生体ラジカル二重共鳴画像解析用共振デバイスと画像化システムの開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14657571
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 内海 英雄 九州大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (20101694)
• 研究分担者: 山田 健一 九州大学, 大学院・薬学研究院, 助手 (60346806) ; 輿石 一郎 九州大学, 大学院・薬学研究院, 助教授 (20170235) ; 平田 拓 山形大学, 工学部, 助教授 (60250958)
• キーワード: 生体計測ESR-CT / プロトン・電子スピン二重共鳴 / スピンプローブ / フリーラジカル / 胃潰瘍

研究概要

活性酸素・活性窒素等のフリーラジカル生成が種々の疾患の成因や進展に関わることが強く示唆されている。このような背景から、ヒトあるいは実験動物などの生物個体そのもので、活性酸素や活性窒素の生成を無侵襲解析する方法が強く求められている。しかし、ESR-CTではラジカル画像しか得られず、生体のどの臓器のどの部位によるかを明らかにできないという問題点がある。そこで本研究の目的は、プロトン・電子スピン二重共鳴画像解析によりプロトンの臓器画像と電子スピンによるラジカル画像を重畳するために、新たに共振デバイスと画像化システムのアルゴリズムを開発し、疾患モデル動物そのもので二重共鳴無侵襲画像解析の可能性を探索することである。
本年は、生体計測ESR/スピンプローブ法を用いて、アンモニア誘発胃潰モデル動物の疾患の成因・進展とフリーラジカルとの関係を解析した。さらにこの手法を用い、作用機序の異なる医薬品の薬効解析を行った。その結果、胃潰瘍モデルの成因・進展に胃腔内のフリーラジカル反応が関与していることが明らかとなり、このモデルを用いることで、ラジカル反応を分別的に解析する可能性が明らかとなり、画像化に適したモデルであることがさらに示唆された。また一方で、ラジカル反応とプロトンの画像を重ね合わせるためにはそれぞれの画像の位置を正確に示す位置マーカーが必要となる。そこで、本年我々はESRI、MRI共に撮像可能な位置情報マーカーを用いて、それぞれの画像の重ね合わせに成功した。また予備的に胃腔内にスピンプローブを投与したところ、スピンプローブの分布画像とプロトンの両画像が正確に重ね合わせることが可能であることが分かった。
本研究は、疾患時に生体内で亢進しているラジカル反応とプロトンの両画像を重ね合わせるという全く新しい手法である。

研究成果

• [文献書誌] Kasazaki, K., Yasukawa, K., Sano, H., Yamada, K-i., Utsumi, H.: "Application of in vivo ESR spectroscopy to pharamaceutical sciences. -Evaluation of in vivo inhibitory mechanism of anti-gastric lesion drugs-"Appl Magn Reson. (in press).
• [文献書誌] Kasazaki, K., Yasukawa, K., Sano, H., Utusumi, H.: "Non-invasive analysis of reactive oxygen species generated in NH_4OH-induced gastric lesions of rats using a 300 MHz in vivo ESR technique"Free Radic Res. (in press).
• [文献書誌] Hyodo, F., Yamada, K., Yasukawa, K., Ichikawa, K., Matsumoto, S., Utusumi, H.: "Co-registration of free radical distribution and anatomical structures in mice using EPRI and clinical MRI"Free Radic Biol Med. 33・2. S7 (2002)
• [文献書誌] Utusumi, H., Sano, H., Naruse, M., Matsumoto, K., Ichikawa, K., Oi, T.: "Nitroxyl probes for brain research and their application to brain imaging"Method Enzymol. 352. 494-506 (2002)