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「生体の第2光学窓」近赤外蛍光イメージング技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H04459
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90110:生体医工学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

神 隆  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (80206367)

研究分担者 精山 明敏  京都大学, 医学研究科, 教授 (70206605)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワード生体の第2光学窓 / 近赤外 / 短波赤外 / 蛍光 / 生体イメージング / 分子イメージング / 乳がん / 生体の第2光学窓 / 生体蛍光イメージング / 非侵襲生体イメージング / インドシアニングリーン / 蛍光イメージング / 深部イメージング / 細胞状態操作 / 蛍光プローブ / がん / 第2光学窓
研究開始時の研究の概要

短波赤外領域の光(波長1-1.4um、生体の第2光学窓)は、細胞、組織、臓器、さらには個体レベルで細胞状態を非侵襲で可視化、操作するのに非常に適している。その第一の理由は、可視、近赤外の光に比べて数倍エネルギーが低いため光照射によるダメージが少なく、長時間でのイメージング、光操作が可能なこと。第二の理由は、生体組織による光吸収が少なく透過性に優れており、また組織中での光散乱が少なくなるため、従来法に比べ格段に鮮明な深部蛍光画像が得られることである。本研究では、ヒトでの病態光診断を目指した生体の第2光学窓における個体中での、細胞、組織、臓器の非侵襲ライブイメージング技術の開発をおこなう。

研究成果の概要

短波赤外領域の光(波長1-1.4ミクロン、生体の第2光学窓)は、細胞、組織、臓器、さらには個体レベルで細胞状態を非侵襲で可視化、操作するのに非常に適している。その第一の理由は、可視、近赤外の光に比べて数倍エネルギーが低いため光照射によるダメージが少なく、長時間でのイメージング、光操作が可能なこと。第二の理由は、生体組織による光吸収が少なく透過性に優れており、また組織中での光散乱が少なくなるため、従来法に比べ格段に鮮明な深部蛍光画像が得られることである。本研究では、ヒトでの病態光診断を目指した「生体の第2光学窓における個体中での、細胞、組織、臓器の非侵襲イメージング技術」の開発をおこなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

乳がんは15才から60才代女性のがんの罹患率第1位で、その死亡者数は近年増加傾向にあります。大きさ1cm以下の早期乳がん(リンパ節転移なし)は切除手術により、ほぼ確実に治癒できます。そのため乳がんを早期に検出する技術は、乳がん治療において非常に重要です。現在、乳がんの検査法として、マンモグラフィーや超音波診断が用いられていますが、これらの方法では早期乳がんを検出し確定診断することは困難です。本研究は、世界に先駆けて、ヒトでの早期乳がんを短波赤外蛍光で非侵襲イメージングする技術を開発するものであり、乳がんの診断・治療において大きな貢献が期待できます。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (16件) (うち査読あり 16件、 オープンアクセス 6件) 図書 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] In Vitro and In Vivo Fluorescence Imaging of Antibody Drug Conjugate-Induced Tumor Apoptosis Using Annexin V-EGFP conjugated Quantum Dots2022

    • 著者名/発表者名
      Setsuko Tsuboi and Takashi Jin
    • 雑誌名

      ACS OMEGA

      巻: 7 号: 2 ページ: 2015-2113

    • DOI

      10.1021/acsomega.1c05636

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shortwave-infrared (SWIR) emitting annexin V for high-contrast fluorescence molecular imaging of tumor apoptosis in living mice2022

    • 著者名/発表者名
      Swamy Mahadeva M. M.、Tsuboi Setsuko、Murai Yuta、Monde Kenji、Jin Takashi
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 12 号: 30 ページ: 19632-19639

    • DOI

      10.1039/d2ra03315a

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A near-infrared fluorescent long-chain fatty acid toward optical imaging of cardiac metabolism in living mice2022

    • 著者名/発表者名
      Swamy Mahadeva M. M.、Zubir Mohamad Zarif Mohd、Mutmainah、Tsuboi Setsuko、Murai Yuta、Monde Kenji、Hirano Ken-ichi、Jin Takashi
    • 雑誌名

      The Analyst

      巻: 147 号: 19 ページ: 4206-4212

    • DOI

      10.1039/d2an00999d

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shortwave-Infrared Fluorescent Molecular Imaging Probes Based on π-Conjugation Extended Indocyanine Green2021

    • 著者名/発表者名
      Mahadeva M. M. Swamy, Yuta Murai, Kenji Monde, Setsuko Tsuboi, and Takashi Jin
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chem.

      巻: 32 号: 8 ページ: 1541-1547

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.1c00253

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorescent Gold Nanoclusters for In Vivo Shortwave-Infrared Imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Setsuko Tsuboi and Takashi JIN
    • 雑誌名

      ECS J. Solid State Sci. Technol.

      巻: 10 号: 9 ページ: 096012-096012

    • DOI

      10.1149/2162-8777/ac258c

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shortwave-infrared (SWIR) fluorescence molecular imaging using indocyanine green-antibody conjugates for the optical diagnostics of cancerous tumours2020

    • 著者名/発表者名
      Setsuko Tsuboi and Takashi Jin
    • 雑誌名

      RSC advances

      巻: 10 号: 47 ページ: 28171-24179

    • DOI

      10.1039/d0ra04710d

    • 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] Dual-colour (near-infrared/visible) emitting annexin V for fluorescence imaging of tumour cell apoptosis in vitro and in vivo2020

    • 著者名/発表者名
      Setsuko Tsuboi and Takashi Jin
    • 雑誌名

      RSC advances

      巻: 10 号: 63 ページ: 38244-38250

    • DOI

      10.1039/d0ra06495e

    • 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] Near-infrared fluorescent protein and bioluminescence-based probes for high-resolution in vivo optical imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Dhermendra K. Tiwari, Manisha Tiwari and Takashi Jin
    • 雑誌名

      Materials Advances

      巻: 1 号: 5 ページ: 967-987

    • DOI

      10.1039/d0ma00273a

    • 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] Monte Carlo Modeling of Near-infrared Fluorescence Photon Migration in Breast Tissue for Tumor Prediction2020

    • 著者名/発表者名
      Tatsuto IIDA, Takashi JIN, Yasutomo NOMURA
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 9 号: 0 ページ: 100-105

    • DOI

      10.14326/abe.9.100

    • NAID

      130007843383

    • ISSN
      2187-5219
    • 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] Monte Carlo Modeling of Shortwave-Infrared Fluorescence Photon Migration in Voxelized Media for the Detection of Breast Cancer2020

    • 著者名/発表者名
      Tatsuto Iida, Shunsuke Kiya, Kosuke Kubota, Takashi Jin, Akitoshi Seiyama and Yasutomo Nomura
    • 雑誌名

      Diagnostics

      巻: 10 号: 11 ページ: 961-961

    • DOI

      10.3390/diagnostics10110961

    • 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] Monte Carlo Evaluation of <i>In Vivo</i> Neuroimaging Using Quantum Dots with Fluorescence in the Second Window of Near Infrared Region2019

    • 著者名/発表者名
      Hiro Yamato, Tatsuto Iida, Takashi Jin, Yasutomo Nomura
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 8 号: 0 ページ: 105-109

    • DOI

      10.14326/abe.8.105

    • NAID

      130007635369

    • ISSN
      2187-5219
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] BRET-based dual-color (visible/near-infrared) molecular imaging using a quantum dot/EGFP-luciferase conjugate2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuboi S, Jin T.
    • 雑誌名

      RSC Adv

      巻: 9 号: 60 ページ: 34964-34971

    • DOI

      10.1039/c9ra07011g

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal focus evaluated using Monte Carlo simulation in non-invasive neuroimaging in the second near-infrared window2019

    • 著者名/発表者名
      Hiro Yamato, Tatsuto Iida, Takashi Jin, Yasutomo Nomura
    • 雑誌名

      Methods X

      巻: 6 ページ: 2367-2373

    • DOI

      10.1016/j.mex.2019.09.010

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Near infrared imaging of intrinsic signals in cortical spreading depression observed through the intact scalp in hairless mice2019

    • 著者名/発表者名
      Hiro Yamato, Takashi Jin, Yasutomo Nomura
    • 雑誌名

      Neurosci. Lett.,

      巻: 701 ページ: 213-217

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2019.02.034

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorescent recombinant protein conjugated near-infrared emitting quantum dots for in vitro and in vivo dual-color molecular imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuboi S, Jin T.
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 20 号: 4 ページ: 565-575

    • DOI

      10.1002/cbic.201800506

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 10.1149/2.0111901jss2019

    • 著者名/発表者名
      Jin T.
    • 雑誌名

      ECS J. Solid State Sci.Technol.

      巻: 8 号: 1 ページ: R9-R13

    • DOI

      10.1149/2.0111901jss

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [図書] SWIR Fluorescence and Monte Carlo Modeling of Tissues for Medical Applications (Chap 7)2022

    • 著者名/発表者名
      T. Iida, S. Kiya, K. Kubota, A. Seiyama, T. Jin, and Y. Nomura
    • 総ページ数
      23
    • 出版者
      SPIE
    • ISBN
      9781510646230
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] Bioluminescence, 4th Ed. 2022(Part I-5)2022

    • 著者名/発表者名
      Setsuko Tsuboi and Takashi Jin
    • 総ページ数
      14
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9781071624722
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] Near Infrared Emitting Nanoparticles for Biomedical Applications2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Jin and Yasutomo Nomura
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783030320355
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] Bioluminescent Imaging-Methods and Protocols2020

    • 著者名/発表者名
      Setsuko Tsuboi and Takashi Jin
    • 出版者
      Humana Press
    • ISBN
      9781493999392
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 化合物、その製造方法、複合体および短波赤外蛍光剤2020

    • 発明者名
      神 隆、マハデバ スワミー、門出健次、村井勇太
    • 権利者名
      神 隆、マハデバ スワミー、門出健次、村井勇太
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-041717
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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