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CTC detection based diagnosis using intelligent image-activated cell sorting

Research Project

Project/Area Number 21H01778
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
Research InstitutionRitsumeikan University (2022-2023)
The University of Tokyo (2021)

Principal Investigator

Isozaki Akihiro  立命館大学, 理工学部, 准教授 (10732555)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松阪 諭  筑波大学, 医学医療系, 教授 (00372665)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Keywordsイメージングフローサイトメトリー / がん細胞検出 / 細胞分取 / 機械学習 / フローサイトメトリー / 血中循環がん細胞 / CTC / インテリジェント画像活性細胞選抜法 / Flow cytometry / マイクロ流体工学
Outline of Research at the Start

本研究では、血中循環腫瘍細胞 (CTC)の高感度検出および解析技術を構築することを目的とする。これにより、患者への身体的負担の少ない血液検査によるCTC検出を用いたがんモニタリング方法の構築を目指す。がんの転移はがん細胞が血流に乗って他の場所に移ることによって起こるため、血中のがん細胞「CTC」を血液検査によって検出できれば、がんの早期発見などが可能になる。しかしながら、CTCは1 mLの血液中に数個しか存在しないと言われており、検出の感度を上げることが大きな課題であった。本研究は、マイクロ流体技術と超高速イメージング技術を用いることでこの課題を解決する。

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to develop a highly sensitive detection and analysis technology for circulating tumor cells (CTCs) in blood. Specifically, we introduced a new biomarker, PpIX, to improve detection sensitivity and used imaging flow cytometry to observe cell morphology with the goal of enhancing sensitivity. As a result, we successfully detected approximately 20 cells believed to be CTCs in blood samples from breast cancer patients. Furthermore, we developed a microfluidic device capable of handling these cells and experimentally demonstrated its utility.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

1 mLの血液中に数個しか存在しないCTCを、イメージングフローサイトメトリーにより検出できる可能性を示したことは、フローサイトメトリーの新たな可能性を示すという観点で学術的に意義深い。さらに、それらの細胞を高精度に操作するマイクロ流路を新たに提案したことも、マイクロ流路の高度な設計方法を提案するという意味で学術的意義がある。また、患者への身体的負担の少ない血液検査によるCTC検出を用いたがんモニタリング方法の構築へ向けた重要な基礎研究結果を示したという観点で、社会的意義も大きい。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Virtual-freezing fluorescence imaging flow cytometry with 5-aminolevulinic acid stimulation and antibody labeling for detecting all forms of circulating tumor cells2023

    • Author(s)
      Matsumura Hiroki、Shen Larina Tzu-Wei、Isozaki Akihiro、Mikami Hideharu、Yuan Dan、Miura Taichi、Kondo Yuto、Mori Tomoko、Kusumoto Yoshika、Nishikawa Masako、Yasumoto Atsushi、Ueda Aya、Bando Hiroko、Hara Hisato、Liu Yuhong、Deng Yunjie、Sonoshita Masahiro、Yatomi Yutaka、Goda Keisuke、Matsusaka Satoshi
    • Journal Title

      Lab on a Chip

      Volume: 23 Issue: 6 Pages: 1561-1575

    • DOI

      10.1039/d2lc00856d

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 画像に基づく大きな細胞の分取に向けた粘弾性流体制御によるオンチップセルソーターの評価2023

    • Author(s)
      長坂柚葵、中川悠太、丁天本、磯崎瑛宏、合田圭介
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第47回研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] オンチップ細胞分取デバイスの高速化へ向けた流路構造の検討2023

    • Author(s)
      中澤優真、磯崎瑛宏
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第48回研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 血中循環腫瘍細胞の分取に向けた粘弾性流体制御によるオンチップセルソーター2022

    • Author(s)
      長坂柚葵、松村洋貴、中川悠太、磯崎瑛宏、合田圭介
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第46回研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Detection and characterization of circulating tumor cell clusters by high-throughput optomechanical imaging flow cytometry2022

    • Author(s)
      Hiroki Matsumura, Larina Shen, Akihiro Isozaki, Hideharu Mikami, Dan Yuan, Maik Herbig, Yuto Kondo, Tomoko Mori, Yoshika Kusumoto, Masako Nishikawa, Yutaka Yatomi, Satoshi Matsusaka, Keisuke Goda
    • Organizer
      CYTO 2022
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 画像と深層学習で広がるフローサイトメトリーの応用2022

    • Author(s)
      磯崎 瑛宏, 合田 圭介
    • Organizer
      第32回日本サイトメトリー学会学術集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] High-throughput on-chip imaging of diverse cancer cells in blood2021

    • Author(s)
      Hiroki Matsumura, Larina Tzu-Wei Shen, Hideharu Mikami, Akihiro Isozaki, Dan Yuan, Taichi Miura, Yoshika Kusumoto, Masako Nishikawa, Atsushi Yasumoto, Takeshi Yamada, Aya Ueda, Hiroko Bando, Hisato Hara, Yutaka Yatomi, Satoshi Matsusaka, and Keisuke Goda
    • Organizer
      The international Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 蛍光イメージングフローサイトメトリーによる血中循環腫瘍細胞の検出2021

    • Author(s)
      松村 洋貴, 沈 之為, 三上 秀治, 磯崎 瑛宏, 袁 丹, 楠本 佳香, 西川 真子, 山田 武史, 上田 文, 坂東 裕子, 原 尚人, 矢冨 裕, 松阪 諭, 合田 圭介
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第44回研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 高速蛍光イメージングフローサイトメトリーによるがん細胞の検出2021

    • Author(s)
      松村 洋貴, 沈 之為, 三上 秀治, 磯崎 瑛宏, 袁 丹, 三浦 太一, 楠本 佳香, 西川 真子, 安本 篤史, 山田 武史, 上田 文, 坂東 裕子, 原 尚人, 矢冨 裕, 松阪 諭, 合田 圭介
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第43回研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Intelligent image-activated cell sorting: principles and application to hematology2021

    • Author(s)
      Akihiro Isozaki
    • Organizer
      2021 Korean Society of Hematology (KSH) International Conference & 62nd Annual Meeting (ICKSH 2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 磯崎研究室

    • URL

      https://sites.google.com/view/isozakilab/

    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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