2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of visualization method of dynamics of skeletal muscle AQP4 using next generation diffusion MRI imaging
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17K10421
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| Research Institution | Central Institute for Experimental Animals |
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Principal Investigator |
畑 純一 公益財団法人実験動物中央研究所, ライブイメージングセンター, 研究員 (00568868)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 磁気共鳴画像法 / パルスシーケンス / 拡散強調画像 / 制限拡散 / q-space imaging / 骨格筋 / 筋線維 / 高磁場MRI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨格筋線維は速筋線維と遅筋線維のタイプに分類でき，収縮特性，ミトコンドリア容量，エネルギー機構など幾つかの異なった構造・機能をもっている。その中の一つとしAQP4発現の差がある。本研究では、骨格筋QSIにおける拡散計測用傾斜磁場を多段階的に可変させ応用することで、拡散変異分布は正規ガウス分布から非ガウス分布へと変化させ、分布の変化速度より細胞膜内外間における水分子交換量を計測でき、骨格筋アクアポリン４の機能動態計測法は開発することにある。
この目的を達成するために本年度は，生体組織のマイクロ構造情報を取得することを可能とする多段階的に拡散時間を可変実行させることが可能なパルスプログラミングの設計と7テスラ動物実験用MRI装置への実装を行った。主に誘発エコー法をベースとしたパルスシーケンスシステムを設計した。また、開発シーケンスを用い細孔ファントムを用い、本手法の計測試験を各種行った。本研究ではマウスを対象とし手法の確立を目的としている。このため，マウス下腿部に対しMRI計測が可能となるような実験系、システムの構築をはかった。
MRI計測の後に、切片画像等を用いて比較を行うためそれにともなう手技の確立も図った。また来年度以降に生体応用する際にアクアポリン４分布計測の目途をたてるためアクアポリン４抗体染色によるマウス下腿部骨格筋におけるアクアポリン４の分布を確認することができた。染色像の結果、アクアポリン４はタイプ１系組織には発現せず、タイプ２系組織にのみ発現することを確認した。
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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
本年度の研究計画として、大きく分けると①次世代型の拡散パルスシーケンスシステムの設計と超高磁場MRI実験機への実装、②ファントムを用いたシステムの動作確認、③実験動物に対する切片、染色手技の確立、が主として挙げられる。どの項目に関しても計画通り順調に進展し達成したと考える。特に、③では、手技獲得のみならずアクアポリン４に関する知見の取得、マウス骨格筋の筋組成に対する知見の獲得と来年度以降へ大きく繋がる情報取得にもなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
現状では、計画通り順調に進んでいる。来年度は予定通り、実験環境にてマウスの下腿部骨格筋におけるAQP4機能動態計測を開始する。また、同時に前年度に習得した筋切片によるATPase・AQP4抗体染色を行い、光学顕微鏡により観察、取得し画像解析ソフトウェアにて開発した次世代型のQSI法による計測データと比較し妥当性の評価を行う。仮説通りのデータが得られるかどうかは来年度の実験結果によるが、妥当なデータが得られない場合なパルスシーケンスプログラムの調整を随時行うことで、妥当なデータの取得を目指す。
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| Causes of Carryover |
来年度進める解析プログラム開発の事前準備とし、大容量データ解析に耐えうるPCの購入をし環境設定を進める案を練っていたが、実施研究項目通りの進展で本年度が終了したため、来年度の購入に充てる。また、MRI動物計測に関する準備における人件費も本年度は不要であったため来年度の人件費へ充て、実験を安定して進めれるよう配慮する。
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