2023 Fiscal Year Research-status Report
Development of novel MRI contrast agents for macrophage imaging enables risk evaluation of unruptured cerebral aneurysm
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22K05356
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
近藤 輝幸 京都大学, 工学研究科, 教授 (20211914)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 祐 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90566027)
三浦 理紗子 京都大学, 工学研究科, 助教 (40881694)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 磁気共鳴イメージング / マクロファージ / 未破裂脳動脈瘤 / ナノ粒子造影剤 / ガドリニウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、くも膜下出血の主原因である脳動脈瘤破裂のリスクを、病変部位に高集積するマクロファージの MRI 画像により層別化するために必須のコンビネーションプロダクトとして、革新的 Gd ナノ粒子 MRI 造影剤を開発する。特に、“active” な脳動脈瘤に高集積するマクロファージイメージングに有効な新規 Gd ナノ粒子型 MRI 造影剤を開発し、脳動脈瘤の破裂リスク評価を実現する。
令和 5年度は、令和4年度に、in vitro でのマクロファージへの取り込み量、および MRI 造影能として水のプロトンの縦緩和能 r1、および横緩和能 r2 測定の結果に基づき選択した２種類の PMMA 被覆 Gd2O3 ナノ粒子および Dex 被覆 GdPO4 ナノ粒子について、まず、細胞毒性について検討した。その結果、いずれの Gd ナノ粒子も顕著な細胞毒性を示さなかった。続いて、マウスを用いる体内動態と生物学的安全性について検討した結果、PMMA 被覆 Gd2O3 ナノ粒子は、マクロファージ以外にも、大動脈プラーク、脾臓、および肝臓に蓄積しており、胆汁排泄されると考えられた。一方、Dex 被覆 GdPO4 ナノ粒子は、マクロファージ選択的に高集積し、大動脈プラーク、脾臓、および肝臓にはほとんど検出されず、また腎臓で少量検出されたことから、腎臓から尿排泄されるより安全な MRI 造影剤であると考えられる。
なお、Dex 被覆 GdPO4 ナノ粒子は、調整時に凝集しやすいという問題があった。その解決のため、静電反発により凝集し難く、抗体での表面修飾も可能なカルボキシメチル基を導入した Dex で表面被覆した GdPO4 ナノ粒子の合成にも成功した。
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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
令和 4年度、令和5年度の結果に基づき、最終年度である令和6年度は、ラット動脈瘤モデルおよびラット動脈瘤破裂モデルに、Dex および CM-DX 被覆 GdPO4 ナノ粒子を尾静脈投与し、動脈瘤病変部位に高集積しているマクロファージの MRI 画像化、およびマクロファージの集積量をリアルタイムで定量化する。さらに、外部委託により、ラット単回最大投与量を明らかにし、非臨床試験実施のために必要なデータを収集する。従って、本研究は、当初の計画通り、順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、令和 4 年度および令和5年度の研究成果に基づき、「Dex 被覆 GdPO4 ナノ粒子」および「CM-Dex 被覆 GdPO4 ナノ粒子」について、ラット動脈瘤モデルに尾静脈投与し、動脈瘤病変部位に高集積している炎症性マクロファージの MRI 画像化について検討する。また、外部委託により、非 GLP での Dex および CM-Dex 被覆 GdPO4 ナノ粒子のラット単回最大投与量を決定し、その投与量以下でのマクロファージの MRI 画像化に必要な Gd ナノ粒子の最適投与量、および明瞭な MRI 画像を得るためのGd ナノ粒子投与後、MRI 造影を行うタイミング（時間）を明らかにする。
本研究では、脳動脈瘤病変部位という脳内の非常に限られた領域に高集積するマクロファージの MRI 画像により、脳動脈瘤の破裂リスクの層別化を行うことが最終目標である。そのためには、まず、① 近接する動脈瘤内の血液由来の MRI 信号によるバックグラウンドノイズを無信号化し、マクロファージ由来の MRI 信号のみを増強する Black Blood 法による MRI 画像化を行う。次に、② 従って、ラット動脈瘤“破裂”モデルを用いて Gd ナノ粒子 MRI 造影剤による画像化を行い、動脈瘤が破裂するマクロファージの最大集積量を明らかにする。そのために、③ R1 マッピングを行い、マクロファージに貪食された Gd のボクセル内の定量を行い、②と一致することを明らかにし、脳動脈瘤の破裂リスクの層別化を実現する。
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| Causes of Carryover |
次年度、物品費として使用する予定である。
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