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2019 年度 実績報告書

生体内代謝物解析のためのレーザー分光に基づく放射性炭素同位体分析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H03469
研究機関名古屋大学

研究代表者

富田 英生  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20432239)

研究分担者 古川 高子  名古屋大学, 医学系研究科(保健), 教授 (00221557)
山本 誠一  名古屋大学, 医学系研究科(保健), 教授 (00290768)
SONNENSCH Volker  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80813261)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード放射性炭素同位体 / レーザー分光 / 同位体標識 / 代謝物分析
研究実績の概要

A. ヒトホット試験および代謝物分析に向けたキャビティーリングダウン分光法(CRDS)に基づく放射性炭素(C-14)分析法の高感度化と代謝物分析法の開発
CRDSに基づくC-14分析法の感度を向上させる手法として、二酸化炭素の光吸収過程における飽和効果を利用した飽和吸収CRDSがある。そこで、飽和吸収CRDSを行う実験系を構築し、信号取得に成功した。しかし、現装置では、飽和効果が低く、共振器内光強度を高める必要があることが明らかとなったため、その改善法について検討した。代謝物分析の候補化合物であるメチオニンを対象として、移動相の有機溶媒による持ち込み炭素の影響を評価し、前処理・試料導入部にて十分に低減できることが確認できた。これにより、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)とCRDSシステムをカップリングして、HPLC分画試料中のC-14分析が実現できる見通しが得られた。
B. 代謝イメージングのための2重同位体標識薬剤の開発
炭素同位体標識薬剤の候補化合物としてメチオニンを用いることとし、細胞を用いた代謝物解析の基礎的検討に取り掛かった。。また、マウスに経口投与したC-14標識化合物の体内位置をC-14より放出されるβ線起因の制動X線によってイメージングすることに成功した。さらに、トリチウムからβ線に起因する制動X線イメージングも実現した。

現在までの達成度
現在までの達成度

3: やや遅れている

理由

ヒトホット試験および代謝物分析に向けた14C-CRDSの高感度化に向けた見通しが得られており、計画通り進捗している。一方、代謝物分析に関しては、分析のスループット向上にむけた試料導入法の研究を優先し、年度末にHPLC分画試料を測定する計画としていたため、一連の分画試料を測定するには至らなかったため、若干の遅れが生じた。
マウスを用いた実験を実施し、C-14標識化合物の体内位置を体外からイメージングできることが実証されており、代謝分析に向けて順調に進捗している。薬物代謝物分析についても検討は、細胞を用いた評価などの準備が進められており、若干の遅れが見られるものの、期間内に予定している研究を進められる状況と考えている。

今後の研究の推進方策

14C-CRDSの高感度化につながるいくつかの方策を組み合わせることで、最適化を進める。また、代謝物分析のために要素技術の開発を進め、本手法によるHPLC分画試料測定性能の評価を行う。これらの結果をもとに、炭素同位体標識薬剤の候補化合物について、代謝物分析・イメージングの適用性を評価する予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Imaging of bremsstrahlung X-rays from tritium water in a plastic bag using a LaGPS radiation imaging system2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto S.、Nakanishi K.、Furukawa T.、Tomita H.、Kamada K.、Yoshikawa A.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 15 ページ: P04006

    • DOI

      10.1088/1748-0221/15/04/P04006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possibility analysis of bremsstrahlung x-ray imaging of C-14 radionuclide using a LaGPS radiation imaging system2019

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Yamamoto, Kouhei Nakanishi, Takako Furukawa and Hideki Tomita
    • 雑誌名

      Biomedical Physics & Engineering Express

      巻: 5 ページ: 035024~035024

    • DOI

      10.1088/2057-1976/ab12bd

    • 査読あり
  • [学会発表] 中赤外キャビティリングダウン分光に基づく14C分析システムの高感度化に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      寺林 稜平, 齊藤 圭亮, Volker Sonnenschein, 奥山 雄貴, 富田 英生, 仲田(狩野) 麻奈, 山中 真仁, 西澤 典彦, 吉田 賢二, 二宮 真一, 川嶋 悠太, 真野 和音, 池原 辰弥, 古宮 哲夫, 神谷 直浩, 井口 哲夫
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] ベータ線放出核種:炭素 14 in-vivo イメージング装置の開発2019

    • 著者名/発表者名
      山本誠一、中西恒平、古川高子、富田英生 、吉田賢二
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会 第14回 学会総会・学術集会
  • [学会発表] ベータ線放出核種の制動X線in-vivoイメージング装置開発と応用2019

    • 著者名/発表者名
      山本誠一、中西恒平、古川高子、富田英生
    • 学会等名
      第15回小動物インビボイメージング研究会
  • [学会発表] In-vivo imaging of bremsstrahlung X-ray from C-14 radionuclide using a high resolution LaGPS radiation imaging system2019

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Yamamoto, Hideki Tomita, Ryohei Terabayashi, Kenji Yoshida, Kouhei Nakanishi, Takako Furukawa, Kei Kamada and Akira Yoshikawa
    • 学会等名
      IEEE Medical Imaging Conference 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of imaging and laser-based trace analysis of radioactive carbon isotope for biomedical applications2019

    • 著者名/発表者名
      H. Tomita, V. Sonnenschein, R. Terabayashi, K. Saito, T. Iguchi, S. Yamamoto, T. Furukawa, N. Nishizawa, M. Yamanaka, K. Yoshida, S. Ninomiya
    • 学会等名
      IEEE Medical Imaging Conference 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] 放射性炭素同位体分析のための周波数コムを用いたキャビティーリングダウン分光法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      富田 英生, Volker Sonnenschein, 寺林 稜平, 齊藤 圭亮, 山中 真仁, 西澤 典彦, 井口 哲夫, 吉田 賢二, 二宮 真一, 神谷 直浩
    • 学会等名
      日本原子力学会2019秋の大会
  • [学会発表] レーザーによる極微量放射性物質の分析2019

    • 著者名/発表者名
      富田 英生
    • 学会等名
      電気学会調査専門委員会「福島第一原子力発電所廃炉に関わる放射線計測技術調査専門委員会」2019年度第2回専門委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of On-line Detection Method of Gaseous Radioisotopes by Cavity Ring-down Laser Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Iguchi, Ryohei Terabayashi, Volker Sonnenschein, Hideki Tomita, Keisuke Saito, Masahito Yamanaka, Norihiko Nishizawa, Kenji Yoshida, Naohiro Kamiya
    • 学会等名
      International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Radiocarbon Analysis System with Mid-Infrared Cavity Ring-down Spectroscopy for biological and environmental tracer applications2019

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Terabayashi, Volker Sonnenschein, Hideki Tomita, Keisuke Saito, Shusuke Kato, Shin Takeda, Masahito Yamanaka, Norihiko Nishizawa, Mana Kano-Nakata, Kenji Yoshida, Naohiro Kamiya, Seiichi Yamamoto, Takako Furukawa, Tetsuo Iguchi
    • 学会等名
      PLATAN 2019, Mainz - International Conference Merger of the Poznan Meeting on Lasers and Trapping Devices in Atomic Nuclei Research and the International Conference on Laser Probing
    • 国際学会
  • [学会発表] Biological Tracer Application of Radiocarbon Analysis System with Mid-Infrared Laser Absorption Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Saito, Ryohei Terabayashi, Mana Kano-Nakata, Volker Sonnenschein, Hideki Tomita, Kenji Yoshida, Tetsuo Iguchi
    • 学会等名
      THE 10th INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON RADIATION SAFETY AND DETECTION
    • 国際学会
  • [学会発表] 高感度中赤外レーザー分光に基づく放射性炭素分析法の開発とトレーサー応用への適用検討2019

    • 著者名/発表者名
      寺林 稜平, Volker Sonnenschein, 富田 英生, 齊藤 圭亮, 奥山 雄貴, 山中 真仁, 西澤 典彦, 仲田(狩野) 麻奈, 吉田 賢二, 二宮 真一, 山本 誠一, 古川 高子
    • 学会等名
      次世代放射線シンポジウム2019
  • [学会発表] 放射性炭素同位体分析のためのキャビティリングダウン分光におけるエタロン効果の低減2019

    • 著者名/発表者名
      齊藤 圭亮, 寺林 稜平, Volker Sonnenschein, 富田 英生, 吉田 賢二, 真野 和音, 池原 辰弥, 古宮 哲夫, 神谷 直浩, 井口 哲夫
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会

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公開日: 2021-12-27  

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