| Project/Area Number |
21J10600
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
菅野 寛志 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 蛍光寿命 / イメージング / イメージングフローサイトメトリー / 高速イメージング / がん細胞 / 蛍光 / COVID-19 |
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| Outline of Research at the Start |
蛍光イメージングは生命科学研究において幅広く利用されているが、撮像速度と定量性の観点から応用範囲が限られている。本研究では、蛍光強度に比べて定量性が高いとされている蛍光寿命（蛍光が減衰するのにかかる時間）を用いた高速イメージング技術を開発する。また開発したイメージング装置の高速性を活かし、大量の細胞（がん細胞など）を一個ずつ高速に撮像し、得られた画像群を機械学習により解析することで、新たな科学的知見を得ることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に完成させたハイスループットな２次元蛍光寿命イメージングフローサイトメーターの実証実験を行った。その結果、これまで実現不可能であった蛍光寿命画像による大規模な単一細胞解析が可能になり、細胞内部に存在する蛍光分子の微小環境を統計的に解析できることを示した。具体的には、蛍光ビーズや蛍光染色した生細胞群を、2 m/s以上の高速でマイクロチャネル内に流し込み、異なる周波数で強度変調させた励起ビーム列を照射することで、高速（10,000イベント/秒以上）かつ高空間分解能（0.8マイクロメートル）の蛍光寿命画像の取得を実験的に実証した。実験では、複数種類の蛍光ビーズを混合して撮像し、それぞれの蛍光寿命値によって、蛍光ビーズが正しく分離できることを確かめた。また、細胞核を染色したユーグレナ細胞を撮像し、細胞核から生じる蛍光の蛍光寿命値と、葉緑素から生じる自家蛍光の蛍光寿命値が異なることを確かめた。さらに、開発した蛍光寿命イメージングフローサイトメーターのバイオメディカル分野における有用性を示すため、薬剤投与によって引き起こされるがん細胞群の細胞内構造変化を解析し、従来の蛍光強度によるイメージングフローサイトメトリーでは取得困難な結果を得ることができた。本技術は、がん患者の血液検査、病理診断等に応用することで、抗がん剤治療の効果やがん細胞群の抵抗性を評価するためのフレームワークを提供することができると期待される。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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