近赤外ラマン分光法による生体内ガス分子動態の可視化と腫瘍検出技術への応用

• 研究課題/領域番号: 22700476
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 塚田 孝祐 慶應義塾大学, 理工学部, 専任講師 (00351883)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2010年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: がん / ラマン散乱 / 低酸素 / 生体医工学 / ラマン分光 / ガス分子 / 腫瘍 / 一酸化窒素 / 一酸化炭素 / 早期発見

研究概要

腫瘍や炎症で増大するガス分子を顕微ラマン分光を利用して検出し,画像化する新しい技術開発を行うことを目的とした.まず近赤外領域で高感度にラマン散乱光を取得する光学系を構築し,ナノ秒時間ゲートシステムを用いることでバックグラウンド蛍光の除去を実現した.培養細胞に応用し,腫瘍細胞の培地中グルコース濃度を定量した.今後,腫瘍低酸素による糖代謝と,ミトコンドリア呼吸を制御するガス分子との関連を明らかにするツールとして応用可能であると考えられた.

研究成果

• [雑誌論文] Visualization and analysis of blood flow and oxygen consumption in hepatic microcirculation: application to an acute hepatitis model (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsukada K. and Suematsu M
  • 雑誌名: Journal of Visualized Experiments 巻: 66 号: 66
  • DOI: 10.3791/3996
  • 査読あり
• [雑誌論文] Co-culture microdevice with oxygen gradient for tumor microenvironment model and metastasis imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Shiwa T., Uchida H. and Tsukada K
  • 雑誌名: Am. J. Biomed. Eng 巻: 2(4) ページ: 175-180
  • 査読あり
• [雑誌論文] 腫瘍の低酸素イメージングと酸素化過程における時空間解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田 遼,堀之内宏久,塚田孝祐
  • 雑誌名: 電気学会論文誌 C(電子・情報・システム部門誌) 巻: 132(10) ページ: 1602-7
  • NAID: 10031120104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Co-culture microdevice with oxygen gradient for tumor microenvironment model and metastasis imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Shiwa
  • 雑誌名: American Journal of Biomedical Engineering 巻: 2 号: 4 ページ: 175-180
  • DOI: 10.5923/j.ajbe.20120204.04
  • 査読あり
• [雑誌論文] 腫瘍の低酸素イメージングと酸素化過程における時空間解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田 遼
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌） 巻: 132 号: 10 ページ: 1602-1607
  • DOI: 10.1541/ieejeiss.132.1602
  • NAID: 10031120104
  • ISSN: 0385-4221, 1348-8155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal measurement of tumor oxygenation reveals repeat hypoxic phenomenon in mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamada R., Horinouchi H., Tsukada K
  • 雑誌名: Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 巻: 2011 ページ: 5965-5968
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal measurement of tumor oxygenation reveals repeat hypoxic phenomenon in mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamada R., Horinouchi H., Tsukada K.
  • 雑誌名: Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.2011 巻: 2011 ページ: 5965-5968
  • DOI: 10.1109/iembs.2011.6091474
  • 査読あり
• [学会発表] Fluorescence reduction in time-resolved Raman spectroscopy for the detection of circulating tumor cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Osaki H., Tamano Y. and Tsukada K
  • 学会等名: 2012 Annual Meeting of BMES
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2012-10-27
• [学会発表] Development of a phosphore scence-based oxygen sensor using organic electroluminescence (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida R., Yanagisawa Y. and Tsukada K.
  • 学会等名: 2012 Annual Meeting of BMES
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2012-10-27
• [学会発表] Development of a microfluidic device forming oxygen gradient for cell culture (2012)
  • 著者名/発表者名: Uchida H., Shiwa T., Sato A. and Tsukada K
  • 学会等名: 2012 Annual Meeting of BMES
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2012-10-25
• [学会発表] ガルバノスキャナを用いた生体組織高速酸素マッピング手法の提案と評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田 遼,塚田孝祐
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム2012
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-09-07
• [学会発表] 生体の顕微的血流・低酸素イメージングと腫瘍生物学への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚田孝祐
  • 学会等名: 2011 年度大阪電気通信大学情報施設研究会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-03-12
• [学会発表] 生体の顕微的血流・低酸素イメージングと腫瘍生物学への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚田孝祐
  • 学会等名: 2011年度大阪電気通信大学情報施設研究会
  • 発表場所: 大阪(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-12
• [学会発表] Development of a phosphorescence-based oxygen sensor using organic electroluminescence (2012)
  • 著者名/発表者名: Rikuto Yoshida
  • 学会等名: 2012 Annual Meeting of BMES
  • 発表場所: Atlanta, USA
• [学会発表] 生体分光計測が解き明かすがんの低酸素・糖代謝メカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 塚田孝祐
  • 学会等名: 日本学術会議 第二回先端フォトニクスシンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-10-07
• [学会発表] 生体分光計測が解き明かすがんの低酸素・糖代謝メカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 塚田孝祐
  • 学会等名: 日本学術会議第二回先端フォトニクスシンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] Spatiotemporal measurement of tumor oxygenation reveals repeat hypoxic phenomenon in mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamada R., Horinouchi H., Tsukada K
  • 学会等名: 33rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2011-09-02
• [学会発表] Nitric oxide gradients mediate vessel maturation in solid tumors (2010)
  • 著者名/発表者名: Kashiwagi S., Tsukada K., Xu L, Miyazaki J., Kozin S.V., Tyrrell J.A., Sessa W.C., L.E.Gerweck L.E., Jain R.K., Fukumura D.
  • 学会等名: 9th World Congress for Microcirculation
  • 発表場所: Paris
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] 顕微的酸素代謝の定量と腫瘍モデルへの応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 塚田孝祐
  • 学会等名: 第3回細胞機能可視化研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] 顕微的酸素代謝の定量と腫瘍モデルへの応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 塚田孝祐
  • 学会等名: 第3回細胞機能可視化研究会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] 組織血流と低酸素の光計測技術:実用化と医療展開に向けて (2010)
  • 著者名/発表者名: 塚田孝祐
  • 学会等名: 次世代医療システム産業化フォーラム 2010
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] 組織血流と低酸素の光計測技術:実用化と医療展開に向けて (2010)
  • 著者名/発表者名: 塚田孝祐
  • 学会等名: 次世代医療システム産業化フォーラム2010
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-09