| 研究領域 | 生体分子工学と低物理エネルギーロジスティクスの融合による次世代非侵襲深部生体操作 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05759
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
中川 桂一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (00737926)
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| 研究分担者 |
関野 正樹 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20401036)
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| 研究期間 (年度) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| キーワード | 音波刺激 / 磁気刺激 / 光刺激 / オプトジェネティクス |
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| 研究実績の概要 |
A01班が開発する光熱変換分子，A02班が開発する超音波応答分子，磁場応答分子，それぞれのレシーバ分子の機能を引き出すため，A03班では生体深部の目的部位に所望の物理エネルギー／物理場を届ける低物理エネルギーロジスティクス法の創成を目的とし，研究開発を進めている．音波刺激システムについては，光－音変換に基づく独自の音波生成法の開発および顕微鏡下における細胞応答の観察システムの研究開発を進めている．一つのチャレンジとして，赤外光パルスにて水分子を直接励起し超音波の発生するシステムを開発した．光干渉により波長５マイクロメートルの超音波の発生を，光学的な可視化により確認した．また，A02班のチャネル改変細胞を観察するための蛍光観察光学系をシステムに組み込んだ．開発したシステムを用いた細胞実験を行ったが，再現性が乏しく，優位性のある細胞応答は得られていない．特に実験中の恒温条件が実験結果に関与している可能性があり，今後のシステム改良が必要である．さらに，A01班の光熱変換分子について，赤外光を生体深部に届けるため音場による光学特性の変調を行うことを提案しており，実用的なデバイスとして楕円音響リフレクタを用いた音波集束法を検証し，光導波の効果を確認した．磁気刺激については，磁場を脳の深部へ届けて神経を刺激する手法の確立を目指し，わずかに異なる2つの周波数で変動磁場を印加してうなり現象を生じさせ，うなり周波数に対する神経の選択的膜興奮特性を使って深部刺激する可能性について理論と実験の両面で検討した．従来の経頭蓋磁気刺激に比べて深部を局所的に刺激できることが示された．また，球形で表現した脳モデルにおいて，磁場分布が調和関数であることに着目して，深達度を最大化する方法論を示した．
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| 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。
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| 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。
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