Protocol development for detecting tiny pancreatic cancer using hyperpolarized DNP-MRI

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K15312
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 野田 佳史 岐阜大学, 医学部附属病院, 助教 (60643020)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: MRI / 膵癌

Outline of Annual Research Achievements

我々はこれまでにDNP-MRIによるレドックスイメージングで膵癌移植マウスモデルの腫瘍内レドックス状態の可視化に成功した。
本年度は、マウス(Balb/C)の右下肢に膵臓がん細胞株(MIA PaCa-2)を移植し、腫瘍径が500mm３に達した時点で、それぞれのマウスにcarbamoyl PROXYL (CmP) 投与後のin vivo DNP-MRIの撮像を行い、その後5 Gyの放射線照射を行った。放射線照射後、in vivo DNP-MRIを用いて経日的な撮像を行った。得られたin vivo DNP画像からは、腫瘍内CmPのレドックス代謝速度とレドックスマップを算出した。
生膵癌移植モデルマウスに対して、放射線治療（5Gy）を実施し、その前後においてDNP-MRI装置を用いたレドックス代謝イメージングおよび、MRIによる形態画像の観察を行った。その結果、MRIによる腫瘍の形態画像では、放射線照射後7日目においてもその変化を捉えることはできなかった。一方、腫瘍内のレドックス代謝は、放射線照射1日において有意に低下し、3日目ではさらに低下していた。このとこからレドックス代謝変動は腫瘍の形態的な変化に先立ち惹起されることがわかった。故にレドックス代謝をバイオマーカーとすることで、治療効果の早期画像診断への応用の可能性が示唆された。さらに膵癌腫瘍モデルマウスにおいて放射線照射量を変化（2, 5, 10, 20Gy）させその後の早期のレドックス代謝変動を確認したところ、5Gy以上においては、照射後24時間でレドックス代謝の低下を確認することに成功し、腫瘍サイズについては、照射後21日目において放射線照射依存的な治療効果を確認した。
これらの結果より、レドックス代謝をイメージングバイオマーカーとする本技術は膵癌の早期診断および治療効果の早期判別に有効であると考えられる。