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Immune cell-to-cell communication studied through label-free microscopy combined with machine learning

研究課題

研究課題/領域番号 18K14695
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分44010:細胞生物学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

パヴィヨン ニコラ  大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任助教(常勤) (80644525)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード免疫反応 / 細胞コミュニケーション / 無標識顕微鏡法 / 生細胞イメージング / 食細胞 / リンパ球 / ラマん分光学 / 定量位相 / immune response / cell-to-cell / label-free microscopy / live cell imaging / macrophage / lymphocyte / Raman spectroscopy / quantitative phase / Label-free microscopy / Immune response / Live single cell / Cell-to-cell / Cell communication
研究成果の概要

先に開発した無標識顕微鏡を使い、定量位相イメージングとラマン分光法で計測する。生細胞の形態と分子の特徴を同時に測定し、機械学習と組み合わせることで免疫細胞の反応を検査できる。
今まで細胞株を使ったが、以後はマウスプライマリ細胞が検査され、細胞株より不均質である。それでも免疫反応は90%の精度で計測を果たした。その上に、普通の方法では難しいのにも関わらず、食細胞のサブタイプも検知できた。
なお、リンパ球,特にT細胞の反応と分化も検査し、95%の精度で検知でき、無標識顕微鏡で見分けた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞を分析する標準的な方法は高感度を果たすが、信号の検出のために標識の必要がある。標識等は細胞反応を変わり、生細胞の場合は表面受容体しか測定できない。細胞内分子を検知できるために固定がある。
無標識顕微鏡は生細胞の計測ができ、直接に細胞内分子を測定できる。我々はこの方法と機械学習で細胞の繊細な変化を検出できた。免疫細胞の色々な種類、例えば食細胞やT細胞のリンパ球に、反応を検出できることを証明した。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Immune cell type, cell activation, and single cell heterogeneity revealed by label-free optical methods2019

    • 著者名/発表者名
      N. Pavillon、N. I. Smith
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 17054-17054

    • DOI

      10.1038/s41598-019-53428-3

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 生きた細胞の無標識的な顕微鏡法2019

    • 著者名/発表者名
      N. Pavillon, A. Hobro, S. Akira, N.I. Smith
    • 雑誌名

      日本光学会誌

      巻: 48 ページ: 225-225

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] High-Throughput Multimodal Micro-spectroscopy for Live Cell Immune Acrtivation2019

    • 著者名/発表者名
      N. Pavillon, A. Hobro, N. I. Smith
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy (ICAVS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Label-free multimodal microscopy for the detection of cellular immune response2019

    • 著者名/発表者名
      N. Pavillon, N. I. Smith
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] High-throughput analysis at single-cell level through multimodal label-free microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Nicolas Pavillon; Alison J. Hobro; Nicholas I. Smith
    • 学会等名
      SPIE Photonics West
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-cell immune activation detected through label-free microspectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Nicolas Pavillon; Alison J. Hobro; Nicholas I. Smith
    • 学会等名
      SPIE Photonics West
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single-cell immune activation detected with label-free imaging and spectroscopyy2019

    • 著者名/発表者名
      Nicolas Pavillon; Nicholas I. Smith
    • 学会等名
      International Conference on Biology and Medical Sciences (ICBMS)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Immune cell activation measured with multimodal label-free microscopy through morphology and spectral feature2018

    • 著者名/発表者名
      Nicolas Pavillon; Alison J. Hobro; Nicholas I. Smith
    • 学会等名
      International Conference on Raman Spectroscopy (ICORS)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Biophotonics Laboratory web page

    • URL

      http://biophotonics.ifrec.osaka-u.ac.jp/node/2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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