最近、糖尿病や高血圧、脳卒中などの疾患に、フリーラジカルが関与していることが明らかにされつつある。本研究では、in vivo ESR/スピンプローブ法を用いて、フリーラジカルと疾患の発症・進展との関わりを明らかにしてきた。DEN処置群でラット上腹部での膜透過性プローブMC-PROXYLのESRシグナル減衰速度は亢進したのに対して、微膜透過性プローブcarbamoyl-PROXYLでは変化しなかった。以上より、DEN処置ラット肝の細胞内で活性酸素が生成していることが示唆された。
また、フリーラジカルの画像化装置として新たに開発されたOMRIは、オーバーハウザー効果を原理としたMRIであり、高い空間分解能を持ち、短時間測定が可能である。細胞内外といったナノスケールでフリーラジカル反応も異なるため、細胞内外を切り分け、さらにそれらを同時に画像解析できれば、より詳細に疾患の成因を解明することが可能となる。そこで、細胞内外のレドックス反応の同時画像化に向けた分子イメージングシステムを開発した。非膜透過性プローブではほとんど還元されないのに対し、膜透過性プローブでは、リポソーム内のアスコルビン酸によって還元される様子を画像化した。
そこで、本システムを疾患モデルの病態解析に応用し、胃潰瘍、潰瘍性大腸炎やガンなど種々の疾患モデルの発症から進展に至る過程において、細胞内と外とでレドックス動態が異なることを示した。
しかし、既存のOMRI装置ではMRI磁場が0.015Tと非常に低いため、感度・分解能共に悪く、正確な意味での解剖学的情報を得られなかったことから、0.4Tの試料搬送型OMRIシステムを開発した。擬似試料を用いて性能評価を実施し、ニトロキシルラジカルを充填した円筒(内径2.0mm、肉厚0.35mm)の輪郭や矩形容器の角が明瞭で、均一な画像が得られた。