2021 Fiscal Year Research-status Report

α・β線核種のtheranostics研究のためのチェレンコフ光イメージング開発

Research Project

Project/Area Number	21K07196
Research Institution	Kumamoto University
Principal Investigator	古嶋昭博熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 准教授 (20161903)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	野口和浩熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 助教 (90578816)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	チェレンコフ光イメージング / シンチレーションイメージング / 蛍光・発光イメージングシステム / astatine-211 / CsIシンチレータ
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は、α線核種やβ線核種による画像診断と治療の融合（theranostics）研究を支援するために、生体内の放射性核種（放射性同位元素）から放出されるβ線によるチェレンコフ光によるイメージング(CLI)や、さらに生体外でのγ線検出によるシンチレーション（蛍光）を組み合わせたハイブリッド光イメージング(HLI)により、小動物リアルタイムin vivoイメージングの技術開発を行うことである。当該年度は3年間で予定している研究実施計画の初年度として、CLIにおける小動物の体内臓器や体表面の色依存性の解明と対策のためにβ線核種（P-32, I-131, F-18等）によるCLI特性を解明するイメージング測定実験を行う計画であった。しかし、この実験に必須の蛍光・発光イメージングシステムが設置されている施設の放射線管理区域内での空調設備工事や建物工事が長期間に渡ったため、計画した実験が困難となった。そこで、α線核種による標的内用療法に関する近年の文献を調べた結果、特に、最近国内外で盛んに行われているアスタチン211 (At-211) 研究において、申請者が開発したHLIの従来の液体シンチレータに比べてさらにγ線の高効率検出効果が期待できるヨウ化セシウム(CsI)固体シンチレータによるシンチレーションイメージングにより、本研究の目指す「theranostics研究への有効な技術支援の可能性」を示唆する重要なアイデアが得られた。従って、次年度では、上記の計画通りに実行できなかったβ線核種実験を行い、さらにTl-201やCs-137などのγ線核種を用いてCsIによるγ線シンチレーションイメージングの特性を調べ、At-211イメージングへの可能性について検討を行う。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 当該年度は、3年間で予定している本研究の実施計画初年度であった。当初の計画では、β線放出核種を購入し、生体を模擬した組織等価物質内でのチェレンコフ光の吸収と散乱程度の測定と解析を行う予定であった。しかしチェレンコフ光を撮像できる光イメージング装置が利用できる放射線管理区域を有する施設内の長期間の設備機器工事などで放射性同位元素の使用が困難となり、予定した実験計画に遅れを生じた。
Strategy for Future Research Activity	本研究の主目的は、小動物を対象としたβ線によるチェレンコフ光イメージング(CLI)やγ線シンチレーション（蛍光）を併用したハイブリッド光イメージング(HLI)が、α線やβ線核種による核医学治療における画像診断と治療の融合（theranostics）の基礎研究を有効に支援する技術を開発できるかを明らかにすることである。本研究の3年計画の初年度にあたる当該年度において、放射線管理区域を有する施設内での長期間の工事などにより予定していたβ線放出核種の使用ができなかったため、当初の実験計画に支障を来した。次年度（令和4年度）の計画と合わせて円滑に研究を遂行する。また、RI内用療法に有効なα線核種として注目されているAt-211のγ線イメージングはこれまで様々な方法により試みられているが、本研究遂行の根幹となる蛍光・発光イメージングシステムでも可能であるという、新規で重要なアイデアを当該年度に得ることができたので、次年度の研究計画に追加して実験などを行う。
Causes of Carryover	当該年度に、β線を放出する核種（P-32, I-131, F-18等）を購入し、組織等価物質内でのチェレンコフ光の検出実験を行う予定であったが、測定用の蛍光・発光用イメージングシステムを利用できる施設内の放射線管理区域が長期間の設備工事などのために放射性核種の使用が困難になったために、前年度に未使用額が生じた。さらに当該研究に必要な国内外での情報収集や学会参加出張が新型コロナウイルスの影響により遂行できなかったために当初旅費予算に残額が生じてしまった。この当該年度未使用額を次年度に繰り越し、次年度配分額と併せた予算で、当該年度計画未実施分と新たな計画追加分、および次年度計画実施分の予算として円滑な執行に努める。