「沈黙の臓器」肝臓の酵素活性低下の可視化に成功 ~肝疾患に関わる酵素の働きを体外から捉える“超偏極MRI技術”を開発~

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2026-10-30 量子科学技術研究開発機構,日本酸素株式会社

量子科学技術研究開発機構(QST)と日本酸素株式会社などの研究グループは、肝臓の酵素パラオキソナーゼ(PON)の活性を、生体を傷つけずに画像化する超偏極MRI技術を開発した。PONは脂質代謝や酸化ストレス防御に関わる酵素で、脂肪肝などの病態との関連が知られている。研究では、PONの基質であるメバロノラクトンを炭素13で標識した分子プローブ[1-¹³C]MVLを開発。超偏極技術によってMRI信号を通常の約23万倍に増強し、約20秒の撮像で酵素反応とその代謝物の生成を検出した。さらに、脂肪肝(MASLD)・脂肪肝炎(MASH)のモデルマウスで、病状の進行に伴って肝臓内のPON活性が低下する様子を可視化・定量化した。従来の血液検査では把握が難しかった、生体内で実際に働く酵素の活性を直接評価できる点が特徴である。脂肪肝などの早期診断や病態評価に加え、他の酵素反応を可視化する分子プローブへの展開も期待される。

「沈黙の臓器」肝臓の酵素活性低下の可視化に成功 ~肝疾患に関わる酵素の働きを体外から捉える“超偏極MRI技術”を開発~
図1.本研究で開発した超偏極MRI技術の概要

<関連情報>

パラオキソナーゼ活性の生体内イメージングのための 超偏極13C MRI分子プローブ
A Hyperpolarized 13C MRI Molecular Probe for In Vivo Imaging of Paraoxonase Activity

Daichi Kaneko; Keita Saito; Ayumi Koike; Akari Ikeda; Hitomi Shikano; Shu Taira; Jun Yokoyama; Yoichi Takakusagi
Sensors & Diagnostics  Published: 
DOI:https://doi.org/10.1039/D6SD00164E

Hyperpolarization by dynamic nuclear polarization (DNP) enables direct monitoring of metabolism in living organisms. However, its broader application remains limited by the small number of molecular probes compatible with hyperpolarized (HP) 13C NMR and MRI. Herein, we report HP [1-13C]mevalonolactone (MVL) as a molecular probe for direct imaging of paraoxonase (PON)-mediated lactone hydrolysis in vivo. HP [1-13C]MVL exhibited efficient polarization (228,000-fold enhancement) and a long longitudinal relaxation time (T1 = 52.2 ± 0.2 s at 1.5 T). Enzymatic conversion generated [1-13C]mevalonic acid (MVA), which was readily distinguished from the parent probe by chemical shift imaging (Δδ = 5.2 ppm). The probe enabled direct detection of PON-associated enzymatic activity by HP 13C NMR and MRI, and revealed robust probe conversion in the liver. Spatially resolved imaging allowed non-invasive mapping of enzymatic activity in living mice. To demonstrate biological utility, the probe was applied to mouse models of metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD) and metabolic dysfunction-associated steatohepatitis (MASH). In these models, the hepatic MVA/MVL ratio progressively decreased with disease progression, revealing impaired PON activity. Collectively, these results demonstrate the utility of HP [1-13C]MVL as a molecular probe for in vivo imaging of PON activity.

医療・健康
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