Targeting CSF1R as imaging biomarker of microglia

• Project/Area Number: 19K08137
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
• Principal Investigator: 季 斌 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 脳機能イメージング研究部, 主任研究員(任常) (80392223)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: CSF1R / 神経炎症イメージング / PET / ミクログリア / 11C-GW2580 / 11C-CPPC / 神経炎症

Outline of Research at the Start

これまで神経炎症のバイオマーカーである18kDa Translocator Protein (TSPO)は神経炎症に対する特異性への問題が指摘されている。今回、ミクログリア特異的に発現するCSF1R(colony-stimulating factor 1 receptor)に着目し、(1)新規CSF1Rポジトロン断層撮影 (PET)トレーサーの開発を手がけ、ヒトへの応用可能なミクログリアイメージングトレーサーを創出すること。 (2)神経変性疾患動物モデル及びヒト死後脳を用いて、神経炎症イメージングバイオマーカーとしてのCSF1Rの有用性及び生物学的意義を明らかにすることを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

R2年度において、以下の検討を行った
1. 神経炎症モデルにおける11C-GW2580と11C-CPPCの生体イメージングの比較：
新規CSF1Rトレーサー11C-GW2580と既存トレーサー11C-CPPCを用いて、17-20月齢APP-knockin(KI)マウスの生体脳イメージングを行ったところ、両トレーサーともにアミロイド病理が顕著な前頭葉及び海馬部に顕著な放射能集積が認められた。アミロイド病理が軽微な小脳部を参照領域にしたDVR値は同月齢のNon- KIマウスに比べ、有意に増加したが、11C-GW2580のDVR値は11C-CPPCに比べ、有意に高かった。以上のことから、11C-GW2580は慢性神経炎症において11C-CPPCより鋭敏にCSF1R発現を検出することができると考察した。
2.非ヒト霊長類における11C-GW2580と11C-CPPCの生体イメージングの比較：
11C-GW2580と11C-CPPCを用いて、正常サルの生体脳イメージングを行ったところ、11C-GW2580脳内取り込みは未標識GW2580の投与により阻害され、生体脳における特異結合が認められた。これに対して、11C-CPPC脳内取り込み量は11C-GW2580より多いものの、未標識CPPCの投与による阻害が認められず、生体脳における特異結合が認められなかった。

Research Products

• [Journal Article] PET imaging of colony-stimulating factor 1 receptor: A head-to-head comparison of a novel radioligand, 11C-GW2580, and 11C-CPPC, in mouse models of acute and chronic neuroinflammation and a rhesus monkey (2021)
  • Author(s): Zhou Xiaoyun、Ji Bin、Seki Chie、Nagai Yuji、Minamimoto Takafumi、Fujinaga Masayuki、Zhang Ming-Rong、Saito Takashi、Saido Takaomi C、Suhara Tetsuya、Kimura Yasuyuki、Higuchi Makoto
  • Journal Title: Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism Volume: 0 Issue: 9 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1177/0271678x211004146
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Detection of Alzheimer’s disease-related neuroinflammation by a PET ligand selective for glial versus vascular translocator protein (2021)
  • Author(s): Ji Bin、Ono Maiko、Yamasaki Tomoteru、Fujinaga Masayuki、Zhang Ming-Rong、Seki Chie、Aoki Ichio、Kito Seiji、Sawada Makoto、Suhara Tetsuya、Sahara Naruhiko、Higuchi Makoto
  • Journal Title: Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism Volume: - Issue: 8 Pages: 1-14
  • DOI: 10.1177/0271678x21992457
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Head-to-head comparison of two colony stimulating factor-1 receptor PET ligands, [11C]GW2580 and [11C]CPPC, for imaging of acute and chronic neuroinflammatory changes in mice (2019)
  • Author(s): X. Zhou, C. Seki, M. Ono, M. Fujinaga, MR. Zhang, T. Saito, T. Saido, T. Suhara, B. Ji, M. Higuchi
  • Organizer: Brain & Brain PET 2019