量子センシング技術を活用した生体内における複数のアミノペプチダーゼ活性の同時検出 ―腫瘍の高精度分類と抗がん剤の早期治療効果判定への応用性を実証―

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2026-02-27 東京大学

東京大学量子科学技術研究開発機構(QST)らの研究グループは、超核偏極MRIを用いて生体内で複数のアミノペプチダーゼ活性を同時検出できる分子プローブ群を開発した。量子化学計算と実験を統合し、酵素反応部位と化学シフト制御部位を分離設計することで、多重解析可能なプローブを実現。腫瘍モデルマウスで抗がん剤スニチニブ治療に伴う酵素活性低下を腫瘍縮小に先立って検出し、治療効果の早期判定を実証した。成果は『Journal of the American Chemical Society』に掲載され、高精度がん診断や治療モニタリングへの応用が期待される。

量子センシング技術を活用した生体内における複数のアミノペプチダーゼ活性の同時検出 ―腫瘍の高精度分類と抗がん剤の早期治療効果判定への応用性を実証―

本発表の概要

<関連情報>

腫瘍診断への応用を目的とした超分極分子プローブによるアミノペプチダーゼ活性のin vivoマルチプレックス解析 In Vivo Multiplexed Analysis of Aminopeptidase Activities by Hyperpolarized Molecular Probes for Tumor Diagnostic Applications

Hiroyuki Yatabe,Keita Saito,Ayumi Koike,Yoichi Takakusagi,Abdelazim E. Elhelaly,Fuminori Hyodo,Masayuki Matsuo,Wataru Mizukami,Maki Sugaya,Tsuyoshi Osawa,Murali C. Krishna,Kazutoshi Yamamoto,Yutaro Saito,and Shinsuke Sando
Journal of the American Chemical Society  Published: February 26, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.5c16910

Abstract

Aminopeptidases (APs) in the renin–angiotensin system (RAS) and their activity balance play crucial roles in regulating vascular functions. Multiplexed analysis of RAS-related AP activities is useful for diagnosing diseases including cancer. Dynamic nuclear polarization-coupled magnetic resonance imaging (DNP-MRI) enables the simultaneous detection of multiple enzymatic activities in vivo. However, developing practical DNP-MRI probes, especially for multiplexed detection, remains challenging. Here, we report the design of DNP-MRI probes for the in vivo multiplexed analysis of AP activities. By integrating quantum mechanical calculations, organic synthesis, and physicochemical and biochemical evaluations, we developed a series of AP-responsive DNP-MRI probes with high enzymatic reactivities and distinguishable chemical shifts. Using these probes, we successfully detected and visualized multiple AP activities in vivo. Furthermore, we performed in vivo multiplexed analysis of RAS-related AP activities in tumor-bearing mice, demonstrating the potential of this approach for monitoring the efficacy of antiangiogenic cancer therapy and for the accurate discrimination of tumor types.

医療・健康
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