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2020 年度 実績報告書

癌転移検査法としての in vivo リキッドバイオプシーの創成

研究課題

研究課題/領域番号 19K22986
研究機関防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛

研究代表者

石原 美弥  防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 医用工学, 教授 (30505342)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
キーワード血球検査 / 微小流路 / 毛細血管 / 細動静脈 / 血中循環腫瘍細胞 / 顕微イメージング / スーパーコンティニューム光 / 蛍光タンパク質
研究実績の概要

リキッドバイオプシー(体液診断)による病気の存在や進行度の把握、及び、治療効果の判定は、確定診断法として実施されている針生検、内視鏡検査による侵襲的な組織生検に対して、患者負担の少なく簡便な検査法として期待され、着目されている。しかし、血液7.5 mL中に血中循環腫瘍細胞(検査目的の細胞)5個検出が基準値となっており、超高効率に「濃縮精製(標準で1.5時間以上の複雑で時間のかかる工程)」し、その後に「精密同定」の過程を経る必要がある。
採血をしない、すなわち非侵襲で連続的にモニタリングできる手法が確立されれば、患者にも医療機関にも負担のない検査となりうる。
体液診断実現の一端を担っている基盤技術としてμ―TASがあり、MEMS技術を用いてシリコンやガラスにミクロンオーダーの微小な流路(マイクロチャネル)を作成し、その流路内で化学・生化学分析ができる。細動静脈や毛細血管を生体内のマイクロ流路とし、光音響イメージングで、これを通過する検査目的の細胞を検出できれば、in vivoリキッドバイオプシーが実現される。
上記のコンセプトに基づき、顕微鏡タイプの光音響システムを構築した。必要な感度、分解能かつ撮像時間(フレームレート)を達成すべく、要素技術の開発を行なった。また目的の細胞の色(自家信号)を検出するのか、標識をして検出をするのかの両方に適応できるように広帯域光源(スーパーコンティニューム光源)を導入した。
その結果、目標空間分解能(4マイクロメートル)を達成した。どんな血管を対象にしているかわかるように血管径の数値化も一定の条件で可能となった。加えて血球のイメージング、標識細胞のイメージングも可能となった。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 形成外科・皮膚科領域のPhotobiomodulation therapy2021

    • 著者名/発表者名
      中山 瑛子, 櫛引 俊宏, 真弓 芳稲, 土屋 壮登, 東 隆一, 清澤 智晴, 石原 美弥
    • 雑誌名

      日本レーザー医学会誌

      巻: 41(4) ページ: 370-384

    • DOI

      10.2530/jslsm.jslsm-41_0035

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 様々なクロモフォアを対象にした光音響信号の解析2020

    • 著者名/発表者名
      石原 美弥, 平沢 壮, 田地 一欽, 大川 晋平, 櫛引 俊宏, 堀口 明男, 佐藤 正人, 伊藤 敬一
    • 雑誌名

      電子情報通信学会信学技報

      巻: 120(174) ページ: 63-66

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脳神経外科手術における光音響画像技術の応用2020

    • 著者名/発表者名
      大谷 直樹, 石原 美弥, 平沢 壮, 森 健太郎, 吉野 篤緒
    • 雑誌名

      CI 研究

      巻: 42(1) ページ: 21-29

    • 査読あり
  • [学会発表] Photoacoustic imaging as a bridge from medical imaging to bioimaging2021

    • 著者名/発表者名
      Miya Ishihara
    • 学会等名
      Biomedical Imaging and Sensing Conference(BISC 2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光音響イメージングの基礎から最先端動向のミニレビュー2021

    • 著者名/発表者名
      石原 美弥
    • 学会等名
      日本超音波学会2020年度第3回光超音波画像研究会
  • [学会発表] Photoacoustic imaging of fresh human surgically and endoscopically resected gastrointestinal specimens: a pilot study2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Ikematsu,Miya Ishihara,Dai Murakoshi,Kaku Irisawa,Tatsunori Minamide,Takeshi Kuwata,Masaaki Ito,Takahiro Kinoshita,Takeo Fujita,Tomonori Yano,Shinpei Okawa,Toshihiko Omori,Satoshi Ozawa,Atsushi Ochiai
    • 学会等名
      DDW 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] 医療に寄り添う光技術2020

    • 著者名/発表者名
      石原 美弥
    • 学会等名
      第29回フォトニックデバイス・応用技術研究会ワークショップ
  • [学会発表] 【シンポジウム】オプトジェネティクスのレーザー医療への展開2020

    • 著者名/発表者名
      櫛引 俊宏, 石原 美弥
    • 学会等名
      第41回日本レーザー医学会総会
  • [学会発表] 光音響トモグラフィによる光吸収係数分布画像化におけるp-ノルム正則化2020

    • 著者名/発表者名
      大川 晋平, 平沢 壮, 櫛引 俊宏, 藤田 真敬, 石原 美弥
    • 学会等名
      レーザー学会547回研究会
  • [学会発表] 医学生物応用のための、光と超音波を組み合わせた光音響イメージング2020

    • 著者名/発表者名
      石原 美弥
    • 学会等名
      マイクロ固体フォトニクス研究会第10 回レーザー学会「ユビキタス・パワーレーザー」専門委員会
  • [図書] 臨床工学講座 生体物性・医用材料工学2021

    • 著者名/発表者名
      中島章夫(編集), 氏平政伸(編集),石原美弥(第6章 生体の光特性 p.93-118)
    • 総ページ数
      244
    • 出版者
      医歯薬出版株式会社
    • ISBN
      978-4-263-73407-0

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公開日: 2021-12-27  

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