| 研究課題/領域番号 |
15H04770
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
福地 知則 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (40376546)
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| 研究分担者 |
山本 誠一 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 教授 (00290768)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 核医学イメージング / 陽電子放射断層撮影 / PET / 放射線 / 陽電子 / ガンマ線 / 動物実験 / 薬剤標識 |
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| 研究実績の概要 |
陽電子放射断層撮影法（PET）は、陽電子放出核によるプローブの生体内分布を非侵襲的に可視化する手法である。PETが画像化に利用する陽電子と電子の対消滅により生じる消滅ガンマ線のエネルギーは、核種が異なっても同じ(511 keV)であるためエネルギーにより核種を識別することはできず、PETは単一のプローブのイメージングに用いられるのが一般的である。しかし、解像度・感度・定量性の高いPETにより、複数のプローブを同時にイメージングすることが可能となれば、基礎研究から臨床診断にまで広く有用であると考えられる。そこで、本研究は、複数のプローブを同時イメージング可能な「複数プローブPET」を開発している。「複数プローブPET」は消滅ガンマ線の同時計測に加えて、陽電子の直後に放出される脱励起ガンマ線も同時計測することで核種を同定するものである。したがって、陽電子と脱励起ガンマ線を同時に放出する核種が少くなくとも一つ以上必要となる。そこで、この様な核種として、陽電子と脱励起ガン線の放出率が高く、臨床応用に適した半減期を持つSc-44（Sc-44m）を候補核種として研究を進めている。平成29年度、Sc-44mを用いたファントム実験から、Sc-44mに対するイメージング性能を定量的に評価し、実用に十分な画像が得られること確認した。そこで、平成30年度は、Sc-44mを用いた動物実験、およびSc-44mによる薬剤の標識を進めた。Sc-44mを用いた動物実験として、単体のSc-44m とF-18-FDGを尾錠脈から同時投与した正常マウスを全身撮像し、その結果Sc-44mとF-18-FDGの集積の違いを画像化することに成功した。また、Sc-44mを用いた「複数プローブPET」用プローブ薬剤開発のために、高純度のSc-44mを精製する手法の開発を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
現在までに、「複数プローブPET」のプロトタイプ装置を開発し、ファントムおよび小動物を用いた原理実証実験を行った。実験には、陽電子のみを放出する核種F-18と、陽電子に続けて脱励起ガンマ線を放出する核種Na-22を用いた。複数のプローブの同時イメージングに特化した画像再構成法を用いて再構成した画像から、ファントムおよび小動物ともに、2核種の分布を定量的に導出する事に成功した。さらに、臨床利用までを見込んだ「複数プローブPET」に有用な核種として、陽電子と脱励起ガン線の放出率が高く、臨床応用にも適した半減期(Sc-44: 4.0時間、Sc-44m: 58.6時間)を持つSc-44（Sc-44m）核種を候補として製造・精製の研究を進め、F-18との同時イメージング実験を行った。その結果、ファントムと小動物どちらにおいても、実用に十分な画像が得られることを確認した。また、イメージング実験と平行して、複数のプローブの同時イメージングに特化した画像再構成方法、および検出器較正手法の開発も進めた。特に、Sc-44m（半減期58.6時間）の放射能減衰を用いた長時間のノーマリゼーション・スキャンにより、放射能量に対する検出器応答を詳細に調べることにより、精度の高い複数プローブ画像が得られる様になった。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに、ファントムおよび動物実験により「複数プローブPET」の原理実証を終えた。さらに、「複数プローブPET」に特化した画像再構成方法を開発したことにより、精度の高い複数プローブ画像が得られるようになった。また、「複数プローブPET」に有用な放射性核種としてSc-44mの製造・精製方法を確立し供給体制を整えた。そこで今後は、Sc-44mを用いた複数プローブ同時イメージングによるアプリケーションの創出を中心として研究を進める。現在Sc-44mを用いた「複数プローブPET」のアプリケーションとして、がんに集積する薬剤（オクトレオテート）の標識法の開発に着手している。しかしながらこれまでの所、得られた薬剤は標識率が低く、その主な原因はSc-44mへの不純物の混入であると考えられる。そこで今後、Sc-44mの高純度精製法を確立し、標識率の高い薬剤の合成を進め、さらに、この薬剤を用いてがんモデル動物において機序の異なるがん診断薬であるF-18-FDGとの同時イメージングを行い、2つの薬剤の直接比較を行う予定である。また、Sc-44はTi-44（半減期59.1年）を親核としてジェネレータの製造が可能である。そこで、Sc-44使用の利便性を高めるために、ジェネレータ製造方法の研究を進める。これらの研究を推進することにより、動物実験用の実用機、さらには臨床用装置の開発への道を拓く。
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