Quantum-nano perspective imaging for getting the information of transplanted differentiated cells in deep site of living body
Publicly Offered Research
Project Area | Comprehensive understanding of scattering and fluctuated fields and science of clairvoyance |
Project/Area Number |
21H05589
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Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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Research Institution | Nagoya University |
Principal Investigator |
湯川 博 名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任教授 (30634646)
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Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
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Keywords | 量子ドット / 組織透明化 / 透視 / イメージング / 透視イメージング / 幹細胞 / オルガノイド / 補償光学 / 散乱光計測 / 移植細胞 / 生体イメージング |
Outline of Research at the Start |
現状の医療手段では治療が極めて困難な疾患に対し、幹細胞やオルガノイドを移植する再生医療が非常に注目を集めている。しかし、生体由来の複雑な散乱・揺らぎ現象により、生体内深部に位置する組織・臓器に集積・生着する移植細胞、及びオルガノイドの高感度イメージング診断は、小動物に対しても未だ実現されていないのが現状である。本研究では、申請者が開発してきた量子ドット蛍光イメージング技術を、学術変革領域研究(A)領域代表・的場先生の独自技術である蛍光ディジタルホログラフィー技術に応用することで、生体内深部にある移植細胞の運命情報を取得可能な量子ナノ透視イメージング診断技術(QPID:キューピッド)を構築する。
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Outline of Annual Research Achievements |
3.肝臓内における移植細胞の量子ナノ透視イメージング診断技術(QPID)の構築 CUBICなどの固定化組織・臓器に対する組織透明化技術を用いた予備的検討結果から、尾静脈投与された細胞は肝臓内の深部に集積する割合が多いことが分かっているが、これまでは、生きた状態では50マイクロメートル以上の深部にある細胞を観察できなかった。そのため、最適条件で透視化することで、炎症肝臓内深部における蛍光ラベル化された移植細胞やオルガノイドの動態や集積・生着状態の観察の実現に取り組んだ。その結果、約1ミリメートルの深さにある細胞中の量子ドットの蛍光を観察することに成功した。更に、長期間(2週間以上)観察することで、生着機構、分化効率など移植細胞の運命情報を取得可能な量子ナノ透視イメージング診断技術(QPID)を構築した。
4.移植細胞の炎症肝臓に対する再生治癒機構の解明 量子ナノ透視イメージング診断技術を駆使することで、これまで未解明であった移植細胞、オルガノイドと肝臓構成細胞(クッパー細胞(肝臓内マクロファージ)、類洞内皮細胞、肝実質細胞、肝星細胞)との相互作用について検証するとともに、炎症部位と非炎症部位における違いも検証した。これにより、移植細胞、オルガノイドが示す再生治癒機構の詳細な機序解明に貢献した。
これらの結果から、様々な細胞種や肝臓以外の深部臓器(肺、腎臓、膵臓など)への応用が可能であり、再生医療の基礎・臨床両面での貢献が期待される。また、未だ明らかになっていない、がん領域におけるがん微小環境の理解などにも応用が期待できる。更に、細胞内に葉緑体が多く存在し、散乱や揺らぎが大きく深部の観察が極めて困難な植物分野に対しても応用が可能であり、発展著しい植物発生学への貢献も期待される。
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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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Report
(2 results)
Research Products
(28 results)
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[Journal Article] In vivo real-time fluorescence imaging using quantum dots reveals the dynamics of transplanted stem cells in different inflammatory states of acute liver failure mice.2023
Author(s)
Yamada S, *Yukawa H, Yoshizumi Y, Kitamura K, Mizumaki T, Oohara T, Nanizawa E, Hirano F, Sato K, Ishikawa T, Baba Y.
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Journal Title
Cell Transplantation
Volume: 0
Pages: 096368972311764-096368972311764
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Leukocyte depletion and size-based enrichment of circulating tumor cells using a pressure-sensing microfiltration device.2022
Author(s)
Onoshima D, *Hase T, Kihara N, Kuboyama D, Tanaka H, Ozawa N, Yukawa H, Sato M, Ishikawa K, Hasegawa Y, Ishii M, Hori M, Baba Y.
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Journal Title
ACS Measurement Science Au
Volume: 3
Issue: 2
Pages: 113-119
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Wide-field fluorescent nanodiamond spin measurements toward real-time large-area intracellular thermometry2021
Author(s)
Yushi Nishimura, Keisuke Oshimi, Yumi Umehara, Yuka Kumon, Kazu Miyaji, Hiroshi Yukawa, Yutaka Shikano, Tsutomu Matsubara, Masazumi Fujiwara, Yoshinobu Baba, Yoshio Teki
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 11
Issue: 1
Pages: 4248-4248
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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