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生体内代謝物解析のためのレーザー分光に基づく放射性炭素同位体分析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H03469
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分80040:量子ビーム科学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

富田 英生  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20432239)

研究分担者 古川 高子  名古屋大学, 医学系研究科(保健), 教授 (00221557)
山本 誠一  名古屋大学, 医学系研究科(保健), 教授 (00290768)
寺林 稜平  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (10870272)
SONNENSCH Volker  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80813261)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2018年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
キーワード放射性炭素同位体 / レーザー分光 / 同位体標識 / 代謝物分析 / 代謝イメージング
研究成果の概要

生体内代謝物解析のためのCRDSに基づく14C分析法を開発した。光路長の変調によるベースライン変動の抑制手法、吸着カラムを用いたCO2分離・濃縮などを開発し、14C定量分析を高感度化した。それらの要素技術を用いて、高速液体クロマトグラフィーにて分画された試料中の14C分析を実証した。また、体外からの代謝物分布測定を念頭に、14Cから放出されるβ粒子に起因する制動X線をイメージングするLa-GPSシンチレーション画像検出器を開発した。3Hへの適用性を示して14Cと3Hの二重標識標識によるイメージングへの展望を得るとともに、マウスに経口投与した14C標識化合物の体内位置のイメージングに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、生体内での物質動態を「定量的」に評価するためのレーザー吸収分光に基づく14C分析手法の高感度化が実現できた。高速液体クロマトグラフィーと本14C分析法を組み合わせることで代謝物プロファイル測定が実現できれば、創薬における薬物動態評価、生体内代謝メカニズムの解明や、さらに臨床現場にて応用されれば個別化治療を実現するための診断手法となりうると期待される。また、β粒子に起因する制動X線イメージングにより、体外からの14Cと3Hの分布を測定できる可能性が示された。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 7件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] In-vivo imaging of a mouse by detecting bremsstrahlung X-rays from 14C using a La-GPS imaging system2022

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Seiichi、Tomita Hideki、Terabayashi Ryohei、Yoshida Kenji、Nakanishi Kouhei、Furukawa Takako、Kamada Kei、Yoshikawa Akira
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Science and Technology

      巻: 59 号: 11 ページ: 1436-1447

    • DOI

      10.1080/00223131.2022.2050319

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of light outputs, decay times, and imaging performance of a ZnS(Ag) scintillator for alpha particles, beta particles, and gamma photons2021

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Seiichi、Tomita Hideki
    • 雑誌名

      Applied Radiation and Isotopes

      巻: 168 ページ: 109527-109527

    • DOI

      10.1016/j.apradiso.2020.109527

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mid-infrared cavity ring-down spectroscopy using DFB quantum cascade laser with optical feedback for radiocarbon detection2020

    • 著者名/発表者名
      Terabayashi Ryohei、Saito Keisuke、Sonnenschein Volker、Okuyama Yuki、Iguchi Testuo、Yamanaka Masahito、Nishizawa Norihiko、Yoshida Kenji、Ninomiya Shinichi、Tomita Hideki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: 9 ページ: 092007-092007

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abb20e

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Imaging of bremsstrahlung X-rays from tritium water in a plastic bag using a LaGPS radiation imaging system2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto S.、Nakanishi K.、Furukawa T.、Tomita H.、Kamada K.、Yoshikawa A.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 15 号: 04 ページ: P04006-P04006

    • DOI

      10.1088/1748-0221/15/04/p04006

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possibility analysis of bremsstrahlung x-ray imaging of C-14 radionuclide using a LaGPS radiation imaging system2019

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Yamamoto, Kouhei Nakanishi, Takako Furukawa and Hideki Tomita
    • 雑誌名

      Biomedical Physics & Engineering Express

      巻: 5 号: 3 ページ: 035024-035024

    • DOI

      10.1088/2057-1976/ab12bd

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Background noise reduction in mid-infrared cavity ring-down spectroscopy for radiocarbon analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Terabayashi, Volker Sonnenschein, Hideki Tomita, Keisuke Saito, Shusuke Kato, Shin Takeda, Masahito Yamanaka, Norihiko Nishizawa, Mana Kano-Nakata, Kenji Yoshida, Naohiro Kamiya, Seiichi Yamamoto, Takako Furukawa, Tetsuo Iguchi
    • 雑誌名

      JPS conference proceedings

      巻: 24 ページ: 011024-011024

    • DOI

      10.7566/jpscp.24.011024

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A cavity ring-down spectrometer for study of biomedical radiocarbon-labeled samples2018

    • 著者名/発表者名
      Volker Sonnenschein, Ryohei Terabayashi, Hideki Tomita, Shusuke Kato, Noriyoshi Hayashi, Shin Takeda, Lei Jin, Masahito Yamanaka, Norihiko Nishizawa, Atsushi Sato, Kenji Yoshida, Tetsuo Iguchi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 124 号: 3 ページ: 033101-033101

    • DOI

      10.1063/1.5041015

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] キャビティリングダウン分光を用いた放射性炭素同位体分析システムの定量性評価2021

    • 著者名/発表者名
      奥山雄貴、岩元一輝、寺林稜平、Volker Sonnenschein、齊藤圭亮、川嶋悠太、池原辰弥、真野和音、古宮哲夫、東條公資、二宮真一、吉田賢二、富田英生
    • 学会等名
      応用物理学会2021年春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] レーザーによる微量同位体の分析・分離と 宇宙素粒子研究への応用の可能性2021

    • 著者名/発表者名
      富田 英生
    • 学会等名
      第7回極低放射能技術研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] [講演奨励賞受賞記念講演] キャビティリングダウン分光を用いた放射性炭素同位体分析システムの定量性評価2021

    • 著者名/発表者名
      奥山 雄貴、岩元 一輝、寺林 稜平、ゾンネンシャイン フォルカ、齊藤 圭亮、川嶋 悠太、池原 辰弥、真野 和音、古宮 哲夫、東條 公資、二宮 真一、吉田 賢二、富田 英生
    • 学会等名
      応用物理学会2021年秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 薬物代謝物測定のための液体クロマトグラフィー-14Cキャビティーリングダウン分光法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      富田 英生、奥山 雄貴、岩元 一輝、齊藤 圭亮、寺林 稜平、Volker Sonnenschein、吉田賢二、二宮真一、山本 誠一、古川 高子
    • 学会等名
      応用物理学会 2021年秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] キャビティリングダウン分光による放射性炭素分析法のための試料導入システムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      奥山雄貴、齊藤圭亮、寺林稜平、Volker Sonnenschein、川嶋悠太、池原辰弥、真野和音、古宮哲夫、神谷直浩、吉田賢二、二宮真一、富田英生
    • 学会等名
      応用物理学会2020年秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 放射性炭素分析のための光フィードバック-キャビティリングダウン分光法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      齊藤 圭亮, 寺林 稜平, Volker Sonnenschein, 奥山 雄貴, 富田 英生,吉田 賢二, 二宮 真一,真野 和音, 池原 辰也, 川嶋 悠太, 古宮 哲夫, 神谷 直浩
    • 学会等名
      日本原子力学会2020秋の大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 中赤外レーザー分光による放射性炭素分析法のための試料導入システムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      奥山雄貴、齊藤圭亮、寺林稜平、Volker Sonnenschein、川嶋悠太、池原辰弥、真野和音、古宮哲夫、神谷直浩、吉田賢二、二宮真一、富田英生
    • 学会等名
      次世代放射線シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 中赤外キャビティリングダウン分光に基づく14C分析システムの高感度化に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      寺林 稜平, 齊藤 圭亮, Volker Sonnenschein, 奥山 雄貴, 富田 英生, 仲田(狩野) 麻奈, 山中 真仁, 西澤 典彦, 吉田 賢二, 二宮 真一, 川嶋 悠太, 真野 和音, 池原 辰弥, 古宮 哲夫, 神谷 直浩, 井口 哲夫
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ベータ線放出核種:炭素 14 in-vivo イメージング装置の開発2019

    • 著者名/発表者名
      山本誠一、中西恒平、古川高子、富田英生 、吉田賢二
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会 第14回 学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ベータ線放出核種の制動X線in-vivoイメージング装置開発と応用2019

    • 著者名/発表者名
      山本誠一、中西恒平、古川高子、富田英生
    • 学会等名
      第15回小動物インビボイメージング研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] In-vivo imaging of bremsstrahlung X-ray from C-14 radionuclide using a high resolution LaGPS radiation imaging system2019

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Yamamoto, Hideki Tomita, Ryohei Terabayashi, Kenji Yoshida, Kouhei Nakanishi, Takako Furukawa, Kei Kamada and Akira Yoshikawa
    • 学会等名
      IEEE Medical Imaging Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of imaging and laser-based trace analysis of radioactive carbon isotope for biomedical applications2019

    • 著者名/発表者名
      H. Tomita, V. Sonnenschein, R. Terabayashi, K. Saito, T. Iguchi, S. Yamamoto, T. Furukawa, N. Nishizawa, M. Yamanaka, K. Yoshida, S. Ninomiya
    • 学会等名
      IEEE Medical Imaging Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 放射性炭素同位体分析のための周波数コムを用いたキャビティーリングダウン分光法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      富田 英生, Volker Sonnenschein, 寺林 稜平, 齊藤 圭亮, 山中 真仁, 西澤 典彦, 井口 哲夫, 吉田 賢二, 二宮 真一, 神谷 直浩
    • 学会等名
      日本原子力学会2019秋の大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] レーザーによる極微量放射性物質の分析2019

    • 著者名/発表者名
      富田 英生
    • 学会等名
      電気学会調査専門委員会「福島第一原子力発電所廃炉に関わる放射線計測技術調査専門委員会」2019年度第2回専門委員会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of On-line Detection Method of Gaseous Radioisotopes by Cavity Ring-down Laser Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Iguchi, Ryohei Terabayashi, Volker Sonnenschein, Hideki Tomita, Keisuke Saito, Masahito Yamanaka, Norihiko Nishizawa, Kenji Yoshida, Naohiro Kamiya
    • 学会等名
      International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Radiocarbon Analysis System with Mid-Infrared Cavity Ring-down Spectroscopy for biological and environmental tracer applications2019

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Terabayashi, Volker Sonnenschein, Hideki Tomita, Keisuke Saito, Shusuke Kato, Shin Takeda, Masahito Yamanaka, Norihiko Nishizawa, Mana Kano-Nakata, Kenji Yoshida, Naohiro Kamiya, Seiichi Yamamoto, Takako Furukawa, Tetsuo Iguchi
    • 学会等名
      PLATAN 2019, Mainz - International Conference Merger of the Poznan Meeting on Lasers and Trapping Devices in Atomic Nuclei Research and the International Conference on Laser Probing
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Biological Tracer Application of Radiocarbon Analysis System with Mid-Infrared Laser Absorption Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Saito, Ryohei Terabayashi, Mana Kano-Nakata, Volker Sonnenschein, Hideki Tomita, Kenji Yoshida, Tetsuo Iguchi
    • 学会等名
      THE 10th INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON RADIATION SAFETY AND DETECTION
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高感度中赤外レーザー分光に基づく放射性炭素分析法の開発とトレーサー応用への適用検討2019

    • 著者名/発表者名
      寺林 稜平, Volker Sonnenschein, 富田 英生, 齊藤 圭亮, 奥山 雄貴, 山中 真仁, 西澤 典彦, 仲田(狩野) 麻奈, 吉田 賢二, 二宮 真一, 山本 誠一, 古川 高子
    • 学会等名
      次世代放射線シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 放射性炭素同位体分析のためのキャビティリングダウン分光におけるエタロン効果の低減2019

    • 著者名/発表者名
      齊藤 圭亮, 寺林 稜平, Volker Sonnenschein, 富田 英生, 吉田 賢二, 真野 和音, 池原 辰弥, 古宮 哲夫, 神谷 直浩, 井口 哲夫
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] レーザー共鳴イオン化および吸収分光と用いた微量放射性核種分析法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      富田 英生
    • 学会等名
      日本原子力学会2019年春の大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体・環境トレーサー応用のための中赤外キャビティリングダウン分光に基づく放射性炭素分析システムの開発2019

    • 著者名/発表者名
      寺林 稜平, Volker Sonnenschein, 富田 英生, 仲田(狩野) 麻奈, 加藤 修介, 武田 晨, 齊藤 圭亮, 山中 真仁, 西澤 典彦, 吉田 賢二, 神谷 直浩, 井口 哲夫
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 中赤外レーザー分光に基づく放射性炭素分析の生体トレーサー応用に向けた研究2019

    • 著者名/発表者名
      寺林 稜平, Volker Sonnenschein, 富田 英生, 加藤 修介, 武田 晨, 齊藤 圭亮, 仲田(狩野) 麻奈, 山中 真仁, 西澤 典彦, 吉田 賢二, 神谷 直浩, 井口 哲夫
    • 学会等名
      第33回KEK研究会「放射線検出器とその応用」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] レーザー分光法を用いた高感度放射性核種分析2018

    • 著者名/発表者名
      富田英生
    • 学会等名
      早稲田大学・東京都市大学 共同原子力専攻 第15回未来エネルギーシンポジウム 「放射線計測の最前線」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体・環境中トレーサー応用に向けた中赤外キャビティーリングダウン分光に基づくC-14分析法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      寺林 稜平, Volker Sonnenschein, 富田 英生, 仲田(狩野) 麻奈, 加藤 修介, 武田 晨, 金 磊, 山中 真仁, 西澤 典彦, 齊藤 圭亮 , 吉田賢二, 井口 哲夫
    • 学会等名
      日本原子力学会2018年秋の大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] キャビティーリングダウン分光に基づく放射性炭素同位体分析システムの開発(5)2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 修介, Volker Sonnenschein,寺林 稜平, 武田 晨, 富田 英生, 金 磊, 山中 真仁,西澤 典彦, 吉田 賢二, 齋藤 圭亮, 井口 哲夫
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 中赤外キャビティリングダウン分光におけるバックグラウンドノイズの低減2018

    • 著者名/発表者名
      武田 晨,寺林 稜平,Volker Sonnenschein,加藤 修介,富田 英生,西澤 典彦,吉田 賢二,井口 哲夫
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 中赤外キャビティーリングダウン分光に基づく微量ガス分析法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      富田英生, Volker Sonnenschein, 寺林稜平, 加藤修介, 武田晨, 齊藤圭亮, 山中真仁, 西澤典彦, 井口哲夫, 吉田賢二
    • 学会等名
      Post-ASLIBS2017 International Symposium 第5回 先端計測技術の応用展開に関するシンポジウム Fifth symposium on applications of advanced measurement technologies (SAAMT2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mid Infrared Cavity Ring-Down Spectroscopy for Radiocarbon Analysis toward Medical Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Terabayashi, Volker Sonnenschein, Hideki Tomita, Noriyoshi Hayashi, Shusuke Kato, Shin Takeda, Lei Jin, Masahito Yamanaka, Norihiko Nishizawa, Atsushi Sato, Kenji Yoshida, Kohei Nozawa, Tetsuo Iguchi
    • 学会等名
      7th Advanced Lasers and Photon Sources (ALPS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Novel Method of Radiocarbon Detection based on Mid-Infrared Cavity Ring-Down Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Terabayashi ,Volker Sonnenschein,Hideki Tomita,Shusuke Kato, Shin Takeda, Keisuke Saito, Masahito Yamanaka, Norihiko Nishizawa, Kenji Yoshida, Lei Jin, Tetsuo Iguchi
    • 学会等名
      Fukushima Research Conference on Development of Analytical Techniques in Waste Management 2018 (FRCWM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-12-25  

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