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最終更新日: 2026年7月03日
著者: Felix Carbonell, Ph.D., Jean-Philippe Coutu, Ph.D., Simone P. Zehntner, Ph.D., Cecile Monpays, M.Sc., Alex P. Zijdenbos, Ph.D., Barry J. Bedell, M.D., Ph.D., Alzheimer’s Disease National Initiative (ADNI) 向け.
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主なポイント

  • 皮質下構造の形状は、軽度認知障害(MCI)における脳萎縮を正確に定量化する指標となる。

  • 海馬の形状は、MCIにおける萎縮の経時的進行を追跡するための感度の高いバイオマーカーである。

  • 海馬の形態学的変化は、タウPET SUVRとの強い関連性を正確に反映する有効なバイオマーカーとなり得る。

  • 海馬の形状は、海馬自体および内嗅皮質におけるタウPET SUVRの上昇を予測できる高感度なバイオマーカーである。

  • 海馬および扁桃体の形状は、ADの病理および神経変性を示す脳脊髄液(CSF)および血漿中のバイオマーカーと強い関連性を示している。

海馬や扁桃体などの皮質下領域は、さまざまな認知機能、感情機能、運動機能にとって極めて重要です。 アルツハイマー病(AD)やその他の神経変性疾患における萎縮は、通常、こうした皮質下構造の体積測定によって評価される。萎縮は通常、ADの進行後期になって初めて検出されるため、皮質下構造の形状、皮質のひだ、あるいは表面変形における疾患に関連する微細な変化は、形態学的形状解析手法を適用することでより的確に検出できる。

本研究では、アルツハイマー病における皮質下構造の経時的パターンを特徴づけるために、形態学的表面形状解析を適用した。その目的のために、参照解剖学的モデルに対する皮質下領域の個々の外表面の空間的変位を測定する非線形変形から推定される局所形状指標を用いた。 また、この表面ベースの指標を用いて、PET画像によって測定されるタウタンパク質の蓄積や、脳脊髄液(CSF)および血漿中のバイオマーカーなど、他の画像診断および非画像診断によるADバイオマーカーとの関連性の解析や、実際のサンプル外予測を行った。

我々の研究結果から、海馬などの皮質下構造の形状における局所的な変形が、MCIにおける解剖学的形態変化の経時的進行を追跡するための感度の高いバイオマーカーであることが明らかになった。 また、海馬および扁桃体の表面変形は、内嗅皮質における初期のタウ蓄積や、Aβ病理および神経変性を示す異常な体液バイオマーカーなど、アルツハイマー病(AD)の他の特徴と高い相関関係にあることも示した。 最後に、我々は、観察されたタウPET SUVR測定値を正確に再現する予測モデルも導き出した。これは、疾患修飾療法の臨床試験における適格性スクリーニングにおいて、解剖学的T1強調MRIデータをタウPETの代替として使用する可能性を示唆している。

スライドプレゼンテーション

背景

脳、特に皮質下構造における形態学的バイオマーカーとは、疾患の進行や認知機能・運動機能の変化を示す可能性のある、脳の解剖学的構造における測定可能な変化を指します。 これらの領域、特に海馬や扁桃体における構造的変化は、アルツハイマー病(AD)やその他の加齢関連疾患および神経変性疾患との関連が示唆されている。

皮質下構造の体積測定は、解剖学的変化を追跡するための従来から広く受け入れられている手法である。これと相補的に、皮質下領域の表面ベースのバイオマーカーは、その外表面の形態に焦点を当てており、局所的な萎縮、皮質のひだ、あるいは空間的な方向に沿った表面の変形を検出するのに特に有用である。 実際、皮質下構造は、体積測定だけでは明らかにならないような、微細ながらも有意な形態学的変化を、いくつかの疾患において生じうることが一貫して報告されている。

海馬などの皮質下構造は、アルツハイマー病の中核をなす要素である。 実際、海馬は通常、アルツハイマー病(AD)に特徴的なエピソード記憶障害およびそれに続く神経変性と関連しており、海馬萎縮はタウ蛋白に関連する内側側頭葉の病理と密接に関連している。海馬以外にも、ADの病理進行や認知機能低下における他の皮質下構造の役割を研究することへの関心が、近年高まっている。 例えば、最近のいくつかの研究では、扁桃体が初期のタウ神経原線維変化を示す領域であることが特定されており、また、視床の病変が認知機能の低下や行動症状の一因となる可能性があることから、視床が認知症における重要な領域であると報告されています。 しかし、これらの構造の形態学的形状解析を用いて疾患の進行を追跡し、縦断的研究において有意な変化を検出できるかどうかについては、ほとんど知られていない。

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データソース

本記事の作成に使用したデータは、ADNIデータベース(http://adni.loni.usc.edu) から入手したものである。ADNIは2003年、国立老化研究所(NIA)、国立生物医学画像・生体工学研究所(NIBIB)、 食品医薬品局(FDA)、民間製薬企業、および非営利団体によって、6,000万ドル規模の5年間の官民パートナーシップとして立ち上げられ、その後延長されています。 ADNIは、幅広い学術機関や民間企業に所属する多くの共同研究者の努力の結晶であり、被験者は米国およびカナダ全土の55か所以上の施設から募集されている。現在までに、ADNI、AND-GO、ADNI-2、 ADNI-3、ADNI-4の各プロトコルを通じて、55歳から90歳までの成人2,500名以上が研究に参加しており、その対象には、認知機能が正常な(CN)高齢者、初期または進行期の軽度認知障害(MCI)を有する人々、およびアルツハイマー病(AD)による認知症患者が含まれています。 最新情報については、 www.adni-info.org をご覧ください 。


キーワード

Aβ42/Aβ40比: アミロイド病理およびアルツハイマー病のリスクを評価するために用いられるバイオ マーカー

アルツハイマー病(AD): 認知機能の低下、海馬の萎縮、およびアミロイドβおよびタウの病理を特徴とする神経変性疾患。

アルツハイマー病のバイオマーカー: アルツハイマー病とその進行を検出、追跡、または予測するのに役立つ、測定可能な 生物学的指標または画像診断指標。

萎縮: 組織の大きさや体積の減少 。多くの場合、細胞の喪失や変性が原因となる。

バイオマーカー:生物学的状態や状況を測定可能な指標。バイオマーカーは、疾患の存在、進行、重症度を検出・監視したり、治療の有効性を評価したりするために、医学や研究で頻繁に用いられる。

FDG: 脳内のグルコース代謝を示すPET画像マーカー 。神経細胞の活動や代謝低下を示す指標としてよく用いられる。

GFAP:グリア線維性 酸性タンパク質。アストロサイトの活性化や神経炎症に関連するバイオマーカー。

軽度認知障害(MCI):日常生活機能は保たれているものの、アルツハイマー病に先行する可能性のある初期の認知機能低下状態。

MRIに基づくバイオマーカー: MRIスキャンから導き出される定量的 指標であり、疾患に関連する脳の構造的変化の証拠を提供する。

NfL:ニューロフィラメント軽鎖 。軸索損傷および神経変性のバイオマーカー。

pTau181: アルツハイマー病の病理に関連するリン酸化タウバイオマーカー、脳脊髄液(CSF)または血漿中で測定可能。

表面に基づく形態: 脳領域の形状および局所的な表面構造から導き出されるマーカーであり 、標準的な体積測定では現れない可能性のある微細な解剖学的変化を検出するために用いられる。

皮質下表面変形: 海馬、扁桃体、視床、尾状核、被殻などの皮質下脳構造の表面における局所的な内側または外側への変化を定量化する形状解析

タウPET SUVR: 特定の脳領域におけるタウタンパク質の蓄積を推定するために用いられる定量的PET画像測定法であり 標準化取り込み値比(SUVR)を用いて測定される 。

タウPET予測: MRIやその他のバイオマーカーに基づく計算モデルを用いて、タウタンパク質の蓄積パターンを推定すること


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