JP6456433B2 - 画像診断用量子ドット - Google Patents
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Description
小腸に影響を及ぼす症状の検出について、幾つかの画像診断技術が先行技術において知られている。小腸に影響を及ぼす疾患を診断する既存の技術としては、内的に小腸を見る内視鏡技術と、放射線撮像技術とが挙げられる。既存の撮像技術の特性及び限界は、多くの場合、小腸における炎症の位置及び範囲によって決まる。
従来の内視鏡技術を用いて、上部消化(GI)管(食道、胃及び十二指腸)を「上部GI内視鏡検査」又は「胃鏡検査」によって、下側の腸(大腸及び末端回腸)を「結腸鏡検査」によって見ることができる。これら処置の利点として、生検を取れることがあるが、小腸の大領域、即ち空腸及び近位側回腸を見ることができない。さらに、処置は患者にとって侵襲性で、不快であるので、多くの場合鎮静を必要とする。
放射線撮像技術が、小腸内の構造的な異常を検査するために用いられ得るが、これは組織学的情報を提供することができないので、その診断価値は限られている。撮像技術の選択は、患者の徴候、放射線に対する曝露歴、及び撮像資源の利用状況によって決まり得る。
量子ドット(QD)は、典型的に2乃至10nmの直径を有する半導体材料のナノ粒子である。QDは、これらの半導体バンドギャップが粒子サイズによって決定されるような量子閉込め効果を示す。バンドギャップは、ナノ粒子径が減少するにつれて、増大する。光照射直後に、QDは光をダウン変換して、ナノ粒子サイズによって決定された波長(色)にて蛍光を発する。故に、与えられた半導体材料の量子ドットからの光ルミネセンスは、粒子サイズを操作することによって「調節される(tuned)」。電磁スペクトルの可視領域の光ルミネセンスが、量子ドット材料の範囲で知られており、II乃至VI半導体(CdSe等)と、III乃至V半導体(InPが挙げられる)に基づくものが挙げられる。
1.炎症を起こす組織は通常、症状Yでなく、症状Xにて小嚢腺細胞にある。
2.抗酸性桿菌が、症状Xではなく、症状Yについて観察される。
QDが、細菌の検出に、例えば、胃腸結核(GITB)の場合、結核菌(Mycobacterium tuberculosis)の検出に用いられてよい。Edgar et al.は、増殖が遅い細菌系統(マイコバクテリウム(Mycobacterium)属等)を検出する方法を提唱した[R.Edgar,M.McKinstry,J.Hwang,A.B.Oppenheim,R.A.Fekete,G.Giulian,C.Merril,K.Nagashima and S.Adhya,Proc.Natl.Acad.Sci.,2006,103,4841]。当該方法は、E.coliの大腸菌の検出を成功裡に実証しており、ビオチン化されて外殻に結合され得るペプチドを示すようにファージ(細菌に感染するウイルス)を操作することを含んでいた。ストレプトアビジンコーティングされたQDが、ファージに結合した。ファージに感応性の細菌の存在下で、ファージは細菌に感染して、各細菌中でタンパク質によってビオチン化され得る後代ビリオンを産生することとなった。この技術は、存在する各細菌について増幅が高い程度で起こることを可能とし、検出が起こるレートを促進した。故に、ストレプトアビジンコーティングされたQDを、結核菌に侵入するファージに結合させることで、本発明の方法は、カプセル内視鏡検査中にてGITBを検出できる。
白血球(WBC)(leukocyte)は、細菌、ウイルス、パラサイト及び異物などの有害な種による攻撃から自身を防御するために、体の免疫系の一部として機能する血液の成分である。自己免疫疾患では、免疫系は、自身の組織を認識することができず、その代わりとして、組織を外部からの種であるかのように攻撃する。一般的に、高レベルのWBCが、炎症を起こした組織の内外で観察される。一方で、1又は複数のタイプのWBCが、特定の症状によって特徴的に発現され得る。例えば、小腸に影響を及ぼす症状では、高レベルのマクロファージ及び好中球(肉芽腫及び小嚢腺炎症の特性)がクローン病で発現され得る一方で、好酸球の過剰発現がループス腸炎では典型的である。
免疫細胞は、その多くは既知の抗体を有しており、炎症部位で過剰発現する。放出される免疫細胞のタイプは、炎症の根本的原因の性質によって決まり、1又は複数の種類の免疫細胞が、特定の症状の特徴的なマーカとなる。故に、QD−免疫細胞抗体結合体(QD-immune cell antibody conjugates)を用いる免疫細胞のラベル付けは、インビボ検出法として利用できるであろう。
インビボでの使用において、QD造影剤は非毒性であって、電磁スペクトルの可視領域内で放射すべきである。これは、多くのタイプの半導体材料を用いて達成され得る(有毒であろうとなかろうと、インビボで非毒性になるようにナノ粒子が適切に官能化されることを条件とする)。例えばInP−ベースのQDのようなIII−V−ベースのQD(合金及びそのドープされた誘導体を含む)が用いられてよい。最近の事実は、InP−ベースのQDの細胞障害性が、インビボ分解直後に低下すると主張していることから、この材料は、ヒトに投与される造影剤への使用に安全であろうと示唆される[H.Chibli,L.Carlina,S.Park,N.M.Dimitrijevic and J.L.Nadeau,Nanoscale,2011,3,2553]。適切な市販のQD材料の例として、CFQD(登録商標)量子ドット(Nanoco Technologies,UK)がある。一部の実施形態において、QDコアは、よりバンドギャップが広い材料(組成的な勾配がある(graded)1又は複数の合金を含んでよい)の1又は複数のシェル層でキャッピングされて、表面欠陥及びダングリングボンドが除外されるので、QDの光学的性質が向上する。例として、制限されないが、InP/ZnS、InP/ZnS/ZnO又はInP/ZnSe1−xSxが挙げられる。
2つ以上の所望のQD−分析対象結合体を選択した後に、造影剤が調製されてよい。これは、各ターゲット細胞に対する相対的な親和性が等しくなるような適切な濃度で即ち、炎症を起こした組織の所与の領域について、ほぼ等しい蛍光強度が、ラベル付けしているQD−分析対象結合体(色)に関係なく、肉眼によって観察されるような適切な濃度で、標識QDを混合することによってなされる。観察される蛍光強度は、カプセル内視鏡からの光のパルスによってもたらされる低い光強度状態でのヒトの眼のスペクトル応答を考慮すべきである。当業者であれば、QD−分析対象結合体の各色からの蛍光強度を、コンピュータ処理ソフトウェアを用いて定量化する方法を開発できるであろう。
Claims (13)
- 患者の胃腸管の部分を照らして、特徴的な波長での放射の存在を検出することによって患者の疾患を検出するために、患者に投与される量子ドット−分析物結合体であって、
カドミウムを含んでおらず、特徴的な放射波長を有する量子ドットと、
患者の胃腸管にて疾患用のマーカに結合できる分析物であって、当該量子ドットと結合している分析物と、
を含んでおり、
分析物は、抗―INFγ、抗−IL−1β、抗−CD11b、抗−α−4インテグリン、抗−B220、抗−IL3、抗−IL5、又は抗−アドレシン抗体から選択された抗体である、量子ドット−分析物結合体。 - リン化インジウム、リン化インジウムの合金、又はリン化インジウムのドープされた誘導体を含む、請求項1に記載の量子ドット−分析物結合体。
- 量子ドット−分析物結合体は、経口投与される、請求項1又は請求項2に記載の量子ドット−分析物結合体。
- 量子ドット−分析物結合体は、座薬として、又は静脈内に投与される、請求項1又は請求項2に記載の量子ドット−分析物結合体。
- 患者の胃腸管の部分を照らすことは、カプセル内視鏡検査を用いることを含む、請求項1又は請求項2に記載の量子ドット−分析物結合体。
- カプセル内視鏡検査によって患者の胃腸管の部分を照らして、第1の特徴的な波長又は第2の特徴的な波長での放射の存在を検出することによって、第1の可能性がある疾患用のマーカへの結合に特異的な第1の分析物への、又は、少なくとも、第2の可能性がある疾患用のマーカへの結合に特異的な第2の分析物への結合を検出することで、患者の可能性のある疾患を識別するために、患者に投与される少なくとも2つの造影剤の混合物であって、
(1)患者の胃腸管にて第1の可能性がある疾患用のマーカに結合するのに特異的な第1の分析物であって、第1の特徴的な波長で放射する第1の量子ドットと結合している第1の分析物を含む第1の量子ドット−分析物結合体と、
(2)患者の胃腸管にて第2の可能性がある疾患用のマーカに結合するのに特異的な第2の分析物であって、第1の波長とは異なる第2の特徴的な波長で放射する第2の量子ドットと結合している第2の分析物を含む第2の量子ドット−分析物結合体と、
を含んでいる、少なくとも2つの造影剤の混合物。 - 第1の量子ドット−分析物結合体は、細菌、ウイルス又はパラサイトへの結合に特異的な第1の分析物を含んでおり、第2の量子ドット−分析物結合体は、免疫細胞への結合に特異的な第2の分析物を含んでいる、請求項6に記載の少なくとも2つの造影剤の混合物。
- バクテリアは、マイコバクテリウムである、請求項7に記載の少なくとも2つの造影剤の混合物。
- 第1の量子ドット−分析物結合体は、患者の胃腸管におけるマクロファージ又は好中球の上昇レベルを特定するマーカへの結合に特異的な第1の分析物を含み、第2の量子ドット−分析物結合体は、患者の胃腸管における好酸球の上昇レベルを特定するマーカへの結合に特異的な第2の分析物を含む、請求項6に記載の少なくとも2つの造影剤の混合物。
- TNFα、INFγ、IL−1β、CD11b、α−4インテグリン、B220、IL3、IL5、ミエロペルオキシダーゼ、及びアドレシンの細胞型特異マーカの1つに結合するのに特異的な第1の量子ドット−分析物結合体と、TNFα、INFγ、IL−1β、CD11b、α−4インテグリン、B220、IL3、IL5、ミエロペルオキシダーゼ、及びアドレシンの細胞型特異マーカの別の1つに結合するのに特異的な第2の量子ドット−分析物結合体とを含む、請求項6に記載の少なくとも2つの造影剤の混合物。
- 第1の量子ドット−分析物結合体は、患者の胃腸管内の悪性細胞を特定するマーカへの結合に特異的な第1の分析物を含み、第2の量子ドット−分析物結合体は、患者の胃腸管内の免疫細胞の上昇レベルを特定するマーカへの結合に特異的な第2の分析物を含む、請求項6に記載の少なくとも2つの造影剤の混合物。
- カプセル内視鏡検査によって患者の胃腸管の部分を照らして、特徴的な波長での放射の存在を検出することによって患者の疾患を検出するために、患者に経口投与するように構成された量子ドット−分析物結合体であって、
特徴的な発光波長を有する非毒性のInP系量子ドットと、
患者の胃腸管にて疾患用のマーカに結合することができる分析物であって、前記量子ドットと結合している分析物と、
を含んでおり、
分析物は、抗−TNFα、抗−INFγ、抗−IL−1β、抗−CD11b、抗−α−4インテグリン、抗−B220、抗−IL3、抗−IL5、抗−ミエロペルオキシダーゼ、又は抗−アドレシンから選択された抗体である、量子ドット−分析物結合体。 - カプセル内視鏡検査によって患者の胃腸管の部分を照らして、特徴的な波長での放射の存在を検出することによって患者の疾患を検出するために、患者に経口投与するように構成された量子ドット−分析物結合体であって、
特徴的な発光波長を有する非毒性のInP系量子ドットと、
患者の胃腸管にて疾患用のマーカに結合することができる分析物であって、前記量子ドットと結合している分析物と、
を含んでおり、
分析物は、抗−IL−1β、抗−α−4インテグリン、抗−B220、抗−IL3、抗−アドレシン、又は、それらの組合せから選択された抗体である、量子ドット−分析物結合体。
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