(57)【要約】【課題】非常に高い分極レベルを有する過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩を得ることが可能な、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩を含む液体組成物を製造する改良法及び、特に生体内でのＭＲ腫瘍イメージングに好適である組成物の提供。【解決手段】過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩を含む液体組成物を製造する方法は、ａ）式（Ｉ）で表されるラジカル、１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩を含む液体組成物を生成し、該組成物を凍結する工程と、ｂ）ＤＮＰにより混合物に含まれるピルビン酸及び／又はピルビン酸塩中の１３Ｃ核の分極を増大させる工程と、ｃ）緩衝液及び塩基を凍結した組成物に加えて溶解し、１３Ｃ−ピルビン酸を１３Ｃ−ピルビン酸塩に変換して液体組成物を得る、或いは、ａ）において、１３Ｃ−ピルビン酸塩のみを用いる場合には緩衝液を凍結した組成物に加えて溶解して液体組成物を得る工程と、ｄ）ラジカル及び／又はその反応生成物を液体組成物から適宜除去する工程と、を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩を含む液体組成物を製造する方法であって、
ａ）式（Ｉ）で表されるラジカル、１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩を含む液体組成物を生成し、該組成物を凍結する工程と、
ｂ）混合物中のピルビン酸及び／又はピルビン酸塩の１３Ｃ核の分極を、ＤＮＰを介して増大させる工程と、
ｃ）凍結した組成物に緩衝液及び塩基を加えて溶解し、１３Ｃ−ピルビン酸を１３Ｃ−ピルビン酸塩に変換して液体組成物を得る、或いは、工程ａ）において、１３Ｃ−ピルビン酸塩のみを用いる場合には、凍結した組成物に緩衝液を加えて溶解して液体組成物を得る工程と、
ｄ）ラジカル及び／又はその反応生成物を液体組成物から適宜除去する工程と、を含む方法。
【化１】
2008508266.tif 000005
式中、
Ｍは、水素又は１当量の陽イオンを表し、
Ｒ１は、同一又は異なる直鎖又は枝分れヒドロキシル化かつ／又はアルコキシル化されたＣ１〜Ｃ４炭化水素基を表す。
【請求項２】
ラジカルが式（Ｉ）で表されるラジカルであり、式中、Ｍは、水素又は生理学的に許容できる１当量の陽イオンを表し、Ｒ１は、同一又は異なるヒドロキシメチル又はヒドロキシエチルを表し、或いは、Ｒ１は、アルコキシル化され末端にヒドロキシル基を有する同一又は異なる直鎖又は枝分れＣ１〜Ｃ４炭化水素基であり、或いは、Ｒ１は、アルコキシル化された同一又は異なる直鎖又は枝分れＣ１〜Ｃ４炭化水素基を表す請求項１記載の方法。
【請求項３】
Ｒ１が同一であり、直鎖又は枝分れアルコキシル化されたＣ１〜Ｃ４炭化水素基、好ましくは、メトキシ基、−ＣＨ２−ＯＣ２Ｈ５又は−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３である請求項２記載の方法。
【請求項４】
１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩が、Ｃ１−位、Ｃ２−位、Ｃ３−位、Ｃ１−位及びＣ２−位、Ｃ１−位及びＣ３−位、Ｃ２−位及びＣ３−位又はＣ１−位、Ｃ２−位及びＣ３−位、好ましくはＣ１−位において同位体濃縮されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩の同位体濃縮率が、７５％以上、好ましくは９０％以上である請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
緩衝液が、リン酸緩衝液、ＡＣＥＳ、ＰＩＰＥＳ、イミダゾール／塩酸、ＢＥＳ、ＭＯＰＳ、ＨＥＰＥＳ、ＴＥＳ、ＴＲＩＳ、ＨＥＰＰＳ及びＴＲＩＣＩＮからなる群から選択され、好ましくはリン酸緩衝液及びＴＲＩＳからなる群から選択される緩衝液である請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
工程ａ）において１３Ｃ−ピルビン酸が用いられ、工程ｃ）において緩衝液及び塩基が１つの溶液において混合される請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
工程ａ）において１３Ｃ−ピルビン酸が用いられ、塩基はＮａＯＨである請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
工程ｄ）が、必須である請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
ヒト又は非ヒト動物の体内における生体内ＭＲイメージング用の造影剤として使用される組成物を製造する請求項９記載の方法。
【請求項１１】
過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩と、リン酸緩衝液及びＴＲＩＳからなる群から選択される緩衝液と、を含む組成物。
【請求項１２】
過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩が、１０％以上、好ましくは１５％以上、より好ましくは２０％以上の分極レベルを有する請求項１１記載の組成物。
【請求項１３】
過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩が、過分極１３Ｃ−ピルビン酸のナトリウム塩である請求項１１又は１２記載の組成物。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の方法により製造される請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項記載の組成物。
【請求項１５】
ＭＲ造影剤として使用するための請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項記載の組成物。
【請求項１６】
ヒト又は非ヒト動物の体内における生体内の代謝過程を研究するためのＭＲ造影剤の製造における、請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項記載の組成物の使用。
【請求項１７】
ヒト又は非ヒト動物の体内における生体内ＭＲ腫瘍イメージング、好ましくは生体内での腫瘍の診断及び／又は腫瘍のステージの判定及び／又は腫瘍の治療のモニタリングのためのＭＲ造影剤の製造における、請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項記載の組成物の使用。
【請求項１８】
腫瘍が、前立腺ガンである請求項１７記載の使用。
【請求項１９】
１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩と、式（Ｉ）で表されるラジカルと、を含む組成物。
【請求項２０】
１３Ｃ−ピルビン酸と、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３を表す式（Ｉ）で表されるラジカルと、を含み、Ｍは水素又はナトリウムを表し、Ｒ１は同一である請求項１９記載の組成物。
【請求項２１】
過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩を製造するための請求項１９又は２０項記載の組成物の使用。
【請求項２２】
式（Ｉ）で表されるラジカル。
【化２】
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式中、
Ｍは、水素又はナトリウムを表し、
Ｒ１は、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３を表す。
【請求項２３】
ＤＮＰ処理において化合物を過分極させる常磁性試薬としての請求項２２記載のラジカルの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩を含む組成物の製造方法、その組成物及びＭＲイメージング用の造影剤としてのその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴（ＭＲ）イメージング（ＭＲＩ）は、非侵襲的に、かつ患者及び医療従事者をＸ線等の有害なおそれのある放射線に暴露することなく患者の身体又はその一部の画像を得ることができるため、医師にとって特に魅力的なイメージング技法である。高画質の画像が得られるため、ＭＲＩは、軟組織及び器官に対して好適なイメージング技法であり、正常組織と、腫瘍や病巣等の病的組織との区別が可能になる。
【０００３】
ＭＲ腫瘍イメージングは、ＭＲ造影剤を用いて、或いは用いずに行うことができる。ＭＲ造影剤を用いずに撮像したＭＲ画像上において、大きさが約１〜２ｃｍ以上の腫瘍は、かなり明瞭に現れる。しかし、コントラストが強調されるＭＲＩでは、はるかに微小な組織病変、例えば、はるかに小さな腫瘍等の発見が可能であり、そのためコントラスト強調ＭＲイメージングは、初期の腫瘍の発見や転移の発見のための強力なツールである。
【０００４】
数種類の造影剤がＭＲ腫瘍イメージングに用いられている。水溶性の常磁性金属キレート剤、例えば、Ｏｍｎｉｓｃａｎ（商品名）（アマシャムヘルス社）等のガドリニウムキレート剤は、広く用いられているＭＲ造影剤である。低分子量であるため、それらの常磁性金属キレート剤は、血管内に投与されると速やかに細胞外空間（血液及び間質）に到達し、さらに、比較的速やかに体外に排出される。ガドリニウムキレート剤は、転移及び微小な腫瘍の発見率を増大させ、生きた腫瘍組織（血流が十分に潅流され、かつ／又は、脳‐血液関門が障害を受けている）と、中心壊死及び周辺浮腫又は巨視的に浸潤のない組織（例えば、Ｃ．Ｃｌａｕｓｓｅｎ  ｅｔ  ａｌ，  Ｎｅｕｒｏｒａｄｉｏｌｏｇｙ１９８５；２７：１６４−１７１を参照）との区別を可能にすることにより腫瘍の分類を改善する点において特に有用であることが見出されている。
【０００５】
一方、血液プールＭＲ造影剤、例えば、超常磁性酸化鉄粒子は、血管系の内部に長時間残留する。肝臓内でのコントラストの強調、さらには、腫瘍内の脈管形成等に起因する「漏出性の」毛細血管壁等といった毛細血管の透過性異常の発見が非常に有用であることが実証されている。
【０００６】
上述の造影剤が優れた性質を有することは明白であるが、使用時に全く危険を伴わないわけではない。常磁性金属のキレート錯体は通常高い安定度定数を有するが、投与後に体内で有害な金属イオンが放出されるおそれがある。さらに、これらの造影剤は特異性が低い。
【０００７】
国際公開第９９／３５５０８号には、過分極高濃度のＴ１造影剤の溶液をＭＲ造影剤として用いる、患者のＭＲ検査法が開示されている。「過分極」という用語は、高濃度のＴ１造影剤中のＮＭＲ活性核、すなわちスピンがゼロではない核、好ましくは１３Ｃ−又は１５Ｎ−核の核分極を増大させることを意味する。ＮＭＲ活性核の核分極を増大させると、核スピンが励起状態にある核と基底状態にある核の分布差が顕著に増大し、ＭＲ信号の強度が１００倍以上に増強される。１３Ｃ−及び／又は１５Ｎ−が濃縮された高濃度のＴ１造影剤を用いると、１３Ｃ及び／又は１５Ｎの天然存在比は無視できるほど低いのでバックグラウンド信号の影響がほぼなくなり、画像のコントラストが好都合に高くなる。過分極させる多くの高濃度のＴ１造影剤及びそのＭＲ造影剤としての使用について開示されており、それらの例としては、非内在性化合物及び内因性化合物に限定されず及び酢酸塩、ピルビン酸塩、シュウ酸塩又はグルコン酸塩、グルコース又はフルクトース等の糖、尿素、アミド、グルタミン酸塩、グリシン、システイン又はアルパラギン酸塩等のアミノ酸、ヌクレオチド、アスコルビン酸等のビタミン、ペニシリン誘導体及びスルホンアミド等が挙げられる。さらに、クエン酸回路のような通常の代謝サイクルの中間体であるフマル酸やピルビン酸等は、代謝活性のイメージングにおける好ましい造影剤であることが示されている。
【０００８】
過分極造影剤の信号は、緩和によって、さらに患者の身体への投与後の希釈によっても減衰することが強調されるべきである。従って、体液（血液等）中での造影剤のＴ１値が十分に長く、薬剤が、高度に過分極した状態で患者の体内の標的部位に到達できるものでなければならない。造影剤が高いＴ１値を有することとは別に、高い分極レベルに到達できることは非常に有利となる。
【０００９】
いくつかの過分極技法が国際公開第９９／３５５０８号に開示されており、そのうちの１つが、試料の分極が、いわゆる常磁性試薬又はＤＮＰ試薬によってもたらされる動的核分極（ＤＮＰ）である。ＤＮＰ処理において、エネルギーは通常マイクロ波として供給され、まず常磁性試薬を励起する。基底状態に緩和する際に、常磁性試薬の不対電子から試料のＮＭＲ活性核への分極の移動が起こる。通常、ＤＮＰ処理においては、中程度の又は高い磁場及び非常に低い温度が用いられており、例えば、液体ヘリウム及び約１Ｔ（テスラ）の磁場中でＤＮＰ処理が実行される。或いは、中程度の磁場及び十分な分極の増大が達成できる任意の温度の下で実行されもよい。ＤＮＰ技法については、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、これらはいずれも参照として本願明細書に組み込まれる。
【００１０】
常磁性試薬はＤＮＰ処理において決定的に重要な役割を果たしており、その選択は、達成できる分極のレベルに大きな影響を与える。国際公開第９９／３５５０８号において「ＯＭＲＩ造影剤」と称されている、例えば、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酸素系、硫黄系若しくは炭素系有機フリーラジカル又は磁性粒子等の多くの常磁性試薬が知られている。
【特許文献１】国際公開第９９／３５５０８号パンフレット
【特許文献２】国際公開第９８／５８２７２号パンフレット
【特許文献３】国際公開第０１／９６８９５号パンフレット
【特許文献４】国際公開第８８／１０４１９号パンフレット
【特許文献５】国際公開第９０／００９０４号パンフレット
【特許文献６】国際公開第９１／１２０２４号パンフレット
【特許文献７】国際公開第９３／０２７１１号パンフレット
【特許文献８】国際公開第９６／３９３６７号パンフレット
【非特許文献１】Ｃ．Ｃｌａｕｓｓｅｎ  ｅｔ  ａｌ，  Ｎｅｕｒｏｒａｄｉｏｌｏｇｙ１９８５；２７：１６４−１７１
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは、驚くべきことに、非常に高い分極レベルを有する過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩を得ることが可能な、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩を含む液体組成物を製造する改良法を見出した。さらに、そのような組成物が、特に生体内でのＭＲ腫瘍イメージングに好適であることを見出した。
【００１２】
かくして、１つの態様において、本発明は、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩を含む液体組成物を製造する方法であって、
ａ）式（Ｉ）で表されるラジカル、１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩を含む液体組成物を生成し、該組成物を凍結する工程と、
ｂ）混合物に含まれるピルビン酸及び／又はピルビン酸塩中の１３Ｃ核の分極を、ＤＮＰを介して増大させる工程と、
ｃ）凍結した組成物に緩衝液及び塩基を加えて溶解し、１３Ｃ−ピルビン酸を１３Ｃ−ピルビン酸塩に変換して液体組成物を得る、或いは、工程ａ）において、１３Ｃ−ピルビン酸塩のみを用いる場合には、凍結した組成物に緩衝液を加えて溶解して液体組成物を得る工程と、
ｄ）ラジカル及び／又はその反応生成物を液体組成物から適宜除去する工程と、を含む方法を提供する。
【００１３】
【化１】
2008508266.tif 000003
式中、
Ｍは、水素又は１当量の陽イオンを表し、
Ｒ１は、同一又は異なる直鎖又は枝分れヒドロキシル化かつ／又はアルコキシル化されたＣ１〜Ｃ４炭化水素基を表す。
【００１４】
「過分極」及び「分極」という用語は、以後、本願明細書において同じ意味に用いられ、室温及び１Ｔの磁場の下で観測されるよりも高いレベルの分極を表す。
【００１５】
本発明の方法において、式（Ｉ）で表されるラジカルが用いられる。
【００１６】
【化２】
2008508266.tif 000004
式中、
Ｍは、水素又は１当量の陽イオンを表し、
Ｒ１は、同一又は異なる直鎖又は枝分れヒドロキシル化かつ／又はアルコキシル化されたＣ１〜Ｃ４炭化水素基を表す。
【００１７】
以後、本願明細書において、「ラジカル」という用語は、式（Ｉ）で表されるラジカルを意味するものとして用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
好ましい実施形態では、Ｍは、水素又は生理学的に許容できる１当量の陽イオンを表す。「生理学的に許容できる陽イオン」という用語は、ヒト又は非ヒト動物に影響しない陽イオンを表す。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メグルミン等の有機アミンイオンを表す。最も好ましくは、Ｍは、水素又はナトリウムを表す。
【００１９】
さらに好ましい実施形態では、Ｒ１は、同一又は異なるヒドロキシメチル基又はヒドロキシエチル基を表す。他の好ましい実施形態では、Ｒ１は、同一又は異なる直鎖又は枝分れアルコキシル化されたＣ１〜Ｃ４炭化水素基、好ましくは、−ＣＨ２−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ３−アルキル）、−（ＣＨ２）２−Ｏ−ＣＨ３又は−（Ｃ１〜Ｃ３−アルキル）−Ｏ−ＣＨ３を表す。他の好ましい実施形態では、Ｒ１は、同一又は異なる直鎖又は枝分れアルコキシル化され末端にヒドロキシル基を有するＣ１〜Ｃ４炭化水素基、好ましくは、−ＣＨ２−Ｏ−Ｃ２Ｈ４ＯＨ又は−Ｃ２Ｈ４−Ｏ−ＣＨ２ＯＨを表す。さらに好ましい実施形態では、Ｒ１は、同一又は異なる直鎖のアルコキシル化されたＣ１〜Ｃ４炭化水素基、好ましくは、メトキシ基、−ＣＨ２−ＯＣ２Ｈ５又は−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３で、最も好ましくは、?ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３を表す。
【００２０】
最も好ましい実施形態では、Ｍは、水素又はナトリウムを表し、Ｒ１は同一で、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３を表す。
【００２１】
ラジカルの合成法は周知であり、国際公開第９１／１２０２４号、同第９６／３９３６７号、同第９７／０９６３３号及び同第９８／３９２７７号に開示されている。要約すると、ラジカルは、３当量のメタル化された単量体アリール化合物と、１当量の適当な保護基を有するカルボン酸誘導体とを反応させ、３量化した中間体を生成させることにより合成することができる。この中間体をメタル化し、次いで、例えば、二酸化炭素と反応させると、トリチルカルビノールトリカルボン酸が得られ、さらに強酸で処理すると、トリアリールメチル陽イオンが生成する。その後、この陽イオンを還元すると、安定なトリチルラジカルが生成する。
【００２２】
本発明の方法において使用する１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩の同位体濃縮率は、好ましくは、７５％以上、より好ましくは、８０％以上及び特に好ましくは、９０％以上であり、同位体濃縮率が９０％を上回っていることが最も好ましい。理想的には、濃縮率は１００％である。１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩は、Ｃ１−位において同位体濃縮がなされているもの（以下、１３Ｃ１−ピルビン酸及び１３Ｃ１−ピルビン酸塩という）、Ｃ２−位において同位体濃縮がなされているもの（以下、１３Ｃ２−ピルビン酸及び１３Ｃ２−ピルビン酸塩という）、Ｃ３−位において同位体濃縮がなされているもの（以下、１３Ｃ３−ピルビン酸及び１３Ｃ３−ピルビン酸塩という）、Ｃ１−位及びＣ２−位において同位体濃縮がなされているもの（以下、１３Ｃ１，２−ピルビン酸及び１３Ｃ１，２−ピルビン酸塩という）、Ｃ１−位及びＣ３−位において同位体濃縮がなされているもの（以下、１３Ｃ１，３−ピルビン酸及び１３Ｃ１，３−ピルビン酸塩という）、Ｃ２−位及びＣ３−位において同位体濃縮がなされているもの（以下、１３Ｃ２，３−ピルビン酸及び１３Ｃ２，３−ピルビン酸塩という）又はＣ１−位、Ｃ２−位及びＣ３−位において同位体濃縮がなされているもの（以下、１３Ｃ１，２，３−ピルビン酸及び１３Ｃ１，２，３−ピルビン酸塩という）のいずれであってもよいが、Ｃ１−位で同位体濃縮がなされているものが好ましい。
【００２３】
１３Ｃ１−ピルビン酸の合成法としては数種類のものが周知である。要約すると、Ｓｅｅｂａｃｈ他、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ４０（２），１９７５，２３１−２３７では、例えば、１，３−ジチアン又は２−メチル−１，３−ジチアン等のＳ，Ｓ−アセタール（ジチオアセタール）に変換することにより、カルボニル基を含む出発物質の保護及び活性化を行う合成経路が述べられている。ジチアンはメタル化され、メチル基を含む化合物及び／又は１３ＣＯ２と反応する。本文献中で概説されているように、適当な同位体濃縮された１３Ｃ−成分を用いることにより、１３Ｃ１−ピルビン酸塩、１３Ｃ２−ピルビン酸塩又は１３Ｃ１，２−ピルビン酸塩を得ることができる。その後、文献記載の常法を用いて、カルボニル基を遊離させる。別の合成経路では、酢酸を出発物質とし、まず臭化アセチルに変換し、次いでＣｕ１３ＣＮと反応させる。得られたニトリルを、アミドを経てピルビン酸に変換する（例えば、Ｓ．Ｈ．Ａｎｋｅｒ他，Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．１７６（１９４８），１３３３又はＪ．Ｅ．Ｔｈｉｒｋｅｔｔｌｅ，ＣｈｅｍＣｏｍｍｕｎ．（１９９７），１０２５を参照）。さらに、市販の１３Ｃ−ピルビン酸ナトリウムを、例えば、米国特許第６，２３２，４９７号明細書に記載の方法によりプロトン化することによって１３Ｃ−ピルビン酸を得ることもできる。
【００２４】
本発明の方法において、１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩のいずれを用いるかは、主に使用されるラジカルに依存する。ラジカルが１３Ｃ−ピルビン酸に可溶である場合には、１３Ｃ−ピルビン酸が好適に用いられ、ラジカルと１３Ｃ−ピルビン酸とによって液体混合物、好ましくは液体状の溶液が形成される。ラジカルが１３Ｃ−ピルビン酸に不溶である場合には、１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩、並びに少なくとも１種の共溶媒を用いて、液体混合物、好ましくは液体状の溶液が形成される。工程ｂ）において分極がうまくいくか及びその場合における分極のレベルは、分極される化合物とラジカルが互いに緊密に接触できるかに依存することが明らかである。従って、共溶媒は、ラジカル並びに１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩の両者が可溶である共溶媒又は共溶媒の混合物であることが好ましい。１３Ｃ−ピルビン酸塩に対しては、水が共溶媒として好ましく用いられる。
【００２５】
さらに、工程ｂ）において、混合物を冷却／凍結した際に、結晶化した試料ではなくガラスが形成する場合に、より高い分極レベルが達成されることが明らかである。繰り返すと、ガラスが形成されると、ラジカルと分極される化合物とがより緊密に接触することができる。１３Ｃ−ピルビン酸はガラス形成能が高く、ラジカルが１３Ｃ−ピルビン酸に可溶であれば本発明の方法において好ましく用いることができる。１３Ｃ−ピルビン酸塩は固体であり、１３Ｃ−ピルビン酸塩の水溶液とラジカルの液体混合物を凍結させると結晶化した試料が得られる。これを防ぐには、グリセロール、プロパンジオール又はグリコール等のガラス形成能の高い共溶媒をさらに追加することが好ましい。
【００２６】
従って、一実施形態ではは、本発明の方法の工程ａ）に従い、１３Ｃ−ピルビン酸塩を水に溶解して水溶液を得て、ラジカル、グリセロール及び適宜別の共溶媒を加え、液体混合物を生成する。好ましい実施形態ではは、本発明の方法の工程ａ）に従い、１３Ｃ−ピルビン酸、ラジカル及び共溶媒を混合して液体混合物を生成する。最も好ましい実施形態では、本発明の方法の工程ａ）に従い、１３Ｃ?ピルビン酸及びラジカルを混合して液体混合物を生成する。化合物の緊密な混合は、撹拌、ボルテックス又は超音波照射等の数種類の周知の方法により行うことができる。
【００２７】
本発明の方法に従い工程ａ）で得られる液体混合物は、好ましくは５〜１００ｍＭのラジカル、より好ましくは１０〜２０ｍＭのラジカル、特に好ましくは１２〜１８ｍＭのラジカル、最も好ましくは１３〜１７ｍＭのラジカルを含む。本発明の方法の工程ｂ）において、より高濃度のラジカルを用いると分極の立ち上げに要する時間は短くなるが、達成される分極レベルは低くなることが見出された。従って、これらの２つの効果を互いにバランスさせなければならない。
【００２８】
本発明の方法の工程ａ）で得られた液体混合物は、工程ｂ）で分極される前に凍結される。液体混合物の冷却／凍結は、液体混合物を液体窒素で凍結する等の周知の方法により行うこともできるが、単に液体混合物を分極装置に入れておくだけでも、液体ヘリウムにより試料は凍結する。
【００２９】
本発明の方法の工程ｂ）において、１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩中の１３Ｃ核の分極は、ＤＮＰを介して増大される。すでに述べたように、動的核分極（ＤＮＰ）は、分極される化合物の分極が、常磁性化合物等のＤＮＰ試薬によりもたらされる分極法である。本発明の方法では、分極は使用したラジカルによりもたらされる。ＤＮＰ処理において、エネルギーは、好ましくはマイクロ波の照射により供給され、まずラジカルが励起される。基底状態に緩和する際に、ラジカルの不対電子から１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩中の１３Ｃ核への分極の移動が起こる。
【００３０】
ＤＮＰ技法については、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、これらは共に参照として本願明細書に組み込まれる。通常、ＤＮＰ処理においては、中程度の又は高い磁場及び非常に低い温度が用いられており、例えば、液体ヘリウム及び約１Ｔ又はそれ以上の磁場中でＤＮＰ処理を実行する。或いは、中程度の磁場及び十分な分極の増大が達成できる任意の温度の下で実行してもよい。本発明の方法の好ましい実施形態では、ＤＮＰ処理は液体ヘリウム及び約１Ｔ又はそれ以上の磁場中で行われる。本発明の方法の工程ｂ）を実施するのに好適な分極装置は、例えば国際公開第０２／３７１３２号に記載されている装置である。好ましい実施形態では、分極装置は、低温保持装置（クライオスタット）及び、超電導磁石等の磁場発生手段に取り囲まれた中央のボア内に設置され、導波路によってマイクロ波源に接続されたマイクロ波チャンバー等の分極手段を備えている。ボアは、垂直方向に、少なくとも、磁場強度が１３Ｃ核への分極を引き起こすのに十分な高さ（例えば１〜２５Ｔ）を有する超電導磁石付近の領域Ｐの高さまで延在している。試料用のボアは、好ましくは密封可能であり、例えば１ミリバールオーダー以下の低圧まで減圧可能である。取り外し可能な試料導入管等の試料（本発明の方法の工程ａ）で得られる凍結した混合物）導入手段をボアの内側に有していてもよく、この試料導入管はボアの頂部から領域Ｐに位置するマイクロ波チャンバーの内側の位置まで挿入されていてもよい。領域Ｐは、液体ヘリウムにより分極が起こるのに十分な低温、好ましくは０．１〜１００Ｋ程度の温度、より好ましくは０．５〜１０Ｋ、最も好ましくは１〜５Ｋに冷却されている。試料導入手段は、好ましくは、その上端が、ボア内部の部分的減圧状態を保持するのに好適な任意の手段により密封可能である。試料保持カップ等の試料保持容器が、試料導入手段の下端の内側に取り外し可能なように取り付けされていてもよい。試料保持容器は、好ましくは、比熱容量が低く低温特性に優れた、ＫｅｌＦ（登録商標：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）等の軽量材料により作られている。試料容器は、分極される１又は複数の試料を保持することができる。
【００３１】
試料は、試料保持容器中に挿入され、液体ヘリウム中に浸漬され、好ましくは、周波数約９４ＧＨｚ、出力２００ｍＷのマイクロ波の照射を受ける。分極のレベルは、マイクロ波の照射を行いながら固体１３Ｃ−ＮＭＲ信号の取り込みを行うことによりモニターすることができるので、工程ｂ）において、固体１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルの取り込みを行う手段を備えた分極装置を用いることが好ましい。通常、１３Ｃ−ＮＭＲ信号と時間との関係を示すグラフにおいて飽和曲線が得られる。従って、最適な分極レベルに到達した時点を決定することができる。
【００３２】
本発明の方法の工程ｃ）において、凍結され分極された混合物を緩衝液、好ましくは生理学的に許容できる緩衝液に溶解して、液体組成物を得る。「緩衝液」という用語は、本願明細書中で用いられる場合において、１種類又は複数の種類の緩衝液、すなわち、緩衝液の混合物を表す。
【００３３】
好ましい緩衝液は、生理学的に許容できる緩衝液であり、より好ましくは、例えば、リン酸緩衝液（ＫＨ２ＰＯ４／Ｎａ２ＨＰＯ４）、ＡＣＥＳ、ＰＩＰＥＳ、イミダゾール／塩酸、ＢＥＳ、ＭＯＰＳ、ＨＥＰＥＳ、ＴＥＳ、ＴＲＩＳ、ＨＥＰＰＳ又はＴＲＩＣＩＮ等のｐＨが約７〜８の範囲内である緩衝液である。より好ましい緩衝液は、リン酸緩衝液及びＴＲＩＳであり、最も好ましくはＴＲＩＳである。他の実施形態ではは、２種類以上の上述の好ましい緩衝液、すなわち緩衝液の混合物が用いられる。
【００３４】
分極される化合物として１３Ｃ−ピルビン酸が用いられる場合には、１３Ｃ−ピルビン酸の１３Ｃ−ピルビン酸塩への変換も工程ｃ）に含まれる。このことを達成するために、１３Ｃ−ピルビン酸を塩基と反応させる。一実施形態では、１３Ｃ−ピルビン酸を塩基と反応させ、１３Ｃ−ピルビン酸塩に変換した後に、緩衝液を加える。他の好ましい実施形態ではは、緩衝液と塩基を混合して１つの溶液とし、この溶液を１３Ｃ−ピルビン酸に加え、溶解し、同時に１３Ｃ−ピルビン酸に変換する。好ましい実施形態では、塩基は、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３又はＮａＨＣＯ３の水溶液であり、最も好ましい塩基はＮａＯＨである。特に好ましい実施形態では、ＮａＯＨを含むＴＲＩＳバッファーの溶液で１３Ｃ−ピルビン酸を溶解し、１３Ｃ−ピルビン酸のナトリウム塩に変換する。
【００３５】
他の好ましい実施形態では、緩衝液又は適用可能である場合には緩衝液／塩基の混合溶液は、錯形成していない常磁性イオンと結合することができる１又は複数種類の化合物、例えば、ＤＴＰＡやＥＤＴＡ等のキレート剤をさらに含んでいる。遊離の常磁性イオンは、過分極化合物のＴ１の短縮を引き起こすおそれがあることが見出されているが、これは避けることが好ましい。
【００３６】
溶解は、好ましくは、国際公開第０２／３７１３２号に開示された方法及び／又は装置を用いて行うことができる。要約すると、分極装置とは物理的に別個の又は分極装置及び溶解装置を備える装置の一部である溶解装置のいずれかが用いられる。好ましい実施形態では、工程ｃ）は、緩和を改善し、過分極の最大値を維持するために高磁場中で実施される。磁場の節点は避けるべきであり、磁場強度が低いと上記のような対策を講じても緩和が増大するおそれがある。
【００３７】
本発明の方法において適宜実施される工程ｄ）では、ラジカル及び／又はラジカルの反応生成物が、工程ｃ）により得られた液体組成物から除去される。ラジカル及び／又は反応生成物は、部分的に、或いはほぼ完全に、理想的には完全に除去されていればよいが、液体組成物がヒトの患者に用いられる場合には、完全に除去されることが好ましい。ラジカルの反応生成物は、ピルビン酸と、ヒドロキシル基を有し式（Ｉ）で表されるラジカルとの反応により生成されるエステルである可能性がある。本発明の方法の好ましい実施形態では、工程ｄ）は必須である。ラジカル及び／又はラジカルの反応生成物の除去に用いることができる方法は周知である。通常、方法の適用可能性は、ラジカル及び／又はその反応生成物の性質に依存する。工程ｃ）において凍結した混合物を溶解すると、ラジカルが沈殿する場合があり、その場合には濾過により液体組成物から容易に除去することができる。沈殿が生成しない場合には、ラジカルは、逆相又はイオン交換クロマトグラフィー等の液相クロマトグラフィーのようなクロマトグラフィー分離法又は抽出により分離することができる。
【００３８】
式（Ｉ）で表されるラジカルは、紫外／可視部に特徴的な吸収スペクトルを有するため、ラジカルの除去後に、液体組成物中にラジカルが存在するか否か確認する方法として紫外／可視吸光測定を用いることができる。定量的な結果（液体組成物中に存在するラジカルの濃度）を得るために、液体組成物の試料における特定の波長の吸光度から、試料中の対応するラジカルの濃度が得られる様に分光光度計を校正してもよい。ラジカル及び／又はラジカルの反応生成物の除去は、液体組成物が、ヒト又は非ヒト動物の身体内における生体内ＭＲイメージングのための造影剤として用いられる場合に特に好ましい。
【００３９】
さらなる態様において、本発明は、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩、好ましくは１３Ｃ−ピルビン酸のナトリウム塩、並びにリン酸緩衝液及びＴＲＩＳからなる群より選択される緩衝液を含む組成物を提供する。
【００４０】
好ましい実施形態では、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩は、１０％以上、より好ましくは１５％以上、実用的に好ましくは２０％以上、最も好ましくは２０％を上回る分極レベルを有する。
【００４１】
このような組成物は、生体内ＭＲイメージング、特に生体内におけるＭＲを用いた代謝過程の研究及び生体内ＭＲ腫瘍イメージングのための優れた造影剤であることが見出されており、ＭＲ造影剤として使用する過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩と、リン酸緩衝液及びＴＲＩＳからなる群より選択される緩衝液とを含む組成物は、本発明の他の態様をなす。
本発明の組成物は、好ましくは請求項１に記載の方法により製造され、より好ましくは、工程ａ）において、１３Ｃ−ピルビン酸塩及び、Ｍが水素又は生理学的に許容できる陽イオンを表し、Ｒ１が同一であって、直鎖又は枝分れアルコキシル化されたＣ１〜Ｃ４炭化水素基を表し、好ましくは、メトキシ基、−ＣＨ２−ＯＣ２Ｈ５又は−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３である、式（Ｉ）で表されるラジカルが用いられ、工程ｄ）は必須である、請求項１記載の方法により製造される。特に好ましい実施形態では、本発明の組成物は、工程ａ）において、１３Ｃ−ピルビン酸塩及び、Ｍが水素を表し、Ｒ１が同一であって、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３を表す、式（Ｉ）で表されるラジカルが用いられ、工程ｄ）は必須である、請求項１記載の方法により製造される。
【００４２】
本発明の他の態様は、ヒト又は非ヒト動物の体内における生体内の代謝過程を研究するためのＭＲ造影剤の製造における、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩、好ましくは、過分極１３Ｃ−ピルビン酸のナトリウム塩と、リン酸緩衝液及びＴＲＩＳからなる群から選択される緩衝液とを含む組成物の使用である。
【００４３】
本発明のさらに他の態様は、ヒト又は非ヒト動物の体内における生体内ＭＲ腫瘍イメージング、好ましくは生体内での腫瘍の診断及び／又は腫瘍のステージの判定及び／又は腫瘍の治療のモニタリング、より好ましくは、生体内での前立腺ガンの診断及び／又は前立腺ガンのステージの判定及び／又は前立腺ガンの治療のモニタリングのためのＭＲ造影剤の製造における、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩、好ましくは、過分極１３Ｃ−ピルビン酸のナトリウム塩と、リン酸緩衝液及びＴＲＩＳからなる群から選択される緩衝液とを含む組成物の使用である。
【００４４】
本発明の組成物は、「従来の」ＭＲ造影剤として、すなわち、体内イメージングにおけるコントラストの強調のために用いることができる。本発明の組成物のさらなる利点は、ピルビン酸塩は、高濃度で存在した場合にも人体が高い耐性を有する内在性の化合物であるという点である。クエン酸回路の前駆体として、ピルビン酸塩は人体内において代謝上重要な役割を果たしている。ピルビン酸塩は数種の化合物に変換され、アミノ基転移によってアラニンを生成し、酸化的脱炭酸によりピルビン酸塩はアセチル−ＣｏＡに変換され、ピルビン酸塩の還元によって乳酸が生成し、カルボキシル化によりオキサロ酢酸塩が生成する。
【００４５】
過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩の過分極１３Ｃ−乳酸塩、過分極１３Ｃ−炭酸水素塩（１３Ｃ１−ピルビン酸塩、１３Ｃ１，２−ピルビン酸塩及び１３Ｃ１，２，３−ピルビン酸塩の場合のみ）及び過分極１３Ｃ−アラニンへの変換を、生体内ＭＲイメージングによる人体内の代謝過程の研究に用いることができることが見出された。通常、過分極化合物のＴ１が緩和及び希釈により減少することに照らすと、これは驚くべきことである。ヒトの全血中３７℃において、１３Ｃ−ピルビン酸塩のＴ１緩和時間は約４２秒であるが、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩が過分極１３Ｃ−乳酸塩、過分極１３Ｃ−炭酸水素塩及び過分極１３Ｃ−アラニンへの変換は速く、原料化合物である１３Ｃ−ピルビン酸塩及びその代謝産物に由来する信号の検出は十分可能である。アラニン、炭酸水素塩及び乳酸塩の量は、研究対象である組織の代謝状態に依存する。１３Ｃ−乳酸塩、過分極１３Ｃ−炭酸水素塩及び過分極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おける分極の残存率に関連しているため、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩の１３Ｃ−乳酸塩、過分極１３Ｃ−炭酸水素塩及び過分極１３Ｃ−アラニンへの変換を観測することにより、非侵襲的なＭＲイメージングを用いた、ヒト又は非ヒト動物の体内における生体内での代謝過程の検討を行うことができる。
【００４６】
異なるピルビン酸代謝物に由来するＭＲ信号強度は、組織の型によって異なることが見出された。アラニン、乳酸塩、炭酸水素塩及びピルビン酸塩による特有のピークパターンは、検討対象である組織の代謝状態に対する明確な特徴として用いることができ、従って、健康な組織と腫瘍組織との識別が可能になる。これにより、本発明の組成物は、生体内ＭＲ腫瘍イメージングのための優れた薬剤となる。
【００４７】
通常、本発明の組成物を用いてＭＲイメージングを行うためには、検査対象である、患者又は動物等の被験者をＭＲマグネットに入れる。１３Ｃ−ＭＲ専用のラジオ波コイルが、観測対象となる部位をカバーするように配置される。
【００４８】
本発明の組成物、すなわち、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩とリン酸緩衝液及びＴＲＩＳからなる群から選択される緩衝液とを含む組成物は、非経口投与、好ましくは、血管内投与、関節内投与又は目的の部位或いは器官に直接投与される。本発明の組成物の用量及び濃度は、毒性、臓器への標的能及び投与経路等の因子の程度に依存する。通常、組成物は、ピルビン酸塩濃度が体重１ｋｇあたり１ｍｍｏｌ以下、好ましくは０．０１〜０．５ｍｍｏｌ／ｋｇ、より好ましくは０．１〜０．３ｍｍｏｌ／ｋｇの濃度で投与される。投与速度は、好ましくは１０ｍｌ／秒未満、より好ましくは６ｍｌ／秒未満、最も好ましくは５ｍｌ／秒〜０．１ｍｌ／秒である。投与後４００秒以内、好ましくは１２０秒以内、より好ましくは６０秒以内、特に好ましくは投与後２０〜５０秒後、最も好ましくは投与後３０〜４０秒後に、関心体積を周波数及び空間選択的にエンコーディングするＭＲイメージングシークエンスが適用される。これにより、１３Ｃ−乳酸塩、１３Ｃ−アラニン及び１３Ｃ−ピルビン酸塩の代謝画像、好ましくは、１３Ｃ−乳酸塩、１３Ｃ−アラニン、１３Ｃ−炭酸水素塩及び１３Ｃ−ピルビン酸塩の代謝画像が得られる。同時に、プロトンＭＲＩ造影剤を用いて、或いは用いずにプロトン画像の取り込みを行い、解剖学的画像及び／又は組織灌流画像を得る。
【００４９】
関心体積のエンコーディングは、例えば、Ｔ．Ｒ．Ｂｒｏｗｎ他，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ７９，３５２３−３５２６（１９８２）；Ａ．Ａ．Ｍａｕｄｓｌｅｙ他，Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓ５１，１４７−１５２（１９８３）に記載の、いわゆる分光イメージングシークエンスによって達成することができる。スペクトルイメージデータは、多数の体積要素からなり、個々の体積要素は完全な１３Ｃ−ＭＲスペクトルを含んでいる。１３Ｃ−ピルビン酸塩及びその１３Ｃ−代謝産物は、全て１３Ｃ−ＭＲスペクトルにおいて固有の位置にピークを有しており、それらの同定に用いることができる。その共鳴周波数におけるピークの積分強度は、それぞれ、１３Ｃ−ピルビン酸塩及びその１３Ｃ−代謝産物の量に直接関係している。１３Ｃ−ピルビン酸塩及び個々の１３Ｃ−代謝産物の量を、例えば、Ｌ．Ｖａｎｈａｍｍｅ他，Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．１２９，３５−４３（１９９７）に記載の時間領域フィッティング法を用いて評価する場合には、１３Ｃ−ピルビン酸塩及び個々の１３Ｃ−代謝産物について、カラー表示又はグレイ表示により、測定された１３Ｃ−ピルビン酸塩及び個々の１３Ｃ−代謝産物の量を表す画像を生成することができる。
【００５０】
分光イメージング法は、１Ｈ、３１Ｐ、２３Ｎａ等の全種類のＭＲ核を用いて代謝画像を生成することができる点で有用であることが実証されたが、スペクトルイメージを完全にエンコードするために多数回の繰返しが必要であるため、この方法は過分極１３Ｃにはあまり適していない。ＭＲ信号の取り込みの間中、過分極１３Ｃの信号が確実に受信されるよう注意を払う必要がある。これは、信号対雑音比は低下するが、位相エンコーディングの全ステップにおいて照射されるＲＦパルス角を小さくすることにより達成される。マトリックスのサイズを大きくすると、必要な位相エンコーディングのステップ数及びスキャン回数は増大する。
【００５１】
Ｐ．Ｃ．Ｌａｕｔｅｒｂｕｒ（Ｎａｔｕｒｅ，２４２，１９０−１９１，（１９７３）及びＰ．Ｍａｎｓｆｉｅｌｄ（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃ．６，Ｌ４２２−Ｌ４２６（１９７３））の先駆的な研究に基づくイメージング法は、データ取り込みの際に読み出し用の勾配磁場（グラジエント）を印加することを含み、信号対雑音比の高い画像又は同等物、空間分解能の高い画像が得られる。しかし、これらのイメージング方法の基本形を用いても、１３Ｃ−ピルビン酸塩及びその１３Ｃ−代謝産物を分離して画像化することはできず、１３Ｃ−ピルビン酸塩及び全ての１３Ｃ−代謝産物の信号を含む画像しか得られないため、個々の代謝産物を同定することはできない。
【００５２】
好ましい実施形態では、周波数をコードするために多重エコーを用いたイメージングシークエンスが用いられる。水と脂質が分離した１Ｈ画像を生成することができるシークエンスは、例えば、Ｇ．Ｇｌｏｖｅｒ，Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｉｍａｇｉｎｇ１９９１；１：５２１−５３０及びＳ．Ｂ．Ｒｅｅｄｅｒ他，ＭＲＭ５１３５−４５（２００４）に記載されている。測定する代謝産物及びそのＭＲ周波数は既知であるため、上記参考文献に記載の方法を、ピルビン酸塩、アラニン及び乳酸塩、好ましくはピルビン酸塩、アラニン、乳酸塩及び炭酸水素塩の画像化に直接適用すると、古典的なスペクトル画像化技法よりも高品質な信号、空間分解能がより高い信号及び短い取り込み時間が与えられ、過分極１３Ｃ−ＭＲ信号をより有効に使用することができる。
【００５３】
腫瘍組織は、灌流が増大し代謝活性が向上するという特徴を示すことが多い。代謝の要求が高く、かつ／又は毛細血管からより離れた細胞によって誘導される血管床の増加、血管新生という過程によっても、エネルギーの恒常性を維持するために必要とされるエネルギーを供給するに足るだけの物質の確保は不可能である。このような領域内では、細胞が十分なエネルギーを産生する点で問題が生じており、代謝パターンに顕著な変化が生じていることが期待される。問題が生じているがエネルギーの恒常性を維持している組織は、特に乳酸の産生量が増加しているという点においてエネルギー代謝が変化する。驚くべきことに、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩を用いると、ＭＲイメージングで用いることのできる短い時間窓内で、この代謝の変化を可視化でき、すなわち、腫瘍領域内で強度が高い１３Ｃ−乳酸塩の信号を用いて腫瘍を健康な組織と識別することが可能である。灌流は、腫瘍組織内では不均一であるため、１３Ｃ−乳酸塩の信号を、同一領域内に存在するピルビン酸塩の量（１３Ｃ−ピルビン酸塩の信号）で補正することが好ましい。この補正により、ピルビン酸塩の信号に対して乳酸塩の信号強度が高い組織の領域を強調することができ、腫瘍組織と正常組織の識別が改善される。
【００５４】
ピルビン酸塩の信号による補正を行うためには、個々の画像中で乳酸塩及びピルビン酸塩の画像における最大値へと正規化する。次に、正規化した乳酸塩の画像に反転したピルビン酸塩の画像、例えば、画像内のピルビン酸塩の信号の最大強度とピクセル毎のピルビン酸塩の信号強度との差をかけ合わせる。最終段階として、上記の操作により得られた中間結果に元の乳酸塩の画像をかけ合わせる。
【００５５】
代謝が変化している領域を強調するために、１３Ｃ−アラニンの信号強度の減少と関連のある強度の高い１３Ｃ−乳酸塩の信号を、上の段落で述べたような操作に用いることができる。驚くべきことに、腫瘍領域の同定、すなわち、腫瘍組織と正常組織の識別は、この補正によっても改善される。アラニンの信号による補正を行うためには、個々の画像において乳酸塩及びアラニンの画像における最大値へと正規化する。次に、正規化した乳酸塩の画像に反転したアラニンの画像、例えば、画像内のアラニンの信号の最大強度とピクセル毎のアラニンの信号強度との差をかけ合わせる。最終段階として、上記の操作により得られた中間結果に元の乳酸塩の画像をかけ合わせる。同様に、１３Ｃ−炭酸水素塩の信号も、解析に用いることができる。さらに、プロトンＭＲＩ造影剤を用いて、或いは用いずに取り込みを行ったプロトン画像を解析に用いて、解剖学的画像及び／又は組織灌流画像を得ることもできる。
【００５６】
他の好ましい実施形態では、本発明の組成物を繰り返し投与することにより、動的検査を行うことができる。この点は、患者の体内を比較的長時間循環するために動的検査を行うことができない他のＭＲ造影剤と比較した場合のこの組成物のさらなる利点である。
【００５７】
本発明の組成物は、生体内でのＭＲによる腫瘍のステージ判定のための造影剤としてさらに有用である。上の段落で述べたような代謝画像及び／又は代謝比の画像は、腫瘍のサイズや代謝活性によって定義された、適切に区分された分類を用いれば、この目的に用いることができる。
【００５８】
さらに、本発明の組成物は、生体内における腫瘍の治療効果のＭＲによるモニタリング、例えば、治療用抗ガン剤及び／又は放射線治療による治療又は任意の除去法、すなわち、ラジオ波、マイクロ波若しくは超音波と組み合わせた化学的除去法を用いた、或いは用いない任意の治療を行った場合における代謝パターンの直接的な変化のモニタリングに用いる造影剤として有用である。
【００５９】
患者又は動物に対する前処理によってタンパク質代謝、脂質代謝又はエネルギー代謝全般を乱すことにより、腫瘍のＭＲイメージングに影響を与え、改善することができる。これらを達成する手段は周知であり、絶食（例えば一晩）、グルコース投与等が例として挙げられる。
【００６０】
好ましい実施形態では、本発明の組成物は、脳腫瘍、乳ガン、大腸／結腸直腸ガン、肺ガン、腎ガン、頭部及び頚部腫瘍、筋腫、胃ガン、食道ガン、卵巣腫瘍、膵臓ガン及び前立腺ガンに対する、生体内におけるＭＲ腫瘍イメージング、腫瘍の治療効果のモニタリング及び腫瘍のステージの判定のための造影剤として有用である。さらに、本発明の組成物は、特に生体内における前立腺ガンのＭＲイメージング、すなわち、生体内での前立腺ガンの診断及び／又は前立腺ガンのステージの判定及び／又は前立腺ガンの治療効果のモニタリングのためのＭＲ造影剤として特に有用であることが見出された。
【００６１】
男性が、医師に排尿時の苦痛及び不快感を訴える場合、前立腺ガンが疑われる。その男性が５０歳以上の場合には、前立腺特異抗原（ＰＳＡ）検査が行われる。ＰＳＡ値の上昇及び／又は直腸内触診での異常に基づいて、前立腺ガンの疑いが持たれる。ＰＳＡ検査の結果が陽性の場合、患者は、超音波による生体検査のために専門家（泌尿器科医）の下に送られる。米国及びヨーロッパでは、１年間に２００万件以上の生体検査が行われており、それぞれ、６例中５例及び３例中２例は陰性である。初期の段階で発見されれば、これらの患者の５年後生存率は１００％である。前立腺ガンは最も患者数の多いガンであり、男性のガンによる死亡原因の第２位であるため、前立腺ガンを早期の段階で発見することができ、生体検査の件数を低減させるのに有用な前立腺ガンの診断方法に対する医学上の強い要請が存在する。
【００６２】
前立腺の１３Ｃ−イメージングには、送受信用の１３Ｃ−ＲＦ体積コイルが必要であり、好ましくは送信用の１３Ｃ−ＲＦ体積コイルとＭＲ受信専用の直腸内ＲＦコイルとを組み合わせて用いられ、より好ましくは、送受信用のフェイズドアレイ１３Ｃ−ＲＦ体積コイルとＭＲ受信専用の直腸内ＲＦコイルとを組み合わせて用いられる。特に好ましくは、１３Ｃ−イメージングの後で１Ｈ−前立腺画像の取り込みが可能なコイルである。
【００６３】
本発明の他の態様は、１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩と式（Ｉ）で表されるラジカルとを含む組成物である。
【００６４】
好ましい実施形態では、組成物は、Ｍが、水素又は生理学的に許容できる１当量の陽イオンを表す、式（Ｉ）で表されるラジカルを含んでいる。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メグルミン等の有機アミンイオンを表す。最も好ましくは、Ｍは、水素又はナトリウムを表す。
【００６５】
さらに好ましい実施形態では、組成物は、Ｒ１が、同一又は異なるヒドロキシメチル基又はヒドロキシエチル基を表す、式（Ｉ）で表されるラジカルを含んでいる。他の好ましい実施形態では、Ｒ１は、同一又は異なる直鎖又は枝分れアルコキシル化されたＣ１〜Ｃ４炭化水素基、好ましくは、−ＣＨ２−Ｏ−（Ｃ１〜Ｃ３−アルキル）、−（ＣＨ２）２−Ｏ−ＣＨ３又は−（Ｃ１〜Ｃ３−アルキル）−Ｏ−ＣＨ３を表す。他の好ましい実施形態では、Ｒ１は、同一又は異なる直鎖又は枝分れアルコキシル化され末端にヒドロキシル基を有するＣ１〜Ｃ４炭化水素基、好ましくは、−ＣＨ２−Ｏ−Ｃ２Ｈ４ＯＨ又は−Ｃ２Ｈ４−Ｏ−ＣＨ２ＯＨを表す。さらに好ましい実施形態では、Ｒ１は、同一又は異なる直鎖の、アルコキシル化されたＣ１〜Ｃ４炭化水素基、好ましくは、メトキシ基、−ＣＨ２−ＯＣ２Ｈ５又は−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３で、最も好ましくは、?ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３を表す。
【００６６】
特に好ましい実施形態では、組成物は、Ｍが水素又はナトリウムを表し、Ｒ１が同一であり、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３を表す式（Ｉ）で表されるラジカルを含む。
【００６７】
さらに好ましい実施形態では、組成物は、同位体濃縮率が、好ましくは、７５％以上、より好ましくは、８０％以上及び特に好ましくは、９０％以上であり、最も好ましくは、同位体濃縮率が９０％を上回っている１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩を含んでいる。理想的には、濃縮率は１００％である。
【００６８】
１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩は、Ｃ１−位、Ｃ２−位、Ｃ３−位、Ｃ１−位及びＣ２−位、Ｃ１−位及びＣ３−位、Ｃ２−位及びＣ３−位又はＣ１−位、Ｃ２−位及びＣ３−位、好ましくはＣ１−位において同位体濃縮がなされていてもよい。
【００６９】
特に好ましい実施形態では、組成物は、１３Ｃ−ピルビン酸と、Ｍが水素又はナトリウムを表し、Ｒ１が同一であり、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３を表す式（Ｉ）で表されるラジカルとを含んでいる。最も好ましくは、組成物は、１３Ｃ−ピルビン酸と、Ｍが水素又はナトリウムを表し、Ｒ１が同一であり、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３を表す式（Ｉ）で表されるラジカルとからなる。
【００７０】
１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩と、式（Ｉ）で表されるラジカルとを含む本発明の組成物は、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩の製造、例えば、本発明の方法にしたがう過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩の製造に特に有用である。従って、本発明の他の態様は、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩の製造における、１３Ｃ−ピルビン酸及び／又は１３Ｃ−ピルビン酸塩と、式（Ｉ）で表されるラジカルとを含む組成物の使用である。
【００７１】
Ｍが水素又はナトリウムを表し、Ｒ１が同一であり、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３を表す式（Ｉ）で表されるラジカルは、１３Ｃ−ピルビン酸に可溶であり、溶液中で安定であるという性質を有しているため、特に本発明の方法においての使用が適していることが見出された。さらに、それらは、本発明の方法の工程ｂ）において高い分極効率を示し、溶解工程ｃ）において安定であり、この工程で塩基が用いられた場合にも同様である。それらは、本発明の方法の工程ｄ）において、例えば、疎水性の濾過材を用いて濾過することにより容易に除去することができる。
【００７２】
これらのラジカルは新規であるため、本発明の他の態様は、式（Ｉ）で表され、Ｍは、水素又はナトリウムを表し、Ｒ１は、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３を表すラジカルである。
【００７３】
本発明のラジカルは、実施例１に従って合成することができる。要約すると、ラジカルは、３当量のメタル化された単量体アリール化合物と、１当量の適当な保護基を有するカルボン酸誘導体とを反応させ、３量化した中間体を生成させることにより合成することができる。この中間体をメタル化し、次いで、例えば、二酸化炭素と反応させると、トリチルカルビノールトリカルボン酸が得られ、さらに強酸で処理すると、トリアリールメチル陽イオンが生成する。その後、この陽イオンを還元すると、安定なトリチルラジカルが生成する。
【００７４】
本発明のさらなる態様は、ＤＮＰ処理における、化合物の過分極のための常磁性試薬としての本発明に係るラジカルの使用である。
【実施例】
【００７５】
実施例１：トリス（８−カルボキシ−２，２，６，６−テトラ（メトキシエチル）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の合成
国際公開第９８／３９２７７号の実施例７に従って合成したトリス（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１０ｇ（７０ｍｍｏｌ）を、アルゴン雰囲気下でジメチルアセタミド２８０ｍｌに懸濁した。水素化ナトリウム（２．７５ｇ）、次いでヨウ化メチル（５．２ｍｌ）を加え、わずかに発熱反応である反応を、３４℃の水浴中で６０分間行わせた。水素化ナトリウム及びヨウ化メチルを、それぞれ同量ずつ２回繰り返して加え、最後の添加後に、混合物を室温で６８時間撹拌し、５００ｍｌの水中に注いだ。１ＭＮａＯＨ（水溶液）４０ｍｌを用いてｐＨをｐＨ＞１３に調整し、混合物を室温で１５時間撹拌して生成したメチルエステルを加水分解した。その後、２ＭＨＣｌ（水溶液）５０ｍｌを用いて、混合物をｐＨが約２となるように酸性化し、酢酸エチル（５００ｍｌ及び２×２００ｍｌ）で抽出した。有機相をまとめてＮａ２ＳＯ４上で乾燥後、蒸発乾固させた。粗生成物（２４ｇ）を、アセトニトリル／水を溶離剤として分種ＨＰＬＣにより精製した。集めたフラクションを蒸発させ、アセトニトリルを除去した。残った水相を酢酸エチルで抽出し、有機相をＮａ２ＳＯ４上で乾燥後蒸発乾固した。水（２００ｍｌ）を残渣に加え、１ＭＮａＯＨ（水溶液）を用いてｐＨを注意深く７に調整すると、この過程の間に残渣はゆっくり溶解した。中和後、水溶液を凍結乾燥した。
【００７６】
実施例２：１３Ｃ−ピルビン酸及び実施例１のラジカルを用いた、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩の製造
実施例１のラジカル５．０ｍｇを１３Ｃ１−ピルビン酸（１６４μｌ）に溶解して、２０ｍＭ溶液を調製した。試料を均一になるまで混合し、溶液の一部（４１ｍｇ）を試料カップに入れ、ＤＮＰ分極装置内に挿入した。
【００７７】
試料は、ＤＮＰ条件下、１．２Ｋで、３．３５Ｔの磁場中でマイクロ波（９３．９５０ＧＨｚ）の照射を受けた。２時間後、分極を終了し、国際公開第０２／３７１３２号に記載の溶解装置を用いて、試料を水酸化ナトリウム及びトリス（ヒドロキシメチル）−アミノメタン（ＴＲＩＳ）の水溶液に溶解し、過分極１３Ｃ−ピルビン酸ナトリウムの中性の溶液を得た。溶解した試料について、速やかに１３Ｃ−ＮＭＲによる分析を行い、分極の評価を行ったところ、１３Ｃの分極率が１９．０％という値が得られた。
【００７８】
実施例３：１３Ｃ−ピルビン酸及び実施例１のラジカルを用いた、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩の製造
実施例１のラジカル（２０９．１ｍｇ）を１３Ｃ１−ピルビン酸（５５３ｍｇ）及び未標識のピルビン酸（１０．５０５ｇ）に溶解して、１５ｍＭ溶液を調製した。試料を均一になるまで混合し、溶液の一部（２．０１５ｇ）を試料カップに入れ、ＤＮＰ分極装置内に挿入した。
【００７９】
試料は、ＤＮＰ条件下、１．２Ｋで、３．３５Ｔの磁場中でマイクロ波（９３．９５０ＧＨｚ）の照射を受けた。４時間後、分極を終了し、国際公開第０２／３７１３２号に記載の溶解装置を用いて、試料を水酸化ナトリウム及びトリス（ヒドロキシメチル）−アミノメタン（ＴＲＩＳ）の水溶液に溶解し、１００ｍＭＴＲＩＳ緩衝液中のピルビン酸塩の全濃度が０．５Ｍである、過分極１３Ｃ−ピルビン酸ナトリウムの中性の溶液を得た。溶解装置と直列にクロマトグラフィー用カラムを接続した。カラムは、バリアン社（ＶａｒｉａｎＩｎｃ．）製で、疎水性充填材（Ｂｏｎｄｅｓｉｌ−Ｃ１８、４０μｍ、注文番号１２２１３０１２）を充填したカートリッジ（直径３８ｍｍ、高さ１０ｍｍ）よりなる。溶解した試料をカラムに通すと、ラジカルが選択的に吸着された。ろ液について、速やかに１３Ｃ−ＮＭＲによる分析を行い、分極の評価を行ったところ、１３Ｃの分極率が１６．５％という値が得られた。その後、ラジカルの残留濃度を、紫外分光計により測定波長４６９ｎｍで分析したところ、検出限界の０．１μＭ未満であった。
【００８０】
実施例４：１３Ｃ−ピルビン酸及びトリス（８−カルボキシ−２，２，６，６−テトラ（ヒドロキシエトキシ）ベンゾ−［１，２、−４，５−ｄ’］−ビス−（１，３）ジチオール−４−イル）メチルナトリウム塩を用いた、過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩の製造
トリス（８−カルボキシ−２，２，６，６−テトラ（ヒドロキシエトキシ）ベンゾ−［１，２、−４，５−ｄ’］−ビス−（１，３）ジチオール−４−イル）メチルナトリウム塩は、国際公開第９８／３９２７７号の実施例２９に記載の方法により合成した。トリス（８−カルボキシ−２，２，６，６−テトラ（ヒドロキシエトキシ）ベンゾ−［１，２、−４，５−ｄ’］−ビス−（１，３）ジチオール−４−イル）メチルナトリウム塩を１３Ｃ１−ピルビン酸（８３．１ｍｇ）に溶解して、２０ｍＭ溶液を調製した。試料を均一になるまで混合し、溶液の一部（４１ｍｇ）を試料カップに入れ、ＤＮＰ分極装置内に挿入した。試料は、ＤＮＰ条件下、１．２Ｋで、３．３５Ｔの磁場中でマイクロ波（９３．９５０ＧＨｚ）の照射を受けた。試料からの１３Ｃ−ＮＭＲ信号の取り込みを、バリアン社製Ｉｎｏｖａ−２００ＮＭＲ分光計を用いて行った。ＤＮＰを介した分極の増大を、熱平衡下での１３Ｃ−ＮＭＲ信号及び増大したＮＭＲ信号の測定結果より計算した。１３Ｃの分極率として１６％という値が得られた。
【００８１】
実施例５：造影剤として過分極１３Ｃ−ピルビン酸塩を用いた腫瘍イメージング
５．１．腫瘍動物モデル及び腫瘍の調製
Ｒ３２３０ＡＣは、雌性Ｆｉｓｃｈｅｒ３４４系ラット中で維持が可能なラットの乳腺線ガンである。動物の腫瘍モデルを確立するために、ＲＰＭＩ１６４０培地、１０％ウシ体胎児血清（ＦＢＳ）及び１０％ＤＭＳＯを含むＲ３２０３０細胞の凍結したバイアルを３７℃で速やかに解凍した。その後、細胞の溶液をＦＢＳに移し、ＲＰＭＩ１６４０培地を追加した。最後に、細胞の懸濁液を２５ｃｍ２の培養フラスコに移し、３７℃、５％ＣＯ２のインキュベータ中に入れた。培地は毎日交換した。ラットに投与する日に、機械的に又はトリプシンを用いて細胞を剥離した。カルシウム及びマグネシウムを含まないリン酸緩衝液で細胞を洗浄した。トリプシン（０．０５％トリプシンを０．０２％ＥＤＴＡ水溶液に溶解したもの）を２〜５分かけて加えた。その後、ＦＢＳ５ｍｌを加え、細胞を、ＦＣＳ及び抗生物質（ペニシリン１００ＩＵ／ｍｌ、ストレプトマイシン１００ＩＵ／ｍｌ及びアンフォテリシンＢ２．５μｇ／ｍｌ）を含むＲＰＭＩ１６４０培地を入れたビーカーに移した。細胞溶液を遠心分離して、細胞ペレットを、ＦＢＳ及び抗生物質を含むＥＰＭＩ培地２０ｍｌに再懸濁し、遠心分離及び再懸濁を繰り返した。その後、細胞を、４×１０６個／ｍｌＲＰＭＩ１６４０培地となるようにバイアルに分注した。ドナー腫瘍を得るために、雌性フィッシャー３４４系ラット（チャールズ・リバー社、１８０〜２００ｇ）を麻酔し、０．３ｍｌの細胞懸濁液を、鼠径部両側に皮下注射した。１５日後及び２２日後に、Ｆ．Ａ．Ｂｕｒｇｅｎｅｒ他，ＩｎｖｅｓｔＲａｄｉｏｌ２２／６（１９８７），４７２−４７８；Ｓ．Ｓａｉｎｉ他，Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．１２９／１（１９９７），３５−４３に記載の方法により、腫瘍の切片を調製した。レシピエントである雌性フィッシャーラットの腹側縁上を２箇所切開した。腫瘍の切片を開口内に挿入し、縫合した。腫瘍の移植から１２〜１４日後に、ラットのイメージングを行った。
【００８２】
５．２．ラットの調製及びプロトンＭＲイメージング
計量したラットをイソフルラン（２〜３％）で麻酔し、体温を３７℃以上に保つために加熱テーブル上に保持した。カテーテルを、尾静脈及び左総頚動脈に挿入した。ラットをＭＲ装置に移し、ＦＣ−１０４フルオリナートを循環させることにより約３７℃に加熱した自家製のパッド上に配置した。この液体は、１Ｈ−及び１３Ｃ−ＭＲイメージングの際にバックグラウンド信号を生じない。開放型呼吸器に接続された長いチューブから０．４Ｌ／分の速度で供給される１〜２％イソフルランにより麻酔を継続した。動脈カテーテルを、Ｔ字管を介して圧力計及び生理食塩水供給ポンプ（流速０．１５ｍＬ／分）に接続して、カテーテルが血栓で詰まるのを防止した。ラットを、ラット用ＭＲコイル（ＲａｐｉｄＢｉｏｍｅｄｉｃａｌ社（ドイツ）製）に入れ、標準的なプロトンＭＲイメージングシークエンスによりイメージングを行い、解剖学的情報を得て腫瘍の位置を決定した。
【００８３】
５．３．１３Ｃ−ＭＲイメージング
ＭＲ装置により測定したプロトンの周波数に基づき、１３Ｃ−アラニンの共鳴周波数を下式により求めた。
【００８４】
１３Ｃ１−アラニンの周波数＝０．２５１４４×［（装置のプロトン共鳴周波数×１．０００２１）−０．０００３９７７０８］
計算により求められた周波数より、１３Ｃ１−アラニンに由来するＭＲ信号の位置は、１３Ｃ１−乳酸塩の共鳴信号がその左側に、１３Ｃ１−ピルビン酸塩の共鳴信号が１３Ｃ１−アラニンの右側の位置になる。非局所的なＭＲ分光シークエンスを用いて測定を行い、１３Ｃ−ＭＲコイル及び装置のＭＲ周波数が正しく設定されていることを確認した。腫瘍をカバーするよう１３Ｃ−画像の位置（スライス厚１０ｍｍ、平面ピクセルサイズ５×５ｍｍ２）を定めた。再構成段階で画像データにゼロフィリングを行い、２．５×２．５×１０ｍｍ３の分解能を得た。ＴＲＩＳ緩衝液（９０ｍＭ）に溶解した１３Ｃ１−ピルビン酸塩を、１０ｍｌ／ｋｇの用量で、１２秒間で、最小体積２ｍｌを尾静脈から注入し、注入開始から３０秒後（注入完了から１８秒後）に、化学シフト１３Ｃ−ＭＲシークエンスを開始した。
【００８５】
５．４．ＭＲイメージングデータの解析
ＭＲイメージングにより１６×１６要素のマトリックスが得られ、個々の要素又はピクセル／ボクセルは１３Ｃ−ＭＲスペクトルを含んでいる。再構成段階で、マトリックスに対し、空間分解能を増大するのに有用な数学的操作であるゼロフィリングを行い、３２×３２に拡大された。データセットは１０２４のスペクトルを含んでおり、さらに解析を行うために、Ｄｉｃｏｍフォーマットでエクスポートされた（ＤＩＣＯＭは、医療情報のデジタル通信に関する標準規格書を指定商品とする北米電子機器工業会の登録商標である）。これらのスペクトルのうち約半分は、ボクセルが動物の体外に位置していたので、ＭＲ信号を含んでいなかった。動物の体内では、ピルビン酸塩の信号強度が高く、乳酸塩及びアラニンがほとんど存在しないボクセル（血流プール）がある一方、他のボクセルはピルビン酸塩、アラニン及び乳酸塩がほぼ同量ずつ存在していた。
【００８６】
ピルビン酸塩、アラニン及び乳酸塩の強度は、以下の条件を含む時間領域フィッティング法を用いて求めた。
ゼロ次の位相は、全データセットにわたって一定。
１次の位相は１．４ミリ秒。
時間領域の線幅又は減衰は、個々の代謝産物についてそれぞれ別個に、全データセットの平均線幅の０．５〜３倍の変動を許容。
周波数は、最も高いピーク（ユーザが定義する必要あり）について、全データセットにわたって観測された平均周波数に対して両方向に２０Ｈｚの変動を許容。
【００８７】
乳酸塩、アラニン及びピルビン酸塩の強度をマトリックス中で再配列し、再サンプリングを行い、プロトン解剖学的ＭＲ画像の分解能とのマッチングをとる。１３Ｃ−ＭＲ画像の解剖学的画像上への投影を自動的に行い、オペレータに依存しない結果を得る。結果は、ラットの腫瘍の解剖学的プロトン画像、解剖学的画像上に投影されたピルビン酸塩、乳酸塩及びアラニンに関する代謝１３Ｃ−画像を含む画像セットとして表示され、画像には、各ピクセルについて以下が表示される。
（［乳酸塩］ｎｏｒｍ×（［ピルビン酸塩］ｍａｘ−［ピルビン酸塩］）ｎｏｒｍ）×［乳酸塩］
（［乳酸塩］ｎｏｒｍ×（［アラニン］ｍａｘ−［アラニン］）ｎｏｒｍ）×［乳酸塩］が表示されている。
ここで、「［・・・］ｎｏｒｍ」という用語は、正規化、すなわち、代謝画像における最大値へと調整された強度を表し、「［乳酸塩］」は、計算された強度を表す。
【００８８】
腫瘍領域に最も高い乳酸塩の信号がある状態又は腫瘍領域において乳酸塩のピルビン酸塩に対する比率が高く、かつ同じピクセル領域内で乳酸塩のアラニンに対する存在比率が高い状態が、１３Ｃ−ＭＲ画像における腫瘍組織と正常組織の識別が成功したと定義される。
【００８９】
５．５．生物学的分析
腫瘍部位には、目視による検査で出血の兆候が認められた。腫瘍をラットの身体から切り離し、秤量後半分に切断した。腫瘍の内部を目視により検査したところ、均質性、壊死及び出血が認められた。腫瘍組織を４％ホルマリン中に保存した。
【００９０】
腫瘍に罹ったラットのうち、以下の条件を満たすものが評価に適していると考えられる。
腫瘍の重量は１００ｍｇより多い。
腫瘍の内部に目視できる壊死や嚢胞が存在しない。
体温が３５℃以上である。
ＭＲ検査の際に、動脈圧が６０ｍｍＨｇより高い。
【００９１】
５．６．結果
１８頭のラットについて、合計で３０の異なる腫瘍のイメージングを行った。１頭のラットについては失敗し、３つの腫瘍については、上の段落５．５に記載の生物学的条件を満たさなかった。残りの１７頭における２６の腫瘍は、均質であり、その内部は重量感があり壊死を起こしていない。注入時の１３Ｃ１−ピルビン酸塩の平均分極は２１．２±２．９％（平均±標準偏差）であり、ｐＨは８．０８±０．１４（平均±標準偏差）であった。
【００９２】
図１は、１頭のラットについて撮像した、（１）プロトンの参照画像で、図中の矢印は腫瘍の位置を示す、（２）１３Ｃ−ピルビン酸塩の画像、（３）１３Ｃ−乳酸塩の画像、（４）１３Ｃ−アラニンの画像、（５）１３Ｃ−ピルビン酸塩で補正した１３Ｃ−乳酸塩の画像及び（６）１３Ｃ−アラニンで補正した１３Ｃ−乳酸塩の画像よりなる典型的な画像の組を示す。画像（２）〜（６）は、プロトンの参照画像と融合している。
【００９３】
図２は、同じ画像の組を示すが、解剖学的プロトン画像と融合していない画像（２）〜（６）よりなる。
【００９４】
結果として、腫瘍の位置は、高い代謝活性に起因するピルビン酸塩の高信号（２）により示される。しかし、乳酸塩の信号（３）により、最終的に腫瘍の正確な位置が特定される。アラニンは、骨格筋内では観測されるが、腫瘍組織には存在しない（４）。ピルビン酸塩及びアラニンで補正した乳酸塩の信号（５）及び（６）は、いずれも腫瘍に対して優れたコントラストを有する。
【００９５】
このように、代謝画像において腫瘍の位置は乳酸塩の高信号、ピルビン酸塩で補正した乳酸塩の高信号及びアラニンで補正した乳酸塩の高信号によって示されることが実証された。
【００９６】
代謝１３Ｃ−ＭＲ画像の解析より、以下の症例数において腫瘍領域で代謝のコントラストを示した。
【００９７】
乳酸塩の信号については２６の腫瘍中２４例。
【００９８】
ピルビン酸塩で補正（５．５，ａ）した乳酸塩の信号については２６の腫瘍中２６例。
【００９９】
アラニンで補正（５．５，ｂ）した乳酸塩の信号については２６の腫瘍中２６例。
【０１００】
本研究における全成功率は、２６例中２６例、１００％であった。
【０１０１】
本研究により、過分極１３Ｃ１−ピルビン酸塩は、対象となる領域（腫瘍）に、化合物の撮像が可能な時間内に到達し、化合物及びその代謝産物の撮像が可能で、代謝のコントラストが得られることが示された。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】１頭のラットについて撮像した、（１）プロトンの参照画像で、図中の矢印は腫瘍の位置を示す、（２）１３Ｃ−ピルビン酸塩の画像、（３）１３Ｃ−乳酸塩の画像、（４）１３Ｃ−アラニンの画像、（５）１３Ｃ−ピルビン酸塩で補正した１３Ｃ−乳酸塩の画像及び（６）１３Ｃ−アラニンで補正した１３Ｃ−乳酸塩の画像からなる典型的な画像の組を示す図。画像（２）〜（６）は、プロトンの参照画像と融合している。
【図２】同じ画像の組であるが、解剖学的プロトン画像と融合していない画像（２）〜（６）からなる画像の組を示す図。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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