| 研究課題/領域番号 |
23K25187
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| 補助金の研究課題番号 |
22H03933 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
石島 歩 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (80822676)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2024年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
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| キーワード | 細胞イメージング / 分光計測 / 非弾性散乱光 / 非弾性散乱 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，光の非弾性散乱を活用することで細胞の様々な特性の高速，ラベルフリーかつ非侵襲なイメージングを実現することで，新たな診断基軸とした細胞診断法を実現することにある．1細胞レベル以下の空間分解能を有しながら，多量の細胞群に対して多変量統合解析を可能とし，生命現象の詳細な理解を促進するとともに，疾患の原因解明や新規診断治療法の創出につなげ，健康長寿社会の実現に貢献する．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，光の非弾性散乱を活用することで細胞の様々な特性の高速，ラベルフリーかつ非侵襲なイメージングを実現することで，新たな細胞診断法を実現することを目的に研究を実施している．1細胞レベル以下の空間分解能を有しながら，多量の細胞群に対して多変量統合解析を可能とし，生命現象の詳細な理解を促進するとともに，疾患の原因解明や新規診断治療法の創出につなげ，健康長寿社会の実現に貢献する．研究期間内における目標値として空間分解能＜1 μm，画像取得時間＜ 30 msを達成するラベルフリーイメージング技術を確立することで，100 cells/sの解析速度を有する多変量同時解析イメージング型サイトメーターを開発する．
研究項目として，1）顕微分光システムの開発，2）三次元細胞イメージング，3）顕微イメージング分光フローサイトメーターの開発を設定している．昨年度に研究機関の異動があったため，本年度は新組織で構築した顕微分光システムの動作確認，非生物試料のイメージング，顕微分光システムの高速化に関わる技術開発に取り組んだ．技術開発の具体的な内容としては，プローブ光を空間光変調器を用いて波形整形することで，スペクトル毎の光強度を変調し，従来よりも計測速度を高速化した．ここで，所望の波形に整形するために，空間光変調器と分光器の間にフィードバックループを組んだ．構築したシステムを用い，薄膜試料のイメージングを行い，計測速度が向上したことを実験的に示した．加えて，光波形整形による高速化に関する理論検討を行い，光波形整形を行うことで50倍以上の高速化が見込めることを示めした．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究項目として，1）顕微分光システムの開発，2）三次元細胞イメージング，3）顕微イメージング分光フローサイトメーターの開発を設定している．昨年度に研究機関の異動があったため，本年度は新組織で構築した顕微分光システムの動作確認，非生物試料のイメージング，顕微分光システムの高速化に関わる技術開発に取り組んだ．技術開発の具体的な内容としては，プローブ光を空間光変調器を用いて波形整形することで，スペクトル毎の光強度を変調し，従来よりも計測速度を高速化した．ここで，所望の波形に整形するために，空間光変調器と分光器の間にフィードバックループを組んだ．構築したシステムを用いた薄膜試料のイメージングを行い，計測速度が向上したことを実験的に示した．加えて，光波形整形による高速化に関する理論検討を行い，光波形整形を行うことで50倍以上の高速化が見込めることが示唆された．
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| 今後の研究の推進方策 |
まずは，本年度の理論的検討において明らかとなったイメージング速度の向上率を実験的に実証する．そのためには，一部の光学設計と制御プログラムを見直し，システムの改良を行う必要がある．システムの改良を迅速に終え，細胞イメージング実験に移ることを予定している．その後，年度内に研究結果を論文発表することを目標にする．加えて，分子イメージングが可能なシステムを導入し，細胞の多変量解析できる基盤を作り上げる．
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