2021 Fiscal Year Research-status Report
Clinical application of a novel detection technology for circulating tumor cells using quantitative phase microscopy
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19K09167
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| Research Institution | Hamamatsu University School of Medicine |
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Principal Investigator |
菊池 寛利 浜松医科大学, 医学部, 准教授 (70397389)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 裕也 浜松医科大学, 医学部, 教授 (20265838)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 循環腫瘍細胞 / 定量位相顕微鏡 / negative selection / 人工知能 / 画像認証 / 3次元 / イメージングフローサイトメーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
血中循環腫瘍細胞（CTC）は腫瘍から遊離し血中へ浸潤した癌細胞であり転移に関わるとされるが、その検出は困難である。既存のCTC検出方法の多くは上皮系細胞表面マーカーに依存しているが、浸潤性が強く悪性度の高い細胞集団は上皮系マーカーが消失しているため、従来の手法では検出できない。一方、末梢血液中を循環する有核細胞の殆どは白血球であるため、有核細胞から白血球を除去することで幅広くCTCを回収できる（negative selection）。本研究は、非染色下に数ナノメートルの解像度で細胞を観察することができる定量位相顕微鏡（QPM）と人工知能（AI）を用いた画像診断技術を利用し、細胞表面マーカー非依存的なnegative selectionによる、全く新しいCTC検出方法の開発および臨床応用を目的とする。
これまでの研究開発によって、QPMを用いた2次元像位相イメージングフローサイトメーター（2D-IFCM）による「細胞を流す」⇒「細胞を撮影」を実現し、さらに高分解能解析を可能とする3D-IFCMの研究開発を行ってきた。2021年度までに、59名から同意を得て末梢血液を採取し、塩化アンモニウム法による前処理を行い有核細胞を抽出した後、2D-IFCMによって流路内で細胞を観察した。得られたQPM画像の解像度を、新たに開発したdigital refocusing技術を用いて向上させ、AIによる画像認証システムで解析し、白血球と非白血球の識別を行った。2021年度には、2D-IFCと3D-IFCを組み合わせたハイブリッドIFCMに関する特許を取得し、試作機を完成させた。消化器癌患者さんから同意を得て末梢血液を採取し、ハイブリッドIFCMの性能評価を行ったところ、画像処理技術の問題点が明らかとなった。現在、新たな課題の解決に向け研究開発を継続中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
最大の目標であったハイブリッドイメージングフローサイトメーターの試作機を完成させたが、性能評価を行ったところ画像処理技術に関する新たな問題点が明らかとなった。現在、新たな課題の解決に向け研究開発を継続中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、開発したハイブリッドイメージングフローサイトメータを用いて健常人および消化器癌患者の末梢血観察を行い、得られた定量位相顕微鏡画像をAIによる画像認証システムで解析する。非白血球として識別された細胞群をCTC候補として判断した場合に、臨床的な意義があるかを検証し、問題の解決を図る。さらに、高詳細な微細構造の情報に基づいたCTC候補の細分類化を試みる。
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| Causes of Carryover |
ハイブリッドイメージングフローサイトメトリーの試作機完成が2021年末となり、性能評価を行ったところ新たな課題が明らかとなった。また、新型コロナ感染症まん延に伴い国内外の学会出張が中止となり、旅費の支出が予定より大幅に減少したため、研究期間を延長し課題の解決を図る計画とした。引き続き、開発したハイブリッドイメージングフローサイトメータを用いて健常人および消化器癌患者の末梢血観察を行い、臨床的な意義があるかを検証し、問題の解決を図る予定である。
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Research Products
(5 results)
