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2020 年度 実績報告書

血中循環腫瘍細胞の新規検出方法の開発と臨床応用

研究課題

研究課題/領域番号 19H03728
研究機関浜松医科大学

研究代表者

竹内 裕也  浜松医科大学, 医学部, 教授 (20265838)

研究分担者 平松 良浩  浜松医科大学, 医学部, 特任准教授 (00397390)
神谷 欣志  浜松医科大学, 医学部附属病院, 講師 (20324361)
菊池 寛利  浜松医科大学, 医学部附属病院, 講師 (70397389)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード循環腫瘍細胞 / 定量位相顕微鏡 / フローサイトメーター / negative selection / 人工知能 / 画像認証
研究実績の概要

血中循環腫瘍細胞(circulating tumor cells : CTC)は腫瘍から遊離し血中へ浸潤した癌細胞であり癌の転移に関わるとされるが、その検出は困難であり様々な手法が試されている。既存のCTC検出方法の多くは上皮系細胞表面マーカーに依存しているため、上皮間葉転換を起こした浸潤性や悪性度の高い上皮系マーカー陰性の細胞集団を検出できない。一方、末梢血液中を循環する有核細胞の殆どは白血球であるため、白血球を除去することによって幅広くCTCを回収できると考えられている(negative selection)。本研究は、形態学的な情報が既知である白血球を定量位相顕微鏡で観察し、その形態情報に基づいて識別し血液から除去することによって(negative selection)、残ったCTCを生きたまま得る全く新しいコンセプトに基づくCTC分取方法の確立を目指す。
これまでの研究開発によって、定量位相顕微鏡を用いた2次元像位相イメージングフローサイトメーターによる「細胞を流す」⇒「細胞を撮影」を実現し、さらに高分解能解析を可能とする3次元像位相イメージングフローサイトメーターの研究開発を行ってきた。。2020年度までに、56名から同意を得て末梢血液を採取し、塩化アンモニウム法による前処理を行い有核細胞を抽出した後、2次元像位相イメージングフローサイトメーターによって流路内で細胞を観察した。得られた定量位相顕微鏡画像を、新たに開発したdigital refocusing技術を用いて処理することにより、解像度を向上させ、AIによる画像認証システムで解析し、白血球と非白血球の識別を行った。非白血球と識別された有核細胞はCTC候補として記録保存した。得られたデータを基に、2次元,3次元像位相イメージングフローサイトメーターを組み合わせた、ハイブリッドフローサイトメーターを開発中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本研究の最終目標は、2次元像と3次元像の位相イメージングフローサイトメーターを組み合わせた「2段階CTC識別法」における、「自動細胞認識」⇒「分取」技術の開発および臨床応用に向けた診断機器の開発であり、この実現のためには基本技術となる2次元像位相イメージングフローサイトメーターの測定精度向上が必須であるが、得られた画像の一部に欠損が生じる等の問題が発生し、測定および解析方法の改良を行う必要性が生じた。また、CTC候補として認識された細胞を流路から分取する技術の開発を試みたが、複数の課題が明らかとなり、具体的な成果を得るに至っていない。

今後の研究の推進方策

浜松ホトニクス社との共同研究によって、2次元像と3次元像の位相イメージングフローサイトメーターによる「2段階CTC識別法」の試作機を完成させる。2段階CTC識別法による自動細胞認識装置が安定して稼働した段階で、細胞の分取装置との融合を目指す。本システムに最適な分取装置として新規開発を試みるが、既存のフローサイトメーターにおける細胞分取技術の応用を考慮する。また、装置の開発と並行して、培養細胞やマウスモデルのみならず臨床検体を用いた測定を繰り返し行い、学術研究機器としての普及および診断機器としての普及へ向けた、装置の機能評価を行う。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] 三次元像フローサイトメトリーを用いた非標識下CTC 検出法2020

    • 著者名/発表者名
      廣津周、菊池寛利、山田秀直、山下大輔、 岡崎茂俊、関本晃、曽根田亘、川田三四郎、 松本知拓、平松良浩、神谷欣志、森田剛文、 坂 口孝宣、今野弘之、竹内裕也
    • 学会等名
      第120回日本外科学会定期学術集会
  • [学会発表] 定量位相顕微鏡を用いた血中循環腫瘍細胞のAI検出技術2020

    • 著者名/発表者名
      廣津周、菊池寛利、羽田綾馬、曽根田亘、川田三四郎、 松本知拓、平松良浩、神谷欣志、森田剛文、山田秀直、山下大輔、 岡崎茂俊、今 野弘之、竹内裕也
    • 学会等名
      第58回日本癌治療学会学術集会
  • [学会発表] 定量位相顕微鏡を用いた非標識下CTC検出技術の臨床応用2020

    • 著者名/発表者名
      廣津周、菊池寛利、山田秀直、山下大輔、 岡崎茂俊、平松良浩、神谷欣志、坂口孝宣、今野弘之、竹内裕也
    • 学会等名
      第75回日本消化器外科学会総会

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公開日: 2021-12-27  

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