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Exploring non-labelling imaging tissue methods using machine learning

Research Project

Project/Area Number 20K12604
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
Research InstitutionKyoto Prefectural University of Medicine

Principal Investigator

Harada Yoshinori  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (10381956)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 望月 健太郎  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (50868768)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsラベルフリー / 光イメージング / 自家蛍光 / 非染色 / 非固定 / 腫瘍 / イメージング / 消化管
Outline of Research at the Start

消化管組織は還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドなど代謝に関連する自家蛍光物質を含む。本研究では、機械学習等の情報科学的手法を用いて新たな自家蛍光イメージング法の基礎技術を開発し、細胞代謝が自家蛍光シグナルに及ぼす影響を研究する。すなわち、ラット消化管腫瘍の空間2次元・スペクトル2次元(蛍光、励起)の高次元自家蛍光スペクトル画像を取得後、機械学習等の手法を用いて解析することで、径1mm以下のラット消化管腫瘍をイメージング可能な技術開発を目指す。

Outline of Final Research Achievements

We have developed a label-free molecular imaging technique that can sensitively detect changes in the chemical environment between pathological states in the tissue of a microtumor's natal region before the appearance of obvious morphological features. We obtained micrometer-order high-dimensional spectral images from biological tissues and analyzed them using informatics and other techniques. This study's label-free molecular imaging technique images differences in metabolism-related molecules associated with pathological progression.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、高次元のスペクトルデータの根底にある構造をより少ない次元で可視化することができる次元削減を用いて、病理組織のスペクトル画像を解析した。本手法を用いると、明らかな組織形態学的特徴が現れる前の状態で病態間のスペクトル変化を鋭敏に検出可能であることを示した。この知見は、ラベルフリーイメージング法が病理組織学者・医学者にとって有用なツールであることを示すもので、ヒトへの応用が期待される。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 4 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Raman imaging of rat nonalcoholic fatty liver tissues reveals distinct biomolecular states2023

    • Author(s)
      Helal Khalifa Mohammad、Cahyadi Harsono、Taylor J. Nicholas、Okajima Akira、Tabata Koji、Kumamoto Yasuaki、Mochizuki Kentaro、Itoh Yoshito、Takamatsu Tetsuro、Tanaka Hideo、Fujita Katsumasa、Komatsuzaki Tamiki、Harada Yoshinori
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: - Issue: 11 Pages: 1517-1527

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14600

    • Related Report
      2023 Annual Research Report 2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Label-free Assessment of the Nascent State of Rat Non-alcoholic Fatty Liver Disease Using Spontaneous Raman Microscopy2022

    • Author(s)
      Takemura Masashi、Mochizuki Kentaro、Harada Yoshinori、Okajima Akira、Hayakawa Michiyo、Dai Ping、Itoh Yoshito、Tanaka Hideo
    • Journal Title

      ACTA HISTOCHEMICA ET CYTOCHEMICA

      Volume: 55 Issue: 2 Pages: 57-66

    • DOI

      10.1267/ahc.22-00013

    • ISSN
      0044-5991, 1347-5800
    • Year and Date
      2022-04-27
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 5-Aminolevulinic Acid-Induced Protoporphyrin IX Fluorescence Imaging for Tumor Detection: Recent Advances and Challenges2022

    • Author(s)
      Yoshinori Harada, Yasutoshi Murayama, Tetsuro Takamatsu, Eigo Otsuji, Hideo Tanaka
    • Journal Title

      Int J Mol Sci

      Volume: 23 Issue: 12 Pages: 6478-6478

    • DOI

      10.3390/ijms23126478

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Accumulation of Uroporphyrin I in Necrotic Tissues of Squamous Cell Carcinoma after Administration of 5-Aminolevulinic Acid2021

    • Author(s)
      Masatomo Beika, Yoshinori Harada, Takeo Minamikawa, Yoshihisa Yamaoka, Noriaki Koizumi, Yasutoshi Murayama, Hirotaka Konishi, Atsushi Shiozaki, Hitoshi Fujiwara, Eigo Otsuji, Tetsuro Takamatsu, Hideo Tanaka
    • Journal Title

      Int J Mol Sci

      Volume: 22 Issue: 18 Pages: 10121-10121

    • DOI

      10.3390/ijms221810121

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ラマン分光で病気を見る2020

    • Author(s)
      原田義規、望月健太郎、田中秀央
    • Journal Title

      分光研究

      Volume: 69 Pages: 213-221

    • NAID

      40022491593

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] がんに関する分子イメージング2023

    • Author(s)
      原田義規
    • Organizer
      第64回日本組織細胞化学会総会・学術集会シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ラマン分光による病理組織解析2023

    • Author(s)
      原田 義規,望月 健太郎,田中 秀央
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] プロトポルフィリン IX 蛍光によるがんイメージング2023

    • Author(s)
      原田義規
    • Organizer
      医用分光学研究会第21回年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ラマン分光による組織細胞化学的解析2022

    • Author(s)
      原田 義規、望月健太郎、田中 秀央
    • Organizer
      第63回日本組織細胞化学会総会・学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ラマン顕微分光による生体組織解析2022

    • Author(s)
      原田義規、早川路代、中尾龍太、望月健太郎、田中秀央
    • Organizer
      第12回4大学連携研究フォーラム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 光学顕微鏡の原理と観察法2020

    • Author(s)
      原田義規、中尾龍太、望月健太郎、田中秀央
    • Organizer
      第45回組織細胞化学講習会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Book] 術中迅速診断2024

    • Author(s)
      原田義規、望月健太郎、田中秀央
    • Publisher
      文光堂
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Book] "光学顕微鏡の原理と観察法" 組織細胞化学20202020

    • Author(s)
      原田義規、中尾龍太、望月健太郎、田中秀央
    • Total Pages
      250
    • Publisher
      中西印刷
    • ISBN
      9784906514953
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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