(57)【要約】  本発明は、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）または磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）での使用に適した磁気共鳴（ＭＲ）剤を過分極化する方法を提供するものであって、ａ．ＭＲＩまたはＭＲＳの使用に適したＭＲ剤と、２０℃で１×１０-10秒未満の電子スピン緩和時間を有した常磁性金属イオンである少なくとも１種類の緩和剤とを含んだ溶液を準備する工程と、ｂ．５Ｋ未満の温度及び少なくとも１Ｔの磁場に前記溶液を曝す工程とを備える。緩和剤は、例えばジスプロシウムでもよい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）または磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）での使用に適した磁気共鳴（ＭＲ）剤を過分極化する方法であって、
ａ．ＭＲＩまたはＭＲＳの使用に適したＭＲ剤と、２０℃で１×１０-10秒未満の電子スピン緩和時間を有した常磁性金属イオンである少なくとも１種類の緩和剤とを含んだ溶液を準備する工程と、
ｂ．５Ｋ未満の温度及び少なくとも１Ｔの磁場に前記溶液を曝す工程と
を備えたことを特徴とする、磁気共鳴（ＭＲ）剤の過分極方法。
【請求項２】
前記緩和剤はランタノイドイオンであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ランタノイドイオンは、プラセオジムイオン、サマリウムイオン、ユウロピウムイオン、ジスプロシウムイオン、エルビウムイオン、及びホルミウムイオンからなるグループから選択されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記緩和剤はキレート化合物であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記キレート化合物は、ジエチレントリアミン５酢酸（ＤＴＰＡ）であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記溶液は、０．１Ｋ未満の温度に曝されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記溶液は、少なくとも５Ｔの磁場に曝されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記ＭＲＩまたは前記ＭＲＳでの使用に適した前記ＭＲ剤の過分極化レベルは、少なくとも１０％であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）または磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）での使用に適した磁気共鳴（ＭＲ）剤を過分極化する方法であって、
ａ．ＭＲＩまたはＭＲＳでの使用に適したＭＲ剤と、２０℃で１×１０-13秒未満の電子スピン緩和時間を有した常磁性金属イオンである少なくとも１種類の緩和剤とを含んだ混合物を準備する工程と、
ｂ．５Ｋ未満の温度及び少なくとも１Ｔの磁場に前記混合物を曝す工程と
を備えたことを特徴とする、磁気共鳴（ＭＲ）剤の過分極方法。
【請求項１０】
磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）または磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）での使用に適した磁気共鳴（ＭＲ）剤を過分極化する方法であって、
ａ．ＭＲＩまたはＭＲＳでの使用に適したＭＲ剤と、常磁性金属イオンである少なくとも１種類の緩和剤とを含んだ溶液を準備する工程と、
ｂ．５Ｋ未満の温度及び少なくとも１Ｔの磁場に前記溶液を曝す工程と
を備えたことを特徴とする、磁気共鳴（ＭＲ）剤の過分極方法。
【請求項１１】
磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）または磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）の方法であって、
請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法に従って過分極化された磁気共鳴剤を使用して実行されることを特徴とする、過分極方法。
【請求項１２】
前記ＭＲＩまたは前記ＭＲＳでの使用に適する前記磁気共鳴剤は、前記ＭＲＩまたは前記ＭＲＳ処理の間、前記緩和剤と混合された状態に保持されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記磁気共鳴映像法または前記磁気共鳴スペクトロスコピーでの使用に適し、請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法に従って過分極化されたことを特徴とする磁気共鳴剤。
【請求項１４】
２０℃で１×１０-10秒未満の電子スピン緩和時間を有する常磁性金属イオンである少なくとも１種類の緩和剤と、
前記緩和剤を請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法で使用するための説明書と
を備えることを特徴とするキット。
【請求項１５】
前記磁気共鳴映像法または前記磁気共鳴スペクトロスコピーでの使用に適する磁気共鳴剤と、
２０℃で１×１０-10秒未満の電子スピン緩和時間を有した常磁性金属イオンである少なくとも１種類の緩和剤と、
前記磁気共鳴剤と前記緩和剤とを請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法で使用するための説明書と
を備えることを特徴とするキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）または磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）への使用に好適な磁気共鳴剤の過分極方法に関する。さらに、本発明は、過分極化した磁気共鳴（ＭＲ）剤を準備する最初の工程を含む改善されたＭＲＩまたはＭＲＳの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴映像法や磁気共鳴スペクトロスコピーは、診断や研究のツールとして広範囲に使用されている。このような使い方が広く行き渡っている理由の１つは、上記の方法が非侵襲性であり、また、人体の検査でＸ線のような有害となりうる放射線に患者を曝す必要がないことにある。
磁気共鳴スペクトロスコピーは、生体内外での分子構造、分子力学、及び分子代謝の研究のための分析ツールとして広く使用されている。従来のＭＲＩは、主に水からの信号の検出、及び脂肪からの信号の検出に基づくところが大きく、生物医学研究や放射線診断において広く利用されている。これらの技術は非常に効果的ではあるが、検出された化合物の潜在的な核磁気をさらに利用することができると、より効果的である。
【０００３】
磁気共鳴信号の強度は、画像化核の核スピン状態間の分布密度の差、即ち、印加された磁場に従って並ぶ核磁気の分布密度と、印加された磁場に逆らって並ぶ核磁気の分布密度間の差に部分的に依存する。この差はボルツマン分布に従う。
熱平衡状態の下では（例えば、室温や体温）、磁場に逆らって並ぶ核磁気は、磁場に従って並ぶ核磁気よりもわずかにエネルギーが高く、結果としてわずかに小さい分布密度となる。２つの状態間の分布密度の差はとても小さいので、核磁気は弱い分極となると考えられている（一般的に約０．０１〜０．００１％）。
【０００４】
陽子磁気共鳴の場合、弱い分極のレベルは、わずかな比率の陽子（例えば水の中）しか検出されない（約１００００〜１０００００分の１）ということになり、13Ｃ、15Ｎ、31Ｐのような他の原子核の場合も分極は小さい。従って、この技法の感度を全般的に高めるために、この分極を増大させることがかなり重要になる。
１つの方法として、磁場の強さを増大させることが挙げられるが、今まで以上に強力な磁石を必要とするだけでなく、人体検査における有害な影響の可能性があるため制約がある。これに代わる方法は、原子核のスピン状態の非平衡分布を人工的に作り出すことであり、このような状態は過分極状態という。
【０００５】
13Ｃの原子核に適用可能な様々な過分極方法は、ゴルマン（Golman）他により調査されている（Ｅｕｒ．Ｒａｄｉｏｌ．１６，２００６，５７−６７ページ）。このような方法の１つは、いわゆる「力ずくの」方法であり、試料が超低温において非常に強力な磁場に曝される。しかしながら、13Ｃへの適用に関し、ゴルマンは実用化するために非現実的な超低温とする必要があると結論づけた。
【０００６】
類似した方法が、米国特許第６，１２５，６５４号明細書でホニッヒ（Honig）により提示されている。この特許では、「力ずくの」方法を使用して大量の過分極化された129Ｘｅを生産する方法について開示されており、129Ｘｅが低温（例えば、５〜１０ｍＫ）で強磁場（〜１０Ｔ）に曝されることにより分極レベルを増大させる。しかしながら、スピンが１／２の原子核について、低温の強磁場において、有効な分極レベルに到達するのに必要な時間（スピン格子緩和時間Ｔ1によって規定される）は非常に長いため、実用的な緩和時間にするために、ホニッヒは種々の「緩和スイッチ」の使用について開示している。
【０００７】
ホニッヒによれば、緩和スイッチの第１条件は、緩和時間Ｔ1の縮小をもたらすものでなければならないということである。第２条件は、低温及び強磁場の環境からキセノンを取り除く際に高い分極レベルが失われないように緩和スイッチが除去可能でなければならないということである。適切な緩和スイッチの例として、常磁性体酸素分子と、磁化して分散し、重合体内に包摂された微小粒子と、安定した遊離基と、ヨウ化水素、臭化水素、オルト水素、及び重水素化水素（ＨＤ）のような感光性分子と、照射や固定磁気ワイヤーによって誘導された不純物とがホニッヒにより開示されている。
【０００８】
別の方法であるスピン冷却技術が、アクセルソン（Axelsson）他により提示されている（米国特許出願公開第２００２／００５８８６９号明細書）。この技術では、分極化させる物質へ常磁性イオンをドープした後、当該混合物を低温かつ強磁場に置いて、磁場に対応した配向を繰り返しまたは連続して行う。アクセルソンはこの技術で、分極化させる物質は固体の状態、好ましくは単結晶の状態であることが必要であると開示している。また、好ましくは、生理的耐性を改善し、スピン格子緩和時間Ｔ1を延長するために、即ち、スピン冷却過程が完了したら過分極の急激な低下を防ぐために、できるだけ大きな比率の常磁性イオンを過分極化後のＭＲI剤から分離すべきだと記載している。
【０００９】
さらに他の方法は、ゴルマン（Golman）他による動的核分極（ＤＮＰ）法である（Ｅｕｒ．Ｒａｄｉｏｌ．１６、２００６、５７−６７ページ）。適切な低温及び磁場状態（例えば、１Ｋ、３Ｔ）の下で、13Ｃ原子核分極化は０．１％を下回るのに対し、９０％を越える電子が分極化される。ＤＮＰ法は、電子スピンから対をなす核スピンへの過分極化への転移に依存する。この方法は、電子共鳴周波数に近いマイクロ波の放射を介して達成される。この転移は、対になっていない電子を含む物質を過分極化させる物質にドープすることにより促進される。例えば、遷移金属イオン、並びにニトロキシド基及びトリチル基のような有機遊離基といった多くの常磁性物質は、ＤＮＰ剤として使用することができる（国際公開第９８／５８２７２号参照）。ＤＮＰにより、ＭＲＩ剤における核分極レベルを２０〜４０％以上に増加させることができる。しかしながら、常磁性剤は毒性を有する可能性があり、過分極化物質が体内へ注入される前に除去する必要がある。
【００１０】
ここでの記載に限らず、「過分極」という用語は、代表的な磁気共鳴作用条件（例えば、室温で２０Ｔまでの磁場）の下での平衡時よりさらに大きい分極を有するという意味で用いられている。従って、実例の分極が強磁場且つ低温状態の適用下での熱力学平衡にあったとしても、室温で２０Ｔまでの磁場における平衡時よりも分極の度合いが高い限り、低温且つ強磁場のときには過分極として実例を説明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６，１２５，６５４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／００５８８６９号明細書
【特許文献３】国際公開第９８／５８２７２号明細書
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Golman et al. Eur. Radiol. 16，2006，57-67ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
さらに、上述した方法はＭＲＩやＭＲＳに用いられる薬剤の効果的な過分極化をある程度得ることができるが、より効果的な過分極方法が依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）または磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）における使用に好適な磁気共鳴（ＭＲ）剤を過分極化する方法を提供するものであり、本発明の方法は、
ａ）ＭＲＩまたはＭＲＳの使用に適したＭＲ剤と、２０℃で１×１０-10秒未満の電子スピン緩和時間を有する常磁性金属イオンである少なくとも１種類の緩和剤とを含んだ溶液を準備する工程と、
ｂ）５Ｋ未満の温度及び少なくとも１Ｔの磁場に上記溶液を曝す工程と
を備えることを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に基づく緩和剤が、低温（即ち、５Ｋ未満）においてＭＲ剤の緩和時間（核スピン格子緩和時間）Ｔ1の大幅な減少を引き起こすことや、室温においてはＭＲ剤の緩和時間Ｔ1に微小な影響しか及ぼさないということが判った。
本発明の方法を用いて行われるＭＲＩまたはＭＲＳの方法では、緩和剤、即ち、２０℃で１×１０-10秒未満の電子スピン緩和時間を有する常磁性金属イオンが、過分極工程中に磁気共鳴（ＭＲ）剤の分極率を高める（換言すれば、加速する）という効果を有する。緩和剤なしでは有用な過分極を得るために何年もかかるのに対し、緩和剤を用いると、極めて短時間に有効なレベルの過分極を得ることができる。使用するために、ＭＲ剤は高い温度に（例えば室温）戻され、重要な点として、ＭＲ剤が低温環境（５Ｋ未満）から脱すると、緩和剤が非常に好ましくない過分極の低下を助長することはなくなる。ここで使用されている磁気共鳴（ＭＲ）剤という用語は、ＭＲＩまたはＭＲＳの使用に適している薬剤のことを示すときに用いられる。
【００１６】
通常状態において、ＭＲ剤における核磁気は環境との間で弱い相互作用を生じる。過分極率を増加させるためには、環境との相互作用を増大する必要がある。常磁性イオン（それら自体が強磁石である）が媒介として作用することができるので、この相互作用を増大することができる。
緩和剤、即ち、２０℃で１×１０-10秒未満の電子スピン緩和時間を有する少なくとも１種類の常磁性金属イオンは、電子スピン緩和時間が温度と共に変化するという特性のために、非常に好ましくない過分極低下を加速することなく、過分極率を高めることができると考えられる。
【００１７】
室温で１×１０-10秒未満の電子スピン緩和時間を有する常磁性イオンの「フリッピング（flipping）」は、室温では速すぎてＭＲ剤の原子核との間の強い緩和時間Ｔ1相互作用を引き起こすことができない。従って、少なくとも１種類の常磁性イオンは、室温では比較的不十分な緩和剤である。しかしながら、上述した特性を備える少なくとも１種類の常磁性イオンの電子スピン緩和時間は温度が下がるにつれて増大し、「フリッピング」の速度は減少し、ＭＲ剤の原子核との常磁性イオンの相互作用が増大する。従って、少なくとも１種類の常磁性イオンは、低温において比較的強い緩和剤になる。このような特徴は緩和剤が存在する場合、ＭＲ剤の緩和時間Ｔ１の大幅な減少によるものと考えられる。分子運動がゼロに近付く極低温（即ち、絶対零度に限りなく近い温度）においては、ＭＲ剤の相互作用が弱くなるために緩和剤の効力は再び低下する。
【００１８】
環境温度（室温）における緩和効果に対応して低温時の緩和効果が最大となるように、適切な電子スピン緩和特性（即ち、電子スピン緩和時間が１×１０-10秒未満）を有するイオンを選択可能であることが判った。
本発明の好ましい実施形態において、緩和剤はランタノイドイオンである。例えば、緩和剤はランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、またはルテチウムのいずれかのイオンにしてもよい。
【００１９】
特に好ましい実施形態として、特に短い電子スピン緩和時間、例えば１×１０-11秒未満、より好ましくは１×１０-12秒、またはさらに好ましくは１×１０-13秒未満の緩和時間を有する常磁性ランタノイドイオンが、本発明の方法に使用される。特に好ましいランタノイドイオンは、プラセオジム、サマリウム、ユウロピウム、ジスプロシウム、エルビウム、及びホルミウムからなるグループから選択される。
【００２０】
好ましい実施形態においては、秒または分の時間尺度（室温の溶液中における過分極低下の時間尺度）では過分極の低下にわずかな効果しかない一方で、週、月、または年の時間尺度（極低温における固有の過分極率の時間尺度）では顕著な過分極効果を有するように緩和剤の濃度を選択可能である。上記濃度は、０．１μＭ〜１Ｍ、好ましくは１μＭ〜１００ｍＭ、さらに好ましくは１０μＭ〜１ｍＭの範囲にあるのがよく、例えば０．１ｍＭであるのがよい。
【００２１】
緩和剤は１種類の常磁性イオン種または少なくとも２種類の常磁性イオン種の化合物であってもよい。
好ましくは、緩和剤はキレート化合物である。キレート化によって緩和剤の溶解度が改善されるとともに、過分極化したＭＲ剤や緩和剤を含む溶液の毒性が低減される。このように、キレート化は、緩和剤から過分極化したＭＲ剤をまず分離することなく患者（受診者）に過分極化したＭＲ剤及び緩和剤の混合物を注入することが可能となる。これにより、ＭＲＩ／ＭＲＳ処理を実行する方法が簡略化され（即ち、分離の工程は必要でなくなり）、さらに、過分極処理と実際のＭＲＩ／ＭＲＳ処理との間の時間が縮小されるという効果が得られる。このことは、過分極における損失が最小限になることを意味している。但し、別の実施例において、患者に注入される前に、過分極化したＭＲ剤から緩和剤を分離するようにしてもよい。
【００２２】
緩和剤の溶解度の改善および／または溶液中の毒性の低減が得られる公知の何れのキレート化剤を本発明の方法に使用してもよい。使用可能なキレート化剤の例には、ジエチレントリアミン５酢酸（ＤＴＰＡ）、テトラアザシクロドデカン４酢酸（ＤＯＴＡ）、１０−（２−ヒドロキシプロピル）−１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−１，４，７−３酢酸（ＨＰ−ＤＯ３Ａ）、及びジエチレントリアミン５酢酸ビスメチルアミド（ＤＴＰＡ−ＭＢＡ）が含まれる。特に好ましいキレート化剤は、ジエチレントリアミン５酢酸（ＤＴＰＡ）とすることができる。キレート化剤の的確な選択は、必要とされる特性や使用される金属による。
【００２３】
本発明の方法の過分極工程の間、ＭＲ剤及び緩和剤の溶液は低温に曝され、この低温は、例えば５Ｋより低く、好ましくは４．２Ｋより低く、より好ましくは２．５Ｋより低く、さらに好ましくは１．６Ｋより低く、よりさらに好ましくは１Ｋより低く、これより好ましくは０．１Ｋより低く、最も好ましいのは０．０１Ｋ以下である。
このような温度は、液化ヘリウム溶液への浸漬または希釈冷凍機のような極低温装置の使用といった様々な適合する方法により達成することができる。希釈冷凍機の原理は当業者によく知られているだろうが、ここで簡単に記載する。この手法は、3Ｈｅ及び4Ｈｅの２つの同位体の混合物を利用するものであって、７００ｍＫより低温に冷却した場合、自発的な相分離により3Ｈｅ濃厚相と3Ｈｅ希薄相を形成する。3Ｈｅ原子を濃厚相から希薄相まで移動させるにはエネルギーを必要とし、原子が継続的に濃厚相から希薄相への境界を越えるよう仕向けられると、混合物が冷却される。
【００２４】
あるタイプの希釈冷凍機は、連続サイクル希釈冷凍機として知られており、この冷凍機では、3Ｈｅ原子が一旦3Ｈｅ希薄相に移動すると、再度そのプロセスを開始するために再利用される。このようなシステムの利用により、０．００２Ｋより低い温度を達成することが可能になる。本発明の方法に使用することができる希釈冷凍機の例として、英国、オックスフォードシャー州、アビンドンのオックスフォード機器製ケルビノックス４００がある。
【００２５】
本発明の方法での過分極工程の間、ＭＲ剤及び緩和剤の溶液は強磁場にも曝され、この強磁場は、少なくとも１Ｔ、好ましくは少なくとも３Ｔ、より好ましくは少なくとも３．３５Ｔ、さらに好ましくは少なくとも５Ｔ、よりさらに好ましくは少なくとも７Ｔ、これより好ましくは少なくとも１０Ｔ、最も好ましいのは少なくとも１５Ｔである。
強磁場を生成する方法は、当業者に公知の方法であればどのようなものでもよく、例えば超電導磁石の使用により引き起こすことができる。適合する超電導磁石の例として、英国、オックスフォードシャー州、アビンドンのオックスフォード機器製アクティブシールド４００（９．４Ｔ）がある。
【００２６】
ＭＲ剤中に生成される分極レベルは、例えば０．１％を上回り、好ましくは１％を上回り、より好ましくは１０％を上回り、さらに好ましくは２５％を上回り、よりさらに好ましくは５０％を上回り、７５％を上回るのが最も好ましい。このような高い分極レベルにより特定の磁界強度に対してより多くの原子核が「可視化」され、従って生体内外での実験におけるＭＲＩまたはＭＲＳ処理の間に得られる信号対雑音比の値がより上昇するという効果がある。結果として、ＭＲＩ／ＭＲＳ処理により、より詳細な情報が得られる。多くの効果の中には、非常に少量のＭＲ剤を検出できる余地があると共に、非常に強力な磁石を利用する必要性の低減がある。
【００２７】
本発明のＭＲ剤及び緩和剤を含む溶液は、分極レベルに著しい上昇が生じる任意の期間中、５Ｋ未満の温度及び少なくとも１Ｔの磁場に曝してもよく、このときの分極レベルの上昇で、例えば分極レベルは０．１％を上回り、好ましくは１％を上回り、より好ましくは１０％を上回り、さらに好ましくは２５％を上回り、よりさらに好ましくは５０％を上回り、最も好ましいのは７５％を上回る。本発明のＭＲ剤及び緩和剤を含む溶液は、６ヶ月未満の間、５Ｋより低い温度及び少なくとも１Ｔの磁場に曝されるのが有効であり、好ましくは３ヶ月未満、より好ましくは１ヶ月未満、さらに好ましくは７日未満の期間とするのがよい。ＭＲ剤の過分極を達成するために使用される的確な条件に応じ、一実施例として、本発明のＭＲ剤及び緩和剤を含む溶液を、５Ｋ未満の温度及び少なくとも１Ｔの磁場に少なくとも１時間曝すようにしてもよい。他の実施形態として、本発明のＭＲ剤及び緩和剤を含む溶液を、５Ｋ未満の温度及び少なくとも１Ｔの磁場に少なくとも６時間、例えば少なくとも１日曝すようにしてもよい。
【００２８】
本発明の方法による過分極工程の間、ＭＲ剤及び緩和剤を含む溶液は５Ｋ未満の温度及び少なくとも１Ｔの磁場に曝される。分極率の上昇は、２０℃で１×１０-10秒未満の電子スピン緩和時間を有する常磁性金属イオンとの相互作用により達せられるものと考えられる。一実施例では、溶液へのマイクロ波の照射は同時に行わない。他の実施例では、溶液に対し繰り返して、磁場に対応した配向を繰り返し行ったり、連続して行ったりしない。さらに他の実施例では、溶液に対し円偏光の照射を行わない。
【００２９】
過分極化したＭＲ剤は、一旦低温環境から脱しても、十分に長い期間にわたり過分極を維持し、ゆとりを持って後工程を行うことが可能となる。
特に好ましい実施例では、ＭＲＩまたはＭＲＳ処理の間中、ＭＲ剤が緩和剤と混合されたままとなる。
【００３０】
また、本発明は、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）または磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）への使用に適した磁気共鳴（ＭＲ）剤を過分極化する方法を提供することにあり、本発明の方法は、
ａ．ＭＲＩまたはＭＲＳに適したＭＲ剤と、２０℃で１×１０-13秒未満の電子スピン緩和時間を有する常磁性金属イオンである少なくとも１種類の緩和剤を含む混合物を準備する工程と、
ｂ．上記混合物を５Ｋ未満の温度及び少なくとも１Ｔの磁場に曝す工程と、
を備える。
また、上述した好ましい実施例の特徴は、本発明の当該方法にも適用することができる。
【００３１】
また、本発明は、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）または磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）の使用に適した磁気共鳴（ＭＲ）剤を過分極化する方法を提供することにあり、本発明の方法は、
ａ．ＭＲＩまたはＭＲＳの使用に適した薬剤と、常磁性金属イオンである少なくとも１種類の緩和剤とを含む溶液を準備する工程と、
ｂ．５Ｋ未満の温度及び少なくとも１Ｔの磁場に上記溶液を曝す工程と、
を備える。
また、上述した好ましい実施例の特徴は、本発明の当該方法にも適用することができる。
【００３２】
さらに本発明は、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）または磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）に関する方法を提供し、当該映像法または当該スペクトロスコピーの処理は、本発明の方法によって過分極化され、ＭＲＩまたはＭＲＳの使用に適した磁気共鳴（ＭＲ）剤を使用して実行される。
他の実施例として、本発明は、２０℃で１×１０-10秒の電子スピン緩和時間を有する常磁性金属イオンである少なくとも１種類の緩和剤と、本発明の方法を使用するための説明書とを含むキットを提供する。
【００３３】
さらなる実施例として、本発明は磁気共鳴映像法または磁気共鳴スペクトロスコピーの使用に適した磁気共鳴（ＭＲ）剤と、少なくとも１種類の緩和剤であって、２０℃で１×１０-10秒未満の電子スピン緩和時間を有する常磁性金属イオンである緩和剤と、本発明の方法を使用するための説明書とを含むキットを提供する。
【００３４】
本発明の方法は核スピンが零ではないあらゆる原子核の過分極化にも使用可能である。好ましい実施例では、ＭＲ剤のＭＲ可視原子核が長い緩和時間Ｔ1を呈する。長い緩和時間Ｔ1を有するＭＲ剤が、３７℃の重水内において７Ｔの磁場のもとで、少なくとも６秒の緩和時間Ｔ1を有すると定義される。好ましくは、緩和時間Ｔ1は８秒以上であり、より好ましくは１５秒以上、さらに好ましくは３０秒以上、よりさらに好ましくは６０秒以上、最も好ましいのは１００秒以上である。長い緩和時間Ｔ1を伴う適切な原子核には、13Ｃ、15Ｎ、19Ｆ、3Ｌｉ、6Ｌｉ、15Ｎ、29Ｓｉ、または31Ｐを含む。
【００３５】
本発明の方法は、適合するいずれのＭＲ剤の過分極化にも使用することができる。ＭＲ剤の特定の原子のＭＲ可視化同位体が、本来最も豊富な同位体ではない場合、ＭＲ剤は13Ｃまたは15Ｎのような少なくとも１種類のＭＲ可視化同位体を用いて濃度を高めてもよい。ＭＲ剤は１箇所または複数箇所でＭＲ剤の濃度を高めるように濃化してもよい。濃度の上昇は当業者に知られているどの方法により行われてもよく、例えば化学合成または生物学的標識がある。好ましくは、濃度の上昇は少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２５％、さらに好ましくは少なくとも７５％、よりさらに好ましくは少なくとも９０％、最も好ましいのは１００％近くである。
【００３６】
ＭＲ剤は、比較的小さい分子量（例えば、５００Ｄａ未満）の小さい分子、または例えば蛋白質のように大き目の分子でもよい。本発明の一実施例として、生体内の特定の組織または生物学的経過を厳密に調査するためにＭＲ剤を使用してもよい。好ましい実施例では、ＭＲ剤の少なくとも１種類のＭＲ可視化原子がＭＲ剤の置かれている周囲の状態により影響を受ける。特に好ましい実施例では、化学シフトまたは少なくとも１種類のＭＲ可視化原子のＭＲ信号の結合定数が、温度、ｐＨ、イオン濃度等の生理的パラメータを変更することにより影響を受ける。従って、このようなＭＲ剤は生理的パラメータの変化をリアルタイムで追跡するのに使用してもよい。ＭＲ剤は、ＭＲＩ／ＭＲＳ処理中に別の分子に変換されるようにしてもよく、これにより化学シフトまたは少なくとも１種類のＭＲ可視化原子のＭＲ信号についての結合定数に対し影響を及ぼす。生体内組織や生体内作用の検査のために特に好ましいＭＲ剤は、例えば糖、アミノ酸、ペプチドといった小分子、例えばピルビン酸塩、酢酸塩、乳酸塩、コハク酸塩、重炭酸塩及びコリンといった他の代謝産物、及びリチウムのようなイオンである。室温及び大気圧で気体であるヘリウムやキセノンのような薬剤をＭＲ剤として使用してもよい。このような物質は体内に自然に存在する場合もあれば、存在しない場合もある。これらに代えて、生体内検査に使用されるＭＲ剤は、例えばプロテインのような大き目の分子であってもよい。さらなる実施例として、大きい分子と小さい分子の両方のＭＲ剤自体を、生体外分析の対象とすることができる。
【００３７】
一実施例では、ＭＲ剤は溶媒中で溶解するのが好ましく、水性溶媒中で溶解するのがより好ましい。過分極処理のために特に好ましい溶媒としては水、特に生理的に許容できる水溶液、例えば塩水、リンガー溶液、ブドウ糖溶液、ブドウ糖及び塩の溶液、乳酸塩リンガー溶液、並びに、Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ’ｓ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、１５ｔｈ  ｅｄ．、Ｅａｓｔｏｎ：Ｍａｃｋ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．、１４０５−１４１２ページ及び１４６１−１４８７ページ（１９７５）、及びＮａｔｉｏｎａｌ  Ｆｏｒｍｕｌａｒｙ  ＸＩＶ、１４ｔｈ  ｅｄ．  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ：Ａｍｅｒｉｃａ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（１９７５）に記載された、他の類似する溶液が含まれる。溶媒には、安定剤、酸化防止剤、重量オスモル濃度調整剤および／または緩衝剤のような成分がさらに含まれてもよい。ＭＲ剤及び緩和剤を含む溶液は、５Ｋ未満の温度で固化することが予想される。溶液の結晶化を防止するために、溶液は少なくとも１種類のガラス形成剤（ガラス剤（glassing agent）としても知られている）を含んでもよい。適切なガラス形成剤は、例えばグリセリン、プロパンジオール、グリコールである。いくつかのＭＲ剤または緩和剤はそれ自体がガラス形成剤となることができ、ガラス化（glassing）に必要なレベルに達するためにさらに成分を加える必要はない。
特定のＭＲ剤の場合、ＭＲ剤及び緩和剤を含む溶液は、ＭＲ剤中に緩和剤を溶解したものとすることができる。
【００３８】
本発明の方法は、少なくとも１Ｔの磁場及び低温（即ち、５Ｋ未満）状態から溶液を取り出す工程を含むのが一般的である。
溶液を強磁場から取り出し、室温に移行する処理はいくつかの工程に分けて実行することができる。例えば、磁場から溶液を取り出す間、溶液を低温にすることが効果的な場合がある。或いは、溶液を室温に移行させる間、溶液を磁場に曝し続けると有益な場合がある。溶液を室温に移行させ、強磁場から取り出す処理には、移行開始時の初期温度より高い中間温度に所定期間にわたって溶液を曝す処理、および／または取り出す直前の磁場より低い中間強度の磁場に溶液を曝す処理が含まれていてもよい。
【００３９】
過分極化したＭＲ剤を使用した後に行われるＭＲＩ／ＭＲＳ処理は、生体内で実行されてもよい。即ち、ＭＲ剤は体内（例えば、人または動物の体）に導入された後、体内の薬剤に対し画像化処理またはスペクトロスコピー処理が実行される。代わりの実施例では、過分極化したＭＲ剤自体が、当該ＭＲ剤が体外での画像化処理またはスペクトロスコピー処理の対象とすることができる。
【００４０】
過分極化したＭＲ剤が体内で調査されるような本発明の実施例の場合、過分極化したＭＲ剤は被験体への投与より前に室温または体温へ急速に温めてもよい。これは当業者に知られているどのような適切な方法で行ってもよい。例えば、過分極化したＭＲ剤は、前もって適切な温度に温められた適正量の溶液（「投与液」）と混合するようにしてもよい。過分極化したＭＲ剤を適切な温度及び最終的な濃度に必要な投与液の適切な量及び適切な温度は、当業者が容易に決定することができる。また、投与液は、安定剤、酸化防止剤、重量オスモル濃度調整剤および／または緩衝剤のような非経口投与に適した成分を含んでもよい。
【００４１】
過分極化したＭＲ剤を被験体に投与する経路は、薬剤自体の性質及び実行される調査に依存する。例えば、静脈注射、動脈注射、筋肉注射、皮下（subdermalまたはsubcutaneous）注射により、薬剤を投与してもよい。肺を画像化する場合、薬剤はスプレー、例えばエアゾルスプレーで投与してもよい。また、薬剤は経口的に、例えば胃腸系から投与してもよい。
【００４２】
生体内実験に使用する場合、実行される調査、例えば生体内画像化に適した濃度で過分極化ＭＲ剤を投与してもよい。当業者により決められる適切な濃度は、薬剤の毒性や投与経路のような様々な要因に依存する。一般的に、ＭＲ剤は過分極化と投与との間の期間で希釈するものである。
過分極化されたＭＲ剤自体を体外実験で調査する場合、低温の固体状態で調査してもよいし、または、例えば上述したように事前に温められた溶液内での溶解または解凍により、室温に移行させてもよい。
【００４３】
過分極化されたＭＲ剤を使用して実行される現行のＭＲＩまたはＭＲＳ処理は、当業者に周知の方法を使用して実行してもよい。このような方法の例はゴルマン（Golman）他、及びそこで参照される文献に開示されている（Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  ＵＳＡ  １０３：１１２７０−１１２７５、２００６）。
【実施例】
【００４４】
＜13Ｃ−濃化ピルビン酸塩の過分極化＞
実施例１：
３００ｍＭの13Ｃ−濃化ピルビン酸塩と水性緩衝剤中の０．１ｍＭのジスプロジウム−ＤＴＰＡからなる水溶液１ｍｌがｐＨ７．４に調整されて入っている薬瓶をケルビノックス４００希釈冷凍機の冷却室に入れる。冷却室は超伝導ソレノイド（アクティブシールド４００（９．４Ｔ））により囲まれ、薬瓶はソレノイドの磁場の中心に置かれる。
【００４５】
９．４Ｔの磁場を印加している間、冷却室の温度は０．０１Ｋまで下げられる。冷却室は１ヶ月にわたりこのような状態に保持されることにより、13Ｃ原子核の核分極が熱平衡に達することができる。分極度はＮＭＲにより測定することが可能である。
過分極化の後、薬瓶は冷却室から取り出され、液体ヘリウム槽へ浸漬することにより４．２Ｋの温度に保持され、１Ｔという中程度の強度の磁場に曝された中間保管室へ移される。２日間中間保管室で保管された後で、超低温状態の間に生成された13Ｃ原子核の過分極が実質的に保持されていることが、ＮＭＲにより確認できる。
【００４６】
＜13Ｃ濃酢酸塩の過分極＞
実施例２：
２ｍｏｌの［１−１３Ｃ］ナトリウム酢酸塩、１２ｍＭのジス−ＤＴＰＡ、及び５０％のグリセリンからなる水溶液が５０μｌ入っている薬瓶が、３．３５Ｔのオックスフォード機器製磁石の穴の内部に配置されてヘリウムによる冷却温度が可変の挿入体内に置かれた。温度は回転ベーンポンプを使用したヘリウム槽の汲み上げにより１．５Ｋに下げられた。ジス−ＤＴＰＡがないときに１０時間を上回る緩和時間Ｔ１値と比較して、ジス−ＤＴＰＡの存在により13Ｃの緩和時間Ｔ１を４０分近くに短縮した。
【００４７】
上記で使用された溶液の濃度に関して２０倍の希釈で同一の１対の溶液を準備することにより、［１−１３Ｃ］ナトリウム酢酸塩の濃度は１００ｍＭとなり、ジス−ＤＴＰＡの濃度は０．６ｍＭとなった。１１．７Ｔの強度の磁場及び２１℃の温度において、０．６ｍＭのジス−ＤＴＰＡの存在により、［１−１３Ｃ］ナトリウム酢酸塩の13Ｃの緩和時間Ｔ１値（ジス−ＤＴＰＡがないとき、約４０秒であった）を１０％未満だけ短縮した。
ジス−ＤＴＰＡの存在は、低温において、［１−１３Ｃ］ナトリウム酢酸塩における
13Ｃの緩和時間Ｔ１の際立った短縮を引き起こし、高温では最小限の影響しか及ぼさない。従って、ジス−ＤＴＰＡが本発明の方法で使用するための適切な緩和剤である。
【国際調査報告】
2010532195.tif 000002
2010532195.tif 000003
2010532195.tif 000004