画像診断から動画診断へ ～非線形ラマン散乱による超解像ライブ細胞診の開発～
| Project/Area Number |
18H02000
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
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| Research Institution | Kyushu University (2020)
University of Tsukuba (2018-2019) |
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Principal Investigator |
加納 英明 九州大学, 理学研究院, 教授 (70334240)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野口 雅之 筑波大学, 医学医療系, 教授 (00198582)
猪子 誠人 愛知医科大学, 医学部, 講師 (30393127)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2018: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000)
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| Keywords | ラマン / CARS / 非線形光学 / 生細胞 / 顕微鏡 / ラマン散乱 / 細胞診 / 分子イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、穿刺吸引細胞診によって臨床的確定診断が行われる症例が増加しており、ガンの新しい確定診断法としての細胞診が益々注目を集めている。しかしながら、従来の細胞診では染色工程が必須であるため、死細胞の染色像という細胞の「スナップショット」による画像診断しか行えない。これに対して、患者から採取したばかりの細胞は新鮮な生細胞であるため、細胞を特徴付ける分子情報が全て揃っている。そこで本研究では、非線形光学過程を基盤技術として用い、オルガネラを高い空間分解能でそのままライブで可視化する”動画診断”を可能とする、まったく新しい細胞診の開発を目的として研究を行っている。
二年目となる本年度は、生きた細胞の活性を保ったままで顕微イメージングを行う装置の開発を行った。顕微鏡ステージに搭載できる小型CO_2インビュベーターを、メーカーとの共同開発で本装置に最適な形に改造した。これに加え、重水素置換プローブを組み合わせることで代謝物の選択的可視化を実現した。培地に導入した重水素置換分子が細胞内に取り込まれ代謝されると、代謝産物に炭素-重水素結合が生成され、通常の生体分子では現れない波数位置にバンドが出現する。この細胞内代謝産物への重水素標識を、細胞の活性を維持したままモニタリングした。この新規ライブセル・CARSイメージング装置を用いて、褐色脂肪細胞の脂質代謝活動の研究を行った。一連の研究結果から、褐色脂肪細胞は細胞内不飽和脂質を一定に保つ働き（不飽和脂質ホメオスタシス）を持つことが示された。
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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
顕微鏡ステージに搭載できる小型CO_2インビュベーターを、メーカーとの共同開発で導入することにより、ラベルフリー・ライブセルイメージングを行える装置を開発した。この小型CO_2インビュベーターはCO_2濃度管理に加え、温度、湿度管理も自動で行う機能を持っている。これにより、細胞の活性を維持したまま細胞内分子のラベルフリーイメージングを行うことが可能となり、動画診断の基盤技術を確立することが出来た。これに加え、ライブセルイメージングと重水素置換プローブの組み合わせにより、代謝過程の選択的ライブイメージングも実現した。培地に導入した重水素置換分子が細胞内に取り込まれ代謝されると、代謝産物に炭素-重水素結合が生成される。この細胞内代謝産物への重水素標識を、細胞の活性を維持したままモニタリングできた。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞の活性を維持したまま細胞内分子のラベルフリーイメージングを行うことが可能となったため、今後は細胞診で対象となる各種モデル細胞の動画測定を行う。非線形ラマン散乱、第二高調波、第三高調波など各種非線形光学過程をイメージング基盤技術として用い、分光計測によりスペクトル情報を多次元的に解析しながら、生細胞内オルガネラを高い空間分解能でそのままライブ可視化する”動画診断”を実現する。このため、医学部の共同研究者と協力しながら細胞診で対象となる各種モデル細胞の提供を受け、細胞内分子動態をラベルフリー可視化することで疾患細胞に特徴的な分光学的指標を探索する。
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Report
(2 results)
Research Products
(47 results)
