自動化体外モデルを用いた水頭症研究の応用 背景紹介 水頭症（Hydrocephalus）は、脳室内の脳脊髄液（Cerebrospinal Fluid, CSF）が過剰に蓄積することによって引き起こされる神経疾患であり、適切な治療が行われない場合、重篤な合併症や永続的な脳損傷を引き起こす可能性があります。統計によると、500人に1人の新生児が水頭症を患っています。過去60年間にわたり、水頭症治療の改善に向けた多くの努力がなされてきましたが、脳室シャント（shunt）の故障率は依然として高く、2年以内に50％、10年以内に85％のシャントが故障します。シャントの故障の主な原因はカテーテルの閉塞であり、患者は複数回の手術を必要とし、これが患者の苦痛を増大させるとともに、医療コストの増大をもたらして...
脳脊髄液の流動力学と薬物送達への応用研究 背景紹介 脳脊髄液（Cerebrospinal Fluid, CSF）は、人間の脊髄腔において重要な役割を果たし、溶解した栄養素や廃棄物を運搬します。その脈動性により、CSFの流れは心臓と呼吸の周期に影響を受けます。近年、中枢神経系（Central Nervous System, CNS）疾患の治療ニーズが高まる中、どのようにして鞘内（Intrathecal, IT）薬物送達を最適化するかが研究の焦点となっています。鞘内注射は、CSFの流体力学特性を利用して治療分子を直接中枢神経系に送達し、治療効果を向上させることができます。 しかし、既存の計算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）モデルの多くは個人または少数...
コミュニティ居住高齢者における脈絡叢体積と認知機能の関連研究 学術的背景 世界的な高齢化の進行に伴い、認知症患者の数は年々増加しています。認知機能の低下が見られる高齢者を早期に識別し、予防や治療措置を導くことが特に重要です。しかし、現在のところ、高齢者の認知障害に対する予防や疾患修飾療法は限られており、高齢者の認知障害の病態生理メカニズムをより深く理解する必要があります。これまでの研究は主に脳実質と認知機能の関係に焦点を当ててきましたが、頭蓋内の他の構造（例えば脈絡叢）と認知機能の関係に関する研究は少ないです。 脈絡叢（Choroid Plexus, CP）は、脳室系に位置する血管に富んだ構造で、主に脳脊髄液（Cerebrospinal Fluid, CSF）の産生、神経発生、代謝廃棄物の除...
脳内皮透過性、輸送、および血流の評価研究 背景紹介 血液脳関門（Blood-Brain Barrier, BBB）は、脳を有害物質から保護する重要なバリアであり、同時に薬物が脳内に入るための鍵となる障壁でもあります。BBBの透過性と輸送特性は、薬物の脳内分布に直接影響を与え、特に中枢神経系（CNS）薬物の効果に大きく関与します。しかし、BBBの高透過性薬物（例えば脂溶性薬物）の測定は技術的に難しく、従来の脳血流測定法では高透過性薬物の場合に正確な評価が困難でした。この問題を解決するため、研究者たちは新しい実験手法を開発し、従来の方法の限界を超えて高透過性薬物のBBB透過性を直接測定することを目指しました。 本研究はQuentin R. Smithらが主導し、in situ脳灌流技術を用いて高...
Nrf2が血液脳関門の完全性を維持する役割 学術的背景 血液脳関門（Blood-Brain Barrier, BBB）は、中枢神経系（Central Nervous System, CNS）と周囲の血液循環との間の重要なバリアであり、内皮細胞、周皮細胞、平滑筋細胞、星状膠細胞、および神経細胞で構成されています。BBBの主な機能は、小分子、代謝物、および細胞の通過を選択的に制御し、脳内環境の恒常性を維持するとともに、病原体、炎症、損傷、および疾患から脳を保護することです。BBBの完全性は、多くの神経系疾患を予防する上で極めて重要であり、その機能障害は神経変性疾患、脳卒中、外傷性脳損傷などの疾患と密接に関連しています。 近年の研究では、酸化ストレスと炎症がBBB機能障害の主要な要因であることが明...
アルツハイマー病マウスモデルにおける血液脳脊髄液バリア機能の非侵襲的MRI研究 学術的背景 アルツハイマー病（Alzheimer’s Disease, AD）は、βアミロイド（Aβ）プラークや神経原線維変化の蓄積を特徴とする一般的な神経変性疾患です。近年、血液脳脊髄液バリア（Blood-Cerebrospinal Fluid Barrier, BCSFB）がADの病理過程において重要な役割を果たしていることが多くの研究で示されています。BCSFBは主に脈絡叢（Choroid Plexus, CP）で構成され、脳脊髄液（Cerebrospinal Fluid, CSF）の生成と除去を担っています。BCSFBの機能障害は、毒性タンパク質の蓄積を引き起こし、ADの進行を加速する可能性があります。し...
頭蓋内および頭蓋外平面での脳血流と脳脊髄液動態相互作用の測定に関する研究 背景紹介 脳血流（Cerebral Blood Flow, CBF）と脳脊髄液（Cerebrospinal Fluid, CSF）の相互作用は、頭蓋内圧（Intracranial Pressure, ICP）の安定を維持するための重要な要素です。Monro-Kellie学説によれば、頭蓋内容積（脳実質、脳脊髄液、血液を含む）は一定であり、いずれかの容積変化は他の部分によって補償されなければなりません。しかし、近年の研究によると、脳血流と脳脊髄液の動的変化は必ずしもこの学説に従わず、特に心臓周期内では、脳血流の微小な変化が脳脊髄液によって完全にバランスされるわけではないことが示されています。この現象は、水頭症やアルツハイ...
炎症によるオキシコドンの脳内送達への影響 学術的背景 オキシコドン（Oxycodone）は広く使用されているオピオイド系鎮痛薬であり、その特異的な特性として、血液脳関門（Blood-Brain Barrier, BBB）を介して血液から脳へ能動的に取り込まれることが挙げられます。このプロセスは、プロトン共役有機カチオン（H+/OC）逆輸送システムに関連していると考えられています。しかし、炎症状態は、特に血液脳関門の機能を変化させることで、薬物の脳内送達に影響を及ぼす可能性があります。これまでの研究では、リポ多糖（Lipopolysaccharide, LPS）によって誘導される全身性炎症が血液脳関門の透過性を著しく変化させ、薬物の脳内分布に影響を与えることが示されています。しかし、炎症状態に...
膠芽腫の分化度が血液脳関門透過性に及ぼす影響 背景紹介 膠芽腫（Glioblastoma Multiforme, GBM）は、高度に侵襲性の脳腫瘍であり、その複雑な生物学的特性と血液脳関門（Blood-Brain Barrier, BBB）の存在により、治療が非常に困難です。血液脳関門は、密着結合タンパク質（Tight Junctions, TJs）とATP結合カセット（ATP-binding Cassette, ABC）トランスポーターからなる複雑な構造で、ほとんどの薬物が脳に到達するのを防ぎます。GBM腫瘍の中心部では血液脳関門が破壊されていますが、腫瘍周辺の脳組織（Brain-Adjacent-to-Tumor, BAT）では血液脳関門が依然として機能しており、これが薬物の到達を妨げ、...
非侵襲的イメージング技術による脈絡叢のバリア越え水交換評価 背景紹介 脈絡叢（Choroid Plexus, CP）は脳脊髄液（Cerebrospinal Fluid, CSF）の生成において重要な役割を果たし、血液-脳脊髄液バリア（Blood-Cerebrospinal Fluid Barrier, BCSFB）の主要な構成要素でもあります。脈絡叢は脳脊髄液の分泌と吸収を調節することで、脳の内部環境を安定させます。しかし、現在のところ、脈絡叢の機能を評価するための非侵襲的なイメージング技術が不足しており、これがBCSFB機能の理解を妨げています。既存の方法、例えばトレーサー希釈法や脳脊髄液採取法は、間接的に脳脊髄液の分泌を測定できますが、これらの方法は侵襲的であり、脈絡叢と他の潜在的な源（...