動的核偏極（DNP）法を用いた超偏極MRIによる脱髄性疾患の早期診断法開発

• Project/Area Number: 22K15878
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 永田 翔馬 岐阜大学, 放射線科, 招聘医師 (10846687)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2026: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2025: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2024: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 超偏極MRI / 脱髄性疾患 / dissolution DNP / in vivo DNP / 動的核偏極 / DNP

Outline of Research at the Start

脱髄性疾患は先天性、感染、自己免疫、薬剤な様々な要因によって中枢神経または末梢神経に障害を来し、意識障害や運動障害など様々な神経障害を来す疾患群である。磁気共鳴画像（MRI）に超偏極法と呼ばれる新たな手法を組み合わせることにより、従来では検出困難であった超早期の炎症を検出可能し、脱髄性疾患の早期診断法の開発を目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

脱髄性疾患として多発性硬化症や視神経脊髄炎の頻度が高いが、近年、免疫チェックポイント阻害薬による神経系免疫関連副作用（immune-related Adverse Events: irAE）としての脱髄性疾患が注目されている。現在のMRIで診断可能な脱髄が進行した状況においては、炎症や浮腫の結果、血液脳関門が破壊された状態であり、病態としては非常に重く、しばしば侵襲的な脳脊髄液検査を必要とる。故に、神経脱髄による脳内炎症もしくは代謝変動を早期かつ高感度に検出する技術の開発が必要である。超偏極法（Hyperpolarization）は電子スピンのエネルギーを核スピンに遷移させ（オーバーハウザー効果）核磁気共鳴信号を数十～数万倍に増幅する技術で機能分子プローブを用いてMRIで様々な炎症や酸化還元状態の変化などの可視化を可能にする技術である。初年度は銅キレート剤としてしられているクプリゾンを0.2%含むマウス用の餌を作製しDNP-MRIおよびdissolution DNPでの解析を行うための脱髄モデルの作製をおこなった。またDNP-MRI計測においては血液脳関門透過性プローブであるMC-PROXYLを用いた検討を開始した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

脱髄疾患モデルとしてクプリゾン暴露モデルが報告されている。本モデルでは銅キレート剤であるクプリゾンを混餌(0.2%)したマウスを作製して脱髄モデルを作製し1.5TMRIを用いてマウス脳を経時的に撮像を行った。

in vivo DNP法では、ニトロキシプローブ（BBB透過性プローブ：MCP）をレドックス応答性造影剤として用いる。尾静脈投与した後、体外から電磁波を照射することでDNPを誘発する。ニトロキシプローブに対する酸化還元（レドックス）反応が生じると、ニトロキシプローブのMRI信号が消失する。生体内において、電子の授受（レドックス）はエネルギー産生や活性酸素種の産生など様々な反応において行われているが、炎症状態ではレドックス反応が亢進することが知られていることから、本モデルマウスを用いたDNP-MRIによる脳内のレドックス状態の可視化を開始した。

Strategy for Future Research Activity

これまでの検討において、脱髄病態モデルの進行に伴い脳内のレドックス状態が変化が示唆されている。今後は、クプリゾンを給餌開始後、様々な期間における脳内のレドックス状態を解析すると共に、dissolution DNP法を用いた13Cピルビン酸による脳内のエネルギー代謝変動との関連性を検討する。