Development of a method of 3D oxygen and pH mapping of tumors using electron spin resonance spectroscopy

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02146
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21030:Measurement engineering-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Hirata Hiroshi 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (60250958)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲波 修 北海道大学, 獣医学研究院, 教授 (10193559) ; 安井 博宣 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (10570228) ; 松元 慎吾 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (90741041)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 電子スピン共鳴 / 分子プローブ / 酸素分圧 / pH / イメージング

Outline of Final Research Achievements

We aimed to develop quantitative imaging techniques for the partial pressure of oxygen and extracellular pH for malignant tumors. In this study, electron spin resonance (ESR) spectroscopy was applied to the three-dimensional mapping of the partial pressure of oxygen and pH in solution samples. Using a molecular probe that can concurrently detect the partial pressure of oxygen and pH, we showed the feasibility of concurrent mapping the partial pressure of oxygen and pH in solution samples.

Free Research Field

計測工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本課題の学術的意義は、悪性腫瘍に関する生物学的情報（酸素分圧とpH）を同時に可視化する技術を開発することにある。一般に、個別のイメージング技術で多種類の情報を同時に可視化することは困難であるが、複数の物理化学的環境に感受性を持つ分子プローブを用いることにより同時イメージングが可能になる。悪性腫瘍を多面的に可視化できるイメージング技術は、悪性腫瘍とその治療に関連する研究に貢献することができる。そのため、日本国内で死亡原因の一位である悪性腫瘍の研究に、イメージング技術の側面から貢献する点に本課題の社会的意義がある。