2021 Fiscal Year Research-status Report
化学交換飽和移動イメージング法を用いた乳酸代謝の画像化と病態モデルへの適用
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19K08172
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
齋藤 茂芳 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (40583068)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 7T-MRI / 化学交換飽和イメージング法 / ミトコンドリア症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，7T-MRIを用いて乳酸を対象とした100μm以下の高分解能の化学交換飽和イメージング法(Chemical exchange saturation transfer :CEST)を確立することである．本手法を脳腫瘍，脳梗塞，ミトコンドリア症などの病態モデルへ適用行う．生体内の内因性の乳酸をCESTイメージングにより画像化することで，乳酸代謝異常や乳酸脳内蓄積を呈する多くの病態において，発生機序の解明，その進行や治療効果を観察できると考える．具体的に以下の3点を検討する．1) 濃度やpHを変化させた乳酸サンプルをCESTで画像化すること，2) 生体においてのCESTの至適撮影条件の検討，3) 脳腫瘍，ミトコンドリア症モデル，新生仔期低酸素脳症モデルなどに適用し，脳内の乳酸代謝異常や乳酸脳内蓄積を画像科学の観点から評価する．① 乳酸サンプルのCESTによる評価：乳酸濃度に依存したCEST効果の上昇，またpHの変化にともなってCEST効果が変化し，CEST効果が濃度依存性やpH感受性を持つことを確認した．② 乳酸CESTの正常マウスの頭部撮影：分解能は低いが正常マウスの頭部において，乳酸のオフセット周波数0.5ppmでのCEST画像を取得することに成功した．③ 病態モデルへの作成と準備：脳腫瘍ラットを作成し，T2強調画像で変化が確認された腫瘍内のMRSを測定し，乳酸信号の亢進を確認した．また，ミトコンドリア症マウス（Ndufs4ノックアウト）において同様にMRSを用いて継時的な乳酸信号の亢進を確認した．
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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
ミトコンドリア症モデルのMRI撮影およびCESTイメージングの解析を検討し，脳内の乳酸の蓄積の画像化が可能となった．論文化も行い、おおむね予定通り順調に進行している。また、臨床装置でのCr-CESTイメージングに着手している。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までに、乳酸サンプルのCESTによる評価を行い、乳酸濃度に依存したCEST効果の上昇，またpHの変化にともなってCEST効果が変化し，CEST効果が濃度依存性やpH感受性を持つことを確認した．さらに、乳酸CESTの正常マウスの頭部撮影も行った。分解能は低いが正常マウスの頭部において，乳酸のオフセット周波数0.5ppmでのCEST画像を取得することに成功した．また、病態モデルへの作成と準備を行っている。脳腫瘍ラットを作成し，T2強調画像で変化が確認された腫瘍内のMRSを測定し，乳酸信号の亢進を確認した．また，ミトコンドリア症マウス（Ndufs4ノックアウト）において同様にMRSを用いて継時的な乳酸信号の亢進を確認した．次年度は、臨床用３T-MRIを用いて、臨床装置での実施に向けた実験を予定している。すでにクレアチンサンプルでのCEST効果は画像ができており、今後、人への応用を見据え、撮影条件の検討を行う。
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| Causes of Carryover |
コロナの影響により、臨床装置での実験が大幅に遅れてしまった。次年度、臨床装置でのCESTイメージングの条件検討および画像化を目指す予定である。この撮影における、ファントム作成費および交通費、さらに画像解析にかかるデータ保存などに予算を執行予定である。
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