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超高速撮像法と情報科学の融合による血栓症の病態理解と抗血栓薬の薬効評価

研究課題

研究課題/領域番号 21J10990
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分90130:医用システム関連
研究機関東京大学

研究代表者

周 雨奇  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2022年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード血小板 / 血栓 / 体外循環 / COVID19 / イメージングフローサイトメトリー
研究開始時の研究の概要

本提案では、インテリジェント血小板凝集塊識別法(iPAC)を用いた血中の血小板凝集塊の時空間的特徴の迅速・高精度解析による血栓症の病態理解及び抗血栓薬の薬効評価を目指す。動物モデルと人工肺装着患者の血液サンプルをiPACで分析し、血小板凝集が引き起こされる主たる要因を明らかにすることで、血栓症の病態理解及び診断に役立てる。これらの検査法と比べ、iPACは血小板凝集塊の特徴を顕微鏡像から機械学習によってリアルタイムで形態的違いを認識できる点において前例のない特筆すべき技術である。本研究を遂行しることで、日本が血小板機能解析を含む血小板生物学において世界を牽引する存在になることが期待される。

研究実績の概要

本研究では、インテリジェント血小板凝集塊識別法(iPAC)を用いた血中の血小板凝集塊の時空間的特徴(大きさ、形状、成分、血中濃度、経時変化など)の迅速・高精度解析による血栓症の病態理解及び抗血栓薬の薬効評価を目指す。まず、動物モデルとしてヤギを用いて、人工肺装着モデルヤギにおける血中の血小板凝集塊形成の比較を行い、さらに血小板凝集塊成分の解析を行うことで、体内で形成された血小板凝集塊の時空間的解析の有用性を示した。昨年の研究で、3頭のヤギで実験を終え、抗血栓薬を投与したときの変化のデータの取得を実施した。今年度からヤギで得られた結果からヒトでのiPAC装置の有用性を検討するため、心臓移植の手術をした患者(3例)で血液サンプルを取って、iPAC装置を用いた血小板凝集塊の画像を撮った。次のステップとして、データを解析して、臨床症状との相関(血小板凝集塊の成分、形態、血中濃度、経時的変化などの違い)を調査する。
さらに、昨年のCOVID-19の患者さんのサンプル評価に引き継いで、COVID-19ワクチンによる血小板の影響を調べた。その結果、ワクチン接種後の血小板凝集の傾向は有意に持続せず、ワクチン接種が血小板活性化、血小板凝集、血小板-白血球相互作用に及ぼす影響はいずれも軽微であることが示された(Zhou, Y. et al. Cytometry. 2022. https://doi.org/10.1002/cyto.a.24677)。 これは当初提案では予定していなかったことなので、計画以上の研究の進展があったと言える。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 8件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] Nanyang Technology University(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Virginia(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Virginia(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Nanyang Technology University(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Real‐time intelligent classification of COVID‐19 and thrombosis via massive image‐based analysis of platelet aggregates2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Chenqi、Herbig Maik、Zhou Yuqi、Nishikawa Masako、Shifat‐E‐Rabbi Mohammad、Kanno Hiroshi、Yang Ruoxi、Ibayashi Yuma、Xiao Ting‐Hui、Rohde Gustavo K.、Sato Masataka、Kodera Satoshi、Daimon Masao、Yatomi Yutaka、Goda Keisuke
    • 雑誌名

      Cytometry Part A

      巻: - 号: 6 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1002/cyto.a.24721

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Studying the efficacy of antiplatelet drugs on atherosclerosis by optofluidic imaging on a chip2023

    • 著者名/発表者名
      Deng Yunjie、Tay Hui Min、Zhou Yuqi、Fei Xueer、Tang Xuke、Nishikawa Masako、Yatomi Yutaka、Hou Han Wei、Xiao Ting-Hui、Goda Keisuke
    • 雑誌名

      Lab on a Chip

      巻: 23 号: 3 ページ: 410-420

    • DOI

      10.1039/d2lc00895e

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Long‐term effects of Pfizer‐BioNTech COVID‐19 vaccinations on platelets2022

    • 著者名/発表者名
      Zhou Yuqi、Nishikawa Masako、Kanno Hiroshi、Yang Ruoxi、Ibayashi Yuma、Xiao Ting‐Hui、Peterson Walker、Herbig Maik、Nitta Nao、Miyata Shigeki、Kanthi Yogendra、Rohde Gustavo K.、Moriya Kyoji、Yatomi Yutaka、Goda Keisuke
    • 雑誌名

      Cytometry Part A

      巻: 103 号: 2 ページ: 162-167

    • DOI

      10.1002/cyto.a.24677

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 単一細胞レベルの大規模画像プロファイリングによるCOVID-19患者血液中の循環血小板凝集塊の解析2022

    • 著者名/発表者名
      菅野 寛志, Yuqi ZHOU, 西川 真子, Ting-Hui XIAO, 鈴木 拓真, ..., , 宮田 茂樹, Gustavo K. ROHDE, 岩崎 渉, 矢冨 裕, 合田 圭介
    • 雑誌名

      化学とマイクロ・ナノシステム学会誌

      巻: 21 ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Understanding stenosis-induced platelet aggregation on a chip by high-speed optical imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Deng Yunjie、Duque Jaime Alvarez、Su Chengxun、Zhou Yuqi、Nishikawa Masako、Xiao Ting-Hui、Yatomi Yutaka、Hou Han Wei、Goda Keisuke
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 356 ページ: 131318-131318

    • DOI

      10.1016/j.snb.2021.131318

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Massive image-based single-cell profiling reveals high levels of circulating platelet aggregates in patients with COVID-192021

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa Masako、Kanno Hiroshi、Zhou Yuqi et al.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 7135-7135

    • DOI

      10.1038/s41467-021-27378-2

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Intelligent Platelet Morphometry2021

    • 著者名/発表者名
      Zhou Yuqi、Isozaki Akihiro、Yasumoto Atsushi、Xiao Ting-Hui、Yatomi Yutaka、Lei Cheng、Goda Keisuke
    • 雑誌名

      Trends in Biotechnology

      巻: 39 号: 10 ページ: 978-989

    • DOI

      10.1016/j.tibtech.2020.12.012

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Morphological Indicator for Directed Evolution of Euglena gracilis with a High Heavy Metal Removal Efficiency2021

    • 著者名/発表者名
      Xu Muzhen、Harmon Jeffrey、Yuan Dan、Yan Sheng、Lei Cheng、Hiramatsu Kotaro、Zhou Yuqi、Loo Mun Hong、Hasunuma Tomohisa、Isozaki Akihiro、Goda Keisuke
    • 雑誌名

      Environmental Science & Technology

      巻: ‐ 号: 12 ページ: 7880-7889

    • DOI

      10.1021/acs.est.0c05278

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthetic hydrogel nanoparticles for sepsis therapy2021

    • 著者名/発表者名
      Koide Hiroyuki、Okishima Anna、Hoshino Yu、Kamon Yuri、Yoshimatsu Keiichi、Saito Kazuhiro、Yamauchi Ikumi、Ariizumi Saki、Zhou Yuqi、Xiao Ting-Hui、Goda Keisuke、Oku Naoto、Asai Tomohiro、Shea Kenneth J.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 5552-5552

    • DOI

      10.1038/s41467-021-25847-2

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] COVID-19 関連血栓症の診断補助に向けたタイムストレッチ・イメージング2021

    • 著者名/発表者名
      周 雨奇,菅野 寛志,肖 廷輝,シャクマトフ 理人,伊林 侑真, 西川 真子,矢冨 裕,合田 圭介
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 49 ページ: 228-233

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Uncovering the long-term effects of mRNA COVID-19 vaccinations on platelets by high-speed optical imaging on a chip2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhou, M. Nishikawa, H. Kanno, R. Yang, Y. Ibayashi, T.-H. Xiao, W. Peterson, M. Herbig, N. Nitta, S. Miyata, Y. Kanthi, G. K. Rohde, K. Moriya, Y. Yatomi, K. Goda
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deciphering the efficacy of antiplatelet drugs under vascular stenosis by high-speed on-chip optofluidic imaging2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Deng, H. M. Tay, Y. Zhou, X. Fei, M. Nishikawa, T.-H. Xiao, Y. Yatomi, H. W. Hou, K. Goda
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] オンチップ血管狭窄と高速イメージングを用いた血小板凝集の統計解析2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhou, Y. Deng, J. A. Duque, C. Su, M. Nishikawa, T. Xiao, Y. Yatomi, H. W. Hou, and K. Goda
    • 学会等名
      日本血栓止血学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] アゴニストの種類による血小板凝集塊の分類:深層学習を用いた解析2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhou, Y. Nobori, M. Nishikawa, T. Xiao, M. Anraku, Y. Yatomi, and K. Goda
    • 学会等名
      日本血栓止血学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] mRNA COVID-19ワクチン接種の血小板への長期的影響2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhou, M. Nishikawa, H. Kanno, R. Yang, T. Xiao, Y. Yatomi, and K. Goda
    • 学会等名
      第23回日本検査血液学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 人工臓器回路内血栓の早期発見に向けた循環血小板凝集塊の有用性の検討2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Nobori, M. Anraku, Y. Zhou, T. Xiao, K. Goda, M. Ono, and J. Nakajima
    • 学会等名
      日本血栓止血学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 播種性血管内凝固症候群における循環血小板凝集塊の解析2022

    • 著者名/発表者名
      M. Nishikawa, H. Kanno, Y. Zhou, R. Yang, K. Ono, T. Xiao, N. Nitta, Y. Yatomi, and K. Goda
    • 学会等名
      第23回日本検査血液学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 血小板凝集塊の大規模画像解析による血栓症とCOVID-19関連血栓症のアルゴリズム分類2022

    • 著者名/発表者名
      H. Kanno, C. Zhang, M. Herbig, Y. Zhou, M. Nishikawa, R. Yang, Y. Ibayashi, T. Xiao, Y. Yatomi, and K. Goda
    • 学会等名
      第23回日本検査血液学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Uncovering the pathogenesis of microvascular thrombosis in COVID-19 via high-throughput microscopy on a chip2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhou, M. Nishikawa, H. Kanno, T. Xiao, Y. Yatomi, and K. Goda
    • 学会等名
      CYTO 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Uncovering the pathogenesis and treatment of atherosclerosis by high-throughput microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      3.Y. Deng, J. A. Deque, C. Su, Y. Zhou, M. Nishikawa, T. Xiao, Y. Yatomi, H. W. Hou, and K. Goda
    • 学会等名
      CYTO 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Real-time monitoring of blood clots in extracorporeal life support by intelligent platelet aggregate characterizer2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhou, A. Yasumoto, M. Nishikawa, Y. Nobori, T. Xiao, M. Anraku, Y. Yatomi, and K. Goda
    • 学会等名
      SPIE Photonics West, Virtual, USA
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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