PETとMRSの融合による新しいヒト脳内薬物濃度・受容体占拠率測定法の開発

• 研究課題/領域番号: 16H05385
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 放射線科学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 田代 学 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (00333477)
• 研究分担者: 久保 均 福島県立医科大学, 新医療系学部設置準備室, 教授 (00325292) ; 伊藤 浩 福島県立医科大学, 医学部放射線科, 教授 (20360357) ; 渡部 浩司 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (40280820) ; 佐々木 真理 岩手医科大学, 医歯薬総合研究所, 教授 (80205864)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円); 2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2017年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2016年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
• キーワード: 核磁気共鳴スペクトロスコピー（MRS) / ポジトロン放出断層法（PET) / 脳・神経 / 薬理学 / 脳内代謝物 / MRS / PET / 薬物動態 / 脳 / 薬物血中濃度 / 薬物脳内濃度 / 薬物代謝物濃度 / ポジトロン放出断層法（PET） / 受容体占拠率 / 脳内代謝物濃度

研究成果の概要

本研究では、ヒトが内服した薬物（アセトアミノフェンやジフェンヒドラミン）のうち脳に分布した薬物分子に由来するMRS信号を体外計測し、薬物の脳内濃度の推移を追跡する方法の確立を目指した。過去にエタノールの脳内濃度の追跡に成功した研究はあったものの、他の薬物への応用は現時点ではまだ困難であることが示された。
一方、MRSで測定された一部の脳内代謝物濃度に由来するMRS信号を利用して内服薬剤の脳内濃度を推定できる可能性があることも示された。
さらに、薬物内服後に認知課題を行う際のヒト脳の代謝が高まるPET所見も得られ、ヒト脳内の薬物の影響を非侵襲的に評価する方法として活用できる可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、ヒトが内服した薬物のうち脳内に分布した薬物分子に由来するMRS信号を体外計測して薬物の脳内濃度を推定することを目指したが、現在のMRS技術では困難であると示された。一方、服薬後の脳内代謝物由来のMRS信号を利用して内服薬物の脳内濃度を推定できる可能性があることが示唆され、将来、他の薬剤を用いた測定の実施が期待される。また、将来的にMRSの測定感度とデータ処理技術がさらに進歩した際には、ヒトの脳内薬物濃度を体外測定できる可能性があると期待される。
加えて、PETによる付随所見である薬物内服後の認知課題負荷時の脳代謝増加所見は、薬物による脳への影響を評価する指標としても有用と考えられた。

研究成果

• [国際共同研究] Charite - Universitaetsmedizin Berlin(ドイツ)
• [国際共同研究] Charite - Universitaetsmedizin Berlin(ドイツ)
• [国際共同研究] Charite - Universitaetsmedizin Berlin(ドイツ)
• [国際共同研究] Charite - Universitaetsmedizin Berlin(ドイツ)
• [雑誌論文] Alzheimer's deterioration in intellectual and neurobiological staging supports the retrogenesis model: a double dissociation between verbal/non-verbal judgments and the left/right parieto-temporal glucose metabolism. A retrospective data analysis from the Tajiri Project. (2020)
  • 著者名/発表者名: Meguro M, Meguro K, Takahashi K, Yamaguchi S, Tashiro M.
  • 雑誌名: Psychogeriatrics. 巻: 20 号: 2 ページ: 149-155
  • DOI: 10.1111/psyg.12478
  • 査読あり
• [雑誌論文] A systematic performance evaluation of head motion correction techniques for 3 commercial PET scanners using a reproducible experimental acquisition protocol (2019)
  • 著者名/発表者名: Takato Inomata,Shoichi Watanuki,Hayato Odagiri,Takeyuki Nambu,Nicolas A. Karakatsanis,Hiroshi Ito,Hiroshi Watabe,Manabu Tashiro,Miho Shidahara
  • 雑誌名: Annals of Nuclear Medicine 巻: - 号: 7 ページ: 459-470
  • DOI: 10.1007/s12149-019-01353-w
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Longitudinal changes in 18F-THK5351 PET in corticobasal syndrome (2019)
  • 著者名/発表者名: Ezura M, Kikuchi A, Ishiki A, Okamura N, Hasegawa T, Harada R, Watanuki S, Funaki Y, Hiraoka K, Baba T, Sugeno N, Oshima R, Yoshida S, Kobayashi J, Kobayashi M, Tano O, Nakashima I, Mugikura S, Iwata R, Taki Y, Furukawa K, Arai H, Furumoto S, Tashiro M, Yanai K, Kudo Y, Takeda A, Aoki M
  • 雑誌名: Eur J Neurol 巻: 26 号: 9 ページ: 1205-1211
  • DOI: 10.1111/ene.13966
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nuclear medicine practice in Japan: a report of the eighth nationwide survey in 2017. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama Y, Kinuya S, Kato T, Kayano D, Sato S, Tashiro M, Tatsumi M, Hashimoto T, Baba S, Hirata K, Yoshimura M, Yoneyama H.
  • 雑誌名: Ann Nucl Med. 巻: 33 号: 10 ページ: 725-732
  • DOI: 10.1007/s12149-019-01382-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Brain histamine H1 receptor occupancy after oral administration of desloratadine and loratadine (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Tadaho、Hiraoka Kotaro、Harada Ryuichi、Matsuzawa Takuro、Ishikawa Yoichi、Funaki Yoshihito、Yoshikawa Takeo、Tashiro Manabu、Yanai Kazuhiko、Okamura Nobuyuki
  • 雑誌名: Pharmacology Research & Perspectives 巻: 7 号: 4
  • DOI: 10.1002/prp2.499
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Error evaluation of the D-shuttle dosimeter technique in positron emission tomography study. (2019)
  • 著者名/発表者名: Islam MS, Watanuki S, Tashiro M, Watabe H.
  • 雑誌名: Radiol Phys Technol. 巻: 12 号: 4 ページ: 363-373
  • DOI: 10.1007/s12194-019-00530-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Renal statistical map for positron emission tomography with [O-15] water. (2019)
  • 著者名/発表者名: Rahman M, Watabe H, Shidahara M, Watanuki S, Tashiro M, Mori T, Ito S, Ohsaki Y.
  • 雑誌名: Am J Nucl Med Mol Imaging. 巻: 9 ページ: 193-202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of the quantitative accuracy of low-dose amyloid and tau PET imaging. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nai YH, Watanuki S, Tashiro M, Okamura N, Watabe H.
  • 雑誌名: Radiol Phys Technol. 巻: 11 号: 4 ページ: 451-459
  • DOI: 10.1007/s12194-018-0485-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Internal radiation dose estimation using multiple D-shuttle dosimeters for positron emission tomography (PET): A validation study using NEMA body phantom. (2018)
  • 著者名/発表者名: Islam MS, Watanuki S, Tashiro M, Watabe H.
  • 雑誌名: Med Phys. 巻: 45 号: 10 ページ: 4693-4703
  • DOI: 10.1002/mp.13124
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Relationship between sympathoadrenal and pituitary-adrenal response during colorectal distention in the presence of corticotropin-releasing hormone in patients with irritable bowel syndrome and healthy controls. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Y, Kanazawa M, Kano M, Tashiro M, Fukudo S.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 13 号: 7 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0199698
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neuroimaging-pathological correlations of [(18)F]THK5351 PET in progressive supranuclear palsy (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishiki A, Furukawa K, et al.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol Commun 巻: 6 号: 1 ページ: 53-53
  • DOI: 10.1186/s40478-018-0556-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Newly-Developed Positron Emission Mammography (PEM) Device for the Detection of Small Breast Cancer (2018)
  • 著者名/発表者名: Yanai A, Itoh M, Hirakawa H, Yanai K, Tashiro M, Harada R, Yoshikawa A, Yamamoto S, Ohuchi N, Ishida T.
  • 雑誌名: The Tohoku Journal of Experimental Medicine 巻: 245 号: 1 ページ: 13-19
  • DOI: 10.1620/tjem.245.13
  • NAID: 130006731329
  • ISSN: 0040-8727, 1349-3329
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of levocetirizine and diphenhydramine on regional glucose metabolic changes and hemodynamic responses in the human prefrontal cortex during cognitive tasks. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi A, Nasir FBM, Inami A, Mohsen A, Watanuki S, Miyake M, Takeda K, Koike D, Ito T, Sasakawa J, Matsuda R, Hiraoka K, Maurer M, Yanai1 K, Watabe H, Tashiro M.
  • 雑誌名: Human Psychopharmacology. 巻: 33 号: 2
  • DOI: 10.1002/hup.2655
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Correlations of (18)F-THK5351 PET with Postmortem Burden of Tau and Astrogliosis in Alzheimer Disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: Harada R, Furukawa K, et al.
  • 雑誌名: J Nucl Med 巻: 59 号: 4 ページ: 671-674
  • DOI: 10.2967/jnumed.117.197426
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A comparison of five partial volume correction methods for Tau and Amyloid PET imaging with [(18)F]THK5351 and [(11)C]PIB. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shidahara M, Thomas BA, Okamura N, Ibaraki M, Matsubara K, Oyama S, Ishikawa Y, Watanuki S, Iwata R, Furumoto S, Tashiro M, Yanai K, Gonda K, Watabe H.
  • 雑誌名: Ann Nucl Med. 巻: 59 号: 7 ページ: 671-674
  • DOI: 10.1007/s12149-017-1185-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The clinical pharmacology of non-sedating antihistamines. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yanai K, Yoshikawa T, Yanai A, Nakamura T, Iida T, Leurs R, Tashiro M.
  • 雑誌名: Pharmacol Ther. 巻: 178 ページ: 148-156
  • DOI: 10.1016/j.pharmthera.2017.04.004
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 抗ヒスタミン薬の鎮静作用と自動車運転における安全性：脳科学からの考察 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田代学
  • 学会等名: 遠野市医師会学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 抗ヒスタミン薬が認知課題遂行中のエネルギー消費に与える影響：FDG-PET研究. (2019)
  • 著者名/発表者名: 田代 学、鈴木 頌也、Edmond CHEN、菊地 飛鳥 、稲見 暁惠、三宅 正泰、Fairuz Mohd NASIR、平岡 宏太良、四月朔日聖一、谷内 一彦、渡部 浩司.
  • 学会等名: 第59回日本核医学会学術総会
• [学会発表] 脳画像医学で明らかにされる抗ヒスタミン薬の鎮静性副作用：ガンマ線および近赤外線を用いた脳イメージング技術の医学貢献. (2019)
  • 著者名/発表者名: 田代学.
  • 学会等名: 第41回日本光医学光生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] Effects of antihistamines on regional glucose metabolic changes in human prefrontal cortex during cognitive tasks (2019)
  • 著者名/発表者名: Nobuya Suzuki, Asuka Kikuchi, Akie Inami, Fairuz Binti Mohammadi Nasir, Attayeb Mohsen, Shoichi Watanuki, Masayasu Miyake, Kazuko Takeda, Kotaro Hiraoka, Kazuhiko Yanai, Hiroshi Watabe, Manabu Tashiro.
  • 学会等名: NEURO2019（第42回日本神経科学大会）
• [学会発表] 一過性の運動による認知パフォーマンスの向上に対する内因性ドーパミンの関与. (2019)
  • 著者名/発表者名: 安藤創一，藤本敏彦，四月朔日聖一，Fairuz Nasirナジールファイルーズ，平岡宏太良，武田和子，小林中，今野大成，リンユーチェンYuchen Lin，渡部浩司，田代学.
  • 学会等名: 第74回体力医学会
• [学会発表] 抗ヒスタミン薬が認知課題遂行中の脳エネルギー消費に与える影響に関する脳PET研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木頌也、菊地飛鳥、稲見暁惠、Attayeb Mohsen、松田林、平岡宏太良、四月朔日聖一、三宅正泰、渡部浩司、谷内一彦、田代学
  • 学会等名: 第22回日本ヒスタミン学会
• [学会発表] Application of Nuclear Medicine to Brain research (2019)
  • 著者名/発表者名: Tashiro M.
  • 学会等名: Advanced Medical Imaging Physics: Egypt-Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Status of Nuclear Medicine in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Tashiro M.
  • 学会等名: Advanced Medical Imaging Physics: Egypt-Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Functional Neuro-Imaging Research on Dementia (2019)
  • 著者名/発表者名: Tashiro M.
  • 学会等名: 17th Annual Meeting of Egyptian Society of Nuclear Medicine Specialists
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Evaluation of Double Injection Method for FDG PET Brain study (2018)
  • 著者名/発表者名: Edmond Chen, Asuka Kikuchi, Akie Inami, Fairuz Binti Mohd Nasir, Attayeb Mohsen, Shoichi Watanuki, Masayasu Miyake, Kazuko Takeda, Kotaro Hiraoka, Kazuhiko Yanai, Hiroshi Watabe, Manabu Tashiro
  • 学会等名: 日本ヒト脳機能イメージング研究会
• [学会発表] The recognition of small skeletal muscles: Pilot studies using PET/CT, PEM and PET/MR with 18F-FDG (2018)
  • 著者名/発表者名: Yu-Chen Lin, Fumihiko Sato, Xudong Duan, Hitoshi Kubo, Taisei Konno, Katsuhiko Shibuya, Toshie Sugai, Ayaka Nemoto, Chieh-Hsiang Hsu, Soichi Ando, Hiroshi Itoh, Li-Chieh Kuo, Masatoshi Itoh, Manabu Tashiro
  • 学会等名: 日本核医学会北日本地方会
• [学会発表] Effects of antihistamines on regional cerebral glucose metabolism and perfusion during cognitive tasks (2018)
  • 著者名/発表者名: Asuka Kikuchi, Manabu Tashiro, Akie Inami, Fairuz Binti Mohammadi Nasir, Attayeb Mohsen, Shoichi Watanuki, Masayasu Miyake, Yuma Arakawa, Kazuko Takeda, Daigo Koike, Takayasu Ito, Junpei Sasakawa, Rin Matsuda, Kotaro Hiraoka, Kazuhiko Yanai, Hiroshi Watabe
  • 学会等名: World Histamine Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 脳科学が語る抗ヒスタミン薬の鎮静性副作用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田代学
  • 学会等名: 柴田郡医師会学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 脳科学が語る抗ヒスタミン薬の鎮静性副作用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田代学
  • 学会等名: TAIHO Web Lecture for Allergy
  • 招待講演
• [学会発表] Effects of antihistamines on regional cerebral glucose metabolism and perfusion during cognitive tasks. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi A, Tashiro M, Inami A, Fairuz BMN, Attayeb M, Watanuki S, Miyake S, Arakawa Y, Takeda K, Koike D, Ito T, Sasakawa J, Matsuda R, Hiraoka K, Yanai K, Watabe H.
  • 学会等名: Asia Oceania Congress of Nuclear Medicine and Biology
  • 国際学会
• [学会発表] FDG-double-injection法による残留放射能補正の検討. (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊地飛鳥、田代学、渡部浩司、四月朔日聖一
  • 学会等名: 第37回日本核医学技術学会学術総会
• [学会発表] レボセチリジンの鎮静作用に関する脳ブドウ糖代謝および脳血流の変化の観察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田代学、菊地飛鳥、稲見暁惠、三宅正泰、Attayeb Mohsen、Fairuz Mohd Nasir、松田林、平岡宏太良、四月朔日聖一、谷内一彦、渡部浩司
  • 学会等名: 第38回日本臨床薬理学会学術総会
• [学会発表] 脳科学が語る抗ヒスタミン薬の鎮静性副作用. (2017)
  • 著者名/発表者名: 田代学
  • 学会等名: 阪神アレルギーシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 脳科学が語る抗ヒスタミン薬の鎮静性副作用: 眠気とインペアードパフォーマンス (2017)
  • 著者名/発表者名: 田代学
  • 学会等名: Taiho Allergy Conference in Okinawa
  • 招待講演