3. 腫瘍特異的抗体を付与したポリマーナノプローブの開発
13C-ラベル化ポリマーナノプローブ（13C-PMPC）に腫瘍特異的抗体（抗Her2-scFv）を付与したポリマーナノプローブの開発に成功した。本プローブは、抗Her2-scFvの効果によりHer2陽性のヒト胃がん腫瘍に選択的に集積すること、一方で肝臓等の際者臓器への集積が抑制されること、13C-PMPCに比べて腫瘍への集積/排泄が速いことを明らかにした。さらに、本プローブを用いて担癌マウスのHer2陽性ヒト胃がん腫瘍を選択的に多重共鳴MR画像化することに成功した。

Research Products

• [Journal Article] 13C/15N-Enriched L-Dopa as a Triple-Resonance NMR Probe to Monitor Neurotransmitter Dopamine in the Brain and Liver Extracts of Mice (2016)
  • Author(s): Yamada, H.; Kameda, T.; Kimura, Y.; Imai, H.; Matsuda, T.; Sando, S.; Toshimitsu, A.; Aoyama, Y.; Kondo, T.
  • Journal Title: ChemistryOpen Volume: 5
  • DOI: 10.1002/open.201500196R1
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pharmacokinetics of Chiral Dendrimer-Triamine-Coordinated Gd-MRI Contrast Agents Evaluated by in Vivo MRI and Estimated by in Vitro QCM (2015)
  • Author(s): Miyake, Y.; Ishikawa, S.; Kimura, Y.; Son, A.; Imai, H.; Matsuda, T.; Yamada, H.; Toshimitsu, A.; Kondo, T.
  • Journal Title: Sensors Volume: 15 Pages: 31973-31986
  • DOI: 10.3390/s151229900
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Degalactosylated/Desialylated Bovine Colostrum Induces Macrophage Phagocytic Activity Independently of Inflammatory Cytokine Production (2015)
  • Author(s): Uto, Y.; Kawai, T.; Sasaki, T.; Hamada, K.; Yamada, H.; Kuchiike, D.; Kubo, K.; Inui, T.; Mette, M.; Tokunaga, K.; Hayakawa, A.; Go, A.; Oosaki, T.
  • Journal Title: Anticancer Res. Volume: 35 Pages: 4487-4492
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Resonance Imaging of Tumor with a Self-Traceable Polymer Conjugated with an Antibody Fragment (2015)
  • Author(s): Yamada, H.; Hasegawa, Y.; Suzuki, Y.; Imai, H.; Matsuda, T.; Kimura, Y.; Toshimitsu, A.; Aoyama, Y.; Kondo, T.
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Lett. Volume: 25 Pages: 2675-2678
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.04.072
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 腫瘍低酸素領域に集積するセラノスティクスを目指した13C/15N-ラベル化ホスホリルコリンプローブの合成と機能評価 (2016)
  • Author(s): 鈴木 祐貴・山田 久嗣・木村 祐・田邉 一仁・孫 安生・青山 安宏・近藤 輝幸
  • Organizer: 第96回日本化学会春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学京田辺キャンパス（京都府京田辺市）
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] Development of a PARP-inhibiting boron tracedrug for neutron dynamic therapy (2015)
  • Author(s): Tada, R.; Yamada, H.; Nakata, E.; Masuda, K.; Morii, T.; Uto, Y.
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, HI, USA
  • Year and Date: 2015-12-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Degalactosylated/desialylated human serum and bovine colostrum induces macrophage phagocytic activity (2015)
  • Author(s): Uto, Y.; Yamada, H.; Kuchiike, D.; Kubo, K.; Inui, T.; Mette, M.; Tokunaga, K.; Hayakawa, A.; Go, A.; Oosaki, T.
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, HI, USA
  • Year and Date: 2015-12-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Probe-Targeted Magnetic Resonance Imaging of Tumor with A Self-Traceable 1H-13C Polymeric Nanoprobe (2015)
  • Author(s): Yamada, H.; Hasegawa, Y.; Kimura, Y.; Imai, H.; Matsuda, T.; Uto, Y.; Aoyama, Y.; Kondo, T.
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, HI, USA
  • Year and Date: 2015-12-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A New Theranostic Probe for Tumor Hypoxia Based on Triple-resonance NMR and Radio-sensitization (2015)
  • Author(s): Suzuki, Y.; Yamada, H.; Kimura, Y.; Son, A.; Tanabe, K.; Toshimitsu, A.; Aoyama, Y.; Kondo, T.
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, HI, USA
  • Year and Date: 2015-12-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Biocompatible Phosphorylchline Polymer Probes for In Vivo Photoacoustic Imaging (2015)
  • Author(s): Matsumoto, N.; Yamada, H.; Kimura, Y.; Toshimitsu, A.; Aoyama, Y.; Kondo, T.
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, HI, USA
  • Year and Date: 2015-12-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Magnetic resonance imaging of tumor with a self-traceable phosphorylcholine polymer (2015)
  • Author(s): Yamada, H.; Hasegawa, Y.; Imai, H.; Takayama, Y.; Sugihara, F.; Matsuda, T.; Tochio, H.; Shirakawa, M.; Sando, S.; Kimura, Y.; Toshimitsu, A.; Aoyama, Y.; Kondo, T.
  • Organizer: The 13th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2015-11-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 腫瘍の光音響イメージングに向けた色素結合型ホスホリルコリンポリマープローブの開発 (2015)
  • Author(s): 松本 夏季, 山田 久嗣, 木村 祐, 年光 昭夫, 青山 安宏, 近藤 輝幸
  • Organizer: 第5回CSJ化学フェスタ
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-10-14
• [Presentation] 近赤外色素を結合したホスホリルコリンポリマープローブによる腫瘍の光音響イメージング (2015)
  • Author(s): 松本 夏季, 山田 久嗣, 木村 祐, 年光 昭夫, 青山 安宏, 近藤 輝幸
  • Organizer: 第9回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 熊本大学工学部 黒髪南地区キャンパス（熊本県熊本市）
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] がん低酸素領域に集積するセラノスティックスを目指した安定同位元素ラベル化ホスホリルコリンプローブの合成と機能評価 (2015)
  • Author(s): 鈴木 祐貴, 山田 久嗣, 木村 祐, 田邉 一仁, 孫 安生, 杤尾 豪人, 白川 昌宏, 年光 昭夫, 青山 安宏, 近藤 輝幸
  • Organizer: 第9回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 熊本大学工学部 黒髪南地区キャンパス（熊本県熊本市）
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] In vivo 光音響イメージングに向けた生体適合性ホスホリルコリンポリマープローブの物性および体内動態評価 (2015)
  • Author(s): 松本 夏季・山田 久嗣・木村 祐・年光 昭夫・青山 安宏・近藤 輝幸
  • Organizer: 第10回日本分子イメージング学会学術集会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-05-20 – 2015-05-21