技术领域
本发明涉及胰岛成像用分子探针前体及其使用。
背景技术
现在，日本的2型糖尿病推断超过820万人并且持续增加。作为 其对策，进行以耐糖功能检查为基准的糖尿病发病前的介入，但不能 得到充分的成果。作为其原因，在耐糖功能检查中功能异常变得明显 的边界型阶段中，胰岛的障碍已经高度发展，作为开始介入时期存在 变迟的可能性。
即，在糖尿病的发病过程中，由于胰岛量(尤其是胰脏β细胞量) 比耐糖功能异常先行减少，因此，在功能异常到达被检出或自我感觉 阶段以后，糖尿病已经进入难以治疗的阶段。另一方面，如果能够在 早期发现胰岛量和/或胰脏β细胞量的减少，则存在能够预防、治疗糖 尿病的可能性。因此，为了进行糖尿病的预防、诊断，非侵袭性的胰 岛成像技术、尤其是用于测定胰岛量和/或胰脏β细胞量的非侵袭性的 胰岛成像技术备受期待。其中，特别期待能够进行胰岛、优选进行胰 脏β细胞成像的分子探针。
作为用于将薄片切片进行成像的分子探针，已知有GLP-1R(胰高 血糖素样肽-1受体)的配体之一的Exendin(9-39)。即，已知如果由小 鼠尾静脉投与125I标记的Exendin(9-39)，与其它脏器相比，向胰脏特 异地选择性地积聚，并且在胰脏中也与胰岛选择性地结合(非专利文 献1)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：E.Mukai et al.Non-invasive imaging of pancreatic islets targeting glucagon-like peptide-1 receptors，44thEASD Annual Meeting Rome 2008，abstract.Presentation No.359[on line]。
发明内容
发明所要解决的课题
但是，以上述的125I标记Exendin(9-39)进行非侵袭的三维成像 是困难的。因此，本发明在于提供能够进行非侵袭的胰岛三维成像的 胰岛成像用分子探针。
用于解决课题的方法
本发明涉及可以在胰岛的成像中使用的分子探针的前体，包括如 下多肽：
下述式(1)～(12)的任一个所示的多肽，
由下述式(1)～(12)的多肽缺失、添加或取代1～数个氨基酸 而得到、在标记化和去保护后能够与胰岛结合的多肽，或
与下述式(1)～(12)的多肽的氨基酸序列具有80％以上相同性、 在标记化和去保护后能够与胰岛结合的多肽，
上述分子探针是在胰岛的成像中使用的分子探针，
*-DLSKQMEEEAVRLFIEWLK*NGGPSSGAPPPS-NH2(1)(序列编号1)
*-LSKQMEEEAVRLFIEWLK*NGGPSSGAPPPS-NH2(2)(序列编号2)
*-SKQMEEEAVRLFIEWLK*NGGPSSGAPPPS-NH2(3)(序列编号3)
*-KQMEEEAVRLFIEWLK*NGGPSSGAPPPS-NH2(4)(序列编号4)
*-DLSK*QMEEEAVRLFIEWLKNGGPSSGAPPPS-NH2(5)(序列编号5)
*-LSK*QMEEEAVRLFIEWLKNGGPSSGAPPPS-NH2(6)(序列编号6)
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*-K*QMEEEAVRLFIEWLKNGGPSSGAPPPS-NH2(8)(序列编号8)
DLSK*QMEEEAVRLFIEWLK*NGGPSSGAPPPS-NH2(9)(序列编号9)
LSK*QMEEEAVRLFIEWLK*NGGPSSGAPPPS-NH2(10)(序列编号10)
SK*QMEEEAVRLFIEWLK*NGGPSSGAPPPS-NH2(11)(序列编号11)
K*QMEEEAVRLFIEWLK*NGGPSSGAPPPS-NH2(12)(序列编号12)
上述式(1)～(8)中，“*-”表示末端氨基利用保护基保护，上 述(1)～(12)中，“K*”表示赖氨酸(lysine)的侧链氨基利用保护 基保护，“-NH2”表示C末端的羧基被酰胺化。
发明的效果
根据本发明的胰岛成像用分子探针前体，例如，通过正电子发射 断层摄影法(PET)等，胰岛的成像、优选胰岛的三维成像、更优选非 侵袭的胰岛成像成为可能。
附图说明
图1是表示实施例中的binding assay的结果的一个例子的图。
图2是表示本发明的分子探针的体内分布的经时变化的结果的一 个例子的图。
图3是表示使用本发明的分子探针的体内抑制实验结果的一个例 子的图。
图4是表示本发明中的胰岛成像(PET)的结果的一个例子的图。
图5是表示本发明的分子探针的体内分布的经时变化的结果的其 它例子的图。
图6是表示本发明中的胰岛成像(PET)的结果的其它例子的图。
图7是表示本发明的分子探针的体内分布的经时变化的结果的一 个例子的图。
图8是表示使用本发明的分子探针的体内抑制实验结果的其它例 子的图。
具体实施方式
目前，已知有以Bolton-Hunter标记法标记的125I标记Exendin(9- 39)(例如，商品名NEX335，Perkinelmer公司生产)。但是，125I标记 Exendin(9-39)以非侵袭进行三维成像是困难的，对人的胰岛进行成像 而定量在技术上是困难的。另外，如上所述，已知125I标记的Exendin(9 -39)，相比于其它脏器，向胰脏特异地选择性积聚，并且，在胰脏中 也与胰岛选择性结合(非专利文献1)，但例如在进行由正电子发射核 素产生的标记时是否也显示同样的举动仍不清楚。
本发明是基于如下见解作出的：如果在来自Exendin(9-39)的多肽 的赖氨酸侧链氨基或N末端氨基标记正电子发射核素，则例如通过正 电子发射断层摄影法(PET)能够非侵袭地进行胰岛的三维成像，并且 能够确保定量性。即，本发明优选实现使胰岛的非侵袭三维成像成为 可能的效果。另外，本发明优选实现能够进行胰岛定量用成像的效果， 更优选发挥同时实现以往是困难的胰岛定量用成像和胰岛非侵袭的三 维成像的效果。
根据本发明，胰岛的三维成像成为可能，并且，分子探针的核素 结合部位为一个部位，因此，优选胰岛量的测定成为可能。另外，根 据本发明，非侵袭的成像成为可能，因此，优选在人的检查和诊断中 也能够适用。即，根据本发明，优选基于胰岛量的测定的糖尿病的预 防、治疗、诊断方法成为可能。
另外，如上所述，在糖尿病的发病过程中，已知耐糖功能异常先 行，胰岛量减少。因此，由于通过进行胰岛成像和/或胰岛量的测定， 例如，在糖尿病的发病前和初期状态，能够发现胰岛的微小变化，因 此，糖尿病的超早期发现、诊断成为可能。因此，本发明的胰岛成像 用分子探针的前体，在糖尿病的早期发现、诊断、优选在糖尿病的超 早期发现、诊断中有用。
即，本发明涉及：
[1]一种胰岛成像用分子探针前体，包括如下多肽：下述式(1)～ (12)的任一个所示的多肽，由下述式(1)～(12)的多肽缺失、添 加或取代1～数个氨基酸而得到、在标记化和去保护后能够与胰岛结合 的多肽，或与下述式(1)～(12)的多肽的氨基酸序列具有80％以上 相同性、在标记化和去保护后能够与胰岛结合的多肽，上述分子探针 是在胰岛的成像中使用的分子探针，
*-DLSKQMEEEAVRLFIEWLK*NGGPSSGAPPPS-NH2(1)(序列编号1)
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K*QMEEEAVRLFIEWLK*NGGPSSGAPPPS-NH2(12)(序列编号12)
上述式(1)～(8)中，“*-”表示末端氨基利用保护基保护，上 述(1)～(12)中，“K*”表示赖氨酸(lysine)的侧链氨基利用保护 基保护，“-NH2”表示C末端的羧基被酰胺化；
[2]可以在非侵袭性的胰岛成像中使用的[1]所述的胰岛成像用分 子探针前体；
[3]可以在用于定量胰岛量的胰岛成像中使用的[1]或[2]所述的胰 岛成像用分子探针前体；
[4]可以在用于糖尿病的预防、治疗或诊断的胰岛成像中使用的 [1]～[3]中任一项所述的胰岛成像用分子探针前体；
[5][1]～[4]中任一项所述的胰岛成像用分子探针前体，其中，N末 端的氨基或赖氨酸被标记化；
[6][1]～[5]中任一项所述的胰岛成像用分子探针前体，其中，胰岛 成像利用正电子发射断层摄影法(PET)进行；
[7]一种胰岛成像方法，包括将[1]～[6]的任一项中所述的胰岛成 像用分子探针前体标记化和去保护的步骤；
[8][7]所述的胰岛成像方法，其中，还包括从使用上述分子探针的 胰岛成像的结果判断胰岛状态的步骤；
[9]一种胰岛量的测定方法，包括将[1]～[6]中任一项中所述的胰 岛成像用分子探针前体标记化和去保护而制备胰岛成像用分子探针的 步骤和从使用上述分子探针的胰岛成像的结果算出胰岛量的步骤；
[10]一种胰岛成像用分子探针的制造方法，包括将[1]～[6]中任一 项中所述的胰岛成像用分子探针前体标记化和去保护的步骤；
[11][10]所述的制造方法，其中上述胰岛成像用分子探针前体的标 记化是N末端的氨基或赖氨酸残基的标记化；
[12]一种用于制备胰岛成像用分子探针的试剂盒，含有[1]～[6]中 任一项所述的胰岛成像用分子探针前体；
[13]一种非侵袭性的胰岛成像用分子探针，其是能够通过[10]或 [11]所述的制造方法得到的；
[14]一种糖尿病的诊断方法，包括将[1]～[6]中任一项所述的胰岛 成像用分子探针前体标记化和去保护而制备胰岛成像用分子探针的步 骤，使用上述胰岛成像用分子探针进行胰岛成像的步骤和基于得到的 胰岛图像和/或胰岛量判定胰岛状态的步骤；
[15][9]所述的胰岛量的测定方法，还包括提示算出的胰岛量的步 骤。
[胰岛成像]
本发明中，胰岛成像是指胰岛的分子成像(molecular imaging)， 包括将体内胰岛的空间性和/或时间性分布图像化。另外，从涉及糖尿 病预防、治疗、诊断的观点出发，本发明中胰岛成像优选以胰脏β细 胞为标的分子。本发明中，从胰岛量的定量性和在人体中使用的观点 出发，胰岛成像还优选为非侵袭性的三维的成像。作为成像的方法， 只要是能够非侵袭的胰岛成像方法即可，没有特别限制，例如，可以 列举利用正电子发射断层摄影法(PET)、单光子放射线计算机断层摄 影法(SPECT)等的方法。其中，从利用本发明的分子探针前体进行 胰岛量定量的观点出发，优选PET。
[本发明的分子探针前体]
本发明的分子探针前体是在胰岛成像中使用的多肽，包括在上述 式(1)～(12)的任一项所示的多肽。上述式(1)～(12)的多肽 的氨基酸序列分别是在序列表的序列编号1～12中所述的氨基酸序列。 其中，在上述式(1)～(8)的多肽的N末端氨基中，为了保护该氨 基，结合有保护基。从与胰脏β细胞的结合性提高的观点出发，上述 式(1)～(12)的多肽的C末端羧基利用氨基酰胺化。另外，在上述 式(1)多肽的第19位、上述式(2)多肽的第18位、上述式(3)多 肽的第17位和上述式(4)多肽的第16位的赖氨酸(lysine)的侧链 氨基以及上述式(5)多肽的第4位、上述式(6)多肽的第3位、上 述式(7)多肽的第2位和上述式(8)多肽的第1位的赖氨酸(lysine) 的侧链氨基中，为了保护氨基，结合有保护基。因此，在将后述的氨 基标记化的标记系统中，如果将包括上述式(1)～(8)多肽的本发 明的分子探针前体标记化，则可以标记化没有结合保护基的赖氨酸的 侧链氨基。另外，在上述式(9)多肽的第4位和第19位、上述式(10) 多肽的第3位和第18位、上述式(11)多肽的第2位和第17位以及 上述式(12)多肽的第1位和第16位的赖氨酸侧链氨基中，为了保护 氨基，结合有保护基。因此，在将后述的氨基标记化的标记系统中， 如果将包括上述式(9)～(12)多肽的本发明的分子探针前体标记化， 则可以标记化本发明的分子探针前体的N末端的氨基。
这里，上述式(1)(序列表的序列编号1)、上述式(5)(序列表 的序列编号5)和上述式(9)(序列表的序列编号9)的氨基酸序列， 除了C末端的羧基利用氨基酰胺化和与保护基结合的氨基，与 Exendin(9-39)的氨基酸序列一致。Exendin(9-39)已知与胰脏β细胞 上表达的GLP-1R(胰高血糖素样肽-1的受体)结合。将本发明的分 子探针前体标记化和去保护得到的分子探针(以下，也称为“本发明 的分子探针”)，也能够优选与胰脏β细胞结合。
从容易对胰岛进行成像出发，本发明的分子探针前体的更优选实 施方式中，优选在N末端一侧的赖氨酸，即在相当于序列编号5的第 4位的赖氨酸残基、序列编号6的第3位的赖氨酸残基、序列编号7 的第2位的赖氨酸残基、序列编号8的第1位的赖氨酸残基的赖氨酸 侧链氨基上结合用于保护氨基的保护基。因此，本发明的分子探针前 体中，优选C末端一侧的赖氨酸，即优选相当于上述式(5)(序列编 号5)的第19位的赖氨酸残基、上述式(6)(序列编号6)的第18位 的赖氨酸残基、上述式(7)(序列编号7)的第17位的赖氨酸残基和 上述式(8)(序列编号8)的第16位的赖氨酸残基的赖氨酸被标记化。
从将胰岛成像变得更容易出发，本发明的分子探针前体的更加优 选的实施方式中，更优选在多肽中含有的全部赖氨酸侧链氨基结合有 用于保护氨基的保护基。因此，本发明的分子探针前体中，更优选上 述式(9)(序列编号9)的N末端氨基、上述式(10)(序列编号10) 的N末端氨基、上述式(11)(序列编号11)的N末端氨基和上述式 (12)(序列编号12)的N末端氨基被标记化。
作为其它实施方式，本发明的分子探针前体是在胰岛成像中使用 的多肽，可以包括由上述式(1)～(12)的多肽缺失、添加或取代1～ 数个氨基酸的、在标记化和去保护后与胰岛结合的多肽。这里，所谓1～ 数个，能够包括1～10、1～9、1～8、1～7、1～6、1～5、1～4、1～3、 1～2和1个。该实施方式的本发明的分子探针前体中，是由上述式 (1)～(8)的多肽缺失、添加或取代1～数个氨基酸的多肽时，优选 包括利用保护基的N末端氨基的保护、C末端的羧基酰胺化，优选含 有1个被标记化的赖氨酸(lysine)，还含有其它赖氨酸时，优选其它 赖氨酸侧链氨基被保护基保护。另外，在是由上述式(9)～(12)的 多肽缺失、添加或取代1～数个氨基酸的多肽时，优选包括C末端的 羧基酰胺化，另外，含有赖氨酸时，优选赖氨酸的侧链氨基被保护基 保护，使得N末端氨基能被标记化。
另外，作为其它实施方式，本发明的分子探针前体还是在胰岛成 像中使用的多肽，能够包括具有与上述式(1)～(12)的多肽的氨基 酸序列80％以上相同性、在标记化和去保护后与胰岛结合的多肽。这 里，上述相同性既可以是本领域技术人员以通常使用的算法、例如 BLAST或FASTA等算出的相同性，或者，也可以基于以进行比较的2 个多肽的同一氨基酸残基数除以一个多肽全部长度得到的数。上述相 同性，能够包括85％以上、90％以上、95％以上。在该实施方式的本发 明的分子探针前体中，为具有与上述式(1)～(8)的多肽80％以上 相同性的多肽时，优选包括利用保护基的N末端氨基的保护、C末端 羧基的酰胺化，含有1个被标记化的赖氨酸(lysine)，还含有其它赖 氨酸时，优选其它赖氨酸侧链氨基被保护基保护。为具有与上述式 (9)～(12)的多肽80％以上相同性的多肽时，优选包括C末端的羧 基酰胺化，另外，含有赖氨酸时，优选赖氨酸的侧链氨基被保护基保 护，使得N末端氨基能被标记化。
本发明中，所谓能够与胰岛结合，从胰岛量的定量性和检查、诊 断用途的观点出发，本发明的分子探针优选能够与胰脏β细胞结合， 更优选至少在胰脏中特异与胰脏β细胞结合，更加优选在人体内与其 它器官、组织信号不重合程度地特异结合。
另外，本发明的分子探针前体，能够通过按照确定方法的肽合成 制造，该肽的合成方法没有特别限制。
如上所述，本发明的分子探针前体是在胰岛成像中可以使用的分 子探针前体，从人的检查、诊断用途的观点出发，可以优选在非侵袭 性的胰岛成像中使用，从同样的观点出发，可以优选在用于对胰岛量 进行定量的胰岛成像中使用。本发明的分子探针前体，还优选可以在 用于糖尿病的预防、治疗或诊断的胰岛成像中使用。这些胰岛成像可 以通过正电子发射断层摄影法(PET)进行。
[保护基]
本发明的分子探针前体中的保护基是在标记化本发明的分子探针 的特定氨基，即，在将本发明的分子探针前体的特定赖氨酸侧链氨基 或本发明的分子探针前体的N末端氨基中保护其它氨基的基团，可以 使用实现那样的功能的公知的保护基。作为上述保护基，没有特别限 制，例如，可以列举9-芴甲氧羰基(Fmoc)、叔丁氧羰基(Boc)、苄 氧羰基(Cbz)、2，2，2-三氯乙氧基羰基(Troc)、烯丙氧基羰基(Alloc) 等，从处理性方面出发，优选Fmoc和Boc。这些保护基的去保护方法， 分别是公知的，只要是本领域技术人员就能够适当地进行去保护。
本发明的分子探针前体，可以在被标记化的特定氨基，即本发明 的分子探针前体的特定赖氨酸侧链氨基或本发明的分子探针前体的N 末端氨基，例如结合有氟代苯甲酰基(FB)。另外，除此之外，本发明 的分子探针前体，也可以在被标记化的特定氨基，例如结合有能够与 金属放射性同位素(金属核素)结合的螯合部位和载持与肽结合的配 体部。作为金属核素，例如，可以列举62Cu、64Cu、67Ga、68Ga、82Rb、 99mTc、111In等。作为螯合化合物，例如，可以列举二乙烯三胺五乙酸 (DTPA)、6-肼基吡啶-3-羧酸(HYNIC)、四氮杂环十二烷四乙酸 (DOTA)、二硫基缩氨基脲(DTS)、双胺二硫酚(DADT)、巯基乙酰 三甘氨酸(MAG3)、单酰胺单胺二硫醇(MAMA)、二酰胺二硫醇 (DADS)、丙二胺肟(PnAO)等。
[本发明的分子探针的制备方法]
本发明的分子探针能够通过将本发明的分子探针前体根据成像方 法进行标记化，此后，进行保护基的去保护而制备。作为在标记化中 可以使用的核素，例如，可以列举11C、13N、15O、18F、62Cu、64Cu、 68Ga、82Rb等正电子发射核素、67Ga、99mTc、111In等单光子发射核素等。 作为标记化的程序，例如，可以列举通过使用公知的方法，例如使用 SFB(N-琥珀酰亚胺-4-氟苯甲酸酯，N-succinimidyl 4-fluorobenzoate)等的方法，在进行PET时，将11C、15O、18F等正电 子发射核素标记化，在进行SPECT时，将99mTc、111In等单光电子发 射核素标记化。另外，使用金属核素标记化时，例如，可以列举使用 上述螯合化合物标记化。如果以这些方法标记上述式(1)～(8)的 多肽，则上述式(1)多肽的第4位、上述式(2)多肽的第3位、上 述式(3)多肽的第2位和上述式(4)多肽的第1位的赖氨酸(lysine) 侧链氨基一级上述式(5)多肽的第19位、上述式(6)多肽的第18 位、上述式(7)多肽的第17位和上述式(8)多肽的第16位的赖氨 酸(lysine)侧链氨基被标记。另外，如果以该方法标记上述式(9)～ (12)的多肽，则上述式(9)～(12)多肽的N末端的氨基被标记。 但是，本发明中的标记化方法不限定于这些方法。标记后的去保护， 能够以对应于保护基种类的公知的方法进行。因此，作为其它方式， 本发明涉及本发明的分子探针的制造方法，包括将本发明的分子探针 前体标记化和去保护的步骤。另外，本发明的分子探针的制造方法中， 本发明的分子探针前体的标记化优选是N末端氨基的标记化。
作为其它方式，本发明还涉及能够利用本发明的分子探针的制造 方法得到的非侵袭性的胰岛成像用分子探针。根据本发明的胰岛成像 用分子探针，能够进行非侵袭的胰岛三维成像。本发明的分子探针， 例如，可以结合有62Cu、64Cu、67Ga、68Ga、82Rb、99mTc、111In等金属 核素和11C、13N、15O、18F等核素。另外，本发明的分子探针，也可以 在特定的氨基，结合有例如结合在上述金属核素的上述螯合化合物和 载持有结合金属核素的螯合部位与肽的结合的配体部。
[成像方法]
作为其它方式，本发明还涉及包括将本发明的分子探针前体标记 化，此后，将保护基去保护的步骤的胰岛成像方法。本发明的胰岛成 像方法，可以包括使用本发明的分子探针对胰岛进行成像的步骤。从 检查、诊断用途的观点出发，本发明的胰岛成像方法优选是胰脏β细 胞的成像方法。关于前体的标记化和去保护如上所述，关于胰岛成像 也如上所述。另外，本发明的胰岛成像方法，还可以包括从使用上述 分子探针的胰岛成像的结果判断胰岛的状态的步骤。从使用分子探针 的胰岛成像的结果判断胰岛的状态的步骤，例如，包括通过解析胰岛 成像的图像，判断有无胰岛、判断胰岛量的增减等。
本发明的胰岛成像方法，可以包括在对象中投与上述制备的本发 明的分子探针的步骤和从分子探针的投与经过一定时间后进行利用正 电子发射断层摄影法(PET)等方法的测定的步骤。在利用PET等的 测定中，例如，包括图像的摄影、胰岛量的测定等。作为投与对象， 可以列举人和除人以外的哺乳类。对对象的投与既可以是局部性的， 也可以是全身性的。投与途径能够根据对象的状态等适当确定，例如， 可以列举向静脉、动脉、皮内、腹腔内的注射或输液等。本发明的分 子探针优选和载体同时投与。作为载体，例如可以使用水性溶剂和非 水性溶剂。作为水性溶剂，例如，可以列举磷酸钾缓冲液、生理食盐 水、林格氏液、蒸馏水等。作为非水性溶剂，例如，可以列举聚乙二 醇、植物性油脂、乙醇、甘油、二甲基亚砜、丙二醇等。用于胰岛成 像或胰岛量测定的本发明的分子探针用量，例如能够为1μg以下。从 投与到测定的时间，例如，能够根据分子探针向胰岛的结合时间、分 子探针的种类和分子探针的分解时间等适当确定。
[胰岛量的测定方法]
作为其它方式，本发明还涉及胰岛量的测定方法，包括将本发明 的分子探针进行标记化和去保护而制备本发明的分子探针的步骤和从 使用分子探针的胰岛成像的结果算出胰岛量的步骤。本发明的胰岛量 的测定方法，可以包括使用制备的本发明的分子探针进行胰岛成像的 步骤。关于标记化和去保护如上所述，关于胰岛成像也如上所述。从 使用分子探针的胰岛成像结果的胰岛量算出，例如，能够通过解析胰 岛成像的图像等进行。另外，从成像的结果进行成像对象物的定量， 只要是本领域技术人员，则例如能够使用校正曲线和适当的程序容易 地进行。从检查、诊断用途的观点出发，本发明的胰岛量的测定方法 优选是胰脏β细胞量的测定方法。另外，本发明的胰岛量的测定方法， 还可以包括提示算出的胰岛量的步骤。算出的胰岛量提示的步骤，例 如，包含保存算出的胰岛量的步骤或向外部输出的步骤。向外部输出， 例如包括在控制器显示或打印等。
[糖尿病的预防、治疗、诊断方法]
作为其它方式，本发明还涉及糖尿病的预防、治疗或诊断方法。 本发明的糖尿病的预防、治疗或诊断方法，具体而言，能够包括将本 发明的胰岛成像用分子探针前体标记化和去保护而制备胰岛成像用分 子探针的步骤，使用上述胰岛成像用分子探针进行胰岛的成像的步骤， 和基于得到的胰岛图像和/或胰岛量判断胰岛的状态而进行糖尿病的诊 断的步骤，包括基于上述诊断预防或治疗糖尿病的步骤。如上所述， 在糖尿病的发病过程中，胰岛量(尤其是胰脏β细胞量)耐糖功能异 常先行减少，但进入功能异常被检出、自我感觉阶段以后，糖尿病已 经进入难以治疗的阶段。但是，根据使用本发明的分子探针前体的成 像方法和/或胰岛量的测定方法能够早期发现胰岛量和/或胰脏β细胞量 的减少，进而能够构筑新的糖尿病的预防、治疗、诊断法。作为糖尿 病的预防、治疗、诊断的对象，可以列举人和除人以外的哺乳类。例 如，本发明的糖尿病预防方法，能够包括定期地进行胰岛量的测定、 检查有无胰岛量减少的倾向的步骤。另外，本发明的糖尿病治疗方法， 能够包括着眼于胰岛量的变化，评价对对象包含投药和饮食疗法的效 果。另外，本发明的糖尿病诊断方法，能够包括进行胰岛的成像或胰 岛量的测定，与作为基准的大小或量的比较，或者判断糖尿病的发病 程度的步骤。
作为其它优选方式，本发明涉及糖尿病的超早期诊断方法。本发 明的糖尿病的超早期诊断方法，例如，在短期综合体检、健康诊断中， 利用本发明的方法进行胰岛成像和/或胰岛量测定的步骤，和基于得到 的胰岛图像和/或胰岛量判断胰岛的状态的步骤。另外，本发明的糖尿 病的治疗方法，能够包括由本发明的方法进行胰岛成像的步骤和/或胰 岛量测定及基于得到的胰岛图像和/或胰岛量、评价胰岛的功能恢复的 步骤。
[试剂盒]
作为其它方式，本发明还涉及含有本发明的分子探针前体试剂盒。 作为本发明的试剂盒的实施方式，可以列举用于制备本发明的分子探 针试剂盒、用于进行本发明的成像方法试剂盒、用于进行本发明的胰 岛量测定方法试剂盒、本发明的糖尿病预防或治疗或诊断试剂盒等。 这些各实施方式中，优选含有对应于各种方式的使用说明书。
本发明的试剂盒，例如，还能够含有用于制备缓冲液、渗透压调 整剂等成分和注射器等在分子探针投与中使用的器具等。
以下，使用实施例进一步说明本发明，但本发明不受以下的实施 例限定解释。
实施例
[结合分析(binding assay)]
首先，准备3种分子探针前体(在序列编号1的第19位的赖氨酸 残基上结合有保护基的上述式(1)的分子探针前体、在序列编号5的 第4位的赖氨酸残基上结合有保护基的上述式(5)的分子探针前体和 在序列编号9的第4位与第19位的赖氨酸残基上结合有保护基的上述 式(9)的分子探针前体)。另外，作为保护基，使用Fmoc。另外，各 分子探针前体的C末端的羧基被酰胺化。
接着，使上述分子探针前体(200μg)在硼酸盐缓冲液(pH7.8) 中溶解，在其中加入[19F]SFB，将反应溶液调整为pH8.5～9.0，进行标 记化。此后，通过加入DMF、哌啶进行去保护反应，得到3种目的的 分子探针X、Y和Z。具体而言，分子探针X是使用式(1)的分子探 针前体得到的分子探针，是在序列编号1的氨基酸序列中在第4位的 赖氨酸侧链上结合[19F]氟代苯甲酰基且C末端的羧基被酰胺化的分子 探针，分子探针Y是使用上述式(5)的分子探针前体得到的分子探针， 是在序列编号5的氨基酸序列中在第19位的赖氨酸残基上结合[19F]氟 代苯甲酰基且C末端的羧基被酰胺化的分子探针。分子探针Z是使用 上述式(9)的分子探针前体得到的分子探针，是在第9位的氨基酸序 列中，在N末端的氨基上结合[19F]氟代苯甲酰基且C末端的羧基被酰 胺化的分子探针。
接着，将从小鼠分离的胰岛分散成为单一细胞，以成为1.7×105个/样品的方式准备。在制备的细胞中添加含有以Bolton-Hunter标记法 标记的125I标记Exendin(9-39)的溶液，使得125I标记Exendin(9-39) 的最终浓度为0.1μCi(0.045pmol：0.153ng/100μl)。接着，在添加有125I 标记Exendin的细胞中，分别添加含有制备的分子探针X、Y和Z的 试剂(各分子探针的最终浓度：1×10-6～1×10-12M)，在室温孵育1 小时。通过过滤停止反应，使用液体闪烁计数仪进行放射能的测定。 在图1A～C中表示其结果。
图1A～C是表示以Sigma Plot11(商品名)解析的结果的一个例 子的图，图1A是分子探针X的结果的一个例子，图1B是分子探针Y 的结果的一个例子，图1C是分子探针Z的结果的一个例子。如图1A～ C所示，分子探针X、Y和Z均依赖于浓度地抑制GLP-1R和125I标记 Exendin(9-39)的结合。另外，分子探针X的IC50为2.35×10-8M，分 子探针Y的IC50为2.36×10-8M，分子探针Z的IC50为1.5×10-9M。
(实施例1)
使用在序列编号1的N末端和第19位的赖氨酸残基上结合保护基 的上述式(1)的本发明的分子探针前体，进行小鼠的体内分布测定和 小鼠的三维胰岛成像。首先，如以下地操作，制备本发明的分子探针。
[分子探针的制备]
使使用Fmoc作为保护基的上述式(1)的分子探针前体(500μg) 在硼酸盐(pH7.8)中溶解，在其中加入[18F]SFB，将反应溶液调整为 pH8.5～9.0，进行标记化。此后，通过加入DMF、哌啶进行去保护反 应，得到目的物(在序列编号1的第4位的赖氨酸残基被标记化的分 子探针)。即，得到的分子探针是在序列编号1的氨基酸序列中，在第 4位的赖氨酸侧链氨基上结合[18F]FB(氟代苯甲酰基)且C末端的羧 基被酰胺化的分子探针。
[体内分布]
对无麻醉下的6周龄ddy小鼠(雄性，体重30g)，通过静脉注射 (尾静脉)投与制备的分子探针(69μCi)。在投与5分钟后、15分钟 后、30分钟后、60分钟后、120分钟后，摘出各脏器(n＝5)。测定各 脏器的重量和放射能，从每单位重量的放射能算出积聚量(％dose/g)。 在图2中表示该结果的一个例子。图2A是表示向各脏器的分子探针积 聚的经时变化的图，图2B是将图2A放大的图。
如图2所示，本实施例中制备的分子探针向胰脏的积聚，在投与5 分钟后为4％dose/g，在投与15分钟后为4.9％dose/g，在投与30分钟 后为4.7％dose/g。另外，本实施例中制备的分子探针，在投与5～40 分钟之间，在胰脏中比作为胰脏相邻连接的脏器的胃和肠大量积聚， 暗示可以得到充分对比度的PET图像用于观察。
[体内抑制试验]
使用如上述操作制备的分子探针(在序列表的序列编号1的氨基 酸序列中第4位的赖氨酸侧链氨基被标记化且C末端的羧基被酰胺化 的分子探针)，进行体内抑制试验。小鼠使用6周龄ddy小鼠(雄性， 体重30g)。
首先，对无麻醉下的小鼠，通过静脉注射预投与(0.1mL的 0.5mg/mL)未被标记化的Exendin(9-39)(低温探针)制备的分子探 针。在预投与30分钟后，通过静脉注射投与制备的分子探针(52μCi)。 从分子探针投与30分钟后，摘出各脏器(n＝5)。测定各脏器的重量 和放射能，从每单位重量的放射能算出积聚量(％dose/g)。在图3中 表示该结果的一个例子。
作为对照，不预投与低温探针，对无麻醉下的小鼠上通过静脉注 射投与制备的分子探针(52μCi)。在投与30分钟后，摘出各脏器(n ＝5)。测定各脏器的重量和放射能，从每单位重量的放射能算出积聚 量(％dose/g)。将该结果的一个例子和预投与的结果一并在图3中表 示。
图3A是表示有预投与的积聚量(％dose/g)和对照的积聚量 (％dose/g)的图，图3B是表示伴随预投与低温探针的抑制率(＝{(有 预投与的积聚量)-(对照的积聚量)}/(对照的积聚量)×100)积 聚量的图。如图3A和图3B所示，通过预投与低温探针而抑制向受体 的结合，观察到在胰脏中的制备的分子探针的摄入约15％被抑制。
[三维成像]
对麻醉的6周龄ddy小鼠(雄性，体重30g)中通过静脉注射投与 制备的分子探针(82μCi)，以下述的PET装置和条件进行三维成像。
摄像装置：Explore Vista(商品名，GE公司生产)
摄像方法：Static Scan
三维重建：2DOSEM(Dynamic OS-EM)
在图4中表示其结果的一个例子。图像是分子探针投与8分钟后 的图像。图4是三维成像的冠状截面图像(coronal view)，图4A(累 计运算时间：15分钟)是小鼠整体(无切除)的图像，图4B(累计运 算时间：10分钟)是切除肝脏后的图像，图4C(累计运算时间：10 分钟)是除了切除肝脏以外还切除肾脏后的图像，图4D(累计运算时 间：15分钟)是切除肝脏、肾脏、胃后的图像。图4的图像都是同一 个体的图像。
在图4B～D中的白点表示胰脏的位置。图4A～D的对比度是相同 的。
如图4所示，使用本发明的分子探针前体，能够进行胰岛的三维 成像。另外，小鼠的情况下，如图4A所示，肝脏和胰脏非常接近，另 外，由于使用的PET的分解能力是1.4mm，因此，难以判断胰脏的位 置，但在人体的情况下，脏器本身的尺寸也大，脏器的位置也独立。 因此，暗示如果是本发明的分子探针前体，能够对人体进行非侵袭的 三维胰岛成像。
(实施例2)
使用在序列编号5的N末端和第4位的赖氨酸残基侧链氨基上保 护基结合的上述式(5)的本发明的分子探针前体，进行小鼠的体内分 布测定和小鼠的三维胰岛成像。首先，如以下地操作，制备本发明的 分子探针。
[分子探针的制备]
使使用Fmoc作为保护基的上述式(5)的分子探针前体(500μg) 在硼酸盐缓冲液(pH7.8)中溶解，在其中加入[18F]SFB，将反应溶液 调整为pH8.5～9.0，进行标记化。此后，通过加入DMF、哌啶进行去 保护反应，得到目的物(在序列编号5的第19位的赖氨酸残基被标记 化的分子探针)。即，得到的分子探针是在序列编号5的氨基酸序列中， 在第19位的赖氨酸侧链氨基上结合[18F]FB且C末端的羧基被酰胺化 的分子探针。
[体内分布]
对无麻醉下的6周龄ddy小鼠(雄性，体重30g)，通过静脉注射 (尾静脉)投与制备的分子探针(67μCi)。在投与5分钟后、15分钟 后、30分钟后、60分钟后、120分钟后，摘出各脏器(n＝5)。测定各 脏器的重量和放射能，从每单位重量的放射能算出积聚量(％dose/g)。 在图5中表示该结果的一个例子。图5A是表示向各脏器的分子探针的 积聚的经时变化的图，图5B是将图5A放大的图。
如图5所示，本实施例中制备的分子探针向胰脏的积聚，投与5 分钟后为4％dose/g，投与15分钟后为4.1％dose/g，投与30分钟后为 3.9％dose/g。与实施例1中制备的分子探针(序列编号1的第4位的赖 氨酸残基被标记化的分子探针)的体内分布相比，本实施例中制备的 分子探针(序列编号5的第19位的赖氨酸残基被标记化的分子探针) 向在体内分布中的肝脏的积聚变多，除了向作为胰脏相邻连接脏器的 胃和肠的积聚少以外，向胃和肠的积聚经时变化也显著变小。由此， 暗示通过使用序列编号5的第19位的赖氨酸残基被标记化的分子探 针，进一步使用相当于C末端一侧的赖氨酸残基的赖氨酸被标记的分 子探针，还能够得到对比度高的PET图像用于观察胰岛的可能性。
[三维成像]
对麻醉的7周龄ddy小鼠(雄性，体重32g)中通过静脉注射投与 本实施例中制备的分子探针(174μCi)，以与实施例1同样的条件进行 三维成像。在图6中表示该结果的一个例子。图像是分子探针投与30 分钟后的图像(累计运算时间10分钟)。图6A是三维成像的冠状截面 图像(coronal view)，图6B是三维成像的矢状截面图像(sagittal view)， 图6C是三维成像的横轴截面图像(transverse view)。在图6A～C中的 白点表示胰脏的位置，在图6C(横轴截面图像)中，在胰脏(白点) 的两边更白的脏器是肾脏。另外，图6A～C的对比度是同样的。
如图6所示，通过使用上述式(5)的本发明的分子探针前体，能 够明确地判断非侵袭的胰脏位置。即，能够通过本发明的分子探针前 体进行非侵袭的胰岛三维成像。
(实施例3)
使用由在第4位和第19位的赖氨酸残基、保护基结合且C末端的 羧基被酰胺化的、序列编号9的多肽组成的上述式(9)的本发明的分 子探针前体，如以下地操作制备本发明的分子探针。
[分子探针的制备]
使使用Fmoc作为保护基的上述式(9)的分子探针前体(500μg) 在硼酸盐缓冲液(pH7.8)中溶解，在其中加入[18F]SFB，将反应溶液 调整为pH8.5～9.0，进行标记化。此后，通过加入DMF、哌啶进行去 保护反应，得到目的物(在序列表的序列编号9的氨基酸序列中，N 末端的氨基被标记化的分子探针)。即，得到的分子探针是在序列编号 9的氨基酸序列中在N末端的氨基上结合[18F]FB且C末端的羧基被酰 胺化的分子探针。
使用如上述地制备的分子探针，进行小鼠的体内分布测定和体内 抑制实验。
[体内分布]
对无麻醉下的6周龄ddy小鼠(雄性，体重30g)，由尾静脉投与 制备的分子探针(13μCi)。在投与5分钟后、15分钟后、30分钟后、 60分钟后、120分钟后，摘出各脏器(n＝5)。测定各脏器的重量和放 射能，从每单位重量的放射能算出积聚量(％dose/g)。在图7中表示 该结果的一个例子。图7A是表示向各脏器的分子探针的积聚的经时变 化的图，图7B是将图7A放大的图。
如图7所示，本实施例中制备的分子探针向胰脏的积聚，投与5 分钟后为5.4％dose/g，投与15分钟后为7.2％dose/g，投与30分钟后 为9.0％dose/g，投与60分钟后为6.4％dose/g。另外，根据本实施例中 制备的分子探针，大于5％dose/g的向胰脏的积聚被长时间维持，特别 是从投与后15分钟至50分钟期间，向胰脏的积聚大于7％dose/g。另 外，与实施例1的分子探针(图2)和实施例2的分子探针(图3)相 比，在实施例3中制备的分子探针向胰脏的积聚最多。由此，N末端 的氨基被标记化的分子探针适合于PET图像的摄像，暗示通过使用该 分子探针得到对比度高的PET图像用于观察胰脏的可能性。
[体内抑制实验]
使用如上所述地制备的分子探针(在序列表的序列编号9的氨基 酸序列中，N末端的氨基被标记化，并且，C末端的羧基被酰胺化的 分子探针)，进行体内抑制实验。小鼠使用6周龄ddy小鼠(雄性，体 重30g)。
首先，通过静脉注射对无麻醉下的小鼠上预投与(0.1mL的 0.5mg/mL)未被标记化的Exendin(9-39)。在预投与30分钟后，通过 静脉注射投与制备的分子探针(17μCi)。在分子探针的投与30分钟后， 摘出各脏器(n＝5)。测定各脏器重量和放射能，从每单位重量的放射 能算出积聚量(％dose/g)。在图8中表示该结果的一个例子。
作为对照，不预投与低温探针，对无麻醉下的小鼠通过静脉注射 投与制备的分子探针(17μCi)。在投与30分钟后摘出各脏器(n＝5)。 测定各脏器的重量和放射能，从每单位重量的放射能算出积聚量 (％dose/g)。将该结果的一个例子和预投与的结果一并在图8中表示。
图8A是表示有预投与的积聚量(％dose/g)和对照的积聚量 (％dose/g)的图，图8B是表示伴随预投与低温探针的抑制率(＝{(有 预投与的积聚量)-(对照的积聚量)}/(对照的积聚量)×100)积 聚量的图。如图8A和图8B所示，通过预投与低温探针而抑制向受体 的结合，观察到在胰脏中的制备的分子探针的摄入75％以上被抑制。 因此，能够确认在序列表的序列编号9的氨基酸序列中N末端的氨基 被标记化且C末端的羧基被酰胺化的分子探针特异地摄入到小鼠体内 的胰脏β细胞中。
根据以上的结果，暗示如果是本发明的分子探针前体，则能够在 人体中非侵袭地进行胰脏的三维成像，特别是进行非侵袭的胰脏β细 胞的三维成像。
工业上的可利用性
如以上所说明地，本发明在例如医疗领域、分子成像领域、糖尿 病相关领域等中有用。
序列表独立文本
序列编号1～12：本发明的分子成像前体的氨基酸序列