JP2021024790A

JP2021024790A - 光音響イメージング剤

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Publication number: JP2021024790A
Application number: JP2019142540A
Authority: JP
Inventors: 美香子小川; Mikako Ogawa; 栄男高倉; Shigeo Takakura; 光輝土屋; Mitsuteru Tsuchiya
Original assignee: Hokkaido University NUC
Current assignee: Hokkaido University NUC
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2021-02-22
Anticipated expiration: 2039-08-01
Also published as: JP7312441B2

Abstract

【課題】環境応答性の光音響イメージング剤の有効成分として有用な化合物、及び当該化合物を有効成分とする光音響イメージング剤を提供する。
【解決手段】式（１）［環Ａはシクロヘキセン環又はシクロペンテン環、Ｒ^１は、−（ＣＨ_２）_ｎ１−ＮＲ^３Ｒ^４で表される基、ｎ１は０、１、２、又は３、Ｒ^３及びＲ^４はそれぞれ独立して、水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基、Ｒ^２は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基で、Ｒ^１とＲ^２は、共に環を形成してもよく、＊は結合手を意味する。］のインドシアニングリーン誘導体。

【選択図】なし

Description

本発明は、環境に依存して光音響シグナルが変化する環境応答性の光音響イメージング剤に関する。

光音響イメージング（Photoacoustic imaging：ＰＡＩ）とは、光を吸収した物質の熱弾性膨張により発生した超音波（光音響波）を検出し画像化する方法である。この蛍光分子や組織の光エネルギー吸収に伴う組織の熱弾性膨張により光音響波を発生する現象を、光音響効果という。検出シグナルには音響波を用いるため、深部までイメージングが可能である。例えば、励起レーザー光の吸収によって発生する音波を使用して、数センチメートルの深さで機能的な画像を得ることができる。また、超音波エコー画像との重ね合わせによる解析も可能であることから、今後臨床において、病態を診断するための有用なイメージング法として広く普及していくと期待される。実際に、前立腺癌モデルマウスにおいて、前立腺特異的膜抗原（ＰＳＭＡ）を標的とする光音響イメージング剤を用いたところ、光音響画像をエコー画像と重ね合わせ解析することにより、腫瘍を検出できたことが報告されている（非特許文献１参照。）。

光音響イメージングにおいて、光音響波を発生させるための光吸収体としては、生体内にあるヘモグロビンなどの内因性光吸収体を用いることもできるが、イメージング対象や適応が広がるため、外因性光吸収体（光音響イメージング剤）の研究が行われている。光音響イメージング剤は一般的に、標的組織や標的部位へのイメージング剤の集積を利用して画像化を行う。

身体の深部を画像化するためには、生体透過性の高い近赤外領域に吸収波長を有する光吸収体を光音響イメージング剤として用いることが好ましい。例えば、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）は、近赤外領域に吸収波長を有する光吸収体であって、生体内の様々な物質の標識に用いられている。例えば、カルボキシル基をもつＩＣＧにモノクローナル抗体を直接、又はＰＥＧ鎖を介して結合させたＩＣＧ融合抗体は、生体内の標的物質の標識に使用することができる（例えば、非特許文献２〜４参照。）。

Zhang et al.，Journal of Biophotonics，2018，vol. 11(9)，e201800021. Zhou et al.，Bioconjugate Chemistry，2014，vol.25，p. 1801-1810. Aung et al.，Molecular Imaging，2016，vol.15，p.1-11. Sano et al.，Bioconjugate Chemistry，2013，vol.24，p.811-816.

光音響イメージング剤は、特定の波長の光の吸収に対して常に光音響シグナルを示す。このため、非特異的な集積や血中に滞留する光音響イメージング剤の影響で高いコントラストの画像化を達成するのは容易ではない。また、光音響イメージング剤の代謝や排せつに関わる臓器を標的にすることも、バックグラウンドが大きくなり、非常に困難である。

本発明は、特定の環境下において光吸収特性が変化する、環境応答性の光音響イメージング剤の有効成分として有用な化合物、及び当該化合物を有効成分とする光音響イメージング剤を提供することを目的とする。

本発明者らは、ＩＣＧの２つのベンゾインドレニン環を連結するメチン鎖の中央付近に、特定の置換基を導入した誘導体は、ｐＨが酸性の環境下においてのみコンフォメーションが変化し、光吸収特性が変化することを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、以下の、ＩＣＧ誘導体、医薬用組成物、及び光音響イメージング剤を提供するものである。
［１］下記一般式（１）

［式中、環Ａはシクロヘキセン環又はシクロペンテン環であり、Ｒ^１は、−（ＣＨ_２）_ｎ１−ＮＲ^３Ｒ^４で表される基であり、ｎ１は０、１、２、又は３であり、Ｒ^３及びＲ^４はそれぞれ独立して、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。Ｒ^２は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。Ｒ^１とＲ^２は、共に環を形成していてもよい。また、アスタリスクは結合手を意味する。］
で表される構造を有する、インドシアニングリーン誘導体。
［２］前記一般式（１）で表される構造が、下記一般式（１−１）〜（１−６）

［式中、環Ａはシクロヘキセン環又はシクロペンテン環であり、ｎ１は０、１、２又は３であり、Ｒ^１１及びＲ^１２は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ^１３は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ^１４は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。また、アスタリスクは結合手を意味する。］
のいずれかで表される構造である、前記［１］のインドシアニングリーン誘導体。
［３］前記一般式（１）で表される構造が、下記一般式（１−１−１）〜（１−１−３）、（１−４−１）及び（１−４−２）

［式中、環Ａはシクロヘキセン環又はシクロペンテン環であり、Ｒ^２１、Ｒ^２２、及びＲ^２３は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。Ｒ^２４は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。ｎ２は０、１、２又は３であり、Ｒ^２５は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。また、アスタリスクは結合手を意味する。］
のいずれかで表される構造である、前記［２］のインドシアニングリーン誘導体。
［４］前記［１］〜［３］のいずれかのインドシアニングリーン誘導体を有効成分とする、光音響イメージング剤。
［５］前記［１］〜［３］のいずれかのインドシアニングリーン誘導体を有効成分とする、医薬用組成物。
［６］前記［４］の光音響イメージング剤を動物個体（ただし、ヒトを除く）に投与し、外部から近赤外光を照射し、発生した光音響波を検出して光音響イメージング画像を作製する、光音響イメージング画像の作製方法。
［７］さらに、前記動物個体に、外部から超音波を照射し、エコー画像を作製し、
前記エコー画像と前記光音響イメージング画像を重ね合わせる、前記［６］の光音響イメージング画像の作製方法。

本発明に係るＩＣＧ誘導体は、ｐＨが酸性の環境下と中性の環境下とでは光吸収特性が異なる。この光吸収特性の変化を利用し、当該ＩＣＧ誘導体を有効成分とする光音響イメージング剤は、酸性環境下にある標的部位とその他の部位との光音響シグナルのコントラストを高くすることができ、標的部位をより精度よく検出することができる。このため、本発明に係るＩＣＧ誘導体は、特に、動物の身体内部の状態の解析のための光音響イメージング画像取得に使用される医薬用組成物の有効成分として有用である。

実施例１において、ＩＣＧ誘導体ＭＡ−Ｃｙの測定された吸収スペクトルである。実施例１において、ＩＣＧ誘導体Ｍｏｒ−Ｃｙの測定された吸収スペクトルである。実施例１において、ＩＣＧ誘導体ＤＭＡ−Ｃｙの測定された吸収スペクトルである。実施例１において、ＩＣＧ誘導体ＴＭＥＤＡ−Ｃｙの測定された吸収スペクトルである。実施例１において、ＩＣＧ誘導体Ｐｉｐｅ−Ｃｙの測定された吸収スペクトルである。実施例１において、ＩＣＧ誘導体ＭＰ−Ｃｙの測定された吸収スペクトルである。実施例１において、ＩＣＧ誘導体ＢＰ−Ｃｙの測定された吸収スペクトルである。実施例１において、ＩＣＧ誘導体ＰＢＡ−Ｃｙの測定された吸収スペクトルである。実施例１において、ＩＣＧ誘導体ＰＤＡ−Ｃｙの測定された吸収スペクトルである。実施例１において、ＩＣＧ誘導体ＴＭＰＤＡ−Ｃｙの測定された吸収スペクトルである。実施例１において、ＴＭＥＤＡ−Ｃｙの光音響スペクトルと吸収スペクトルである。実施例１において、ＴＭＰＤＡ−Ｃｙの光音響スペクトルと吸収スペクトルである。

ＩＣＧは、既に米国のＦＤＡに認定されている臨床検査薬であり、生体への毒性が極めて低いことが知られている近赤外光吸収体である。ＩＣＧは、モル吸光係数が高く、光音響波も発生しやすいものの、光安定性が低いという問題がある。また、ＩＣＧは環境応答性もないため、ＩＣＧを光音響イメージング剤として使用した場合には、標的部位以外に存在するＩＣＧからも光音響波が発生し、取得された光音響イメージング画像では、ノイズが高く、精度が不十分となりやすい。

これに対して、本発明に係るＩＣＧ誘導体は、ｐＨ依存的に光吸収特性が変化する。より詳細には、ｐＨが酸性になるほど、吸収極大波長が長波長側にシフトする。ＩＣＧ誘導体は、光を照射することによって、吸収スペクトルに応じた光音響シグナルが検出される。すなわち、本発明に係るＩＣＧ誘導体は、ｐＨ依存的に検出される光音響シグナルが変化する、ｐＨ応答性光音響イメージング剤の有効成分として好適である。

本発明に係るＩＣＧ誘導体は、下記一般式（１）で表される構造を有する化合物である。なお、一般式（１）中、アスタリスクは結合手を意味する。

一般式（１）中、環Ａはシクロヘキセン環又はシクロペンテン環である。ＩＣＧの２つのベンゾインドレニン環を連結するメチン鎖の中央付近に、６員環又は５員環の脂環式構造が導入されることにより、本発明に係るＩＣＧ誘導体は、ＩＣＧよりも光安定性が向上している。本発明に係るＩＣＧ誘導体としては、環Ａはシクロヘキセン環であることが好ましい。

一般式（１）中、Ｒ^１は、−（ＣＨ_２）_ｎ１−ＮＲ^３Ｒ^４で表される基である。ここで、ｎ１は０、１、２、又は３である。ＩＣＧの２つのベンゾインドレニン環を連結するメチン鎖の中央付近に、２個のアミノ基が炭素数１〜３個のアルキレン基で連結された基を導入されることにより、ｐＨ依存的に、おそらくはコンフォメーションが変化し、光吸収特性が変化する。本発明に係るＩＣＧ誘導体としては、ｐＨ依存的に吸収極大波長をより大きくシフトできることから、ｎ１は２又は３であることが好ましく、２がより好ましい。

Ｒ^３及びＲ^４は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。当該炭素数１〜６のアルキル基は、直鎖状の基であってもよく、分岐鎖状の基であってもよい。炭素数１〜６のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。

Ｒ^３及びＲ^４が炭素数１〜６のアルキル基の場合、当該アルキル基は、１〜３個の置換基を有していてもよい。当該置換基としては、本発明の効果を損なわない限り特に限定されるものではなく、例えば、１〜３個の置換基を有していてもよいフェニル基が挙げられる。当該フェニル基が有する置換基としては、例えば、炭素数１〜６のアルキル基、カルボキシアルキル基等が挙げられる。

一般式（１）中、Ｒ^２は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。当該置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基としては、Ｒ^３又はＲ^４で挙げられたものと同様のものを用いることができる。

一般式（１）中、Ｒ^１とＲ^２は、共に環を形成していてもよい。Ｒ^１とＲ^２により形成される環は、環Ａと連結している窒素原子を１位とした場合に、３〜５位のいずれかに窒素原子を有する環であればよく、特に限定されるものではない。当該環としては、例えば、ピペラジン環、テトラヒドロピリミジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ジヒドロイミダゾール環、テトラヒドロイミダゾール環等が挙げられる。また、これらの環は、置換基を有していてもよい。当該置換基としては、本発明の効果を損なわない限り特に限定されるものではなく、例えば、置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基が挙げられる。

本発明に係るＩＣＧ誘導体が有する一般式（１）で表される構造としては、下記一般式（１−１）〜（１−６）のいずれかで表される構造が好ましい。一般式（１−１）〜（１−６）中、アスタリスクは結合手を意味する。

一般式（１−１）〜（１−６）中、環Ａはシクロヘキセン環又はシクロペンテン環である。一般式（１−１）〜（１−６）としては、環Ａはシクロヘキセン環であることが好ましい。

一般式（１−１）中、ｎ１は０、１、２又は３であり、Ｒ^１１及びＲ^１２は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ^１３は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。Ｒ^１１、Ｒ^１２、及びＲ^１３において、置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基としては、Ｒ^３又はＲ^４で挙げられたものと同様のものを用いることができる。

一般式（１−２）、（１−４）、及び（１−５）中、Ｒ^１４は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。Ｒ^１４において、置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基としては、Ｒ^３又はＲ^４で挙げられたものと同様のものを用いることができる。

一般式（１−１）で表される構造としては、下記一般式（１−１−１）〜（１−１−３）のいずれかで表される構造が好ましい。一般式（１−１−１）〜（１−１−３）中、環Ａはシクロヘキセン環又はシクロペンテン環であり、Ｒ^２１、Ｒ^２２、及びＲ^２３は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。一般式（１−１−１）〜（１−１−３）で表される構造としては、環Ａがシクロヘキセン環であり、Ｒ^２１、Ｒ^２２、及びＲ^２３がそれぞれ独立して、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、又はヘキシル基である構造が好ましく、環Ａがシクロヘキセン環であり、Ｒ^２１、Ｒ^２２、及びＲ^２３がそれぞれ独立して、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、又はイソプロピル基である構造がより好ましく、環Ａがシクロヘキセン環であり、Ｒ^２１、Ｒ^２２、及びＲ^２３がそれぞれ独立して、水素原子、メチル基、又はエチル基である構造がさらに好ましく、環Ａがシクロヘキセン環であり、Ｒ^２１、Ｒ^２２、及びＲ^２３がそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基である構造がよりさらに好ましい。

一般式（１−２）で表される構造としては、環Ａがシクロヘキセン環であり、Ｒ^１４が水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、又はヘキシル基である構造が好ましく、環Ａがシクロヘキセン環であり、Ｒ^１４が水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、又はイソプロピル基である構造がより好ましく、環Ａがシクロヘキセン環であり、Ｒ^１４が水素原子、メチル基、又はエチル基である構造がさらに好ましい。

一般式（１−３）で表される構造としては、環Ａがシクロヘキセン環である構造が好ましい。

一般式（１−４）で表される構造としては、下記一般式（１−４−１）〜（１−４−２）のいずれかで表される構造が好ましい。一般式（１−４−１）〜（１−４−２）中、環Ａはシクロヘキセン環又はシクロペンテン環である。一般式（１−４−１）中、Ｒ^２４は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。一般式（１−４−２）中、ｎ２は０、１、２、又は３であり、Ｒ^２５は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。

一般式（１−４−１）で表される構造としては、環Ａがシクロヘキセン環であり、Ｒ^２４が水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、又はヘキシル基である構造が好ましく、環Ａがシクロヘキセン環であり、Ｒ^２４が水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、又はイソプロピル基である構造がより好ましく、環Ａがシクロヘキセン環であり、Ｒ^２４が水素原子、メチル基、又はエチル基である構造がさらに好ましい。

一般式（１−４−２）で表される構造としては、環Ａがシクロヘキセン環であり、ｎ２が０又は１であり、Ｒ^２５がメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、カルボキシメチル基、又はカルボキシエチル基である構造が好ましく、環Ａがシクロヘキセン環であり、ｎ２が０である構造、若しくは、環Ａがシクロヘキセン環であり、ｎ２が１であり、Ｒ^２５がメチル基、エチル基、カルボキシメチル基、又はカルボキシエチル基である構造がより好ましい。

一般式（１−５）で表される構造としては、環Ａがシクロヘキセン環であり、Ｒ^１４が水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、置換基を有していてもよいベンジル基である構造が好ましく、環Ａがシクロヘキセン環であり、Ｒ^１４が水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ベンジル基、又はカルボキシアルキル基で置換されたベンジル基である構造がより好ましく、環Ａがシクロヘキセン環であり、Ｒ^１４が水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ベンジル基、又はカルボキシメチル基で置換されたベンジル基である構造がさらに好ましい。

一般式（１−６）で表される構造としては、環Ａがシクロヘキセン環である構造が好ましい。

本発明に係るＩＣＧ誘導体において、前記一般式（１）で表される構造が結合する構造部分は、前記一般式（１）で表される構造による光音響イメージング剤としての効果を損なわないものであれば特に限定されるものではない。当該構造としては、例えば、ＩＣＧと同様のスルホ基（−ＳＯ_３Ｈ）若しくはその塩、任意の連結基と結合したスルホ基若しくはその塩が挙げられる。当該連結基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、カルボニル基（−ＣＯ−）、エーテル結合（−Ｏ−）、エステル結合（−ＣＯＯ−）、アミド結合（−ＣＯＮＨ−）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ：−（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）ｎ−）が挙げられ、これらを適宜組み合わせて用いることもできる。

本発明に係るＩＣＧ誘導体を光音響イメージング剤の有効成分とする場合、当該光音響イメージング剤によって検出する対象である標的分子と結合可能な分子が任意の連結基と結合した構造とすることができる。当該連結基としては、前記と同様のものが挙げられる。標的分子と結合可能な分子としては、ペプチドやタンパク質であってもよく、核酸であってもよく、脂質であってもよく、糖鎖であってもよく、低分子化合物であってもよい。当該分子としては、例えば、標的分子に対する抗体等が挙げられる。

また、腫瘍細胞では一般的に、インテグリンの発現が多い。そこで、標的分子を腫瘍細胞とする場合には、ＲＧＤ配列を含むインテグリン結合ペプチドを標的分子と結合可能な分子とすることができる。インテグリン結合ペプチドと前記一般式（１）で表される構造とを直接又は適当な連結基を介して結合させたＩＣＧ誘導体を光音響イメージング剤として用いることにより、動物の体内の腫瘍細胞の光音響イメージング画像を取得することができる。

本発明に係るＩＣＧ誘導体において、前記一般式（１）で表される構造が結合する構造部分は、公知のＩＣＧ誘導体と同じ構造とすることもできる。公知のＩＣＧ誘導体としては、例えば、ＩＣＧ−Ｓｕｌｆｏ−ＯＳｕ（ｃｏｄｅ：Ｉ２５４、同仁化学研究所社製）、ＩＣＧ−ＥＧ４−Ｓｕｌｆｏ−ＯＳｕ（ｃｏｄｅ：Ｉ２８９、同仁化学研究所社製）、及びＩＣＧ−ＥＧ８−Ｓｕｌｆｏ−ＯＳｕ（ｃｏｄｅ：Ｉ２９０、同仁化学研究所社製等が挙げられる。

本発明に係るＩＣＧ誘導体は、ＩＣＧを基本骨格とするため、ＩＣＧと同様に生体への毒性が低いことが期待できる。また、本発明に係るＩＣＧ誘導体から発生する光音響波は、生体透過性の高い音波である。このため、当該ＩＣＧ誘導体は、ヒトを始めとする動物へ投与される医薬用組成物の有効成分としても好適である。

本発明に係るＩＣＧ誘導体を有効成分とする医薬用組成物は、通常の方法によって、散剤、顆粒剤、カプセル剤、錠剤、チュアブル剤、徐放剤などの経口用固形剤、溶液剤、シロップ剤などの経口用液剤、注射剤、注腸剤、スプレー剤、貼付剤、軟膏剤などに製剤化することができる。製剤化は、製剤上の必要に応じて、賦形剤、結合剤、滑沢剤、崩壊剤、流動化剤、溶剤、溶解補助剤、緩衝剤、懸濁化剤、乳化剤、等張化剤、安定化剤、防腐剤、抗酸化剤、矯味矯臭剤、着色剤等を配合して常法により行うことができる。

本発明に係るＩＣＧ誘導体は、ｐＨが酸性になるほど、光吸収特性が長波長側にシフトする。このため、本発明に係るＩＣＧ誘導体は、酸性環境下にあることが期待される分子や組織を検出するための光音響イメージング剤の有効成分として特に好適である。

例えば、細胞外の物質の多くは、エンドサイトーシスにより細胞内に取り込まれるが、エンドソーム中は一般的に酸性である。このため、前記一般式（１）で表される構造と特定の細胞（標的細胞）を認識する分子が連結基で連結されたＩＣＧ誘導体を光音響イメージング剤として用いることにより、標的細胞からの光音響シグナルを、よりノイズの少ない状態で取得することができ、高いＳ／Ｎ比でより精度の高い光音響イメージング画像をリアルタイムで取得することができる。その他にも、本発明に係るＩＣＧ誘導体は、酸性環境を伴う病態の組織の光音響イメージング画像を取得するための光音響イメージング剤の有効成分として好ましい。

本発明に係るＩＣＧ誘導体を有効成分とする光音響イメージング剤及び医薬用組成物の投与経路は特に限定されるものではなく、標的とする細胞及びそれを含む組織に応じて適宜決定される。例えば、本発明に係るＩＣＧ誘導体を有効成分とする光音響イメージング剤等の投与経路としては、経口投与、経静脈投与、腹腔内投与、注腸投与等が挙げられる。

本発明に係るＩＣＧ誘導体を有効成分とする光音響イメージング剤及び医薬用組成物が投与される動物は、特に限定されるものではなく、ヒトであってもよく、ヒト以外の動物であってもよい。非ヒト動物としては、ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、サル、イヌ、ネコ、ウサギ、マウス、ラット、ハムスター、モルモット等の哺乳動物や、ニワトリ、ウズラ、カモ等の鳥類等が挙げられる。

本発明に係るＩＣＧ誘導体を有効成分とする光音響イメージング剤は、従来の光音響イメージング画像の作製において使用されている光音響イメージング剤と同様にして使用することができる。具体的には、まず、本発明に係る光音響イメージング剤を、動物個体に投与する。次いで、当該動物個体に外部から近赤外光を照射し、発生した光音響波のシグナルを検出する。光音響シグナルの検出は、エコー検査等で使用される超音波検出器を使用して実施することができ、検出された光音響シグナルから常法により光音響イメージング画像を作製することができる。

照射する近赤外光の波長は、酸性環境下にある光音響イメージング剤が光音響波を発生し得る波長であれば特に限定されるものではないが、よりノイズが少なくＳ／Ｎ比の高い光音響イメージング画像を作製できることから、酸性環境下にある光音響イメージング剤の吸収極大波長付近であって、中性環境下にある光音響イメージング剤の吸収極大波長よりも長波長であることが好ましい。

本発明に係るＩＣＧ誘導体を有効成分とする光音響イメージング剤は、細胞内に取り込まれた状態では、細胞内に取り込まれていない状態よりも光吸収特性が長波長側にシフトしている。この光吸収特性の相違を利用し、より長波長の光を照射することで、細胞内に取り込まれた状態のＩＣＧ誘導体から発生し取得される光音響シグナルに対する雑音の影響を抑えることができる。

光音響イメージング剤を投与した動物個体には、さらに、エコー検査を行うこともできる。具体的には、当該動物個体に、外部から超音波を照射し、エコー画像を作製する。得られたエコー画像と光音響イメージング画像を重ね合わせて解析することにより、標的細胞をより詳細に解析することができる。

次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
ＩＣＧ誘導体を合成し、その光吸収スペクトルを測定した。

＜ＩＣＧ誘導体の合成＞
下記の合成反応により、１０種類のＩＣＧ誘導体を合成した。合成したＩＣＧ誘導体は、ＮＭＲとＭＳにより、目的の構造のＩＣＧ誘導体が合成できたことを確認した。

＜光吸収スペクトルの測定＞
合成したＩＣＧ誘導体の光吸収特性を調べるために、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を共溶媒とした様々なｐＨのリン酸緩衝液（３０容量％のＤＭＳＯと７０容量％のリン酸緩衝液）中において、１μＭの濃度で、紫外・可視分光光度計を用いて吸収スペクトルを測定し、そのｐＨ依存性を検討した。各ＩＣＧ誘導体の吸収スペクトルを図１〜１０に示す。

この結果、各ＩＣＧ誘導体は、導入したアミノ基の構造の特徴によって異なるｐＨ応答性を示した。モノアミン基を導入したＭＡ−Ｃｙ（図１）、ＤＭＡ−Ｃｙ（図２）、及びＭｏｒ−Ｃｙ（図３）は、ｐＨによる吸収特性の変化は観察されなかった。一方で、ジアミノ基を導入したＩＣＧ誘導体では、吸収極大波長は、ｐＨが酸性になるほど長波長側にシフトしていた。特に、２つのアミノ基が１位と４位の位置関係であるＴＭＥＤＡ−Ｃｙ（図４）、Ｐｉｐｅ−Ｃｙ（図５）、ＭＰ−Ｃｙ（図６）、ＢＰ−Ｃｙ（図７）、ＰＢＡ−Ｃｙ（図８）は、中性環境では７００ｎｍ付近に吸収極大を示すが、酸性環境では８００ｎｍ付近の吸収が増大した。これらの結果から、ｐＨに応答した吸収スペクトル変化は、ＩＣＧのアミン部分のプロトン化により誘発され得ることがわかった。

＜光音響スペクトルの測定＞
ＴＭＥＤＡ−ＣｙとＴＭＰＤＡ−Ｃｙについて、さらに光音響シグナルを検出し、光音響スペクトルと吸収スペクトルとの相関性を調べた。ＩＣＧ誘導体を１０μＭとなるようにリン酸緩衝液（ｐＨ３．５又は７．０）に溶解した溶液をサンプルとし、これに、波長可変ＯＰＯレーザー（パルス幅：６〜８ｎｓ、繰り返し周波数：１０Ｈｚ、パルスエネルギー：２０〜５０ｍＪ）で、短パルスレーザー光を照射し、発生した光音響シグナルを測定した。励起波長は、５００〜１０００ｎｍの範囲に５ｎｍ刻みで測定し、照射エネルギーは１００±５０μＪ／パルスとした。

ＴＭＥＤＡ−Ｃｙの光音響スペクトルと吸収スペクトルを図１１に、ＴＭＰＤＡ−Ｃｙの光音響スペクトルと吸収スペクトルを図１２に、それぞれ示す。図に示すように、両化合物とも、吸収スペクトルに応じた光音響シグナルが観察された。これらの結果から、光音響スペクトルと吸収スペクトルは相関し、よって、ジアミンが導入されたＩＣＧ誘導体であるＴＭＥＤＡ−Ｃｙ、Ｐｉｐｅ−Ｃｙ、ＭＰ−Ｃｙ、ＢＰ−Ｃｙ、ＰＢＡ−Ｃｙ、ＰＤＡ−Ｃｙ、及びは、ＴＭＰＤＡ−Ｃｙは、中性環境から酸性環境に変化させると、大きく光音響スペクトルが変化すること、酸性環境下ではより長波長に光音響シグナルがシフトすること、よってこれらのＩＣＧ誘導体を用いることにより、ｐＨ環境に応じた光音響イメージングが行えることが示された。

Claims

下記一般式（１）

［式中、環Ａはシクロヘキセン環又はシクロペンテン環であり、Ｒ^１は、−（ＣＨ_２）_ｎ１−ＮＲ^３Ｒ^４で表される基であり、ｎ１は０、１、２、又は３であり、Ｒ^３及びＲ^４はそれぞれ独立して、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。Ｒ^２は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。Ｒ^１とＲ^２は、共に環を形成していてもよい。また、アスタリスクは結合手を意味する。］
で表される構造を有する、インドシアニングリーン誘導体。
前記一般式（１）で表される構造が、下記一般式（１−１）〜（１−６）

［式中、環Ａはシクロヘキセン環又はシクロペンテン環であり、ｎ１は０、１、２又は３であり、Ｒ^１１及びＲ^１２は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ^１３は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ^１４は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。また、アスタリスクは結合手を意味する。］
のいずれかで表される構造である、請求項１に記載のインドシアニングリーン誘導体。
前記一般式（１）で表される構造が、下記一般式（１−１−１）〜（１−１−３）、（１−４−１）及び（１−４−２）

［式中、環Ａはシクロヘキセン環又はシクロペンテン環であり、Ｒ^２１、Ｒ^２２、及びＲ^２３は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。Ｒ^２４は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。ｎ２は０、１、２又は３であり、Ｒ^２５は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基である。また、アスタリスクは結合手を意味する。］
のいずれかで表される構造である、請求項１に記載のインドシアニングリーン誘導体。
請求項１〜３のいずれか一項に記載のインドシアニングリーン誘導体を有効成分とする、光音響イメージング剤。
請求項１〜３のいずれか一項に記載のインドシアニングリーン誘導体を有効成分とする、医薬用組成物。
請求項４に記載の光音響イメージング剤を動物個体（ただし、ヒトを除く）に投与し、外部から近赤外光を照射し、発生した光音響波を検出して光音響イメージング画像を作製する、光音響イメージング画像の作製方法。
さらに、前記動物個体に、外部から超音波を照射し、エコー画像を作製し、
前記エコー画像と前記光音響イメージング画像を重ね合わせる、請求項６に記載の光音響イメージング画像の作製方法。