癌細胞非染色ハイスループット検出を可能にする深紫外分光イメージング顕微鏡の開発

• 研究課題/領域番号: 20H04517
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 熊本 康昭 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (30611727)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円); 2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
• キーワード: 深紫外光 / イメージング / 細胞診 / スペクトル解析 / 画像解析 / 深紫外分光

研究開始時の研究の概要

癌は日本人男女の死亡要因１位であるが、早期発見された場合の予後は良好である。癌の早期発見に欠かせないのが細胞診である。本研究では細胞の分子を簡便かつ素早く観察できる顕微鏡技術とその観察データからがん細胞を精度よく検出するデータ解析法とを開発する。この方法は将来、癌検査受診者にかかる心身の負担を軽減するだけでなく、手作業によりおこなわれている細胞診から病理医および臨床検査技師を解放する。

研究成果の概要

癌患者の予後は癌の早期発見の場合は良好である。癌の早期発見には細胞診が有効であるが既存の細胞診は染色などの前処理を必要とする。本研究では染色などの前処理をすることなく素早く癌細胞を検出するための深紫外分光イメージング顕微鏡の研究開発を実施した。さまざまな分光計測法と深紫外吸収イメージング光学系との融合を検討した上で、視野１mmを空間分解能1ミクロン、波長分解能1 nmで高速撮像する技術を創出した。創出した技術により培養がん細胞の測定し、1細胞あたり0.1秒での分析を行えることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

深紫外分光情報の空間分布をつかった細胞の高スループット測定および分析は報告されていない。ラマン顕微鏡に代表される非染色分子イメージング技術は、医療現場における診断支援や創薬産業における迅速スクリーニングなどにおいて注目されている。深紫外分光イメージングは、ラマン顕微鏡に比べて得られる情報は少ないが、特に広視野撮像における速度と光学系の簡便性・コストにおいて優れており、用途によっては今後実用的な活用が期待される。医療診断を簡素化、迅速化、高確度化を支援する技術の実現により、国民の健康維持に貢献し、国民のウェル・ビーイングの実現をサポートする。

研究成果

• [雑誌論文] 深紫外分光分析による生体分子イメージング (2020)
  • 著者名/発表者名: 熊本康昭
  • 雑誌名: ぶんせき 巻: 10 ページ: 376-377
  • 査読あり
• [雑誌論文] 医用分光イメージングと分解能 (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤田克昌，熊本康昭，畔堂一樹
  • 雑誌名: 分光研究 巻: 69-5 ページ: 165-180
  • NAID: 40022458178
  • 査読あり
• [雑誌論文] 深紫外分光技術によるバイオメディカルイメージング (2020)
  • 著者名/発表者名: 熊本康昭
  • 雑誌名: 分光研究 巻: 69-6 ページ: 191-203
  • NAID: 40022491584
  • 査読あり
• [学会発表] 深紫外光により生体を診る (2022)
  • 著者名/発表者名: 熊本康昭
  • 学会等名: 日本学術会議公開シンポジウム「2022年国際光デー記念シンポジウム～中堅・若手研究者が語る光科学技術の未来～」
  • 招待講演
• [学会発表] 低侵襲医療をサポートするスマートラマン分光学会の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 熊本康昭
  • 学会等名: JST共創の場形成支援プログラム大阪大学フォトニクス生命工学研究開発拠点キックオフシンポジウム異分野融合型研究開発推進支援事業シンポジウム～ひとりひとりが健やかに輝く、いのちに優しいフォトニクス社会～
  • 招待講演
• [学会発表] 体をみるフォトニクス技術 (2022)
  • 著者名/発表者名: 熊本康昭
  • 学会等名: 大阪大学大学院工学研究科附属フォトニクスセンター第60回コロキウム
  • 招待講演
• [学会発表] 深紫外ラマン分光法の最前線 (2022)
  • 著者名/発表者名: 熊本康昭
  • 学会等名: 日本分光学会 秋期セミナー『ラマン分光法の基礎と応用』
  • 招待講演
• [学会発表] 体を診るフォトニクス計測 (2022)
  • 著者名/発表者名: 熊本 康昭
  • 学会等名: 大阪大学大学院工学研究科テクノアリーナ フォトニクス・センシング工学グループ 第１回交流フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 深紫外励起蛍光イメージングによる癌リンパ節転移の迅速検出 (2021)
  • 著者名/発表者名: 熊本 康昭
  • 学会等名: 日本電気学会受賞講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 紫外線を照射し癌を見つけ出す (2021)
  • 著者名/発表者名: 熊本 康昭
  • 学会等名: 日本組織細胞化学会
  • 招待講演
• [学会発表] 医療現場で使える分光イメージング技術をつくる (2021)
  • 著者名/発表者名: 熊本 康昭
  • 学会等名: 日本分光学会年次講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Biomolecular imaging by lanthanide ions by deep-UV microscopy (2021)
  • 著者名/発表者名: Yasuaki Kumamoto
  • 学会等名: Pacifichem 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 深紫外生体医用分光イメージング分析法の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 熊本康昭
  • 学会等名: 2020年度 日本分光学会年次講演会
  • 招待講演
• [図書] Biophotonics, Tryptophan, and Disease (2021)
  • 著者名/発表者名: R. R. Alfano, M. S. AlSalhi, H. Altan, P. Aruna, M. Atif, G. Benaim, E. Borisova, G. Cao, Y. T. Cheung, L. Cruz-Saavedra, C. de Paula D'Almeida, S. Devanesan, G. Einstein, K. Farhat, D. Gakamsky, S. Ganesan, M. R. Garcia, T. Genova, J. D. R. Gonzalez, O. Gurel, A. Iriz, Y. Kumamoto, et al.
  • 総ページ数: 222
  • 出版者: Academic Press
  • ISBN: 9780128227909