| 研究課題/領域番号 |
21K12643
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
穂積 直裕 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30314090)
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| 研究分担者 |
吉田 祥子 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (40222393)
田村 和輝 浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 助教 (40822614)
長岡 亮 富山大学, 学術研究部工学系, 准教授 (60781648)
川島 朋裕 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70713824)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 超音波顕微鏡 / 音響インピーダン / 培養細胞 / サイトカインストーム |
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| 研究実績の概要 |
細胞観察を進めるあたって，核の位置を中心とする細胞内ランドマークを明瞭化するため，疑似透過モードによる観察方法を提案した。音響インピーダンス観測は基本的に送波した集束超音波の反射を画像化しているが，細胞内での多重反射による干渉縞が生じ，内部の構造が判りにくくなる問題があった。そこで，逆畳み込み処理をむ含む適当な解析により干渉の影響を除去するとともに，反射のエネルギーを積算して疑似的に透過像を描画する方法を提案した。
計算過程においてもっとも不安定な結果につながりやすい逆畳み込み処理において，通常のフーリエ逆畳み込みや時間領域の逆畳み込みに代えて，数値ラプラス逆畳み込みを導入し，簡単なチューニングで安定した結果が得られることを確認した。
これらに加え，昨年度までに考案した周波数分解空間平均による低周波ノイズの除去アルゴリズムを適用て，ミクログリアを観察対象とした培養細胞の3次元音響インピーダンス観察を行った。
ミクログリアは脳内の免疫細胞で、神経毒に反応して細胞攻撃モードになるM1状態と、強い神経保護を示すM2モードを持つ。M2モードのミクログリアを抑制すると細胞変性が進行することもあり、どちらのモードであるか区別することが重要になる。そこでATP刺激によるミクログリアの状態変化を観察した。ミクログリアは周囲の細胞が出すATPに刺激されてneuroprotectiveに変化する。ACEに刺激されたミクログリアはneurotoxicとなり，その後ATPの刺激を受けてもneurotoxicの状態が保持される。3次元音響インピーダンス顕微鏡を用いた追尾観測により，このことをうらづける結果を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
測定システムが予定どおり構築され，概ね正しいと思われる測定結果が得られているため。2022年度までの実験により，細胞内3次元音響インピーダンス像が概ね正しく表示できることが判ったため，2023年度は生きた状態で連続観察を行う。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き構築した計測系のチューニングを行い精度を向上させる。2022年度までの成果を生かし，画像鮮明化と誤差補正を行うとともに，創薬への応用を目指し，免疫系細胞の機能分化過程と投薬前後における内部構造変化を弾性率分布で可視化・追尾し，細胞内状態観察手法としての優位性を示す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウィルスに関係する市場の停滞のため，一部年度内に部品の納入目途がたたなくなったことによります。
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