| Project/Area Number |
24K10922
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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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 | Central Institute for Experimental Medicine and Life Science |
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Principal Investigator |
小牧 裕司 公益財団法人実中研, バイオイメージングセンター, 室長 (10548499)
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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 |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | MRI / 17O / T2成分分離 / 拡散MRI / 多核MRI / non proton MRI / H217O-MRI / T2成分分離法 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は「加齢や疾患に伴う脳内水動態の変化を詳細に解析し、そのメカニズムや種間差を明らかにすること」である。これにより、加齢や疾患に起因する脳の機能低下や病態の理解を進めることを狙っている。
そのために、脳内の水動態に焦点を当て、超高磁場MRIを用いて多角的な評価法の比較検討を行う。具体的には、H217O-MRI、T2成分分離法、multi-shell Diffusion MRIを統合的に活用し、脳内の水分布や水の移動速度を全脳網羅的に評価する。齧歯類と霊長類を対象とした遺伝子組み換えモデルによる比較研究を通じて、脳内の老廃物のクリアランス機構に新たな洞察を提供することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、脳内における水動態に着目し、超高磁場MRIを用いた多角的評価手法の比較検討を通じて、神経機能や疾患との関連性を明らかにすることを目的とする。具体的には、H217O-MRIによる水分子の直接観察、T2成分分離法による水状態の分布解析、さらにmulti-shell Diffusion MRIを用いた水拡散の異方性評価を統合的に活用することで、脳全体にわたる水分布および水の移動速度を網羅的かつ精緻に計測・解析する体制を構築している。
このようなアプローチにより、加齢や神経変性疾患に伴う脳内水動態の変化を可視化し、それが神経細胞の機能低下や病態進行にどのような影響を与えるのかを解明することを目指す。また、齧歯類および霊長類を対象とした遺伝子改変モデルを活用し、脳内老廃物のクリアランス機構に関する比較研究を行うことで、脳の恒常性維持に関わる新たな知見を得るとともに、神経疾患の病態解明および治療法開発への応用を見据える。
2024年度には、H217Oを用いた計測の基盤となる送受信コイルの開発を進め、11.7T MRIに最適化されたソレノイド型の専用高感度コイル（直径16mm）を完成させた。ファントム実験により、極めて高い感度での信号検出が可能であることを実証した。加えて、T2成分分離法においては、非負制約付き最小二乗法（Non-negative Least Squares: NNLS）を用いた解析プログラムを新たに構築し、数値シミュレーションを通じて、水分成分と溶媒成分を定量的に分離可能なパラメータ設定を導出した。これらの成果は、今後の本格的なin vivo計測と解析の基盤となる。
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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
当初予定通り順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
Glymphatic system 仮説は主に齧歯類で研究され、ヒトにおいてはまだ詳細なメカニズムが不明確である。特に齧歯類では嗅覚が顕著に発達しており、篩板孔－嗅神経鞘を介する鼻粘膜リンパ管吸収システムが廃液システムのメインとして強く機能する。嗅神経の末梢形態が系統発生学的に退縮傾向にあるサル類ならびにヒトにおいては、齧歯類と同様の積極的な脳脊髄液吸収能が嗅神経鞘と鼻粘膜組織環境に備わっているかどうか、比較リンパ学や解剖学の観点から疑問が残る。
2025年度は、生体を対象とした計測システムの確立を目指す。健常マウス・マーモセットを対象として、H217O-MRI、T2成分分離法、multi-shell Diffusion MRIの計測を行い、脳内の水動態の類似性や違いを明らかにする。
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