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超偏極タグは、安定同位体である13Cや15Nで標識した分子の核偏極率（= MRI感度に比例）を数万倍に励起することにより、放射性同位体標識に匹敵する高感度検出を実現する新しい分子センシング技術である。本研究では、水素ガスを用いた常温・低磁場核偏極技術（パラ水素誘起偏極法）により、現行の動的核偏極型の5分の1の低コストで導入でき、かつ1-2分の短時間で励起可能な安定同位体標識によるPET様の分子イメージング技術（SI-PET）を実現と、種々の疾患モデルにおいて、臨床に繋がる新たな画像診断法を確立することを目的に研究を進めている。
３年度目では、まず励起装置の超偏極13C注射剤の製造プロセスで生じる有機溶媒や副生成物を約30秒で効率的に除去できる新たな精製手法を開発した。超偏極信号は励起直後から急速に減衰していくため、短時間での精製技術は最終的な13C MRIの画質の向上に直結する。次に超偏極13C MRIの画像再構成において、先行研究で確立済のテンソル分解を用いたノイズ除去処理に、撮像時間中の超偏極信号の減衰を考慮した補正処理を組み合わせる画期的な画像処理法を確立し、その計算パラメータの最適化を行った。この複合処理により従来よりも3-5分の1の低い代謝物濃度もしくは信号雑音比においても正確な代謝物分布が得られることが明らかとなった。疾患モデルを用いた応用研究では、超偏極13C MRS/MRIとPET/SPECTを画像融合したマルチイメージング解析を進めた。より包括的に代謝変容を捉えることが可能となり、実際に加齢性疾患の２つのモデルマウスで、脳内のグルコース代謝が早期に低下することを見出した。これらは加齢性疾患が局所組織の代謝変容に加え、脳内代謝にも変化をもたらし、認知症を増加させる要因になることを示唆する重要な知見と捉えている。
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