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2023 Fiscal Year Annual Research Report

超偏極MRSとDREADDによるアストロサイトイメージングバイオマーカー開発

Research Project

Project/Area Number 22K19393
Research InstitutionNational Institutes for Quantum Science and Technology

Principal Investigator

高堂 裕平  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 主幹研究員 (60593564)

Project Period (FY) 2022-06-30 – 2024-03-31
Keywords超偏極MRI / アストロサイト / PET
Outline of Annual Research Achievements

アストロサイトは高等な生物であるほどに神経細胞に対する脳内の存在比率が高くなり、脳内で重要な役割を担っていることが明らかになりつつある。しかし、神経細胞と異なり電気活動を示さないため、活動性の指標はカルシウム濃度に基づいて行われ、マクロな視点でのアストロサイト活動の評価は困難である。したがって、マクロな評価が必要となるヒト脳病態において、アストロサイトがどのように関与しているかは未知の部分が多い。
本研究の目的は、アストロサイトの脳内における活動の意義を明らかにするために、アストロサイトの活動性を反映するバイオマーカーを確立することである。2023年度にはマウスのアストロサイトのカルシウム濃度をDREADDで操作し、このときの脳内環境の変化を、イメージングバイオマーカー(磁気共鳴スペクトロスコピー(MRS)、ポジトロン断層撮像(PET)、超偏極MRS)、ASLで明らかにすることを試みた。アストロサイトのカルシウムを上昇させたとき、MRSでは脳内の代謝物濃度に明らかな変化は認めなかったが、超偏極1-13Cピルビン酸の投与実験では、重炭酸イオンの生成低下を認めた。FDG-PETでもDREADD群で取り込み低下を認めた。一方、DREADDにて神経細胞のカルシウム上昇を抑制した際、FDG-PETでは取り込みの低下傾向を認めたが、超偏極1-13Cピルビン酸投与での変化を認めなかった。DREADD群ではASLでの変化を認めず、脳内乳酸濃度にも変化を認めなかった。以上の結果より、超偏極1-13Cピルビン酸がアストロサイト活動を反映する指標の一つになる可能性が示唆された。

  • Research Products

    (9 results)

All 2024 2023

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

  • [Journal Article] Investigating neural dysfunction with abnormal protein deposition in Alzheimer’s disease through magnetic resonance spectroscopic imaging, plasma biomarkers, and positron emission tomography2024

    • Author(s)
      Matsuoka Kiwamu、Hirata Kosei、Kokubo Naomi、Maeda Takamasa、Tagai Kenji、Endo Hironobu、Takahata Keisuke、Shinotoh Hitoshi、Ono Maiko、Seki Chie、Tatebe Harutsugu、Kawamura Kazunori、Zhang Ming-Rong、Shimada Hitoshi、Tokuda Takahiko、Higuchi Makoto、Takado Yuhei
    • Journal Title

      NeuroImage: Clinical

      Volume: 41 Pages: 103560~103560

    • DOI

      10.1016/j.nicl.2023.103560

    • Open Access
  • [Journal Article] Altered Brain Energy Metabolism Related to Astrocytes in Alzheimer's Disease2023

    • Author(s)
      Hirata Kosei、Matsuoka Kiwamu、Tagai Kenji、Endo Hironobu、Tatebe Harutsugu、Ono Maiko、Kokubo Naomi、Oyama Asaka、Shinotoh Hitoshi、Takahata Keisuke、Obata Takayuki、Dehghani Masoumeh、Near Jamie、Kawamura Kazunori、Zhang Ming‐Rong、Shimada Hitoshi、Yokota Takanori、Tokuda Takahiko、Higuchi Makoto、Takado Yuhei
    • Journal Title

      Annals of Neurology

      Volume: 95 Pages: 104~115

    • DOI

      10.1002/ana.26797

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] MRSによる脳代謝計測から脳病態を探る2024

    • Author(s)
      高堂裕平
    • Organizer
      第26回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • Invited
  • [Presentation] シンポジウム概要とアルツハイマー病における脳エネルギー代謝評価2023

    • Author(s)
      高堂裕平
    • Organizer
      第34回 臨床MR脳機能研究会
    • Invited
  • [Presentation] 認知症とアストロサイト機能不全:脳エネルギー代謝イメージングによる検討2023

    • Author(s)
      高堂裕平
    • Organizer
      第64回日本神経学会学術大会
    • Invited
  • [Presentation] Overview of Hyperpolarization2023

    • Author(s)
      高堂裕平
    • Organizer
      2023 ISMRM & ISMRT Annual Meeting & Exhibition, ISMRM
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 脳病態における脳エネルギー代謝障害:MRS/超偏極MRSによる評価2023

    • Author(s)
      高堂裕平
    • Organizer
      第46回日本神経科学大会
    • Invited
  • [Presentation] Can functional MRS distinguish Glu and GABA during brain activation?2023

    • Author(s)
      高堂裕平
    • Organizer
      fMRS symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 超偏極MRSによる脳エネルギー代謝評価系を用いた精神疾患の病態研究への展望2023

    • Author(s)
      高堂裕平
    • Organizer
      日本生物学的精神医学会年会
    • Invited

URL: 

Published: 2024-12-25  

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