研究課題
放射線を軸に、ナノレベルの物理現象から社会的存在としての患者まで生体の動体追跡科学の基盤研究を行った。3次元培養環境下において、癌細胞の運動や増殖、放射線等への耐性を経時的かつ定量的に解析できる実験系を確立し、細胞外基質の存在によるバックグラウンド(自家蛍光)が観察の支障となるが、近赤外波長域を用いることによりS/N比を改善することができた。10Gyの放射線照射に生残したヒト肺腺癌由来細胞A549細胞における転写因子ATF5の発現と浸潤能の亢進との関係について調べた.その結果,コラーゲンゲルを用いた3次元培養環境下では,放射線照射に生残した細胞株のATF5発現が有意に上昇し,浸潤能の亢進をもたらすことをRNA干渉法によって明らかにした。放射線耐性細胞においてHIF-1α (hypoxic-inducible factor 1alpha)が浸潤・転移といった悪性度に関与している可能性が高いことがmRNA発言の解析から示された。24~72時間の間マウスに発光基質であるルシフェリンを連続投与しながら、体全体の発光を安定してイメージングする実験系を確立した。自由行動マウスの目的部位を追跡しながら、その部位の発光量の3次元空間内での補正するプログラムのプロトタイプが完成した。動体追跡技術による体動の検出結果に基づく四次元PET撮影やCT撮影および再構成のための基礎検討として,位相分割時の投影データの角度分散のシミュレーションおよび限られた投影データからの再構成画像の画質評価を行い,本手法による四次元CT再構成の実現性および課題について検証した。Linear-quadratic modelを利用した線量分割方法の最適化に関する検討を実施し、数理的フレームを構築し、動体追跡照射で、分割照射が適切な場合とそうではない場合を明確にした。胃腸の動体追跡科学の基本となる生体への金マーカーの刺入技術の改良を行った。
1: 当初の計画以上に進展している
1)基礎的動体追跡技術のための顕微鏡開発につながり、2)in vitroの細胞動体追跡科学の研究が3次元培養という新しい方法との融合に発展し、3)小動物の観察ボックス内での動体追跡科学の知見が広がり、4)ヒト臓器内の動体追跡科学の研究は、カプセル内視鏡の活用よりも内視鏡下の金マーカー刺入術が改良され、胃リンパ腫に対する金マーカーを活用した、動体追跡放射線治療の有用性が臨床的に示された。
放射線治療の臨床研究に端を発した動体追跡医科学は、PETに利用から細胞内の生体反応の解明まで、予想を超える規模に発展し、現在、動体追跡用顕微鏡や、3次元培養細胞系を利用したあらたな学問体系の発展につながりつつある。今後は、同技術を活用して、どのような「新しい知」が生まれるか、をさらに研究する必要がある。時間的連続体としての生体の解明と疾病の克服のために、研究者の幅を広げていく必要がある。その対応策として、他外部資金等を獲得しながら、世界的な研究者を集め、総合的な研究ができる拠点形成へ発展させることを検討する。
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