JPH095414A - アデノシン２りん酸のりん３１核磁気共鳴信号検出装置 - Google Patents
アデノシン２りん酸のりん３１核磁気共鳴信号検出装置Info
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- JPH095414A JPH095414A JP14854995A JP14854995A JPH095414A JP H095414 A JPH095414 A JP H095414A JP 14854995 A JP14854995 A JP 14854995A JP 14854995 A JP14854995 A JP 14854995A JP H095414 A JPH095414 A JP H095414A
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- phosphorus
- oxygen
- magnetic resonance
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- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 天然存在比の酸素17を有するりん酸化合物に
由来するりん31−ＮＭＲ信号を消去し、酸素17標識ＡＤ
Ｐのりん31−ＮＭＲ信号を観測することで、生体試料な
ど複数化学種りん酸化合物が混在する試料中のＡＤＰ量
の経時変化を、非接触かつ無侵襲に追跡すること。 【構成】 磁石１、１’中に試料２、２重共鳴ＮＭＲ検
出器１５、、酸素17照射コイル１０、りん31照射および
観測コイル１１を備える。酸素17照射コイル１０はＮＭ
Ｒ分光計８の酸素17照射回路５と接続され、りん31照射
および検出コイル１１は、切り替え器１９に接続され、
この切り替え器１９は、ＮＭＲ分光計８のりん照射回路
６および受信器７と接続される。
由来するりん31−ＮＭＲ信号を消去し、酸素17標識ＡＤ
Ｐのりん31−ＮＭＲ信号を観測することで、生体試料な
ど複数化学種りん酸化合物が混在する試料中のＡＤＰ量
の経時変化を、非接触かつ無侵襲に追跡すること。 【構成】 磁石１、１’中に試料２、２重共鳴ＮＭＲ検
出器１５、、酸素17照射コイル１０、りん31照射および
観測コイル１１を備える。酸素17照射コイル１０はＮＭ
Ｒ分光計８の酸素17照射回路５と接続され、りん31照射
および検出コイル１１は、切り替え器１９に接続され、
この切り替え器１９は、ＮＭＲ分光計８のりん照射回路
６および受信器７と接続される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アデノシン２りん酸
（ＡＤＰ）のりん31核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号検出に関
する。
（ＡＤＰ）のりん31核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号検出に関
する。
【０００２】
【従来の技術】りん31（原子番号15、質量数31）は天然
存在比100％の、ＮＭＲ現象を観測可能な核種である。
りん31のＮＭＲ共鳴周波数は、例えば磁束密度11.7Ｔ
（テスラ）の一定磁場中では約202ＭＨｚ（メガヘル
ツ）である。
存在比100％の、ＮＭＲ現象を観測可能な核種である。
りん31のＮＭＲ共鳴周波数は、例えば磁束密度11.7Ｔ
（テスラ）の一定磁場中では約202ＭＨｚ（メガヘル
ツ）である。
【０００３】酸素17（原子番号8、質量数17）は天然存
在比0.037％の、ＮＭＲ現象を観測可能な、酸素の安定
同位体である。酸素の同位体の天然存在比は、酸素16が
９９．７５９％、酸素１８が0.204％であることが、例
えば化学大事典（共立出版、1963）により知られてい
る。酸素16、酸素18はともにＮＭＲ現象を示さない。酸
素17のＮＭＲ共鳴周波数は、例えば磁束密度11.7Ｔの一
定磁場中では約67.8ＭＨｚである。
在比0.037％の、ＮＭＲ現象を観測可能な、酸素の安定
同位体である。酸素の同位体の天然存在比は、酸素16が
９９．７５９％、酸素１８が0.204％であることが、例
えば化学大事典（共立出版、1963）により知られてい
る。酸素16、酸素18はともにＮＭＲ現象を示さない。酸
素17のＮＭＲ共鳴周波数は、例えば磁束密度11.7Ｔの一
定磁場中では約67.8ＭＨｚである。
【０００４】分極移動（Polarization Transfer）は、
例えば文献 アール アール エルンスト、ジー ボー
デンハウゼン、エー ボーガン、プリンシプルズ オブ
ニュークレア マグネチック レゾナンス イン ワ
ン アンド ツー ディメンジョンズ、オックスフォー
ド サイエンス パブリケーション(1987)により知られ
る、異核種スピンスピン結合の存在する結合スピン系を
観測対象とするＮＭＲにおいて、非観測核を過渡的に磁
気的に励起することにより、観測核のエネルギー準位の
占有率が変化する現象である。分極移動を利用したパル
ス系列の例は、エー ピー ティー（ＡＰＴ）、エス
イー エム ユー ティー（ＳＥＭＵＴ）、アイ エヌ
イー ピー ティー（ＩＮＥＰＴ）、ディー イー
ピー ティー（ＤＥＰＴ）などが挙げられることが、例
えば前記文献により知られている。
例えば文献 アール アール エルンスト、ジー ボー
デンハウゼン、エー ボーガン、プリンシプルズ オブ
ニュークレア マグネチック レゾナンス イン ワ
ン アンド ツー ディメンジョンズ、オックスフォー
ド サイエンス パブリケーション(1987)により知られ
る、異核種スピンスピン結合の存在する結合スピン系を
観測対象とするＮＭＲにおいて、非観測核を過渡的に磁
気的に励起することにより、観測核のエネルギー準位の
占有率が変化する現象である。分極移動を利用したパル
ス系列の例は、エー ピー ティー（ＡＰＴ）、エス
イー エム ユー ティー（ＳＥＭＵＴ）、アイ エヌ
イー ピー ティー（ＩＮＥＰＴ）、ディー イー
ピー ティー（ＤＥＰＴ）などが挙げられることが、例
えば前記文献により知られている。
【０００５】エイチ エム キュー シー（ＨＭＱＣ、
Heteronuclear Multiple Quantum Coherence、異核種多
量子コヒーレンス）は、文献 エイ バックス、アール
エイチ グリフィー、ビー エル ホーキンス，ジャ
ーナル オブ マグネティック レゾナンス，55，301-
315 (1983)に記載の、分極移動を利用したパルス系列で
ある。
Heteronuclear Multiple Quantum Coherence、異核種多
量子コヒーレンス）は、文献 エイ バックス、アール
エイチ グリフィー、ビー エル ホーキンス，ジャ
ーナル オブ マグネティック レゾナンス，55，301-
315 (1983)に記載の、分極移動を利用したパルス系列で
ある。
【０００６】選択的りん31−ＮＭＲの観測法は、特願平
7-71137に記載の、酸素17標識りん酸基に由来するりん3
1−ＮＭＲ信号を観測し、酸素17標識のないりん酸基に
由来するりん31−ＮＭＲ信号を消去する観測法である。
7-71137に記載の、酸素17標識りん酸基に由来するりん3
1−ＮＭＲ信号を観測し、酸素17標識のないりん酸基に
由来するりん31−ＮＭＲ信号を消去する観測法である。
【０００７】ＨＭＱＣパルス系列を用いて観測される、
酸素17との分極移動を経由するりん31−ＮＭＲ信号の強
度は、りん31を非選択的に励起して得られる自由誘導減
衰の強度を基準として次式で表せることが、前記出願特
許により知られている。
酸素17との分極移動を経由するりん31−ＮＭＲ信号の強
度は、りん31を非選択的に励起して得られる自由誘導減
衰の強度を基準として次式で表せることが、前記出願特
許により知られている。
【０００８】
【数１】
【０００９】ここに、ＭPTは酸素17との分極移動を経由
するりん31−ＮＭＲの信号強度、ＭFIDはりん31を非選
択的に励起して得られる自由誘導減衰の強度、γ17O、
γ31Ｐは酸素17、りん31の磁気回転比、Ｎ17O、Ｎ31Pは
結合スピン系の酸素17、りん31の原子数、Ｉはりん31核
スピン量子数、Ｓは酸素17の核スピン量子数、πは円周
率、Ｊは酸素17りん31スピンスピン結合定数、τはＨＭ
ＱＣパルス系列中のインターバル、Ｔ2*は見かけの横緩
和時間である。りん31と酸素17が１対１の原子数比で結
合し、スピンスピン結合定数Ｊが100ヘルツ、見かけの
横緩和時間Ｔ2*が２ミリ秒であると仮定し、インターバ
ルτを0.5ミリ秒に設定して観測すると、（数１）の値
は約-0.109となるので、分極移動を利用するりん31−Ｎ
ＭＲの選択観測法により、通常法の約１０分の１程度の
大きさの信号が得られる。
するりん31−ＮＭＲの信号強度、ＭFIDはりん31を非選
択的に励起して得られる自由誘導減衰の強度、γ17O、
γ31Ｐは酸素17、りん31の磁気回転比、Ｎ17O、Ｎ31Pは
結合スピン系の酸素17、りん31の原子数、Ｉはりん31核
スピン量子数、Ｓは酸素17の核スピン量子数、πは円周
率、Ｊは酸素17りん31スピンスピン結合定数、τはＨＭ
ＱＣパルス系列中のインターバル、Ｔ2*は見かけの横緩
和時間である。りん31と酸素17が１対１の原子数比で結
合し、スピンスピン結合定数Ｊが100ヘルツ、見かけの
横緩和時間Ｔ2*が２ミリ秒であると仮定し、インターバ
ルτを0.5ミリ秒に設定して観測すると、（数１）の値
は約-0.109となるので、分極移動を利用するりん31−Ｎ
ＭＲの選択観測法により、通常法の約１０分の１程度の
大きさの信号が得られる。
【００１０】酸素17の標識率は、例えば特願平7-71137
における実施例に記載の、無標識ピロりん酸と同一検出
空間に配置された25.7％酸素17標識無機りん酸の選択的
りん31−ＮＭＲスペクトルなどのように、平均してりん
酸基の４個の酸素原子のうち１個が標識された状態の25
％程度の標識率、すなわち天然存在比の700倍程度の標
識率を実施可能である。この程度の標識率を実施した場
合、天然存在比の酸素17を有するりん酸化合物のりん31
−ＮＭＲ信号は雑音以下に消去され、人為的に標識され
たりん酸化合物のりん31−ＮＭＲ信号のみが観測され
る。
における実施例に記載の、無標識ピロりん酸と同一検出
空間に配置された25.7％酸素17標識無機りん酸の選択的
りん31−ＮＭＲスペクトルなどのように、平均してりん
酸基の４個の酸素原子のうち１個が標識された状態の25
％程度の標識率、すなわち天然存在比の700倍程度の標
識率を実施可能である。この程度の標識率を実施した場
合、天然存在比の酸素17を有するりん酸化合物のりん31
−ＮＭＲ信号は雑音以下に消去され、人為的に標識され
たりん酸化合物のりん31−ＮＭＲ信号のみが観測され
る。
【００１１】ＡＤＰは、図２に示す化学構造式で表され
るように、１分子中にりん酸基２個を有し、各りん原子
の部位は、アデノシンと結合したりん酸基のりん原子を
アルファ位、末端のりん酸基のりん原子をベータ位と呼
称され区別される。ここで２０はアデニル基、２１はＡ
ＤＰアルファ位りん原子、２２はＡＤＰベータ位りん原
子である。同様に、アデノシン３りん酸（ＡＴＰ）は、
図３に示す化学構造式で表されるように、１分子中にり
ん酸基３個を有し、各りん原子の部位は、ＡＤＰの場合
と同様に、アデノシンに近い側から末端に向かって、ア
ルファ位、ベータ位、ガンマ位と呼称され区別される。
ここで２３はアデニル基、２４はＡＴＰアルファ位りん
原子、２５はＡＴＰベータ位りん原子、２６はＡＴＰガ
ンマ位りん原子である。これらのりん原子の部位の呼称
は、例えば化学大事典（共立出版、1963）により知られ
ている。
るように、１分子中にりん酸基２個を有し、各りん原子
の部位は、アデノシンと結合したりん酸基のりん原子を
アルファ位、末端のりん酸基のりん原子をベータ位と呼
称され区別される。ここで２０はアデニル基、２１はＡ
ＤＰアルファ位りん原子、２２はＡＤＰベータ位りん原
子である。同様に、アデノシン３りん酸（ＡＴＰ）は、
図３に示す化学構造式で表されるように、１分子中にり
ん酸基３個を有し、各りん原子の部位は、ＡＤＰの場合
と同様に、アデノシンに近い側から末端に向かって、ア
ルファ位、ベータ位、ガンマ位と呼称され区別される。
ここで２３はアデニル基、２４はＡＴＰアルファ位りん
原子、２５はＡＴＰベータ位りん原子、２６はＡＴＰガ
ンマ位りん原子である。これらのりん原子の部位の呼称
は、例えば化学大事典（共立出版、1963）により知られ
ている。
【００１２】ＡＴＰは細胞のエネルギー代謝に関与する
りん酸化合物で、そのガンマ位りん酸基は、ＡＴＰアー
ゼ等の酵素により加水分解され、ＡＴＰ１分子から、Ａ
ＤＰ１分子と無機りん酸１分子を生じ、この際に１モル
あたり11から13キロカロリの化学エネルギーを反応系に
放出することが、例えば文献 ビー アルバーツ、ディ
ー ブラグ、ジェイ ルイス、エム ラフ、 ケイ ロ
バーツ、ジェイ アール ワトソン、モレキュラ バイ
オロジ オブ ザ セル、ガーランド パブリシング
インク(1983)により知られている。この化学反応は、次
式により表せる。ＡＴＰ ＋ Ｈ2Ｏ → ＡＤＰ ＋
Ｐｉ ＋ Ｅ （数２） ここに、Ｐｉは無機りん酸、Ｅは反応系に放出される化
学エネルギーである。なお、（数２）においては加水分
解のみに注目している。
りん酸化合物で、そのガンマ位りん酸基は、ＡＴＰアー
ゼ等の酵素により加水分解され、ＡＴＰ１分子から、Ａ
ＤＰ１分子と無機りん酸１分子を生じ、この際に１モル
あたり11から13キロカロリの化学エネルギーを反応系に
放出することが、例えば文献 ビー アルバーツ、ディ
ー ブラグ、ジェイ ルイス、エム ラフ、 ケイ ロ
バーツ、ジェイ アール ワトソン、モレキュラ バイ
オロジ オブ ザ セル、ガーランド パブリシング
インク(1983)により知られている。この化学反応は、次
式により表せる。ＡＴＰ ＋ Ｈ2Ｏ → ＡＤＰ ＋
Ｐｉ ＋ Ｅ （数２） ここに、Ｐｉは無機りん酸、Ｅは反応系に放出される化
学エネルギーである。なお、（数２）においては加水分
解のみに注目している。
【００１３】ＡＤＰ、ＡＴＰのりん31−ＮＭＲスペクト
ルは、ＡＤＰベータ位およびＡＴＰガンマ位のりん31が
化学シフト約-6ppmに観測され、ＡＤＰアルファ位およ
びＡＴＰアルファ位りん31が化学シフト約-11ppmに観測
され、ＡＴＰベータ位りん31が化学シフト約-19ppmに観
測されることが、例えば文献 ジェー アール ヴァン
ワザー、アール ディッチフィールド， ホスフォラ
ス コンパウンズ アンド ゼア ３１Ｐ ケミカル
シフツ， シー ティー バート編， ホスフォラス
ＮＭＲ イン バイオロジ， ＣＲＣプレス(1987)によ
り知られている。分光学的に純粋なＡＴＰのりん31−Ｎ
ＭＲスペクトルを図９に、分光学的に純粋なＡＤＰのり
ん31−ＮＭＲスペクトルを図１０に、模式的に示す。
ルは、ＡＤＰベータ位およびＡＴＰガンマ位のりん31が
化学シフト約-6ppmに観測され、ＡＤＰアルファ位およ
びＡＴＰアルファ位りん31が化学シフト約-11ppmに観測
され、ＡＴＰベータ位りん31が化学シフト約-19ppmに観
測されることが、例えば文献 ジェー アール ヴァン
ワザー、アール ディッチフィールド， ホスフォラ
ス コンパウンズ アンド ゼア ３１Ｐ ケミカル
シフツ， シー ティー バート編， ホスフォラス
ＮＭＲ イン バイオロジ， ＣＲＣプレス(1987)によ
り知られている。分光学的に純粋なＡＴＰのりん31−Ｎ
ＭＲスペクトルを図９に、分光学的に純粋なＡＤＰのり
ん31−ＮＭＲスペクトルを図１０に、模式的に示す。
【００１４】生体内には、ＡＤＰ、ＡＴＰ以外にも例え
ば図１４に示すニコチンアミドアデニンジヌクレオシド
（ＮＡＤ）や、図１５に示すニコチンアミドアデニンジ
ヌクレオシドホスフェート（ＮＡＤＰ）などのリン酸化
合物が存在し、ＮＡＤ、ＮＡＤＰのりん31−ＮＭＲスペ
クトルは、ＡＴＰアルファ位りん酸基およびＡＤＰアル
ファ位りん酸基のりん31−ＮＭＲスペクトルと重複する
ことが、例えば文献エス エル キャンベルバーク、
ケイ エイ ジョーンズ、 アール エルシャルマン，
バイオケミストリ，26，7483-7492 (1987) により知
られている。
ば図１４に示すニコチンアミドアデニンジヌクレオシド
（ＮＡＤ）や、図１５に示すニコチンアミドアデニンジ
ヌクレオシドホスフェート（ＮＡＤＰ）などのリン酸化
合物が存在し、ＮＡＤ、ＮＡＤＰのりん31−ＮＭＲスペ
クトルは、ＡＴＰアルファ位りん酸基およびＡＤＰアル
ファ位りん酸基のりん31−ＮＭＲスペクトルと重複する
ことが、例えば文献エス エル キャンベルバーク、
ケイ エイ ジョーンズ、 アール エルシャルマン，
バイオケミストリ，26，7483-7492 (1987) により知
られている。
【００１５】図１１を用いて模式的にスペクトルの重複
を説明する。微生物の培養液など、複数の化学種のりん
酸化合物が混在した状態にある試料のりん31−ＮＭＲス
ペクトルについて見ると、細胞など生体に含まれるりん
酸モノエステルおよび無機りん酸のりん31−ＮＭＲスペ
クトル４５、細胞など生体に含まれるクレアチンりん酸
のりん31−ＮＭＲスペクトル４６、細胞など生体に含ま
れるＡＤＰベータ位およびＡＴＰガンマ位のりん31−Ｎ
ＭＲスペクトル４７、細胞など生体に含まれるＡＤＰア
ルファ位およびＡＴＰアルファ位およびＮＡＤ、ＮＡＤ
Ｐのりん31−ＮＭＲスペクトル４８、細胞など生体に含
まれるＡＴＰベータ位およびポリりん酸のりん31−ＮＭ
Ｒスペクトル４９が観測されるが、例えば化学シフト約
-11ppmのピーク４８には、ＡＴＰアルファ位りん酸基、
ＡＤＰアルファ位りん酸基、ＮＡＤＰが重複して観測さ
れる。
を説明する。微生物の培養液など、複数の化学種のりん
酸化合物が混在した状態にある試料のりん31−ＮＭＲス
ペクトルについて見ると、細胞など生体に含まれるりん
酸モノエステルおよび無機りん酸のりん31−ＮＭＲスペ
クトル４５、細胞など生体に含まれるクレアチンりん酸
のりん31−ＮＭＲスペクトル４６、細胞など生体に含ま
れるＡＤＰベータ位およびＡＴＰガンマ位のりん31−Ｎ
ＭＲスペクトル４７、細胞など生体に含まれるＡＤＰア
ルファ位およびＡＴＰアルファ位およびＮＡＤ、ＮＡＤ
Ｐのりん31−ＮＭＲスペクトル４８、細胞など生体に含
まれるＡＴＰベータ位およびポリりん酸のりん31−ＮＭ
Ｒスペクトル４９が観測されるが、例えば化学シフト約
-11ppmのピーク４８には、ＡＴＰアルファ位りん酸基、
ＡＤＰアルファ位りん酸基、ＮＡＤＰが重複して観測さ
れる。
【００１６】ベータ酸素17標識ＡＤＰは、例えば文献
ジェイ エイ ゲールト、 ピーシー デノウ、 エス
メーディ， ジャーナル オブ アメリカン ケミカ
ルソサイエティ，104，2848 (1982) により知られてい
る、ベータ位りん原子と結合した４個の酸素原子のうち
少なくとも１個が酸素17で標識されているりん酸化合物
である。該文献には、ベータ位りん原子と結合した水酸
基酸素原子を酸素17で標識したＡＤＰと、アルファ位り
ん原子とベータ位りん原子の両方に結合した酸素原子を
酸素17で標識したＡＤＰの２種類が記され、この２種類
の酸素17標識ＡＤＰの両者を、ベータ酸素17標識ＡＤＰ
と呼称することが記されている。
ジェイ エイ ゲールト、 ピーシー デノウ、 エス
メーディ， ジャーナル オブ アメリカン ケミカ
ルソサイエティ，104，2848 (1982) により知られてい
る、ベータ位りん原子と結合した４個の酸素原子のうち
少なくとも１個が酸素17で標識されているりん酸化合物
である。該文献には、ベータ位りん原子と結合した水酸
基酸素原子を酸素17で標識したＡＤＰと、アルファ位り
ん原子とベータ位りん原子の両方に結合した酸素原子を
酸素17で標識したＡＤＰの２種類が記され、この２種類
の酸素17標識ＡＤＰの両者を、ベータ酸素17標識ＡＤＰ
と呼称することが記されている。
【００１７】図４に水酸基酸素原子を酸素17で標識した
ＡＤＰを示し、２７がベータ位りん原子と結合した水酸
基酸素原子を酸素17で標識したＡＤＰの酸素17である。
図５にアルファ位りん原子とベータ位りん原子の両方に
結合した酸素原子を酸素17で標識したＡＤＰを示し、２
８が標識の酸素17である。
ＡＤＰを示し、２７がベータ位りん原子と結合した水酸
基酸素原子を酸素17で標識したＡＤＰの酸素17である。
図５にアルファ位りん原子とベータ位りん原子の両方に
結合した酸素原子を酸素17で標識したＡＤＰを示し、２
８が標識の酸素17である。
【００１８】試料中のＡＴＰ濃度を制御する手段として
は、紫外線照射によりＡＴＰを遊離するケージドＡＴＰ
を試料中に溶解し、計測開始のタイミングと同期させて
紫外線を照射することで、試料中にＡＴＰを導入しうる
ことが、例えば文献 船津，実験医学，12，83-88 (199
4) により知られている。図１７にケージドＡＴＰの構
造式を示す。該文献には、遊離したＡＴＰの含有量が0.
03％以下の市販品が入手可能であることが記されてい
る。
は、紫外線照射によりＡＴＰを遊離するケージドＡＴＰ
を試料中に溶解し、計測開始のタイミングと同期させて
紫外線を照射することで、試料中にＡＴＰを導入しうる
ことが、例えば文献 船津，実験医学，12，83-88 (199
4) により知られている。図１７にケージドＡＴＰの構
造式を示す。該文献には、遊離したＡＴＰの含有量が0.
03％以下の市販品が入手可能であることが記されてい
る。
【００１９】磁気共鳴分光イメージング（ＭＲＳ）は、
例えば文献 ティー アール ブラウン、 ビー エム
キンケイド、 ケイ ウグルビル， プロシーディン
グスオブ ナショナル アカデミー オブ サイエンス
ユー エス エイ，79，3523-3526 (1982) により知
られる、傾斜磁場中でのＮＭＲ現象を利用して、特定空
間内のＮＭＲスペクトルを得る分光学的手段である。Ｎ
ＭＲスペクトルの化学シフト値が、空間分解能を伴って
得られることから、化学シフトイメージング（ＣＳＩ）
とも呼ばれる。りん31のＭＲＳは、例えば文献 アール
マクナマラ、 エフ アリスメンドザ、 ティー ア
ール ブラウン， ＮＭＲ イン バイオメディシン，
7，237-242 (1994) により知られ、2.5cm角の立方体空
間を分解能の単位として、生きた人間の脳の内部におけ
るりん脂質の局在を定量分析できることが知られてい
る。
例えば文献 ティー アール ブラウン、 ビー エム
キンケイド、 ケイ ウグルビル， プロシーディン
グスオブ ナショナル アカデミー オブ サイエンス
ユー エス エイ，79，3523-3526 (1982) により知
られる、傾斜磁場中でのＮＭＲ現象を利用して、特定空
間内のＮＭＲスペクトルを得る分光学的手段である。Ｎ
ＭＲスペクトルの化学シフト値が、空間分解能を伴って
得られることから、化学シフトイメージング（ＣＳＩ）
とも呼ばれる。りん31のＭＲＳは、例えば文献 アール
マクナマラ、 エフ アリスメンドザ、 ティー ア
ール ブラウン， ＮＭＲ イン バイオメディシン，
7，237-242 (1994) により知られ、2.5cm角の立方体空
間を分解能の単位として、生きた人間の脳の内部におけ
るりん脂質の局在を定量分析できることが知られてい
る。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】従来のりん31−ＮＭＲ
検出装置では、試料中のりん原子の化学構造と無関係に
りん31を磁気励起し、ＮＭＲ信号を観測する。りん31の
天然存在比が100％であることから、試料中にＡＤＰ以
外のりん酸化合物が含まれていると、ＡＤＰのりん31−
ＮＭＲ信号と、他のりん酸化合物のりん31−ＮＭＲ信号
が同時に観測される。ＡＤＰのＮＭＲスペクトルと他の
りん酸化合物のＮＭＲスペクトルが重複すると、各成分
の定量的な分析が妨げられる。例えば、細胞など磁化率
が不均一な試料を測定対象とするりん31−ＮＭＲスペク
トルでは、ＡＤＰベータ位りん31とＡＴＰガンマ位りん
31−ＮＭＲスペクトルが重複し、またＡＤＰアルファ位
りん31とＡＴＰアルファ位およびＮＡＤ、ＮＡＤＰのり
ん31−ＮＭＲスペクトルが重複し、りん31−ＮＭＲスペ
クトルを定量的に評価する上での障害となっている。
検出装置では、試料中のりん原子の化学構造と無関係に
りん31を磁気励起し、ＮＭＲ信号を観測する。りん31の
天然存在比が100％であることから、試料中にＡＤＰ以
外のりん酸化合物が含まれていると、ＡＤＰのりん31−
ＮＭＲ信号と、他のりん酸化合物のりん31−ＮＭＲ信号
が同時に観測される。ＡＤＰのＮＭＲスペクトルと他の
りん酸化合物のＮＭＲスペクトルが重複すると、各成分
の定量的な分析が妨げられる。例えば、細胞など磁化率
が不均一な試料を測定対象とするりん31−ＮＭＲスペク
トルでは、ＡＤＰベータ位りん31とＡＴＰガンマ位りん
31−ＮＭＲスペクトルが重複し、またＡＤＰアルファ位
りん31とＡＴＰアルファ位およびＮＡＤ、ＮＡＤＰのり
ん31−ＮＭＲスペクトルが重複し、りん31−ＮＭＲスペ
クトルを定量的に評価する上での障害となっている。
【００２１】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、ベータりん酸基のりん原子が結合する４個の酸素
原子のうち少なくとも１個を、天然存在比よりも高い割
合の酸素17で標識したことを特徴とするＡＤＰのりん31
−ＮＭＲ検出装置を提供することによって、ＡＤＰ以外
のりん酸化合物との混合状態にある試料中で、ＡＤＰの
ベータりん酸基のりん31−ＮＭＲスペクトルが選択的に
観測されうることを課題としている。
あり、ベータりん酸基のりん原子が結合する４個の酸素
原子のうち少なくとも１個を、天然存在比よりも高い割
合の酸素17で標識したことを特徴とするＡＤＰのりん31
−ＮＭＲ検出装置を提供することによって、ＡＤＰ以外
のりん酸化合物との混合状態にある試料中で、ＡＤＰの
ベータりん酸基のりん31−ＮＭＲスペクトルが選択的に
観測されうることを課題としている。
【００２２】本発明は、混合りん酸化合物中のＡＤＰ量
を経時的に追跡する装置を提供することにより、ＡＴＰ
を加水分解する生化学反応が進行する様子を、非接触か
つ無侵襲に観測しうることを課題としている。
を経時的に追跡する装置を提供することにより、ＡＴＰ
を加水分解する生化学反応が進行する様子を、非接触か
つ無侵襲に観測しうることを課題としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のＡＤＰのりん31−ＮＭＲ検出装置は、酸素
17と結合したりん31を測定対象とし、酸素17との分極移
動を経由するりん31−ＮＭＲ信号を観測する手段を有す
る。
め、本発明のＡＤＰのりん31−ＮＭＲ検出装置は、酸素
17と結合したりん31を測定対象とし、酸素17との分極移
動を経由するりん31−ＮＭＲ信号を観測する手段を有す
る。
【００２４】
【作用】本発明の、ベータ酸素17標識ＡＤＰのりん31−
ＮＭＲ検出装置においては、酸素17照射パルスとりん31
受信器の位相サイクリングにより、酸素17とスピンスピ
ン結合を有するりん31に由来するりん31−ＮＭＲ信号を
観測し、酸素17とのスピンスピン結合のないりん31に由
来するりん31−ＮＭＲ信号を消去する。
ＮＭＲ検出装置においては、酸素17照射パルスとりん31
受信器の位相サイクリングにより、酸素17とスピンスピ
ン結合を有するりん31に由来するりん31−ＮＭＲ信号を
観測し、酸素17とのスピンスピン結合のないりん31に由
来するりん31−ＮＭＲ信号を消去する。
【００２５】
（装置構成）図１は、本発明にかかるベータ酸素17標識
ＡＤＰのりん31−ＮＭＲ検出装置の、測定対象である試
料、ＮＭＲ検出器、ＮＭＲ分光計、磁石の関係を示す構
成図である。
ＡＤＰのりん31−ＮＭＲ検出装置の、測定対象である試
料、ＮＭＲ検出器、ＮＭＲ分光計、磁石の関係を示す構
成図である。
【００２６】磁石１、１’はＮＭＲ装置付属の磁石であ
り、例えば磁場中心の磁束密度が11.7Ｔ（テスラ）の超
伝導磁石が用いられる。この磁束密度におけるりん31の
共鳴周波数は約202MHz（メガヘルツ）、酸素17の共鳴周
波数は約67.8MHzである。
り、例えば磁場中心の磁束密度が11.7Ｔ（テスラ）の超
伝導磁石が用いられる。この磁束密度におけるりん31の
共鳴周波数は約202MHz（メガヘルツ）、酸素17の共鳴周
波数は約67.8MHzである。
【００２７】試料２は、ベータ酸素17標識ＡＤＰと、天
然存在比の酸素17を含む他のりん酸化合物（化合物Ｘと
する。複数化学種の混合物であってもよい。）の両者を
ガラス管などで支持し、酸素17照射コイル１０、りん31
照射および観測コイル１１によって、ＡＤＰ、化合物Ｘ
とも磁気的に励起されるよう配置したものである。
然存在比の酸素17を含む他のりん酸化合物（化合物Ｘと
する。複数化学種の混合物であってもよい。）の両者を
ガラス管などで支持し、酸素17照射コイル１０、りん31
照射および観測コイル１１によって、ＡＤＰ、化合物Ｘ
とも磁気的に励起されるよう配置したものである。
【００２８】検出器１５は、試料中の酸素17とりん31を
同時に励起可能な２重共鳴ＮＭＲ検出器であり、試料
２、酸素17照射コイル１０、りん31照射および観測コイ
ル１１を内蔵している。この検出器１５は、試料２が磁
石１、１’の磁場中心に位置するよう設置される。酸素
17照射コイル１０はＮＭＲ分光計８の酸素17照射回路５
と接続される。りん31照射および検出コイル１１は、切
り替え器１９に接続され、この切り替え器１９は、ＮＭ
Ｒ分光計８のりん照射回路６および受信器７と接続され
る。
同時に励起可能な２重共鳴ＮＭＲ検出器であり、試料
２、酸素17照射コイル１０、りん31照射および観測コイ
ル１１を内蔵している。この検出器１５は、試料２が磁
石１、１’の磁場中心に位置するよう設置される。酸素
17照射コイル１０はＮＭＲ分光計８の酸素17照射回路５
と接続される。りん31照射および検出コイル１１は、切
り替え器１９に接続され、この切り替え器１９は、ＮＭ
Ｒ分光計８のりん照射回路６および受信器７と接続され
る。
【００２９】切り替え器１９は、試料を磁気的に励起す
る際は、りん31照射回路６とりん31照射および検出コイ
ル１１とを接続し、受信器７を切り離す。試料からのり
ん31−ＮＭＲ信号を受信する際は、りん31照射および検
出コイル１１と受信器７とを接続し、りん31照射回路６
を切り離す。
る際は、りん31照射回路６とりん31照射および検出コイ
ル１１とを接続し、受信器７を切り離す。試料からのり
ん31−ＮＭＲ信号を受信する際は、りん31照射および検
出コイル１１と受信器７とを接続し、りん31照射回路６
を切り離す。
【００３０】ＮＭＲ検出器１５には、酸素17、りん31の
照射機能に加え、水素−りん31スピンスピン結合を消去
するための水素核照射、磁場ロックを実施するための重
水素核照射の機能が付属してもよい。酸素17照射コイル
１０と、りん31照射および観測コイル１１は、図１のよ
うに独立していてもよく、また単一のコイルに２重共鳴
回路を接続して酸素17、りん31の単一コイル２重共鳴検
出器としても構わない。それぞれのコイルに接続される
共振回路の形式は問わない。
照射機能に加え、水素−りん31スピンスピン結合を消去
するための水素核照射、磁場ロックを実施するための重
水素核照射の機能が付属してもよい。酸素17照射コイル
１０と、りん31照射および観測コイル１１は、図１のよ
うに独立していてもよく、また単一のコイルに２重共鳴
回路を接続して酸素17、りん31の単一コイル２重共鳴検
出器としても構わない。それぞれのコイルに接続される
共振回路の形式は問わない。
【００３１】ベータ酸素17標識ＡＤＰと化合物Ｘは、そ
れぞれが含有するりん酸基のりん31核が磁気的に励起さ
れればよく、両者がお互いに接触するよう混合されてい
てもよいし、接触しないよう隔離されていてもよい。試
料の支持体は一端を封じたガラス管などを任意に用いる
ことができる。また、微生物の培養液など、混合りん酸
化合物を含有する溶液を、検出器１５の外部に設置され
た容器に用意し、シリコンチューブ等で磁場中心の試料
２の位置に導入して測定してもよい。
れぞれが含有するりん酸基のりん31核が磁気的に励起さ
れればよく、両者がお互いに接触するよう混合されてい
てもよいし、接触しないよう隔離されていてもよい。試
料の支持体は一端を封じたガラス管などを任意に用いる
ことができる。また、微生物の培養液など、混合りん酸
化合物を含有する溶液を、検出器１５の外部に設置され
た容器に用意し、シリコンチューブ等で磁場中心の試料
２の位置に導入して測定してもよい。
【００３２】本発明のアデノシン２りん酸のりん31核磁
気共鳴信号検出装置および検出器は、測定空間内の酸素
17とりん31を同時に励起可能な機構を有していればよ
く、これら２核種以外の核を磁気的に励起する機構の有
無は問わない。
気共鳴信号検出装置および検出器は、測定空間内の酸素
17とりん31を同時に励起可能な機構を有していればよ
く、これら２核種以外の核を磁気的に励起する機構の有
無は問わない。
【００３３】（ＡＤＰベータ位りん原子の選択的りん31
−ＮＭＲ観測）図６を用いて、酸素17との分極移動を経
由するりん31−ＮＭＲ信号の選択観測法を説明する。図
６は、特願平7-71137により提案された１次元ＨＭＱＣ
パルス系列であり、酸素17チャネル第１パルス３５と、
検出期間３４における受信機位相との間で、180度単位
の位相サイクリングを実施する。
−ＮＭＲ観測）図６を用いて、酸素17との分極移動を経
由するりん31−ＮＭＲ信号の選択観測法を説明する。図
６は、特願平7-71137により提案された１次元ＨＭＱＣ
パルス系列であり、酸素17チャネル第１パルス３５と、
検出期間３４における受信機位相との間で、180度単位
の位相サイクリングを実施する。
【００３４】１回目の観測では、りん31チャネル第１パ
ルス２９、第２パルス３０の高周波位相を一致させ、ま
た、酸素17チャネル第１パルス３５、第２パルス３６の
高周波位相を一致させる。検出期間３４において、りん
31の信号を取り込む。２回目の観測では、酸素17チャネ
ル第１パルス３５または第２パルス３６のいずれかの高
周波位相を180度反転し、かつ、受信機７の位相を180度
反転し、検出期間３４において、りん31の信号を取り込
む。１回目と２回目の信号を加算する。なお、３２、３
３はインターバルである。
ルス２９、第２パルス３０の高周波位相を一致させ、ま
た、酸素17チャネル第１パルス３５、第２パルス３６の
高周波位相を一致させる。検出期間３４において、りん
31の信号を取り込む。２回目の観測では、酸素17チャネ
ル第１パルス３５または第２パルス３６のいずれかの高
周波位相を180度反転し、かつ、受信機７の位相を180度
反転し、検出期間３４において、りん31の信号を取り込
む。１回目と２回目の信号を加算する。なお、３２、３
３はインターバルである。
【００３５】酸素17が結合しないりん31に由来する信号
は、受信器の位相が反転したことにより、１回目と２回
目とでは観測されるりん31共鳴信号の位相も反転してお
り、１回目と２回目を加算すると相殺される。しかし、
酸素17が結合したりん31に由来する信号は、２回目の観
測において酸素17の高周波位相が反転していることによ
り、分極移動を経由するりん31の共鳴信号も位相反転
し、さらに受信器の位相が反転していることにより、１
回目と同位相で信号が観測されるので、加算により強度
が増す。このようにして、酸素17が結合したりん31のＮ
ＭＲ信号を観測し、結合のないりん31の信号を消去す
る。
は、受信器の位相が反転したことにより、１回目と２回
目とでは観測されるりん31共鳴信号の位相も反転してお
り、１回目と２回目を加算すると相殺される。しかし、
酸素17が結合したりん31に由来する信号は、２回目の観
測において酸素17の高周波位相が反転していることによ
り、分極移動を経由するりん31の共鳴信号も位相反転
し、さらに受信器の位相が反転していることにより、１
回目と同位相で信号が観測されるので、加算により強度
が増す。このようにして、酸素17が結合したりん31のＮ
ＭＲ信号を観測し、結合のないりん31の信号を消去す
る。
【００３６】（β標識ＡＴＰが加水分解されて生じるＡ
ＤＰの検出）図１２は、ＡＴＰを加水分解する機能を持
つ酵素により、数２で示した加水分解反応が進行し、Ａ
ＴＰからＡＤＰを生じることを表す模式図である。水溶
液中のＡＴＰ５０は、酵素５５の活性部位と結合した状
態のＡＴＰ５１となり、加水分解されてＡＤＰ５２と無
機りん酸５３を生じる。酵素５５は、ＡＴＰを加水分解
する機能を有するものであれば何でもよく、水溶液中で
活性をもつか、脂質膜中で活性をもつかは問わない。
ＤＰの検出）図１２は、ＡＴＰを加水分解する機能を持
つ酵素により、数２で示した加水分解反応が進行し、Ａ
ＴＰからＡＤＰを生じることを表す模式図である。水溶
液中のＡＴＰ５０は、酵素５５の活性部位と結合した状
態のＡＴＰ５１となり、加水分解されてＡＤＰ５２と無
機りん酸５３を生じる。酵素５５は、ＡＴＰを加水分解
する機能を有するものであれば何でもよく、水溶液中で
活性をもつか、脂質膜中で活性をもつかは問わない。
【００３７】図７、図８を用いて、この加水分解反応に
おける、選択的りん31−ＮＭＲ観測法により得られるＮ
ＭＲスペクトルの例を説明する。
おける、選択的りん31−ＮＭＲ観測法により得られるＮ
ＭＲスペクトルの例を説明する。
【００３８】図７は、ベータ酸素17標識ＡＴＰの選択的
りん31−ＮＭＲスペクトルを表す模式図である。ベータ
酸素17標識ＡＴＰを含む混合りん酸化合物を試料とし、
酸素17との分極移動を経由するりん31-ＮＭＲ信号を観
測すると、ベータ位りん酸基のりん31-ＮＭＲ信号のみ
が、化学シフト値約-19ppmのピーク３７として観測され
る。加水分解後は、ＡＴＰベータりん酸基はＡＤＰベー
タりん酸基となり、その化学シフト値は約-6ppmとなる
ので、加水分解が十分に進行した後は、選択観測法によ
り得られるりん31−ＮＭＲスペクトルは、図８に模式的
に示されるように、化学シフト約-6ppmのピーク３８と
して観測される。
りん31−ＮＭＲスペクトルを表す模式図である。ベータ
酸素17標識ＡＴＰを含む混合りん酸化合物を試料とし、
酸素17との分極移動を経由するりん31-ＮＭＲ信号を観
測すると、ベータ位りん酸基のりん31-ＮＭＲ信号のみ
が、化学シフト値約-19ppmのピーク３７として観測され
る。加水分解後は、ＡＴＰベータりん酸基はＡＤＰベー
タりん酸基となり、その化学シフト値は約-6ppmとなる
ので、加水分解が十分に進行した後は、選択観測法によ
り得られるりん31−ＮＭＲスペクトルは、図８に模式的
に示されるように、化学シフト約-6ppmのピーク３８と
して観測される。
【００３９】ピーク３７、ピーク３８の化学シフト差は
約13ppmであり、それぞれのりん31−ＮＭＲスペクトル
線幅は2〜3ppm程度であるから、これら２ピークの化学
シフト差は線幅の4〜5倍程度大きい。したがって、ベー
タりん酸基のりん31−ＮＭＲスペクトルを、酸素17との
分極移動を経由するりん31−ＮＭＲの選択観測法で観測
すれば、ＡＴＰが加水分解されて生じるＡＤＰは、加水
分解される前のＡＴＰと区別して検出しうる。
約13ppmであり、それぞれのりん31−ＮＭＲスペクトル
線幅は2〜3ppm程度であるから、これら２ピークの化学
シフト差は線幅の4〜5倍程度大きい。したがって、ベー
タりん酸基のりん31−ＮＭＲスペクトルを、酸素17との
分極移動を経由するりん31−ＮＭＲの選択観測法で観測
すれば、ＡＴＰが加水分解されて生じるＡＤＰは、加水
分解される前のＡＴＰと区別して検出しうる。
【００４０】図１３は、（数２）の加水分解の過程を経
時的に観測した場合の、選択的りん31−ＮＭＲスペクト
ルを表す模式図である。時間の経過とともに、ピーク６
０として観測されるベータ酸素17標識ＡＴＰが減少し、
ピーク６１として観測されるベータ酸素17標識ＡＤＰが
増加する。
時的に観測した場合の、選択的りん31−ＮＭＲスペクト
ルを表す模式図である。時間の経過とともに、ピーク６
０として観測されるベータ酸素17標識ＡＴＰが減少し、
ピーク６１として観測されるベータ酸素17標識ＡＤＰが
増加する。
【００４１】図１３の経時変化スペクトルの測定対象
は、試料中にＡＴＰを加水分解する機能を持つ酵素が存
在すれば何でもよく、酵素水溶液、細胞抽出物、培養細
胞、微生物培養液、摘出組織、生体などを測定対象とす
ることができる。
は、試料中にＡＴＰを加水分解する機能を持つ酵素が存
在すれば何でもよく、酵素水溶液、細胞抽出物、培養細
胞、微生物培養液、摘出組織、生体などを測定対象とす
ることができる。
【００４２】本発明のアデノシン２りん酸のりん31核磁
気共鳴信号検出装置および検出器は、試料中のＡＴＰが
加水分解される分解速度を制御する手段として、試料の
温度制御機構を備えていてもよく、温度制御機構の形式
は何でもよい。
気共鳴信号検出装置および検出器は、試料中のＡＴＰが
加水分解される分解速度を制御する手段として、試料の
温度制御機構を備えていてもよく、温度制御機構の形式
は何でもよい。
【００４３】本発明のアデノシン２りん酸のりん31核磁
気共鳴信号検出装置および検出器は、試料中のＡＴＰ濃
度を制御する手段として、あらかじめ試料に溶解したケ
ージドＡＴＰに紫外線を照射する機構を備えていてもよ
い。試料への紫外線導入の形式は何でもよく、光源と鏡
を用いても、あるいは光源と光ファイバを用いてもよ
い。
気共鳴信号検出装置および検出器は、試料中のＡＴＰ濃
度を制御する手段として、あらかじめ試料に溶解したケ
ージドＡＴＰに紫外線を照射する機構を備えていてもよ
い。試料への紫外線導入の形式は何でもよく、光源と鏡
を用いても、あるいは光源と光ファイバを用いてもよ
い。
【００４４】（傾斜磁場の追加によるイメージング法へ
の応用）図１６は、図１で示した本発明のアデノシン２
りん酸のりん31核磁気共鳴信号検出装置に、傾斜磁場コ
イル６０、６１を追加し、化学シフトイメージングを得
る機能を付加した磁気共鳴分光イメージング装置を表す
説明図である。ＮＭＲ装置との相違は、観測パルス系列
と同期して傾斜磁場を試料に適用し、特定空間のＮＭＲ
スペクトルを観測する機能が付加されている点であり、
酸素17との分極移動を経由するりん31−ＮＭＲ信号を選
択的に観測する機構は、ＮＭＲ装置と共通である。
の応用）図１６は、図１で示した本発明のアデノシン２
りん酸のりん31核磁気共鳴信号検出装置に、傾斜磁場コ
イル６０、６１を追加し、化学シフトイメージングを得
る機能を付加した磁気共鳴分光イメージング装置を表す
説明図である。ＮＭＲ装置との相違は、観測パルス系列
と同期して傾斜磁場を試料に適用し、特定空間のＮＭＲ
スペクトルを観測する機能が付加されている点であり、
酸素17との分極移動を経由するりん31−ＮＭＲ信号を選
択的に観測する機構は、ＮＭＲ装置と共通である。
【００４５】本発明の磁気共鳴分光イメージング装置に
よって、特定の空間に存在する酵素水溶液、細胞抽出
物、培養細胞、微生物培養液、摘出組織、生体などを観
測対象とし、複数のりん酸化合物が混合された状態にお
いて、ベータ酸素17標識ＡＴＰが加水分解されて生じる
ベータ酸素17標識ＡＤＰを、約-6ppmの化学シフト値を
有するＮＭＲスペクトルとして検出しうる。
よって、特定の空間に存在する酵素水溶液、細胞抽出
物、培養細胞、微生物培養液、摘出組織、生体などを観
測対象とし、複数のりん酸化合物が混合された状態にお
いて、ベータ酸素17標識ＡＴＰが加水分解されて生じる
ベータ酸素17標識ＡＤＰを、約-6ppmの化学シフト値を
有するＮＭＲスペクトルとして検出しうる。
【００４６】本発明の磁気共鳴分光イメージング装置お
よび検出器は、測定空間内の酸素17とりん31を同時に励
起可能な機構を有していればよく、これら２核種以外の
核を磁気的に励起する機構の有無は問わない。
よび検出器は、測定空間内の酸素17とりん31を同時に励
起可能な機構を有していればよく、これら２核種以外の
核を磁気的に励起する機構の有無は問わない。
【００４７】傾斜磁場コイル６０、６１の形式は何でも
よい。傾斜磁場発生時のうず電流により生じる磁気歪み
を補正する機構を有してもよい。
よい。傾斜磁場発生時のうず電流により生じる磁気歪み
を補正する機構を有してもよい。
【００４８】
【発明の効果】上記詳述したごとく、本発明のベータ酸
素17標識アデノシン２りん酸の選択的りん31−ＮＭＲ検
出装置を用いれば、複数化学種のりん酸化合物が混合し
た状態の生体試料を測定対象とし、酸素17との分極移動
を経由するりん31−ＮＭＲの選択観測法を用いて、ベー
タ酸素17標識ＡＴＰが経時的に加水分解されて生じるベ
ータ酸素17標識ＡＤＰのりん31−ＮＭＲスペクトルを、
加水分解前のＡＴＰと区別して検出できる。本発明の装
置により、天然存在比の酸素17を有するりん酸化合物に
由来するりん31−ＮＭＲ信号を消去し、酸素17標識ＡＤ
Ｐのりん31−ＮＭＲ信号を観測できるので、混合りん酸
化合物中のＡＤＰ量の経時変化を追跡でき、ＡＴＰの加
水分解を伴う生化学反応の進行を、非接触かつ無侵襲に
観測できる。
素17標識アデノシン２りん酸の選択的りん31−ＮＭＲ検
出装置を用いれば、複数化学種のりん酸化合物が混合し
た状態の生体試料を測定対象とし、酸素17との分極移動
を経由するりん31−ＮＭＲの選択観測法を用いて、ベー
タ酸素17標識ＡＴＰが経時的に加水分解されて生じるベ
ータ酸素17標識ＡＤＰのりん31−ＮＭＲスペクトルを、
加水分解前のＡＴＰと区別して検出できる。本発明の装
置により、天然存在比の酸素17を有するりん酸化合物に
由来するりん31−ＮＭＲ信号を消去し、酸素17標識ＡＤ
Ｐのりん31−ＮＭＲ信号を観測できるので、混合りん酸
化合物中のＡＤＰ量の経時変化を追跡でき、ＡＴＰの加
水分解を伴う生化学反応の進行を、非接触かつ無侵襲に
観測できる。
【００４９】本発明のベータ酸素17標識アデノシン２り
ん酸の選択的りん31磁気共鳴分光イメージング装置を用
いることにより、生体など複数化学種りん酸化合物が混
合状態にある試料を測定対象とし、特定空間内に存在す
る酸素17標識ＡＤＰのりん31−ＮＭＲスペクトルを選択
的に観測するとともに、天然存在比の酸素17を有するり
ん酸化合物に由来するりん31−ＮＭＲ信号を消去でき、
特定空間内でのＡＴＰ加水分解反応の進行を、非接触か
つ無侵襲に観測できる。
ん酸の選択的りん31磁気共鳴分光イメージング装置を用
いることにより、生体など複数化学種りん酸化合物が混
合状態にある試料を測定対象とし、特定空間内に存在す
る酸素17標識ＡＤＰのりん31−ＮＭＲスペクトルを選択
的に観測するとともに、天然存在比の酸素17を有するり
ん酸化合物に由来するりん31−ＮＭＲ信号を消去でき、
特定空間内でのＡＴＰ加水分解反応の進行を、非接触か
つ無侵襲に観測できる。
【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図。
【図２】ＡＤＰの化学構造と２個のりん原子を区別する
呼称を表す説明図。
呼称を表す説明図。
【図３】ＡＴＰの化学構造と３個のりん原子を区別する
呼称を表す説明図。
呼称を表す説明図。
【図４】ベータ位りん原子と結合した３個の水酸基酸素
の酸素原子のうち少なくとも１個を酸素17で標識したＡ
ＤＰを表す構造式を示す図。
の酸素原子のうち少なくとも１個を酸素17で標識したＡ
ＤＰを表す構造式を示す図。
【図５】アルファ位りん原子とベータ位りん原子の両方
に結合した酸素原子を酸素17で標識したＡＤＰを表す構
造式を示す図。
に結合した酸素原子を酸素17で標識したＡＤＰを表す構
造式を示す図。
【図６】酸素17との分極移動を経由するりん31-ＮＭＲ
信号を選択観測するＨＭＱＣパルス系列を表すタイミン
グ図。
信号を選択観測するＨＭＱＣパルス系列を表すタイミン
グ図。
【図７】ベータ酸素17標識ＡＴＰのベータ位りん酸基の
りん31-ＮＭＲ信号を選択観測して得られるスペクトル
を表す模式図。
りん31-ＮＭＲ信号を選択観測して得られるスペクトル
を表す模式図。
【図８】ベータ酸素17標識ＡＤＰのベータ位りん酸基の
りん31-ＮＭＲ信号を選択観測して得られるスペクトル
を表す模式図。
りん31-ＮＭＲ信号を選択観測して得られるスペクトル
を表す模式図。
【図９】非選択的にりん31を励起して得られるＡＴＰの
りん31-ＮＭＲスペクトルを表す模式図。
りん31-ＮＭＲスペクトルを表す模式図。
【図１０】非選択的にりん31を励起して得られるＡＤＰ
のりん31-ＮＭＲスペクトルを表す模式図。
のりん31-ＮＭＲスペクトルを表す模式図。
【図１１】非選択的にりん31を励起して得られる生きた
細胞のりん31-ＮＭＲスペクトルを表す模式図。
細胞のりん31-ＮＭＲスペクトルを表す模式図。
【図１２】ＡＴＰを加水分解する機能を有する酵素によ
って、ＡＴＰが加水分解されＡＤＰと無機りん酸が生じ
ることを表す模式図。
って、ＡＴＰが加水分解されＡＤＰと無機りん酸が生じ
ることを表す模式図。
【図１３】ベータ酸素17標識ＡＴＰが加水分解されてベ
ータ酸素17標識ＡＤＰが生じる過程を、酸素17との分極
移動を経由するりん31に由来するＮＭＲ信号を選択観測
する測定法により追跡して得られる経時的なりん31-Ｎ
ＭＲスペクトルを表す模式図。
ータ酸素17標識ＡＤＰが生じる過程を、酸素17との分極
移動を経由するりん31に由来するＮＭＲ信号を選択観測
する測定法により追跡して得られる経時的なりん31-Ｎ
ＭＲスペクトルを表す模式図。
【図１４】ＮＡＤの化学構造を表す説明図。
【図１５】ＮＡＤＰの化学構造を表す説明図。
【図１６】本発明の実施例にかかるベータ酸素17標識Ａ
ＤＰのりん31磁気共鳴分光イメージング装置の構成を示
すブロック図。
ＤＰのりん31磁気共鳴分光イメージング装置の構成を示
すブロック図。
【図１７】ケージドＡＴＰの化学構造を表す説明図。
１，１'…磁石、２…試料、５…酸素17照射回路、６…
りん31照射回路、７…受信器、８…ＮＭＲ分光計、１０
…酸素17照射コイル、１１…りん31照射および検出コイ
ル、１５…検出器、１９…切り替え器、６０、６１…傾
斜磁場コイル。
りん31照射回路、７…受信器、８…ＮＭＲ分光計、１０
…酸素17照射コイル、１１…りん31照射および検出コイ
ル、１５…検出器、１９…切り替え器、６０、６１…傾
斜磁場コイル。
Claims (7)
- 【請求項１】アデノシン２りん酸において、ベータ位り
ん酸基のりん原子と結合する４個の酸素原子のうち少な
くとも１個を酸素17で標識したベータ酸素17標識アデノ
シン２りん酸を対象とし、酸素17とりん31とのスピンス
ピン結合に基づく酸素17との分極移動を経由するベータ
位りん原子のりん31核磁気共鳴信号を観測することを特
徴とするアデノシン２りん酸のりん31核磁気共鳴信号検
出装置。 - 【請求項２】アデノシン２りん酸と異なる化学構造を有
する無標識りん酸化合物と混合されたベータ酸素17標識
アデノシン２りん酸を観測対象とし、酸素17とのスピン
スピン結合を有するりん31の核磁気共鳴信号を観測し、
酸素17とのスピンスピン結合を有しないりん31の核磁気
共鳴信号を消去するりん31核磁気共鳴信号の選択観測法
を用いて、複数のりん酸化合物が混合状態にある試料に
含まれるベータ酸素17標識アデノシン２りん酸のりん31
核磁気共鳴信号を選択観測する請求項１記載のアデノシ
ン２りん酸の選択的りん31核磁気共鳴信号検出装置。 - 【請求項３】ベータ位りん原子と結合する４個の酸素原
子のうち少なくとも１個を酸素17で標識したベータ酸素
17標識アデノシン３りん酸が、加水分解されて生じるベ
ータ酸素17標識アデノシン２りん酸を対象とし、酸素17
とりん31とのスピンスピン結合に基づく酸素17との分極
移動を経由するベータ位りん原子のりん31核磁気共鳴信
号を観測する請求項１記載のアデノシン２りん酸のりん
31核磁気共鳴信号検出装置。 - 【請求項４】ベータ位りん原子と結合する４個の酸素原
子のうち少なくとも１個を酸素17で標識したベータ酸素
17標識アデノシン３りん酸が、加水分解されて生じるベ
ータ酸素17標識アデノシン２りん酸を対象とし、酸素17
とのスピンスピン結合を有するりん31の核磁気共鳴信号
を観測し、酸素17とのスピンスピン結合を有しないりん
31の核磁気共鳴信号を消去するりん31核磁気共鳴信号の
選択観測法を用いて、複数のりん酸化合物が混合状態に
ある試料に含まれるベータ酸素17標識アデノシン２りん
酸のりん31核磁気共鳴信号を選択観測する請求項２記載
のベータ酸素17標識アデノシン２りん酸の選択的りん31
核磁気共鳴信号検出装置。 - 【請求項５】酸素17との分極移動に基づくりん31の核磁
気共鳴信号を検出する請求項１、請求項２、請求項３ま
たは請求項４記載のりん31核磁気共鳴信号検出装置。 - 【請求項６】請求項１、請求項２、請求項３または請求
項４記載のベータ酸素17標識アデノシン２りん酸の選択
的りん31核磁気共鳴信号検出装置に傾斜磁場を発生可能
な機構を追加したベータ酸素17標識アデノシン２りん酸
の選択的りん31磁気共鳴分光イメージング装置。 - 【請求項７】酸素17との分極移動に基づくりん31の核磁
気共鳴信号を検出する請求項６記載のベータ酸素17標識
アデノシン２りん酸の選択的りん31磁気共鳴分光イメー
ジング装置検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14854995A JPH095414A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | アデノシン２りん酸のりん３１核磁気共鳴信号検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14854995A JPH095414A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | アデノシン２りん酸のりん３１核磁気共鳴信号検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095414A true JPH095414A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15455251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14854995A Pending JPH095414A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | アデノシン２りん酸のりん３１核磁気共鳴信号検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH095414A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003329755A (ja) * | 2002-05-08 | 2003-11-19 | Hitachi Ltd | Ｎｍｒ分析装置 |
-
1995
- 1995-06-15 JP JP14854995A patent/JPH095414A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003329755A (ja) * | 2002-05-08 | 2003-11-19 | Hitachi Ltd | Ｎｍｒ分析装置 |
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