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2014 Fiscal Year Annual Research Report

マンガン造影MRIとナノDDSによる細胞生存性イメージングの開発と病態適用

Research Project

Project/Area Number 24300167
Research InstitutionNational Institute of Radiological Sciences

Principal Investigator

青木 伊知男  独立行政法人放射線医学総合研究所, 分子イメージング研究センター, チームリーダー (10319519)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 齋藤 茂芳  大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (40583068)
田畑 泰彦  京都大学, 再生医科学研究所, 教授 (50211371)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2017-03-31
Keywords分子イメージング / 生体イメージング / MRI / マンガン / 造影剤 / 細胞生存性
Outline of Annual Research Achievements

ナノ粒子キャリアによる薬剤送達技術とマンガン造影MRIを組み合わせ、細胞生存性を反映した生体イメージングを可能とする細胞生存性イメージングの確立および前臨床モデルでの生体適用を行うため、下記の4項目を実施し達成する。①Mn造影剤が細胞生存性と細胞周期停止を特異的に検出するための条件を検証、最適化し、X線を担がんモデルに照射、その取り込みメカニズムを分析・検討する。②細胞環境で信号が変化するMnセンサー造影剤を開発し、in vitroでの試験を経て、前臨床適用を行う。③標的としない組織からの信号(血管や細胞外など)を消去する技術を開発、④微量の造影剤を検出する高感度位相・磁化率イメージング手法を開発し、Mn造影剤へ応用する。
これまでに、①Mn造影剤が細胞生存性と細胞周期停止を特異的に検出する条件の最適化とメカニズムの検証を大腸がんモデルで実施し、論文成果としてがんの基礎研究において影響力の高い雑誌に受理された(Saito S et al., Cancer Res. 2013 73(11):3216-24)。アウトリーチ活動として文部科学省でメディア向けに資料配付が行われ、読売新聞「放射線治療 効果1日で確認 弱ったがん細胞MRIで区別」(2013年5月27日夕刊3面)など多数のメディアに掲載された。また、放射線以外の細胞傷害性について検討を進めた。②腫瘍細胞の環境で応答するセンサー造影剤の開発に関しては、環境応答Mnナノミセルの開発を行い、前臨床モデルでのテストを行った。③血管など標的としない組織からの信号を消去する技術の病態モデルへの応用については、撮像法と候補物質の検討を進めた。④微量造影剤を検出する高感度位相・磁化率イメージング手法の応用については、磁化率強調画像法の最適化を進めた結果、現行の7テスラよりもさらに磁場強度の高いMRIの使用がより有利である事を確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

Mn造影剤の細胞取り込みが細胞周期に依存することなどを明確にし、X線照射モデルへのin vitroおよびin vivo応用がCancer Research誌に受理されるなど明確な成果が得られた。また、読売新聞、時事通信、日本科学新聞など幅広く掲載され、十分なアウトリーチを果たしている。さらに、本研究からがん細胞の環境に応答した機能性Mnナノ粒子が開発されており、本年度に論文を投稿する予定である。これらの成果から区分を選択した。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は、生物学的メカニズム解明と前臨床研究への応用、そして臨床への応用など多岐に渡る展開が期待できる。In vivoにおいて細胞生存性を明確に反映する生体断層イメージング手法は未だ存在せず、移植細胞の追跡、治療効果の早期評価など実用化が臨まれている。本研究はそれらの重要な要素技術となる。さらに欧米で開発が進む、超高磁場MRIによる細胞レベルに迫るマイクロイメージングは、その感度と空間分解能を上げる技術として、本研究と併用することで、これまでに無い生物医学の研究手法を提示する可能性が高いため、最終年度において将来を見据えた取り組みを付加した。

  • Research Products

    (14 results)

All 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 3 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Evaluation of Thermo-triggered Drug Release in Intramuscular-transplanted Tumors using Thermosensitive Polymer-modified Liposomes and MRI.2015

    • Author(s)
      Kokuryo D, Nakashima S, Ozaki F, Yuba E, Chuang KH, Aoshima S, Ishizaka Y, Saga T, Kono K, Aoki I.
    • Journal Title

      Nanomedicine.

      Volume: 11(1) Pages: 229-238

    • DOI

      10.1016/j.nano.2014.09.001

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Dendrimeric calcium-responsive MRI contrast agents with slow in vivo diffusion.2015

    • Author(s)
      Gündüz S, Nitta N, Vibhute S, Shibata S, Mayer ME, Logothetis NK, Aoki I, Angelovski G.
    • Journal Title

      Chem Commun (Camb)

      Volume: 51(14) Pages: 2782-2785

    • DOI

      10.1039/c4cc07540d.

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] MR imaging techniques for nano-pathophysiology and theranostics.2014

    • Author(s)
      Bennett KM, Jo JI, Cabral H, Bakalova R, Aoki I
    • Journal Title

      Adv Drug Deliv Rev.

      Volume: 30;74C Pages: 75-94

    • DOI

      10.1016/j.addr.2014.04.007

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] MRI によるナノ・セラノスティクスとニトロキシル標識抗がん剤2015

    • Author(s)
      青木伊知男
    • Organizer
      日本薬学会第135年会
    • Place of Presentation
      神戸学院大学
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-26
    • Invited
  • [Presentation] 高磁場MRIによる細胞トラッキングとマイクロイメージング2015

    • Author(s)
      青木伊知男
    • Organizer
      第14回日本再生医療学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2015-03-19 – 2015-03-19
    • Invited
  • [Presentation] MR造影剤内包高分子ミセルと格子構造を有する生分解性ゲルを組み合わせた脳内薬剤投与法の検討2014

    • Author(s)
      國領大介, Peng Mi, 栗田朋香, 矢田部輝幸, Horacio Cabral, 柴田さやか, 佐賀恒夫, 青木伊知男, 片岡一則
    • Organizer
      第42回日本磁気共鳴医学会大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2014-09-18 – 2014-09-18
  • [Presentation] High resolution OGSE DTI of cerebellar white matter in ex vivo mouse brain2014

    • Author(s)
      Jeffrey Kershaw, 柴田さやか, 青木伊知男, 小畠隆行, 伊藤浩
    • Organizer
      第42回日本磁気共鳴医学会大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2014-09-18 – 2014-09-18
  • [Presentation] Responsive and theranostic nano-contrast agents for preclinical MR imaging2014

    • Author(s)
      Ichio Aoki
    • Organizer
      2014 Taiwan-Japan Symposium on Polyscale Technologies for Biomedical Engineering and Environment Science (PT-BMES 2014)
    • Place of Presentation
      Hsinchu, Taiwan
    • Year and Date
      2014-09-12 – 2014-09-15
    • Invited
  • [Presentation] 炭素線照射・温度応答性リポソーム併用による腫瘍治療効果および薬剤集積性の評価2014

    • Author(s)
      國領大介, 青木伊知男, 河野健司, 佐賀恒夫
    • Organizer
      第30回日本DDS学会学術集会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学芝共立キャンパス
    • Year and Date
      2014-07-30 – 2014-07-30
  • [Presentation] 炭素線照射後の温度応答性リポソームの腫瘍集積性と治療効果の評価2014

    • Author(s)
      國領大介, 青木伊知男, 河野健司, 佐賀恒夫
    • Organizer
      第9回日本分子イメージング学会
    • Place of Presentation
      大阪・千里ライフサイエンスセンター
    • Year and Date
      2014-05-23 – 2014-05-23
  • [Presentation] デュアルプローブ包含ソフトナノゲル2014

    • Author(s)
      村山周平, 城潤一郎, 柴田悠圭, 三田智文, 佐賀恒夫, 青木伊知男, 加藤大
    • Organizer
      第9回日本分子イメージング学会・学術集会
    • Place of Presentation
      大阪・千里ライフサイエンスセンター
    • Year and Date
      2014-05-23 – 2014-05-23
  • [Presentation] Intracerebral drug delivery treatment using a regularly-structured biodegradable gel for slow-release of gadolinium-containing nano-micelles in a glioblastoma model2014

    • Author(s)
      Kokuryo D, Peng M, Kurita T, Yatabe T, Cabral H, Shibata S, Saga T, Aoki I, Kataoka K
    • Organizer
      Joint Annual Meeting ISMRM-ESMRMB
    • Place of Presentation
      イタリア・Milan
    • Year and Date
      2014-05-10 – 2014-05-16
  • [Book] ナノDDSがもたらす新しいMRイメージングとナノ・セラノスティクス2015

    • Author(s)
      青木伊知男、城潤一郎、Horacio Cabral、Rumiana Bakalova、Kevin M. Bennett
    • Total Pages
      84
    • Publisher
      Drug Delivery System, 日本DDS学会
  • [Book] 造影剤の進歩とセラノスティクスへの応用の展望、Molecular Imaging 2014「分子イメージングはどこまで進んだか」2014

    • Author(s)
      青木伊知男
    • Total Pages
      141
    • Publisher
      INNERVISION

URL: 

Published: 2016-06-01  

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