2021 Fiscal Year Annual Research Report
CTC detection based diagnosis using intelligent image-activated cell sorting
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21H01778
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
磯崎 瑛宏 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任准教授 (10732555)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松阪 諭 筑波大学, 医学医療系, 教授 (00372665)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | イメージングフローサイトメトリー / がん細胞検出 / 細胞分取 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、血中循環腫瘍細胞 (Circulating tumor cells; CTC)の高感度検出および解析技術を構築することを目的とする。これにより、患者への身体的負担の少ない血液検査によるCTC検出を用いたがんモニタリング方法の構築を目指す。がんの転移はがん細胞が血流に乗って他の場所に移ることによって起こるため、血中のがん細胞「CTC」を血液検査によって検出できれば、がんの早期発見などが可能になる。さらにCTCは血中でクラスター化することもある。クラスター化したCTC「クラスターCTC」は、単一で存在するCTCと比較して転移能力の高いという報告もあり、血中のクラスターCTCの有無も有用な情報となる。しかし、CTCは1 mLの血液中に数個しか存在せず、クラスターCTCはさらに少ないと言われているため、検出の感度を上げることが大きな課題であった。本研究は、マイクロ流体技術と超高速イメージング技術を用いることでこの課題を解決することを目指している。
このような目的のもと、まず、健常者の血液サンプルと培養がん細胞を1対1で混ぜてイメージングフローサイトメトリーにてがん細胞検出実験を行った。このとき、マイクロ流路に工夫を施すことにより、実質の細胞検出スループットを約20倍向上させることに成功した。また、検出実験の結果、がん細胞を高スループットでイメージングすることに成功した。この結果を受けて、乳がん患者の血液サンプルを用いてCTC検出実験を行った。このとき、得られた画像を丁寧に調べることにより、CTC細胞がイメージングできていたこと、またクラスターCTCもイメージングされていたことを確認できた。これは、本研究の最初の原理検証実験結果として極めて重要な成果であると言える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
乳がん患者の血液サンプルを用いて実験を行うと、上述のようにCTCは非常に希少な細胞となり、検出される細胞のほとんどは白血球細胞となる。本実験において、白血球細胞は「ノイズ」になるわけで、大量のノイズの中から信号（＝CTC）を探し出すアルゴリズムが必要となる。これは実験を開始する当初考えていた以上に難しく、予想以上に時間を要することになったため、当初の研究計画よりは若干遅れた。しかしながら、実験やアルゴリズム構築の過程で多くの知見を得ることもでき、研究自体はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
乳がん患者の血液サンプルからCTCを検出するアルゴリズムを確立する。また、CTC分取へ向けて、細胞分取マイクロ流体デバイスの修正にも着手する。
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[Presentation] Detection and characterization of circulating tumor cell clusters by high-throughput optomechanical imaging flow cytometry2022
Author(s)
Hiroki Matsumura, Larina Shen, Akihiro Isozaki, Hideharu Mikami, Dan Yuan, Maik Herbig, Yuto Kondo, Tomoko Mori, Yoshika Kusumoto, Masako Nishikawa, Yutaka Yatomi, Satoshi Matsusaka, Keisuke Goda
Organizer
CYTO 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] High-throughput on-chip imaging of diverse cancer cells in blood2021
Author(s)
Hiroki Matsumura, Larina Tzu-Wei Shen, Hideharu Mikami, Akihiro Isozaki, Dan Yuan, Taichi Miura, Yoshika Kusumoto, Masako Nishikawa, Atsushi Yasumoto, Takeshi Yamada, Aya Ueda, Hiroko Bando, Hisato Hara, Yutaka Yatomi, Satoshi Matsusaka, and Keisuke Goda
Organizer
The international Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
Int'l Joint Research
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[Presentation] 蛍光イメージングフローサイトメトリーによる血中循環腫瘍細胞の検出2021
Author(s)
松村 洋貴, 沈 之為, 三上 秀治, 磯崎 瑛宏, 袁 丹, 楠本 佳香, 西川 真子, 山田 武史, 上田 文, 坂東 裕子, 原 尚人, 矢冨 裕, 松阪 諭, 合田 圭介
Organizer
化学とマイクロ・ナノシステム学会第44回研究会
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[Presentation] 高速蛍光イメージングフローサイトメトリーによるがん細胞の検出2021
Author(s)
松村 洋貴, 沈 之為, 三上 秀治, 磯崎 瑛宏, 袁 丹, 三浦 太一, 楠本 佳香, 西川 真子, 安本 篤史, 山田 武史, 上田 文, 坂東 裕子, 原 尚人, 矢冨 裕, 松阪 諭, 合田 圭介
Organizer
化学とマイクロ・ナノシステム学会第43回研究会
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