超偏極MRSとDREADDによるアストロサイトイメージングバイオマーカー開発

使用超极化 MRS 和 DREADD 开发星形胶质细胞成像生物标志物

基本信息

批准号：
22K19393
负责人：
高堂裕平
金额：
$ 4.16万
依托单位：
National Institutes for Quantum Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

アストロサイトは高等な生物であるほどに神経細胞に対する脳内の存在比率が高くなり、脳内で重要な役割を担っていることが明らかになりつつある。しかし、神経細胞と異なり電気活動を示さないため、活動性の指標はカルシウム濃度に基づいて行われ、マクロな視点でのアストロサイト活動の評価は困難である。したがって、マクロな評価が必要となるヒト脳病態において、アストロサイトがどのように関与しているかは未知の部分が多い。本研究の目的は、アストロサイトの脳内における活動の意義を明らかにするために、アストロサイトの活動性を反映するバイオマーカーを確立することである。そのため、マカクザル・マウスのアストロサイトのカルシウム濃度をDREADDで操作し、このときの脳内環境の変化を、A.イメージングバイオマーカー（磁気共鳴スペクトロスコピー（MRS）、ポジトロン断層撮像（PET）、超偏極MRSないしCEST）、B. 体液バイオマーカーで明らかにする。本研究で得られたバイオマーカーは今後アストロサイト機能を反映する新たなPETリガンド開発の際の基盤データとなる。2022年度には超偏極装置を用いて1－13Cピルビン酸の超偏極プロトコルの確立を行った。続いてマウスを対象に超偏極実験のプロトコールの最適化、覚醒下MRS実験系の最適化を実施し、DREADDによるアストロサイトのカルシウムの操作を行う実験系を確立した。麻酔下であるが、DREADD操作下で超偏極実験に成功し、ピルビン酸と乳酸のシグナルの変化を検出することに成功した。

生物体越高，大脑与神经元的丰度比越高，并且很明显它在大脑中起着重要作用。但是，与神经元不同，它们不会显示出电活动，因此活性指标基于钙浓度，因此很难从宏观的角度评估星形胶质细胞活性。因此，未知星形胶质细胞如何参与人脑病理学，这需要宏观评估。这项研究的目的是建立反映星形胶质细胞活性的生物标志物，以阐明星形胶质细胞在大脑中的重要性。因此，猕猴小鼠中星形胶质细胞的钙浓度用dreadd操纵，目前使用A.成像生物标志物（磁共振光谱（MRS），potitron per术（PET）（PET），超极化MRS或CEST或CEST）和B.身体流体生物剂。在这项研究中获得的生物标志物将是反映未来星形胶质细胞功能的新PET配体的基础数据。在2022财年，使用超极化装置建立了1-13c丙酮酸的超极化方案。接下来，针对超极化实验方案进行了优化，并唤醒了MRS实验系统，并建立了实验系统，以使用DREADD来操纵星形胶质细胞钙。在麻醉下，超极化实验在DREADD操作下成功，并且成功检测到丙酮酸和乳酸信号的变化。