JPH11506455A

JPH11506455A - 生理物質検出のための磁気共鳴画像形成剤

Info

Publication number: JPH11506455A
Application number: JP8536795A
Authority: JP
Inventors: トーマスミード; スコットフレイザー; ラッセルジェイコブス
Original assignee: リサーチコーポレイションテクノロジーズインコーポレイテッド
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1996-06-03
Publication date: 1999-06-08
Also published as: AU712899B2; WO1996038184A3; DE69625595T2; US5707605A; CA2222974A1; EP0831928A2; ES2189873T3; NO975517L; WO1996038184A2; DE69625595D1; EP0831928B1; NO975517D0; AU5975196A; CA2222974C; ATE230278T1

Abstract

(57)【要約】本発明は、新規磁気共鳴画像法の造影剤、及び生理学的シグナル又は物質を検出する方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】生理物質検出のための磁気共鳴画像形成剤発明の分野本発明は、新規の磁気共鳴画像法の形成剤、及び生理的シグナル又は物質の検出法に関する。発明の背景磁気共鳴画像法(MRI)は、画像を形成するために、巨大で強力な磁石及び高周波シグナルを使用する、診断及び研究の方法である。生物組織において最も豊富な分子種は、水である。これは、究極的にはあらゆる画像形成実験においてシグナルを生じるような、水のプロトン核の量子力学的“スピン”である。MRI において、画像形成される試料は、強力な静磁場（１〜２テスラ）に置かれ、かつそのスピンは、高周波(RF)パルス照射により励起され、試料の正味の磁化を生じる。様々な磁場勾配及び他のRFパルスが、その後これらのスピンに作用し、記録されたシグナルに空間に関する情報をコード化する。MRI は、比較的短時間に、３次元に関する構造情報をもたらすことができる。磁気共鳴(MR)画像法は、典型的には測定された強度(I)の最も低い部分は黒味がかった灰色のスケールで、及び最も高い部分は白色で表現される。この測定された強度は、式Ｉ＝Ｃ＊Ｍ（式中、C はスピン濃度（この場合水の濃度）であり、及びM は測定時に存在する磁化の測定値である。）で決定される。水濃度(C) の変動はMR画像のコントラストを生じるにもかかわらず、これは、MRI の画像強度の変動の主な原因である限局的環境でのM の変化率に強く依存している。２種の特徴的緩和時間が関連している。T₁は、縦緩和時間又はスピン格子緩和時間と定義される（1/T₁は、速度定数である。）。T₂は、横緩和時間又はスピン−スピン機構として公知であり、これはT₂へのいくつかの寄与のひとつである（1/T₂も、速度定数である。）。T₁及びT₂は、画像強度に対し逆の作用を有し、T₁の縮み又はT₂の伸びのいずれかにより、画像強度が増す。シグナル−ノイズ比(SNR)を増すために、典型的なMR画像スキャン（RF及び勾配パルス系列及びデータ収集）は、あらかじめ定められた時点で、一定速度で反復され、かつデータが平均化される。いずれか所定のスキャンで記録されたシグナル増幅は、前回のスキャンから平衡状態へと減衰するスピンの数に比例している。従って、迅速に減衰するスピン（すなわち短いT₁値）を伴う領域は、連続するスキャンの間のシグナル増幅を全て回収するであろう。最終画像におけるそれらの測定された強度は、それらのスピン密度（すなわち水濃度）を正確に反映するであろう。スキャン間の時点と比較して長いT₁値を伴う領域は、定常状態条件に達するまで、漸進的にシグナルを喪失し、かつ最終画像においてより暗い領域として見えるであろう。極端な状況においては、線の幅が非常に太いので、シグナルをバックグラウンドノイズから識別できない。臨床での造影において、水の緩和特性は組織によって異なり、組織の種類を識別できるようなコントラストを生じる。更にMRI 実験は、短いT₁値及び／又は長いT₂を伴う試料の領域が、優先的に強調されるように設定する−いわゆるT₁重視(weighted)及びT₂重視の画像の実施計画であることができる。常磁性造影剤の臨床効果について説明している文献本文が、急激に増加しつつあり(growing body)；現在、少なくとも８種の異なる造影剤が、臨床試験段階であるか、もしくは使用中である。常磁性造影剤は、T₁及び／又はT₂を低下するように供される。磁気的には類似しているが組織学的には異なるような領域又は組織を識別する能力は、これらの薬剤の調製にとって大きい刺激となる。これらの薬剤は、よりコントラストをもたらし、従ってこの造影剤が認められる部分では、画像を増強する。例えば、下記に概説された認可された造影剤は、循環器系に注射し、かつ血管構造及び異常などを可視化するために使用される。 MRI 用薬剤の設計において、コントラスト増強をもたらす能力以外の、生理的現象に究極的に作用する様々な特性に対しては、厳密な注意が払われるべきである。考慮しなければならない２種の基本的特性は、生体適合性及びプロトン緩和増強である。生体適合性は、毒性、安定性（熱力学及び反応速度論）、薬物動態学、及び生体分布を含む、いくつかの因子により影響される。プロトン緩和増強（又は緩和性）は、主に金属の選択、回転相関時間、及び周囲の水分子への金属の接近のしやすさ（大量の水の迅速な交換）によって管理される。この造影剤の測定された緩和性は、金属原子の選択によって決まる。常磁性金属イオンは、その不対電子のために、強力な緩和増強剤として作用する。これらは、スピン（r⁶依存）近傍のT₁緩和時間を減少する。いくつかの常磁性イオンは、実質的な線の広幅化を起こすことなく、T₁を減少する（例えばガドリニウム(I II)、(Gd³⁺））が、他のものは著しい線の広幅化を引き起こす（例えば超常磁性酸化鉄）。T₁緩和の機序は、一般に、常磁体（不対電子を伴う金属原子）の不対電子及び該金属内部の配位球体中の水分子（これらの水分子は金属原子に結合している。）と迅速に交換するような、大量の水分子（これらの水分子は、該金属原子に“結合”していない。）の間の、全空間の双極子相互作用によるものである。 Gdによるプロトン緩和時間の短縮は、その不対電子及び隣接する水のプロトンの間の双極子相互作用によって仲介される。このGdの磁気双極子の作用は、これらのプロトンからのその距離の関数として、非常に急速に低下する。その結果、最も効果的に緩和されるプロトンは、RFパルス及びシグナル検出の間隔の間に、 Gdの第一又は第二の配位球体に侵入することができるものである。例えば、Gd(I II)イオンに会合した領域（水分子の近傍）は、実験における連続的スキャンの間が短い場合（すなわちT₁重視画像）に、通常の水溶液が暗いバックグラウンドとして見えるようなMRI 画像において、明るく見える。超常磁性粒子によって引き起こされた局在化されたT₂の短縮は、これらの粒子の巨大な磁気モーメントに関連した局所的磁場の不均質性に起因していると考えられる。超常磁性酸化鉄粒子に会合した領域は、スピン−エコーパルス系列実験におけるエコー時間(TE)が長い場合（すなわちT₂重視画像）に、通常の水溶液が高輝度バックグラウンドとして見えるようなMRI 画像において、暗く見える。ランタニド原子Gd(III)が、高い磁気モーメント（μ²=63BM²）、対称性の電子基底状態、(S⁸)、あらゆる元素の最大の常磁性双極子及び最大の常磁性緩和を有するので、造影剤の金属原子として一般に選択されている。Gd(III)は、いくつかの物質でキレート化され、錯体を無毒化する。現在では多くのキレート化剤が使用されていて、これはジエチレントリアミン五酢酸(DPTA)、1,4,7,10- テトラアザシクロドデカン-N,N',N",N"'- 四酢酸(DOTA)、及びこれらの誘導体を含む。米国特許第5,155,215 号、第5,087,440 号、第5,219,553 号、第5,188,816 号、第4,885,363 号、第5,358,704 号、第5,262,532 号、及びMeyer らの論文（Inve st.Radiol.、25:S53頁(1990 年)）を参照のこと。 Gd(DTPA)の安定度定数(K)は、非常に高く(logK=22.4)、かつこれは通常生成定数として公知である（logKが高くなると、錯体はより安定になる。）。この熱力学的パラメーターは、非結合状態のGd(III)イオンのフラクションが、非常に小さく、かつ金属の喪失が生じる速度（速度論的安定性）と混同されることはないことを示している。この水溶性Gd(DTPA)−キレートは、安定であり、無毒であり、かつ研究及び臨床の造影検査において最も広範に使用されているコントラスト増強剤の１種である。1988年６月に、成人患者における臨床使用が認可された。これは、灌流支配法(perfusion dominated process)によって組織に蓄積する細胞外薬剤である。Gd(DTPA)を用いる画像増強の改善は、多くの用途において良く説明されていて（Runge らの論文、Magn.Reson.Imag.、3:85頁(1991 年)；Russe lらの論文、AJR 、152:813 頁（1989年）；Meyer らの論文、Invest.Radiol.、2 5:S53頁（1990年））、これらは、空間を占拠するような病変による血管−脳関門崩壊の可視化、及び異常な血管分布像の検出を含む。最近は、これは、局所的な脳血液動力学の定義により、ヒトの視覚皮質の機能写像に使用されている（Be lliveau らの論文、254:719 頁（1991年））。 Gd造影剤において使用される他のキレート化剤は、大環状配位子1,4,7,10- テトラアザシクロドデカン-N,N',N",N"'- 四酢酸(DOTA)である。このGd-DOTA 錯体は、動物及びヒトに関する非臨床試験において十分に研究されている。この錯体は、配座としては硬く(rigid)、非常に高い生成定数を有し（logK=28.5）、かつ生理学的pH法では非常に緩徐な解離速度を有する。最近フランスにおいて、GdDO TA錯体が、成人及び乳児におけるMRI 用造影剤としての使用が認可され、4500名以上の患者に投与された。前述のように、これらのMRI 用造影剤は様々に使用される。しかし、生物又は他の種類の試料の特異的成分を可視化することができる造影剤は、存在しない。従って本発明の目的は、動物、組織又は細胞における生理物質の可視化及び検出ができるようなMRI 用造影剤又は増強剤を提供することである。発明の要約前述の目的に従って、本発明は、錯体に結合した常磁性金属イオンを含有する、MRI 用薬剤を提供する。この錯体は、キレート化剤、及び少なくともこの金属イオンの第１配位座にブロック成分を有す。このブロック成分は、該キレート化剤と共有結合し、かつ少なくともこの金属イオン錯体の第１配位座における水交換が変化されるような、標的物質との相互作用が可能である。本発明は更に、n 配位原子に結合することができる常磁性金属イオンを含有するMRI 用薬剤を提供する。この金属イオンは、該金属イオンが、金属イオンの(n -1又はn-2)配位座に配位原子を有するように、キレート化剤に結合している。このMRI 用薬剤は、更に残りの１配位座又は複数の座での迅速な水交換を妨げ、かつ標的物質と相互作用ができ、その結果残りの１配位座又は複数の座での水交換が増加するようなブロック成分を有する。本発明は、更にGd(III)イオンの第８配位座に配位原子を伴うGd(III)イオンを含有するMRI 用薬剤を含む。このMRI 用薬剤は、更に第９配位座に迅速な水交換を妨げ、標的物質と相互作用することができ、その結果第９配位座での水分子交換が増加するようなブロック成分を含む。本発明は、更に下記式を有する組成物を含むMRI 用薬剤を提供する：この構造において、M は、Gd(III)、Fe(III)、Mn(II)、Yt(III)、Cr(III)及びDy (III)からなる群から選択された常磁性金属イオンである。A 、B 、C 及びD は、単結合又は二重結合のいずれかである。W 、X 、Y 及びZ は、-OH 、-COO- 、 -CH₂OH又は-CH₂COO-である。R₁-R₁₂は、アルキル、置換されたアルキル、リン部分、又はブロック成分であり、R₁-R₁₂の少なくとも１個はブロック成分である。本発明は、下記式を有するMRI 用薬剤も提供する：この構造において、M は、Gd(III)、Fe(III)、Mn(II)、Yt(III)、Cr(III)及びDy (III)からなる群から選択された常磁性金属イオンである。A 、B 、C 及びD は、単結合又は二重結合のいずれかである。W 、X 、Y 及びZ は、-OH 、-COO- 、 -CH₂OH又は-CH₂COO-であり、かつR₁-R₁₂は、アルキル、置換されたアルキル、又はリン部分である。更に本発明は、下記式を有するMRI 用薬剤を提供する：この構造において、M は、Gd(III)、Fe(III)、Yt(II)、Yt(III)、C(III)及びDy( III)からなる群から選択された常磁性金属イオンである。A 、B 、C 及び D は、単結合又は二重結合のいずれかである。S 、T 、U 及びV は、-OH 、-COO - 、-CH₂OH、-CH₂COO-又はブロック成分であり、かつR₁-R₁₂は、アルキル、置換されたアルキル、又はリン部分である。更に、S 、T 、U 又はV の少なくとも１個は、ブロック成分である。同じく本発明は、下記式を有するMRI 用薬剤を提供する：この構造において、M は、Gd(III)、Fe(III)、Mn(II)、Yt(III)、Cr(III)及びDy (III)からなる群から選択された常磁性金属イオンである。A 、B 、C 及びD は、単結合又は二重結合のいずれかである。W 、X 、Y 及びZ は、-OH 、-COO- 、 -CH₂OH又は-CH₂COO-である。R₁-R₁₂は、アルキル、置換されたアルキル、リン部分、又はブロック成分であり、並びにR₂₂、R₂₃及びR₂₄はブロック成分を含み、かつR₂₃は配位座障壁である。更に本発明は、下記式を有するMRI 用薬剤を提供する：この構造において、M は、Gd(III)、Fe(III)、Mn(II)、Yt(III)、C(III)及びDy( III)からなる群から選択された常磁性金属イオンである。A 、B 、C 及び D は、単結合又は二重結合のいずれかである。W 、X 及びY は、-OH 、-COO- 、 -CH₂OH又は-CH₂COO-であり、R₁-R₁₂は、アルキル、置換されたアルキル又はリン部分である。更に本発明は、下記式を有するMRI 用薬剤を提供する：この構造において、M は、Gd(III)、Fe(III)、Mn(II)、Yt(III)、Cr(III)及びDy (III)からなる群から選択された常磁性金属イオンである。H 、I 、J 、K 及びL は、-OH 、-COO- 、-CH₂OH、-CH₂COO-又はブロック成分である。R₁₃-R₂₁は、アルキル、置換されたアルキル、リン部分又はブロック成分であり、かつR₁₃-R₂₁ 、H 、 I、 J、 K又は Lの少なくとも１個は、ブロック成分である。同様に本発明は、細胞、組織、実験動物又は患者に本発明のMRI 用薬剤を投与すること、及びこの細胞、組織、実験動物又は患者の磁気共鳴画像を形成することを含む、細胞、組織、実験動物又は患者の磁気共鳴画像法を提供する。図面の簡単な説明図１は、本発明の代表的錯体を示し、ここでブロック成分は、一方の末端のみがつながっている。このブロック成分は、酵素基質及び配位座障壁を含む。この R 基は、配位座障壁である。図２は、本発明の代表的錯体を示し、ここでブロック成分は、両端でつながっている。このR 基は、配位座障壁である。図３は、DOTA環に結合した１個のガラクトース部分を有する、Do3a- ヒドロキシエチル- β- ガラクトースの代表的合成法を示す。図４は、DOTA環に結合した２個のガラクトース部分を有する、β- ガラクトース-DOTA 誘導体の代表的合成法を示す。図５は、BAPTA-DOTA誘導体の合成法を示す。図６は、FURA-DOTA誘導体の合成法を示す。図７は、BAPTA-DTPAの合成法の概略図を示す。図８は、BAPTA-DTPA誘導体の別の合成法を示す。図９は、ガラクトピラノース残基のβ−ガラクトシダーゼが触媒した切断時に認められたT₁の変化を示す(n=3)。各対の第一列(1,3,5)は、ガラクトース-DOTA 錯体及びβ−ガラクトシダーゼの混合物の添加直後のT₁を表す。第二列は、β− ガラクトシダーゼ存在下の、時間経過後の該溶液のT₁を表す。各列は、該錯体のみを含有する対照に対する比として示されている。列１及び２：2.0mM Gd錯体＋ 1.7 μM β−ガラクトシダーゼリン酸バッファー(25mM)pH7.3 である。列３及び４：2.0mM Gd錯体＋5.1 μM β−ガラクトシダーゼリン酸バッファー(25mM)pH7. 3 である。列５及び6 ：2mM Gd錯体＋5.1 μM 加熱して不活性化したβ−ガラクトシダーゼ（80℃10分間）リン酸バッファー(25mM)pH7.3 である。これらの錯体は、該酵素と共に７日間インキュベートし、HPLCで調べたところ、95％以上が切断されたことが示された。この実験では、何らかの造影剤−酵素相互作用の影響の可能性を低下するために、酵素の最小濃度を使用した。T₁は、標準反転−回復系列(inversion-recovery sequence)を用い、26度で、Bruker AMX 500分光計を用いて実施した。この溶液を、40μｌの丸底NMR 用チューブインサート(Wilmad glass)に入れ、d₃- クロロホルムが入ったチューブに挿入した。各８回のスキャンで16の異なる反転遅延を含む、二次元データファイルを収集した。NMR の生データを加工し（Felix,BIOSYM/Molecular Simulations、サンディエゴ、CA）、かつピークの高さを最大まで指数的に上昇するようにし、T₁を得た。R 値は、常に0.999よりも大きかった。発明の詳細な説明本発明は、生理物質又は標的物質を検出することができる、磁気共鳴画像の造影剤を提供する。本発明のMRI 用薬剤は、生理的標的物質が存在しない状態では、コントラスト増強剤としては比較的不活性であり、かつ生理的標的物質の存在下では、活性化され、従ってMR画像を変化する。簡単に述べると、標的物質の存在によって、本発明のMRI 造影剤が“刺激される”ことによる、この“トリガー”機序は、この造影剤に含まれた常磁性金属イオンの１個以上の配位座における、水分子の交換速度に作用する、動的平衡を基にしている。次に、この水分子交換速度は、取り巻く環境中の標的物質の有無によって決まる。従って、標的物質が存在しない場合は、常磁性イオンをキレートしている本発明の金属イオン錯体は、局所的環境の水分子と迅速に交換することができる配位座が減少する。このような状況では、配位座は、キレート化剤の配位原子及び少なくとも１個のブロック成分によって、実質的に占拠又は保護される。従ってこの常磁性イオンは、本質的にその“内部配位球体”の水分子、すなわち標的物質が存在しない場合は、実際には金属に結合している水分子を有さない。これは常磁性金属イオンの、配位球体内水分子のプロトンとの相互作用、及び高い緩和性が認められたこのような水分子の迅速な交換であり、従って常磁性金属イオンの画像形成作用である。従って、標的物質が存在しないので、この金属イオン錯体中の金属イオンの全配位座が、水分子以外の基によって満たされた場合は、本発明の金属イオン錯体によって、画像シグナルの正味の増強はほとんどない。しかし標的物質が存在する場合は、これは、ブロック成分又は金属イオン錯体の部分と相互作用し、金属イオン錯体において、球体内配位座の少なくとも１個を、効果的に自由にする。この局所的環境の水分子は、球体内配位座（複数）を占拠することができ、これは水交換速度、及び該金属イオン錯体の水に対する緩和性の増加を引き起こし、これによって標的物質の存在を示す画像の増強がもたらされる。一般に検出には、画像形成に用いられたMRI シグナルの２〜５％の変化で十分である。従って標的物質の存在下で、本発明の薬剤が、MRI シグナルを、標的物質の非存在下で得られるシグナルと比較して、少なくとも２〜５％まで増加することが好ましい。ブロック成分と標的物質の相互作用によって得られる各配位座については、２〜15％のシグナル増強が好ましく、10〜20％がより好ましい。つまり、ブロック成分が２個以上の配位座を占拠した場合は、このブロック成分の放出は、１個の配位座と比べて、シグナルの２倍以上の増加を生じることができる。例え標的物質が存在しなかったとしても、いずれか特定の配位座で、ブロック成分の配位原子及び水分子の間で、１個以上の配位座について動的平衡があると理解される。つまり、たとえ配位原子が該金属に密に結合していたとしても、この座でのいくらかの水分子交換は存在する。しかしほとんどの場合、この水分子交換は、迅速でも、顕著でもなく、かつ画像の著しい増強を生じない。しかし、標的物質に曝されると、このブロック成分はその配位座から追い出され、水交換、すなわち迅速な交換が増加し、その結果緩和性の増強が生じ、顕著な画像の増強を伴う。本発明の錯体は、キレート化剤及びブロック成分を含有する。本発明の金属イオン錯体は、キレート化剤及びブロック成分を含有する錯体に結合した常磁性金属イオンを含んでいる。本願明細書において、“常磁性金属イオン”、“常磁性イオン”又は“金属イオン”は、磁場に対してある程度比例して、磁場に対して平行又は非平行に磁化された金属イオンを意味している。一般にこれらは、不対電子を有する金属イオンである；と、当該技術分野においては理解された用語である。適当な常磁性金属イオンの例は、ガドリニウムIII(Gd+3又はGd(III))、鉄 III（Fe＋3又はFe(III)）、マンガンII（Mn+2又はMn(II)）、イットリウムIII（ Yt+3又はYt(III)）、ジスプロシウム（Dy+3又はDy(III)）、及びクロム（Cr+3又はCr(III)）であるが、これらに限定されるものではない。好ましい具体例において、この常磁性イオンは、ランタノイド原子Gd(III)であり、これはその磁気モーメントが高く（u²=63BM2）、対称性の電子基底状態であり(S8)、かつそれが現在ヒトの診断のための使用が認可されているためである。本発明の金属イオン錯体は、前記金属イオンに加え、キレート化剤、及びキレート化剤に共有結合できるブロック成分を含有する。多くの常磁性イオンは、比較的毒性が高いので、これらのイオンは、適当なキレート化剤と結合することによって、生理的システムにおいて無毒となる。従って標的物質の存在下で、水分子に有利であるように配位座から取り除かれることが可能であるような、該キレート化剤の配位座におけるブロック成分の置換は、この金属イオン錯体の解離半減期を減少することによって、この金属イオン錯体をより毒性にすることがある。従って好ましい具体例において、１個の配位座のみが、ブロック成分によって占拠又は保護される。しかし、例えば組織などの分析のような一部の用途においては、この金属イオン錯体の毒性は、特に重要なものではない。同様にいくつかの金属イオン錯体は、非常に安定であり、ブロック成分による１個以上別の配位原子が置換されて、解離半減期には著しい影響を及ぼすことはない。例えば下記に説明したDOTAは、Gd(III)と錯体形成した場合に、極めて安定である。従って、D OTAがキレート化剤として提供される場合は、このキレート化剤の配位原子のいくつかは、著しく毒性を増すことなく、ブロック成分と交換される。更にこのような薬剤は、周囲(bulk)の溶媒と水を迅速に交換するような２個以上の配位座を有するので、より大きいシグナルを生じる可能性がある。キレート化金属イオン錯体の選択及び安定性に影響を及ぼす様々な因子があり、これはエンタルピー及びエントロピー作用（例えば配位基の数、電荷及び塩基度、配位子場及び配座作用）を含む。一般にこのキレート化剤は、該金属イオンに結合する配位原子を含む配位座数を有する。配位座数、従ってキレート化剤の構造は、金属イオンによって決まる。本発明の金属イオン錯体において使用されたキレート化剤は、好ましくは、金属イオンが結合できる数(n)よりも、少なくとも１少ない(n-1)配位原子を有し、これは下記に説明するように、金属イオン錯体に官能性を授けるために、金属イオン錯体の少なくとも１個の配位座が、ブロック成分によって占拠又は保護されているためである。従って例えばGd(III)は、８個の強力な会合した配位原子又は配位子を有し、かつ第９配位子と弱く結合することができる。従ってGd(III) に適したキレート化剤は、９個未満の配位原子を有する。好ましい具体例において、Gd(III)キレート化剤は、８個の配位原子を有し、この金属イオン錯体の残りの座を、ブロック成分が占拠又は保護するであろう。別の具体例においては、本発明の金属イオン錯体において使用されたキレート化剤は、該金属イオンが結合できる数 (n)よりも、２少ない(n-2)配位原子を有し、これらの配位座は、１個以上のブロック成分により占拠される。従って別の具体例では、６又は７個の配位原子を有するGd(III)キレート化剤を使用することができ、このブロック成分が残りの座を占拠又は保護する。このキレート化剤及びブロック成分の正確な構造決定は困難であり、従って配位原子の正確な数は不明であることは、理解されるべきである。例えばキレート化剤が、7.5 の配位原子を提供することが可能であり、これはすなわち第８配位原子が、平均して、該金属イオンに完全には結合していないことを示す。しかし、この金属イオン錯体は、たとえ第８配位原子が十分に結合していても、依然として、この座の迅速な水交換を妨害するように機能するか、及び／又はこのブロック成分がこの座での迅速な水交換を遅らせる。ランタニド及び常磁性イオンのキレートに使用される大環状キレート化剤又は配位子が、数多く公知である。例えば、本願明細書に参照として引用されている、Alexander の論文、Chem.Rev．、95:273-342頁（1995年）、及びJackels の論文、pharm.Med.Imag．、第III 章第20項、645 頁（1990年）であり、これらは、多数の大環状キレート化剤及びその合成法について記載している。同様に本発明での使用に適したキレート化剤を開示した多数の特許があり、これは米国特許第 5,155,215 号、第5,087,440 号、第5,219,553 号、第5,188,816 号、第4,885,36 3 号、第5,358,704 号、第5,262,532 号、及びMeyer らの論文、Invest.Radiol. 、25:S53頁(1990 年)であり、これらは全て参照として引用されている。従って当業者は、いずれか公知の常磁性金属イオンキレート化剤又はタンタニドキレート化剤を、この技術を用いて、更に少なくとも１個のブロック成分を有するように容易に変更することができることが理解されるであろう。金属イオンかGd(III)である場合は、好ましいキレート化剤は、1,4,7,10- テトラアザシクロドデカン-N,N',N",N"'- 四酢酸(DOTA)又は置換されたDOTAである。DOTAは、下記の構造を有する：構造１ここでいう“置換されたDOTA”とは、DOTAが下記のいずれかの位置で置換できることを意味する：構造２適当なR 置換基は、当業者に理解されるように、広範な種類の基を含む。例えば適当な置換基は、米国特許第5,262,532 号、第4,885,363 号及び第5,358,704 号において開示されたDOTA及びDOTA型化合物について明らかになった置換基を含む。これらの基は、水素、アルキル基、置換されたアルキル基、リン部分、及びブロック成分を含む。当業者に理解されるように、先に定義された各位置は、結合した２個のR 基を有する（R'及びR"）ことができるが、好ましい具体例においては、１個のR 基のみがいずれか特定の位置で結合し、かつ更に好ましい具体例においては、１個を除く全てのR 基が水素であり、残りの基がブロック成分を含んでいる。本願明細書において“アルキル基”又は文法的にこれと同等のものは、直鎖又は分枝鎖のアルキル基を意味し、直鎖のアルキル基が好ましい。分枝鎖である場合は、１箇所以上の特定されないいずれかの位置で、分枝することができる。更にこのアルキル基の定義に含まれるのは、C5及びC6環のシクロアルキル基、フェニルのような芳香族アリール環、ピリジン、フラン、チオフェン、ピロール、インドール及びプリンのようなヘテロ環式芳香環、並びに窒素、酸素、イオウ又はリンを含むヘテロ環である。別の適当なヘテロ環で置換された環は、参照として引用された、米国特許第5,087,440 号に開示されている。いくつかの具体例において、参照として引用された、米国特許第5,358,704 号に開示されているように、２個の隣接するR 基が互いに結合し、該キレート化剤の炭素原子と共に環構造を形成することができる。これらの環構造は、同様に置換される。このアルキル基は、１個以上の置換基で、置換することができる。例えば、フェニル基は、置換されたフェニル基であってよい。適当な置換基は、塩素、臭素及びフッ素のようなハロゲン、アミン、ヒドロキシ基、カルボン酸、ニトロ基、カルボニル、又は他のアルキル及びアリール基を含むが、これらに限定されるものではない。従って、アリールアルキル及びヒドロキシアルキル基も、本発明における使用に適している。好ましい置換基は、アルキルアミン及びアルキルヒドロキシである。このアルキル基は、約１〜20個の炭素原子を有し（C1-C20）、好ましい具体例においては、約１〜10個の炭素原子を有し（C1-C10）、かつ約C1から約C5が好ましい。しかし、一部の具体例、例えばアルキル基が配位座障壁であるような場合には、アルキル基は、より大きくてよい。本願明細書において“アルキルアミン”又は文法的にこれと同等のものは、いずれかの位置でアミン基で置換された、先に定義されたアルキル基を意味する。これに加え、アルキルアミンは、上記アルキル基の項で概略した、他の置換基を有することもできる。このアミンは、第１級(-NH₂R)、第２級(-NHR₂)又は第３級 (-NR₃)であることができる。このアミンが、第２級又は第３級アミンである場合は、適当なR 基は、前述のアルキル基である。好ましいアルキルアミンは、p-アミノベンジルである。下記のようにこのアルキルアミンが配位座障壁として供される場合、例えばこのアルキルアミンがピリジン又はピロール環を含むような場合は、好ましい具体例では、アミンの窒素原子を、配位原子として使用する。本願明細書において“リン部分”は、PO(OH)(R₂₅)₂基を含む部分を意味する。このリンは、アルキルリンで；例えば、DOTEP は、DOPAの置換基としてのエチルリンを使用する。R₂₅は、アルキル、置換されたアルキル、ヒドロキシであってよい。好ましい具体例は、PO(OH)₂R₂₅基を有する。前述の置換基は、下記のように、水素又はブロック成分であってもよい。別の具体例において、金属イオンがGd(III)である場合に、好ましいキレート化剤は、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)又は置換されたDTPAである。DPTAは、下記の構造を有する：構造３本願明細書において“置換されたDPTA”とは、DPTAが、下記のいずれかの位置で置換できることを意味する：構造４米国特許第5,087,440 号参照。適当なR 置換基は、水素、アルキル基、アルキルアミン基、リン部分、およびブロック成分を含み、これらは全て前述のものである。同じく当業者には、先に定義された各位置に、２個のR 基（R'及びR"）が存在できるが、ここに記載したように、R 基の１個以外は全て、水素であることが好ましい。別の具体例において、金属イオンがGd(III)であるならば、好ましいキレート化剤は、1,4,7,10- テトラアザシクロドデカン-N,N',N",N"'- テトラエチルリン (DOTEP)又は置換されたDOTEP である（米国特許第5,188,816 号参照）。DOTEP は、下記の構造を有する：構造５ DOTEP は、前述と同様のR 置換基を有することができる。別の適当なGd(III)キレート化剤は、前述のAlexander の論文、前述のJacKels の論文、米国特許第5,155,215 号、第5,087,440 号、第5,219,553 号、第5,188, 816 号、第4,885,363 号、第5,358,704 号、第5,262,532 号、及びMeyerらの論文、Invest.Radiol.、25:S53頁（1990年）などに記載されている。常磁性イオンがFe(III)である場合は、Fe(III)は６個の配位原子と結合することができるので、適当なキレート化剤は、６個未満の配位原子を有する。Fe(III )の適当なキレート化剤は、当該技術分野において周知であり、例えばLauffer らの論文、J.Am.Chem.Soc.、109:1622頁（1987年）；Lauffer の論文、Chem.Re v.、87:901-927頁（1987年）；及び米国特許第4,885,363 号、第5,358,704 号及び第5,262,532 号を参照でき、これらは全てFe(III)に適したキレート化剤について記載している。常磁性イオンがMn(II)(Mn+2)である場合は、Mn(II)は６又は７個の配位原子と結合することができるので、適当なキレート化剤は、５又は６個未満の配位原子を有する。Mn(II)イオンの適当なキレート剤は、当該技術分野において周知であり、例えばLauffer の論文、Chem.Rev．、87:901-927頁（1987年）及び米国特許第4,885,363 号、第5,358,704 号及び第5,262,532 号を参照できる。常磁性イオンがYt(III)である場合は、Yt(III)は８又は９個の配位原子と結合することができるので、適当なキレート化剤は、７又は８個未満の配位原子を有する。Yt(III)イオンの適当なキレート剤は、DOTA及びDPTA並びにこれらの誘導体（Moi らの論文、J.Am.Chem.Soc.、110:6266-6267 頁（1988年）参照）、並びに前述の米国特許第4,885,363 号などに記載されたキレート化剤を含むが、これらに限定されるものではない。常磁性イオンがDy+3(Dy(III)）である場合は、Dy(III)は８又は９個の配位原子と結合することができるので、適当なキレート化剤は、７又は８個未満の配位原子を有する。前述のように、適当なキレート化剤が、当該技術分野において公知である。好ましい具体例において、キレート化剤及びブロック成分は共有結合され；すなわち、ブロック成分は、キレート化剤の置換基である。この具体例において、置換されたキレート化剤は、結合した金属イオンと共に、標的物質が存在しない場合は、可能性のある占拠又は保護された配位座を全て有する；すなわち配位的に飽和されているような金属イオン錯体を含む。別の具体例において、キレート化剤及びブロック成分は、共有結合していない。この具体例においては、ブロック成分は、標的物質が存在しない状態で、迅速な水分子交換を妨げるのに十分な金属イオンに対する親和性を有している。しかし、この具体例において、ブロック成分は、該金属イオンに対してよりも、標的物質に対してより高い親和性を有する。従って、標的物質が存在する場合は、このブロック成分は、該金属イオンから離れて、標的物質と相互作用する傾向があり、その結果、該金属イオン錯体の配位座が自由になり、かつ迅速な水交換及び緩和性の上昇をもたらす。重要なことは、該金属イオン、キレート化剤及びブロック成分を含む金属イオン錯体は、ブロック成分が金属イオンの内部配位球体中にある場合には、迅速な水分子交換が容易ではなく、その結果標的物質が存在しないと、画像増強は少ないか、もしくはほとんどないことである。本願明細書において“ブロック成分”又は文法的にこれと同等のものは、標的物質と相互作用することができ、かつ特定の環境下で該金属イオン錯体の金属イオンの少なくとも１個の配位座内で水交換を実質的に保護することができるような、本発明のキレート化金属イオン錯体に会合した官能基を意味する。例えば、このブロック成分は、本発明の金属イオン錯体と結合又は会合した場合は、標的物質が存在しない状態では、金属イオンの少なくとも１個の配位座を占拠又は保護する。従ってこの金属イオンは、標的物質の存在しない状態で、該キレート剤及び１個又は複数のブロック成分で配位的に飽和される。ブロック成分は、いくつかの成分を含むことができる。このブロック成分は、下記に説明するように、標的物質と相互作用することが可能な、官能部分を有する。この官能部分は、該ブロック成分の配位原子（複数）を提供することも、しないこともできる。これに加え、ブロック成分は、１個以上の連結基を含み、該ブロック成分成分の正確な間隔及び結合をもたらすことができる。更にブロック成分の官能基が配位原子に寄与しないような具体例において、このブロック成分は、配位座障壁を含むことができ、これは、配位座原子を提供するか、もしくは配位座での迅速な水交換を立体的に阻害するかのいずれかをもたらし；すなわち、この配位座障壁は、配位座を占拠もしくは保護することができる。本願明細書における“標的物質と相互作用することが可能”とは、該ブロック成分が、標的物質に親和性を有することを意味し、その結果該ブロック成分は、標的物質が存在する状態で、該金属イオン錯体の配位座の少なくとも１個を保護又は占拠することを止めるであろう。従って、前述のように、このブロック成分は、標的物質の存在しない状態では、この金属イオンの少なくとも１個の配位座を保護又は占拠する。しかし、標的物質が存在する状態では、このブロック成分は、標的物質と会合又は相互作用し、かつ金属イオンとの会合から離され、従って金属イオンの配位座の少なくとも１個を自由にし、その結果この部位で迅速な水交換を生じることができ、画像の増強をもたらす。前述のブロック成分及び標的物質の相互作用の性質は、MRI によって検出又は可視化される標的物質によって決まる。例えば適当な標的物質は、酵素；タンパク質；ペプチド；Ca+2、Mg+2、Zn+2、Cl- 及びNa+ のようなイオン；cAMP；細胞表面受容体のような受容体及び配位子；ホルモン；抗原；抗体；ATP ；NADH；NA DPH；FNNH₂；FADH₂；補酵素A（アシルCoA 及びアセチルCoA）；並びにビオチンなどを含むが、これらに限定されるものではない。いくつかの具体例において、この相互作用の性質は不可逆的であり、その結果該ブロック成分は、配位座を保護又は占拠するために再会合することはなく；これは例えばブロック成分が、標的酵素に曝された際に切断されるような酵素基質を含む場合である。あるいは、相互作用の性質は可逆的であり、その結果該ブロック成分は、該錯体と再会合し、水交換を妨げ；これは例えばブロック成分が、前述のようなイオン配位子を含む場合である。対応するブロック成分は、酵素基質又は阻害剤、受容体リガンド、抗体、抗原、イオン結合化合物などであろう。好ましい具体例において、標的物質は酵素であり、かつブロック成分は酵素基質である。この具体例においてブロック成分は、本発明の金属イオン錯体により切断され、該金属イオン錯体の少なくとも１個の配位座において水交換をもたらす。この具体例は、標的物質の１個の分子が、多くの活性化された金属イオン錯体、すなわちブロック成分がもはや金属イオンの配位座を占拠又は保護していないような金属イオン錯体を生じることができるので、画像増強の増幅をもたらす。当業者に理解されるように、可能性のある酵素標的物質は、非常に広範である。この標的物質酵素は、例えば診断を目的として、疾患状態との相関を基にして選択することができる。あるいは、本発明の金属イオン錯体は、このような相関を確立するために使用することができる。適当な酵素の種類は、プロテアーゼ、炭水化物分解酵素、リパーゼのような加水分解酵素；ラセミ化酵素、エピメラーゼ、互変異性酵素又はムターゼのような異性化酵素；転移酵素；リン酸基転移酵素及びリン酸化酵素を含むが、これらに限定されるものではない。当業者に理解されるように、適当な酵素標的である可能性のあるリストは、非常に膨大である。循環システム内の細動脈硬化の斑及び病巣、炎症、創傷、免疫応答、腫瘍の発生又は維持に関連した酵素類は、本発明を用いて検出することができる。ラクターゼ、マルターゼ、スクラーゼ又はインベルターゼ、α−アミラーゼ、アルドラーゼ、グリコーゲンホスホリラーゼ、ヘキソキナーゼのようなリン酸基転移酵素、セリン、システイン、アスパルチルのようなプロテアーゼ、及びメタロプロテアーゼも検出することができ、これはトリプシン、キモトリプシン、及び他の治療に関連したセリンプロテアーゼ、例えばtPA、及び他の血栓崩壊カスケードのプロテアーゼ；カテプシンB 、L 、S 、H 、J 、N 及びO を含むカテプシン；及びカルパインを含むが、これらに限定されるものではない。同様に、細菌及びウイルス感染症を、特徴的な細菌及びウイルスの酵素により検出することができる。当該技術分野において理解されるように、このリストは限定を意味するものではない。一旦標的酵素が同定されかつ検出されると、酵素基質のブロック成分は、酵素基質に特異的な周知のパラメーターを用いて設計することができる。例えば、酵素標的基質がプロテアーゼである場合は、このブロック成分は、標的プロテアーゼによって切断されるペプチド又はポリペプチドであることができる。本願明細書の“ペプチド”又は“ポリペプチド”は、ペプチド結合によって共有結合された約２〜約15個のアミノ酸残基を有する化合物を意味している。好ましい具体例は、約２〜約８個のアミノ酸のポリペプチドを用い、約２〜約４個が最も好ましい。好ましくはこのアミノ酸は、天然に生じるアミノ酸であるが、アミノ酸アナログ及び模倣ペプチド構造も有用である。特定の環境下では、このペプチドは、１個のアミノ酸残基のみであることができる。同様に、前記酵素標的物質が、炭水化物分解酵素である場合は、このブロック成分は、標的炭水化物分解酵素によって切断が可能である炭水化物基であろう。例えば、この酵素標的が、ラクターゼ又はβ−ガラクトシダーゼである場合は、この酵素基質ブロック成分は、ラクトース又はガラクトースである。同様に酵素／ブロック成分の対は、スクラーゼ／ショ糖、マルターゼ／マルトース、及びα−アミラーゼ／アミロースを含む。このブロック成分それ自身は、この金属イオンの少なくとも１個の配位座を、保護又は占拠することができる。すなわち、酵素基質の１個以上の原子（又は下記のように生理物質と相互作用する部分）が、それ自身配位原子を提供するか、さもなければ立体障害によって金属イオンへの接近を阻害することである。例えば、下記実施例において概説されたガラクトースブロック成分の１種以上の原子は、Gd(III)金属イオンへの直接の配位原子であるように見える。同様にプロテアーゼ標的に対するペプチドをベースにしたブロック成分は、配位原子に寄与する。別の具体例において、このブロック成分は更に、１個以上の酵素基質ブロック成分によって、該錯体に共有的に繋がれた“配位座障壁”を含む。この具体例において、配位座障壁は、標的酵素物質が存在しない状態で、金属イオンの少なくとも１個の配位座を保護又は占拠する。配位座障壁は、配位原子がブロック成分の官能部分、すなわち該標的物質と相互作用するブロック成分成分によってもたらされない場合に、使用される。酵素基質部分（複数）は、配位座障壁の金属イオン錯体への、繋がり、共有結合として供される。酵素標的が存在する場合には、この酵素は、酵素基質の１個以上を、基質内、又は金属イオンへの結合点のいずれかで切断し、その結果配位座障壁が自由になる。この１配位座又は複数の座はもはや保護されず、かつ周囲の水が自由になり、該金属イオンの配位座で迅速に交換し、その結果画像を増強する。ある具体例において、配位座障壁は、金属イオン錯体に、図１に示されたように、一方の端で結合している。この酵素標的が、基質ブロック成分を切断する場合は、この配位座障壁は、完全に放出される。別の具体例において、配位座障壁は、図２に示された２個の結合のように、金属イオン錯体に、１個より多い基質ブロック成分で結合している。この酵素標的は、一方のみを切断し、その結果配位座障壁を取り除き、かつこの配位座で水交換をもたらすが、金属イオン錯体に結合した配位座障壁を残す。あるいは、この酵素は、金属イオン錯体から完全に配位座障壁を切断することができる。好ましい具体例において、配位座障壁は、金属イオンの配位座の少なくとも１個を占拠する。すなわち配位座障壁は、少なくとも１個の配位原子を金属イオンに供するような原子を、少なくとも１個有する。この具体例において、配位座障壁は、先に定義した、アルキルピリジン、アルキルピロリン、アルキルピロリジン及びアルキルピロールを含むアルキルアミン基、もしくはカルボキシル基又はカルボニル基であってよい。配位原子に寄与しないような配位座障壁の部分は、連結基とみなすこともできる。好ましい配位座障壁を、図２に示した。別の具体例において、配位座障壁は、配位座を直接占拠しないが、かわりにこの部位を立体的に保護する。この具体例において、配位座障壁は、先に定義したアルキル又は置換された基、もしくはペプチド又はタンパク質のような他の群であってよい。この具体例においては、配位座障壁は、該金属イオン錯体の両側に２個の酵素基質を介して連結されることが好ましく、効果的には、図２に示されたように、配位座障壁を、該金属イオン錯体の１配位座又は複数の座を越えて“伸ばす”。いくつかの具体例において、配位座障壁は、一方では酵素基質を介して“伸び ”、金属イオン錯体に共有結合し、かつ他方では下記のような連結部位である。別の具体例において配位座障壁は、一方で１個の酵素基質を介して連結され；すなわち、配位座障壁の金属イオン錯体への親和性は、水への親和性よりも高く、その結果配位座障壁及び酵素基質を含むブロック成分は、標的酵素が存在しない状態で、利用できる配位座を保護又は占拠する。別の具体例において、ブロック成分は、酵素阻害剤であってよく、酵素の存在下では、この阻害剤ブロック成分は、金属イオン錯体から解離し、該酵素と相互作用もしくは結合し、その結果金属イオンの内部配位球体を、水との相互作用のために自由にする。前述のように、この酵素阻害剤は、酵素標的基質、及び酵素の対応する公知の特性を基に選択される。好ましい具体例において、標的物質は、生理物質である。酵素／基質の具体例として、生理物質は金属イオン錯体のブロック成分と相互作用し、そのため該生理物質の存在下では、金属イオン錯体の少なくとも１個の内部球体配位座において、迅速な水交換が生じる。従って、標的物質は生理的活性イオンであり、かつブロック成分はイオン結合配位子である。例えば実施例に示すように、標的物質はCa+2イオンであってよく、かつブロック成分は、当該技術分野で公知であるようなカルシウム結合配位子であってよい（Grynkiewicz らの論文、J.Biol.Chem. 、260(6):3440-3450頁（1985年）；Haugland R.P．の論文、Molecular Probes H andbook of Fluorescent Probes and Research Chemical 、(1989-1991年)を参照）。他の適当な標的イオンは、Mn+2、Mg+2、Zn+2、Na+ 及びCl- である。 Ca+2が標的物質である場合は、好ましいブロック成分は、Tsien の論文、Bioc hem.、19:2329-2404頁（1980年）に記載されたような、ビス(o- アミノ- フェノキシ)エタン-N,N,N',N'- 四酢酸(BAPTA)、エチレングリコールビス（β−アミノエチルエーテル）-N,N,N',N'- 四酢酸(EGTA)；エチレンジアミン四酢酸(EDTA)；及びこれらの誘導体の酢酸基を含むが、これらに限定されるものではない。Ca+2 及び他の２価のイオンのその他の公知のキレート化剤は、クイン2(quin2)(2-[[2 -[ビス（カルボキシメチル）アミノ]-5-メチルフェノキシ］メチル-6- メトキシ -8-［ビス（カルボキシメチル）アミノ］キノリン；フラ-1、フラ-2、フラ-3 、スチル-1、スチル-2及びインド-1（前掲のGrynkiewick の論文を参照）などである。酵素／基質の具体例について、この代謝物質が、動物の特定の疾患及び状態に関連付けられている。例えば下記に概説するように、BAPTA-DOTA誘導体は、アルツハイマー疾患及び他の神経疾患の診断に使用することができる。いくつかの具体例において、本発明の金属イオン錯体は、１個の会合又は結合したブロック成分を有する。このような具体例において、１個のブロック成分は、少なくとも１個の配位座において、水分子交換を妨げる。あるいは、下記に記載したように、１個のブロック成分は、１より多い配位座で、水分子交換を妨げる。別の具体例において、２個以上のブロック成分が、１個の金属イオン錯体に会合し、少なくとも１個以上の配位座での水分子交換を妨げている。本発明のブロック成分は、官能性ブロック成分に加え、連結基を更に含むことが理解されなければならない。つまりブロック成分は、連結基及び／又は配位座障壁と組合わせられた官能性ブロック成分を含み得る。連結基は、該金属イオン錯体の立体的問題点を最適化するために使用されるであろう。つまり、ブロック成分の金属イオンとの相互作用を最適化するために、連結基が導入され、官能性ブロック成分に配位座を保護又は占拠させる。一般に、この連結基は、構造的柔軟度をもたらすように選択される。例えばこのブロック成分が、錯体から切断されるブロック成分を生じないような生理物質と相互作用する場合には、この連結基は、このブロック成分を該錯体からいくらか移動しなければならず、その結果少なくとも１個の配位座での水交換が増加する。一般に適当な連結基は、先に定義されたアルキル基、及び先に定義されたアルキルアミン基を含むが、これらに限定されるものではない。好ましい連結基は、 p-アミノベンジル、置換されたp-アミノベンジル、ジフェニル及び置換されたジフェニル、ベンジルフランのようなアルキルフラン、カルボキシ、及び炭素の長さが１〜10の直鎖のアルキル基を含む。特に好ましい連結基は、p-アミノベンジル、メチル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、酢酸、プロピオン酸、アミノブチル、p-アルキルフェノール、4-アルキルイミダゾールである。連結基の選択は、一般に、周知の分子モデル法を用いて行い、金属イオンの１配位座又は複数の座の妨害を最適化する。このブロック成分は、金属イオン錯体に様々な方法で結合している。好ましい具体例においては、前述のように、ブロック成分は、連結基を介して金属イオンに結合している。あるいはブロック成分は、金属イオン錯体に直接結合し；例えば下記に説明したように、ブロック成分は、キレート化剤の置換基であることができる。このブロック成分は、様々なパラメーターを用いて、選択しかつ設計される。配位座障壁を用いる、すなわちブロック成分の官能基が配位原子を提供せず、かつこの配位座障壁が両側で固定されるか又は確保されるような具体例において、このブロック成分の配位座障壁の金属イオン錯体に対する親和性は、これはその場で繋がれるので大きい必要はない。つまりこの具体例において、錯体は、標的物質が存在しない状態では、“オフ”である。しかしブロック成分が、いくらかの回転又は柔軟性をブロック成分にもたらすような方法で錯体に連結している場合、例えば一方のみで連結しているような具体例においては、ブロック成分は、大半の時間、配位座を占拠するように設計されなければならない。従って、例えばこの実施例のガラクトース-DOTA 構造は、ガラクトシダーゼの存在下では、シグナルのおおよそ20％の増加をもたらし、その結果ガラクトースブロック成分が、配位座の保護又は占拠、及び溶液中の自由な回転との間で、平衡であることを示している。図１に示したように、ブロック成分が両側で共有的に繋がっていない場合は、ブロック成分及び配位座障壁は、該錯体の少なくとも１個の配位座での迅速な水交換を妨げるために、ブロック成分を十分に錯体に会合させる、３種の基本的な相互作用を最大にするように選択されることを理解しなければならない。第一に、ブロック成分及び金属イオンの間には、ブロック成分を該錯体に会合させる、静電気相互作用が存在する。第二に、ファンデルワールス力及び双極子相互作用が存在する。第三に、配位子相互作用、すなわちブロック成分の１個以上の官能基を、金属に対する配位原子として供することができる。更に連結基は、特定の立体配座を強いるか又は支持し、会合したブロック成分に対し平衡化するように選択される。同様に、該分子における自由度の除去は、特定の立体配座を有利にする。従って、例えばブロック成分がW 、X 、Y 又はZ に結合された場合の、構造６のR₉からR₁₂位までに等価の位置での、アルキル基、特にメチル基の追加は、ブロック成分が、保護位を支持するようにすることができる。当業者が理解するように、同様の制限が、別の具体例においても行われる。可能性のあるブロック成分は、それが官能性であるか；すなわちこれらが、迅速な水交換を妨げるために、該錯体の適当な１配位座又は複数の座を十分に占拠又は保護しているかどうかであるを知るために、容易に試験することができる。従って、例えば錯体類は、可能性のあるブロック成分を持つように生成され、次に画像形成実験において、このブロック成分がないキレート化剤と比較される。このブロック成分が“保護するもの”として十分であることが一旦示されると、標的物質が添加され、かつ標的物質との相互作用が、水交換を増加し、その結果画像が増強されることを示すために、この実験が繰り返される。従って前述のように、本発明の金属イオン錯体は、キレート化剤及び少なくとも１個のブロック成分に結合した常磁性金属イオンを含む。好ましい具体例においては、この金属イオン錯体は、構造６に示した式を有する：構造６この具体例において、M は、Gd(III)、Fe(III)、Mn(II)、Yt(III)、Cr(III)及び Dy(III)からなる群から選択された常磁性金属イオンである。A 、B 、C 及びD は、単結合又は二重結合のいずれかである。R₁からR₁₂基は、アルキル基、先に定義した置換されたアルキル基、リン基、又は先に定義したブロック成分である。R₁からR₁₂の少なくとも１個は、ブロック成分である。 A 、B 、C 又はD のいずれか又は全ては、単結合又は二重結合であることができる。これらの結合の１個以上が二重結合である場合には、この二重結合の炭素に結合した置換基が１個のみであることが理解される。例えば、A が二重結合である場合は、それぞれの炭素に結合した１個のR₁基及び１個のR₂基のみであり；好ましい具体例においては、下記のように、このR₁及びR₂基は、水素である。好ましい具体例において、A は単結合であり、それぞれの炭素に２個のR₁基及び２個のR₂基を有することが可能である。好ましい具体例において、これらの基は、１個のブロック成分以外は、全て水素であるが、別の具体例においては、同じ又は異なる２個のR 基を用いる。つまり、R₁位は、水素及びブロック成分、並びに R₂位は、２個の水素、２個のアルキル基、もしくは水素及びアルキル基が結合することができる。 W、X 、Y 及びZ 基の正確な組成は、金属イオンの存在によって決まると理解される。すなわち金属イオンが存在しない場合には、W、X 、Y 及びZ は、-OH、 -COOH 、-CH₂OH又は-CH₂COOHであるが；しかし金属イオンが存在する場合には、 -OH 、-COO- 、-CH₂OH又は-CH₂COO-である。 DOTAに利用する場合は、DOTA環の４個の窒素、及び W、X 、Y 及びZ 基は、常磁性金属イオンに対して、８個の配位原子を提供する。第９配位原子は、R₁から R₁₂位のいずれか１個所で置換されたブロック成分によって提供される。好ましい具体例において、別のR 基は、水素又はメチルであり；特に好ましい具体例においては、キレート化剤はGd-MCTA であり、これはDOTA環に１個のメチル基を有する（Meyer らの論文、Invest.Radiol.、25:S53頁（1990年）参照）。好ましい具体例において、この組成物は、構造７に示された式を有する：構造７この具体例において、金属イオン錯体に１個のブロック成分が結合している。すなわちR 基は、１個以外は全て水素である。このブロック成分は、R 位のいずれかの位置であることが理解されなければならない。好ましい具体例において、磁気共鳴画像法の造影剤は、Ca+2イオンの検出に使用され、下記構造を有する：構造８この具体例において、ブロック成分は、連結基及びBAPTA 分子を含むが、これらのフラ型Ca+2配位子のいずれかは、置換され得る。理論裏付けられたものではないが、このBAPTA 部分のカルボキシ基の１個は、Ca+2が存在しない場合には、配位原子をもたらすように見える。しかしCa+2が存在する場合は、このカルボキシ基は、Ca+2とキレート形成し、そのため配位基として使用することができず、その結果迅速な水交換がもたらされる。好ましくは、この金属イオンはGd(III) であり、R 基は全て水素であり、かつW 、X 、Y 及びZ 基は、カルボキシ基である。別の具体例において、金属イオン錯体は、構造９に示した式を有する：構造９この具体例において、R₂₂、R₂₃及びR₂₄は、ブロック成分を含み、R₂₃は、配位原子に寄与するような配位座障壁である。R₂₂及びR₂₄基は、R₁からR₁₂位のいずれかで結合できることが理解される。好ましいR₂₃基は、前掲の化合物及び図２に示されたものを含むが、これらに限定されるものではない。R₂₂及びR₂₄は、同様に、先に定義し、かつ下記構造10で示された連結基を含む。好ましいR₂₂及びR₂₄ 基は、炭水化物分解酵素及びペプチドのような、酵素に曝されると切断されるような酵素基質を含む。従って標的物質かβ−ガラクトシダーゼのような炭水化物分解酵素である場合は、この組成物は構造10に示された式を有する：構造10 この具体例において、ブロック成分は、２個の連結基、２個の炭水化物分解酵素、及び１配位座障壁を含む。この炭水化物分解酵素は、ラクトース又はβ−ガラクトシダーゼによって認識されるようなβ(1,4)連結のような、炭水化物分解酵素によって認識される連結を介して、錯体に結合している。このR₂₂基は、炭水化物分解酵素が存在しない場合は配位原子を提供し、この錯体において、迅速な水交換は存在しない。β−ガラクトシダーゼのような炭水化物分解酵素に曝された場合は、１個又は両方の炭水化物分解酵素のブロック成分を切断し、配位原子を取り除き、迅速な水交換をもたらす。好ましくは、R 基は水素であり、並びにW 、X 、Y 及びZ はカルボキシ基である。あるいはブロック成分は、プロテアーゼ標的物質に対するペプチドを含むことができる。別の具体例では、構造10の炭水化物分解酵素の代わりにペプチドを用いる。すなわち、２〜５個のアミノ酸を有するペプチド又はアナログは、該錯体の一方の側から他方へと“伸び”、かつ連結基を使用することもしないこともできる。別の具体例においては、金属イオン錯体は、構造11で示された式を有する：構造11 S 、T 、U 及びV は、-OH、-COO、-CH₂OH、-CH₂COO-、又はブロック成分である。この具体例において、DOTA環の４個の窒素、及びS 、T 、U 又はV の中の３個は、常磁性金属イオンに、７個の配位原子を提供する。残りの配位原子は、ブロック成分によって提供される。S 、T 、U 又はV 位のひとつで置換されたブロック成分によって提供される。あるいは、これらの配位座は、S 、T 、U 又はV 基によって提供された配位原子によって満たされるか、もしくは、S 、T 、U 又は V 構造によって保護されるか、もしくはこれら両方である。好ましい具体例において、この組成物は、構造12に示された式を有する：構造12 この具体例において、金属イオン錯体に結合した１個のブロック成分がある。このブロック成分が、S 、T 、U 又はV 位のいずれかであると理解されなければならない。同様に１個のブロック成分は、DTPAに結合することができる。好ましい具体例において、磁気共鳴画像法の造影剤は、構造13で示された式を有する：構造13 この具体例において、ブロック成分は、ラクトース又はβ−ガラクトシダーゼによって認識されるようなβ(1,4)連結を介して該錯体に結合した、連結基及び炭水化物を含む。理論的裏付けはないが、ガラクトース部分は、配位原子を提供し、β−ガラクトシダーゼが存在しない状態では、該錯体において迅速な水交換が生じないように見える。β−ガラクトシダーゼに曝された場合は、この炭水化物ブロック成分は切断され、配位原子を取り除き、かつ迅速な水交換を生じる。好ましくはR 基は水素であり、W 、X 、Y 及びZ 基はカルボキシである。更なる具体例において、構造14に示された式を有する金属イオン錯体を利用する：構造14 前述のように、H 、I 、J 、K 及びL 基の正確な組成は、この金属イオンの存在によって決まると理解される。つまり、該金属イオンが存在しない場合は、H 、I 、J 、K 及びL は、-OH 、-COOH 、-CH₂OH又は-CH₂COOHであるが；該金属イオンが存在する場合は、-OH 、-COO、-CH₂OH又は-CH₂COO-である。この具体例においてR₁₃からR₂₁は、アルキル、置換されたアルキル、リン部分又はブロック成分であり、これらは全て先に定義したものである。好ましい具体例において、R₁₂からR₂₁は水素である。R₁₃からR₂₁、H 、I 、J 、K 及びL の少なくとも１個は、先に定義したブロック成分である。これに加え、本発明の錯体及び金属イオン錯体は、更に１個以上の標的部分を有する。つまり、標的部分は、R 位のいずれかに結合することができるが、好ましい具体例においては、この標的部分は、配位原子とは置換されない。本願明細書において“標的部分”とは、錯体を、特定の配置又は会合へと向かわせるか又は指向する官能基を意味する。従って例えば抗体、細胞表面受容体配位子及びホルモン、脂質、糖及びデキストラン、アルコール、胆汁酸、脂肪酸、アミノ酸及びペプチドが、特定の部位に、この造影剤を局在するか又は向かわせるように結合することができる。好ましい具体例において、本発明の金属イオン錯体は、水溶性、又は水性溶液中において可溶性である。本願明細書中において“水性溶液中において可溶性” とは、このMRI 用薬剤が、水性溶液並びに他の生理的緩衝液及び溶液中で、かなりの溶解度を有すると理解される。溶解度は様々な方法で測定できる。ある具体例において、溶解度は、米国薬局方の溶解度分類を用いて測定され、この金属イオン錯体は、極めて溶けやすい（溶質１部に溶媒１部未満が必要）、かなり溶けやすい（溶質１部に溶媒１〜10部必要）、溶けやすい（溶質１部に溶媒10〜30部必要）、やや溶ける（溶質１部に溶媒30〜100 部必要）、又はわずかに溶ける（溶質１部に溶媒100 〜1000部必要）のいずれかである。特定の金属イオン錯体が、水溶液に溶解するかどうかの試験は、日常的なものであることは、当業者に理解されるであろう。例えば、MRI 用薬剤１部を溶解するのに必要な溶媒の部を測定するか、又はg/mlの溶解度を決定する。本発明の錯体は、一般に周知の方法で合成される。例えば、前掲のMoi らの論文；前掲のTsien らの論文；Broch らの論文、J.Am.Chem.Soc.、2987頁（1971年）；前掲のAlexander の論文（1995年）；前掲のJackels の論文（1990年）；米国特許第5,155,215 号、第5,087,440 号、第5,219553 号、第5,188,816 号、第4 ,885,363 号、第5,358,704 号、第5,262,532 号；前掲のMeyer らの論文（1990 年）；前掲のMoi らの論文（1988年）；及びMcMurrayらの論文、Bioconjugate C hem.、３(2):108-117 頁（1992年）を参照。 DOTA誘導体については、合成は、サイクレン環主鎖の窒素置換又は炭素置換のいずれが望ましいかによって決まる。窒素置換については、実施例のガラクトース-DOTA 構造によって例示されるように、この合成は、当業者には周知のサイクレン又はサイクレン誘導体で始まり；米国特許第4,885,363 号及び第5,358,704 号を参照。図３及び４は、ガラクトース-DOTA 誘導体によって例示された窒素置換を示している。炭素置換については、実施例のBAPTA-DOTA構造によって例示されるような、周知の技術を用いる。例えば前掲のMoi らの論文、及び前掲のGansowの論文を参照のこと。図５及び６は、BAPTA-DOTA型誘導体によって例示された炭素置換を示している。本発明の造影剤は、当業者には公知のように、適当な金属イオンと錯体形成している。ここでこの構造は、全て金属イオンを含んでいるにもかかわらず、本発明の造影剤は、最初に金属イオンの存在を必要とはしないと理解される。金属イオンは、酸化物の形状又はハロゲン化物の形状で、水に添加することができ、かつ等モル数の造影剤組成物で処理される。この造影剤は、水性の溶液又は懸濁液として添加することができる。中性のpHを維持するために必要であるならば、希釈した酸又は塩基を添加することができる。温度100 ℃程度での加熱が、必要なこともある。本発明の錯体は、例えばHPLCシステムを用いて、単離し、かつ精製することができる。この造影剤の医薬として許容できる塩を含有する医薬組成物は、この錯体は溶液中にある状態で中和されるよう、同じく塩基を用いて調製することができる。この錯体の一部は、形態的には変化せず、かつ対イオンが不要である。本発明の金属イオン錯体は、一旦合成されると、磁気共鳴画像法の造影剤又は増強剤として使用される。特に本発明の機能的MIR 用薬剤には、いくつかの重要な用途がある。第一にこれらは、下記に概説するように、脳の疾患の診断に使用される。第二にこれらは、心筋梗塞対虚血の同時検出及び鑑別に使用することができる。第三にこれらは、腫瘍の位置に関する抗原及び免疫細胞化学の研究において、in vivo、すなわち全生体において、使用することができる。第四にこれらは、毒物及び薬剤の結合部位の同定及び局在化に使用することができる。これらに加え、薬物療法に対する生理学的反応を迅速に追跡するために使用することができる。本発明の金属イオン錯体は、公知のガドリニウムMRI 用薬剤と類似の方法で使用することができる。例えば前掲のMeyer らの論文；米国特許第5,155,215 号及び第5,087,440 号；Margerstadt らの論文、Magn.Reson.Med．、3:808 頁（1986 年）；Runge らの論文、Radiology、166:835 頁（1988年）；及びBousquetらの論文、Radiology、166:698 頁（1988年）を参照。この金属イオン錯体は、当該技術分野において公知であるように、細胞、組織、又は患者に投与される。本発明の目的に関して“患者”とは、ヒト、並びに実験動物のような他の動物及び生物の両方を含んでいる。従って、この方法は、ヒトの治療及び獣医学の用途の両方で利用できる。これに加え、本発明の金属イオン錯体は、組織又は細胞の画像形成に使用することができ；例えばAguayoらの論文、Nature、322:190 頁（1986 年）を参照のこと。一般に、本発明の造影剤錯体の滅菌水溶液を、経口的、経くも膜的及び特に経静脈的方法を含む様々な方法で、濃度0.003 〜1.0 モルで、患者に投与するが、好ましい用量は、体重1kg 当たり0.03、0.05、0.1 、0.2 及び0.3 ミリモルである。用量は、画像形成される構造によって決まる。類似の錯体の適量については、米国特許第4,885,363 号及び第5,358,704 号に概説されている。これに加え、本発明の造影剤は、例えばリポソーム（Navon の論文、Magn.Res on.Med．、3:876-880 頁（1986年）参照）又はミクロスフェアのような、特定の送達システムにより送達され、様々な臓器によって選択的に取り込まれる（米国特許第5,155,215 号参照）。いくつかの具体例においては、本発明のMRI 用薬剤の血中クリアランス時間（又は半減期）が増すことが望ましい。これは、例えばこのキレート化剤に、炭水化物の高分子を添加することによって達成される（米国特許第5,155,215 号参照）。従って、ある具体例は、本発明の組成物の置換基R として、多糖類を使用する。好ましい具体例は、血液−脳関門を通過する錯体を利用する。従って当該技術分野において公知であるように、中性DOTA誘導体を形成するために、アルコールによってカルボン酸が置換されたDOTA誘導体は、血液−脳関門を通過することが示されている。従って例えば、Ca+2イオンを検出するブロック成分を有する、血液−脳関門を通過する中性錯体が設計されている。これらの化合物は、アルツハイマー症を含む、様々な神経学的疾患のMRI において使用される。現在、アルツハイマー症を正確に診断することは困難であり、例えば抑鬱、又は他の治療可能な臨床症状から、アルツハイマー症を鑑別するための、生理学的基礎を得るためには有用であろう。下記の実施例は、前述の本発明を用いる方法を、より詳細に説明するため、更には本発明の各種態様を実行するために意図された最善の態様を詳述するためのものである。これらの実施例は、本発明の範囲を制限することはなく、むしろ詳細に説明する目的で提示される。本願明細書に引用された参照は、参照として明確に組込まれている。実施例実施例１ガラクトース-DOTA 誘導体の合成及び特徴 Do3a- ヒドロキシエチル- β- ガラクトースガドリニウム錯体合成（図４）：アセチル基で保護された臭化- ガラクトース(Aldrich社)を、ブロモエタノールと反応した。アセチルガラクトースのα−及びβ−ブロモエチルエーテルの様々な比が、良い収量で得られた。これらの異性体は、シリカゲルクロマトグラフィーを用いて分離し、かつアセチルブロック成分を加水分解することによって、それらの帰属を作成し、プロトンNMR 結合定数を、公知の化合物と比較した。最近、X-線構造解析により、これらの帰属の確認を行った（データは示さず）。 β−異性体を、クロロホルム還流下で、サイクレンと反応し、TLC で反応を追跡した。アセテートの加水分解は、TEA/MCOH/H₂Oで、一晩で達成され、かつ低圧で溶媒を除去した。得られた生成物を、直接ブロモ酢酸と反応し、その後pHが一定を維持するようになるまで、pH10-10.5 に維持した。可能性のある生成物は全て、酢酸アンモニウム緩衝液中で異なる電荷を有し、従って陰イオン交換クロマトグラフィーによって分離した。FPLC陰イオン交換時に、酢酸アンモニウム緩衝液勾配を用いて、所望の化合物を溶離し、218nm で検出した。80℃の水を溶媒とする酸化ガドリニウムを用いて、この錯体に金属イオンを挿入した。この反応は、蛍光分光計を用いて追跡した。この生成物を、HPLC逆相クロマトグラフィーで精製し、検出のために蛍光分光計を用い、かつこの構造を、高解像質量分析計を用いて確認した。この本質的に１容器合成である全体の収量は、25％以上であった。アセト-1- エチルブロモ- β- ガラクトース合成（図3）：1-ブロモエタン-2- オールを、2,3,4,6-アセト-1-a- ブロモ- ガラクトースと反応し、アセト-1- エチルブロモ- β- ガラクトースのα及びβアノマーの混合物(10/90)を生成し、収率は68％(8.3g)であった。フラッシュクロマトグラフィーを用いて、精製されたβアノマー得た。立体化学的帰属は、このβアノマーのX-線結晶構造解析により行った。アセト-1- エチルブロモ- β- ガラクトースを、シクレン(Aldrich Chemical Co.)と反応し、１置換生成物を得た。この酢酸ブロック成分を切断し、かつブロモ酢酸を用いて、pH10.5で、３カルボン酸置換基を添加した。この生成物を、蛍光分光計で観察しながら、陰イオン交換高速液体クロマトグラフィー(FPLC)で単離し、収率は37％であった。Gd+3又はTb+3をこの錯体に挿入し、かつ逆相HPLC分析C₁₈カラム上で、溶離液として水／アセトニトリル勾配（0〜10％）を用い、検出のために蛍光（励起274nm 及び発光315nm）を用い、反復収集を行い精製し、収率70％を得た。この固形物の高解像質量分析は、補正した正確な質量及び予測同位体比を示す示す(M+Na)の親分子イオンを提供した。別の合成経路：Do3aメチルエーテルを、文献の方法で合成した。Do3aメチルエーテルを、D₂O/d4メタノール中で、記載されたように得られたアセチルガラクトースのβ−ブロモエチルエーテルと、この反応を塩基性pHに維持しながら、反応した。この反応は、NMR で追跡した。まずメチル酢酸エステルを切断し、かつメタノールを蒸発させることによって判定されるように、この糖は可溶性となった。次にこのメチルエステルを切断のために吸収し、かつ最後にpH10付近で、糖Do 3aの形成に一致するシフトを認めた。 DO2a- ヒドロキシエチル- ジ- β- ガラクトースの合成のまとめ：クロロホルムを溶媒とした、アセチルガラクトースのβ−ブロモエチルエーテルと、シクレインの反応を行った。この反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィーを用いて精製した。α異性体は、１置換のみをもたらす一方で、図５に示されたβ異性体では、２置換生成物が得られた。酢酸に由来する腕を、前述の１置換化合物について記されたように添加し、FPLC陰イオン交換で、酸性水勾配を用いて精製した。個々の分画は、TLC 斑点分析で検出した。特徴付け：β−ガラクトシダーゼが、GadGalからガラクトピラノサルブロック成分を取り除く能力を、HPLCで試験した。この切断反応は、該錯体及びガラクトピラノース残基を伴わない錯体の、明確な保持時間を用いて、モニタリングした。天然のβ−ガラクトシダーゼと共にインキュベーションすると、溶離時間15分で、ピークが出現し、これはガラクトピラノースを有さない錯体に相当していた。対照実験では、熱で不活性化したβ−ガラクトシダーゼを用い、このピークの保持時間が、一定に保たれた。従って、このHPLC実験は、天然であるが、熱処理していない酵素によって、該錯体が酵素的に処理されることを確認した。前記錯体の水交換速度に対する、ガラクトピラノサル残基の存在の作用を、水／酸化ジュウテリウム混合物を溶媒とするテルビウム(Tb+3)誘導体の蛍光スペクトル(545nm)を測定することによって試験した。テルビウムは、キレート化された場合には、より強度の蛍光シグナル及びより長い寿命を示すので、Gdと交換した。テルビウム錯体の蛍光は、H₂O では消光したが、D₂O ではしなかった。この作用は、テルビウムの励起状態は、OH振動子とは結合するが、OD振動子とはしないために生じた。従って、この蛍光シグナルの寿命は、H₂O よりもD₂O のほうが長かった。H₂O の％に対する1/寿命をプロットし、錯体によって迅速に交換される水分子の数q.の計算が可能になった（Kumar らの論文、Pure and Appl.Chem．、65:515-520頁（1993年）；Lie らの論文、J.Am.Chem.Soc.、117:8123-8138 頁（1995年）；Zhangらの論文、Inorg．Chem.、31:5597-5600頁（1992年））。本発明のテルビウム錯体のq 値は、ガラクトピラノースの存在及び非存在において、それぞれ0.7 及び1.2 であった。従って、蛍光分析により、ガラクトピラノースブロック成分が、迅速な水交換を妨げることが確認された。前記錯体のT₁に対するガラクトピラノースの酵素的切断の作用を、NMR 分光法を用いて評価した。これらのT₁値に関連したモル量は、緩和R である。500MHzでのR 値は、該錯体プラスガラクトース(1800mMs^-1)及びマイナスガラクトース(24 00mMs^-1)について測定し、並びに関連した種Prohance(2700mMs^-1)のそれと比較した。認められた緩和の差異は、錯体についてのT₁測定値から得られた結果に対応した。蛍光分光学的実験により示された水交換の増加は、この薬剤の溶液のT₁ が、酵素処理に応じて減少することを示していた。β−ガラクトシダーゼの存在及び非存在下で測定されたT₁値の20％の差異は、この予測を確証した。２種の異なる濃度のβ−ガラクトシダーゼに曝されたこの錯体は、この溶液のT₁の同一かつ顕著な低下を示した。認められたT₁の20％の変化は、該錯体からのガラクトピラノースの切断を伴い、蛍光測定で得られた、測定された水和数q の変化と一致した。熱で不活性化した酵素を入れた該錯体の対照溶液は、低下を示さず：実際には、T₁は、わずかに上昇したように見えた。該錯体のガラクトースの存在及び非存在の間で認められたT₁の差異が、MRI 造影剤として提供されるのに十分であるかどうかを試験するために、MRI 顕微鏡を用いた。標準の反転回復系列を用いて得られた画像は、酵素的処理によって生じたT₁の変化が、MR画像において可視化できることを明らかにした（図９）。この錯体を、β−ガラクトシダーゼが入っている又は入っていないのいずれかの1.5 〜1.8mm のキャピラリーチューブに入れた。図９に示された画像は、T₁が介在したコントラストは、β−ガラクトースの作用により変化し、予測された画像のコントラストの強化が得られたことを示した。実施例2 BAPTA-DTPA及びBAPTA-DOTA誘導体の合成図７及び８に、BAPTA-DTPA誘導体合成の２種の代表的合成経路を示した。図７（好ましい方法）においては、構造１を、発表された方法（前掲のTsien らの論文）を変更し、無水メタノールを溶媒とするNaCNBrH₃を用いて、ヘキサメチレンジアミンと結合して調製した。使用した反応物の比は、6:1:0.6（ジアミン：BAP TA アルデヒド：NaCNBrH₃）であった。この反応は、濃HCl の添加により消光し、かつこの生成物を、HPLC(II)で精製した。この物質を、BAPTA の左側のブロック成分を有するDTPAのモノ（又はビス）無水物と反応し、その後Gd(III)Cl₃又は Gd₂O₃を添加した（上昇したpH、発熱）。最終生成物は、イオン交換HPLCで精製した。図８は、DTPAモノ無水物を調製し、ビスアルキルアミン(例えばNH₂(CH₂)₆(NH₂ ))と反応した。この物質を、イオン交換HPLCで精製し、アルゴン注入口及び均圧ロートを備えた丸底フラスコに入れた。無水メタノールを溶媒とするBAPTA アルデヒドを、無水メタノールを溶媒とするアルキルアミン-DTPA 溶液に滴下し、かつHCl:MeOHの６当量を添加した。この反応混合物を、HPLCで精製し、かつ前述のようにGd(III)を加え、かつ文献に記載された方法で、ブロック成分を取り除いた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者フレイザースコットアメリカ合衆国カリフォルニア州 92660 ニューポートビゾンアベニュー 720 (72)発明者ジェイコブスラッセルアメリカ合衆国カリフォルニア州 91006 アルカディアサウスエイスアベニュー 2100

Claims

【特許請求の範囲】１．錯体に結合した常磁性金属イオンを含有し： a)キレート化剤；及び b)前記金属イオンの少なくとも第１の配位座で結合し、かつ少なくとも第１配位座において水交換が増加するような、標的物質との相互作用が可能であるような、前記キレート化剤に共有結合したブロック成分を含む、MRI 用薬剤。２．前記キレート化剤が、DOTAである、請求の範囲第１項記載のMRI 用薬剤。３．前記キレート化剤が、DPTAである、請求の範囲第１項記載のMRI 用薬剤。４．前記常磁性金属イオンが、Gd(III)、Fe(III)、Mn(II)、Yt(III)、Cr(III)又はDy(III)からなる群から選択される、請求の範囲第１項記載のMRI 用薬剤。５．前記常磁性金属イオンが、Gd(III)である、請求の範囲第１項記載のMRI 用薬剤。６．下記成分を含む、MRI 用薬剤： a)n 配位原子との結合が可能な常磁性金属イオンで、ここでこの金属イオンが、該金属イオンの(n-1)又は(n-2)配位座に配位原子を有するようにキレート化剤に結合している、金属イオン；及び b)残りの１配位座又は複数の座で、迅速な水交換を妨げるような、前記キレート化剤に共有結合したブロック成分で、ここでこのブロック成分は、標的物質と相互作用することが可能であり、その結果残りの１配位座又は複数の座での水交換が増加する、薬剤。７．請求の範囲第６項記載のMRI 用薬剤： a)Gd(III)イオンの８個の配位座に配位原子を有する、Gd(III)イオン；及び b)第９配位座で迅速な水交換を妨げる、ブロック成分を含み、ここでこのブロック成分は、標的物質との相互作用が可能であり、その結果第９配位座での水交換が増加する、薬剤。８．８個の配位原子を有するキレート化剤に結合したGd(III)イオンを含む、請求の範囲第６項記載のMRI 用薬剤。９．下記式を有する、MRI 用薬剤：（式中、M は、Gd(III)、Fe(III)、Mn(II)、Yt(III)、Cr(III)及びDy(III)からなる群から選択された常磁性金属イオンであり； A 、B 、C 及びD は、単結合又は二重結合のいずれかであり； W 、X 、Y 及びZ は、-OH 、-COO- 、-CH₂OH又は-CH₂COO-であり； R₁-R₁₂は、水素、アルキル、置換されたアルキル、リン部分、又はブロック成分であり；ここでR₁-R₁₂の少なくとも１個は、ブロック成分である。）。 10．下記式を有する、請求の範囲第９項記載のMRI 用薬剤：（式中、M は、Gd(III)、Fe(III)、Mn(II)、Yt(III)、Cr(III)及びDy(III) からなる群から選択された常磁性金属イオンであり； A 、B 、C 及びD は、単結合又は二重結合のいずれかであり； W 、X 、Y 及びZ は、-OH 、-COO- 、-CH₂OH又は-CH₂COO-であり；及び R₁-R₁₂は、水素、アルキル、置換されたアルキル、又はリン部分である。）。 11．下記式を有する、MRI 用薬剤：（式中、M は、Gd(III)、Fe(III)、Mn(II)、Yt(III)、C(III)及びDy(III)からなる群から選択された常磁性金属イオンであり； A 、B 、C 及びD は、単結合又は二重結合のいずれかであり； S 、T 、U 及びV は、-OH 、-COO- 、-CH₂OH、-CH₂COO-又はブロック成分であり； R₁-R₁₂は、水素、アルキル、置換されたアルキル、又はリン部分であり；ここでS 、T 、U 又はV の少なくとも１個は、ブロック成分である。）。 12．下記式を有する、請求の範囲第11項記載のMRI 用薬剤：（式中、M は、Gd(III)、Fe(III)、Mn(II)、Yt(III)、Cr(III)及びDy(III) からなる群から選択された常磁性金属イオンであり； A 、B 、C 及びD は、単結合又は二重結合のいずれかであり； W 、X 、Y 及びZ は、-OH 、-COO- 、-CH₂OH又は-CH₂COO-であり；及び R₁-R₁₂は、水素、アルキル、置換されたアルキル、リン部分、又はブロック成分であり；並びに R₂₂、R₂₃及びR₂₄は、ブロック成分を含み、R₂₃は配位座障壁である。）。 13．下記式を有する、請求の範囲第11項記載のMRI 用薬剤：（式中、M は、Gd(III)、Fe(III)、Mn(II)、Yt(III)、Cr(III)及びDy(III)からなる群から選択された常磁性金属イオンであり； A 、B 、C 及びD は、単結合又は二重結合のいずれかであり； W 、X 及びY は、-OH 、-COO- 、-CH₂OH又は-CH₂COO-であり；及び R₁-R₁₂は、水素、アルキル、置換されたアルキル、又はリン部分である。）。 14．下記式を有する、MRI 用薬剤：（式中、M は、Gd(III)、Fe(III)、Mn(II)、Yt(III)、C(III)及びDy(III)からなる群から選択された常磁性金属イオンであり； H 、I 、J 、K 及びL は、-OH 、-COO- 、-CH₂OH、-CH₂COO-又はブロック成分であり； R₁₃-R₂₁は、水素、アルキル、置換されたアルキル、リン部分、又はブロック成分であり；ここでR₁₃-R₂₁、H 、I 、J 、K 又はL の少なくとも１個は、ブロック成分である。）。 15．前記ブロック成分が、酵素基質を含む、請求の範囲第９、11、12又は14項記載の組成物。 16．請求の範囲第１項記載のMRI 用薬剤を、細胞、組織又は患者に投与すること、及びこの細胞、組織又は患者の磁気共鳴画像を形成することを含む、細胞、組織又は患者の磁気共鳴画像法。