2017 Fiscal Year Research-status Report
ヒト疾患モデルとしてのメダカ胚における心臓内血流の三次元計測
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16K06107
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
二宮 尚 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70212123)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 勝 宇都宮大学, 学内共同利用施設等, 教授 (20414013)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 三次元計測 / メダカ胚 / デジタルホログラフィー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遺伝的心臓疾患の早期発見・早期治療は、生存確率を大幅に向上させることが期待できるため、その実現が切望されている。そのためには、生体内の心臓及び大静脈内の血流に対するin vivo計測の実現が必須であるが、未だ、あらゆる生物においても、その血流に関するin vivo観察を行った例は皆無である。近年、ヒト疾患モデルとして、対外発生が可能なメダカなどの小型魚類がいられるようになってきた。メダカ胚は卵膜が明であり、発生器の体内組織の観察が容易である。そこで、発生初期のメダカ胚に対し、高速度カメラを用いて心臓及び大静脈内の血流を顕微鏡下でin vivoにて観察することで、将来的に遺伝的心臓疾患の早期発見に繋がる基礎的知見を得ることを目的とする。
本研究では、顕微鏡下でメダカ胚における心臓及び大静脈内の血流を高速度カメラによって観察し、その可視化画像に対して輝度反転と背景除去を行うことで、PIV(粒子画像流速計:Particle Image Velocimetry)による計測を可能とした。その結果、心臓内の血流に関しては、心臓の拍動に伴う血流速度の脈動を確認し、弁の開閉による流速変化の様子を確認することに成功した。一方、三次元速度計測を実現させるためドップラー位相シフトホログラフィーに関しては、高精度移動ステージ上に設置した異なる速度で移動する複数の微粒子に対し、個々の速度を分離して計測出来ることを実証した。また、ドップラー位相シフトホログラフィーによる三次元速度計測が拡大光学系を導入しても実現計測が可能であることを検証した。 しかし、ドップラー位相シフトホログラフィーによるメダカ胚の血流計測に関しては、未だ実現には至っていない。そこで、保険として、顕微鏡下で三次元計測を可能とするマイクロプリズムの設計と試作における問題抽出を平行して行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
メダカ胚の心臓内血流の二次元計測は明らかな成果を上げているし、三次元計測の手法自体は順調に開発が進んでいるが、実際に顕微鏡下での血流の三次元計測には未だ着手に至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
デジタルホログラフィーによる三次元血流計測が研究期間内に実現出来ない場合に備えて、マイクロプリズムによる三次元計測を平行して行う。
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| Causes of Carryover |
デジタルホログラフィーによる三次元計測が実現出来なかった場合の保険として、マイクロプリズムによる三次元計測を実施するため。
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