CdTe-SPECTによる高空間分解能マルチプローブ生体イメージングの開発

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K16692
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 柳下 淳 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任助教 (20626676)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 核医学 / 多核種 / in vivoイメージング / SPECT / マルチプローブ / センチネルリンパ節 / 分子イメージング

研究実績の概要

主に次の２種の動物実験を行った。①３核種・３トレーサーによる正常マウスのマルチトレーサーイメージング、②２核種・２トレーサーによるがん微小リンパ節転移。
①ではリンパ節のトレーサーとしてIn-111標識のデンドリマー、もうひとつのリンパ節トレーサーとしてTc-99mフィチン酸、さらに３つ目のトレーサーとして甲状腺に集積するI-125-NaIを用いてマウスの下顎リンパ節、耳下リンパ節、甲状腺(1-2 mm大)をそれぞれのトレーサーで同時にイメージングする実験を行った。散乱線や複数核種併用に起因するスペクトル波形のオーバーラップとクロストークを補正する解析手法を開発した。核種固有のエネルギーを有するX線を、強度を自由変数としたガウシアン関数(Gi(X), i=1,2,…)とし、その合計(Fi(X) =ΣGi(x))を実測値にフィッティングさせることで自由変数を決定した。これによりクロストークや散乱線などにより発生していた画像ノイズを取り除くことに成功するとともに、定量性を向上させた。CT画像と合わせることで、３種のトレーサーによるin vivo画像が得られた。現在論文投稿中である。
②I-125のレポーター遺伝子であるNISを導入した癌細胞を用いてリンパ節微小転移モデルマウスを作成した。腫瘍のトレーサーとしてI-125を用い、リンパ流路のトレーサーとしてTcフィチン酸を用いてイメージングを行った。①で開発した手法を用いてイメージングすると1mm以下の微少転移巣や1mm以下のリンパ流路が詳細にイメージングできていた。同マウスのSPECTイメージング領域の組織を取り出し、H.E.染色および、NIS/リンパ組織に対する蛍光免疫組織化学法による組織画像との比較検討で画像の整合性を評価できた。現在論文準備中である。
さらに、当初計画していた以外の計画も追加で実行した(進捗状況参照）

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

研究実績の概要で示したとおり、当初計画していた事項は全て達成することができた。本研究は高空間分解能SPECTを用いたマルチプローブでの分子イメージングの開発が主目的であったが、スピンアウトとして、低分解能であるが、マウス全体の薬物動態を追跡可能なプラナー・イメージャーを開発し、それを用いて異なる核種で標識した複数の放射性薬剤の薬物動態を追跡可能なシステムを開発した。現在、論文投稿中である。

今後の研究の推進方策

本研究でのリンパ節転移モデルではマウスを使用しており、腫瘍細胞はI-125のレポーター遺伝子を導入している。今後はヒトを対象とする研究を進めるために、腫瘍検出プローブを開発すること、ヒト用CdTe-SPECTを開発することを検討している。

次年度使用額が生じた理由

コロナウイルス蔓延のため海外出張が行えなかったこと、論文投稿がまだできていないことが理由である。
残額の関係から海外への出張はせず、国内学会にかかる費用、WEB開催の国際学会や、論文作成・投稿にかかる費用に使用する予定である。

研究成果

• [国際共同研究] York University(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: York University
• [雑誌論文] 宇宙観測技術の核医学における分子イメージングへの展開 (2023)
  • 著者名/発表者名: 柳下淳、桂川美穂、武田伸一郎、高橋忠幸
  • 雑誌名: Isotope News 巻: 785 ページ: 6-10
• [雑誌論文] 宇宙から核医学へ－宇宙観測技術で生体内を“見る”－ (2023)
  • 著者名/発表者名: 桂川 美穂、武田伸一郎、柳下淳、織田忠、高橋忠幸
  • 雑誌名: 放射線 巻: 48 ページ: -
• [雑誌論文] Simultaneous visualization of multiple radionuclides in vivo (2022)
  • 著者名/発表者名: Yagishita Atsushi、Takeda Shin’ichiro、Katsuragawa Miho、Kawamura Tenyo、Matsumura Hideaki、Orita Tadashi、Umeda Izumi O.、Yabu Goro、Caradonna Pietro、Takahashi Tadayuki、Watanabe Shin、Kanayama Yousuke、Mizuma Hiroshi、Ohnuki Kazunobu、Fujii Hirofumi
  • 雑誌名: Nature Biomedical Engineering 巻: 6 ページ: 640～647
  • DOI: 10.1038/s41551-022-00866-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Pure Tungsten Collimator Manufactured Using 3D Printing Technology for the Evaluation of 211At Radionuclide Therapy (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujii, H., Ohnuki, K., Takeda, S. i., Katsuragawa, M., Yagishita, A., Yabu, G., Watanabe, S. & Takahashi, T.
  • 雑誌名: RADIOISOTOPES 巻: 71 ページ: 141-151
  • 査読あり
• [学会発表] CdTe-SPECTによる高空間分解能マルチプレクス・イメージング法の実現可能性に関する検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 柳下 淳, 武田伸一郎, 桂川美穂, 大貫和信, 藤井博史, 高橋忠幸.
  • 学会等名: 第16回日本分子イメージング学会総会・学術総会
• [学会発表] Development of a hard X-ray camera for pharmacokinetic study in small animals (2022)
  • 著者名/発表者名: Miho Katsuragawa, Atsushi Yagishita, Shin'ichiro Takeda, Takahiro Minami, Kazunobu Ohnuki, Hirohumi Fujii, Tadayuki Takahashi
  • 学会等名: 13th Congress of the World Federation of Nuclear Medicine and Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Ultra-high-resolution multi-isotope tomography with CdTe-DSD SPECT II (2022)
  • 著者名/発表者名: Shin'ichiro Takeda, Tadashi Orita, Miho Katsuragawa, Goro Yabu, Ryota Tomaru, Atsushi Yagishita, Izumi O. Umeda, Tadayuki Takahashi,Shin Watanabe, Fumiki Moriyama, Hirotaka Sugawara, Yousuke Kanayama, Hiroshi Mizuma, Kazunobu Ohnuki, Hirofumi Fujii, Lars R.Furenlid
  • 学会等名: 13th Congress of the World Federation of Nuclear Medicine and Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a high-sensitivity CdTe semiconductor imager with a parallel-hole collimator (2022)
  • 著者名/発表者名: Miho Katsuragawa, Atsushi Yagishita, Shin'ichiro Takeda, Takahiro Minami, Kazunobu Ohnuki, Hirohumi Fujii, Tadayuki Takahashi,
  • 学会等名: 9th Conference on New Developments in Photodetection (NDIP20)
  • 国際学会
• [学会発表] Development of an ultra-high-resolution multi-probe CdTe SPECT, (2022)
  • 著者名/発表者名: Shin'ichiro Takeda, Tadashi Orita, Miho Katsuragawa, Goro Yabu, Ryota Tomaru, Atsushi Yagishita, Izumi O. Umeda, Tadayuki Takahashi, Shin Watanabe, Fumiki Moriyama, Hirotaka Sugawara, Yousuke Kanayama, Hiroshi Mizuma, Kazunobu Ohnuki, Hirofumi Fujii, Lars R. Furenlid.
  • 学会等名: 9th Conference on New Developments in Photodetection (NDIP20)
  • 国際学会
• [備考] 宇宙観測技術で分子イメージングの新技術を開発! -医学生物学研究での応用へ-
  • URL: https://www.ipmu.jp/ja/20220405-CdTe