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

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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。