Development of in vivo oxygen environment analysis by using MRI

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Oxygen biology: a new criterion for integrated understanding of life
• Project/Area Number: 17H05531
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 杉原 文徳 大阪大学, 微生物病研究所, 助教 (50381645)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: MRI / in vivo / 腫瘍内環境 / 酸素

Outline of Annual Research Achievements

本年度はマウス皮下移植腫瘍モデルを作成し、呼気酸素濃度の変化によるMRI信号をとらえるOE-MRIの測定手法と代謝MRIで用いる13Cグルコースの導入方法を最適化し手法を確立することを目指した。OE-MRIでは呼気麻酔ガスの空気から100%酸素へ切り替えるタイミングとMRIの画像取得の時間を調整し、酸素ガスのOFF/ON/OFFによる画像コントラストを解析するシークエンスを定めることができ、この方法にコントラストパターンを数値化することができるようになった。実際に、異なる種類の腫瘍を作成し、コントラストが異なることを確認できたが、腫瘍の形成過程においても大きくコントラストの変化が見られたことから、解析するタイミングをコントロールする必要があることが分かった。
コントラストの因子を明らかとするために、腫瘍内部の環境を明らかとするために、大きく影響すると考えられる血管の評価を行った。MRIによる血管造影法であるMRA、組織切片では蛍光試薬による血管走行の可視化、血管マーカーによる免疫染色を試みた。OE-MRIでのコントラストとMRAは、結果が一致する傾向がみられたが、毛細血管までの評価はできないことから、造影剤を用いた解析が必要と考えられた。また、蛍光試薬による組織切片の評価は毛細血管まで含めた解析が可能であるが、腫瘍全体を観察し、定量化するには時間がかかっている状況である。
OE-MRIは腫瘍以外でもコントラスを生成するが、炎症部位での評価を行うためにモデルマウスの作成と画像評価の検討を行った。炎症モデルの種類をいくつか検討しており、組織切片評価と対比することで、OE-MRIの評価を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

MRIの画像を評価する手段である血管評価方法の策定に時間がかかっている為。
また、腫瘍の形成時期による変化についての評価が必要であることが判明し、その評価が必要である為。

Strategy for Future Research Activity

酸素投与による画像コントラストの因子を明らかとするために、MRIの画像評価ができるようにするため、組織切片の評価方法を確立することを優先して行う。また、MRIで同時計測する代謝測定、血管造影についても行い、多角的に評価できるよう計画していく。
また、酸素投与時のコントラスを腫瘍以外にも適用し、応用範囲が広められないか検討していく。