Holographic optical coherence microscope for high-penetration and label free imaging of intracellular activities

全息光学相干显微镜，用于细胞内活动的高穿透性和无标记成像

• 批准号: 21H01836
• 负责人: 安野 嘉晃
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01836/
• 关键词: 光コヒーレンストモグラフィー; 顕微鏡; 腫瘍; 動物イメージング; in vitro イメージング; OCT顕微鏡; label-free imaging; in vitro model; animal model; liver disease; zebrafish; OCT; 非侵襲; 偏光計測; 光コヒーレンストモグラフィー; 顕微鏡; 腫瘍; 動物イメージング; in vitro イメージング; OCT顕微鏡; label-free imaging; in vitro model; animal model; liver disease; zebrafish; OCT; 非侵襲; 偏光計測

1) 定量的組織ダイナミクスイメージングアルゴリズムの開発：本研究では LIVと呼ばれるアルゴリズムを用いて光干渉断層計（OCT）信号のゆらぎを定量化することで代謝イメージングを行ってきた。しかし、LIVは計測条件（計測時間幅）に大きく依存し、特定の活動に対する得意性を持たない。この問題を解決するため、Variable time-window LIV (VLIV)と呼ぶアルゴリズムを開発し、それによる生体計測に成功した。具体的には、VLIV 法を用いて腫瘍スフェロイドと肺胞オルガノイドのイメージング・評価を行った。前者では、スフェロイド中心部で壊死過程を示す早いダイナミクスが観察された。また、後者では、肺胞上皮における不均一なダイナミクスが観察された。これは、肺胞上皮細胞の異常リモデリングを表しているものと考えられる。2) 腫瘍スフェロイドのイメージング: 人乳がん由来のスフェロイドに３種類の抗癌剤を作用させイメージングを行った。それぞれの抗がん剤でスフェロイドの形態とダイナミクスに異なった変化が見られた。特に、Tamoxifen 投与では、低濃度では対照スフェロイドと比べて変化が見られず、高濃度ではスフェロイドの体積縮小が確認された。これは、Tamoxifen の機序が低・高濃度で異なること、また、低濃度での作用に欠かせないエストロゲンがスフェロイド中に存在しないことが理由であると考えられる。3) 肺胞オルガノイドのイメージング: ヒトiPS 細胞から培養された肺胞オルガノイドの擬似経時的なイメージングを行った。一部のオルガノイドで肺胞上皮が肥厚化し、その部位にまだら状のLIV パターンが見られ、これは肺胞上皮の異常リモデルングによるものであると結論付けられた。（ https://doi.org/10.1364/BOE.488097 ）

1）定量组织动力学成像算法的开发：在这项研究中，使用称为LIV的算法来量化光学相干断层扫描（OCT）信号的波动来进行代谢成像。但是，LIV高度依赖于测量条件（测量时间宽度），并且没有特定活动的优势。为了解决这个问题，我们开发了一种称为可变时间窗口LIV（VLIV）的算法，并使用此方法成功地进行了生物识别测量。具体而言，使用VLIV方法对肿瘤球体和牙槽器官进行成像并评估。在前者中，在球体中心观察到了表明坏死过程的快速动力学。在后者中，还观察到牙槽上皮中的异质动力学。人们认为这代表了肺泡上皮细胞的异常重塑。 2）肿瘤球体的成像：将三种类型的抗癌药物应用于源自人类乳腺癌的球体和成像。每种抗癌药物都观察到不同的球体形态和动力学。特别是，当给予他莫昔芬时，与低浓度的对照球体相比​​，没有变化，在高浓度下，确认球体的体积减小。这被认为是因为他莫昔芬在低浓度和高浓度下的机制有所不同，并且由于球体在低浓度时至关重要的雌激素不存在于球体中。 3）肺泡类器官的成像：从人IPS细胞培养的牙槽器的拟牙器官的伪时间成像。一些类器官使牙槽上皮增厚，该牙槽上有斑点的LIV模式，这是由于肺泡上皮的异常重塑所致。 （https://doi.org/10.1364/boe.488097）