Visualization of Glymphatic system using MRI

Research Project

Project/Area Number	23K24281
Project/Area Number (Other)	22H03020 (2022-2023)
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Multi-year Fund (2024) Single-year Grants (2022-2023)
Section	一般
Review Section	Basic Section 52040:Radiological sciences-related
Research Institution	Shiga University of Medical Science
Principal Investigator	渡邉嘉之滋賀医科大学, 医学部, 教授 (20362733)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山田茂樹名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (40422969) 三浦真弘大分大学, 医学部, 講師 (50199957)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥15,080,000 (Direct Cost: ¥11,600,000、Indirect Cost: ¥3,480,000) Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2024: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000) Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywords	グリンファティックシステム / MRI / 脳脊髄液 / カニクイザル / glymphatic system / Gd造影剤 / O-17　標識水
Outline of Research at the Start	脳内老廃物の排泄機構として、Glymphatic system仮説が提唱され、加齢や変性などに伴う循環機能低下により異常タンパクの蓄積を生じ、神経変性疾患の要因と考えられている。本研究はカニクイザルを用いてガドリニウム(Gd)造影剤やO-17標識水を髄腔内投与後にMRI撮像をすることで、①脳脊髄腔から脳内への水分子の移行動態を明らかにし、②髄液の排出路を明らかにし、組織学的な検討も加え、脳脊髄液腔からリンパ管への経路同定を行う。MRIは低侵襲にGlymphatic systemを可視化できる検査法であり、神経疾患での病態解明や治療法の効果判定に寄与できる検査法として広く利用できると考えている。
Outline of Annual Research Achievements	2022年度は2匹のカニクイザルを用いて造影剤髄注後のMRI画像撮影、CH40を用いた組織病理学的検討を行った。 Gd髄腔内投与後実験では、投与前、投与直後、1時間後、2時間後、4.5時間後、24時間後に全脳、全脊髄のT1強調画像とT2強調画像を撮像した。2匹のサルでは髄液腔への造影剤の広がりが大きく異なった。1匹は造影1時間後には脳槽の広範囲に造影剤の広がりを認め、4.5時間後では脳実質も強く造影され、24時間後には脳実質の造影効果は残り、髄液腔はwashoutされていた。もう1匹のサルでは1時間後には造影剤の広がりが後頭蓋窩に限局し、4.5時間後ではシルビウス裂レベルまで、脳実質は小脳表面が造影されていた。24時間後には脳実質、髄液腔ともに造影効果は認めなかった。投与法も大後頭孔直接穿刺、チューブ留置での投与と異なっており、造影剤の広がりの違いが、個体差、投与法による差かを確認する必要がある。投与法よりは個体差が大きい可能性が高いと考えている。 O-17標識水髄腔内投与後実験では、大後頭孔からチューブを留置する手技を確立した。大後頭孔から下方に3cm程度チューブを注入し（頸髄レベル）からO-17標識水を注入した。この個体は髄液循環が遅い個体であり、注入したO-17標識水は大後頭孔周囲の脳槽内に分布するのが確認されたが、そこから別の髄液腔、脳内への移行を確認することは困難であった。1匹のCH40を用いた組織学的検討では、炭素粒子が脊髄神経節に分布すること、また眼球後面に分布することを確認している。2匹目は現在解析を進めている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason カニクイザルの供給が限定されており、我々の研究計画に記載されている若年サルの確保が難しい状況となっている。今後、動物実験センターとも協力してカニクイザルの確保に努める。
Strategy for Future Research Activity	今年度も髄腔内造影剤投与後のMRIによる脳脊髄液動態の検討、CH40を用いた組織学的検討を進める。昨年度の実験にて髄液動態に個体差があることが確認され、今後対象動物を増やして検討を進めていく予定である