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東京大学，量子科学技術研究開発機構（QST），岐阜大学，大阪大学，米国国立衛生研究所
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東京大学などのグループは、生体内で同時に複数の酵素活性を計測可能な超核偏極**MRI分子プローブ群を合理設計し、生体内のアミノペプチダーゼ活性の同時検出に世界で初めて成功した。
レニン–アンジオテンシン系の代謝反応を触媒するアミノペプチダーゼは、血管新生や腫瘍成長に深く関与する酵素群であり、それらの生体内における活性バランスを直接評価する方法の開発は、疾患診断や治療効果判定において重要な課題であったた。超核偏極は、核磁気共鳴法（NMR/MRI）の検出感度を飛躍的に高める量子センシング技術*として注目されるが、超核偏極状態の寿命が数十秒に限られることや、高感度化に適した分子構造に制約があり、これまで生体内で同時に解析できる分子種や酵素反応は限定的であった。特に、多重解析には、すべての成分が異なる化学シフトを示し完全に分離できるような分子設計が求められていた。
今回、量子化学計算と実験的評価を統合した分子設計戦略により、酵素反応性を担う分子構造要素と、NMR/MRI信号の化学シフトを制御する分子構造要素を分離・最適化した。その結果、複数の超核偏極MRI分子プローブを同時に使用しても、それぞれの代謝反応を生体内で識別可能な分子プローブ群を開発した。さらに、これらを用いてモデルマウスの腫瘍内における複数のアミノペプチダーゼ活性の同時検出に成功し、抗血管新生薬スニチニブ治療に伴う酵素活性変化を、腫瘍サイズの変化に先立つ検出の可能性を示した。
この技術は、複数の酵素活性の同時検出に基づいて高精度かつ非侵襲的に病態を評価するための新しい画像診断技術の開発基盤として、その応用展開が期待される。
*核磁気共鳴法の検出感度を劇的に向上させる量子センシング技術。超核偏極技術の中で最も広く使われる動的核偏極法では、核磁気共鳴法の検出対象となる安定同位体で標識された分子（分子プローブ）と、偏極源となる安定ラジカル分子をガラス状態の溶媒中で混合し、極低温・高磁場下にてマイクロ波を照射、核磁気共鳴法の検出感度が向上した超高感度化状態を作り出す。
**量子性を利用して、物質や環境のさまざまな物理量を計測する技術。古典的な計測技術の感度や精度の限界を超えた超高感度な計測を実現できる。
