MRIと同位体顕微鏡を用いたマルチスケールの水分子イメージング

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02857
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 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: 北海道大学
• 研究代表者: 工藤 與亮 北海道大学, 医学研究院, 教授 (10374232)
• 研究分担者: 村上 正晃 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 教授 (00250514) ; 小畠 隆行 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 分子イメージング診断治療研究部, 次長 (00285107) ; 小牧 裕司 公益財団法人実験動物中央研究所, ライブイメージングセンター, 室長 (10548499) ; 杉森 博行 北海道大学, 保健科学研究院, 准教授 (20711899) ; 坂本 直哉 北海道大学, 創成研究機構, 准教授 (30466429) ; 亀田 浩之 北海道大学, 歯学研究院, 助教 (70829887) ; 安井 正人 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (90246637)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 水動態 / MRI / 同位体顕微鏡 / Glymphatic system / 安定同位体

研究成果の概要

プリパルスを利用した高速T2 mapping法を開発し、O-17濃度の定量解析が高精度で可能となった。正常マウスやラットにてO-17標識水の静脈内投与法や髄腔内投与法、頸動脈内投与法、腹腔内投与法などを確立し、水中毒モデル、AQP4ノックアウトマウス・ラット、ALSモデルマウス・ラットにて水動態の変容を明らかにした。凍結下での標本作成から同位体顕微鏡によるイメージングまでの解析手順を確立した。認知症患者を対象にしたO-17標識水の髄腔内投与研究にて、特発性正常圧水頭症患者とアルツハイマー型認知症患者で、髄腔内の水吸収速度に差があることを見出した。

自由記述の分野

画像診断学

研究成果の学術的意義や社会的意義

O-17標識水を用いた脳内の水動態解析をMRIおよび同位体顕微鏡を用いて解析する手法を確立した。MRIではリアルタイムのマクロイメージング、同位体顕微鏡ではミクロレベルの精密なイメージングであり、これらを合わせてマルチスケールでの解析となる。本手法により水分子そのもののミクロからマクロまでの動態解析が可能となるため、脳内リンパ系であるglymphatic systemの解明が期待できる。それにより、様々な疾患における水動態の変容が明らかになり、病態解析や治療法開発、予防医学への発展が期待される。