室温・光駆動で生み出したスピンの偏りを がん代謝MRI 診断薬分子「ピルビン酸」へリレーすることに成功

～分子が数秒で組み上がる現象を利用し、 次世代高感度MRI の実現へ前進～

2026年7月28日

概要

NMR（核磁気共鳴）やMRI（磁気共鳴イメージング）の感度は、核スピンの向きの揃い具合、すなわち偏極率に大きく依存します。この偏極率を高める技術として動的核偏極（DNP）が注目されていますが、従来法では極低温環境や高価な装置が必要となる場合が多く、広く利用する上で課題がありました。

　徳島大学大学院社会産業理工学研究部理工学域自然科学系物理科学分野の犬飼宗弘准教授、中村浩一教授、同大学大学院創成科学研究科博士後期課程3 年の佐藤晴紀大学院生（研究当時）、大阪大学量子情報・量子生命研究センター（QIQB）の根来誠教授、同大学ヒューマン・メタバース疾患研究拠点（PRIMe）／量子情報・量子生命研究センター（QIQB）兼任の香川晃徳特任准教授（常勤）、金沢大学理工研究域物質化学系の栗原拓也助教、京都大学アイセムス（高等研究院 物質―細胞統合システム拠点：WPI-iCeMS）の大竹研一特定拠点准教授らからなる研究チームは、寒剤を使わず室温で動作するトリプレットDNP に注目しました。しかし、室温でトリプレットDNP を直接適用できる分子は限られており、がん代謝の可視化に重要な診断薬分子であるピルビン酸へ、どのように偏極を届けるかが課題でした。

　本研究では、室温・光駆動で動作するトリプレットDNP により、仲介分子であるピコリンアミドにスピンの偏りを生み出しました。さらに、このピコリンアミドをピルビン酸とすばやく混合し、分子が数秒で組み上がる共結晶化を利用することで、スピンの偏りをピルビン酸へリレーすることに成功しました。実際に、ピルビン酸に由来するNMR 信号の増大を、固体状態及び溶液状態の両方で観測しました。本成果は、トリプレットDNP を直接適用しにくい分子にも偏極を届ける新しい手法を示すものです。今後、寒剤を使わない次世代の高感度NMR 分析や、MRI 診断薬分子開発への応用が期待されます。

　本成果は、令和8 年7 月1 日に英国王立化学会の学術誌Chemical Science オンライン版にAdvance Article として公開されました。

詳しい研究成果について

室温・光駆動で生み出したスピンの偏りを がん代謝MRI 診断薬分子「ピルビン酸」へリレーすることに成功

書誌情報

論文タイトル：“Room-temperature hyperpolarization via polarization relay through rapid cocrystallization”
著者：
・佐藤 晴紀（徳島大学大学院創成科学研究科博士後期課程3 年（研究当時））筆頭著者
・根来 誠 （大阪大学量子情報・量子生命研究センター（QIQB） 副センター長／教授、同大学ヒューマン・メタバース疾患研究拠点（PRIMe） 教授、量子科学技術研究開発機構量子生命科学研究所 上席研究員（CA）兼任）
・香川 晃徳（大阪大学ヒューマン・メタバース疾患研究拠点（PRIMe） 特任准教授（常勤）、同大学量子情報・量子生命研究センター（QIQB） 特任准教授（常勤））
・栗原 拓也（金沢大学理工研究域物質化学系 助教）
・大竹 研一（京都大学アイセムス（高等研究院 物質－細胞統合システム拠点：WPI-iCeMS）特定拠点准教授）
・中村 浩一（徳島大学大学院社会産業理工学研究部理工学域自然科学系物理科学分野教授）
・犬飼 宗弘（徳島大学大学院社会産業理工学研究部理工学域自然科学系物理科学分野准教授）責任著者
Chemical Science | DOI: 10.1039/D6SC03071H