2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of brain metabolite measurement and finding of patological fingerprints using a ultra-high field MR system

Research Project

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Project/Area Number	21H03806
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	OKADA Tomohisa 京都大学, 医学研究科, 准教授 (30321607)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	吉原雄二郎京都大学, 医学研究科, 助教 (00529464) 赤坂太京都大学, 医学研究科, 特定助教 (00883224) 澤本伸克京都大学, 医学研究科, 教授 (90397547)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	MRスペクトロスコピー / 超高磁場磁気共鳴装置 / グルタミン酸 / γ-アミノ酪酸 / 巨大分子 / 精神神経疾患 / 神経変性疾患
Outline of Final Research Achievements	Using short-TE STEAM imaging, it has become possible to measure 10 or more neurochemicals in multiple parts of the brain within 30 minutes with an ultra-high magnetic field 7 Tesla MRI. Macromolecules that affect quantitation were measured and incorporated into the analysis model. We presented dynamic MRS that captures changes in glutamate over time due to barin activity. Based on these achievements, we conducted joint research targeting patients with neuropsychiatric and neurodegenerative diseases. We found that patients with neurofibromatosis type I had higher levels of both glutamate and GABA in the primary visual cortex than controls. The paper is under preparation. We are also conducting joint research on other areas such as depression, schizophrenia and others.
Free Research Field	脳神経画像
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	従来診療MR装置でMRSにより計測可能な脳神経物質は主に5種類程度であったが、超高磁場MRI装置とshort-TE STEAM計測の組み合わせにより10種類以上の脳神経代謝物質が観察可能となった。神経伝達物質や酸化ストレスを反映する物質など多様な代謝物量変化の組み合わせから、疾患の病態を解明することが可能となった。本研究で30分以内に4部位以上を計測可能となった。病態変化の鍵となる脳部位を含めた複数部位での計測により多様な脳神経疾患の病態解明につながるとともに、その成果を診療用MR装置へとトランスレートすることで、ビッグデータ解析による病態や治療モニタリングに資すると期待される。