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Detection of transition state in living cells using Raman Spectroscopy and Dynamical Network Biomarker Theory

Research Project

Project/Area Number 22K14827
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

Taketani Akinori  富山大学, 学術研究部教育研究推進系, 特命助教 (50825312)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsラマン分光法 / DNB解析 / 炎症細胞モデル / 遷移点解明 / DNB理論
Outline of Research at the Start

細胞の状態が変化する瞬間、細胞は不安定な状態を一度介してから変化する。この遷移点は従来のバイオマーカーでは同定することが難しい。細胞を破壊することなく連続で計測可能な光技術であるラマン分光法と、動的バイオマーカーを観測し、状態の「揺らぎ」を調べることができる数理的解析である動的ネットワークバイオマーカー(DNB)理論を組み合わせることで、細胞の遷移点を解明することを目的とし研究を進める。

Outline of Final Research Achievements

We confirmed the tipping point of inflammation model cells using the combination of Raman spectroscopy and Dynamical Network Biomaker (DNB) theory. We checked the correctness of the tipping point from stimulation of inflammation in the cells fluctuation by performing multiple reproducibility experiments. We succeeded in identifying the time point of the cellular transition state. We presented these results at several academic conferences. Currently, we are working to clarify what kind of changes occur in the tipping point of inflammation cells using conventional analysis methods to publish a paper on this study.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Dynamical Network Biomaker(DNB)理論は様々な状態が移行する際の予兆を揺らぎとして検出できることが分かってきており、生命現象においても適応が期待されていた。本研究はDNB理論とラマン分光法と組み合わせることで、実際の生命現象において揺らぎを観測し遷移点を特定できた、DNB理論を実用化できた例となる。検出された炎症細胞の遷移点はこれまでの炎症の研究で着目されていない時点であり、DNB理論とラマン分光法の組み合わせは、知られていた生命現象に対し新たな知見を与える技術であると言える。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2024 2023 2022

All Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] ラマン分光法とDNB解析を用いた生細胞分岐点探索2024

    • Author(s)
      竹谷 皓規
    • Organizer
      レーザー学会第44回年次大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Detection of transition state in living cells using Raman Spectroscopy and Dynamical Network Biomarker Theory2023

    • Author(s)
      Akinori Taketani
    • Organizer
      APLS2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ラマン分光法とDNB解析の組み合わせによる炎症反応における細胞遷移状態の解明2023

    • Author(s)
      竹谷 皓規,山崎 萌絵,田原 旬,小泉 桂一,山本 武, 大嶋 佑介,春木 孝之,  和田 暁法,佐藤 勉
    • Organizer
      レーザー学会第43回年次大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ラマン分光法とDNB解析による細胞遷移状態における分岐点解明技術開発2022

    • Author(s)
      竹谷 皓規,山崎 萌絵,田原 旬,小泉 桂一,山本 武, 大嶋 佑介,春木 孝之,  和田 暁法,佐藤 勉
    • Organizer
      レーザー学会研究会第566回研究会 光・レーザーの医学・医療応用
    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2025-01-30  

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