2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a low invasive and non-bioptic diagnostic technique for eosinophil esophagitis by Raman spectroscopy
| Project/Area Number |
19H04486
|
|---|
| Research Institution | Shimane University |
|---|
Principal Investigator |
山本 達之 島根大学, 学術研究院農生命科学系, 教授 (60230570)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 英俊 関西学院大学, 理工学部, 教授 (10300873)
石原 俊治 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 教授 (80263531)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | ラマン分光法 / 好酸球性食道炎 / 非生検的診断法 / エオジノフィルペルオキシダーゼ / ラマンプローブ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
我々が独自開発した，ラマンプローブを有しない医療ラマン装置によって，生検試料のラマン測定を行った。また，中空ラマンプローブを試作し，その性能評価のために，好酸球性食道炎モデルマウスを用いた実験を行なった。
生検試料の任意の点のラマンスペクトルを，XYZの3方向に駆動可能なピエゾ駆動ステージを活用して，深さ方向を変えながら測定した。ラマンスペクトルは，カバーガラス，ヒト生検試料，スライドガラスが存在する深さ毎計画当初は，異なる。そこで，各ラマンスペクトル強度の深さ依存性を自動解析すると，生検試料が存在する深さを自動的に決定する装置作成を目指した。その深さに，顕微鏡の焦点深度を固定して，自動XYスキャン測定し，2次元ラマンスペクトルを得，各ポイントのラマンスペクトルには，深さ数百μm範囲内の，全ての生体分子由来のラマンスペクトルが重畳している。広い深度から，EPのラマンシグナルを得るため，あえて非共焦点システムの作成を目指した。しかし，新型コロナウィルスの影響により，海外からの装置が届かず，この年度での装置の完成を断念した。
すでに測定した生検試料の多数点のラマンスペクトルを用いて，非負拘束マルチバリエイト法（MCR法）による，我々独自の行列解析を施した。これにより，非負拘束条件のない解析では避けられなかった，負の値のスペクトル抽出の可能性を排除でき，生検試料に含まれる各分子由来の純粋なラマンスペクトル成分を抽出することができた。
医療ラマン装置に，ラマンプローブを接続して運用するために，共同研究者の佐藤が先端にボールレンズを用いた，内部が空洞の金属製ファイバラマンプローブの試作品を開発した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究に必要なMCR解析法のソフトウェアの開発は順調に進捗した。
また，共同研究者の佐藤が担当した中空ラマンプローブの開発も問題無く進捗した。
一方，自動測定に必要な医療診断用ラマン分光装置の開発に必要な光学部品等の海外からの輸入が，新型コロナウィルスの世界的な蔓延による影響で大幅に遅延したたため，装置製作そのものがストップしてしまい，この年度での装置作成を断念した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
モデルマウスを用いた予備実験を継続して，中空ラマンプローブの試作品の性能向上に努める。海外からの輸送が遅れている装置類の到着を待って，医療診断用ラマン分光装置の開発を再開する。その後は，以下の方針で研究を継続する。
1.EPの吸収帯に重なるレーザ波長で，EPのラマン強度が通常の数万倍に増強される共 鳴ラマン条件下で，内視鏡検査の際に得た，生検試料のラマンスペクトルを測定する。
2.自動測定法の確立：生検試料の任意の点のラマンスペクトルを，XYZの3方向に駆動可能なピエゾ駆動ステージを活用して，深さ方向を変えながら測定する。
3.重畳する多成分からのEP成分の抽出：生検試料の多数点のラマンスペクトルに，非負拘束マルチバリエイト法（MCR法）による，我々独自の行列解析を施す。
4.EPの浸潤の診断手法の確立：抽出したラマンスペクトル成分の強度を色変調して，EP由来の成分の2次元分布を可視化する。
|
