分子イメージングとは?

  分子イメージングの出現は.医療用イメージングの歴史におけるもう一つのマイルストーンであり.中国科学技術部.衛生部.国家自然科学基金が分子医学と分子イメージングの研究を非常に重要視しています。 しかし.分子イメージング研究は.何しろ発展途上であり.分子イメージング研究を円滑に発展させるためには.学際的なコミュニケーションと協力.特に学際的な協力が強く求められているのです。  分子イメージングとは.特定の分子を組織・細胞・サブセルレベルでイメージングし.生体内の分子レベルの変化を反映させ.その生物学的挙動を定性的・定量的に研究する学問である。 分子イメージングでは.新しいツール.試薬.方法を開発することで.病気のプロセスにおける細胞および分子レベルの異常を探り.解剖学的に変化する前に異常を検出することができます。 分子イメージングでは.疾患過程の異常を細胞・分子レベルで検出する新しいツール.試薬.方法を開発し.疾患における解剖学的変化がない場合の異常を検出することで.分子生物学と臨床医学の橋渡しをしています。  ヒトゲノム・プロジェクトの完了は.近い将来.個人別の危険因子/予防/医療介入の可能性を提供することが知られています。 機能)ゲノミクス/プロテオミクス.ファーマコゲノミクスなどの「オミックス」の出現やシステム生物学の進歩により.個別化医療は概念から臨床へと移行しつつあります。 非侵襲的/低侵襲的で再現性の高いin vivo/定量的/リアルタイム/可視化された分子/遺伝子情報.さらには多分子相互作用情報を提供する分子イメージングが.今や常識となりつつある。 このような個人に関するユニークでリアルな情報こそが.個別化医療の前提条件となるのです。 診断組織学の重要な一部である分子イメージングは.基礎研究において多くの利点を持つ重要な技術ツールであるだけでなく.基礎研究の成果を臨床応用に結びつけるための重要な橋渡しとなり.この医療革命と未来の医療をつなぐ役割を担うことになるだろう。 また.多機能ナノ材料の進歩により.分子イメージングが診断と治療の境界をさらに希薄にすることは間違いない。 分子イメージングの進歩は.標的治療薬を補完するものです。分子イメージングは.分子レベルでの治療効果のリアルタイム評価など.標的治療薬が抱える重要な問題の多くに対応することができます。 また.分子イメージングには.医薬品開発プロセスにおける大きな利点があります。 分子イメージングは.疾病の予防と臨床介入の最適化における新たなマイルストーンとなり.個別化医療モデルにおいて主要な役割を果たすと考えられています。  分子イメージングの原理 分子イメージングは.分子生化学.データ処理.ナノテクノロジー.画像処理を組み合わせたもので.高い特異性.感度.高い画像解像度から.将来的には臨床診断において真に定性的.局所的.定量的な情報を提供することができるようになる。 このように.分子イメージングはもはや一つの技術革新ではなく.様々な技術の統合であることがわかります。 分子イメージングには.第一に特異性の高い分子プローブ.第二に適切な信号増幅技術.第三に高解像度画像を感度よく得ることができる検出システムの3つの重要な要素がある。 遺伝子情報.生化学.新しいイメージングプローブを人体に組み込み.研究対象の「ターゲット」(別の分子)を標識し.分子イメージング技術によって「ターゲット」を増幅し.高度なイメージング技術によって検出し.さらに 一連の画像後処理技術により.生体組織の分子・細胞レベルの生物学的プロセスを明らかにし.病気の臨床下診断や治療につなげます。  分子イメージングの難しさ しかし.分子イメージング技術基盤の確立には.まだ多くの喫緊の課題が残されている。 例えば.MR分子イメージングの感度の低さ.核医学技術の低い空間分解能.光イメージングの高いバックグラウンドノイズと低い組織浸透性.プローブの免疫原性とin vivo輸送.様々なイメージングツールのデータ統合と後処理などである。 分子イメージングとは.分子/細胞生物学とイメージング技術.化学をルーツとし.その発展はイメージング装置のハードウェアの開発が主ではなく.分子生物学の進歩とプローブの開発によって支えられている。 分子イメージングは.新しい学問分野として.学際的な交差と統合を特徴としています。 ライフサイエンスの問題を核とし.「基礎体力学」の発展に基づいて.学際的かつ多面的なクロスコラボレーション.技術統合や機器イノベーションを特徴としています。 分子イメージング研究の中核をなす要素という点では.幅広い臨床画像診断の実践者が.それなりのチームワークなくして実りある研究を行うことは.ほとんど考えられません。  分子イメージングにおける学際的な協力の必要性は.様々なイメージング技術がそれぞれの長所と短所.様々な困難を抱えているため.しばしば学際的かつ多面的な交差と協力が必要となることにも起因しており.生命科学分野では分子レベルの差し迫った問題を策定し.物理.化学.バイオデジタル.情報科学分野では分子イメージング研究に適応した理論や技術の開発.分野への適用が必要です。 同時に.現代の最先端のナノサイエンス技術も取り入れる必要があります。 しかし.分子イメージングの発展において.特に生物学.化学.物理学.工学.コンピュータなどの関連分野とのコミュニケーションや協力の欠如がボトルネックになっています。 例えば.分子プローブの設計や調製.その特性評価や分析には.生物工学や生化学などの関連分野の専門家が緊密に連携することが必要です。 そのため.まず学際的な専門家が集まり.共通の関心事を見つける必要があります。  分子イメージングの人材育成 現代医療イメージングの発展動向と特徴を把握し.中国の医療イメージングの発展を促進するためには.人材育成がカギとなります。 合理的な医用画像分野体系を構築し.分野発展の必要性に応じて新しい医用画像人材を育成することが最優先事項である。 分子イメージング研究プログラムは.様々な分野で精力的に推進されており.優れた研究プラットフォームであるだけでなく.基礎研究から臨床応用につなげるための重要な手段となっています。 特に放射線科医は.この新しい学際的な分野に馴染みがなく.その知識構造を更新する必要がある。 高等教育は研修のための世襲制の領域ですが.現在の医用画像診断の教科書では分子イメージングをほとんど扱っていません。 基礎教育の一環として.分子イメージングの基本原理.研究方法.開発動向.進歩などを盛り込んだコンパニオンテキストを開発する必要がある。 分子生物学.医用工学.合成化学.情報科学など.医用画像の「基礎原動力」の育成は.放射線科医の教育において重視されるべきものである。 生命科学の進歩に着目し.画像医療に積極的に取り組むこと。 分子イメージングにおける国立の学術機関の設立が急務となっています。 分子イメージングを継続教育の重要な一部とし.関連する専門分野での研修や交流を発展させる。 臨床分野との交流・協力は.より広く深く展開する必要がある。 関連する専門分野の優秀な人材が.分子イメージング研究に参加するよう積極的に導入されるべきである。  分子イメージングの評価 分子イメージングでは.特に生体内(動物やヒト)での導入・発現の効果をいかに客観的に評価するかが重要な課題である。 現在.遺伝子発現を示す方法は.侵襲的なものと非侵襲的・低侵襲的なものに大別される。 特定の分子または(および)遺伝子を生体内でイメージングする場合.次の4つの必要条件を満たさなければならない:生体内で妥当な薬物動態挙動を示す高親和性プローブ.これらのプローブは血管.間葉組織.細胞膜などの生体代謝障壁を透過できる.シグナル増幅の化学的または生物的方法.および感度.迅速性および高分解能イメージング技術。  分子イメージングがイメージング医療に与える影響 これまでイメージング医療の発展は.徐々に3つの主要な陣営を形成してきた。古典的な医療イメージング:主にX線.CT.MR.超音波画像など.人間の解剖学や生理機能を示すもの.治療の主要陣営としてのインターベンション放射線医学.分子イメージング:主に分子レベルのイメージングに使用できるMR.PET.光イメージング.小動物イメージング装置などである。 この3つは密接にリンクしています。 インターベンショナルラジオロジーをバックボーンとして.この3つが全体として密接に連携し.相関・協働することで.標的遺伝子をより正確に標的部位に到達させ.分子イメージング装置で治療効果や遺伝子発現を直接表示させることができるのです。 したがって.分子イメージングが画像医学の発展に大きな影響を与え.従来の解剖学や生理機能の研究から.分子レベルでの病気の変化を探るイメージングを可能にし.新しい医療モデルの形成や人々の健康に大きな影響を与えることになる。  いずれにせよ.分子イメージングはまだ発展途上であり.その道のりは長い。 今回の研究は分子医学の始まりに過ぎず.疾病の病態解明がさらに深化すれば.分子医学の研究成果が臨床疾患の遺伝子診断や治療にさらに応用され.分子医学と臨床の異分野連携が拡大・強化されて.多学科交流による分子イメージングの健全な発展が促されることになるだろう。 そして.医用画像工学部門はよりオープンになり.生化学.生物物理学.生物工学.医用画像工学を統合する傾向にあります。