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JP2011511775A - 過分極１３ｃ−アラニンを含むｍｒ造影剤、又は画像媒体、及びそのような画像媒体を使用する画像検査法 - Google Patents

過分極１３ｃ−アラニンを含むｍｒ造影剤、又は画像媒体、及びそのような画像媒体を使用する画像検査法 Download PDF

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JP2011511775A JP2010544728A JP2010544728A JP2011511775A JP 2011511775 A JP2011511775 A JP 2011511775A JP 2010544728 A JP2010544728 A JP 2010544728A JP 2010544728 A JP2010544728 A JP 2010544728A JP 2011511775 A JP2011511775 A JP 2011511775A
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Abstract

本発明は、過分極13Ｃ−アラニン、造影剤としてのその使用、過分極13Ｃ−アラニンを含む画像媒体、及びそのような画像媒体を使用した13Ｃ−ＭＲ検出法に関する。更に、本発明は、過分極13Ｃ−アラニンを製造する方法に関する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、過分極13Ｃ−アラニン、造影剤としてのその使用、過分極13Ｃ−アラニンを含む画像媒体、及びそのような画像媒体を使用した13Ｃ−ＭＲ検出法に関する。更に、本発明は、過分極13Ｃ−アラニンを製造する方法に関する。
磁気共鳴（ＭＲ）画像法（ＭＲＩ）は、医師にとって特に魅力的となった技術であるが、それは、患者の身体又はその一部の画像を非侵襲的に、Ｘ線等の有害となり得る放射線に患者及び医療従事者を曝露することなく取得することができるためである。画像品質が高く、空間的解像度、及び時間的解像度が良好であるので、ＭＲＩは、軟組織及び器官を画像化するのに好ましい画像技術である。
ＭＲＩは、ＭＲ造影剤を使用する、しないにかかわらず実施可能である。しかし、コントラストが増強されたＭＲＩは、通常、極微小組織変化の検出を可能にし、これが、ＭＲＩを、例えば、微小な腫瘍又は転移等の初期段階組織変化を検出するための強力なツールにしている。
ＭＲＩでは、いくつかの種類の造影剤が使用されてきた。水溶性の常磁性金属キレート、例えば、Ｏｍｎｉｓｃａｎ（商標）（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社）等のガドリニウムキレートは、広く使用されているＭＲ造影剤である。これらは、分子量が小さいので、血管系に投与した場合に、細胞外スペース（すなわち、血液及び間質組織）中に急速に分布する。また、これらは、身体から比較的急速に排出される。
一方、血液プールＭＲ造影剤、例えば、超常磁性酸化鉄粒子は、長時間にわたって血管系内に保持される。これらは、肝臓内のコントラストを増強するためばかりでなく、毛細血管の透過性異常、例えば、腫瘍血管形成の結果として生じる腫瘍内の「漏出性」毛細血管壁を検出するためにもきわめて有用であることが判明している。
上記造影剤の議論の余地のない、優れた特性にもかかわらず、その使用にリスクが全く伴わないわけではない。常磁性金属キレートは、通常、高い安定度定数を有するが、投与後に、毒性金属イオンが身体内に放出される可能性がある。更に、これらの種類の造影剤は、特異性に乏しい。
国際公開第９９／３５５０８号には、ＭＲＩ造影剤として高Ｔ1剤の過分極溶液を使用して患者をＭＲ検査する方法が開示されている。用語「過分極」とは、高Ｔ1剤中に存在するＮＭＲ活性核、すなわち、非ゼロ核スピンを有する核、好ましくは13Ｃ−核又は15Ｎ−核、の核分極を増強させることを意味する。ＮＭＲ活性核の核分極を増強させると、これらの核の励起核スピン状態と基底核スピン状態との間の個数の差が顕著に増加し、これによりＭＲ信号強度が１００倍以上に増幅される。過分極した13Ｃ−及び／又は15Ｎ−濃縮高Ｔ1剤を使用する場合、13Ｃ及び／又は15Ｎの天然存在量は無視できるほどに低いので、バックグラウンド信号からの干渉は本質的に存在せず、従って、画像コントラストは有利に高くなる。従来型のＭＲＩ造影剤と、これらの過分極高Ｔ1剤との主な相違点は、前者ではコントラストの変化が体内の水プロトンの緩和時間に影響を及ぼすことに起因するのに対し、後者のクラスの薬剤は、得られる信号がもっぱら薬剤に由来しているので、非放射性トレーサーと見なし得ることにある。
国際公開第９９／３５５０８号には、非内因性及び内因性化合物を含め、ＭＲ造影剤として用いられる各種の高Ｔ1剤の候補が開示されている。後者の例として、代謝活性の画像化に好ましいといわれている、正常代謝サイクル内の中間体が記載されている。代謝活性をインビボで画像化することにより、組織の代謝状態に関する情報を得ることができ、かかる情報は、例えば、健常組織と罹患組織とを区別するために使用することができる。
例えば、ピルビン酸塩は、クエン酸回路に関与する化合物であり、過分極13Ｃ−ピルビン酸塩からその代謝物である過分極13Ｃ−乳酸塩、過分極13Ｃ−重炭酸塩、及び過分極13Ｃ−アラニンへの変換を、ヒト体内における代謝プロセスのインビボＭＲ研究のために利用することができる。
かかる変換は、親化合物、すなわち、過分極13Ｃ1−ピルビン酸塩、及びその代謝物に由来する信号の検出を可能にするのに十分速いことが判明しているので、過分極13Ｃ−ピルビン酸塩からその代謝物である過分極13Ｃ−乳酸塩、過分極13Ｃ−重炭酸塩、及び過分極13Ｃ−アラニンへの代謝変換を、ヒト体内における代謝プロセスのインビボＭＲ研究のために利用することができる。アラニン、重炭酸塩、及び乳酸塩の量は、検査対象組織の代謝状態に依存する。過分極13Ｃ−乳酸塩、過分極13Ｃ−重炭酸塩、及び過分極13Ｃ−アラニンのＭＲ信号強度は、これらの化合物の量、及び検出時に残存する分極度に関係しているので、過分極13Ｃ−ピルビン酸塩から過分極13Ｃ−乳酸塩、過分極13Ｃ−重炭酸塩、及び過分極13Ｃ−アラニンへの変換をモニターすることにより、非侵襲的なＭＲ画像法、及び／又はＭＲ分光法を用いて、ヒト体内又はヒト以外の動物体内の代謝プロセスをインビボで調べることが可能である。
ピルビン酸塩の異なる代謝物に由来するＭＲ信号の強度は、組織の種類に応じて変化する。アラニン、乳酸塩、重炭酸塩、及びピルビン酸塩によって形成される固有の代謝ピークパターンを、検査対象組織の代謝状態に関するフィンガープリントとして使用することができる。
過分極13Ｃ−ピルビン酸塩は、例えば、国際公開第２００６／０５４９０３号に詳述されているように、ＭＲ画像法による心筋組織の生存率を評価するためのＭＲ造影剤として、及び国際公開第２００６／０１１８１０号に詳述されているように、インビボで腫瘍を画像化するためのＭＲ造影剤として使用可能である。
国際公開第２００７／０６４２２６号
腫瘍組織は、かん流の増加、及び代謝の高活性化により特徴付けられる場合が多い。血管床、血管形成が増加するプロセスは、細胞により誘発されるが、このような細胞は、その代謝要求が高まっていること、及び／又はその毛細血管からの距離がより隔たっていることに起因して、エネルギー恒常性を維持するのに必要なエネルギーを提供することができる基質を十分に獲得することができない。代謝パターンに顕著な変化が予測されるのは、細胞が十分なエネルギーを産生することに問題を有する、この領域である。エネルギー恒常性を維持するのに問題を有する組織では、エネルギー代謝に変化が生じ、その結果、特に乳酸産生量の増加を引き起す。ＭＲ造影剤として過分極13Ｃ−ピルビン酸塩を用いると、その代謝の高活性化を、13Ｃ−ＭＲ検出により検出可能な、13Ｃ−乳酸産生量の増加により観察することができる。しかし、インビボ造影剤として適する過分極13Ｃ−ピルビン酸塩の製造には、課題が無いわけではなく、代謝活性について情報を得るのに利用可能な、別の過分極造影剤の必要性が存在する。
本発明者等は、過分極13Ｃ−アラニンが、そのような造影剤として利用可能なことを見出した。
アラニンは、α−ケトグルタル酸塩と反応して、ピルビン酸塩とグルタミン酸塩を形成するが、この反応はアラニンアミノ基転移酵素により触媒される。更に、ピルビン酸塩は、アラニンがグリオキシル酸塩と反応することによって形成される。この反応は、アラニン−グリオキシル酸アミノ基転移酵素により触媒される。両酵素は、細胞質アイソフォーム、及びミトコンドリアアイソフォームとして存在する。従って、過分極13Ｃ−アラニンを造影剤として利用すれば、代謝活性を評価することができる。
従って、第一の態様では、本発明は、過分極13Ｃ−アラニンを含む造影剤を提供する。
用語「画像媒体」とは、ＭＲ活性薬剤、すなわち造影剤として過分極13Ｃ−アラニンを含む液体組成物を意味する。
本発明による画像媒体は、インビボ13Ｃ−ＭＲ検出のために、すなわち生きているヒト又はヒト以外の動物において、画像媒体として使用可能である。更に、画像媒体は、例えば、細胞培養物、例えば、尿、唾液、又は血液等のサンプル、例えば、生検又は摘出器官より入手したエクスビボ組織等のエクスビボ組織の、インビトロ13Ｃ−ＭＲ検出用の画像媒体としても使用可能である。好ましい実施形態では、本発明による画像媒体は、インビボ13Ｃ−ＭＲ検出用の画像媒体として利用可能である。
用語「13Ｃ−ＭＲ検出」とは、13Ｃ−ＭＲ画像化、又は13Ｃ−ＭＲ分光、又は13Ｃ−ＭＲ画像化と13Ｃ−ＭＲ分光とを組み合わせたもの、すなわち、13Ｃ−ＭＲ分光画像化を意味する。この用語は、更に、様々な時点における13Ｃ−ＭＲ分光画像化を意味する。
用語「13Ｃ−アラニン」とは、13Ｃで同位体濃縮された２−アミノ−プロパン酸を指す。
過分極13Ｃ−アラニンの同位体濃縮率は、好ましくは、７５％以上、さらに好ましくは８０％以上、特に好ましくは９０％以上であり、９０％を超える同位体濃縮率が最も好ましい。理想的には、標識率は１００％である。一般的に、本発明による過分極13Ｃ−α−アラニンは、分子中の任意の炭素原子について同位体濃縮することができる。しかし、長期Ｔ１を実現するために、13Ｃ−アラニンは、Ｃ１位での13Ｃ（以下、13Ｃ1−アラニンと表す）又はＣ２位での13Ｃ（以下、13Ｃ2−アラニンと表す）同位体濃縮されるのが好ましい。Ｃ１位及びＣ２位（以下、13Ｃ1,2−アラニンと表す）、Ｃ１位及びＣ３位（以下、13Ｃ1,3−アラニンと表す）、Ｃ２位及びＣ３位（以下、13Ｃ2,3−アラニンと表す）、又はＣ１位、Ｃ２位及びＣ３位（以下、13Ｃ1,2,3−アラニンと表す）について同位体濃縮する等の、複数標識も可能である。Ｃ１位について同位体濃縮するのが好ましい。
用語「過分極」、及び「分極」は、以後交換可能に使用され、０．１％過剰な、さらに好ましくは１％過剰な、最も好ましくは１０％過剰な核分極レベルを意味する。
分極レベルは、固体の過分極13Ｃ−アラニン、例えば、13Ｃ−アラニンの動的核分極（ＤＮＰ）によって得られる、過分極13Ｃ−アラニンにおいて、固体13Ｃ−ＮＭＲ測定により決定することができる。固体13Ｃ−ＮＭＲ測定は、好ましくは、低フリップ角を用いた単純パルス取得ＮＭＲシーケンスからなる。ＮＭＲスペクトル内の過分極13Ｃ−アラニンの信号強度を、分極プロセス前に取得したＮＭＲスペクトル内の13Ｃ−アラニンの信号強度と比較する。次いで、分極レベルを、分極前後の信号強度の比から計算する。
同様に、溶解した過分極13Ｃ−アラニンの分極レベルを、液体ＮＭＲ測定によって求めることができる。この場合も、溶解した過分極13Ｃ−アラニンの信号強度を、分極前の溶解した13Ｃ−アラニンの信号強度と比較する。次いで、分極レベルを、分極前後の13Ｃ−アラニンの信号強度の比から計算する。
ＮＭＲ活性13Ｃ−核の過分極は、例えば、国際公開第９８／３０９１８号、同第９９／２４０８０号、及び同第９９／３５５０８号に記載されている異なる方法により、実現可能であり、これら全てを参照により本明細書に援用し、本技術分野で公知の過分極法としては、希ガスからの分極移動、「ブルートフォース」、スピン冷凍、パラ水素法、及び動的核分極（ＤＮＰ）が挙げられる。
過分極13Ｃ−アラニンは、13Ｃ−アラニンを直接分極することにより、又は13Ｃ−アラニンの塩を分極し、これに続いて、塩基又は酸で塩を13Ｃ−アラニンに変換する（中和する）ことにより取得可能である。適する13Ｃ−アラニンの塩は市販されており、又は市販されている13Ｃ−アラニンから調製可能であり、以下の段で詳しく議論する。
過分極13Ｃ−アラニンを得るための一方法は、過分極した希ガスからの分極移動であり、国際公開第９８／３０９１８号に詳述されている。非ゼロ核スピンを有する希ガスは、円偏光を用いることにより過分極させることができる。過分極した希ガス、好ましくはＨｅ若しくはＸｅ、又はこのようなガスの混合物は、13Ｃ−核の過分極を引き起すために用いることができる。過分極したガスは、気相状態でありえ、液体／溶媒中に溶解させることができ、又は過分極したガスそのものが、溶媒としての機能も果たすことができる。或いは、このガスを、冷却した固体表面上に凝縮させることができ、またこの形態で使用し、又は昇華させることも可能である。過分極したガスを、13Ｃ−アラニンと良く混合するのが好ましい。
過分極13Ｃ−アラニンを得るための別の方法は、極低温、高磁場における熱力学的平衡により、アラニンの13Ｃ−核に分極をもたらす方法である。ＮＭＲスペクトロメータの動作磁界及び温度に匹敵する過分極は、極高磁場及び極低温を使用すること（ブルートフォース）によりもたらされる。用いる磁場強度は、できる限り高い必要があり、１Ｔより高いのが適しており、好ましくは５Ｔより高く、さらに好ましくは１５Ｔ以上であり、特に好ましくは２０Ｔ以上である。温度はきわめて低い必要があり、例えば、４．２Ｋ以下、好ましくは１．５Ｋ以下、さらに好ましくは１．０Ｋ以下、特に好ましくは１００ｍＫ以下である。
過分極13Ｃ−アラニンを得るための別の方法は、スピン冷凍法である。この方法には、スピン冷凍分極による固体化合物、又は固体系のスピン分極が含まれる。系を、３次以上の対称軸を有する、Ｎｉ2+、ランタニドイオン、又はアクチニドイオン等の適する結晶性常磁性体でドープし、又はこれらと良く混合する。共鳴励起場が適用されないので、機器はＤＮＰに求められる場合よりも単純で、均一な磁場を必要としない。このプロセスは、磁場の方向に対して垂直方向の軸回りで、サンプルを物理的に回転させることにより実施される。この方法の前提条件は、常磁性種が高異方性ｇ係数を有することである。サンプルを回転させると、その結果、電子常磁性共鳴は核スピンと関連付けられ、核スピン温度が低下する。核スピン分極が、新たな平衡に達するまで、サンプルの回転を実施する。
好ましい実施形態では、ＤＮＰ（動的核分極）が、過分極13Ｃ−アラニンを得るために用いられる。ＤＮＰでは、分極対象化合物中のＭＲ活性核の分極は、不対電子を含む化合物である、分極剤又はいわゆるＤＮＰ剤により影響を受ける。ＤＮＰプロセスにおいては、エネルギーが、通常はマイクロ波放射の状態で供給され、これが最初にＤＮＰ剤を励起する。基底状態まで減衰するとき、分極移動が、ＤＮＰ剤の不対電子から分極対象化合物のＮＭＲ活性核に対して、例えば13Ｃ−アラニン中の13Ｃ核に対して起きる。一般的に、ＤＮＰプロセスでは、中磁場又は高磁場、及び極低温が用いられ、これは例えば、液体ヘリウム、及び約１Ｔ以上の磁場の中でＤＮＰプロセスを実施することによる。或いは、中磁場、及び十分な分極増強を実現する任意の温度を採用する場合もある。ＤＮＰ技術は、例えば、国際公開第９８／５８２７２号、及び国際公開第０１／９６８９５号で更に記載されており、いずれも参照により本明細書に包含される。
化学物質、すなわち化合物をＤＮＰ法で分極させるために、分極対象化合物の組成物、及びＤＮＰ剤を調製し、次いで、これを分極用として任意には凍結し、ＤＮＰ分極装置に挿入する（まだ凍結されておらず、凍結予定の場合）。分極後、凍結した固体過分極組成物を、融解するか又は適当な溶解媒体に溶解するか、いずれかにより、速やかに液体状態に移行させる。溶解が好ましく、凍結された過分極組成物の溶解プロセス、従って適するデバイスが、国際公開第０２／３７１３２号に詳細に記載されている。融解プロセス及び融解用の適するデバイスは、例えば、国際公開第０２／３６００５号に記載されている。
分極対象化合物に高分極レベルをもたらすためには、ＤＮＰプロセス中に、かかる化合物及びＤＮＰ剤を緊密に接触させる必要がある。これは、組成物が、凍結時又は冷却時に結晶化する場合には、当てはまらない。結晶化を避けるために、ガラス形成剤が組成物中に存在する必要があるか、又は凍結時に結晶化するのではなく、ガラスを形成する化合物を分極について選択する必要がある。
用語「ガラス形成剤」とは、本出願の文脈においては、ある溶液、例えば、本発明の方法の段階ａ）による溶液に添加したときに、そのガラス化を促進し、かかる溶液を冷却又は凍結した際に、結晶化を防ぐ化合物を意味する。本発明の文脈において、好ましいガラス形成剤の例は、グリコール類、すなわちエチレングリコール、プロピレングリコール、及びグリセリン又はＤＭＳＯ等の２個以上の水酸基を含むアルコール類である。
１つの実施形態では、13Ｃ−アラニン、好ましくは13Ｃ1−アラニンが、ＤＮＰ法により過分極13Ｃ−アラニンを得るための出発物質として用いられる。別の好ましい実施形態では、13Ｃ−アラニン、好ましくは13Ｃ1−アラニンの塩が、ＤＮＰ法により過分極13Ｃ−アラニンを得るための出発物質として用いられる。
第一の実施形態では、13Ｃ−アラニン、好ましくは13Ｃ1−アラニンが、ＤＮＰ法により過分極13Ｃ−アラニンを得るための出発物質として用いられる。13Ｃ−アラニンは、市販化合物である。第二の実施形態では、13Ｃ−アラニンの塩、好ましくは13Ｃ1−アラニンの塩が、ＤＮＰ法により過分極13Ｃ−アラニンを得るための出発物質として用いられる。13Ｃ−アラニンの適する塩は、例えば、13Ｃ−アラニンのアンモニウム塩、又は13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩である。13Ｃ−アラニンのアンモニウム塩とは、陽イオンとして13Ｃ−アラニニウム、例えば13Ｃ1−アラニニウム、すなわちＨ3Ｎ+−Ｃ（ＣＨ3）（Ｈ）−13ＣＯＯＨを含む化学物質である。13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩とは、陰イオンとして２−アミノプロパノエート、例えば13Ｃ1−２−アミノプロパノエート、すなわちＨ2Ｎ−Ｃ（ＣＨ3）（Ｈ）−13ＣＯＯ-を含む化学物質である。
13Ｃ−アラニンのアンモニウム塩は、市販化合物として入手可能であるか、又は13Ｃ−アラニンを酸と反応させることにより一般的に入手可能であるか、いずれかである。原理的には、13Ｃ−アラニンのカルボキシル基よりも低いｐＫａを有するあらゆる酸を、13Ｃ−アラニンをそのアンモニウム塩に変換するのに用いることができる。アンモニウム塩を得るために用いられる酸のカウンターイオンが大型であるか、又は親油性であるかのいずれかの場合には、アンモニウム塩の溶解性は阻害されるおそれがある。さらに好ましい酸は、強酸であり、更にさらに好ましくは、塩酸（ＨＣｌ）、臭化水素酸（ＨＢｒ）、ヨウ化水素酸（ＨＩ）、又は硫酸（Ｈ2ＳＯ4）等の強鉱酸である。安価ですぐに入手可能であるため、最も好ましい酸は塩酸である。13Ｃ−アラニンを塩酸と反応させることにより、塩化アンモニウム、すなわち塩化アラニニウムが得られる。インビボＭＲに、過分極13Ｃ−アラニンを用いる場合には、塩化物イオンはヒト又はヒトではない動物の身体において十分に耐容性を示すため、塩化アラニニウムが好ましい出発物質である。しかし、何らかの理由で耐容性が十分でない陰イオンを用いる場合には、陰イオン交換カラムの使用等の当技術分野で公知の方法により、分極後にかかる陰イオンを、塩化物等の生理学的に非常に良好な耐容性を示す陰イオンで置換することができる。13Ｃ−アラニンのアンモニウム塩を調製するのに、特定の酸を用いれば、高度に濃縮した13Ｃ−アラニンサンプルが得られ、及び／又は13Ｃ−アラニンの分極レベルを高めることができるというのが、そのような理由の１つでありえよう。ＨＩを使用する一例として、高度に濃縮した13Ｃ−アラニンサンプルを得ることが可能であるが、生理的耐容性の観点からはヨウ素は好ましい陰イオンではない。従って、かかるヨウ素は、より良い耐容性を示す陰イオン、例えば塩化物イオンで置換され得る。
本発明の方法では、13Ｃ−アラニンのアンモニウム塩が、市販化合物でない場合には、調製、単離するか、又は得られたアンモニウム塩を単離せずに、インサイチュでこれを調製することができる。アンモニウム塩を単離する利点は、単離された塩は特徴づけが可能であり、また13Ｃ−アラニンのうちのどのくらいの量が、実際にアンモニウム塩に変換されたかの決定が可能であるということにある。更に、アンモニウム塩の調製で用いた溶媒とは異なるその他の溶媒がＤＮＰプロセスで用いられた場合には、アンモニウム塩を単離することがやはり好ましい。13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩は、13Ｃ−アラニンを塩基と反応させることにより、一般的に得られる。原理的には、13Ｃ−アラニンをその個々のカルボン酸塩に変換するために、13Ｃ−アラニンのアミノ基よりも強いあらゆる塩基を用いることができる。ここでも、カルボン酸塩を得るために用いられる酸のカウンターイオンが大型であるか、又は親油性であるかのいずれかである場合には、カルボン酸塩の溶解性は阻害され得る。好ましい塩基は無機塩基であり、さらに好ましくは、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＣｓＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2、又はＳｒ（ＯＨ）2の水溶液等の、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の水溶液である。安価ですぐに入手可能であるため、最も好ましい塩基はＮａＯＨである。13Ｃ−アラニンをＮａＯＨと反応させることにより、カルボン酸ナトリウム、すなわち13Ｃ−２−アミノプロパン酸ナトリウムが得られる。インビボＭＲに、過分極13Ｃ−アラニンを用いる場合には、ナトリウム陽イオンはヒト又はヒトではない動物の身体において十分に耐容性を示すため、13Ｃ−２−アミノプロパン酸ナトリウムが好ましい出発物質である。しかし、何らかの理由で耐容性が十分でない陽イオンを用いる場合には、陽イオン交換カラムの使用等の当技術分野で公知の方法により、分極後にかかる陽イオンを、Ｎａ+又はメグルミン陽イオン等の生理学的に非常に良好な耐容性を示す陽イオンで置換することができる。13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩を調製するのに、特定の塩基を用いれば、高度に濃縮した13Ｃ−アラニンサンプルが得られ、及び／又は13Ｃ−アラニンの分極レベルを高めることができるというのが、そのような理由の１つでありえよう。
13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩は、調製、単離するか、又は得られた13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩を単離せずに、インサイチュで調製するかのいずれかであり得る。ＤＮＰ分極する前に塩を単離する利点は、単離された塩は特徴づけが可能であり、13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩のうちのどのくらいの量が、実際にアンモニウム塩に変換されたかの決定が可能であるということにある。更に、カルボン酸塩の調製で用いた溶媒とは異なるその他の溶媒がＤＮＰプロセスで用いられた場合には、カルボン酸塩を単離することがやはり好ましい。
ＤＮＰ剤の選択は、13Ｃ−アラニンで実現し得る分極レベルに重要な影響を有するので、ＤＮＰ剤はＤＮＰプロセスにおいて決定的な役割を演じる。様々なＤＮＰ剤−国際公開第９９／３５５０８号−では「ＯＭＲＩ造影剤」と呼ばれている−は、クロム（Ｖ）イオン等の遷移金属、磁性粒子、又は窒素酸化物等の有機フリーラジカル、又はトリチルラジカル等が知られている。国際公開第９９／３５５０８号、同第８８／１０４１９号、同第９０／００９０４号、同第９１／１２０２４号、同第９３／０２７１１号、又は同第９６／３９３６７号に記載されているように、酸素系、硫黄系、又は炭素系の安定なトリチルラジカルを使用すると、多様な異なる化合物質において、高分極レベルが得られた。
好ましい実施形態では、本発明の画像媒体で用いられる過分極13Ｃ−アラニンは、ＤＮＰにより得られ、使用されるＤＮＰ剤はトリチルラジカルである。これまで簡潔に記載したように、ＤＮＰ剤の大きな電子スピン分極すなわち、トリチルラジカルは、電子ラーモア周波数に近いマイクロ波放射により、13Ｃ−アラニン内の13Ｃ核の核スピン分極に変換される。マイクロ波は、ｅ−ｅ遷移、及びｅ−ｎ遷移により、電子スピン系及び核スピン系間のコミュニケーションを刺激する。効果的なＤＮＰのためには、すなわち、13Ｃ−アラニンに高レベル分極をもたらすためには、電子スピン系及び核スピン系間の上記コミュニケーションに必要とされる、かかる13Ｃ−アラニン及びトリチルラジカル間の緊密な接触を実現するために、トリチルラジカルは、13Ｃ−アラニンの溶液中で安定、可溶でなければならない。
好ましい実施形態では、トリチルラジカルは、式（１）のラジカルである。
Figure 2011511775
 式中、
Ｍは、水素又は１価陽イオンを表し、
Ｒ１は、同一又は異なるものであり、任意には１以上のヒドロキシ基又は−（ＣＨ2）n−Ｘ−Ｒ２基で置換されていてもよい直鎖又は枝分れＣ1〜Ｃ6アルキル基を表す（ただし、ｎは１、２、又は３であり、ＸはＯ又はＳであり、Ｒ２は、任意には１以上のヒドロキシ基で置換されていてもよい直鎖又は枝分れＣ1〜Ｃ4アルキル基である。）。
好ましい実施形態では、Ｍは水素又は１価の生理的に許容される陽イオンを表す。用語「生理的に許容される陽イオン」とは、ヒト又はヒト以外の動物の生体により許容される陽イオンを指す。好ましくは、Ｍは水素又はアルカリ陽イオン、アンモニウムイオン、又は有機アミンイオン、例えばメグルミンを表す。最も好ましくは、Ｍは水素又はナトリウムを表す。
好ましい実施形態では、Ｒ１は同一であり、さらに好ましくは、直鎖又は枝分れＣ1〜Ｃ4アルキル基であり、最も好ましくはメチル、エチル、若しくはイソプロピルであり、又はＲ１は好ましくは同一であり、さらに好ましくは、１つのヒドロキシ基で置換された直鎖又は枝分れＣ1〜Ｃ4アルキル基であり、最も好ましくは、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨであり、又はＲ１は好ましくは同一であり、−ＣＨ2−ＯＣ2Ｈ4ＯＨを表す。
上記式（１）のトリチルラジカルは、国際公開第８８／１０４１９号、同第９０／００９０４号、同第９１／１２０２４号、同第９３／０２７１１号、同第９６／３９３６７号、同第９７／０９６３３号、同第９８／３９２７７号、及び同第２００６／０１１８１１号に詳細に記載されているように合成可能である。
一般的に、ＤＮＰプロセスでは、出発物質及びＤＮＰ剤を含む液体組成物を調製する。出発物質又はＤＮＰ剤が液体でない場合には、溶媒をこの組成物に添加する必要がある。下記では、ＤＮＰ用の液体組成物を「ＤＮＰ用組成物」と呼ぶ。ＤＮＰ法により過分極13Ｃ−アラニンを得るために、出発物質、すなわち13Ｃ−アラニン又はその塩（下記では、13Ｃ−アラニン又はその塩をサンプルと呼ぶ）、及びＤＮＰ剤、好ましくはトリチルラジカル、さらに好ましくは式（１）のトリチルラジカルを含むＤＮＰ用組成物を調製する。ＤＮＰ剤及びサンプルの溶解を促進するために、溶媒又は溶媒混合物を使用する必要がある。過分極13Ｃ−アラニンを、インビボ13Ｃ−ＭＲ検出用の画像媒体中の造影剤として用いることが意図されている場合には、溶媒量を最低限に抑えるのが好ましい。インビボ画像媒体中で用いるためには、過分極13Ｃ−アラニンは、通常、比較的高濃度で投与される必要がある、すなわちＤＮＰプロセスでは、高濃縮サンプルが好んで用いられ、従って、溶媒量は、好ましくは最低限に抑えられる。この場合、サンプルを含む組成物の質量、すなわちＤＮＰ剤、サンプル、及び必要な場合には溶媒の質量をできる限り小さく保つことを記載しておくことも重要である。過分極サンプルを含む固体の組成物を、例えば、13Ｃ−ＭＲ検出用の画像媒体中で使用するために、ＤＮＰプロセス後に、これを液体状態に変換するのに溶解を利用する場合には、質量が大きいと、溶解プロセスの効率に悪影響を及ぼす。これは、溶解プロセスにおいて溶解媒体が一定容量の場合、組成物の質量が増加すると、溶解媒体に対する組成物の質量の比が低下する、という事実による。更に、ある種の溶媒を用いる場合、この溶媒は生理的に許容されない可能性があるので、本発明の画像媒体中で用いられる過分極13Ｃ−アラニンを、ヒト又はヒト以外の動物に投与する前に、これを除去する必要があり得る。
過分極13Ｃ−アラニンを得るために用いる出発物質が、13Ｃ−アラニンのアンモニウム塩、例えば、好ましい塩化13Ｃ−アラニニウムである場合には、かかる塩は、適する溶媒、好ましくは水、又はグリセリン若しくはグリコール等のガラス形成剤、又は水とガラス形成剤との混合物に溶解する市販の塩であり得る。或いは、アンモニウム塩は、ＤＮＰ用組成物を調製するために用いる前に、これを調製、単離するのが好ましい。例えば、塩化13Ｃ1−アラニニウムは、13Ｃ1−アラニンに塩酸を、任意には溶媒、例えばエタノールの存在下で、加えることにより調製可能である。得られた塩化13Ｃ1−アラニニウムは、例えばエーテル沈殿及び乾燥することにより単離可能である。得られた塩化13Ｃ1−アラニニウムを、適する溶媒、好ましくは水、又はグリセリン若しくはグリコール等のガラス形成剤、又は水とガラス形成剤との混合物に溶解する。ＤＮＰ剤、好ましくはトリチルラジカル、最も好ましくは式（１）のトリチルラジカルを、溶解済みの塩化13Ｃ1−アラニニウムに固体、又は溶液のいずれかの状態で添加することができる。或いは、ＤＮＰ剤を適する溶媒、好ましくは水、又はグリセリン若しくはグリコール等のガラス形成剤、又は水とガラス形成剤との混合物に溶解し、固体の塩化13Ｃ1−アラニニウムを、溶解済みのＤＮＰ剤に添加する。これら化合物を十分に混合する際には、攪拌、ボルテックス、又は超音波処理、及び／又は穏やかな加熱等の当技術分野で公知のいくつかの手段により、これを促進することができる。
過分極13Ｃ−アラニンを得るために用いる出発物質が、13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩、例えば、好ましい13Ｃ−２−アミノプロパン酸ナトリウムである場合には、かかる塩は、適する溶媒、好ましくは水、又はグリセリン若しくはグリコール等のガラス形成剤、又は水とガラス形成剤との混合物に溶解する市販の塩であり得る。或いは、この塩は、好ましくはインサイチュで調製され、その単離を行うことなくＤＮＰ用組成物を調製するのに用いられる。例えば、13Ｃ1−２−アミノプロパン酸ナトリウムは、ＮａＯＨの水溶液を13Ｃ1−アラニンに、任意には溶媒、例えば水の存在下で、加えることにより調製可能である。次いで、得られた13Ｃ1−２−アミノプロパン酸ナトリウムに、ＤＮＰ剤、好ましくはトリチルラジカル、最も好ましくは式（１）のトリチルラジカルを固体状態で添加する。或いは、ＤＮＰ剤を適する溶媒、好ましくは水、又はグリセリン若しくはグリコール等のガラス形成剤、又は水とガラス形成剤との混合物に溶解し、そしてこの溶解済みのＤＮＰ剤を得られた13Ｃ1−２−アミノプロパン酸ナトリウムに添加する。これら化合物を十分に混合する際には、攪拌、ボルテックス、又は超音波処理、及び／又は穏やかな加熱等の当技術分野で公知のいくつかの手段により、これを促進することができる。
ＤＮＰの組成物は、更に常磁性金属イオンを含むことができる。常磁性金属イオンが存在すると、ＤＮＰにより分極化される化合物の分極レベルが上昇することが、国際公開第２００７／０６４２２６号に詳細に記載されているように判明しており、同号を参照により本明細書に援用する。
用語「常磁性金属イオン」とは、その塩の形態をとる、又はキレート化された状態にある、すなわち常磁性キレートである常磁性金属イオンを指す。後者は、キレート剤、及び常磁性金属イオンを含む化学物質で、かかる常磁性金属イオン及びかかるキレート剤は、複合体、すなわち常磁性キレートを形成する。
好ましい実施形態では、常磁性金属イオンはＧｄ3+を含む塩、又は常磁性キレートであり、好ましくは、Ｇｄ3+を含む常磁性キレートである。さらに好ましい実施形態では、かかる常磁性金属イオンは、段階ａ）の溶液に可溶であり、また同溶液中で安定である。
これまでに説明したＤＮＰ剤と同様に、サンプルも、常磁性金属イオンと緊密に接触しなければならない。ＤＮＰ用の、サンプル、ＤＮＰ剤、及び常磁性金属イオンを含む組成物は、いくつかの方法により入手可能である。
第一の実施形態では、サンプルは溶液を得るために適する溶媒に溶解されるか、或いは、サンプルは上記のように適する溶媒中でインサイチュで生成される。サンプルのこれらの溶液に、ＤＮＰ剤を添加し、溶解する。ＤＮＰ剤、好ましくは、トリチルラジカルは、固体、又は液体、例えば適する溶媒、好ましくは水、又はグリセリン若しくはグリコール等のガラス形成剤、又は水とガラス形成剤との混合物に溶解した状態で添加されよう。次の段階では、常磁性金属イオンを添加する。常磁性金属イオンは、固体、又は液体、例えば適する溶媒、好ましくは水、又はグリセリン若しくはグリコール等のガラス形成剤、又は水とガラス形成剤との混合物に溶解した状態で添加されよう。別の実施形態では、ＤＮＰ剤及び常磁性金属イオンを適する溶媒に溶解し、サンプルをこの溶液に固体状態又は適する溶媒に溶解された状態のいずれかの状態で添加する。更に別の実施形態では、ＤＮＰ剤（又は常磁性金属イオン）を適する溶媒に溶解し、任意には溶解されたサンプル中に添加する。次の段階では、常磁性金属イオン（又はＤＮＰ剤）を、固体又は溶液のいずれかの状態でこの溶液に添加する。好ましくは、常磁性金属イオン（又はＤＮＰ剤）を溶解するための溶媒量を最低限に保つ。これら化合物を十分に混合する際には、ここでも、当技術分野で公知のいくつかの手段、例えば、攪拌、ボルテックス、又は超音波処理、及び／又は穏やかな加熱により、これを促進することができる。
トリチルラジカルをＤＮＰ剤として用いる場合には、そのようなトリチルラジカルの適する濃度は、ＤＮＰに用いる組成物において、１〜２５ｍＭ、好ましくは２〜２０ｍＭ、さらに好ましくは１０〜１５ｍＭである。常磁性金属イオンが、組成物に添加される場合には、そのような常磁性金属イオンの適する濃度は、当該組成物において、０．１〜６ｍＭ（金属イオン）であり、０．３〜４ｍＭの濃度が好ましい。
ＤＮＰ用組成物を調製後、かかる組成物を、当技術分野において公知の方法、例えば、フリーザー中、液体窒素中で凍結するか、又はこれを単にプローブ保持カップ（サンプルカップ）に添加し、液体ヘリウムがこれを凍結することとなるＤＮＰ分極装置中にこのサンプルカップを配置することにより凍結する。別の実施形態では、組成物を、これがサンプルカップに添加され、分極装置に挿入される前に、「ビーズ」状態で凍結する。そのようなビーズは、当該組成物を液体窒素に滴下しながら添加することによって得られる。そのようなビーズがより効果的に溶解するのが観察されているが、これは、特に、大量のサンプルを分極する場合、例えば、過分極13Ｃ−アラニンがインビボＭＲ画像媒体で用いられることが意図される場合に重要である。
常磁性金属イオンが、組成物中に存在する場合には、かかる組成物を、凍結前に例えばこれにヘリウムガスをバブリングする（例えば２〜１５分）ことにより脱気することもできるが、脱気は、別の公知の一般的な方法でも実現可能である。
ＤＮＰ技法は、例えば、国際公開第９８／５８２７２号、及び同第０１／９６８９５号に記載されており、この両方を参照により本明細書に援用する。一般的に、ＤＮＰプロセスでは、中磁場又は高磁場、及び極低温が用いられ、これは例えば、液体ヘリウム、及び約１Ｔ以上の磁場の中でＤＮＰプロセスを実施することによる。或いは、中磁場、及び十分な分極増強を実現する任意の温度を採用することもできる。本発明の文脈において、ＤＮＰプロセスは、液体ヘリウム中、及び約１Ｔ以上の磁場の中で実施される。適する分極ユニットは、例えば、国際公開第０２／３７１３２号に記載されている。好ましい実施形態では、分極ユニットは、低温保持装置（クライオスタット）及び分極手段、例えば、超伝導磁石等の磁場発生手段に取り囲まれた中央のボア内で、導波路によってマイクロ波源に連結されたマイクロ波チャンバーを含む。当該ボアは、垂直方向に、少なくとも、磁場強度がＮＭＲ活性サンプル核の分極を引き起すのに十分高い、例えば１及び２５Ｔの間である、超伝導磁石近傍の領域Ｐのレベルまで下降延在している。プローブ（すなわち、分極対象である凍結された組成物）用のボアは、好ましくは密封可能であり、低圧、例えば１ミリバール台以下の圧力まで減圧可能である。取外し可能な輸送管等のプローブ導入手段を、ボアの内部に収納することができ、またこの管を、ボアの頂部から領域Ｐ内にあるマイクロ波チャンバー内部の所定の位置まで挿入することができる。領域Ｐは、分極が起こるのに十分低温になるまで液体ヘリウムにより冷却され、好ましくは０．１〜１００Ｋ台の、更に好ましくは０．５〜１０Ｋ、最も好ましくは１〜５Ｋの温度である。プローブ導入手段は、好ましくは、その上端において、ボア内の部分減圧状態を保持するのに適する任意の手段により密封可能である。プローブ保持カップ又はサンプルカップ等のプローブ保持容器を、プローブ導入手段の下端内側に取外し可能に取り付けることができる。プローブ保持容器は、好ましくは、比熱容量が低く且つ低温特性に優れた軽量材料、例えば、ＫｅｌＦ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、又はＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）で製造されるが、またこれは、２以上のプローブを保持できるように設計することもできる。
プローブを、プローブ保持容器内に挿入し、液体ヘリウム中に浸漬し、そして好ましくは２００ｍＷの出力、約９４ＧＨｚの周波数でマイクロ波を照射する。分極レベルは、例えば過分極サンプルを含む凍結組成物中の13Ｃ−核について固体13Ｃ−ＮＭＲ測定することによりモニター可能である。固体13Ｃ−ＮＭＲ測定は、低フリップ角を用いる単純パルス取得ＮＭＲシーケンスからなるのが好適である。13Ｃ−ＮＭＲスペクトルにおける過分極サンプルの信号強度は、ＤＮＰ分極プロセス前に取得された13Ｃ−ＮＭＲスペクトルにおけるサンプルの信号強度と比較される。次に、分極前後の信号強度の比から、分極レベルを計算する。
画像媒体で使用する場合、動的核分極後に、過分極サンプルを含む凍結組成物を、固体状態から液体状態に移行させる、すなわち液化する必要がある。
液化は、適当な溶媒又は溶媒混合物（溶解媒体）に溶解することにより、又は固体の凍結した組成物を融解することにより達成可能である。溶解が好ましく、溶解プロセス、及び、従って適するデバイスは、国際公開第０２／３７１３２号に詳細に記載されている。融解プロセス及び融解用の適するデバイスは、例えば、国際公開第０２／３６００５号に記載されている。端的には、分極装置から物理的に分離しているか、又は分極装置、及び溶解ユニット／融解ユニットを備える装置の一部分であるか、いずれかである溶解ユニット／融解ユニットを用いる。好ましい実施形態では、溶解／融解は、緩和を促進し、過分極を最大限に維持するために、高磁場、例えば分極装置内、で実施される。磁場ノードを避ける必要があり、低磁場では、上記手段を採っても緩和が促進されてしまうおそれがある。
ＤＮＰ用組成物で用いられるサンプルが、13Ｃ−アラニンのアンモニウム塩である場合には、かかる塩を塩基と反応させる（塩基で中和する）ことにより、フリーの13Ｃ−アラニンに変換する必要がある。かかる中和は、同時に実施しても、また液化後に実施してもよい。従って、１つの実施形態では、液化は、凍結組成物の融解又は溶解により実施され、変換は当該凍結組成物の溶解／融解後に実施される。別の実施形態では、液化及び変換は、例えば、過分極13Ｃ−アラニンのアンモニウム塩を13Ｃ−アラニンに変換することができる化合物である、又はこれを含む溶解媒体中で凍結組成物を溶解することにより、同時に実施される。中和は、一般的に塩基を用いて実施される。原理的には、13Ｃ−アラニンのアミノ基よりも強い塩基であるあらゆる塩基を、中和に用いることができる。好ましい塩基は無機塩基であり、さらに好ましくは、ＮａＯＨ、Ｎａ2ＣＯ3、ＮａＨＣＯ3、ＫＯＨ、ＣｓＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2、又はＳｒ（ＯＨ）2の水溶液等の、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、重炭酸塩又は炭酸塩の水溶液である。安価ですぐに入手可能であるため、最も好ましい塩基はＮａＯＨである。更に、ナトリウム陽イオンは、ヒト又はヒトではない動物の身体において、かなり十分な耐容性を示し、従って、過分極13Ｃ−アラニンがインビボＭＲ画像媒体で用いられる場合には、ナトリウムの塩基、さらに好ましくは、ＮａＯＨが中和に好適に用いられる。
ＤＮＰ用組成物で用いられるサンプルが13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩である場合には、かかる塩を酸と反応させる（酸で中和する）ことにより、フリーの13Ｃ−アラニンに変換する必要がある。発明者らは、ｐＨ７以上の溶液、すなわち塩基性溶液では、過分極13Ｃ−アラニンにおいて緩和率、従って分極損失が高くなることを観察した。従って、13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩が、ＤＮＰ用組成物で用いられた場合、13Ｃ−アラニンの過分極カルボン酸塩を含む固体組成物を液化及び中和する際には、分極損失を避けるように慎重にこれを実施する必要がある。中和は、液化と同時に実施しても、また液化の後に実施してもよいが、後者の場合、中和が、液化の後に迅速且つ直接的に実施されるように配慮しなければならない。従って、１つの実施形態では、液化は凍結組成物の融解又は溶解により実施され、酸による中和は、当該凍結組成物が溶解／融解された後に速やかに実施される。別の実施形態では、液化及び中和は、例えば、過分極した13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩を13Ｃ−アラニンに変換することができる酸である、又はこれを含む溶解媒体中で凍結組成物を溶解することにより同時に実施される。更に別の実施形態では、酸は、動的核分極プロセス中の凍結組成物を含むプローブ保持カップに添加される。これは、プローブ保持カップ内でＤＮＰ用組成物を凍結し、当該凍結組成物上に酸を添加し、この酸を凍結することにより実施可能である。或いは、酸はプローブ保持カップ内で凍結することもでき、ＤＮＰ用組成物を当該凍結済みの酸上に添加し、次いでこれを凍結する。この手順によれば、中和に必要な酸と13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩とが近密に接するようになり、凍結組成物を液化する際に中和が速やかに引き起される。原理的には、13Ｃ−アラニンのカルボキシル基よりも低いｐＫａを有するあらゆる酸を、中和に用いることができる。好ましい酸は強酸であり、なおもさらに好ましくは、塩酸（ＨＣｌ）、臭化水素酸（ＨＢｒ）、ヨウ化水素酸（ＨＩ）、又は硫酸（Ｈ2ＳＯ4）等の強鉱酸である。安価ですぐに入手可能であるため、最も好ましい酸は塩酸である。更に、塩化物陰イオンはヒト又はヒトではない動物の身体において、かなり十分な耐容性を示し、従って、インビボＭＲ画像媒体で過分極13Ｃ−アラニンを用いる場合には、中和のために塩酸が好ましくは用いられる。
上記の通り、液化は、溶媒又は溶媒混合物、好ましくは水性担体である、又はこれを含む溶解媒体を用いた溶解により行われるのが好ましい。好ましい実施形態では、生理的に耐容性があり、医薬として許容される水性担体、例えば水又は生理食塩水が用いられる。最も好ましい実施形態では、特にインビボＭＲ検出用の画像媒体で過分極13Ｃ−アラニンを用いる場合には、溶解媒体は緩衝液であるか、又はこれを含む。インビトロＭＲ検出の場合、非水溶媒又は溶媒混合物、例えばＤＭＳＯ若しくはメタノール、又は水性担体と非水溶媒とを含む混合物、例えばＤＭＳＯと水、若しくはメタノールと水の混合物も溶解媒体として、又は溶解媒体中で用いることができる。別の好ましい実施形態では、溶解媒体は、更にフリーの常磁性金属イオンに結合し、又はこれと複合体を形成することができる化合物、例えばＤＴＰＡ又はＥＤＴＡ等のキレート剤を１以上含み得る。
好ましい実施形態では、液化は、溶解媒体、好ましくは、13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩又はアンモニウム塩の中和、すなわちこれらの塩をフリーの13Ｃ−アラニンに変換するのに適する塩基、又は酸を含む緩衝液を用いた溶解によって好適に実施される。13Ｃ−アラニンのアンモニウム塩が、ＤＮＰ用組成物で用いられた場合、また好ましくは、過分極13Ｃ−アラニンが、インビボＭＲ画像媒体で使用することが意図されている場合には、約６．８〜７のｐＨを有する緩衝液と塩基とを含む溶解媒体を用いることにより溶解を実施するのが好ましい。適する緩衝液は、例えばリン酸バッファー（ＫＨ2ＰＯ4／Ｎａ2ＨＰＯ4）、ＡＣＥＳ、ＰＩＰＥＳ、イミダゾール／ＨＣｌ、ＢＥＳ、ＭＯＰＳ、ＨＥＰＥＳ、ＴＥＳ、ＴＲＩＳ、ＢＩＳ−ＴＲＩＳ、ＨＥＰＰＳ、又はＴＲＩＣＩＮである。13Ｃ−アラニンのカルボン酸塩が、ＤＮＰ用組成物で用いられた場合、また好ましくは、過分極13Ｃ−アラニンが、インビボＭＲ画像媒体で使用することが意図されている場合には、生理的ｐＨよりも若干低いｐＨ、すなわち約６．８〜７．２のｐＨを有する緩衝液と酸とを含む溶解媒体を用いることにより溶解を実施するのが好ましい。適する緩衝液は、例えばリン酸バッファー（ＫＨ2ＰＯ4／Ｎａ2ＨＰＯ4）、ＡＣＥＳ、ＰＩＰＥＳ、イミダゾール／ＨＣｌ、ＢＥＳ、ＭＯＰＳ、ＨＥＰＥＳ、ＴＥＳ、ＴＲＩＳ、ＢＩＳ−ＴＲＩＳ、ＨＥＰＰＳ、又はＴＲＩＣＩＮである。
液化した後に、ＤＮＰ剤、好ましくはトリチルラジカル、及び任意選択的な常磁性金属イオンは、過分極サンプル、又は過分極13Ｃ−アラニンを含む液体から除去される。インビボＭＲ検出用の画像媒体で、過分極13Ｃ−アラニンを用いることが意図されている場合には、これらの化合物を除去するのが好ましい。最初に過分極サンプルをフリーの13Ｃ−アラニンに変換し、かかる変換の実施後にＤＮＰ剤、及び任意選択的な常磁性金属イオンを除去するのが好ましい。
トリチルラジカル、及び常磁性金属イオンを除去するのに有用な方法は、当技術分野では公知であり、国際公開第２００７／０６４２２６号、及び同第２００６／０１１８０９号に詳細に記載されている。
好ましい実施形態では、本発明に基づく画像媒体の過分極13Ｃ−アラニンは、13Ｃ−アラニンの塩、好ましくは13Ｃ−アラニンのアンモニウム塩又はカルボン酸塩、及びさらに好ましい塩化13Ｃ−アラニニウム、又は13Ｃ−２−アミノプロパン酸ナトリウム、式（１）のトリチルラジカル、及び任意にはＧｄ3+含有常磁性キレートを含む、ＤＮＰ用組成物の動的核分極によって得られる。
本発明による画像媒体は、インビトロ13Ｃ−ＭＲ検出、例えば細胞培養物、サンプル、ヒト又はヒト以外の動物の身体に由来するエクスビボ組織、又は摘出器官の13Ｃ−ＭＲ検出用の画像媒体として利用可能である。この目的のために、画像媒体は、例えば細胞培養物、尿、血液、又は唾液等のサンプル、生検組織又は摘出器官等のエクスビボ組織に添加するのに適した組成物として提供される。そのような画像媒体は、好ましくは、造影剤、すなわち過分極13Ｃ−アラニンに加えて、インビトロでの細胞アッセイ又は組織アッセイに適合性を有し、また用いられる溶媒、例えばＤＭＳＯ若しくはメタノール、又は水性担体と非水溶媒とを含む溶媒混合物、例えばＤＭＳＯと水若しくは緩衝液、又はメタノールと水若しくは緩衝液の混合物を含む。当業者には明白であるように、医薬として許容される担体、賦形剤、及び処方助剤は、そのような画像媒体中に存在してもよいが、但し、これらはそのような目的のためには不要である。
更に、本発明の画像媒体は、インビボ13Ｃ−ＭＲ検出、すなわち生きているヒト又はヒト以外の動物に対して実施される13Ｃ−ＭＲ検出用の画像媒体として利用可能である。この目的のためには、画像媒体は、生きているヒト又はヒト以外の動物の身体に投与するのに適する必要がある。従って、そのような画像媒体は、好ましくは、造影剤、すなわち過分極13Ｃ−アラニンに加えて、水性担体、好ましくは生理的に許容され、且つ医薬として許容される水性担体、例えば水、緩衝液、又は生理食塩水等を含む。そのような画像媒体は、更に、ヒト用又は動物用の医薬品に含まれる、診断用組成物にとって常套的な、従来型の医薬用又は動物用の担体又は賦形剤、例えば安定化剤、浸透圧調整剤、可溶化剤等の処方助剤等を含み得る。
本発明の画像媒体が、インビボ13Ｃ−ＭＲ検出、すなわち生きているヒト又はヒト以外の動物の身体において利用される場合には、かかる画像媒体は、好ましくはかかるヒト又はヒト以外の動物の身体に非経口的に、好ましくは静脈内に投与される。一般的に、検査の対象となる身体は、ＭＲ磁石内に配置される。専用の13Ｃ−ＭＲ ＲＦ−コイルが、対象領域を網羅するように配置される。画像媒体の正確な用量及び濃度は、毒性や投与経路等の要因の範囲に依存する。一般的に、画像媒体は、体重１ｋｇ当たり13Ｃ−アラニンが最大１ｍｍｏｌ、好ましくは０．０１〜０．５ｍｍｏｌ／ｋｇ、さらに好ましくは０．１〜０．３ｍｍｏｌ／ｋｇの濃度で投与される。投与後４００秒未満、好ましくは投与後１２０秒未満、さらに好ましくは投与後６０秒未満、特に好ましくは２０〜５０秒において、周波数及び空間選択的手段を組み合わせて対象の容積をエンコードする、ＭＲ画像シーケンスを作動させる。ＭＲシーケンスを作動させる正確な時間は、対象の容積に大きく依存する。
本発明による画像媒体は、好ましくは、13Ｃ−ＭＲ検出法で用いられ、そのような方法は、本発明のもう１つの態様である。
従って、第２の態様では、本発明は、過分極13Ｃアラニンを含む画像媒体を用いた13Ｃ−ＭＲ検出法を提供する。
好ましい第１の実施形態では、本発明は、過分極13Ｃ−アラニンを含む画像媒体を用いた13Ｃ−ＭＲ検出法であって、13Ｃ−乳酸塩の信号、並びに任意には13Ｃ−アラニン及び／又は13Ｃ−ピルビン酸塩及び／又は13Ｃ−重炭酸塩の信号を検出する13Ｃ−ＭＲ検出法を提供する。
用語「13Ｃ−乳酸塩、及び任意には13Ｃ−アラニン、及び／又は13Ｃ−ピルビン酸塩、及び／又は13Ｃ−重炭酸塩の信号を検出する」とは、本発明の方法においては、13Ｃ−乳酸塩の信号のみを検出する、又は13Ｃ−乳酸塩及び13Ｃ−アラニン、若しくは13Ｃ−乳酸塩及び13Ｃ−ピルビン酸塩、若しくは13Ｃ−乳酸塩及び13Ｃ−重炭酸塩の信号を検出する、又は13Ｃ−乳酸塩及び13Ｃ−アラニン及び13Ｃ−ピルビン酸塩の信号、若しくは13Ｃ−乳酸塩及び13Ｃ−アラニン及び13Ｃ−重炭酸塩の信号、若しくは13Ｃ−乳酸塩及び13Ｃ−ピルビン酸及び13Ｃ−重炭酸塩の信号を検出する、又は13Ｃ−乳酸塩及び13Ｃ−アラニン及び13Ｃ−ピルビン酸塩及び13Ｃ−重炭酸塩の信号を検出することを意味する。
用語「13Ｃ−乳酸塩」とは、13Ｃで同位体濃縮された、すなわち、13Ｃ同位体の量が、天然存在量よりも多い乳酸の塩を意味する。別途規定しない限り、用語「13Ｃ−乳酸塩」は、Ｃ１及び／又はＣ２、及び／又はＣ３位で13Ｃ−濃縮された化合物を意味する。13Ｃ−乳酸塩における同位体濃縮位置は、もちろん親化合物である13Ｃ−アラニンの同位体濃縮位置に依存する。従って、例えば、過分極13Ｃ1−アラニンが、本発明の方法で使用される画像媒体中で用いられた場合には、13Ｃ1−乳酸塩の信号が検出される。
用語「13Ｃ−ピルビン酸塩」とは、13Ｃで同位体濃縮された、すなわち、13Ｃ同位体の量が、天然存在量よりも多いピルビン酸の塩を意味する。別途規定しない限り、用語「13Ｃ−ピルビン酸塩」は、Ｃ１及び／又はＣ２、及び／又はＣ３位で13Ｃ−濃縮された化合物を意味する。13Ｃ−ピルビン酸塩における同位体濃縮位置は、もちろん親化合物である13Ｃ−アラニンの同位体濃縮位置に依存する。従って、例えば、過分極13Ｃ1−アラニンが、本発明の方法で使用される画像媒体中で用いられた場合には、13Ｃ1−ピルビン酸塩の信号が検出される。
用語「13Ｃ−重炭酸塩」とは、13Ｃで同位体濃縮された、すなわち、13Ｃ同位体の量が、天然存在量よりも多いＨＣＯ3 -を意味する。13Ｃ−重炭酸塩は、親化合物である13Ｃ−アラニンが、Ｃ１位で同位体濃縮された場合に限り検出可能である。
アラニンからピルビン酸塩、及び乳酸塩への代謝変換を、13Ｃ1−アラニンについてスキーム１に示す；*は13Ｃ−ラベルを意味する：13Ｃ−ピルビン酸塩は、13Ｃ−アラニンからα−ケトグルタル酸塩へのアミノ基転移により形成され、反応は、アラニンアミノ基転移酵素（ＡＬＴ、ＥＣ２．６．１．２）により触媒される。更に、13Ｃ−ピルビン酸塩は、13Ｃ−アラニンからグリオキシル酸塩へのアミノ基転移により形成され、反応は、アラニン−グリオキシル酸アミノ基転移酵素（ＡＧＴ、ＥＣ２．６．１．４４）により触媒される。13Ｃ−ピルビン酸塩は、乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ、ＥＣ１．１．１．２７）により13Ｃ−乳酸塩に変換され、ピルビン酸脱水素酵素複合体（ＰＤＣ）により13Ｃ−重炭酸塩に変換される。
Figure 2011511775
 本発明の文脈において、用語「信号」とは、13Ｃ−ＭＲスペクトル内の、13Ｃ−乳酸塩、並びに任意には13Ｃ−アラニン及び／又は13Ｃ−ピルビン酸及び／又は13Ｃ−重炭酸塩を表すピークの、ノイズに対するＭＲ信号の強度、又は積分値、又はピーク面積を指す。好ましい実施形態では、信号はピーク面積である。
本発明の方法の好ましい実施形態では、13Ｃ−乳酸塩、並びに任意には13Ｃ−アラニン及び／又は13Ｃ−ピルビン酸及び／又は13Ｃ−重炭酸塩の上記信号は、生きているヒト又はヒト以外の動物の代謝プロファイルを生成するために用いられる。かかる代謝プロファイルは、全身から導くことができ、例えば全身インビボ13Ｃ−ＭＲ検出から得ることができる。或いは、かかる代謝プロファイルは、対象物の部位又は容積から、すなわち、ある組織、器官、又はかかるヒト又はヒト以外の動物の身体の一部から生成される。
本発明の方法の別の好ましい実施形態では、13Ｃ−乳酸塩、並びに任意には13Ｃ−アラニン及び／又は13Ｃ−ピルビン酸及び／又は13Ｃ−重炭酸塩の上記信号は、細胞培養物中の細胞の、尿、血液、又は唾液等のサンプルの、生検組織等のエクスビボ組織の、又はヒト若しくはヒト以外の動物に由来する摘出器官の代謝プロファイルを生成するために用いられる。次いで、かかる代謝プロファイルは、インビトロ13Ｃ−ＭＲ検出により、生成される。
従って、好ましい第１の実施形態では、本発明は、過分極13Ｃ−アラニンを含む画像媒体を用いた13Ｃ−ＭＲ検出法であって、13Ｃ−乳酸塩の信号、及び任意には13Ｃ−アラニン及び／又は13Ｃ−ピルビン酸及び／又は13Ｃ−重炭酸塩の信号が検出され、また、かかる信号が代謝プロファイルを生成するために用いられる、13Ｃ−ＭＲ検出法を提供する。
さらに好ましい第一の実施形態では、かかる代謝プロファイルを生成するのに13Ｃ−乳酸塩、及び13Ｃ−アラニンの信号が用いられる。別の更に好ましい実施形態では、かかる代謝プロファイルを生成するのに、13Ｃ−乳酸塩、及び13Ｃ−アラニン、及び13Ｃ−ピルビン酸塩、及び／又は13Ｃ−重炭酸塩の信号が用いられる。
１つの実施形態では、13Ｃ−乳酸塩、及び任意には13Ｃ−アラニン及び／又は13Ｃ−ピルビン酸及び／又は13Ｃ−重炭酸塩のスペクトル信号強度が、代謝プロファイルを生成するために用いられる。別の実施形態では、13Ｃ−乳酸塩、及び任意には13Ｃ−アラニン及び／又は13Ｃ−ピルビン酸及び／又は13Ｃ−重炭酸塩のスペクトル信号積分値が、代謝プロファイルを生成するために用いられる。別の実施形態では、13Ｃ−乳酸塩、及び任意には13Ｃ−アラニン及び／又は13Ｃ−ピルビン酸及び／又は13Ｃ−重炭酸塩の個別の画像に由来する信号強度が、代謝プロファイルを生成するために用いられる。更に別の実施形態では、13Ｃ−乳酸塩、及び任意には13Ｃ−アラニン及び／又は13Ｃ−ピルビン酸及び／又は13Ｃ−重炭酸塩の信号強度が、13Ｃ−乳酸塩の変化速度、及び任意には13Ｃ−アラニン及び／又は13Ｃ−ピルビン酸及び／又は13Ｃ−重炭酸塩の変化速度を計算するために、２以上の時点で求められる。
別の実施形態では、代謝プロファイルは、13Ｃ−乳酸塩、及び任意には13Ｃ−アラニン及び／又は13Ｃ−ピルビン酸及び／又は13Ｃ−重炭酸塩の処理済みの信号データ、例えば信号の比、補正された信号、又は複数のＭＲ検出の信号パターン、すなわちスペクトル又は画像から推測される動的若しくは代謝速度定数情報を含み、又はこれらを利用して生成される。
従って、好ましい実施形態では、補正済みの13Ｃ−乳酸塩の信号、すなわち13Ｃ−アラニンに対する13Ｃ−乳酸塩の信号、及び／又は13Ｃ−ピルビン酸に対する13Ｃ−乳酸塩の及び／又は13Ｃ−重炭酸塩に対する13Ｃ−乳酸塩の信号が、代謝プロファイルに含まれ、又はこれを生成するために用いられる。更に好ましい実施形態では、全13Ｃ−炭素に対して補正された13Ｃ−乳酸塩の信号が、代謝プロファイルに含まれ、又は代謝プロファイルを生成するために用いられ、但し、全13Ｃ−炭素の信号は、13Ｃ−乳酸塩及び13Ｃ−アラニン及び／又は13Ｃ−ピルビン酸及び／又は13Ｃ−重炭酸塩の信号の合計である。さらに好ましい実施形態では、13Ｃ−アラニン及び／又は13Ｃ−ピルビン酸及び／又は13Ｃ−重炭酸塩に対する13Ｃ−乳酸塩の比が、代謝プロファイルに含まれ、又は代謝プロファイルを生成するために用いられる。
本発明による方法の好ましい実施形態で生成された代謝プロファイルは、検査対象の身体、身体の一部、細胞、組織、身体サンプル等の代謝活性に関する情報を提供し、かかる情報は、次の段階、例えば疾患の識別に用いることができる。
そのような疾患は、好ましくは腫瘍であってよい、それは、腫瘍組織は、通常健康な組織よりも代謝活性が高いことにより特徴付けられるためである。腫瘍、又は腫瘍のエクスビボサンプルの代謝プロファイルを、健康な組織（例えば、周囲組織、又は健康なエクスビボ組織）の代謝プロファイルと比較することにより、そのような高い代謝活性が明らかになり、また13Ｃ−乳酸塩の信号が強まることによって、或いは13Ｃ−乳酸塩の補正済みの信号が強くなり、又は13Ｃ−乳酸塩に対する13Ｃ−アラニンの比、又は13Ｃ−乳酸塩の代謝速度が速くなることが積み重なって、代謝プロファイルの中にその全貌を現し得る。
用語「高まった」とは、相対的な用語で、上記のような罹患組織の代謝プロファイルに見られる「高まった信号、比、代謝速度」等とは、健康な組織の代謝プロファイルに見られる信号、比、代謝速度等に比較して増加していることと理解されなければならない。
虚血性の心筋組織は、通常、健康な心筋組織よりも代謝活性が低いという特徴を有するので、別の疾患は心臓の虚血であり得る。ここでも、前段で記載したような方法で、虚血性心筋組織の代謝プロファイルを、健康な心筋の代謝プロファイルと比較することから、そのような代謝活性の低下が明らかとなる。
なおも別の疾患は、肝臓関連の疾患、例えば糖尿病、肝線維症、又は肝硬変であり得る。これら疾患では、アラニンアミノ基転移酵素が、死亡率の高感度予測因子である。上記と全く同様に、代謝プロファイルを、健康な肝臓及び罹患した肝臓の間で比較することができる。
解剖学的情報、及び／又は適切な場合にはかん流情報を、疾患を識別するための本発明の方法に含めることができる。解剖学的情報は、例えば、本発明の方法の前又は後において、適当な造影剤を使用する、又は使用しないで、プロトン又は13Ｃ−ＭＲ画像を取得することにより得られ得る。
別の好ましい実施形態では、過分極13Ｃ−アラニンを含む画像媒体が繰返し投与され、従って動的試験が可能となる。毒性効果を（高用量において）示すおそれのある、従来型のＭＲ造影剤を用いたその他のＭＲ検出法と比較して、これは本発明による方法の更なる利点である。アラニンは、人体内に存在しており、過分極13Ｃ−アラニンは、本出願の実施例部分に記載されている、発明者らが用いた動物モデルにおいて良好な耐容性を示した。従って、過分極13Ｃ−アラニンは、患者においても良好な耐容性を示し、従って、本化合物の反復用量投与が可能なはずであることが期待される。
上記のように、代謝プロファイルは、検査対象の身体、身体の一部、細胞、組織、身体サンプル等の代謝活性に関する情報を提供し、かかる情報は、次の段階、例えば疾患の識別に用いることができる。しかし、医師は、検査対象患者について適切な治療を選択するための更なる段階において、この情報を利用することもできる。
従って、かかる情報は、治療に対する反応、例えば、上記疾患の治療の奏功をモニターするのに用いることができ、その感度は、本方法を、初期治療反応、すなわち治療開始直後の治療に対する反応をモニターするのに、特に適するものにしている。
更に別の実施形態では、本発明の方法は、薬物の有効性を評価するのに用いることができる。かかる実施形態では、ある種の疾患を治療するための候補薬物、例えば抗癌剤等は、薬物スクリーニング、例えば、かかるある種の疾患にとって重要なモデルである細胞培養物中において、インビトロで行われる、又は罹患したエクスビボ組織、又は罹患した摘出器官について行われる薬物スクリーニングの非常に早い段階で試験され得る。或いは、ある種の疾患を治療するための候補薬物は、例えば、かかるある種の疾患にとって重要な動物モデルにおいてインビボで行われる薬物スクリーニングの非常に早い段階で試験され得る。候補薬物による治療の前後で、かかる細胞培養物、エクスビボ組織、摘出物、又は試験動物の代謝プロファイルを比較することにより、かかる薬物の有効性、従って治療反応及び治療奏功を判定することができ、これはもちろん、候補薬物のスクリーニングにおいて有用な情報を提供する。
本発明の更に別の態様は、13Ｃ−アラニン、ＤＮＰ剤、及び任意には常磁性金属イオンを含む組成物である。かかる組成物は、本発明による画像媒体中の造影剤（ＭＲ活性薬剤）として利用可能な、過分極13Ｃ−アラニンを、動的核分極（ＤＮＰ）により得るのに利用可能である。
好ましい実施形態では、本発明に基づく組成物は、13Ｃ−アラニンの塩、好ましくは13Ｃ−アラニンのアンモニウム塩又はカルボン酸塩、及びさらに好ましくは、塩化13Ｃ−アラニニウム又は13Ｃ−２−アミノプロパン酸ナトリウムを含む。13Ｃ−アラニン又は13Ｃ−アラニンの塩が、13Ｃ1−アラニン又は13Ｃ1−アラニンの塩であれば更に好ましい。別の好ましい実施形態では、本発明に基づく組成物中のＤＮＰ剤は、トリチルラジカルであり、さらに好ましくは、式（１）のトリチルラジカルであり、最も好ましくは式（１）のトリチルラジカルであり、最も好ましくは式（１）のトリチルラジカルであり、式中、Ｍは水素又はナトリウムを表し、Ｒ１は好ましくは同一であり、さらに好ましくは直鎖又は枝分れのＣ１〜Ｃ４−アルキル基、最も好ましくはメチル、エチル、又はイソプロピルであり；又はＲ１は好ましくは同一であり、さらに好ましくは１つの水酸基で置換された直鎖又は枝分れのＣ１〜Ｃ４−アルキル基、最も好ましくは−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨであり；又はＲ１は好ましくは同一であり、−ＣＨ2−ＯＣ2Ｈ4ＯＨを表す。別の好ましい実施形態では、かかる組成物は常磁性金属イオン、好ましくは、Ｇｄ3+を含有する塩又は常磁性キレート、及びさらに好ましくはＧｄ3+を含有する常磁性キレートを含む。好適には、かかる組成物は、更に１種類の溶媒、又は複数の溶媒、及び／又はガラス形成剤を含む。かかる組成物が13Ｃ−アラニンの塩を含む場合には、当該組成物は、好ましくは、例えばグリセリンなどのガラス形成剤を更に含む。上記組成物は、動的核分極（ＤＮＰ）により高い分極レベルで過分極13Ｃ−アラニンを得るのに利用可能である。かかる組成物が13Ｃ−アラニンの塩を含む場合には、本出願の上記部分で記載したように、酸又は塩基を用いた中和により、過分極した13Ｃ−アラニンの塩を過分極13Ｃ−アラニンに変換することができる。
本発明の更に別の態様は、過分極13Ｃ−アラニン又は過分極した13Ｃ−アラニンの塩、ＤＮＰ剤、及び任意には常磁性金属イオンを含む組成物であり、かかる組成物は、前段に記載するように組成物の動的核分極によって得られる。過分極13Ｃ−アラニン又は過分極した13Ｃ−アラニンの塩、ＤＮＰ剤、及び任意には常磁性金属イオンを含む、かかる組成物の好ましい実施形態も、前段に記載されている。
本発明の更に別の態様は、過分極13Ｃ−アラニン又は過分極した13Ｃ−アラニンの塩である。後者の好ましい実施形態は、過分極した13Ｃ−アラニンのアンモニウム塩、又はカルボン酸塩、及びさらに好ましくは、過分極した塩化13Ｃ−アラニニウム、又は13Ｃ−２−アミノプロパン酸ナトリウムである。過分極した13Ｃ−アラニン又は13Ｃ−アラニンの塩が、過分極した13Ｃ1−アラニン、又は過分極した13Ｃ1−アラニンの塩であれば更に好ましい。上記化合物は、本発明に基づく画像媒体中の造影剤（ＭＲ活性薬剤）として利用可能であり、かかる画像媒体は、本発明に基づく13Ｃ−ＭＲ検出の方法で利用可能である。
本発明の更に別の態様は、過分極13Ｃ−アラニンを生成する方法であり、かかる方法は、13Ｃ−アラニン又は13Ｃ−アラニンの塩、ＤＮＰ剤、及び任意には常磁性金属イオンを含む組成物を調製する段階、及びかかる組成物について動的核分極を実施する段階を含む。組成物を調製する際に、13Ｃ−アラニンの塩であった場合には、ＤＮＰ後に組成物を中和することにより、フリーの13Ｃ−アラニンを得る。かかる組成物の調製、及びかかる組成物について動的核分極を実施する方法は、本出願の上記部分に記載されている。
マウス（全身）の13Ｃ−ＭＲ分光画像に由来する、長時間にわたり検出された13Ｃ1−アラニン、及び13Ｃ1−乳酸塩の信号強度を表した図である。 ５回の13Ｃ−ＭＲスキャンの積層プロットを表した図であり、13Ｃ1−アラニン（１７７．０ｐｐｍ）、及び13Ｃ1−乳酸塩（１８３．７ｐｐｍ）の信号強度を示している。 マウス肝臓の13Ｃ−ＭＲ分光画像に由来する、長時間にわたり検出された13Ｃ1−アラニン、及び13Ｃ1−乳酸塩の信号強度を表した図である。 個別に１５回実施した13Ｃ−ＭＲスキャンを統合した13Ｃ−ＭＲスペクトルを表した図であり、13Ｃ1−アラニン（１７７．０ｐｐｍ）、13Ｃ1−乳酸塩（１８３．７ｐｐｍ）、13Ｃ1−ピルビン酸塩（１７１．６ｐｐｍ）、及び13Ｃ1−重炭酸塩（１６１．５ｐｐｍ）の信号強度を示している。 マウス心臓の13Ｃ−ＭＲ分光画像に由来する、長時間にわたり検出された13Ｃ1−アラニン、及び13Ｃ1−乳酸塩の信号強度を表した図である。
本発明は、以下の非限定的な実施例により説明される。
実施例１ 13 Ｃ 1 −アラニンの調製
実施例１ａ 13 Ｃ 1 −アラニンのアンモニウム塩（塩化 13 Ｃ 1 −アラニニウム）の調製
１０ｍｌの遠心管に13Ｃ1−アラニン（１００ｍｇ、１．１ｍｏｌ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｉｓｏｔｏｐｅｓ）を添加し、次いで濃塩酸（１４５μｌ、１２Ｍ）及びエタノール（１ｍｌ、９５％）を加えた。13Ｃ1−アラニンを溶解した後（超音波処理を必要とする場合がある）、得られた塩化13Ｃ1−アラニニウムを、ジエチルエーテル（約５ｍｌ）加えて沈殿させた。沈殿物を遠心分離により収集し、上清を廃棄した。当該沈殿物をジエチルエーテルで洗浄し、減圧乾燥した。回収量：白色粉末１２５ｍｇ（針状結晶として９０％）
実施例１ｂ 塩化 13 Ｃ 1 −アラニニウム、ＤＮＰ剤、及び常磁性金属イオンを含む組成物の調製、及びＤＮＰ分極
実施例１ａで得られた塩化13Ｃ1−アラニニウム、３２．５ｍｇ（０．２５８ｍｍｏｌ）を、マイクロ試験管内の原液、４２ｍｇに添加した。原液は、国際公開第９８／３９２７７号の実施例７に従って合成された、ＤＮＰ剤（トリチルラジカル）、トリス（８−カルボキシ−２，２，６，６−（テトラ（ヒドロキシエチル）−ベンゾ−［１，２−４，５’］−ビス−（１，３）−ジチオール−４−イル）−メチルナトリウム塩、及び国際公開第２００７／０６４２２６号の実施例４に従って合成された常磁性金属イオン（１，３，５−トリス−（Ｎ−（ＤＯ３Ａ−アセトアミド）−Ｎ−メチル−４−アミノ−２−メチルフェニル）−［１，３，５］トリアジナン−２，４，６−トリオンのＧｄ−キレート）を、トリチルラジカルにつき２６ｍＭ、Ｇｄ−キレートにつき０．５２ｍＭのグリセリン溶液が得られるように、グリセリン中で溶解することにより調製された。塩酸13Ｃ1−アラニンが溶解し、透明な溶液が生成するように、得られた組成物を超音波処理した。この溶液（６５μｌ、塩化13Ｃ1−アラニニウムにつき４Ｍ、トリチルラジカルにつき１７ｍＭ、Ｇｄ3+につき０．９ｍＭ）をピペットでサンプルカップに移し、これを速やかに液体窒素中に浸漬して凍結し、次いでＤＮＰ分極装置に挿入した。マイクロ波（９３．９０ＧＨｚ）で照射しながら、３．３５Ｔの磁場、１．２ＫのＤＮＰ条件下で当該凍結溶液を分極させた。分極に続き、固体13Ｃ−ＮＭＲを行い、固体分極は、４０％であることが判明した。
実施例１ｃ 液化及び中和
動的核分極を１５０分行った後、得られた凍結分極溶液を、リン酸バッファー（２０ｍＭ、ｐＨ６．８、１００ｍｇ／ｌ ＥＤＴＡ）６ｍｌ、ＮａＯＨ水溶液（２７μｌ、１２Ｍ溶液、１ｅｑ）、及びＮａＣｌ、３０ｍｇを含む溶解媒体中に溶解した。最終溶液のｐＨは６．８であった。
液体分極は、４００ＭＨｚの液体13Ｃ−ＮＭＲにより、３５％であることが判明した。
実施例２ 過分極 13 Ｃ 1 −アラニンの調製
実施例２ｂ 13 Ｃ 1 −アラニンのカルボン酸塩（ 13 Ｃ 1 −２−アミノプロパン酸ナトリウム）、ＤＮＰ剤、及び常磁性金属イオンを含む溶液の調製、及びＤＮＰ分極
13Ｃ1−アラニン（２１．６ｍｇ、０．２４ｍｍｏｌ）を秤量してマイクロ試験管に入れ、ＮａＯＨ水溶液（１２Ｍ）、２０μｌ中に溶解した。この混合物を、透明溶液が生成するように超音波処理を行い、穏やかに加熱した。この溶液に、トリス（８−カルボキシ−２，２，６，６−（テトラ（ヒドロキシエチル）−ベンゾ−［１，２−４，５’］−ビス−（１，３）−ジチオール−４−イル）−メチルナトリウム塩（トリチルラジカル；１４３ｍＭ）の水溶液、３．８μｌ、及び１，３，５−トリス−（Ｎ−（ＤＯ３Ａ−アセトアミド）−Ｎ−メチル−４−アミノ−２−メチルフェニル）−［１，３，５］トリアジナン−２，４，６−トリオンのＧｄ−キレート（常磁性金属イオン；５ｍＭ）の水溶液、１．５μｌを添加した。透明な溶液が生成するように、得られた組成物を超音波処理し、穏やかに加熱した。この溶液（約３８μｌ、13Ｃ1−２−アミノプロパン酸ナトリウムにつき６Ｍ、トリチルラジカルにつき１２．５ｍＭ、及びＧｄ3+につき０．１５ｍＭ）をピペットでサンプルカップに移し、これを速やかに液体窒素中に浸漬して当該溶液を凍結した。このサンプルカップを、液体窒素から取り出し、当該サンプルカップにＨＣｌ溶液（１２Ｍ）、２２μｌを添加した。当該サンプルカップを、再び速やかに液体窒素中に浸漬し、次いでＤＮＰ分極装置に挿入した。マイクロ波（９３．９０ＧＨｚ）で照射しながら、３．３５Ｔの磁場、１．２ＫのＤＮＰ条件下で当該凍結組成物を分極させた。分極に続き、固体13Ｃ−ＮＭＲを行い、固体分極は、１８％であることが判明した。
実施例２ｂ 液化及び中和
動的核分極を１２０分行った後、得られた凍結分極溶液を、ＢＩＳ ＴＲＩＳ（４０ｍＭ、ｐＨ６、１００ｍｇ／ｌ ＥＤＴＡ、０．９％ＮａＣｌ）、６ｍｌを含む溶解媒体に溶解した。溶解済みの組成物を含む最終溶液のｐＨは６であった。
液体分極は、４００ＭＨｚの液体13Ｃ−ＮＭＲにより、１６％であることが判明した。
実施例３ 過分極 13 Ｃ 1 −アラニンを含む画像媒体を用いたインビトロ 13 Ｃ−ＭＲ分光
画像媒体を、実施例１に記載の通り調製し、この画像媒体、１００μｌ（３ｍＭ 13Ｃ1−アラニン）を、１０×１０6Ｈｅｐ−Ｇ２細胞（ヒト肝細胞がん細胞）中に混合した。全部で２０秒間インキュベーションした後に、９０°ＲＦパルスを用いてシングル13Ｃ−ＭＲスペクトルを取得した。13Ｃ1−ピルビン酸塩、及び13Ｃ1−乳酸塩が、スペクトル中に認められた。アラニンの変換率は、乳酸塩、及びピルビン酸塩の両方について約０．１％であった。
実施例４ 過分極 13 Ｃ 1 −アラニンを含む画像媒体を用いた、マウス（全身）におけるインビボ 13 Ｃ−ＭＲ分光
実施例１に記載の通り調製された画像媒体、１７５μｌを、Ｃ５７Ｂｌ／６マウスに、６秒かけて注入した。かかる画像媒体中の13Ｃ1−アラニンの濃度は、約５０ｍＭであり、この実験には３匹の動物が用いられた。ラットサイズの全身コイル（プロトン及び炭素用に調整済み）を動物上に配置し、13Ｃ−ＭＲ分光を、９．４Ｔマグネット内で実施した。動的な一連の13Ｃ−ＭＲスペクトル（全５回）を、１５°ＲＦパルスを用いて５秒毎に取得した。代謝は、13Ｃ1−乳酸塩（13Ｃ1−乳酸塩信号の約１％）について認められた。図１を参照。図２は、５回取得されたスペクトルの積層プロットを表している。その後の減衰時間は、ＭＲスペクトルから計算された：13Ｃ1−乳酸塩につき３３秒。ピルビン酸塩の信号は検出できなかったが、これはピルビン酸塩から乳酸塩への変換が速いことを表す指標である。従って、乳酸塩信号を検出するのが好ましいが、これは、減衰が遅いのでＭＲ検出ウィンドウが広がるためである。
実施例５ 過分極 13 Ｃ 1 −アラニンを含む画像媒体を用いた、マウス（肝臓）におけるインビボ 13 Ｃ−ＭＲ分光
実施例１に記載の通り調製された画像媒体、１７５μｌを、Ｃ５７Ｂｌ／６マウスに、６秒かけて注入した。かかる画像媒体中の13Ｃ1−アラニンの濃度は、約５５ｍＭであった。表面コイル（プロトン及び炭素用に調整済み）を動物の肝臓上に配置し、13Ｃ−ＭＲ分光を、９．４Ｔマグネット内で実施した。動的な一連の13Ｃ−ＭＲスペクトル（全１５回）を、３０°ＲＦパルスを用いて５秒毎に取得した。この実験により、実験期間中に13Ｃ1−乳酸塩が蓄積するのが確認された。図３を参照。この実験（肝臓）でも、13Ｃ1−ピルビン酸塩、及び13Ｃ1−重炭酸塩が検出されたが、図４は１５回収集されたＭＲスペクトルの総合スペクトルを表している。
実施例６ 過分極 13 Ｃ 1 −アラニンを含む画像媒体を用いた、マウス（心臓）におけるインビボ 13 Ｃ−ＭＲ分光
実施例１に記載の通り調製された画像媒体、１７５μｌを、Ｃ５７Ｂｌ／６マウスに、６秒かけて注入した。かかる画像媒体中の13Ｃ1−アラニンの濃度は、約５５ｍＭであった。表面コイル（プロトン及び炭素用に調整済み）を動物の心臓上に配置し、13Ｃ−ＭＲ分光を、９．４Ｔマグネット内で実施した。動的な一連の13Ｃ−ＭＲスペクトル（全１０回）を、３０°ＲＦパルスを用いて５秒毎に取得した。この実験（心臓）では、13Ｃ1−乳酸塩の蓄積は顕著に遅くなり、また実験期間中において、信号の減衰は生じない。図５を参照。この実験で認められた乳酸塩は、ピルビン酸塩に由来するものと推定される。この実験では、ピルビン酸塩が認められないことから、ピルビン酸塩は心筋中で速やかに乳酸塩に変換されることが示唆される。実施例５、及び６を比較すると、肝臓及び心臓について異なる代謝プロファイルが得られているが、これは、13Ｃ1−アラニンが組織特異的な代謝マーカーであることを示している。

Claims (15)

  1. 過分極13Ｃ−アラニンを含む画像媒体。
  2. 前記過分極13Ｃ−アラニンが過分極13Ｃ1−アラニンである、請求項１記載の画像媒体。
  3. インビボ又はインビトロ13Ｃ−ＭＲ検出に用いられる、請求項１乃至請求項２記載の画像媒体。
  4. 請求項１又は請求項２記載の画像媒体を用いる、13Ｃ−ＭＲ検出の方法。
  5. 13Ｃ−ロイシンの信号、及び任意には13Ｃ−アラニン及び／又はピルビン酸塩の信号を検出する、請求項４記載の方法。
  6. 前記信号が、代謝プロファイルを生成するために用いられる、請求項４又は請求項５記載の方法。
  7. 前記方法が、インビボ13Ｃ−ＭＲ検出の方法であり、前記代謝プロファイルが、生きているヒト、又はヒト以外の動物の代謝プロファイルである、請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載の方法。
  8. 前記方法が、インビトロ13Ｃ−ＭＲ検出の方法であり、前記代謝プロファイルが、細胞培養物中の細胞の、サンプルの、エクスビボ組織の、又は摘出器官の代謝プロファイルである、請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載の方法。
  9. 前記代謝プロファイルが、疾患、好ましくは腫瘍、心臓の虚血及び肝関連疾患を識別するために用いられる、請求項６乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
  10. 13Ｃ−アラニン又は13Ｃ−アラニンの塩、ＤＮＰ剤、及び任意には常磁性金属イオンを含む組成物。
  11. 前記常磁性金属イオンが存在し、Ｇｄ3+を含む常磁性キレートである、請求項１０記載の組成物。
  12. 前記ＤＮＰ剤が次の式（１）のトリチルラジカルである、請求項１０又は請求項１１記載の組成物
    Figure 2011511775
     式中、
    Ｍは、水素又は１価陽イオンを表し、
    Ｒ１は、同一又は異なるものであり、任意には１以上のヒドロキシ基又は−（ＣＨ2）n−Ｘ−Ｒ２で置換されていてもよい直鎖又は枝分れＣ1〜Ｃ6アルキル基を表す（ただし、ｎは１、２、又は３であり、ＸはＯ又はＳであり、Ｒ２は、任意には１以上のヒドロキシ基で置換されていてもよい直鎖又は枝分れＣ1〜Ｃ4アルキル基である。）。
  13. 動的核分極に用いられる、請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項記載の組成物。
  14. 過分極13Ｃ−アラニン又は13Ｃ−アラニンの過分極塩、ＤＮＰ剤、及び任意には常磁性金属イオンを含む組成物であって、請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項記載の組成物の動的核分極によって得られる組成物。
  15. 過分極13Ｃ−アラニン又は13Ｃ−アラニンの過分極塩。
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