JP2004210796A - 画像診断用の生物活性造影剤 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＭＲＩおよび光学イメージングにおける造影剤として有用な新規化合物を提供すること。
【解決手段】 本発明は、磁気共鳴イメージングまたは光学イメージングのプロドラッグ造影剤を提供し、このプロドラッグ造影剤は、この造影剤の生物活性化形態より組織タンパク質に対する低い親和性を有する。１つの実施形態において、上記プロドラッグ造影剤は、ａ）画像向上部分（ＩＥＭ）；ｂ）タンパク質結合部分（ＰＢＭ）；およびｃ）変性部位（ＭＳ）を含む。
【選択図】 なし

Description

発明の技術分野
本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）および光学イメージング用の改良された診断用薬剤に関する。これらの薬剤は、組織内の特定の生物活性を鋭敏に検出することを可能にする。本発明はまた、これらの薬剤を含有する薬学的組成物に関し、そしてこれらの薬剤の使用方法およびこれらの薬剤を含有する組成物の使用方法に関する。

発明の背景
画像診断技術（例えば、ＭＲＩ、Ｘ線イメージング、核放射薬品イメージング（ｎｕｃｌｅａｒ ｒａｄｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ）、紫外／可視／赤外光イメージング、および超音波イメージング）は、長年にわたり、医学診断に使用されている。

一般的に使用されている造影材料には、有機分子、金属イオン、塩もしくはキレート、粒子（特に、鉄粒子）、または標識されたペプチド、タンパク質、ポリマーもしくはリポソームが挙げられる。投与後、これらの薬剤は、代謝および／または排出される前に、身体区画（ｂｏｄｙ ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ）全体に非特異的に拡散され得、これらの薬剤は、一般に、非特異的薬剤として知られている。あるいは、これらの薬剤は、特定の身体区画、細胞、器官または組織成分に親和性を有し得、これらの薬剤は、標的造影剤といわれ得る。

造影剤により高められた画像診断手順は、望ましくは、以下の基本的な２つのクラスの情報を提供するような様式で、正常組織と病理学組織との間のコントラストを高める：
１） 検出データ。これは、画像化した組織に異常が存在するかどうか、および異常の存在程度を決定するのに必要なデータを含む。このクラスの情報をもたらす能力は、この画像化手順の「感度」に関連する。

２） 鑑別診断データ。これは、存在する異常のタイプを正確に同定するのに必要なデータを含む。このクラスの情報をもたらす能力は、この画像化手順の「特異性」に関連する。特異性は、患者の病状の正確な予後および治療計画を作成するのに必要である。例えば、現在の手順は、腫瘍を検出し得るが、一般に、その腫瘍が良性であるか悪性であるか、その腫瘍が転移しそうかどうか、またはその腫瘍が治療に応答するかどうかを決定するには不十分である。そのような決定は、その組織の特異的な生化学的状態に関するいくらかの知見が必要である。

標的造影剤を作製する多くのアプローチが提示されている。米国特許第４，８８０，００８号（その内容は、本明細書中に参考として援用される）は、ＭＲＩ造影剤を記載し、このＭＲＩ造影剤は、血清タンパク質（例えば、ヒト血清アルブミン）に非共有結合的に結合したとき、より高いシグナル（すなわち、緩和性（ｒｅｌａｘｉｖｉｔｙ））を示す。このクラスの薬剤について、その緩和性は、タンパク質に結合した造影剤の割合に関連しており、典型的には、タンパク質に結合していない薬剤について認められる緩和率（ｒｅｌａｘｉｖｉｔｙ）より５〜１０倍大きい。同時係属中の米国特許出願第０８／３８２，３１７号（１９９５年２月１日に出願され、その内容は、本明細書中に参考として援用される）では、血液半減期延長部分（「ＢＨＥＭ」）が、タンパク質結合造影剤に付加されている。得られた薬剤は、ＢＨＥＭを欠いた薬剤に比べて、血液中にて、より長い期間にわたって、増強したシグナルまたは変化したシグナルを示すことにより、これらの物質が血管の画像化に特に有用となる。

米国特許第４，８９９，７５５号（その内容は、本明細書中に参考として援用される）は、ＭＲＩ造影剤を記載し、これは、正常な肝細胞に優先的に取り込まれ、その結果、正常な肝臓組織と異常な肝臓組織との間のコントラストが増大する。

他の標的化アプローチは、タンパク質、抗体または他の生体分子（これは、細胞表面レセプター、細胞内レセプター、トランスポーターまたは他の生化学構成成分と相互作用することが知られている）と造影剤との結合に基づいている。例えば、米国特許第５，１７１，５６３号を参照のこと。しかしながら、このような標的化は、通常、この結合剤と生化学標的との間の１対１の相互作用に関連し、これは、しばしば、比較的に低い濃度（しばしば、ナノモル）で存在する。結果的に、このアプローチを用いて特定の組織に蓄積される標的造影剤分子の数は、制限される。検出のために、著しく高い濃度（例えば、１ μＭを超える）の薬剤分子をしばしば必要とするイメージング様式（例えば、ＭＲＩおよび光学イメージング）については、この「１対１」アプローチは、感度が低すぎて、一般的には有用でない。

組織の生化学状態を画像化する試みには、放射性薬品の適用があり、この場合、特定の組織に特定のイメージング剤が保持される。例えば、ポジトロン放出^１８Ｆ標識フルオロデオキシグルコースは、受動拡散（ｐｐａｓｓｉｖｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）により脳に輸送され、ここで、リン酸化され、そして脳組織内に保持されて、その結果、グルコース代謝の指標が得られる（Ｍ． Ｂｌａｕ、Ｓｅｍｉｎａｒｓ ｉｎ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、Ｖｏｌ． ＸＶ、Ｎｏ． ４ （１０月）、１９８５年を参照のこと）。同様に、テクネチウム９９ｍ標識ニトロイミダゾールは、虚血性の心臓に優先的に保持されることが報告されている（Ｙ．−Ｗ． Ｃｈａｎら、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ４１ｓｔ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、１９９４年６月５日〜６月８日、Ｊ． Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ （１９９４）、Ｖｏｌｕｍｅ ３５、Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｎｏ． ６５、ｐ． １８Ｐを参照のこと）。しかしながら、これらの場合では、この放射性薬品からのシグナルは、一定のままであり（すなわち、各放射性同位体は、放射した粒子の特徴的で不変の崩壊およびエネルギーを有している）、組織内の生物変性（ｂｉｏｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）または優先的保持のいずれかによって影響されない。この方法で得ることができる情報の特異性および感度は、制限される。

特異性および感度を改良した造影剤が必要とされている。特に、特定の生物活性の存在に応じたシグナル増強またはシグナル変化を、これらの生物活性の存在を診断する際に有用な程度に十分に示す標的ＭＲＩ剤および光学的造影イメージング剤が必要とされている。

本発明は、磁気共鳴イメージングまたは光学イメージングのプロドラッグ造影剤を提供し、このプロドラッグ造影剤は、この造影剤の生物活性化形態より組織タンパク質に対する低い親和性を有する。

１つの実施形態において、上記プロドラッグ造影剤は、以下：
ａ）画像向上部分（ＩＥＭ）；
ｂ）タンパク質結合部分（ＰＢＭ）；および
ｃ）変性部位（ＭＳ）、
を含む。

１つの実施形態において、上記ＩＥＭは、有機分子、金属イオン、塩およびキレート、クラスター、粒子、標識されたペプチド、標識されたタンパク質、標識されたポリマー、標識されたリポソーム、有機色素および無機色素からなる群より選択される１つのメンバーを含む。

１つの実施形態において、上記ＩＥＭは、生理学的に適合可能なキレートを含み、このキレートは、原子番号１３、２１〜３４、３９〜４２、４４〜５０または５７〜８３を有する１以上の金属イオンと錯体化した、少なくとも１種の環式または非環式の有機キレート化剤を含む。

１つの実施形態において、上記ＩＥＭは、発光性金属錯体を含む。

１つの実施形態において、上記ＩＥＭは、高い磁化率の鉄粒子または金属キレートを含む。

１つの実施形態において、上記ＩＥＭは、薬学的に受容可能な金属キレートを含み、この金属キレートは、原子番号２１〜２９、４２、４４、または５７〜８３を有する１種以上の常磁性金属イオンと錯体化する、少なくとも１つの有機キレート化剤を含む。

１つの実施形態において、上記常磁性金属イオンは、Ｇｄ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、Ｃｒ（ＩＩＩ）、Ｃｕ（ＩＩ）、Ｄｙ（ＩＩＩ）、Ｔｂ（ＩＩＩ）、Ｈｏ（ＩＩＩ）、Ｅｒ（ＩＩＩ）、およびＥｕ（ＩＩＩ）からなる群から選択される。

１つの実施形態において、上記常磁性金属イオンは、Ｇｄ（ＩＩＩ）である。

１つの実施形態において、上記金属キレートは、約１０^１０Ｍ^−１より大きい生成定数を有する。

１つの実施形態において、上記金属キレートは、約１０^１５Ｍ^−１より大きい生成定数を有する。

１つの実施形態において、上記金属キレートは、約１０^２０Ｍ^−１より大きい生成定数を有する。

１つの実施形態において、上記キレート化剤は、ＤＴＰＡ、ＤＯＴＡ、ＤＴＰＡ−ＢＭＡおよびＨＰ−ＤＯ３Ａからなる群より選択される。

１つの実施形態において、上記ＰＢＭは、薬物、親油性および両親媒性の有機分子、ポルフィリン、レセプター配位子、ステロイド、脂質、ホルモン、ペプチド、タンパク質、オリゴヌクレオチド、ならびに抗体からなる群より選択される。

１つの実施形態において、上記プロドラッグ造影剤は、１種より多くの組織タンパク質に対して、この造影剤の生物活性形態よりも低い親和性を有する。

１つの実施形態において、上記プロドラッグ造影剤は、血漿、組織の間質空間、滑液、脳脊髄液、炎症性液、膿瘍液または細胞内空間に由来のタンパク質に対して、この造影剤の生物活性形態よりも低い親和性を有する。

１つの実施形態において、上記タンパク質は、ヒト血清アルブミン、脂肪酸結合タンパク質、グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ、α１−酸性糖タンパク質、リポタンパク質、細胞外マトリックスの構造タンパク質、アミロイド、セロイド、および糖タンパク質からなる群から選択される。

１つの実施形態において、上記タンパク質は、α１−酸性糖タンパク質である。

１つの実施形態において、上記タンパク質は、ヒト血清アルブミン、脂肪酸結合タンパク質、およびグルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼからなる群から選択される。

１つの実施形態において、上記タンパク質は、ヒト血清アルブミンである。

１つの実施形態において、上記生物活性化造影剤のＰＢＭは、約２．０〜約７．０のｌｏｇ Ｐ寄与を有する。

１つの実施形態において、上記ＰＢＭは、少なくとも４．０のｌｏｇ Ｐ寄与を有する。

１つの実施形態において、上記ＰＢＭは、少なくとも６．０のｌｏｇ Ｐ寄与を有する。

１つの実施形態において、生理学的に適切な条件下にて、上記生物活性造影剤の少なくとも約１０％がヒト血清アルブミンに結合する。

１つの実施形態において、生理学的に適切な条件下にて、上記生物活性造影剤の少なくとも約５０％がヒト血清アルブミンに結合する。

１つの実施形態において、生理学的に適切な条件下にて、上記生物活性造影剤の少なくとも約８０％がヒト血清アルブミンに結合する。

１つの実施形態において、生理学的に適切な条件下にて、上記生物活性造影剤の少なくとも約９５％がヒト血清アルブミンに結合する。

１つの実施形態において、上記プロドラッグのヒト血清アルブミンに対する結合親和性が、前記生物活性造影剤の結合親和性の約８０％未満である。

１つの実施形態において、上記プロドラッグのヒト血清アルブミンに対する結合親和性が、前記生物活性造影剤の結合親和性の約５０％未満である。

１つの実施形態において、上記プロドラッグのＨＳＡに対する結合親和性が、前記生物活性造影剤の結合親和性の約４０％未満である。

１つの実施形態において、上記プロドラッグのＨＳＡに対する結合親和性が、前記生物活性造影剤の結合親和性の約２０％未満である。

１つの実施形態において、上記プロドラッグのＨＳＡに対する結合親和性が、前記生物活性造影剤の結合親和性の約１０％未満である。

１つの実施形態において、上記プロドラッグ造影剤の緩和率（Ｒ_１）が、前記生物活性造影剤の緩和率（Ｒ_１）の８０％以下である。

１つの実施形態において、上記プロドラッグの緩和率（Ｒ_１）が、前記生物活性造影剤の緩和率（Ｒ_１）の５０％以下である。

１つの実施形態において、上記プロドラッグの緩和率（Ｒ_１）が、前記生物活性造影剤の緩和率（Ｒ_１）の２０％以下である。

１つの実施形態において、上記前記プロドラッグの緩和率（Ｒ_１）が、前記生物活性造影剤の緩和率（Ｒ_１）の１０％以下である。

１つの実施形態において、上記ＰＢＭは、少なくとも１つの脂肪族基、アルコキシ基またはアルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリール基またはヘテロ環式基（これらは、１個〜６０個の炭素と、必要に応じて１個またはそれ以上の窒素置換基、酸素置換基、イオウ置換基、ハロゲン置換基、脂肪族置換基、アミド置換基、エステル置換基、スルホンアミド置換基、アシル置換基、スルホネート置換基、ホスフェート置換基、ヒドロキシル置換基または有機金属置換基とを有する）を含む。

１つの実施形態において、上記ＰＢＭは、少なくとも１つのアリール環を含む。

１つの実施形態において、上記ＰＢＭは、少なくとも２つのアリール環を含む。

１つの実施形態において、上記造影剤は、２つのＰＢＭを含む。

１つの実施形態において、上記ＰＢＭは、各々、少なくとも１つのアリール環を含む。

１つの実施形態において、上記ＰＢＭは、以下：

からなる群より選択される少なくとも１つの構造を含み、ここで、Ｒは、脂肪族基および／または少なくとも１個のアリール環を含有するか、または疎水性末端基または親水性末端基を有するかまたは有さない、疎水性アミノ酸残基および／または置換基を含むペプチドを含有する。

１つの実施形態において、上記ＭＳは、酵素によってインビボで変化され得る結合である。

１つの実施形態において、上記酵素は、オキシドレダクターゼ、トランスフェラーゼ、加水分解酵素、リアーゼ、異性化酵素、およびリガーゼからなる群から選択される。

１つの実施形態において、上記酵素は、メタロプロテイナーゼ、プロテイナーゼ、セリンプロテアーゼ、ホスファターゼ、ホスホリパーゼ、エステラーゼおよびスルファターゼからなる群から選択される。

１つの実施形態において、上記ＭＳは、ホスファターゼ酵素によりインビボで加水分解され得るリン−酸素結合である。

１つの実施形態において、上記ＭＳは、メタロプロテイナーゼ酵素またはセリンプロテアーゼ酵素によりインビボで加水分解され得るアミド結合である。

１つの実施形態において、上記造影剤は、マスキング部分（ＭＭ）をさらに含む。

１つの実施形態において、上記造影剤は、上記プロドラッグの生物活性化によって変化し得る電荷または疎水性を有する。

１つの実施形態において、上記ＭＭは、ポリエチレングリコールを含む。

１つの実施形態において、上記ＭＭは、ヒドロキシル、アミン、アンモニウム、第４級アミン、アミノ酸、スルホキシド、ホスフェート、スルフェート、カルボキシレート、炭水化物、糖、および金属キレートからなる群から選択される親水性基および／または荷電基を含有する。

１つの実施形態において、上記造影剤は、以下の構造：
ＩＥＭ−［（ＰＢＭ）_ｍ−［（ＭＳ）_ｎ−（ＭＭ）_ｏ］_ｐ］_ｑ
によって表され、ここで、ｍ、ｎ、ｏ、ｐおよびｑは各々、同一であるかまたは異なり；ｑ、ｎ、ｍおよびｐは、１以上であり得るが０ではなく；そしてｏは、０以上であり得る。

１つの実施形態において、上記造影剤は、以下の構造：

によって表され、ここで、ｍ、ｎ、ｏ、ｐおよびｑは各々、同一であるかまたは異なり；ｑ、ｎ、ｍおよびｐは、１以上であり得るが０ではなく；そしてｏは、０以上であり得る。

１つの実施形態において、上記造影剤は、以下の構造：

によって表され、ここで、ｍ、ｎ、ｏ、ｐおよびｑは各々、同一であるかまたは異なり；ｑ、ｎ、ｍおよびｐは、１以上であり得るが０ではなく；そしてｏは、０以上であり得る。

１つの実施形態において、上記ＩＥＭは、Ｇｄ^３＋のＤＴＰＡ、ＤＯＴＡ、ＤＴＰＡ−ＢＭＡまたはＨＰ−ＤＯ３Ａキレートを含み；
上記ＰＢＭが、以下の構造：

からなる群から選択される少なくとも１個の構造を含有し、ここで、Ｒは、脂肪族基および／または少なくとも１個のアリール環を含有するか、または疎水性末端基または親水性末端基を有するかまたは有さない、疎水性アミノ酸残基および／または置換基を含むペプチドを含有する；そして
上記ＭＳが、加水分解酵素によりインビボで改変され得る結合を含む。

１つの実施形態において、上記ＭＳは、ホスファターゼ酵素によりインビボで加水分解され得るリン−酸素結合である。

１つの実施形態において、上記ＭＳは、メタロプロテイナーゼ酵素またはセリンプロテアーゼ酵素によりインビボで加水分解され得るアミド結合である。

別の局面において、本発明は、上記プロドラッグ造影剤が、以下の構造：

を有する、ＭＲＩプロドラッグ造影剤を提供する。

１つの実施形態において、上記プロドラッグ造影剤が、以下の構造：

を有する。

１つの実施形態において、上記プロドラッグ造影剤が、以下の構造：

を有し、ここで、Ｒは、脂肪族または活性化エステルである。

別の局面において、本発明は、上記プロドラッグ造影剤、およびキャリア、アジュバントまたはビヒクルを含有する、薬学的組成物を提供する。

別の局面において、本発明は、ＭＲＩイメージングのための方法を提供し、この方法は、診断有効量の上記プロドラッグ造影剤を投与する工程を包含する。

１つの実施形態において、上記組成物は、遊離有機配位子またはその薬学的に受容可能な塩を含有する。

別の局面において、本発明は、紫外／可視／赤外光イメージングのための方法を提供し、この方法は、診断有効量の上記プロドラッグ造影剤を投与する工程を包含する。

別の局面において、本発明は、ＭＲＩイメージングのための方法を提供し、この方法は、診断有効量の上記プロドラッグ造影剤を投与する工程を包含する。
発明の要旨
本発明は、組織内の特定の生物活性を鋭敏に検出するための新規で改良された診断用ＭＲＩ剤および光学イメージング剤、ならびにそれらの薬学的に受容可能な誘導体を提供する。これらのイメージング剤は、プロドラッグ造影剤であり、これは、インビボにて、特定の生物活性の存在下にて生物活性化される。この生物活性が触媒的である（例えば、酵素活性に由来する）場合、多数の活性造影剤分子が、生物活性物質の各単位毎に発生する。このイメージング剤の生物活性形態は、このプロドラッグと比較して、１以上のタンパク質との高い結合親和性を示し、この結合親和性の変化は、このイメージング剤のシグナル特性に検出可能な変化を生じる。この検出可能なシグナル変化は、標的生物活性を含む組織とそれを含まない組織との間のシグナル（または画像）のコントラストを高めるので、それによって、標的生物活性の存在を反映する。

本発明の目的は、ＭＲＩおよび光学イメージングにおける造影剤として有用な新規化合物を提供することにある。本発明の目的はまた、これらの化合物を含有する薬学的組成物を提供することにある。本発明のさらなる目的は、これらの化合物、およびそれらを含有する組成物を、ＭＲＩおよび光学イメージングで使用する方法を提供することにある。

本発明により、ＭＲＩおよび光学イメージングにおける造影剤として有用な新規化合物が提供される。本発明によりまた、これらの化合物を含有する薬学的組成物が提供される。本発明によりさらに、これらの化合物、およびそれらを含有する組成物を、ＭＲＩおよび光学イメージングで使用する方法が提供される。

発明の詳細な説明
本明細書中に記載される発明がさらに十分に理解できるように、以下の詳細な説明を示す。

本発明の新規なプロドラッグは、３つの制約を考慮して設計されている：１）本発明の新規なプロドラッグは、その構造内に、特定の生物活性によりインビボで変性され得る１つ以上の特定の部位を有していなければならない；２）この生物活性により発生したイメージング剤の変性形態は、プロドラッグよりも大きな程度で、１つ以上のタンパク質と結合しなければならない；および３）このイメージング剤のシグナル特性は、それがタンパク質に結合したとき、変化しなければならない。

本発明では、正常組織と異常組織との間の画像コントラストは、一般に、これらの組織の一方の生物活性が他方の生物活性よりも高くすることを必要とする。異常組織が、正常組織よりも高い濃度の生物活性を表すのであれば、異常組織は、正常組織よりも多くのプロドラッグ造影剤を、その活性化形態に転化する（但し、両組織には、同程度の濃度のプロドラッグが存在する）。この活性造影剤により結合するタンパク質の増加が、より強度の高いシグナルを生じる特定の例では、生物活性の存在により、「ホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）」として検出される画像（またはシグナル）が得られる。逆に、この異常組織がより低い生物活性を表すのであれば、異常組織は、相対的に低い濃度の生物活性造影剤を有する。この場合、この活性造影剤に結合するタンパク質の増加が、より強いシグナルが生じるのであれば、生物活性の存在により、「コールドスポット（ｃｏｌｄ ｓｐｏｔ）」として検出される画像（またはシグナル）が得られる。

Ｉ．定義
以下では、本発明を記載するのに使用する用語の定義を挙げる。これらの定義は、他に指示がなければ、本明細書全体を通じて使用する用語に適用される。

本明細書中で、単独または他の基の一部として使用される用語「脂肪族」は、必要に応じて置換される直鎖および／または分枝鎖の、飽和または不飽和炭化水素を表わし、これは、アルケニル、アルキニル、シクロアルキルおよびシクロアルケニル炭化水素を含む。

本明細書中で、単独または他の基の一部として使用される用語「アルキル」は、必要に応じて置換される直鎖および／または分枝鎖の飽和炭化水素を表わす。

用語「アルコキシ」または「アルキルチオ」は、それぞれ、酸素結合（−Ｏ−）またはイオウ結合（−Ｓ−）を介して結合した上記のアルキル基を表わす。本明細書中で使用される用語「アルキルカルボニル」は、カルボニル基を介して結合したアルキル基を表わす。本明細書中で使用される用語「アルキルカルボニルオキシ」は、カルボニル基を介して結合したアルキル基であって、さらに、酸素結合により結合されたものを表わす。

本明細書中で単独または他の基の一部として使用される用語「アルケニル」は、その鎖内に少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を含有する、必要に応じて置換される直鎖および／または分枝鎖の炭化水素基を表わす。

本明細書中で単独または他の基の一部として使用される用語「アルキニル」は、その鎖内に少なくとも１つの炭素−炭素三重結合を含有する、必要に応じて置換される直鎖および／または分枝鎖の炭化水素基を表わす。

本明細書中で単独または他の基の一部として使用される用語「シクロアルキル」は、必要に応じて置換される飽和環式炭化水素環系を表わす。

本明細書中で単独または他の基の一部として使用される用語「シクロアルケニル」は、シクロアルキルについて上記されたように必要に応じて置換される基であって、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合をさらに含有して部分不飽和環を形成する基を表わす。

本明細書中で単独または他の基の一部として使用される用語「アリール」は、必要に応じて置換されるホモ環式（ｈｏｍｏｃｙｃｌｉｃ）芳香族基を表わす。

本明細書中で単独または他の基の一部として使用される用語「ヘテロ環式」は、必要に応じて置換され、完全飽和または不飽和の、少なくとも１個のヘテロ原子を有する芳香族または非芳香族環式基を表わす。

本明細書中で単独または他の基の一部として使用される用語「アシル」は、有機カルボン酸の−ＣＯＯＨ基からヒドロキシル基を除去することにより形成される部分を表わす。

用語「生物活性」は、反応種（例えば、遊離ラジカル）のｐＨ、酸化還元電位、濃度の変化、あるいはプロドラッグ中の１つ以上の結合の改変または開裂を促進し得る酵素または生体分子（ＲＮＡ酵素を含む）の存在またはレベルを含む。「生物活性」は、プロドラッグの変性を同時にまたは順次に引き起こす２種以上のタイプの生体分子を含み得る。このプロドラッグには、１つ以上の生物変性（例えば、酵素的開裂に続く単純な加水分解または脱カルボキシル化）が起こり得る。

ＩＩ．プロドラッグの構造
本発明のプロドラッグは、以下の３個のドメインを包含しなければならない：画像向上（またはシグナル発生）部分（「ＩＥＭ」）、変性部位（「ＭＳ」）およびタンパク質結合部分（「ＰＢＭ」）。

本発明のプロドラッグはまた、これらの機能性ドメインに連結する生理学的に適合可能なリンカー部分（Ｌ）を含み得ることも意図される。一般に、Ｌは、造影剤のタンパク質結合機能または画像向上機能にあまり寄与しない。ある場合には、合成の観点から、Ｌの存在が好ましいことがある。他の場合には、Ｌは、ＭＳでの生物活性の操作を促進し得る。Ｌの例には、線状、分枝状もしくは環状のアルキル、アリール、エーテル、ポリヒドロキシル、ポリエーテル、ポリアミン、ヘテロ環式、ペプチド、ペプトイド、または他の生理学的に適合可能な共有結合が含まれる。

本発明の造影剤を生物活性化する好ましい方法は、プロドラッグのＭＳでの酵素的開裂（例えば、エステラーゼ、プロテイナーゼ、ホスファターゼなどによる酵素的開裂）を包含する。この場合には、本発明のプロドラッグは、マスキング部分（ＭＭ）をさらに含有する。ＭＭは、画像化されることが望まれる組織内のタンパク質へのプロドラッグの結合を「マスクする」（または低下させる）。一度、ＭＭがＭＳでの開裂により除去されると、薬剤の高められた結合親和性が発現する。この場合、生物活性の標的または基質（例えば、アミド結合）は、プロドラッグのＭＳとして規定される。この特定の生物活性化方法により、少なくとも２つの分子フラグメントの物理的分離が生じ、一方はＩＥＭおよびＰＢＭを含有し、そして他方はＭＭを含有する。

本発明の化合物のドメインは、互いに関して、種々の位置で配列し得る。これらのドメインは、それらの間にいかなる特定の境界もなく存在し得るが（例えば、ＭＳは、ＩＥＭの一部であり得る）、この分子の別々の単位としてそれらを概念化することが簡便である。

例えば、以下の構造が意図される：

ここで、ｍ、ｎ、ｏ、ｐおよびｑは各々、同一であっても異なってもよく、ｑ、ｎ、ｍおよびｐは、１以上であり得るが０ではなく；かつｏは０以上であり得る。一般的には、ｑ、ｍ、ｎおよびｐは５未満である。最も一般的には、ｍ、ｎ、ｐおよびｑは１であり、かつｏは０または１である。

本明細書中で使用されるように、本発明の化合物は、それらの薬学的に受容可能な誘導体を包含するように定義される。「薬学的に受容可能な誘導体」とは、レシピエントに投与の際、本発明の化合物またはそれらの阻害活性代謝物もしくは残留物を（直接的または間接的に）提供することを可能にする、本発明の化合物の任意の薬学的に受容可能な塩、エステル、エステルの塩、または他の誘導体を意味する。特に好ましい誘導体は、このような化合物を哺乳動物に投与したときに、本発明の化合物のバイオアベイラビリティーを高めるもの（例えば、経口投与した化合物を、より容易にその血液中に吸収させることを可能にすることによる）、またはこの親化合物の生物区画（例えば、脳またはリンパ系）への送達を、この親種と比較して高めるものがある。

本発明の化合物の薬学的に受容可能な塩は、薬学的に受容可能な無機酸および有機酸および無機塩基および有機塩基から誘導される塩を含む。適切な酸の例には、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、フマル酸、マレイン酸、リン酸、グリコール酸、乳酸、サリチル酸、コハク酸、トルエン−ｐ−スルホン酸、酒石酸、酢酸、クエン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ギ酸、安息香酸、マロン酸、ナフタレン−２−スルホン酸およびベンゼンスルホン酸が包含される。他の酸（例えば、シュウ酸）は、それ自身、薬学的には受容可能ではないが、本発明の化合物およびそれらの薬学的に受容可能な酸付加塩を得る際に、中間体として有用な塩を調製するのに使用され得る。

適切な塩基から誘導される塩は、アルカリ金属（例えば、ナトリウム）塩、アルカリ土類金属（例えば、マグネシウム）塩、アンモニウム塩およびＮ−（Ｃ_１−４アルキル）_４ ^＋塩を含む。

本発明の化合物は、１つ以上の不斉炭素原子を含有するので、ラセミ体およびラセミ体混合物、単一のエナンチオマー、ジアステレオマー混合物および個々のジアステレオマーとして生じる。これらの化合物のこのような異性体形態は全て、本発明に明確に含まれる。立体性を有する炭素（ｓｔｅｒｅｏｇｅｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ）は各々、Ｒ配置またはＳ配置であり得る。本願において例示される特定の化合物は、特定の立体化学的配置で図示できるが、任意の所定のキラル中心にて反対の立体化学構造またはそれらの混合物のいずれかを有する化合物もまた想定される。

本発明で想定される置換基および変数の組合せは、安定な化合物の形成を生じるもののみである。本明細書中で使用される用語「安定な」とは、製造を可能にするのに十分な安定性を有する化合物であって、本明細書中で詳述される目的（例えば、哺乳動物への治療的または予防的投与またはアフィニティークロマトグラフィー用途での使用）に有用な十分な時間にわたって、完全性（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を維持する化合物を意味する。典型的には、このような化合物は、水分または他の化学的反応条件の非存在下で、４０℃以下の温度で少なくとも１週間にわたって安定である。

本発明の化合物は、無機酸または有機酸から誘導される塩形態で使用され得る。このような酸塩には、例えば、以下が含まれる：酢酸塩、アジピン酸塩、アルギン酸塩、アスパラギン酸、安息香酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、重硫酸塩、酪酸塩、クエン酸塩、ショウノウ酸塩、ショウノウスルホン酸塩、シクロペンタンプロピオン酸塩、ジグルコン酸塩、ドデシル硫酸塩、エタンスルホン酸塩、フマル酸塩、グルコヘプタン酸塩、グリセロリン酸塩、ヘミ硫酸塩、ヘプタン酸塩、ヘキサン酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩、２−ヒドロキシエタンスルホン酸塩、乳酸塩、マレイン酸塩、メタンスルホン酸塩、２−ナフタレンスルホン酸塩、ニコチン酸塩、シュウ酸塩、パモ酸塩、ペクチニン酸塩、過硫酸塩、３−フェニルプロピオン酸塩、ピクリン酸塩、ピバル酸塩、プロピオン酸塩、コハク酸塩、酒石酸塩、チオシアン酸塩、トシル酸塩およびウンデカン酸塩。

本発明はまた、本明細書中に開示される化合物の任意の塩基性窒素含有基の４級化を想定する。この塩基性窒素は、当業者に公知の任意の薬剤（例えば、ハロゲン化低級アルキル（例えば、塩化、臭化およびヨウ化メチル、エチル、プロピルおよびブチル）；硫酸ジアルキル（硫酸ジメチル、ジエチル、ジブチルおよびジアミルを含む）；長鎖ハロゲン化物（例えば、塩化、臭化およびヨウ化デシル、ラウリル、ミリスチルおよびステアリル）；およびハロゲン化アラルキル（臭化ベンジルおよび臭化フェネチルを含む））により４級化され得る。このような４級化により、水溶性または油溶性または水分散性または油分散性の生成物が得られ得る。

選択的な生物学的特性を高めるために、本発明の化合物が適切な化学基を付加することにより変性され得ることは理解されるべきである。このような変性は、当該技術分野で公知であり、所定の生物区画（例えば、血液、リンパ系、中枢神経系）への生物学的浸透を高めたもの、経口アベイラビリティーを高めたもの、溶解性を高めて注射による投与を可能にしたもの、代謝を変化したものおよび排出速度を変化したものを含む。

本発明の化合物は、溶液中、薬学的組成物中およびインビボにて、種々のコンホメーション形態およびイオン形態を採用し得ることもまた理解されるべきである。本明細書中での本発明の特定の化合物の描写は、特定のコンホメーションおよびイオン形態であるが、これらの化合物の他のコンホメーションおよびイオン形態が想定され、そしてこれらの描写に包含される。

ＩＥＭ部分、ＰＢＭ部分、ＭＭ部分、ＭＳ部分のさらに詳細な記載を、以下に提示する。本発明の化合物が、本明細書中に教示される部分の種々の構造の中から選択し、そしてそれらを最終生成物に組み込むことにより得られることが理解されるべきである。

Ａ．画像向上部分（ＩＥＭ）
ＩＥＭは、画像化におけるシグナルまたはコントラストを提供する任意の化学物質または基質であり得る。本発明の造影剤がタンパク質と結合するとき、外部検出器で検出可能なＩＥＭシグナル特性の変化が存在する。光学イメージングのためには、これは、吸光度、反射率、蛍光の変化、吸収ピーク数の増減、またはそれらの最大波長における任意の変化であり得るか、あるいは結合したＩＥＭに対応する外部検出による任意の他の変化であり得る。同様に、ＭＲＩのためには、これは、水のプロトンの誘起された緩和速度（１／Ｔ_１または１／Ｔ_２）または任意の他の近傍核の誘起された緩和速度の変化であり得るか、あるいは、ＩＥＭ、またはＰＢＭの結合部位内の核から現れるピークのいずれかのＮＭＲスペクトルにおける、１つ以上のピークのシフトまたはシグナル強度の変化であり得る。

この用途の目的上、「ＭＲＩ」とは、磁気共鳴分光法を含むことが理解される。磁気共鳴分光により生じたシグナルは、一般に、三次元画像の代わりに、化学シフト（δ、ｐｐｍ単位）の形態での情報を提供する。特定の核の化学シフトは、その化学的環境に関連する。プロドラッグを生物活性化するとき、プロドラッグ内の核の化学シフトは変化する。

ＩＥＭは、有機分子、金属イオン、塩もしくはキレート、クラスター、粒子（特に、鉄粒子）、または標識されたペプチド、タンパク質、ポリマーまたはリポソームを含み得る。紫外光／可視光／赤外光／蛍光（光学）イメージングのためには、ＩＥＭはまた、任意の有機色素または無機色素でもあり得る。特に有用な無機色素には、発光性金属錯体（例えば、Ｅｕ（ＩＩＩ）、Ｔｂ（ＩＩＩ）および他のランタニドイオン（原子番号５７〜７１）の錯体）が挙げられる。Ｗ． Ｄｅｗ． Ｈｏｒｒｏｃｋｓ ＆ Ｍ． Ａｌｂｉｎ、Ｐｒｏｇｒ． Ｉｎｏｒｇ． Ｃｈｅｍ． （１９８４）、３１、ｐｐ． １−１０４を参照のこと。

特に有用なＩＥＭには、１以上の金属イオンで錯体化される１以上の環式または非環式の有機キレート化剤からなる薬学的に受容可能な金属キレート化合物がある。光学イメージングに好ましい金属イオンは、原子番号１３、２１〜３４、３９〜４２、４４〜５０または５７〜８３を有する金属イオンを含む。ＭＲＩに好ましい常磁性金属イオンは、原子番号２１〜２９、４２、４４または５７〜８３のを有する金属イオンを含む。

ＩＥＭが金属キレートである場合、この金属キレートは、イメージング剤が体内（それが生物変性を受け得る組織を含む）を通過する間に、どのような著しい程度にも解離されてはならない。遊離金属イオンの著しい放出は、高いＭＲＩまたは光学シグナルの変化を生じ得るが、毒性もまた伴い、これは、病理学的組織に受容可能なだけにすぎない。金属錯体が無傷のまま残って排出され得るように、生物活性化により、キレートの安定性を著しく損なわれないのが好ましい。動力学的不安定性が低い錯体については、解離およびそれに付随する毒性を最小にするために、高い熱力学的安定性（好ましくは、少なくとも１０^１５ Ｍ^−１、より好ましくは、少なくとも１０^２０ Ｍ^−１の生成定数）が望まれる。動力学的不安定性が比較的に高い錯体については、解離は、より低い生成定数（すなわち、好ましくは、１０^１０ Ｍ^−１以上）で最小化され得る。

公知の配位錯体の生成定数は、一般に、１０^６０未満であり、より典型的には、１０^１５〜１０^４０の範囲である。適切な生成定数を有する配位錯体は以下を含む；鉄エンテロバクチン（生成定数１０^５２；Ｗ．Ｒ． Ｈａｒｒｉｓら、Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． （１９８１）、１０３、ｐ． ２６６７）、鉄ＭＥＣＡＭＳ（生成定数１０^４１；Ｗ．Ｒ． Ｈａｒｒｉｓら、Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． （１９７９）、１０１、ｐ． ２２１３）、ガドリニウムジエチレントリアミン五酢酸（「ＤＴＰＡ」）（生成定数１０^{２２．４６}；Ｄ．Ｌ． Ｗｒｉｇｈｔら、Ａｎａｌ． Ｃｈｅｍ． （１９６５）、３７、ｐｐ． ８８４−８９２）、ガドリニウム（１，４，７，１０−テトラアザシクロテトラデセン １，４，７，１０−四酢酸）（「ＤＯＴＡ」）（生成定数１０^２５．３；Ｋ． Ｋｕｍａｒら、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ （１９９３）、３２、ｐｐ． ５８７−５９３）、ガドリニウムＤＴＰＡ−ＢＭＡ（生成定数１０^１６．９；Ｗ．Ｐ． Ｃａｃｈｅｒｉｓら、Ｍａｇ． Ｒｅｓ． Ｉｍａｇ． （１９９０）、８ ｐｐ． ４６７−４８１）、およびガドリニウムＥＤＴＡ（生成定数１０^１７．３；Ｄ．Ｌ． Ｗｒｉｇｈｔら、Ａｎａｌ． Ｃｈｅｍ． （１９６５） ３７、ｐｐ． ８８４−８９２）。ガドリニウムＤＴＰＡ、ＤＯＴＡおよびＤＴＰＡ−ＢＭＡの処方物は、ＭＲＩ造影剤として臨床的に使用される。

毒性はまた、この錯体中の空の配位部位（ｏｐｅｎ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｓｉｔｅ）の数の関数でもある。配位部位が少ない程、一般に、このキレート化剤が常磁性物質を放出する傾向が少ない。従って、好ましくは、錯体は、２、１または０の空の配位部位を含有する。一般に、２より多くの空の部位が存在すると、インビボでの金属イオンの放出により、受容され得ない程に毒性が高まる。

ＭＲＩ画像を効果的に向上するために、錯体は、好ましくは、水のプロトン、あるいは他の生体分子または注入バイオマーカー上の他のイメージング核または分光核（プロトン、Ｐ−３１、Ｃ−１３、Ｎａ−２３またはＦ−１９を含む）の緩和速度１／Ｔ_１（縦、またはスピン−格子）および／または緩和速度１／Ｔ_２（横方向、またはスピン−スピン）を高めることが可能である。緩和率（ｒｅｌａｘｉｖｉｔｙ）Ｒ_１およびＲ_２は、それぞれ、１ ｍＭの金属イオンあたりの１／Ｔ_１または１／Ｔ_２を高める能力として定義され、単位は、ｍＭ^−１ｓ^−１である。最も一般的な形態の臨床ＭＲＩである水プロトンＭＲＩについては、キレート配位子に結合した常磁性イオンが、水交換のために１以上の空の配位部位を依然として有する場合に、緩和率は最適である。Ｓ．Ｍ． Ｒｏｃｋｌａｇｅら「Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ａｇｅｎｔｓ ｉｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ」、Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ、第２版、第１巻、第１４章、（１９９２）、Ｍｏｓｂｙ−Ｙｅａｒ Ｂｏｏｋ、Ｉｎｃ．；Ｒ．Ｂ． Ｌａｕｆｆｅｒ、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗｓ （１９８７）、８７、ｐｐ． ９０１−９２７を参照のこと。

双極子−双極子相互作用を介して組織核の１／Ｔ_１または１／Ｔ_２を高めることに加えて、ＭＲＩ剤は、以下の２つの他の磁気特性に影響をし得るので、臨床的に使用し得る。

１） 高い磁化率の鉄粒子または金属キレート（特に、Ｄｙ、ＧｄまたはＨｏのキレート）は、微視的な磁化率勾配を作り出すことにより、組織のＭＲＩシグナル強度を変化し得る。Ａ． Ｖｉｌｌｒｉｎｇｅｒら、Ｍａｇｎ． Ｒｅｓｏｎ． Ｍｅｄ． （１９８８）、６、ｐｐ． １６４−１７４を参照のこと。この用途には、キレート上における空の配位部位は必要ではない。

２） 鉄粒子または金属キレートはまた、水プロトンの共鳴周波数、あるいは注入剤またはそれが結合するタンパク質上の他のイメージング核または分光核（プロトン、Ｐ−３１、Ｃ−１３、Ｎａ−２３またはＦ−１９を含む）の共鳴周波数をシフトするために使用され得る。ここで、使用される核およびストラテジーに依存して、０〜３の空の配位部位が使用され得る。

好ましい常磁性金属は、Ｇｄ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）およびＭｎ（ＩＩＩ）、Ｃｒ（ＩＩＩ）、Ｃｕ（ＩＩ）、Ｄｙ（ＩＩＩ）、Ｔｂ（ＩＩＩ）、Ｈｏ（ＩＩＩ）、Ｅｒ（ＩＩＩ）、ならびにＥｕ（ＩＩＩ）からなる群から選択される。Ｇｄ（ＩＩＩ）が最も好ましい。

この有機キレート配位子は、生理学的に適合可能でなければならない。このキレート配位子の分子サイズは、この常磁性金属のサイズに適合しなければならない。従って、ガドリニウム（ＩＩＩ）（これは０．９３８Åの結晶イオン半径を有する）は、鉄（ＩＩＩ）（これは０．６４Åの結晶イオン半径を有する）よりも大きいキレート配位子を必要とする。

ＭＲＩ剤に適した多くのキレート配位子が当該技術分野で公知である。これらはまた、他の形態の生物学的イメージングのための金属キレートに使用され得る。ＭＲＩイメージングに好ましいＩＥＭには、以下が挙げられる：

特定の用途において、Ｇｄ^３＋を他の金属と置換し得ることは、当該技術分野で公知である。

ＩＥＭが薬学的に受容可能な塩を含み得ることもまた意図される。本発明の薬学的に受容可能な塩は、無機酸または有機酸および無機塩基または有機塩基から誘導される塩を含む。このような酸塩は、以下を含む：酢酸塩、アジピン酸塩、アルギン酸塩、アスパラギン酸塩、安息香酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、重硫酸塩、酪酸塩、クエン酸塩、ショウノウ酸塩、ショウノウスルホン酸塩、シクロペンタンプロピオン酸塩、ジグルコン酸塩、ドデシル硫酸塩、エタンスルホン酸塩、フマル酸塩、グルコヘプタン酸塩、グリセロリン酸塩、ヘミ硫酸塩、ヘプタン酸塩、ヘキサン酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩、２−ヒドロキシエタンスルホン酸塩、乳酸塩、マレイン酸塩、メタンスルホン酸塩、２−ナフタレンスルホン酸塩、ニコチン酸塩、シュウ酸塩、パモ酸塩、ペクチニン酸塩、過硫酸塩、３−フェニルプロピオン酸塩、ピクリン酸塩、ピバル酸塩、プロピオン酸塩、コハク酸塩、酒石酸塩、チオシアン酸塩、トシル酸塩およびウンデカン酸塩。塩基塩は、アンモニウム塩、アルカリ金属塩（例えば、ナトリウム塩およびカリウム塩）、アルカリ土類金属塩（例えば、カルシウム塩、マグネシウム塩および亜鉛塩）、有機塩基の塩（例えば、ジシクロヘキシルアミン塩、Ｎ−メチル−Ｄ−グルカミン）、およびアミノ酸の塩（例えば、アルギニン、リジン）などを含む。塩基性窒素含有基はまた、ハロゲン化低級アルキル（例えば、塩化、臭化およびヨウ化メチル、エチル、プロピルおよびブチル）；硫酸ジアルキル（例えば、硫酸ジメチル、ジエチル、ジブチルおよびジアミル）；長鎖ハロゲン化物（例えば、塩化、臭化およびヨウ化デシル、ラウリル、ミリスチルおよびステアリル）；ハロゲン化アラルキル（例えば、臭化ベンジルおよび臭化フェネチル）などにより４級化され得る。それにより、水溶性または油溶性または水分散性または油分散性の生成物が得られる。ＩＥＭの好ましい塩は、Ｎ−メチル−Ｄ−グルカミン、カルシウム塩およびナトリウム塩である。

Ｂ．タンパク質結合部分（ＰＢＭ）
本発明の造影剤のＰＢＭは、生物活性を含む組織内において、造影剤が１以上のタンパク質に結合するのに寄与する。この非共有結合は、十分に堅くなければならず、ＰＢＭに対する結合部位の全数は、異なるレベルの標的化された生物活性を有する組織間でコントラストが生じる程に十分に大きくなければならない。

適切なＰＢＭの例には以下が挙げられる：薬物、親油性または両親媒性の有機分子、ポルフィリン、レセプター配位子、ステロイド、脂質、ホルモン、ペプチド、タンバク質、オリゴヌクレオチド（ＤＮＡ、ＲＮＡまたはそれらの化学的に修飾された型）、抗体（モノクローナル型および遺伝子操作された型およびそれらのフラグメント）、または画像化が望まれる生物活性含有組織中で１以上のタンパク質に結合することが知られている他の生体分子または基質。

好ましいＰＢＭには、血漿、間質空間（細胞間液）または細胞内空間にて、タンバク質と可逆的に結合するものである。タンパク質に結合する任意の生体分子または基質が使用され得るが、高濃度で存在するかまたは生体分子もしくは基質に対して多数の結合部位を有するかいずれかのタンパク質に結合するものが、最も有用である。これにより、生物活性によって触媒的に生成される多数の変性剤を一時的に「トラップする」能力が得られる。結合の可逆的な性質により、これらの薬剤が最終的に排出される可能性（イメージング剤に非常に望ましい特性）が増大する。

好ましいタンパク質の例には、以下がある：ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）（血漿中では０．７ ｍＭ；間質空間では、それより低い濃度）；脂肪酸結合タンパク質（ＦＡＢＰ；また、Ｚ−タンパク質またはプロテインＡとして知られる）（肝臓、腎臓、心臓および他の組織の主要細胞中に、およそ０．１ ｍＭ）；グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ（ＧＳＴ；これは、リガンジンとしても知られる）（肝臓、腎臓、心臓および他の組織の主要細胞中に、およそ０．１ ｍＭ）；α１−酸性糖タンパク質（ＡＡＧ、分子量４１，０００）（０．５５ｇ／Ｌ〜１．４ｇ／Ｌ）およびリポタンパク質（アテローム硬化性プラーク中で濃縮される）。他の好ましい例には、細胞外マトリックスの構造タンパク質（コラーゲン、ラミニン、エラスチン、フィブロネクチン、エンタクチン、ビトロネクチン）、アミロイド（アルツハイマー病のβ−２−アミロイドタンパク質（Ａ４）を含む）、セロイド（またはリポフスチン）、および糖タンパク質（例えば、オステオネクチン、テネイシンおよびトロンボスポンジン）が包含される。

正に荷電した造影剤または塩基性ＰＢＭ含有造影剤にさらに好ましいタンパク質は、α１−酸性糖タンパク質（ＡＡＧ）である。この正の急性期タンパク質の血漿レベルは、疾患状態に伴い著しく変わる。例えば、ＡＡＧの濃度は、炎症性刺激の後に２〜４倍高くなり、ＡＡＧの血漿レベルは、神経膠腫、転移性の乳ガンおよび他のガン、新生児感染、ならびに慢性疼痛のための予後判定の補助として示唆されている。アテローム硬化症、クローン病、心筋梗塞、腎炎、および細菌感染、ウイルス感染および術後感染において、高いレベルが認められている。ＡＡＧを結合する配位子には、多くの塩基性薬物（例えば、プロプラノロール（Ｋ_ａ＝１１．３×１０^５）、イミプラミン（Ｋ_ａ＝２．４×１０^５）およびクロルプロマジン（Ｋ_ａ＝３５．４×１０^５））が挙げられ、従って、これらはＰＢＭとして使用され得る。

ＨＳＡ、ＦＡＢＰおよびＧＳＴに対する配位子は、部分的に負に荷電した基（例えば、エステル、アミドまたはケトンカルボニル酸素）により中性となる傾向にあるので、より好ましいＰＢＭである。このような化合物は、一般に、正に荷電した分子よりも毒性が低い。ＦＡＢＰまたはＧＳＴに結合するように設計されたた活性化剤としては、この中性配位子を模倣する疎水性長鎖ＰＢＭ（例えば、パルミチン酸）、または環を有するＰＢＭ（例えば、インドシアニングリーン）が好ましい。

これらの３種のタンパク質のうち、ＨＳＡは非常に好ましい。なぜなら、ＨＳＡに対する配位子が、ＦＡＢＰおよびＧＳＴに対する配位子と異なり、結合前に細胞内摂取を必要としないからである。ＨＳＡに対する配位子の細胞内摂取は必要ではない。なぜなら、ＨＳＡは、多くの細胞外液環境（血漿、正常組織およびガン組織の間質空間、滑液、脳脊髄液および炎症性液（ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ ｆｌｕｉｄ）または膿瘍液（ａｂｓｃｅｓｓ ｆｌｕｉｄ）を含む）にて、かなりの量で存在しているためである。多くの病理学的組織（例えば、腫瘍、炎症、アテローム硬化性プラークまたはアテローム硬化性動脈壁）では、毛細管が漏れて、その結果、より高い局在化ＨＳＡレベルが生じる。

ＨＳＡが非常に好ましい別の理由は、各タンパク質分子が、多数の配位子結合部位を有することである。Ｕ． Ｋｒａｇｈ−Ｈａｎｓｅｎ、Ｐｈａｒｍ． Ｒｅｖ． （１９８１）、３３、ｐｐ． １７−５３；Ｘ．Ｍ． Ｈｅら、Ｎａｔｕｒｅ （１９９２）、３５８、ｐｐ． ２０９−２１５；Ｄ．Ｃ． Ｃａｒｔｅｒ、Ａｄｖ． Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｃｈｅｍ． （１９９４）、４５、ｐｐ． １５３−２０３を参照のこと。

適切なＰＢＭの設計は、米国特許第４，８８０，００８号および米国特許出願第０８／３８２，３１７号（１９９５年２月１日出願）で議論されている。ＨＳＡへの結合について、広範な疎水性基質または両親媒性基質がＰＢＭとして機能する。これらは、脂肪族基、アルコキシ基またはアルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリール基またはヘテロ環式基（これらは、１個〜６０個の炭素と、必要に応じて１個またはそれ以上の窒素置換基、酸素置換基、イオウ置換基、ハロゲン置換基、脂肪族置換基、アミド置換基、エステル置換基、スルホンアミド置換基、アシル置換基、スルホネート置換基、ホスフェート置換基、ヒドロキシル置換基または有機金属置換基とを有する）を含むが、これらに限定されない。他方、ＰＢＭは、疎水性または親水性の末端基を有するかまたは有さない、疎水性アミノ酸残基および／または置換基を含むペプチドであり得る。

造影剤への親油性基の付加は、この薬剤の溶解性を低下させ易い。臨床的に効果的な投薬量レベルまたはそれ以上において、造影剤の効率的な溶解性を保持するためには、１つ以上の水素結合基（酸素、窒素など）をＰＢＭに組み込むことが好ましい場合があり得る。

純粋な脂肪族基がＰＢＭとして使用され得るが、これらは、混合脂肪族−アリール基または純粋なアリール基ほどに好ましくはない場合があり得る。特に、長くてフレキシブルな脂肪族基の末端に負電荷を付与する場合、造影剤は、膜タンパク質と脂質との間の相互作用を破壊する傾向にある。これにより、薬剤の毒性が高まる場合があり得る。従って、ＰＢＭは少なくとも１つのアリール環を含有するのが好ましい。

組織強調のためのＨＳＡを結合したＭＲＩ剤の場合、造影剤は、タンパク質に結合したときにこの薬剤を完全に固定化するために、２以上の親油性基を含むのが好ましい。これらの基は、１つのＰＢＭ上に存在しても、または造影剤に結合した２以上の別々の化学基として存在してもよい。それらのかさ高い性質および硬性（ｒｉｇｉｄｉｔｙ）のため、２以上の基が各々、アリール環を含有するのが非常に好ましく、その２以上の環は、リジッドな非同一平面配向で整列している。

本発明のプロドラッグ造影剤に組み込むのに適切な好ましいＰＢＭは、以下の構造を含む：

その磁気共鳴現象は複雑であり、異なる常磁性物質は、そのＭＲＩシグナルを種々の程度に変える。Ｒ．Ｂ． Ｌａｕｆｆｅｒ、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗｓ （１９８７）、８７、ｐｐ． ９０１−９２７を参照のこと。造影剤が、水のプロトンを緩和して、結果的にＭＲＩ画像に影響を及ぼす能力の定量的な測定は、その緩和率（ｒｅｌａｘｉｖｉｔｙ）により提供される。緩和率とは、溶液中の常磁性金属イオンの濃度に対する水のプロトンシグナル強度の依存性である。緩和率は、造影剤について観察された単位時間あたりの誘起Ｔ_１またはＴ_２緩和として定義され（ｍＭ^−１ｓｅｃ^−１単位のＲ_１またはＲ_２）、ここで、造影剤の濃度はミリモル（ｍＭ）で表わされる。

ガドリニウム錯体の物理的特性は、造影剤の緩和率に影響を及ぼす。ガドリニウム錯体に結合した水分子の数、水分子とバルク溶液との交換速度、７個の不対電子の緩和時間、および溶液中での造影剤の回転タンブリング時間（これは、回転相関時間として知られる）は全て、全体として観察される緩和率に寄与する。これらの物理的特性の変化は、この緩和率を劇的に変化させ得る。例えば、小分子量のガドリニウムキレートが大きな高分子に結合により、回転タンブリング時間を遅くし、３〜１０のファクターで緩和増強が増大する。造影剤がタンパク質に結合すると、ラーモア周波数と同じタイムスケールで起こる常磁性イオンと水のプロトンとの間で磁気的揺動を生じ、最も効率的な縦（Ｔ_１）緩和の可能性および最も高い緩和率の可能性を生じる。従って、タンパク質のような大きな高分子へのＭＲＩ造影剤の非共有結合は、ＭＲＩシグナルを高める効率的な方法である。活性化剤の異なるレベルの非共有結合を有する領域間に、画像コントラストが生じる。

正常組織と異常組織との間に、生物活性に関連するコントラストを生じるためには、プロドラッグのタンパク結合親和性と生物活性化剤のタンパク結合親和性との間に、かなりの相違が存在しなければならない。プロドラッグ結合親和性は、望ましくは、活性化剤の結合親和性の８０％以下である。例えば、活性化剤が、生理学的に適切な条件下（すなわち、ＭＲＩおよび光学イメージングについて、血漿中の０．０１〜１０ ｍＭの造影剤濃度）にて、生物活性を含む組織内のタンパク質に９０％結合するのであれば、プロドラッグは、同じ条件下にて、７２％以下の結合であるべきである。プロドラッグが、活性化剤の結合親和性の５０％以下を示すことが好ましく、より好ましくは、４０％以下、さらにより好ましくは、３０％以下、さらにより好ましくは、２０％以下、最も好ましくは、１０％以下である。

ＭＲＩでは、正常組織と異常組織との間の生物活性関連コントラストは、水のプロトンの誘起緩和速度（１／Ｔ_１または１／Ｔ_２）の変化、または緩和率（Ｒ_１およびＲ_２）として表わされ得る。本発明では、プロドラッグの緩和率Ｒ_１は、望ましくは、生物活性化剤のＲ_１の８０％以下である。好ましくは、プロドラッグの緩和率Ｒ_１は、生物活性化剤の緩和率Ｒ_１の５０％以下、さらに好ましくは、２０％以下、最も好ましくは、１０％以下である。

造影剤のタンパク質結合は、緩衝液中で生理学的に適切なタンパク質濃度を用いる平衡透析または限外濾過により、インビトロで評価され得る。Ｇ．Ｎ． ＲｏｌｉｎｓｏｎおよびＲ． Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ、Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｊ． Ｐｈａｒｍａｃ． Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ． （１９６５）、２５、ｐ． ６３８（限外濾過）；Ｄ． Ｇｌｉｃｋ、Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｂｉｏｃｈｅｍ． Ａｎａｌ． （１９５６）、３ ｐ．２６５（平衡透析）を参照のこと。本願に記載されるタンパク質結合の測定は、リン酸緩衝化生理食塩水（０．１５ ＮａＣｌ、１０ ｍＭリン酸塩、ｐＨ ７．４）中で４．５％（ｗ／ｗ）ヒト血清アルブミンを用いる限外濾過により測定される。好ましくは、少なくとも１０％、より好ましくは、少なくとも５０％、さらにより好ましくは、少なくとも８０％、最も好ましくは、少なくとも９５％の活性タンパク質結合造影剤が、生理学的に適切な条件下にて、タンパク質に結合される。本願では、ＨＳＡへの造影剤の結合％の測定は、およそ±５％の誤差を有する。他のタンパク質に結合したタンパク質または血清に結合したタンパク質が、同様の様式で評価され得る。

薬剤が最大緩和率に調整される程度は、ＨＳＡの存在下での緩和率（結合）（Ｒ_１（ｂｏｕｎｄ））を測定することにより評価され得る。これは、遊離キレートの緩和率（Ｒ_１（ｆｒｅｅ））、および４．５％のＨＳＡ中での薬剤の緩和率（Ｒ_１（ｏｂｓｅｒｖｅｄ））および結合％を測定することを必要とする。Ｒ_１（ｏｂｓｅｒｖｅｄ）は、Ｒ_１（ｆｒｅｅ）およびＲ_１（ｂｏｕｎｄ）のモルフラクションの重量平均である。

配位子のタンパク質結合もまた、理論的に評価され得る。一般的なクラスの配位子については、ＨＳＡおよび他のタンパク質への結合親和性は、一般に、ＰＢＭの疎水性と共に増大する。置換基（例えば、ＰＢＭ）の疎水性の理論的見積もりは、置換基に対するＨａｎｓｃｈのπ定数を用いて、ＰＢＭ自身に対するオクタノール−水（またはオクタノール−緩衝液）の分配係数の対数（ｌｏｇ Ｐ）への寄与を計算することにより得られ得る。Ａ． ＬｅｏおよびＣ． Ｈａｎｓｃｈ、「Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ Ｕｓｅｓ」 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗｓ、７１、ｐｐ． ５２５−６１６ （１９７１）；Ｋ．Ｃ． Ｃｈｕ、「Ｔｈｅ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ−Ａｃｔｉｖｉｔｙ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ」 Ｂｕｒｇｅｒ’ｓ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ｐａｒｔ １、ｐｐ． ３９３−４１８、（４ｔｈ ｅｄ． １９８０）を参照のこと。結合親和性は、ｌｏｇ Ｐ寄与を増大させるに伴い、増大する。例えば、脂肪族基上の置換基については、以下のπ定数が使用され得る。

アリール基上の置換基については、以下の定数^１が使用され得る：

従って、ＩＥＭに結合したｐ−メチルベンジル基のｌｏｇ Ｐ寄与は以下のように計算される（−ＣＨ_２−基についての見積もりとしての、ＣＨ_３についての^１−脂肪族の値を用いる）：
ｌｏｇ Ｐ寄与 ＝ ０．５０ ＋ ２．１５ ＋ ０．５６ ＝ ３．２１
ＩＥＭに結合したｐ−［４−（ｔ−ブチル）フェニル］ベンジル基のｌｏｇ Ｐ寄与は、以下のように計算される（−ＣＨ_２−基についての見積もりとしての、ＣＨ_３についてのπ−脂肪族の値を用いる）：
ｌｏｇ Ｐ寄与 ＝ ０．５６ ＋ ２．１５ ＋ ２．１５ ＋ １．９８ ＝
６．８４
ＨＳＡへの結合において、２の最小ｌｏｇ Ｐ寄与（これは、４つのＣＨ_３基または１つのフェニル環と等しい）が、十分な結合を達成するために必要である。４以上のｌｏｇ Ｐ寄与がより好ましい。６以上のｌｏｇ Ｐ寄与はさらにより好ましい。

光学イメージングにおいて、本発明は、非タンパク質結合プロドラッグの光学特性と、生物活性タンパク質結合造影剤の光学特性との間に、測定可能な相違が存在する必要がある。例えば、インドシアニングリーンの最大吸収は、血漿または血液中のタンパク質に結合すると、７７０〜７８０ ｎｍから７９０〜８０５ ｎｍへとシフトする。この相違は、タンパク質と結合し活性化された光学イメージング剤を画像化または検出することにより、生物活性を検出するのに使用される。ＭＲＩの場合のように、この光学薬剤の生物活性プロドラッグの使用は、この薬剤の特異性を高める。

Ｃ．変性部位（ＭＳ）
プロドラッグ上の変性部位（ＭＳ）ドメインは、画像化されることが望まれる特定の生物活性により変化する。その変化（これは、（酵素的またはそれ以外の）生体内変化（例えば、結合開裂、結合形成、酸化、還元またはプロトン化／脱プロトン化）である）により、生物活性化剤の生成を生じる。ＭＳはＩＥＭまたはＰＢＭの固有部分（それが、それらの個々の機能に不都合な影響を及ぼさない限り）であり得るか、あるいはＭＳは別々の置換基を構成し得る。当業者は、生物活性により改変され得るＭＳの化学構造を認識する。

好ましいＭＳは、酵素によりインビボで改変され得るものである。本発明のプロドラッグを変性するのに有用な酵素は、哺乳動物または感染性微生物（バクテリア、酵母、ウイルスなど）で発現するものであって、プロドラッグ中の１以上の結合の改変または開裂を促進するものである。酵素分子またはそれらに関連したインビボインヒビターの発現は、組織タイプまたはその状態に非常に敏感である。非常に好ましい変性部位は、炎症性疾患、感染性疾患、ガン、アテローム硬化症、血栓症、心筋梗塞、リウマチ様関節炎、骨関節炎、子宮内膜症、歯周疾患、自己免疫疾患などに罹った患者において、高いレベルまたは活性を有する酵素により変化するものである。酵素的生物活性の場合には、そのＭＳ化学構造は、酵素に対する天然基質または最適基質の構造に密接に関連する。天然基質または最適基質は周知であり、そして文献に記載されるかまたは標準的な生化学方法により同定され得る。

好ましい変性部位は、加水分解酵素（ＥＣ ３．１．＊．＊からＥＣ ３．９９．＊．＊）として公知のＥＣクラスの酵素により開裂するものである。これらの変性部位は、炭素−酸素結合、炭素−窒素結合、リン−酸素結合、炭素−炭素結合、および適切な酵素の作用により加水分解的に開裂する他の結合からなる。より好ましい変性部位は、リン−酸素結合であり、これは、ホスファターゼ（ＥＣ．３．１．３．＊）（クラス、加水分解酵素；サブクラス、エステラーゼ；サブ−サブクラス、ホスホモノエステラーゼ）として公知の酵素により加水分解される。ホスファターゼ酵素の特定の例およびそれらの一般的名称を以下の表Ｉに列挙する。

リン−酸素ＭＳ部位の特定の例は、プロドラッグＭＲＩ造影剤１に含有されるものである。このようなリン酸モノエステル誘導体は、アルカリホスファターゼにより急速に加水分解されて、アルコール（またはフェノール）およびホスフェート（ＰＯ_４ ^２−）を生成物として生じる。この特定の場合には、リン酸モノエステルプロドラッグ１は、その酵素的な開裂生成物（その対応するアルコール）よりも弱くＨＳＡと結合する。リン−酸素ＭＳ部位で作用する酵素の臨床的関連性は、酸性ホスファターゼの場合によって例示され、これは、前立腺ガン患者において、高いレベルを有し、何十年もの間、前立腺ガンの診断、段階づけ（ｓｔａｇｉｎｇ）およびモニタリングに広く使用されている。

さらに他の好ましい変性部位は、スルファターゼ（ＥＣ．３．１．６．＊）（クラス、加水分解酵素；サブクラス、エステラーゼ；サブ−サブクラス、スルファターゼ）（これは、イオウ−酸素結合を開裂する酵素である）により開裂される部位を含む。ステロイドスルファターゼ活性は、乳腫瘍において特に高く、そして腫瘍内のエストロゲンの形成を調節する役割を果たす。スルフェートＭＳ部位を改変し得るスルファターゼ、およびそれらのＥＣ番号のリストを、以下の表ＩＩに列挙する。

非常に好ましいＭＳは炭素−窒素ペプチド結合であり、これは、プロテイナーゼ（ＥＣ ３．４．＊．＊）として知られる加水分解酵素のサブクラスにより加水分解される。これらの酵素は、アミド結合を加水分解して、２個の開裂生成物であるアミンおよびカルボン酸を形成する。そしてその一方は、生物活性化剤に結合したままである。ＭＳは、画像化されるべき特定の酵素活性に対する天然のペプチド基質または最適なペプチド基質を模倣するように設計される。

特に好ましい炭素−窒素ペプチドＭＳは、セリンプロテアーゼ（ＥＣ ３．４．２１．＊；クラス、加水分解酵素；サブクラス、ペプチダーゼ、サブ−サブクラス、セリンエンドペプチダーゼ）により加水分解されるものである。セリンプロテアーゼ活性は、初期乳ガン；乳ガンの転移を生じる腫瘍進行；肺ガン、膵臓ガン、重篤な膵臓炎および前立腺ガンを有する患者の凝固の活性化に関連する。前立腺ガンの診断剤に有用なＭＳは、前立腺特異的抗原（ＰＳＡ）により改変されるもの、すなわち、前立腺組織によって排他的に生成されるセリンプロテアーゼ糖タンパク質（３０〜３４ ｋＤａ）である。ＰＳＡは、ペプチダーゼであるキモトリプシンおよびトリプシンに典型的な酵素活性を示し、その生理学的な基質は、高分子量（ｈｉｇｈ ｗｅｉｇｈｔ ｍａｓｓ）の精嚢タンパク質（ＨＭＭ−ＳＶ−タンパク質）であるようである。ＰＳＡは、治療（特に、前立腺切除）をモニタリングするのに非常に有用である。なぜなら、前立腺の除去後に、その存在はほぼゼロに低下するからである。前立腺切除後のＰＳＡの緩慢な上昇は、前立腺の全てが除去されないか、またはリンパ節転移が存在して抗原を生成するかいずれかであることを示す。ＰＳＡの濃度はまた、全身腫瘍組織量および悪性の可能性と比例しており、治療に応答して急速に変化する。特定のセリンプロテアーゼ酵素およびそれらの一般的名称のリストを、以下の表ＩＩＩに列挙する。

好ましいＭＳは、マトリックスメタロプロテイナーゼ（ＭＭＰ）（ＥＣ ３．４．２４．＊、サブクラス、ペプチダーゼ；サブ−サブクラス、メタロエンドペプチダーゼ）（これは、細胞外空間、造影剤が容易にアクセス可能な組織区画において、高い生物活性を示す酵素）により変化されるものである。さらに、ＭＭＰ活性は、多くの疾患によって変化される。ＭＭＰファミリーのメンバーは、異なる程度で、以下の疾患に関連する：ガン（特に、転移前の細胞外マトリックスの分解）、アテローム硬化症（特に、破裂、血栓症、および心筋梗塞または不安定アンギナを導くアテローム硬化性プラークの繊維性キャップの分解）、リウマチ様関節炎および骨関節炎（軟骨アグレカン（ａｇｇｒｅｃａｎ）およびコラーゲンの破壊）、歯周疾患、炎症、自己免疫疾患、臓器移植の拒絶反応、潰瘍（角膜、表皮および胃）、強皮症、表皮水泡症、子宮内膜症、腎臓疾患および骨疾患。特定のメタロプロテイナーゼ酵素およびそれらの一般的名称を、以下の表ＩＶに列挙する。

標的化された生物活性がＭＭＰ−１（特定の炎症性疾患において増大するマトリックスメタロプロテイナーゼ）により発現される酵素活性である場合、好ましいＭＳは、アミノ酸のグリシン（Ｇｌｙ）およびイソロイシン（Ｉｌｅ）を連結する炭素−窒素アミド結合である。Ｇｌｙ−Ｉｌｅアミド結合ＭＳ部位を含有するプロドラッグの例は、プロドラッグ化合物２である。

他のタイプのＭＳ（例えば、エステル、エーテル）が、適切な標的酵素（例えば、エステラーゼ（ＥＣ ３．１．＊．＊）またはエーテル加水分解酵素（ＥＣ ３．３．＊．＊）として分類されるもの）により加水分解されること、および標的酵素の化学的性質の知見に基づいて、最適なＭＳが、次にプロドラッグに組み込まれ得ることは、当業者に明らかである。

ある場合には、変性部位の変更の後に、第２の化学反応を行って、活性化造影剤を得るのが望ましい。ＨＳＡに結合するように設計される薬剤のために、中性のＰＢＭまたは負に荷電したＰＢＭは、正に荷電したＰＢＭよりも好ましい（米国特許第４，８８０，００８号を参照のこと）。従って、ＨＳＡに結合する造影剤を活性化するために特に好ましい方法は、正に荷電したＭＳ開裂残基を中性基または負に荷電した基に転化する２次的な化学反応である。この方法は、薬剤の疎水性を高め（増大したｌｏｇ Ｐ）、そしてＨＳＡ結合を増加する傾向を有する。
Ｄ．マスキング部分（ＭＭ）
ＭＭは、本発明のプロドラッグ中に存在する場合、プロドラッグが生物活性化されたときに、プロドラックから切り離される。ＭＭは、任意の有機部分または無機部分であり得、これらは、適切な位置でプロドラッグに組み込まれた場合に、プロドラッグのタンパク質結合親和性を、生物活性造影剤に比べて低減させる。

適切なＭＭの例は、ポリエチレングリコール、デキストラン、ヒアルロン酸、またはＰＢＭの表面の電荷または疎水性を変化させる他の物質を含む。このような物質は、血液中で細胞表面を有する高分子量物質（例えば、ポリマー、タンパク質またはリポソーム）との相互作用を防止するために広く使用されている。例えば、リポソームに付着したポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は、細網内皮系への細胞摂取を妨害し、リポソームの循環が延長される。Ｄ． Ｐａｐｈａｄｊｏｐｏｕｌｏｓら、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （１９９１）、８８、ｐｐ． １１４６０−１１４６４；Ｔ．Ｍ． Ａｌｌｅｎら、Ｂｉｏｃｈｉｍｉｃａ Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａ Ａｃｔａ （１９９１）、１０６６、ｐｐ． ２９−３６を参照のこと。

低分子量（＜５０００ダルトン）のプロドラッグ造影剤についても、親水性基および／または荷電基が同様に使用され得る。このような基は、ＭＭ／リンカー内に慎重に配置されて、その結果、タンパク質結合を効果的にマスクするが、生物活性化の際に解離されて、ＩＥＭ／ＰＢＭの高い結合能が発現可能にする。生物活性化の後に、ＨＳＡのような血清タンパク質に結合するように設計される造影剤については、親水性基および／または荷電基（例えば、ヒドロキシル、アミン（またはアンモニウム）、第４級アミン、特定のアミノ酸（特に、リジン、アルギニンおよびヒスチジン）、スルホキシド、ホスフェート、スルフェート、カルボキシレート、炭水化物、糖および金属キレート）は、単独または複数の形態で、潜在的に有効なＭＭを代表する。

ＨＳＡの結合親和性に影響を与える疎水性基および／または荷電基の例は、当該技術分野で記載される。ヨウ素化されたＸ線造影剤のＨＳＡ結合は、カルボキシレート基の脱離と併用されるヒドロキシル基の慎重な置換によりマスクされる。例えば、Ｘ線造影剤ヨージパミド（ｉｏｄｉｐａｍｉｄｅ）は高い親和性（＞９８％）でＨＳＡに結合するが、一方、対応する中性ヨウ素化Ｘ線造影剤（これは、非常に多くの親水性ヒドロキシル基を含有するように改変されている）は低い親和性（＜１％）でＨＳＡに結合する。Ｒａｄｉｏｃｏｎｔｒａｓｔ Ａｇｅｎｔｓ、Ｍ． Ｓｏｖａｋ編、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ （１９８４）、１章「Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｘ−Ｒａｙ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｍｅｄｉａ」 ｐｐ．２３−１２５を参照のこと。同様に、親水性ヒドロキシル基の数が増えるにつれて、一連の胆汁酸誘導体に対するＨＳＡ結合親和性の低下が認められる。従って、リトコール酸（結合定数＝２．０×１０^５）は、ケノデオキシコール酸（結合定数＝５．５×１０^４）よりも堅く結合し、ケノデオキシコール酸は、コール酸（結合定数＝０．３×１０^４）よりも堅く結合する。Ｒｏｄａら、Ｊ． Ｌｉｐｉｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ （１９８２）、２３、ｐｐ． ４９０−４９５を参照のこと。

適切に配置された第１級、第２級または第３級アミンは、特定の抗体のＨＳＡ結合親和性を、この官能性を欠いた類似の薬剤に比較べて低下させることが示された。この効果は、新規な抗生物質であるエノキサシンおよびＮＹ−１９８について報告されたデータにより例示される。Ｅ． Ｏｋｅｚａｋｉら、Ｄｒｕｇ Ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ａｎｄ Ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎ （１９８８）、１６、ｐｐ． ８６５−７４を参照のこと。ＨＳＡに結合したこれらの化合物のフラクション（ｆ_ｂ）は、アミノ基を欠いたアナログ（ミロキサシン（ｆ_ｂ＝０．８６）およびナリジクス酸（ｆ_ｂ＝０．７１））と比較して、それぞれ、０．３５および０．２８であると報告された。

従って、本発明の好ましいプロドラッグでは、ＩＥＭは、Ｇｄ^３＋のＤＴＰＡ、ＤＯＴＡ、ＤＴＰＡ−ＢＭＡまたはＨＰ−ＤＯ３Ａキレートを含有する。ＰＢＭは、以下の構造の１以上を含有する：

ここで、Ｒは、脂肪族基および／または少なくとも１個のアリール環を含有するか、あるいは疎水性末端基または親水性末端基を有するかまたは有さない、疎水性アミノ酸残基および／または置換基を含むペプチドを含有する；そして
ＭＳは、加水分解酵素によりインビボで改変され得る結合を含有する。

好ましくは、ＭＳは、脱リン酸酵素によりインビボで加水分解できるリン−酸素結合、または金属タンパク分解酵素またはセリンタンパク分解酵素によりインビボで加水分解できるアミド結合である。ここで確認したガドリニウム錯体１、ガドリニウム錯体２およびガドリニウム錯体１０は、好ましいプロドラッグの例である。

ＩＩＩ．合成
本発明の化合物は、従来方法を用いて合成できる。有利なことに、これらの化合物は、容易に入手できる出発物質から簡便に合成される。多くの出発物質は、例えば、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｉｎｃ．（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）から市販されている。本発明の化合物の合成方法は有機合成の当業者に公知であるが、これらの合成を例示するために、以下の一般方法を記載する。これらの方法は、如何ようにも、本発明の範囲を限定するとみなすべきではない。

得られたキレートをタンパク質（例えば、モノクローナル抗体）に共有結合させるために使用される有機置換基で修飾されたＤＴＰＡおよびＤＯＴＡキレート化剤の合成が、文献に記載されている。例えば、１−（ｐ−イソチオシアナトベンジル）ＤＴＰＡは、市販のｐ−ニトロフェニルアラニンメチルエステル（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）とエチレンジアミンとを反応させ、引き続いて、ボランで還元してトリアミンを形成することにより調製された。ブロモ酢酸によるアルキル化に続いて、還元（Ｈ_２／Ｐｄ−Ｃ）およびチオホスゲンとの反応によりイソチオシアネートが得られる。Ｍ．Ｗ． Ｂｒｅｃｈｂｉｅｌら、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ （１９８６）、２５、ｐｐ． ２７７２−２７８１を参照のこと。ＤＴＰＡ炭素骨格が、リジンから誘導されたアミノブチル基で置換されているキレート化剤もまた報告されている。Ｊ．Ｐ．Ｌ． Ｃｏｘら、Ｊ． Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｅｒｋｉｎ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｉ （１９９０）、ｐｐ． ２５６７−２５７６を参照のこと。ｐ−ニトロフェニルアラニンの二重アルキル化を介したアセテート置換されたＤＴＰＡ分子の合成手法もまた記載されている。Ｍ．Ａ． Ｗｉｌｌｉａｍｓら、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ （１９９３）、５８、ｐｐ． １１５１−１１５８を参照のこと。同様に、機能化された大環状ＤＯＴＡ分子は、アミノ酸および標準的環化法（Ｒｉｃｈｍａｎ−Ａｔｋｉｎｓトシレート化学を含む）（Ｊ．Ｐ．Ｌ． Ｃｏｘら、Ｊ． Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｅｒｋｉｎ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｉ （１９９０）、ｐｐ． ２５６７−２５７６）または高希釈環形成（ｈｉｇｈ−ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｒｉｎｇ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）（Ｔ．Ｊ． ＭｃＭｕｒｒｙら、Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ （１９９２）、ｐｐ． １０８−１１７）から出発して調製されている。

親油性ベンジル置換基を含む肝胆ＭＲＩ造影剤の合成は、米国特許第４，８９９，７５５号に記載される。ＰＢＭおよび血液半減期延長部分を含むＭＲＩ造影剤は、米国特許出願第０８／３８２，３１７号（１９９５年２月１日に出願）に記載される。この出願は、ホスホジエステル結合を介してＰＢＭに連結したＤＴＰＡキレート化剤の合成、およびいくつかの可変性中間体（カーボネートヒドロキシメチルジエチレントリアミン（化合物３）および１−ヒドロキシメチル−ＤＴＰＡ−ペンタ−ｔ−ブチルエステル（化合物４）を含む（スキーム１））の合成を記載する。

プロドラッグ造影剤の調製のための他の可変性合成中間体は、１−ｐ−ヒドロキシベンジル−ジエチレントリアミン（化合物６）を含む。Ｓｃｈｕｍｈｍａｎｎ−Ｇｉａｍｐｉｅｒｉ、Ｇ． Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ （１９９２）、１８３、ｐｐ． ５９−６４を参照のこと。化合物６は、ｔ−ブチルブロモアセテートによるアルキル化によって、１−（ｐ−ヒドロキシベンジル）−ＤＴＰＡ−ペンタ−ｔ−ブチルエステル（化合物７）に転化される（スキーム１）：
スキーム１：合成中間体

カルバメート５またはペンタ−ｔ−ブチルエステル中間体４および７は、所望の機能ドメイン（ＭＳ、ＭＭ、Ｌ）を組み込むＰＢＭ基、およびヒドロキシル基またはフェノール基と共有結合を形成する当該技術分野で公知の官能基を用い、単一工程で誘導体化される（例えば、エーテルは、ハロゲン化アルキルとアルコールとの反応または第２アルコールとのジエチルジアゾジカルボキシレート（ＤＥＡＤ）触媒反応により形成される）。他の適切な反応および共有結合については、Ｊ． Ｍａｒｃｈ、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第３版、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ （１９９５）、ｐ．１１６１を参照のこと。あるいは、ＭＳドメイン、ならびに任意のＭＭおよび／またはＬドメインは、逐次的な様式でＰＢＭに付加される。例えば、反応性のハロゲン化アルキルおよび第２の適切に保護された反応性基（例えば、ヒドロキシルまたはカルボキシレート）を含むＰＢＭは、エーテル結合の形成を経て、ＤＴＰＡ−ペンタ−ｔ−ブチルエステルとカップリングされる。反応性基の一時的な保護は、当該技術分野で公知の手段により達成され得る。例えば、Ｇｒｅｅｎｅ、Ｔ．Ｗ．およびＷｕｔｚ、Ｐ．Ｇ．Ｍ．、Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ、第２版、（Ｃ）１９９１ Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ、Ｉｎｃ．、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、ＮＹ、ｐｐ． １０−２７６を参照のこと。この第２の反応性基は、次いで、脱保護され、そして所望のＭＳ、またはＭＳおよびＭＭの両方を付加するように改変される。酸（ＨＣｌまたはＴＦＡ）を用いるｔ−ブチルエステル保護基の最終的な脱保護により、ペンタ酸遊離配位子（ｐｅｎｔａ ａｃｉｄ ｆｒｅｅ ｌｉｇａｎｄ）が得られ、これは、次いで、ガドリニウム（ＩＩＩ）および塩基と反応して、ガドリニウム錯体を形成する。

当業者が理解し得るように、上記の合成スキームは、本願において記載され請求される化合物が合成され得る全ての手段の包括的なリストを含めることを意図しない。さらに別の方法も当業者に明らかである。

ＩＶ．改良された造影剤の使用
薬学的組成物は、任意の本発明のプロドラッグまたはその薬学的に受容可能な塩を、任意の薬学的に受容可能なキャリア、アジュバントまたはビヒクルと共に含有させることにより調製され得ると考えられる。用語「薬学的に受容可能なキャリア、アジュバントまたはビヒクル」は、本発明の化合物と共に患者に投与され得るキャリアまたはアジュバントを意味し、これらは、有効量の薬剤を送達するのに十分な用量で投与される場合に、本発明の化合物の活性を損なわず、かつ非毒性である。本発明の薬学的組成物に使用され得る薬学的に受容可能なキャリア、アジュバントおよびビヒクルは、以下を含むが、これらに限定されない：イオン交換体、アルミナ、ステアリン酸アルミニウム、レシチン、血清タンパク（例えば、ヒト血清アルブミン）、緩衝性物質（例えば、リン酸塩）、グリシン、ソルビン酸、ソルビン酸カリウム、ＴＲＩＳ（トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン）、飽和植物性脂肪酸の部分グリセリド混合物、水、塩または電解質（例えば、硫酸プロタミン）、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素カリウム、塩化ナトリウム、亜鉛塩、コロイドシリカ、三ケイ酸マグネシウム、ポリビニルピロリドン、セルロースベースの物質、ポリエチレングリコール、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、ポリアクリレート、ワックス、ポリエチレン−ポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリエチレングリコールおよび羊毛脂。

本発明に従って、薬学的組成物は、無菌の注射可能な調製物の形態（例えば、無菌の注射可能な水性懸濁液または油性懸濁液）であり得る。この懸濁液は、適切な分散剤または湿潤剤および懸濁剤を用いて、当該技術分野で公知の方法に従って処方され得る。無菌の注射可能な調製物は、非毒性の非経口的に受容可能な希釈剤または溶媒中の無菌の注射可能な溶液または懸濁液（例えば、１，３−ブタンジオール中の溶液として）でもあり得る。使用され得る受容可能ななビヒクルおよび溶媒には、水、リンガー溶液および等張性塩化ナトリウム溶液がある。さらに、無菌の非揮発性油が溶媒または懸濁媒体として従来より使用される。この目的のために、任意のブランドの非揮発性油（合成モノ−またはジ−グリセリドを含む）が使用され得る。脂肪酸（例えば、オレイン酸）およびそのグリセリド誘導体は、天然の薬学的に受容可能なオイル（例えば、オリーブ油またはひまし油（特に、それらのポリオキシエチレン化された型））のように、注射可能物の調製において有用である。これらのオイル溶液または懸濁液はまた、長鎖アルコール希釈剤または分散剤を含有し得る。

いくつかの場合、注射の用量および速度に依存して、血漿タンパク上の結合部位は、プロドラッグおよび活性化剤で飽和状態となり得る。このことにより、タンパク質に結合した薬剤のフラクションが減少し、そしてその半減期または許容性、および薬剤の有効性が損なわれ得る。これらの状況では、プロドラッグ剤を、無菌アルブミンまたは血漿置換溶液と共に注入するのが望ましい。あるいは、装置／シリンジが使用され得、これは、造影剤を含有し、造影剤を注射器に引き上げた血液と混合し；次いで、これが患者に再注入される。

本発明のプロドラッグ化合物および薬学的組成物は、従来の非毒性の薬学的に受容可能なキャリア、アジュバントおよびビヒクルを含む投薬処方物形態で、経口的、非経口的、吸入噴霧による、局所的、経直腸、経鼻、経頬、経膣、または移植レザバーを介して投与され得る。本明細書中で使用される用語「非経口的」は、皮下、静脈内、筋肉内、関節内、滑液内、胸骨内、鞘内、肝内、病巣内および頭蓋内の注射方法または注入方法を含める。

本発明の薬学的組成物は、経口的に投与される場合、任意の経口的に受容可能な投薬形態（カプセル、錠剤、および水性懸濁液および水性溶液を含むが、それらに限定されない）で投与され得る。経口使用のための錠剤の場合には、通常使用されるキャリアは、ラクトースおよびコーンスターチを含む。潤滑剤（例えば、ステアリン酸マグネシウム）もまた、典型的に添加される。カプセル形態での経口投与に有用な希釈剤は、ラクトースおよび乾燥コーンスターチを含む。経口使用のために水性懸濁液が必要とされる場合、活性成分が、乳化剤および懸濁剤と組み合わされる。所望であれば、特定の甘味料、香料または着色剤を添加してもよい。

あるいは、本発明の薬学的組成物は、直腸投与のために座剤の形態で投与される場合、薬剤と、適切な非刺激性の賦形剤（これは、室温で固体であるが、直腸温では液体であるので、直腸で融解した薬物を放出する）とを混合することにより調製され得る。このような物質は、ココアバター、ビーズワックスおよびポリエチレングリコールを含む。

先に述べたように、本発明の薬学的組成物はまた、特に、処置の標的が、局所的な付与により容易にアクセス可能な領域または器官（目、皮膚または下部腸道を含む）を含む場合、局所的に投与され得る。これらの領域または器官のそれぞれに適した局所処方物は、容易に調製される。

下部腸道への局所的付与は、直腸座剤処方物（上記）か、または適切な浣腸処方物にて行われ得る。局所経皮パッチもまた使用され得る。

局所適用のために、薬学的組成物は、１以上のキャリアに懸濁されるかまたは溶解される活性成分を含む適切な軟膏に処方され得る。本発明の化合物の局所投与用のキャリアは、鉱油、液状ワセリン、白色ワセリン、プロピレングリコール、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン化合物、乳化ワックスおよび水を含むが、これらに限定されない。あるいは、薬学的組成物は、１以上の薬学的に受容可能なキャリアに懸濁されるかまたは溶解される活性成分を含む適切なローションまたはクリームに処方され得る。適切なキャリアは、鉱油、ソルビタンモノステアレート、ポリソルベート ６０、セチルエステルワックス、セテアリールアルコール、２−オクチルドデカノール、ベンジルアルコールおよび水を含むが、これらに限定されない。

眼科使用のために、薬学的組成物は、ベンジルアルコニウムクロライドのような防腐剤を含むかまたはそれを含まないかのいずれかで、ｐＨ調整等張性無菌生理食塩水の微細化された懸濁液として、または、好ましくは、ｐＨ調整等張性無菌生理食塩水の溶液として処方され得る。あるいは、眼科使用のために、薬学的組成物は軟膏（例えば、ワセリン）に処方され得る。

鼻腔エアロゾルまたは鼻腔吸入による投与のために、本発明の薬学的組成物は、薬学的処方物の技術分野で周知の方法に従って調製され、そして、ベンジルアルコールまたは他の適切な防腐剤、バイオアベイラビリティーを高めるための吸収促進剤、フルオロカーボン、および／または他の従来からの可溶化剤もしくは分散剤を使用し、生理食塩水中の溶液として調製できる。

キャリア物質と組み合わせて、単一の投薬量形態を生じ得る活性成分の量は、治療される対象（ｈｏｓｔ）、および特定の投与様式に依存して変化する。典型的な調製物は約５％〜約９５％（ｗ／ｗ）の活性化合物を含有する。好ましくは、このような調製物は約２０％〜約８０％の活性化合物を含有する。

静脈内または他のタイプの投与に適切な用量範囲は、０．００１〜１．０ ｍｍｏｌ／ｋｇ体重の間であり、活性成分化合物の好ましい用量は、０．００１〜０．５ ｍｍｏｌ／ｋｇ体重の間である。さらにより好ましくは、０．０１〜０．１ ｍｍｏｌ／ｋｇ体重であり、そして活性成分の最も好ましい用量は０．０２〜０．０５ ｍｍｏｌ／ｋｇ体重の間である。

当業者が理解するように、上記のものよりも低い用量または高い用量が必要な場合もある。任意の特定の患者に対する特定の投薬量レジメンは、種々の要因（これは、使用される特定の化合物の活性、年齢、体重、一般的な健康状態、性別、食事制限、投与時間、排出速度、薬物の組合せ、および治療する医師の判断を含む）に依存する。

好ましい薬学的組成物が本発明の好ましいプロドラッグを含有するものであることが理解される。

本発明をより理解し得るように、以下の実施例が示される。これらの実施例は、例示の目的だけのためのものであり、如何ようにも、本発明の範囲を限定するとして解釈されることを意図しない。各実施例において、ＨＳＡは、生物活性造影剤が結合するタンパク質として使用される。

実施例Ｉａ：ガドリニウム錯体１の合成
まず、カルバメート５を、ジエチルアゾジカルボキシレートおよびトリフェニルホスフィンの存在下で、４，４’−ジヒドロキシビフェニルのモノ（ジアリルホスフェート）エステルと反応させて、エーテルを形成する（スキーム２）。脱保護（ＴＦＡ）およびブロモ−ｔ−ブチルアセテートを用いるアルキル化に続き、このリン酸エステルをテトラキス（トリフェニル）ホスフィンパラジウムで脱保護する。このｔ−ブチルエステルをトリフルオロ酢酸で加水分解する。ＧｄＣｌ_３および水酸化ナトリウムとの反応により、ガドリニウム錯体１を生成する。
スキーム２：Ｇｄ錯体１の合成

ａ）ＤＥＡＤ， ＰＰｈ_３；ｂ）ＴＦＡ；ｃ）ＢｒＣＨ_２ＣＯ_２ｔＢｕ；ｄ）Ｐｄ（Ｐｈ_３Ｐ）_４， ｎ−ＢｕＮＨ_２， ＨＣＯ_２Ｈ；ｅ）ＴＦＡ；ｆ）ＧｄＣｌ_３， ＮａＯＨ
実施例Ｉｂ：Ｇｄ錯体１のより好ましい合成
まず、ｐ−ブロモフェノールから、３段階にて、ボロン酸（ｂｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ）１３を調製した（スキーム２ａ）。このフェノールを、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリルエーテルとして保護した。アリールブロマイドをブチルリチウムで処理することにより、アリールリチウムを生成した。このアリールリチウムとホウ酸トリイソプロピルとの反応に続いて、穏やかな酸性条件を用いるホウ酸エステル中間体の加水分解により、ボロン酸１３が生成する。

スキーム２ａ：ボロン酸１３の合成

中間体５とブロモフェノールとの間のＭｉｔｓｕｎｏｂｕ反応により、エーテル１４を得た。トリフルオロ酢酸を用いる３個のＢＯＣ基の脱保護に続いて、このトリアミンのｔｅｒｔ−ブチルブロモアセテートを用いるアルキル化により、ペンタ酢酸エステル１５が得られる。このアリールブロマイド１５とボロン酸１３とのテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウムカップリング（Ｓｕｚｕｋｉカップリング）により、ビフェニル誘導体１６が得られた。このシリルエーテルの加水分解に続いて、ホスホリル化、および得られたホスホリルジクロライドのアルカリ加水分解により、モノリン酸エステル１７を生成した。このｔ−ブチルエステルを、トリフルオロ酢酸で脱保護した。ＧｄＣｌ_３および水酸化ナトリウムとの反応により、ガドリニウム錯体１を生成した（スキーム２ｂ）。
スキーム２ｂ：Ｇｄ錯体１のより好ましい合成

実施例ＩＩａ：ガドリニウム錯体２の合成
カルバメート５を、ジエチルアゾジカルボキシレートおよびトリフェニルホスフィンの存在下で、メチル−５−ブロモサリチレートと反応させて、ブロモアリールエーテルを形成する。このブロモアリールエーテルとフェニルボロン酸とのテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム触媒カップリングにより、ビフェニルエーテルを得る。このｔ−ブチルカルバメートのトリフルオロ酢酸加水分解、次いで、ｔ−ブチルブロモアセテートを用いるアルキル化により、ビフェニルエーテル置換ペンタ−ｔ−ブチルジエチレントリアミンペンタアセテートを生成する。ジオキサン中の１Ｎ ＮａＯＨを用いるこのメチルエステルの加水分解により、ビフェニルカルボキシレートを得、これを、ジメチルホルムアミド中でジシクロヘキシルカルボジイミドを用いて、ペプチドフラグメント Ｈ_２Ｎ−ｇｌｙ−ｉｌｅ−ａｒｇ（Ｂｏｃ）_２−ｌｙｓ（Ｂｏｃ）−ＯｔＢｕとカップリングさせる。６Ｎ ＨＣｌ／ジオキサン中での加水分解により、ビフェニルペプチド置換ジエチレントリアミンペンタ酢酸を生成する。ＧｄＣｌ_３および塩基との反応により、ガドリニウム錯体２を得、これを逆相ＨＰＬＣにより精製する（スキーム３ａ）。
スキーム３ａ：ガドリニウム錯体２の合成

実施例ＩＩｂ：Ｇｄ錯体２のより好ましい合成
カルバメート５を、ジエチルアゾジカルボキシレートおよびトリフェニルホスフィンの存在下で、メチル−５−ブロモサリチレートと反応させて、ブロモアリールエーテルを形成した。このメチルエステルの加水分解に続いて、触媒量のジメチルアミノピリジンの存在下で、ベンジルクロロホルメートおよびトリエチルアミンでの処理により、ベンジルエステル１８を得た。トリフルオロ酢酸を用いる３個のＢＯＣ基の脱保護に続いて、ｔｅｒｔ−ブチルブロモアセテートを用いるアルキル化により、ブロモアリールエーテル置換ペンタ−ｔｅｒｔ−ブチルジエチレントリアミンペンタアセテート１９を生成した。ブロモアリールエーテルとフェニルボロン酸とのＳｕｚｕｋｉカップリングにより、ビフェニルエーテルを得た。パラジウム触媒の存在下でのベンジルエステルの水素化分解により、そのビフェニルカルボキシレート２０を得た。２０とベンジルグリシネートとのカップリングに続いて、ベンジルエステルの水素化分解により、アミド２１を得た。ＤＭＦ中でジシクロヘキシルカルボジイミドを用いる、２１と保護トリペプチド（Ｈ_２Ｎ−Ｉｌｅ−Ａｒｇ（ＢＯＣ）_２−Ｌｙｓ（ＢＯＣ）−ＯｔＢｕ）とのカップリングに続いて、ＴＦＡを用いるｔ−ブチルエステルおよびＢＯＣ基の脱保護により、テトラペプチド２２を得た。水酸化ナトリウムの存在下でのＧｄＣｌ_３との反応により、錯体２を得、これを逆相ＨＰＬＣにより精製する（スキーム３ｂ）。
スキーム３ｂ：Ｇｄ錯体２のより好ましい合成

実施例ＩＩＩａ：プロドラッグ化合物１の活性化
プロドラッグ１を、以下に示すようにアルカリホスファターゼにより活性化する。ＭＳ（リン−酸素結合）の加水分解により生成される活性造影剤８は、プロドラッグ１よりも高い親和性で、０．１ ｍＭの濃度でＨＳＡと結合する。Ｔ_１が短い程より高い緩和率が得られ、ＭＲＩ画像のシグナル強度の増大として検出される。

プロドラッグ化合物１の活性化

実施例ＩＩＩｂ：プロドラッグ化合物１のより好ましい活性化
実施例Ｉｂに記載されるように、化合物１（実施例ＩｂおよびＩＩＩａを参照のこと）を合成した。プロドラッグ１を、アルカリホスファターゼ（これはＭＳ（リン−酸素結合）を加水分解する）により活性化して（実施例ＩＩＩａ：プロドラッグ１の活性化を参照のこと）、活性造影剤８を形成する。化合物８は、プロドラッグ１よりも高い親和性および高い緩和率で、０．１ ｍＭの濃度でＨＳＡと結合した。Ｔ_１が短い程より高い緩和率が得られ、ＭＲＩ画像のシグナル強度の増大として検出された（以下の表Ｖを参照のこと）。

表Ｖでは、縦緩和率（Ｒ_１）は、２０ ＭＨｚおよび３７℃にて、リン酸緩衝化生理食塩水（ＰＢＳ、１５０ ｍＭ ＮａＣｌ、１０ ｍＭリン酸塩、ｐＨ＝７．４）または４．５％ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）含有ＰＢＳ溶液中で、水のプロトンの緩和速度（１／Ｔ_１）の濃度依存性を測定することにより得た。０．１ ｍＭキレート、４．５％ ＨＳＡ溶液の限外濾過により、ＨＳＡへの結合パーセントを決定した。

４．５％ ＨＳＡを含有するＰＢＳ緩衝液（ｐＨ ７）中で、プロドラッグ１の溶液（０．３ ｍＭ）を調製した。時間の経過に伴う２０ ＭＨｚプロトン緩和速度１／Ｔ_１の変化は観測されなかった。３ユニットのアルカリホスファターゼ（１ユニットは、リン酸緩衝化生理食塩水中、基質０．１ ｍＭで、１分間当たり１ ｎｍｏｌのｐ−ニトロフェニルホスフェートをｐ−ニトロフェノールに転化する）を、化合物１の４．５％ ＨＳＡ溶液に添加し、１／Ｔ_１を経時的に追跡した。この溶液の１／Ｔ_１は、１が酵素的に８に転化されるにつれて、変化することが観測された（表ＶＩ）。１から８への酵素的活性化が完了した時点で、１／Ｔ_１について、０時間からの変化は２．８６ｓｅｃ^−１であり、シグナル強度のほぼ予想された増分である２４％に相当した。
表ＶＩ
２０ ＭＨｚでのプロドラッグ１の生物活性化

化合物１および８の４．５％ ＨＳＡ含有溶液（０．１〜０．２ ｍＭ）を調製した。１５分後、１．０テスラで、この４．５％ ＨＳＡ溶液の、初期Ｔ１加重ＭＲＩスキャン（ＦＩＳＰ−３Ｄ、ＴＲ＝６０、ＴＥ＝５、α＝６０）を得た。８を含有する溶液のＭＲＩスキャンは、同じ濃度では、１を含有する溶液のものよりも明るかった。１を含有するＨＳＡ溶液の半分に、３ユニットのアルカリホスファターゼを添加し、そしてさらにＴ１加重ＭＲＩスキャンを得た。１３０分後、１およびアルカリホスファターゼを含有する溶液から、同じ濃度の８を含有する溶液のシグナル強度の９６％を得た。１を含有するがアルカリホスファターゼを含有しない溶液は、ＭＲＩスキャンの間、一定の暗い画像のままであった。１を含有する溶液にアルカリホスファターゼの添加後、２０％のシグナル強度の増加が観測された。

実施例ＩＶ：ガドリニウム錯体２の活性化
イソロイシン−アルギニン−リジン側鎖の親水性ＭＭを含有するプロドラッグ２は、コラゲナーゼ（ＭＭＰ−１）により活性化される。ＭＳは、ＭＭＰ−１により選択的に加水分解される炭素−窒素ペプチド結合（ｇｌｙ−ｉｌｅ）である。ｉｌｅ−ａｒｇ−ｌｙｓ ＭＭの解離により、化合物９が生成し、これは、プロドラッグ２よりも高いＨＳＡに対する結合親和性により特徴付けられる。ＭＲＩのシグナル変化により、生物活性を画像化することが可能となる。

ガドリニウム錯体２の活性化

実施例Ｖ：ガドリニウム錯体１０の活性化
本実施例はまた、二次的な化学反応が、一次生物活性関連事象とどのように結び付けられるかを示す。トリペプチドであるｔｍＬｙｓ−ｔｍＬｙｓ−Ａｒｇ（ここで、ｔｍＬｙｓは、Ｎε、Ｎε、Ｎε−トリメチルリジンである）から構成されるＭＭを含有するプロドラッグ１０を、セリンプロテアーゼにより活性化される。ＭＳはＡｒｇ−Ｇｌｕ炭素−窒素ペプチド結合であり、セリンプロテアーゼの酵素的な生物活性により開裂されて、マスキング部分を解離する。酵素加水分解により、中間体化合物１１が得られ、続いて、脂肪族エステルまたは活性エステル（例えば、Ｒ＝ｐ−ニトロフェニル）との二次的な化学反応（分子内環化）が行われる。これにより、１１内の正に荷電したＰＢＭ部分が、より堅くＨＳＡが結合したより親油性の中性のラクタム誘導体１２に転化される。
プロドラッグ化合物１０の活性化

実施例ＶＩ：プロドラッグ造影剤の投与
ＭＭＰ基質であるプロドラッグ化合物２を、当該技術分野で公知の上記の化学方法およびペプチド方法により合成する。水中のｐＨ ７．０の処方物を調製し、そして滅菌する。

処方物を、１以上の腫瘍がある疑いのある患者に静脈内注射する。使用される投薬量は０．０２５ ｍｍｏｌ／ｋｇである。注射の１５分後、腫瘍を含む疑いのある身体領域のＴ_１加重ＭＲＩスキャンを得る。その画像上で明るく現れた集団（ｍａｓｓ）は、おそらく良性腫瘍ではなく悪性腫瘍である。

これと同じ処方物を、１以上の関節にリウマチ様関節炎を有する疑いのある患者に静脈内注射する。使用される投薬量は０．０２５ ｍｍｏｌ／ｋｇである。注射の１５分後、関節炎を含む疑いのある身体領域のＴ_１加重ＭＲＩスキャンを得る。その画像上で明るく現れた関節は、おそらく活性炎症を含む。

これと同じ処方物を、１以上の動脈にアテローム硬化症を有する疑いのある患者に静脈内注射する。使用される投薬量は０．０２５ ｍｍｏｌ／ｋｇである。注射の１５分後、動脈のＴ_１加重ＭＲＩスキャン（断面スキャンまたはＭＲ血管造影）を得る。明るさを増したアテローム硬化性プラークは、おそらく不安定なプラークであり、破裂して、その動脈が血液供給（ｆｅｅｄ）する臓器の虚血を引き起こし易い。

Claims (56)

1. 組織内の特定の生物活性を検出するプロドラッグ由来の生物活性化されたＮＭＲまたは光学イメージング造影剤の調製における画像向上部分（ＩＥＭ）の使用であって、該ＩＥＭは、少なくとも１の生理学的に適合可能な環式または非環式有機キレート化剤と、原子番号１３、２１〜３４、３９〜４２、４４〜５０または５７〜８３を有する１以上の金属イオンとの間の錯体を含有し、該ＩＥＭは、生物活性化の前後に１つまたは２つの空の配位部位を有する；
   該プロドラッグは、該生物活性造影剤に比べ、より低いタンパク質結合親和性により特徴付けられる；そして
   該プロドラッグは、以下の構造を有する：
   

   

   ＰＢＭは各々、独立して、検出されるべき生物活性を含む組織内のタンパク質を結合できるアリール基を含有するタンパク質結合部分である；
   ＭＳは各々、独立して、インビボにて酵素により改変され得る結合を含有する変性部分である；
   ＭＭは各々、独立して、該プロドラッグのタンパク質結合親和性を、該生物活性造影剤に比べ低下させるマスキング部分である；
   そしてｍ、ｎ、ｏ、ｐおよびｑは各々、同一であるかまたは異なる；ｑ、ｎ、ｍおよびｐは、１以上であり得るが０ではない；そしてｏは、０以上であり得る、
   画像向上部分（ＩＥＭ）の使用。
2. 組織内の特定の生物活性を検出するプロドラッグ由来の生物活性化されたＮＭＲまたは光学イメージング造影剤の調製における画像向上部分（ＩＥＭ）の使用であって、該ＩＥＭは、少なくとも１の生理学的に適合可能な環式または非環式有機キレート化剤と、原子番号１３、２１〜３４、３９〜４２、４４〜５０または５７〜８３を有する１以上の金属イオンとの間の錯体を含有し、該ＩＥＭは、生物活性化の前後に１つまたは２つの空の配位部位を有する；
   該プロドラッグは、該生物活性造影剤に比べ、より低いタンパク質結合親和性により特徴付けられる；そして
   該プロドラッグは、以下の構造を有する：
   

   

   ＰＢＭは各々、独立して、検出されるべき生物活性を含む組織内のタンパク質を結合できるアリール基を含有するタンパク質結合部分である；
   ＭＳは各々、独立して、インビボにて酵素により改変され得る結合を含有する変性部分である；
   ＭＭは各々、独立して、該プロドラッグのタンパク質結合親和性を、該生物活性造影剤に比べ低下させるマスキング部分である；
   そしてｍ、ｎ、ｏ、ｐおよびｑは各々、同一であるかまたは異なる；ｑ、ｎ、ｍおよびｐは、１以上であり得るが０ではない；そしてｏは、０以上であり得る、
   画像向上部分（ＩＥＭ）の使用。
3. 組織内の特定の生物活性を検出するプロドラッグ由来の生物活性化されたＮＭＲまたは光学イメージング造影剤の調製における画像向上部分（ＩＥＭ）の使用であって、該ＩＥＭは、少なくとも１の生理学的に適合可能な環式または非環式有機キレート化剤と、原子番号１３、２１〜３４、３９〜４２、４４〜５０または５７〜８３を有する１以上の金属イオンとの間の錯体を含有し、該ＩＥＭは、生物活性化の前後に１つまたは２つの空の配位部位を有する；
   該プロドラッグは、該生物活性造影剤に比べ、より低いタンパク質結合親和性により特徴付けられる；そして
   該プロドラッグは、以下の構造を有する：
   

   

   ＰＢＭは各々、独立して、検出されるべき生物活性を含む組織内のタンパク質を結合できるアリール基を含有するタンパク質結合部分である；
   ＭＳは各々、独立して、インビボにて酵素により改変され得る結合を含有する変性部分である；
   ＭＭは各々、独立して、該プロドラッグのタンパク質結合親和性を、該生物活性造影剤に比べ低下させるマスキング部分である；
   そしてｍ、ｎ、ｏ、ｐおよびｑは各々、同一であるかまたは異なる；ｑ、ｎ、ｍおよびｐは、１以上であり得るが０ではない；そしてｏは、０以上であり得る、
   画像向上部分（ＩＥＭ）の使用。
4. 前記ＩＥＭの前記錯体のための前記金属イオンが、Ｇｄ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、Ｃｒ（ＩＩＩ）、Ｃｕ（ＩＩ）、Ｄｙ（ＩＩＩ）、Ｔｂ（ＩＩＩ）、Ｈｏ（ＩＩＩ）、Ｅｒ（ＩＩＩ）、およびＥｕ（ＩＩＩ）からなる群から選択される常磁性金属イオンである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
5. 前記常磁性金属イオンがＧｄ（ＩＩＩ）である、請求項４に記載の使用。
6. 前記錯体が、約１０^１０ Ｍ^−１より大きい生成定数を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
7. 前記錯体が、約１０^１５ Ｍ^−１より大きい生成定数を有する、請求項６に記載の使用。
8. 前記錯体が、約１０^２０ Ｍ^−１より大きい生成定数を有する、請求項７に記載の使用。
9. 前記ＩＥＭの前記錯体のためのキレート化剤が、ＤＴＰＡ、ＤＯＴＡ、ＤＴＰＡ−ＢＭＡ、およびＨＰ−ＤＯ３Ａからなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
10. 前記ＰＢＭが、薬物、親油性および両親媒性の有機分子、ポルフィリン、レセプター配位子、ステロイド、脂質、ホルモン、ペプチド、タンパク質、オリゴヌクレオチド、ならびに抗体からなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
11. 前記プロドラッグが、１より多い組織タンパク質に対して、前記造影剤の生物活性形態よりも低い親和性を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
12. 前記プロドラッグが、血漿、組織の間質空間、滑液、脳脊髄液、炎症性液、膿瘍液または細胞内空間に由来のタンパク質に対して、前記造影剤の生物活性形態よりも低い親和性を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
13. 前記タンパク質が、ヒト血清アルブミン、脂肪酸結合タンパク質、グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ、α１−酸性糖タンパク質、リポタンパク質、細胞外マトリックスの構造タンパク質、アミロイド、セロイド、および糖タンパク質からなる群から選択される、請求項１２に記載の使用。
14. 前記タンパク質が、α１−酸性糖タンパク質である、請求項１３に記載の使用。
15. 前記タンパク質が、ヒト血清アルブミン、脂肪酸結合タンパク質、およびグルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼからなる群から選択される、請求項１３に記載の使用。
16. 前記タンパク質が、ヒト血清アルブミンである、請求項１５に記載の使用。
17. 生理学的に適切な条件下にて、前記生物活性造影剤の少なくとも約１０％がヒト血清アルブミンに結合する、請求項１６に記載の使用。
18. 生理学的に適切な条件下にて、前記生物活性造影剤の少なくとも約５０％がヒト血清アルブミンに結合する、請求項１６に記載の使用。
19. 生理学的に適切な条件下にて、前記生物活性造影剤の少なくとも約８０％がヒト血清アルブミンに結合する、請求項１６に記載の使用。
20. 生理学的に適切な条件下にて、前記生物活性造影剤の少なくとも約９５％がヒト血清アルブミンに結合する、請求項１６に記載の使用。
21. 前記プロドラッグのヒト血清アルブミンに対する結合親和性が、前記生物活性造影剤の結合親和性の約８０％未満である、請求項１６に記載の使用。
22. 前記プロドラッグのヒト血清アルブミンに対する結合親和性が、前記生物活性造影剤の結合親和性の約５０％未満である、請求項１６に記載の使用。
23. 前記プロドラッグのヒト血清アルブミンに対する結合親和性が、前記生物活性造影剤の結合親和性の約４０％未満である、請求項１６に記載の使用。
24. 前記プロドラッグのヒト血清アルブミンに対する結合親和性が、前記生物活性造影剤の結合親和性の約２０％未満である、請求項１６に記載の使用。
25. 前記プロドラッグのヒト血清アルブミンに対する結合親和性が、前記生物活性造影剤の結合親和性の約１０％未満である、請求項１６に記載の使用。
26. 前記プロドラッグの緩和率（Ｒ_１）が、前記生物活性造影剤の緩和率（Ｒ_１）の８０％以下である、請求項１６に記載の使用。
27. 前記プロドラッグの緩和率（Ｒ_１）が、前記生物活性造影剤の緩和率（Ｒ_１）の５０％以下である、請求項１６に記載の使用。
28. 前記プロドラッグの緩和率（Ｒ_１）が、前記生物活性造影剤の緩和率（Ｒ_１）の２０％以下である、請求項１６に記載の使用。
29. 前記プロドラッグ造影剤の緩和率（Ｒ_１）が、前記生物活性造影剤の緩和率（Ｒ_１）の１０％以下である、請求項１６に記載の使用。
30. 前記ＰＢＭが、少なくとも２個のアリール環を含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
31. 前記プロドラッグ造影剤が、少なくとも２個のＰＢＭを含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
32. 前記ＰＢＭが、各々、少なくとも１個のアリール環を含有する、請求項３１に記載の使用。
33. 前記ＰＢＭが、以下からなる群から選択される少なくとも１個の構造を含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用：
    

    

    ここで、Ｒは、脂肪族基および／または少なくとも１個のアリール環を含有するか、または疎水性末端基または親水性末端基を有するかまたは有さない、疎水性アミノ酸残基および／または置換基を含むペプチドを含有する。
34. 前記ＭＳが、オキシドレダクターゼ、トランスフェラーゼ、加水分解酵素、リアーゼ、異性化酵素、およびリガーゼからなる群から選択される酵素により、インビボで改変される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
35. 前記ＭＳが、メタロプロテイナーゼ、プロテイナーゼ、セリンプロテアーゼ、ホスファターゼ、ホスホリパーゼ、エステラーゼおよびスルファターゼからなる群から選択される酵素により、インビボで変化される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
36. 前記ＭＳが、ホスファターゼ酵素によりインビボで加水分解され得るリン−酸素結合である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
37. 前記ＭＳが、メタロプロテイナーゼ酵素またはセリンプロテアーゼ酵素によりインビボで加水分解され得るアミド結合である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
38. 前記ＭＭが、ポリエチレングリコールを含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
39. 前記ＭＭが、ヒドロキシル、アミン、アンモニウム、第４級アミン、アミノ酸、スルホキシド、ホスフェート、スルフェート、カルボキシレート、炭水化物、糖、および金属キレートからなる群から選択される親水性基および／または荷電基を含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
40. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用であって、
    前記ＩＥＭが、Ｇｄ^３＋のＤＴＰＡ、ＤＯＴＡ、ＤＴＰＡ−ＢＭＡまたはＨＰ−ＤＯ３Ａキレートを含み；
    前記ＰＢＭが、以下の構造からなる群から選択される少なくとも１個の構造を含有し：
    

    

    ここで、Ｒは、脂肪族基および／または少なくとも１個のアリール環を含有するか、または疎水性末端基または親水性末端基を有するかまたは有さない、疎水性アミノ酸残基および／または置換基を含むペプチドを含有する；そして
    前記ＭＳが、加水分解酵素によりインビボで改変される結合を含む、使用。
41. 前記ＭＳが、ホスファターゼ酵素によりインビボで加水分解され得るリン−酸素結合である、請求項４０に記載の使用。
42. 前記ＭＳが、メタロプロテイナーゼ酵素またはセリンプロテアーゼ酵素によりインビボで加水分解され得るアミド結合である、請求項４１に記載の使用。
43. 前記プロドラッグが、以下の構造を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用：
    

    
44. 前記プロドラッグが、以下の構造を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用：
    

    
45. 前記プロドラッグが、以下の構造を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用：
    

    

    ここで、Ｒは、脂肪族エステルまたは活性エステルである。
46. 以下の式：
    ＩＥＭ−ＰＢＭ−ＭＳ−ＭＭ
    を有する組成物であって、ここで該ＩＥＭは、以下：
    （１）ＤＴＰＡ、ＤＯＴＡ、ＤＴＰＡ−ＢＭＡ、およびＨＰ−ＤＯ３Ａからなる群より選択されるキレート化剤、ならびに
    （２）原子番号２１〜２９、４２、４４、または５７〜８３を有する１種以上の常磁性金属イオン（Ｍ）
    の間の錯体を含み、
    ここで、該−ＰＢＭ−ＭＳ−ＭＭ部分は、以下：
    

    

    からなる群より選択され、ここで、該基の各メンバーの少なくとも１つのアリール環が、ホスフェート基で置換されており；
    ここで、Ｒは、１〜５個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、アリール基、またはシクロアルキル基であり；そして
    ここで、該波線は、ＩＥＭのための結合部位を表し；そして
    ここで、該−ＰＢＭ−ＭＳ−ＭＭ部分は、該ＩＥＭの該キレート化剤のメチレン炭素への共有結合を介して、該ＩＥＭに結合している、
    組成物。
47. 前記キレート化剤が、以下：
    

    

    からなる群より選択され、ここで、該波線は、前記−ＰＢＭ−ＭＳ−ＭＭ部分のための結合部位を表す、請求項４６に記載の組成物。
48. 前記キレート化剤が、以下：
    

    

    であり、ここで、該波線は、前記−ＰＢＭ−ＭＳ−ＭＭ部分のための結合部位を表す、請求項４６に記載の組成物。
49. 以下の式：
    ＩＥＭ−ＰＢＭ−ＭＳ−ＭＭ
    を有する組成物であって、ここで該ＩＥＭは、以下：
    （１）ＤＴＰＡ、ＤＯＴＡ、ＤＴＰＡ−ＢＭＡ、およびＨＰ−ＤＯ３Ａからなる群より選択されるキレート化剤、ならびに
    （２）原子番号２１〜２９、４２、４４、または５７〜８３を有する１種以上の常磁性金属イオン（Ｍ）
    の間の錯体を含み；
    該組成物は、以下の構造：
    

    

    を有し、
    ここで、Ｘは、ＣＨ_２、Ｏ、またはＮＨである、組成物。
50. 以下の式：
    ＩＥＭ−ＰＢＭ−ＭＳ−ＭＭ
    を有する組成物であって、ここで該ＩＥＭは、以下：
    （１）ＤＴＰＡ、ＤＯＴＡ、ＤＴＰＡ−ＢＭＡ、およびＨＰ−ＤＯ３Ａからなる群より選択されるキレート化剤、ならびに
    （２）原子番号２１〜２９、４２、４４、または５７〜８３を有する１種以上の常磁性金属イオン（Ｍ）
    の間の錯体を含み；
    ここで、該ＰＢＭ−ＭＳ−ＭＭ部分は、以下の構造：
    

    

    を有し、
    ここで、Ｘは、ＣＨ_２、Ｏ、またはＮＨであり；そして
    ここで、該波線は、ＩＥＭのための結合部位を表す、組成物。
51. Ｘが酸素である、請求項４９または５０に記載の組成物。
52. 前記常磁性金属イオンが、以下：
    （ａ） Ｇｄ（ＩＩＩ）、
    （ｂ） Ｍｎ（ＩＩ）、
    （ｃ） Ｆｅ（ＩＩＩ）、
    （ｄ） Ｃｕ（ＩＩ）、
    （ｅ） Ｃｒ（ＩＩＩ）、および
    （ｆ） Ｅｕ（ＩＩＩ）
    からなる群より選択される、請求項４６、４９または５０に記載の組成物。
53. 前記常磁性金属イオンがＧｄ（ＩＩＩ）である、請求項５２に記載の組成物。
54. 以下の式：
    

    

    を有する、請求項４９に記載の組成物。
55. ＭがＧｄ（ＩＩＩ）である、請求項５４に記載の組成物。
56. 磁気共鳴イメージングのための方法であって、該方法は、以下：
    ａ）請求項４６、４９または５０に記載の組成物を哺乳動物に投与する工程；
    ｂ）該組成物を生物活性化させる工程；
    ｃ）該生物活性化された組成物を、組織の細胞外表面のタンパク質または組織の周囲の細胞外流体のタンパク質に結合させる工程であって、該組織が、検出されるべき生物活性を含む、工程；および
    ｄ）該哺乳動物を磁気共鳴イメージングに供する工程、
    を包含する、方法。