高感度MRIを用いた免疫細胞動態追跡による脳病態形成機序の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26860996
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 森 勇樹 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任助教(常勤) (10559355)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 磁気共鳴画像法 / 免疫細胞動態 / 細胞追跡 / 神経免疫

Outline of Annual Research Achievements

超高磁場11.7T磁気共鳴画像（MRI）装置を用いたマウス生体内における単球・マクロファージの細胞追跡技術の改良を行い、病態モデルを用いた細胞動態の定量的解析を行った。MRIは非侵襲的に生体内の情報を収集することができるが、個別の細胞動態を解析するには感度が不十分なため困難であった。我々は超高磁場11.7T MRI 装置の利用に加え、高感度プローブコイルの開発、撮像パラメータの最適化により、生体内における免疫細胞を１細胞レベルの空間分解能で描出するとともに、時間分解能の向上により、生体内の細胞が正常時及び病態変化に従いどのような振る舞いをするかを視覚的に捉えることを目的に研究を行った。
今回の研究により、細胞追跡解析に耐え得る高い空間分解能・時間分解能による撮像を実現し、マウス生体脳内における１細胞レベルの細胞動態を３次元空間で描出し、時間軸を加えた４次元的な細胞動態解析を行うことが可能となった。また、実験的脳虚血モデル動物を用いた評価に本法を適応することで、虚血障害部位における単球・マクロファージの分布が正常部または正常動物とは異なることを視覚的に描出し、細胞動態（移動・停滞時間、移動速度、直進性、移動の方向性など）について定量的に評価することに成功した。生体脳内の免疫細胞動態を、非侵襲、且つ経時的に捉えた報告はこれまでになく、本法は、新たな免疫学的in vivoイメージング評価法として、脳内恒常性における免疫細胞の役割を理解するための重要な知見をもたらす可能性がある。

Research Products

• [Journal Article] Mono- and dinuclear gadolinium(III) complexes of tris(4-carboxy-3-benzyl-3-azabutyl) amine: Synthesis and relaxation properties (2016)
  • Author(s): Makita Y, Inoue M, Katayama N, Lee HH, Abe T, Inui YC, Mori Y, Yoshioka Y, Honda Y, Gamoh S, Shimizutani K, Fujiwara S, Ogawa A
  • Journal Title: Polyhedron Volume: 107 Pages: 148-152
  • DOI: 10.1016/j.poly.2015.12.064
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A pain-mediated neural signal induces relapse in multiple sclerosis models (2015)
  • Author(s): rima Y, Kamimura D, Atsumi T, Harada M, Kawamoto N, Nishikawa N, Stofkova A, Ohki T, Higuchi K, Morimoto Y, Wieghofer P, Okada Y, Mori Y, Sakoda S, Saika S, Yoshioka Y, Komuro I, Yamashita T, Hirano T, Prinz M, Murakami M
  • Journal Title: eLife Volume: 4 Pages: 1-23
  • DOI: 10.7554/eLife.08733
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] マウス脳11.7TタイムラプスMR画像を用いた１細胞レベルのマクロファージ動態評価法 (2016)
  • Author(s): 田下徳起, 小橋昌司, 森勇樹, 合志清一, 森本雅和, 相河聡, 吉岡芳親, 畑豊
  • Organizer: 電子情報通信学会医用画像研究会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2016-05-19 – 2016-05-20
• [Presentation] Expression of oxytocin receptor in ischemic lesions of rat brain: protection of oxytocin for injured neurons (2016)
  • Author(s): Kana Sugimoto, Yuki Mori, Hidekazu Tanaka, Ryuichi Katada, Hiroshi Matsumoto
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2016-03-22 – 2016-03-24
• [Presentation] Tri-modal imaging techniques Cathodoluminescence (CL) - Near Infrared (NIR) and Magnetic resonance imaging (MRI) with lanthanides doped Gd2O3 (2015)
  • Author(s): Doan Thi Kim Dung, Shoichiro Fukushima, Taichi Furukawa, Hirohiko Niioka, Masayoshi Ichimiya, Masaaki Ashida, Yuki Mori , Yoshichika Yoshioka, Mamoru Hashimoto, Jun Miyake
  • Organizer: The 2nd East-Asia Microscopy Conference
  • Place of Presentation: Himeji, Hyogo
  • Year and Date: 2015-11-24 – 2015-11-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Macrophage tracking using the Hungarian algorithm in time lapse MR images (2015)
  • Author(s): Atsuki Tashita, Syoji Kobashi, Yuki Mori, Masakazu Morimoto, Satoru Aikawa, Yoshichika Yoshioka, Yutaka Hata
  • Organizer: 7th International Conference on Emerging Trends in Engineering & Technology
  • Place of Presentation: Kobe, Japan
  • Year and Date: 2015-11-18 – 2015-11-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SPIOを用いたループス腎炎の評価 (2015)
  • Author(s): 陳挺, 森勇樹, 程振宇, Soyoung Lee, Barry Ripley, 岸本忠三, 乾千珠子, 多 胡善幸,吉田慎一, 大野工司, 吉岡芳親
  • Organizer: 第43回日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-09-10 – 2015-09-12
• [Presentation] 超高磁場MRイメージングを用いた生体脳内免疫細胞動態追跡 (2015)
  • Author(s): 森勇樹
  • Organizer: 第67回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-06-30 – 2015-07-02
  • Invited
• [Presentation] In vivo monitoring of immune cell kinetics with time-lapse MRI in the ischemic lesion of mouse brain (2015)
  • Author(s): Yuki Mori, Ting Chen, Yoshichika Yoshioka
  • Organizer: Annual Meeting of ISMRM
  • Place of Presentation: Toronto, Canada
  • Year and Date: 2015-06-01 – 2015-06-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Visualization of lupus nephritis using SPIO (2015)
  • Author(s): T Chen, Y Mori, Z Cheng, S Lee, K Wang, B Ripley, T Kishimoto, C Inui-Yamamoto, F Sugihara, N Kitagaki, Y Tago, S Yoshida, K Ohno, Y Yoshioka
  • Organizer: Annual Meeting of ISMRM
  • Place of Presentation: Toronto, Canada
  • Year and Date: 2015-06-01 – 2015-06-05
  • Int'l Joint Research