| Project/Area Number |
24K02398
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
松尾 政之 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 教授 (40377669)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
兵藤 文紀 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 教授 (10380693)
森 崇 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (40402218)
ABDELAZIMELSAYED ABDELAZIMELHELALY 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 研究員 (50939270)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2026: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2025: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
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| Keywords | 量子画像 / 放射線治療 / 超偏極MRI / DNP / MRI |
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| Outline of Research at the Start |
『電子スピンと核スピンの共鳴を利用する超偏極(DNP) MRI』のうち、dissolution DNPMRIとin vivo DNP MRIの２つのDNP技術を用いて放射線治療との融合研究を進める。dissolution DNP MRIは、極低温下および強磁場下で電子スピン共鳴させ超偏極状態を惹起し、ピルビン酸代謝画像がMRIにて取得可能であり、既に臨床で利用されているFDG-PETと相補的利用が期待されている。in vivo DNP MRIは、常温・低磁場下で電子スピン共鳴させレドックス（酸化還元）代謝画像が取得できる。今回、放射線治療に重要な活性酸素画像の放射線治療応用に挑戦する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子画像とは電子・中性子・陽子などの情報を画像化したもので、今回、申請者は最も臨床応用が期待されている『電子スピンと核スピンの共鳴を利用する超偏極(DNP)MRI』を用いて高精度放射線治療との融合を図る。放射線治療においては、画像誘導放射線治療・強度変調放射線治療・粒子線治療・MRIリニアックなどの高精度放射線治療の進歩により精密な照射が可能となり、局所集中的な放射線照射が臨床応用されている。次世代のより精緻な放射線がん治療を目指し、さらなる治療効果向上や有害事象軽減のためには解剖学的情報だけに頼らない量子画像との融合による放射線治療が期待されている。
dissolution DNP MRIは、極低温下および強磁場下で電子スピン共鳴させ超偏極状態を惹起
し、ピルビン酸代謝画像がMRIにて取得可能である。一方、in vivo DNP MRIは常温・低磁場下で電子スピン共鳴させレドックス（酸化還元）代謝画像が取得でき、放射線治療に重要な活性酸素の画像を放射線治療に応用する。本研究では、dissolution DNP MRIによるピルビン酸代謝およびin vivo DNP MRIによるレドックス代謝を標的とした、二つの超偏極(DNP)MRIによる量子画像と融合した新規放射線治療技術の開発を目的とする。国内学会においては、日本医学放射線学会総会、日本放射線腫瘍学会総会、日本磁気共鳴医学会総会などで発表し、国際学会においては、Radiological Society of North America (RSNA）、International Society for Magnetic Resonance in Medicine（ISMRM）などで研究報告を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
① ＜放射線治療計画＞においては、放射線治療効果に影響を与える腫瘍内の癌代謝（ピルビン酸代謝やレドックス代謝）を超偏極MRIにて可視化し、治療計画に応用する研究を進めている。dissolution DNP MRIは偏極装置内（体外）でDNP現象を誘発し、超偏極された13C標識化合物を造影剤として投与して、13C化合物の動態を観察し代謝イメージング研究も順調に進んでいる。②＜放射線治療時の照射照合＞照射直後に照射野内での活性酸素の変化をin vivo DNP MRIにて可視化することにより、3次元照合が可能となり、照合制度の向上および線量評価に大きく寄与することが期待される。現在、in vivo DNP MRIにおいて、安定なフリーラジカル分子を予め注射し、放射線治療時の照射照合のための研究を進めている。③＜放射線治療効果判定＞放射線治療後の腫瘍サイズに基づく治療効果には数か月を要するため、治療効果が得られない場合には、患者は大きな時間的損失を得る。放射線治療後にピルビン酸代謝状態やレドックス状態を超偏極(DNP) MRIにて撮像し、代謝を指標とする超早期画像診断研究を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
①＜放射線治療計画＞通常のMRIにて進展範囲が困難な“びまん性グリオーマ”に対する照射計画研究を予定している。dissolution DNP MRI およびin vivoDNP MRIによるピルビン酸代謝やレドックス代謝異常域と病理による腫瘍進展範囲との詳細な検証を行い、その有用性を検討する。さらにそれまでの基礎的結果を基にDNP技術の放射線治療計画への応用展開を目指す。
②＜放射線治療時の照射照合＞組織レドックス反応の検出実験を行い、レドックス信号変化量と線量の詳細な検証を行い、放射線治療時の照射照合へ展開する。さらに生体応用に向けブタの実験を予定している。照射直後に照射野内での活性酸素の変化をin vivo DNP MRIにて可視化することにより、3次元照合が可能となり、照合制度の向上および線量評価に大きく寄与することが期待される。現在、in vivo DNP MRIにおいて、安定なフリーラジカル分子を予め注射し、放射線治療時の照射照合のための研究を進める。
③ ＜放射線治療効果判定＞dissolution DNP MRIによる腫瘍内の13Cピルビン酸代謝は、腫瘍サイズや形態的な著変に先立ち、惹起されることが示唆された。更なる基礎的検討を重ね、放射線照射前後でdissolution DNP MRIの観測を行い、早期放射線治療効果に対するdissolution DNP MRIの治療効果マーカーとしての役割を検討する。
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