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化学交換飽和移動MRIを用いたアルツハイマー病における認知予備能評価法の開発

Research Project

Project/Area Number 18H02762
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 52040:Radiological sciences-related
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

五十嵐 博中  新潟大学, 脳研究所, 教授 (20231128)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大久保 真樹  新潟大学, 医歯学系, 教授 (10203738)
鈴木 清隆  新潟大学, 脳研究所, 准教授 (40303169)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
KeywordsMRI / アルツハイマー病 / 認知予備能 / CEST / シナプス / 認知予備脳
Outline of Annual Research Achievements

本研究はアルツハイマー病病理所見を持つ老年者の30-50%に認められる「病理変化に比べ認知症状の緩徐な症例」(認知予備能の高い症例)を突破口に、認知機能などヒトの局所神経機能を直接反映したバイオマーカーとなる無侵襲な検査法を、化学交換飽和移動磁気共鳴イメージング(CEST-MRI)を用いて開発し、神経変性疾患に広く展開することを目的とする。
アルツハイマー病をはじめとする神経変性疾患においては病因の中核となる病理所見と病態(アルツハイマー病における認知症状)は必ずしも相関せず、機能低下と最も相関するのは局所のシナプス密度である。しかし、現状では局所シナプス密度を反映する無侵襲なイメージング手法は開発されていない。本研究では局所シナプス密度を無侵襲かつ高空間分解能で評価するMRI測定法を開発し、アルツハイマー病をはじめとする神経変性疾患の客観的機能評価法を確立する。
現在までに、前臨床機とアルツハイマー病モデルマウスを用いた疾患研究を終え、2つの論文を発表するとともに、ヒト用7tを用いた正常ヒト3D-gluCEST撮像法を開発し、ヒト海馬のシナプス密度画像を撮像することに成功している。さらに現在、全脳のシナプス密度画像を開発中であり、既に正常ヒトにおける3D-gluCEST画像の撮像に成功している。
今後はヒト疾患への応用を目的として、動物実験で得られた測定手法をヒトに応用するための安全性試験および測定条件最適化を目的とした基礎実験を継続しつつ正常成人シナプス密度画像撮像の最適化を行う。正常成人ボランティアおよび認知症・脳梗塞症例の協力の元最終的なデータ取得を進める。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度も研究は順調に進み、前臨床用7T装置および自作の画像計算プログラムを用い、アルツハイマーモデル動物(5xFAD transgenic mouse)において、グルタミン酸と並んで重要な神経伝達物質であるグリシンのマッピングを試みた。昨年発表した基礎研究論文(doi:10.1155/2020/8831936)の応用として、グリシンのプロトン交換基の測定条件を算出し、それを基にグリシンマップを作成、信号強度が脳内グリシン濃度と相関すること、および5xFADアルツハイマー病モデルマウスにて大脳皮質および基底核においてグリシン濃度が低下していることを明らかにし論文として報告した(doi:10.1155/2021/8988762)。更に人への応用としてヒト用7Tを用い成人健常ヒトによる2D gluCESTに成功し、ヒト海馬におけるシナプス密度計算画像を得ることに成功している。本年度はこのシークエンスを更に発展させ、スパイラル収集法を用いた3Dイメージング・シークエンスを作成、ファントムを用いた最適化を行い、その測定条件を基に正常ヒトにおける3D-gluCEST撮像に成功し、3Dシナプス密度画像の測定を開始した。

Strategy for Future Research Activity

ヒトへの応用を目的として、ヒト用7T超高磁場システムにパルスシークエンスを移植し、溶液モデル(MRファントム)上で、動物実験で得られた測定手法をヒトに応用するための安全性試験および測定条件最適化を目的とした基礎実験を継続しつつ正常成人シナプス密度画像撮像の最適化を行う。正常成人ボランティアおよび認知症・脳梗塞症例の協力の元最終的なデータ取得を進める。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(12 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 5 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学ディビス校(米国)

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  • [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学/デイビス校/神経内科(米国)

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  • [Journal Article] GlyCEST: Magnetic Resonance Imaging of Glycine - Distribution in the Normal Murine Brain and Alterations in 5xFAD Mice2021

    • Author(s)
      Ken Ohno,Masaki Ohkubo, Bingwen Zheng, Masaki Watanabe, Tsuyoshi Matsuda, Ingrid L. Kwee, Hironaka Igarashi
    • Journal Title

      Contrast Media & Molecular Imaging

      Volume: eCollection Pages: 1-8

    • DOI

      10.1155/2021/8988762

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      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Longitudinal GluCEST MRI Changes and Cerebral Blood Flow in 5xFAD Mice2021

    • Author(s)
      Igarashi Hironaka、Ueki Satoshi、Kitaura Hiroki、Kera Tae、Ohno Ken、Ohkubo Masaki、Terumitsu-Tsujita Mika、Kakita Akiyoshi、Kwee Ingrid L
    • Journal Title

      Contrast Media Mol Imaging

      Volume: 2020 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1155/2020/8831936

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Vascular Hyperintensity on Fluid-Attenuated Inversion Recovery Indicates the Severity of Hypoperfusion in Acute Stroke2020

    • Author(s)
      Nomura Toshiharu、Okamoto Kouichirou、Igarashi Hironaka、Watanabe Masato、Hasegawa Hitoshi、Oishi Makoto、Fujii Yukihiko
    • Journal Title

      Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases

      Volume: 29 Pages: 104467-104467

    • DOI

      10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2019.104467

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      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Auditory T-Complex Reveals Reduced Neural Activities in the Right Auditory Cortex in Musicians With Absolute Pitch2019

    • Author(s)
      Matsuda Masato、Igarashi Hironaka、Itoh Kosuke
    • Journal Title

      Frontiers in Neuroscience

      Volume: 13 Pages: 1-1

    • DOI

      10.3389/fnins.2019.00809

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      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Automaticity of pitch class-color synesthesia as revealed by a Stroop-like effect2019

    • Author(s)
      Itoh Kosuke、Sakata Honami、Igarashi Hironaka、Nakada Tsutomu
    • Journal Title

      Consciousness and Cognition

      Volume: 71 Pages: 86-91

    • DOI

      10.1016/j.concog.2019.04.001

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      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visualizing the Distribution of Matrix Metalloproteinases in Ischemic Brain Using In Vivo 19F-Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging2019

    • Author(s)
      Huber Vincent J.、Igarashi Hironaka、Ueki Satoshi、Terumitsu-Tsujita Mika、Nito Chikako、Ohno Ken、Suzuki Yuji、Itoh Kosuke、Kwee Ingrid L.、Nakada Tsutomu
    • Journal Title

      Contrast Media & Molecular Imaging

      Volume: 2019 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1155/2019/8908943

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Aquaporin-4 facilitator TGN-073 promotes interstitial fluid circulation within the blood?brain barrier2018

    • Author(s)
      Huber Vincent J.、Igarashi Hironaka、Ueki Satoshi、Kwee Ingrid L.、Nakada Tsutomu
    • Journal Title

      NeuroReport

      Volume: 29 Pages: 697-703

    • DOI

      10.1097/wnr.0000000000000990

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Reliable diagnosis of IDH-mutant glioblastoma by 2-hydroxyglutarate detection: a study by 3-T magnetic resonance spectroscopy.2018

    • Author(s)
      Natsumeda M, Motohashi K, Igarashi H, Nozawa T, Abe H, Tsukamoto Y, Ogura R, Okada M, Kobayashi T, Aoki H, Takahashi H, Kakita A, Okamoto K, Nakada T, Fujii Y.
    • Journal Title

      Neurosurgical Review

      Volume: 41 Pages: 641-647

    • DOI

      10.1007/s10143-017-0908-y

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] glyCESTイメージングの開発と応用2021

    • Author(s)
      大野健、大久保正樹、渡辺将樹、五十嵐博中
    • Organizer
      脳循環代謝学会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 19F-Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging visualizes the distribution of Matrix metalloproteinases in ischemic brain using in vivo2019

    • Author(s)
      Igarashi H
    • Organizer
      BRAIN & BRAIN PET 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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