生物用リアルタイム観測型スポット照射超音波システムの開発

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18500352
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 明治大学
• 研究代表者: 平岡 和佳子 明治大学, 理工学部, 助教授 (00212168)
• 研究分担者: 崔 博坤 明治大学, 理工学部, 教授 (30143530) ; 近藤 隆 富山大学, 医学部, 教授 (40143937)
• キーワード: 生物物理 / 超音波 / 蛍光試薬 / 超音波反応試薬 / 培養細胞

研究概要

本研究は、新しくリアルタイム観測の可能なミクロエリアへのスポット照射型の超音波照射システムを開発することを目的としている。超音波は古くから物理・化学の分野で研究が進められ、生物・医学応用分野における超音波技術の利用については、超音波エコーによる診断方法が良く知られているところであり、加えて近年では、細胞の振動破壊による試料の調整、音響化学効果を用いた抗ガン治療への応用、遺伝子導入法など幅広く研究開発が進められている。そのような超音波の新しい利用方法の一つとして、本研究は位置づけることができる。本研究で作成するシステムは、培養細胞などに顕微鏡下の観察野内で超音波のスポット照射をし、細胞内の機能性試薬を活性化することで、超音波による薬物活性化の効果をリアルタイムで観察が可能となる。
初年度である平成18年度は、システム全体の構築とその評価をおこなった。市販の微小型超音波発生素子を購入し、照射用プローブを作成し、購入したマニプレータに取り付け、さらに購入した超音波発生装置・増幅機器を接続し、周波数・強度・指向性の出力検査を行った。この結果、1MHzから10MHzまでの周波数可変照射が可能となり、出力等についても良好な結果が得られた。作成されたこれらの装置を既存の倒立型顕微鏡に取り付け、検鏡部への照射が可能なシステムの構築を行った。さらに、倒立顕微鏡のリアルタイム観察のために、デジタルカメラおよび周辺機器を購入し、その取り付けと、顕微鏡の観察システムを構築した。
一方、生体試料への影響を調べるために、接着型・浮遊型の培養細胞を用い、既存の超音波発生装置を用いて、各周波数の超音波による生存に対する影響について、強度依存性を測定し、安全面の見積りをおこなうシステムをたちあげた。さらに、検鏡下での超音波の照射によって発生する、薬物の構造変化や励起状態の変化については、蛍光分析・ESRスピントラッピング法による、各薬物の超音波反応性をスクリーニングするシステムを構築中である。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of pH-sensitive regions in the mouse prion by the cysteine-scanning spin-labeling ESR technique. (2006)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, Y., Inanami, O., Horiuchi, M., Hiraoka, W., Shimoyama, Y., Inagaki, F., Kuwabara, M.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 350.3 ページ: 549-556
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Comparison between sonodynamic effect and photodynamic effect with photosensitizatiers on free radical formation and cell killing. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hiraoka W, Honda H, Feril L. B. Jr, Kudo N, Kondo T
  • 雑誌名: Ultrasonics Sonochemistry 13.6 ページ: 535-42
• [雑誌論文] Confirmation of enhanced expression of heme oxygenase-1 gene induced by ultrasound and its mechanism : Analysis by cDNA microarray system, real-time quantitative PCR, and western blotting. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kagiya G., Tabuchi, Y., Feril, L.B.Jr., Ogawa, R., Zhao, Q.-L., Kudo, N., Hiraoka, W., Tachibana, K., Umemura, S., Kondo, T.
  • 雑誌名: Journal of Medical Ultrasonics 3.1 ページ: 3-10
• [雑誌論文] 超音波によるフリーラジカル生成に関するESR 計測-超音波化学および基礎医学研究への応用 (2006)
  • 著者名/発表者名: 近藤隆, 福田茂一, 工藤信樹, 平岡和佳子, Feril Loreto Jr. B, 小川良平
  • 雑誌名: 電子スピンサイエンス 7.4 ページ: 103-109
• [雑誌論文] Optimized ultrasound-mediated gene transfection in cancer cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Feril L.B.Jr, Ogawa, R., Tachibana, K., Kondo, T.
  • 雑誌名: Cancer Science 97.10 ページ: 1111-1114
• [雑誌論文] Identification of genetic networks involved in the cell growth arrest and differentiation of a rat astrocyte cell line RCG-12. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tabuchi, Y., Takasaki, I., Kondo, T.
  • 雑誌名: Journal of Cellular Biochemistry 246.1-2 ページ: 149-156
• [雑誌論文] An echo-contrast agent, Levovist, lowers the ultrasound intensity required to induce apoptosis of human leukemia cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ando, H., Feril, L.B.Jr., Kondo, T., Tabuchi, Y., Ogawa, R., Zhao, Q.-L, Cui, Z.G., Umemura, S., Yoshikawa, H., Misaki, T.
  • 雑誌名: Cancer Letter 242.1 ページ: 37-45
• [雑誌論文] Expression of heme oxygenase-1 due to intracellular reactive oxygen species induced by ultrasound. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kagiya, G., Ogawa, R., Tabuchi, Y., Feril, L.B.Jr, Nozaki, T., Fukuda, S., Yamamoto, K., Kondo, T.
  • 雑誌名: Ultrasonics Sonochemistry 13.5 ページ: 388-396
• [雑誌論文] Ultrasound liberates nitric oxide (NO) from the caged NO compound N,N'-bis(carboxymethyl)-N,N'-dinitroso-p-phenylenediamine sodium salt. (2006)
  • 著者名/発表者名: Feril, L.B.Jr., Kondo, T.
  • 雑誌名: Ultrasonics Sonochemistry 13.5 ページ: 397-400
• [雑誌論文] Effects of alcohols on multibubble sonoluminescence spectra (2006)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Y., Choi, P.-K.
  • 雑誌名: Ultrasonics, 44 ページ: e421-e425
• [雑誌論文] Gallium penetration into aluminum alloys detected using laser-generated Rayleigh waves (2006)
  • 著者名/発表者名: Choi, P.- K, Takahashi, N., Takahashi, M.
  • 雑誌名: Mater. Sci. Eng. A442 ページ: 187-190
• [雑誌論文] 超音波キャビテーションのエタノール添加効果 (2006)
  • 著者名/発表者名: 林 悠一, 船山幸多, 崔 博坤
  • 雑誌名: 電子情報通信学会和文論文誌A J89-A・9 ページ: 698-704
• [雑誌論文] Probing focused sound fields using optical-beam deflection method (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K., Choi, P.-K.
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 45(5B) ページ: 4621-4624.