光音響イメージングに基づく臓器横断的なシンギュラリティ現象の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Singularity biology |
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| Project/Area Number |
19H05436
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | National Defense Medical College |
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Principal Investigator |
石原 美弥 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 医用工学, 教授 (30505342)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | In vivoイメージング / ３次元イメージング / 細胞内局在イメージング / 蛍光タンパク質 / 色素タンパク質 / 光イメージング / 超音波イメージング / スーパーコンティニューム光 / in vivo イメージング / 分光 / 光学特性 / in vivoイメージング |
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| Outline of Research at the Start |
臓器横断的なシンギュラリティ現象の解明に資する技術として光音響イメージングを開発する。具体的には、観察深度と分解能、感度のトレードオフを解消可能なマウス機構付きハイブリッド光音響方式を実現するための要素技術を積み上げる。この独創的かつ、これまでにないイメージング技術を用いて、マウス１個体の経時変化と、輸送・拡散の概念を導入した動態解析から、全身性の現象を捉えて生命現象を俯瞰的に理解する切り口でシンギュラリティ現象を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
生命現象において臨界をもたらす「シンギュラリティ細胞」の探索に、光で撮像対象を特定し、超音波で位置や形態情報を取得する光音響イメージング技術を適用する。シンギュラリティ細胞の計測・操作技術の開発(A01)班の公募研究として、シンギュラリティ現象の解明に資する、光音響イメージングの性能を見極めることを目的としている。顕微鏡タイプの光音響イメージングシステムを構築し、蛍光タンパク質など細胞内の局在物質のイメージング条件と、得られるイメージング性能を網羅的に探索した。本研究では、２次元イメージングから着手し、蛍光イメージングを同時に取得できるシステムで光音響画像を評価した。加えて、撮像対象のバリエーションを増やすために吸収スペクトルを利用できる広帯域光源（スーパーコンティニューム光源）を導入した。
構築した光音響イメージングシステムで検出した光音響信号から画像再構成までの過程で高コントラスト化を図った。データ取得のプロトコルを改良して撮像時間を短縮化した。
光音響イメージングシステムの性能として、テストターゲットを対象に、空間分解能は4マイクロメートルであることを実証した。また、共培養の細胞を対象にマルチカラーで撮像できること、細胞内の局在を可視化できることを示した。蛍光イメージングで使用する励起用フィルターと同じ条件で光音響信号を取得し、複数のターゲットの輝度値を比較することで、スペクトルベースの光音響信号発生効率を検証した。これらの知見を蓄積し、多くの撮像パラメータから画像取得条件を決めるためのアルゴリズムを構築することができた。
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(16 results)
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[Presentation] Photoacoustic imaging of fresh human surgically and endoscopically resected gastrointestinal specimens: a pilot study2020
Author(s)
Hiroaki Ikematsu,Miya Ishihara,Dai Murakoshi,Kaku Irisawa,Tatsunori Minamide,Takeshi Kuwata,Masaaki Ito,Takahiro Kinoshita,Takeo Fujita,Tomonori Yano,Shinpei Okawa,Toshihiko Omori,Satoshi Ozawa,Atsushi Ochiai
Organizer
DDW 2020
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