| Project/Area Number |
20KK0251
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
武居 昌宏 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (90277385)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
オケヨ ケネディオモンディ 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 講師 (10634652)
川嶋 大介 千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (10813785)
彦坂 健児 千葉大学, 大学院医学研究院, 准教授 (30456933)
坂本 寛和 千葉大学, 大学院医学研究院, 特任助教 (40724349)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 電気計測 / インピーダンス / スペクトロスコピー / 感染症 / アフリカ |
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| Outline of Research at the Start |
アフリカ・ケニアでは生活環境が衛生的でなく、多重感染が深刻な医療問題となっている。寄生虫による多重感染の有効な検出方法が未だに開発されておらず、このことが多重感染症の治療対策の妨げとなっている。この課題を解決すべく、本研究では、多重感染した血液中に「どの寄生虫種」が「どれだけ」存在するかを検出できる電気インピーダンス・スペクトロスコピー(EIS)法を原理としたラベルフリー多重感染検出法を確立し、これをCD (compact disk)プレーヤー型の血液遠心分離器に組み込むことにより、「その場」で「安価」に多重感染の検出が可能なLab-on-a-CD型EIS検出装置のプロトタイプ機を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
R５年度は昨年度に引き続き、ヒトマラリア感染血液(P. falciparum parasitized RBC)の電気インピーダンススペクトル解析を実施し、ヒトマラリア血液特有の誘電特性について検討した。本年度は赤血球内のマラリア寄生虫の電気インピーダンス信号への影響を確認するために、赤血球膜の誘電緩和が生じる周波数域よりも高い周波数(具体的には100 kHz～300 MHz)の範囲での解析を実施した。
インピーダンスのナイキスト線図より、２つの容量性半円が確認され、低周波側の半円は赤血球膜由来で、高周波数側の半円は赤血球内の誘電物性に由来するものと推測された。インピーダンススペクトル特性を理解するために、緩和時間分布(DRT)法を利用してスペクトル分解を行ったところ、複数のピークを示す領域が得られた。各ピークは、マラリア感染率(マラリア感染赤血球率)が大きくなるにつれて、減少する傾向が見られた。これは感染血液における血漿成分、細胞質双方の導電性が通常血液よりも高くなったことを示唆している。マラリア寄生虫感染により赤血球膜の変化とpH変化が影響し、細胞質内の導電率増加が影響しているものと考察している。また、血漿成分の導電性についてもこの細胞質内の変化が起因していると推察された。
上記の実験系において、マラリア感染血液における導電性変化を決定する因子の特定まではできていないため、細胞質、血漿内のタンパク質やイオン濃度および解糖系等との関連性を検討し、本実験結果との比較することにより、本手法によるマラリア感染検出原理の確立が必要である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ヒトマラリア感染赤血球を用いたマラリア赤血球検出原理の手がかりとなる解析結果が得られており、本課題の原理検証およびプロトタイプ機の製作を概ね達成した。しかしながら、原理の詳細な検証が必要であるため、研究期間の延長を予定している。
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| Strategy for Future Research Activity |
概ね良好な結果を得ることができたが、革新的なマラリア感染検出のためには、計測原理の確立と検出精度の向上が必要である。また、詳細な解析と最終的な成果をまとめる。
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