【研究領域課題番号】22H03033 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

MRI / 睡眠 / 脳脊髄液 / 造影剤 / マウス

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2022-04-01 - 2025-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究領域課題番号】21K07713 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

リンパシステム / MRリンパシステムイメージング / ナノダイヤモンド / MRI / ナノ粒子 / 造影剤 / ナノテクノロジー

【研究成果の概要】

低侵襲で簡便な リンパシステムイメージング技術は未確立である.その中で，磁気共鳴画像法(MRI)によるリンパシステムの画像化(MRリンパシステムイメージング)が，有望視されている．本研究の目的は，MRリンパシステムイメージング確立のため，ナノダイヤモンド-環状型Gd錯体複合体MRI造影剤を開発することである. この開発によって，これまで困難であったMRリンパシステムイメージングを日常臨床で可能にすることを目指す．そこで今年度は，直径5 nm程度の高分散ND粒子に対して，環状構造を有するガドリニウム錯体（Gd-DOTA）を複合した．ND粒子が表面に有する水酸基（-OH）と，キレート錯体の有するカルボキシル基（-COOH）を脱水縮合によりエステル化することで，Gd-DOTAを担持したND粒子（Gd-DOTA-CND）を作製することに成功した．同粒子に関してはフーリエ変換赤外分光法やX線光電子分光法による化学解析を通じて正常に作製されていることを確認した．また，同的光散乱法や透過型電子顕微鏡での観察から，水中において粒子同士が凝集せず，安定して高分散状態を維持していることを確認した．さらに，ND-環状型Gd錯体複合体造影剤をスクリュー管に入れ，in vitroで3T-MRI装置で撮像し，緩和時間短縮作用確認試験を実施した．Gd-DOTA-CND粒子懸濁液は同Gd濃度において既存MRI造影剤（ガドビスト）の5倍程度のT1緩和度を有しており，低Gd濃度でのMRI撮像が可能であることを示した．

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究領域課題番号】21KK0201 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

MRI / 造影剤 / ナノDDS / 高磁場 / マイクロイメージング

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

【研究期間】2021-10-07 - 2027-03-31

【配分額】19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)

【研究領域課題番号】21H04966 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

MRI / 造影剤 / マンガン / ナノ粒子 / DDS / マンガン造影剤 / 病理

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2021-04-05 - 2026-03-31

【配分額】41,990千円 (直接経費: 32,300千円、間接経費: 9,690千円)

【研究領域課題番号】18K07647 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

MRリンパ造影 / ナノテクノロジー / ナノダイヤモンド / MRI / 造影剤 / Gd-DTPA-Nd / ガドリニウム / リンパ系 / リンパ造影

【研究成果の概要】

我々は，ND表面に酸化処理を施すことで，高分散のGd-DTPA-ND粒子の作製に成功した．また，化学構造解析を実施したところ，表面構造の破壊や消失が起きていないが確認できた．また，水中にGd-DTPA-NDを分散させMRIで撮像したところ，Gd-DTPA-NDは既存の造影剤に比べて極めて低いGd濃度で同等のMRI造影能を有していることがわかった．
ウサギにGd-DTPA-NDを皮内注射してMRリンパ造影を行ったところ，リンパ管の描出ははっきりしなかった。MRIを撮像したのち、1時間の経過観察を行ったところ、有害事象は認めかった．

【研究の社会的意義】

我々は、本研究においてこれまで問題となっていたGd-DTPA-NDの凝集する性質を解決することに成功しました。これによってGd-DTPA-NDを生体に投与が可能なレベルにすることに成功しました。　実際にMRIでの撮像には、Gd-DTPA-NDの濃度や、撮像タイミングの調整がもう少し必要と考えられましたが、今後の高精細のMRリンパ造影の研究をより進めることが可能となりました。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】生体医工学・生体材料学

【研究領域課題番号】17H00860 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

MRI / マンガン / 造影剤 / 病理診断 / 定量 / ナノ粒子 / ナノDDS / Mn / 高解像イメージング / 病理 / 生体イメージング / DDS

【研究成果の概要】

分担者・宮島らが合成した超小粒径反応性MnOナノ粒子は、pH応答性を併せ持つ新たなMRI造影剤となった。ナノゲルによるMn錯体結合造影剤として、ゼラチンを基材に放射線架橋により極めて小粒径のナノ造影剤を開発し、良好な陽性造影効果および脳内に侵入しない安全性などが確認され論文発表を行った(Acta Biomater. 2021)。これは今後の臨床応用の可能性がある。超高解像MRI撮像法と病理組織との間の評価手法の開発として、マルチパラメトリックMRI法でマウス脳腫瘍モデルの撮像を進め、その病理像とMRIとの光学顕微鏡との比較解析を進めた。本研究により重要な技術基盤が形成された。

【研究の社会的意義】

MRIは磁気とFMラジオ波を使った診断装置で、検査に痛みや放射線被ばくが無いため、多くの病気の診断に用いられている。もしもMRIを使って細胞レベルの観察ができたら、病気の発症前や重症化する前に発見することができる。この研究では、マンガン造影剤の開発を通じて、MRIと使って病理解析を行うための技術開発を行った。実現には課題は多いが、本研究によって、MRIを使って病理診断を行う未来の医療の礎となる技術が開発され、多数の論文が報告された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2022-03-31

【配分額】42,120千円 (直接経費: 32,400千円、間接経費: 9,720千円)

【研究分野】化学系薬学

【研究領域課題番号】16659003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

in vivoイメージング / MRI / ガドリニウム / 亜鉛 / 造影剤 / 分子イメージング / 核磁気 / 画像化 / 亜鉛イオン / 可視化 / 虚血 / プローブ / 錯体

【研究成果の概要】

生体の3次元断層画像を得る方法(in vivoイメージング)の一つであるMRI(Magnetic Resonance Imaging)は、放射線被曝がなく、かつ生体を傷つけることなく深部にわたる画像を得ることが出来るという大きな利点を持っている。そのためMRIは画像診断法として汎用されており、その画像は水分子の水素原子核におけるNMR現象を利用している。前年度までに生体内でのZn(II)の動態をMR画像変化としてバイオイメージングできるMRI造影剤の開発を行った。
今年度は昨年度後半から行っている遺伝子発現をモニターできるベータガラクトシダーゼプローブの実用化を目指した。Gd(III)は強い常磁性イオンであるため、通常、イオン近傍の水素原子核の主に縦緩和時間を短縮する。Gd(III)に配位している水分子が強いMRシグナルを示し、水分子の配位数の変化はこのMRシグナルを変化させる。今回、このような原理とは異なり、アルブミンのような高分子量の分子とGd(III)錯体が結合することでGd(III)錯体分子自身の分子回転が非常に遅くなり、周囲の水分子に対して、大きな緩和時間の短縮を引き起こす。この現象はreceptor induced magnetization enhancement(RIME)と呼ばれるが、これを利用した分子設計を行った結果、アルブミンとGd(III)錯体との結合が酵素により切断されることでMR信号強度に大きな変化を生じさせることに成功した。更に、アルブミンとの結合の親和性をより高める検討を引き続き行っている。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)