Ferroptosis imaging with PET: Challenge to assess vulnerability of atherosclerotic plaques
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21K19433
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 52:General internal medicine and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
久下 裕司 北海道大学, アイソトープ総合センター, 教授 (70321958)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安井 博宣 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (10570228)
小川 美香子 北海道大学, 薬学研究院, 教授 (20344351)
横田 千晶 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 病院, 医長 (80300979)
水野 雄貴 北海道大学, アイソトープ総合センター, 助教 (90805194)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | フェロトーシス / PET / イメージンング / 動脈硬化 / 不安定性評価 / イメージング |
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| Outline of Research at the Start |
動脈硬化病変の評価においては、早期治療を必要とする“破綻しやすいプラーク（不安定プラーク）”を的確に診断することが重要である。最近、鉄依存性酸化ストレスに起因するフェロトーシスと呼ばれる細胞死の様式が、動脈硬化の病態にも深く関与していることが報告された。そこで申請者らは、フェロトーシスに深く関与するトランスフェリン受容体1の特異的イメージングを可能とする新たなPETイメージング剤の開発を計画した。
本研究では、トランスフェリン受容体1のイメージングが動脈硬化プラークの不安定性評価に有用であるか否かを検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
動脈硬化病変の評価においては、早期治療を必要とする“破綻しやすいプラーク（不安定プラーク）”を的確に診断することが重要である。最近、鉄依存性酸化ストレスに起因するフェロトーシスと呼ばれる細胞死の様式が、動脈硬化の病態にも深く関与していることが報告された。そこで本研究では、フェロトーシス関連分子のPETイメージングにより、不安定プラークの診断が可能となるか検証することを目的とした。
フェロトーシスの進行には、トランスフェリン受容体1 (TfR1) が深く関与することが知られている。そこで令和4年度は、TfR1への高い結合親和性を有していることが知られているTfRB1G3ペプチドを母体とした68Ga標識プローブを合成し、培養細胞を用いてその有用性を評価した。その結果、新たに合成した68Ga標識TfRB1G3はTfR1高発現細胞株であるT98Gに対して91.3%Dose/mg proteinの集積を示し、またその集積はsiRNAを用いたTfR1ノックダウンによって5.7%Dose/mg proteinまで大きく減少した。以上より、68Ga標識TfRB1G3はTfR1への高い親和性と選択性を有していることが示された。
一方、不安定プラークにおけるフェロトーシスの関与をより多角的に評価するため、プラークにおける酸化ストレスを可視化できるプローブの開発を合わせて実施した。新たに開発した64Cu[Cu(BCS)2]+は、期待通りROSとの反応によって錯体が崩壊し、[64Cu]Cu2+を遊離した。一方で、本錯体の血漿中での安定性は低く、in vivoでの酸化ストレスイメージングを実施するためには、より生体内安定性に優れた錯体の開発が必要であることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初TfR1リガンドとして使用を予定していたDT7ペプチドのTfR1への親和性が想定以上に低く、TfR1リガンド候補の変更を余儀なくされた。一方、新たに候補化合物として合成した68Ga標識TfRB1G3がTfR1への高い親和性と選択性を有していることを明らかにした。そのため、本プローブを用いることで、動脈硬化病変におけるTfR1発現量の評価が可能になると考えられる。ただ、新規プローブの合成に時間がかかったため、動脈硬化モデルマウスを用いたTfR1イメージング実験などは実施できなかった。以上より、当初の目的に対して着実に研究は進展しているものの、本研究課題はやや遅れていると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度の検討結果から、68Ga標識TfRB1G3がTfR1への高い親和性と選択性を有していることが明らかとなった。そこで令和5年度は、68Ga標識TfRB1G3を用いたTfR1イメージングが、不安定プラークの検出に有効な手段となるかを検証する。
動脈硬化モデルマウスは、ApoE欠損マウスに高脂肪食を一定期間与えることで作製する。作製したモデルマウスに68Ga標識TfRB1G3を投与し、その放射能分布が不安定プラークの局在と相関するかを評価する。動脈硬化病変のステージ・不安定性評価は、マクロファージ(Mac-2, CD11c/CD163)、血管平滑筋(α-actin)、石灰化(Van Kossa)、Movat'spentachrome、Oil Red O、Masson trichrome、HE 染色によって行う。また、動脈硬化病変の検出に広く用いられている18F-FDGもしくは14C-FDGを用いて同様の評価を行い、TfR1イメージングと糖代謝イメージングが、不安定プラーク検出において果たす役割を整理する。更に、フェロトーシス特異的阻害剤の投与による不安定プラークの安定化が、68Ga標識TfRB1G3を用いたTfR1イメージングによって評価可能であるかを明らかにする。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
