2023 Fiscal Year Annual Research Report
Holographic optical coherence microscope for high-penetration and label free imaging of intracellular activities
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21H01836
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
安野 嘉晃 筑波大学, 医学医療系, 教授 (10344871)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松阪 諭 筑波大学, 医学医療系, 客員研究員 (00372665)
巻田 修一 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (50533345)
三浦 雅博 東京医科大学, 医学部, 教授 (60199958)
福田 慎一 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (80643246)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 光コヒーレンストモグラフィー / Dynamic OCT / In vitro imaging / drug testing / imaging theory |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、生体の活動性を非侵襲・ラベルフリー・３次元的に可視化する新しい顕微的光イメージング手法 dynamic optical coherence tomography (dynamic OCT)を確立した。 Dynamic OCT は連続したOCTは信号計測と、その時系列信号の統計解析を組み合わせることで、外部からのコントラストエージェントの導入なく生体の活動性を可視化する手法である。
本研究では、新たにこの手法を開発し、それを用いた腫瘍スフェロイドの薬剤反応試験、肺胞オルガノイドの線維化過程の可視化、マウス肝臓のゾーン構造の可視化、マウス腎臓の腎障害モデルによる組織活動性の低下の評価に成功した。特に、腫瘍スフェロイドの薬剤反応試験では、三種類の抗がん剤を異なる濃度でスフェロイドに適用し、抗がん剤の作用機序に対応した異った細胞反応が発生することが、その空間パターンも含めて明瞭費可視化された。
さらに、dynamic OCTの理論的な基礎となるOCTのスペックル現象の数理的解明を試み、スペックルが加算的なノイズであること、OCT画像の中にはインコヒーレントなスペックルを伴わない成分が存在することを解明した。
また、この研究を通じで、今後の dynamic OCT 開発における課題も明確になった。一つはより直接的に生体内の組織ダイナミクスに関連した dynamic OCT手法の開発である。今後、今回開発されたスペックル現象の数理モデルを用いてこの問題に取り組むことに成る。もう一つの課題はdynamic OCTの長い計測時間音短縮である。これは、deep-learning 画像生成モデルを用いてより少ない量のデータ（OCT画像）から高品位な dynamic OCTを生成する手法を確立することで対応する予定である。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Quantitative dynamic optical coherence tomography by multi-time-window signal intensity variance2024
Author(s)
Rion Morishita, Ibrahim A. El-Sadek, Pradipta Mukherjee, Tanatchaya Seesan, Yiheng Lim, Tomoko Mori, Atsuko Furukawa, Satoshi Matsusaka, Shuichi Makita, Yoshiaki Yasuno
Organizer
Optical Coherence Tomography and Coherence Domain Optical Methods in Biomedicine XXVIII, BiOS 2024/Photonics west
Int'l Joint Research
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[Presentation] Label-free intra-tissue activity imaging of alveolar organoid with three-dimensional dynamic optical coherence tomography2023
Author(s)
Rion Morishita, Pradipta Mukherjee, Ibrahim Abd El-Sadek, Toshio Suzuki, Antonia Lichtenegger, YiHeng Lim, Zhu Yiqiang, Shuichi Makita, Yuki Yamamoto, Tetsuharu Nagamoto, Yoshiaki Yasuno
Organizer
European Conference on Biomedical Optics
Int'l Joint Research
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