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Exploring imaging biomarkers for prognostic prediction of macroencephalitic diseases using comprehensive brain MRI analysis

Research Project

Project/Area Number 21K07694
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 52040:Radiological sciences-related
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

SHIOHAMA Tadashi  千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (10737034)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高梨 潤一  東京女子医科大学, 医学部, 教授 (00302555)
横田 元  千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (20649280)
松本 浩史  千葉大学, 医学部附属病院, 主任診療放射線技師 (60745230)
舞草 伯秀  東京大学, 大学院総合文化研究科, 特任助教 (80631069)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords脳MRI定量解析 / 巨脳症 / PI3K/AKT/mTOR経路 / Hedgehog経路 / バイオマーカー / 脳MRI / 定量解析
Outline of Research at the Start

巨脳症性疾患の患者さんでは、発達遅滞や、てんかん、脳幹圧迫による突然死、脳腫瘍の合併を認めます。しかし、遺伝子変異のタイプや既存のバイオマーカーでは、合併症の予見は困難です。本研究では、巨脳症性疾患の患者さん及び正常対照者の3D-T1強調画像を、網羅的に構造解析し、巨脳症性疾患の予後予測のための画像バイオマーカーを同定する研究です。さらに本研究で、副次的に創出される日本人小児の脳構造の年齢別基準値と、撮像機種間の補正法は、希少疾患の脳MRI研究の基盤になると期待されます。

Outline of Final Research Achievements

Hyperactivity in the cell proliferation signals (PI3K/AKT and Hedgehog pathways) leads pathologically brain enlargement, which is termed megalencephaly. Megalencephalic disease commonly presents developmental delays, epilepsy, sudden death due to brainstem compression, and brain tumors. However, complications cannot be predicted from existing genetic analysis or biomarkers. Therefore, we wondered if brain morphology could be quantitatively evaluated using brain MRI of patients and used to predict prognosis. In this study, we created versatile gender- and age-specific reference values for pediatric brain morphology that can correct for bias between MRI imaging systems. We believe that we have created a foundation on which we can search for imaging biomarkers related to prognosis of megalencephalic diseases.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

脳MRIは、侵襲なく脳形態の評価ができる優れた検査であり、臨床現場でも定性評価(いわゆる読影)を通して活用されている。 その一方で、脳MRIは自動解析プログラムを用いて、微細な脳形態を定量的に評価することが可能である。本研究は日米の多施設共同研究を通じて、846例の脳MRIを集積して、小児の脳構造の年齢別基準値と、撮像機種間の補正法を確立し、巨脳症性疾患などの疾患脳の評価における有用性を示すことができた。今後は、巨脳症の症例数を増やして検討するとともに、出生コホート症例についても脳MRI撮影を行い巨脳症に関連する遺伝子バリアントが脳形態に与える影響についても検索する。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Massachusetts General Hospital(米国)

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    • Author(s)
      Shiohama T, Maikusa N, Kawaguchi M, Natsume J, Hirano Y, Saito K, Takanashi J, Levman J, Takahashi E, Matsumoto K, Yokota H, Hattori S, Tsujimura K, Sawada D, Uchida T, Takatani T, Fujii K, Naganawa S, Sato N, Hamada H.
    • Journal Title

      Diagnostics

      Volume: 13 Issue: 17 Pages: 2774-2774

    • DOI

      10.3390/diagnostics13172774

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  • [Journal Article] Brain structure alterations in girls with central precocious puberty2023

    • Author(s)
      Yoshii Shoko、Takatani Tomozumi、Shiohama Tadashi、Takatani Rieko、Konda Yutaka、Hattori Shinya、Yokota Hajime、Hamada Hiromichi
    • Journal Title

      Frontiers in Neuroscience

      Volume: 17 Pages: 1215492-1215492

    • DOI

      10.3389/fnins.2023.1215492

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  • [Journal Article] microRNA Biology on Brain Development and Neuroimaging Approach2022

    • Author(s)
      Tsujimura Keita、Shiohama Tadashi、Takahashi Emi
    • Journal Title

      Brain Sciences

      Volume: 12 Issue: 10 Pages: 1366-1366

    • DOI

      10.3390/brainsci12101366

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    • Author(s)
      Shiohama Tadashi、Stewart Natalie、Nangaku Masahito、van der Kouwe Andre J. W.、Takahashi Emi
    • Journal Title

      Journal of Neuroimaging

      Volume: 32 Issue: 5 Pages: 866-874

    • DOI

      10.1111/jon.13040

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  • [Journal Article] Subtle infantile spasms presenting as hyperirritability in <scp>CK</scp> syndrome2022

    • Author(s)
      Hagiwara Sho、Shiohama Tadashi、Ogi Tomoo、Ichikawa Tomohiko、Hamada Hiromichi
    • Journal Title

      Pediatrics International

      Volume: 64 Issue: 1

    • DOI

      10.1111/ped.15335

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    • Author(s)
      Tadashi Shiohama, Keita Tsujimura
    • Journal Title

      Frontiers in Neuroscience

      Volume: 16 Pages: 835964-835964

    • DOI

      10.3389/fnins.2022.835964

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    • Author(s)
      塩浜 直
    • Journal Title

      日本小児科学会雑誌

      Volume: 125 Pages: 1644-1654

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      塩浜 直, 舞草 伯秀, 川口 将宏, 夏目 淳, 平野 好幸, 齋藤 慶斗, 髙梨 潤一, Levman Jacob, 高橋 恵美, 松本 浩史, 服部 真也, 横田 元, 辻村 啓太, 澤田 大輔, 内田 智子, 高谷 具純, 佐藤 典子, 濱田 洋通.
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      塩浜 直, 舞草伯秀, 川口将宏, 夏目淳, 平野好幸, 齋藤慶斗, 髙梨潤一, Jacob Levman, 高橋恵美,松本浩史, 服部真也, 横田元, 辻村啓太, 澤田大輔, 内田智子, 高谷具純, 藤井克則, 長縄伸二, 佐藤典子, 濱田洋通.
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  • [Presentation] Across-site harmonization of brain morphometry in children and adolescents2023

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      Shiohama T, Maikusa N, Kawaguchi M,et al.
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      The 18th congress of Asian Society for Pediatric Research
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  • [Presentation] シンポジウム16神経放射線医学の最先端と小児. 小児科領域における脳MRI定量解析の臨床応用2023

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      塩浜 直
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  • [Presentation] 脳MRI定量解析を用いた自閉スペクトラム症児の発症予測2022

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      塩浜 直, Ortug A, Alatorre WJ L, Valli B, Levman J, Faja SK., 辻村 啓太, Maunakae AK, 高橋 恵美
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      第125回日本小児科学会学術集会
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  • [Presentation] Alexander病患者の剖検脳のおける連合線維の同定2022

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      塩浜直, Natalie Stewart, 南学正仁, Andre J.W. van der Kouwe, 高橋恵美.
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      第16回小児神経放射線研究会
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      塩浜 直、内田智子、澤田大輔、吉井祥子、萩原翔、齋藤千尋、岩瀬由紀子、濱田洋通
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  • [Presentation] 脳MRI画像を用いた自閉スペクトラム症の早期診断の試み2022

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      第32回千葉県小児神経懇話会
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      塩浜 直
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    • Invited
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      塩浜 直
    • Organizer
      第220回日本小児科学会千葉地方会
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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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