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2022 Fiscal Year Research-status Report

水と溶質の同位体イメージングによる脳間質の恒常性維持機構の解明

Research Project

Project/Area Number 22K15856
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

亀田 浩之  北海道大学, 歯学研究院, 助教 (70829887)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywordsglymphatic system / 水動態解析 / MRI / 同位体顕微鏡 / 安定同位体
Outline of Annual Research Achievements

T2-preparationパルスを利用した高速T2 mapping法の17O濃度計測における精度を既知のT2 mapping法(CPMG法)と比較したところ、短時間でほぼ同等の精度で17O濃度計測ができることを確認した。野生型ラットに対する17O水髄注モデルでの少数の検討では、有意なT2値変化を検出することができず、脳実質に併せた適切なTEポイントでの計測が必要であり、追加の条件検討が必要であると考えられた。その他、複数の17O水投与経路として、ラットの外頚動脈経由で片側の内頚動脈内に17O水動注を行いながらMRI撮像ができるモデルを確立した。また、脳内水動態異常を簡便に検証するモデルとして、片側頚部リンパ節結紮モデルラットを確立し、Gd髄注MRIを用いた検討で、同モデルは野生型ラットと比較して、鼻腔からの頭蓋内CSFの排泄が遅延することを明らかにした。今後、17O-MRIでの検討を予定している。
組織レベルでの脳内17O分布をクライオ同位体顕微鏡でみるために、サンプル処理も含めたいくつかの条件検討を行った。脳サンプルは本検討で扱いが難しかったため、18O標識水をラットの肝臓内に注入し、血管内や細胞間隙、細胞内の18O分布のミクロの可視化を試みたところ、肝血管内に一致した18O分布を可視化することができた。しかし、脳サンプルでは肝臓サンプルよりも組織構築が複雑なためか、やや複雑な18O水の分布がどのような組織分布に対応しているのかの推定が難しく、組織情報をもつ対比画像が必要であると考えられた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

17O-MRI間接法のより安定した計測方法として、T2 preparation パルスを利用した高速T2マッピングの精度の検証を終え、生体での撮影条件の最適化を行っているところである。また、17O-MRIによる脳内水動態異常を検証するためのモデルラットとして頚部リンパ節結紮モデルを確立済であり、来年度検証する準備が整っている。
クライオ同位体顕微鏡解析においては、外因性にラットの脳や肝臓に投与した同位体トレーサー(18O標識水)の解剖学的構造に一致した分布を高感度で捉えることができているが、霜などのアーティファクトを除去するためのワークフローの改善や組織の対比画像取得の方法に関する検討にやや難航している。17O標識グルコースは合成済である。

Strategy for Future Research Activity

高速T2 mapping法による17O-MRIを用いて、野生型ラットおよびモデルラット(頚部リンパ節結紮術)、AQP4-KOラットで、脳内水動態異常の可視化を試みる。また、溶質トレーサーとして使用するGd髄注MRIとの分布の比較を行う予定である。
同位体顕微鏡クライオシステムでの凍結含水試料の解析において、分析面処理の工夫による画質の向上、分析面に付着する霜の問題など、いくつかの課題を解決するための検討を行う。また、対比組織像として、ペア切片や高画質の肉眼画像の取得、内因性同位体イメージングが利用可能か検討を行う。また、上記のモデル動物の組織サンプルをクライオ同位体顕微鏡で分析を行う。

Causes of Carryover

世界的な新型コロナウイルス感染症の影響で、研究協力施設での実験や学会参加・発表に関連する旅費で十分に使用することができなかった。次年度には、成果発表のための学会参加に要する費用として使用する。

  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Rapid and Reliable Steatosis Rat Model Shrsp5-Dmcr for Cold Storage Experiment2023

    • Author(s)
      Fukai Moto、Sugimori Hiroyuki、Sakamoto Sodai、Shibata Kengo、Kameda Hiroyuki、Ishikawa Takahisa、Kawamura Norio、Fujiyoshi Masato、Fujiyoshi Sunao、Kudo Kohsuke、Shimamura Tsuyoshi、Taketomi Akinobu
    • Journal Title

      Transplantation Proceedings

      Volume: 55 Pages: 1032~1035

    • DOI

      10.1016/j.transproceed.2023.02.063

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Non-Gaussian model-based diffusion-weighted imaging of oral squamous cell carcinoma: associations with Ki-67 proliferation status2023

    • Author(s)
      Shima Tomoka、Fujima Noriyuki、Yamano Shigeru、Kameda Hiroyuki、Suzuka Masaaki、Takeuchi Akiko、Kinoshita Yurika、Iwai Nanami、Kudo Kohsuke、Minowa Kazuyuki
    • Journal Title

      Oral Radiology

      Volume: 39 Pages: 661~667

    • DOI

      10.1007/s11282-023-00682-x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The utility of diffusion-weighted T2 mapping for the prediction of histological tumor grade in patients with head and neck squamous cell carcinoma2022

    • Author(s)
      Fujima Noriyuki、Shimizu Yukie、Yoneyama Masami、Nakagawa Junichi、Kameda Hiroyuki、Harada Taisuke、Hamada Seijiro、Suzuki Takayoshi、Tsushima Nayuta、Kano Satoshi、Homma Akihiro、Kudo Kohsuke
    • Journal Title

      Quantitative Imaging in Medicine and Surgery

      Volume: 12 Pages: 4024~4032

    • DOI

      10.21037/qims-22-136

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Amide proton transfer imaging for the determination of human papillomavirus status in patients with oropharyngeal squamous cell carcinoma2022

    • Author(s)
      Fujima Noriyuki、Shimizu Yukie、Yoneyama Masami、Nakagawa Junichi、Kameda Hiroyuki、Harada Taisuke、Hamada Seijiro、Suzuki Takayoshi、Tsushima Nayuta、Kano Satoshi、Homma Akihiro、Kudo Kohsuke
    • Journal Title

      Medicine

      Volume: 101 Pages: e29457~e29457

    • DOI

      10.1097/MD.0000000000029457

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Establishment of a New Qualitative Evaluation Method for Articular Cartilage by Dynamic T2w MRI Using a Novel Contrast Medium as a Water Tracer2022

    • Author(s)
      Hosokawa Yoshiaki、Onodera Tomohiro、Homan Kentaro、Yamaguchi Jun、Kudo Kohsuke、Kameda Hiroyuki、Sugimori Hiroyuki、Iwasaki Norimasa
    • Journal Title

      CARTILAGE

      Volume: 13 Pages: -

    • DOI

      10.1177/19476035221111503

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phase I Randomized Trial of 17 O-Labeled Water: Safety and Feasibility Study of Indirect Proton MRI for the Evaluation of Cerebral Water Dynamics2022

    • Author(s)
      Harada Taisuke、Kudo Kohsuke、Kameda Hiroyuki、Sato Ryota、Shirai Toru、Bito Yoshitaka、Fujima Noriyuki、Tsuneta Satonori、Nogawa Toshifumi、Maeda Kenichiro、Hayashi Hiroshi、Sasaki Makoto
    • Journal Title

      Journal of Magnetic Resonance Imaging

      Volume: 56 Pages: 1874~1882

    • DOI

      10.1002/jmri.28210

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative magnetic resonance imaging for evaluating of the cerebrospinal fluid kinetics with 17O-labeled water tracer: A preliminary report2022

    • Author(s)
      Sugimori Hiroyuki、Kameda Hiroyuki、Harada Taisuke、Ishizaka Kinya、Kajiyama Masayoshi、Kimura Tasuku、Udo Niki、Matsushima Masaaki、Nagai Azusa、Wakita Masahiro、Kusumi Ichiro、Yabe Ichiro、Kudo Kohsuke
    • Journal Title

      Magnetic Resonance Imaging

      Volume: 87 Pages: 77~85

    • DOI

      10.1016/j.mri.2021.12.005

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 17O-MRIの中枢神経領域における展開2022

    • Author(s)
      亀田浩之
    • Organizer
      第50回日本磁気共鳴医学会
    • Invited
  • [Presentation] Increased Vascular Permeability of 17O-labeled Water in the Amyotrophic Lateral Sclerosis Model Mice using Indirect Proton MRI2022

    • Author(s)
      亀田浩之
    • Organizer
      国際磁気共鳴医学会
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-12-25  

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