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脳腫瘍モデルマウスにおける覚醒下超偏極MRIとPETのマルチモーダル評価基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 24K02411
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分52040:放射線科学関連
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

高堂 裕平  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 主幹研究員 (60593564)

研究分担者 棗田 学  新潟大学, 脳研究所, 特任准教授 (00515728)
山崎 友照  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 先進核医学基盤研究部, 主幹研究員 (80627563)
研究期間 (年度) 2024-04-01 – 2028-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2027年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2026年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2025年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード超偏極MRI / ポジトロン断層撮影 / 覚醒イメージング / 脳腫瘍 / 脳腫瘍モデルマウス / 空間トランスクリプトーム / エネルギー代謝
研究開始時の研究の概要

2003年に超偏極磁気共鳴イメージング(HP-MRI)の生体応用が世界で初めて報告された。以後、20年の間にHP-MRIは欧米で大きな広がりを見せており、類似手法18F フルオロデオキシグルコース ポジトロン断層撮像法(18F FDG PET)とともに活用することで、HP-MRIのさらなる臨床応用の発展や病態研究への応用が期待される。そこで本研究では、HP-MRIとPETの相互の発展及び脳腫瘍のWarburg効果の機序解明に資する基盤データを、脳腫瘍マウスモデルから取得することを目指す。具体的には覚醒下マルチモダール実験と空間トランスクリプトーム解析を脳腫瘍マウスモデルを対象に行う。

研究実績の概要

2003年に超偏極磁気共鳴イメージング(HP-MRI)の生体応用が世界で初めて報告され、同年に13Cピルビン酸の疾患モデルマウスへの応用が発表された。以後、20年の間にHP-MRIは欧米で大きな広がりを見せ、臨床研究での実用化の検討が進められている。臨床応用で先行する類似手法18F フルオロデオキシグルコース ポジトロン断層撮像法(18F FDG PET)とともに活用することで、HP-MRIのさらなる臨床応用の発展や病態研究への応用が期待されるが、HP-MRIとPETのマルチモーダル研究は未開拓である。本研究では、QSTのイメージング環境と申請者らのHP-MRI・PET双方の経験を活かし、HP-MRIとPETの相互の発展及び脳腫瘍のWarburg効果の機序解明に資する基盤データを、脳腫瘍マウスモデルから取得することを目指す。1年目は麻酔下HP-MRIおよびFDG-PETでの脳腫瘍モデル評価、並行して覚醒実験系の構築を計画して実施した。R6年度は従来手法の麻酔下実験を実施するとともに、覚醒下の実験系をHP-MRI及びPETイメージングの双方で構築した。覚醒HP-MR実験系は13Cピルビン酸でのデータ取得に成功し、論文発表まで行った。また、覚醒PET実験については覚醒固定具の試作品の作成に成功し、トライアルのイメージングで実現可能性を検証することができた。

現在までの達成度
現在までの達成度

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初計画の麻酔下超偏極及びPETイメージングに加えて、覚醒超偏極MR実験系は実験系の構築が完了し、論文発表まで終えることができたため。

今後の研究の推進方策

令和7年度は、引き続き脳腫瘍モデルマウスを用いて、覚醒下における超偏極[1-13C]ピルビン酸MRS実験およびFDG-PETとの比較、ならびに麻酔下条件との比較を進める予定である。
さらに、脳腫瘍マウスでは脳血流の変化も想定されることから、超偏極尿素やMRイメージングによる血流評価も併行して実施し、脳腫瘍における代謝変化に対する血流の寄与についても検討可能とする。

報告書

(1件)
  • 2024 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2025 2024

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Awake brain MRSI reveals anesthetic sensitivity and regional aging effects on [13C]bicarbonate metabolism in mice2025

    • 著者名/発表者名
      Ono Maiko, Kono Rena, Hirata Kosei, Saito Keita, Nakao Motonao, Takakusagi Yoichi, Araki Rikita, Sumiyoshi Akira, Takado Yuhei
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroimaging

      巻: 4 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3389/fnimg.2025.1506126

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 超偏極MRIを中心とした代謝イメージングによる脳研究2025

    • 著者名/発表者名
      高堂裕平
    • 学会等名
      分子研研究会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Metabolic imaging and spatial transcriptome analysis in Alzheimer's disease model mice2025

    • 著者名/発表者名
      高堂裕平
    • 学会等名
      The 15th BRI International Symposium
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] X-Nuclei: Surprising Opportunities Beyond Protons2024

    • 著者名/発表者名
      高堂裕平
    • 学会等名
      ISMRM
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] トランスレーショナルMRS:マウスからヒト、研究から臨床へ2024

    • 著者名/発表者名
      高堂裕平
    • 学会等名
      LCModelユーザーズミーティング
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MRS/超偏極MRSによる脳エネルギー代謝研究2024

    • 著者名/発表者名
      高堂裕平
    • 学会等名
      遺伝子疾患治療研究部内セミナー
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 乳酸と脳疾患:MRS及び超偏極MRによる検討2024

    • 著者名/発表者名
      高堂裕平
    • 学会等名
      筑波大学征矢研究室セミナー
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Prospects of Hyperpolarized MRI in the Applications for Brain Diseases2024

    • 著者名/発表者名
      高堂裕平
    • 学会等名
      第52回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Astrocytes Contribute to Signals of Hyperpolarized 13C Pyruvate in the Brain2024

    • 著者名/発表者名
      高堂裕平
    • 学会等名
      Hyperpolarization Study Group Historical & New Perspectives on Hyperpolarized MRI
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2024-04-11   更新日: 2025-12-26  

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