in vivo超音波誘起発光分子イメージング

光学イメージングは、生物学的過程や病理学的過程の研究や疾患の診断に不可欠である。しかし、一般的に従来の光学イメージングは、組織透過性が低いことによって制限されている。今回我々は、超音波を用いて発光性の分子やナノ粒子を2段階粒子内エネルギー変換によって活性化するイメージング法を報告する。超音波活性化は、圧電効果を通して機械的変動を化学エネルギーに変換でき、次に化学発光効果を通して発光を誘起できる。我々は、超音波誘起発光イメージングの2つのモダリティーを実証する。1つは、超音波励起停止後に遅延イメージングを達成するもので、もう1つは、超音波励起中に実時間イメージングを可能にするものである。今回のイメージングのモダリティーは、H₂Oのソノルミネッセンスと比較して最大で2000倍の発光強度の増大、蛍光イメージングと比較して10倍の信号対雑音比の増大、1.46 mmの空間解像度、最大2.2 cmの組織透過をもたらす。我々は、皮下腫瘍と同所性腫瘍のイメージング、リンパ節のマッピング、腹膜転移性腫瘍のスクリーニングへの応用可能性を実証した。さらに我々は、共鳴エネルギー移動に基づき検体によって活性化可能な発光プローブを設計した。このプローブによって、薬物誘発肝毒性の評価や、薬物治療後の腫瘍の応答性の識別が可能になる。我々は今回の手法が、特に、生きている動物における組織病理学的損傷の研究、腫瘍の早期発見、生体分子のプロファイリング、がん治療や予後のモニタリングなど、さらなる前臨床応用や臨床応用を可能にすると予想する。