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

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，我们通过使用一种称为 LIV 的算法量化光学相干断层扫描 (OCT) 信号的波动来进行代谢成像。然而，LIV对测量条件（测量时间范围）的依赖性很强，不擅长特定的活动。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，并成功地使用它进行了生物识别测量。具体来说，我们使用 VLIV 方法对肿瘤球体和肺泡类器官进行成像和评估。在前一种情况下，在球体中心观察到表明坏死过程的快速动力学。此外，在后者中，观察到肺泡上皮的异质动力学。这被认为代表肺泡上皮细胞的异常重塑。 2）肿瘤球体成像：将三种抗癌药物应用于源自人乳腺癌的球体并进行成像。不同的抗癌药物引起球体形态和动力学的不同变化。特别是，施用他莫昔芬时，与低浓度的对照球体相比​​没有观察到变化，并且在高浓度时观察到球体体积减少。这被认为是因为他莫昔芬的作用机制在低浓度和高浓度下不同，并且因为在低浓度下其作用所必需的雌激素不存在于球体中。 3）肺泡类器官成像：我们对从人类 iPS 细胞培养的肺泡类器官进行伪延时成像。在一些类器官中，肺泡上皮增厚，并且在这些区域观察到斑片状 LIV 模式，这被认为是由于肺泡上皮的异常重塑所致。 （https://doi.org/10.1364/BOE.488097）

项目成果

Accurately motion-corrected OCT by Lissajous scan and OCT-and-OCTA based motion correction

通过 Lissajous 扫描和基于 OCT 和 OCTA 的运动校正精确运动校正 OCT

• 发表时间: 2021
• 作者: Makita S;Miura M;Mino T;Azuma S;Yamaguchi T;Yasuno Y
• 通讯作者: Yasuno Y

Multi-focus average for multiple scattering noise suppression in optical coherence tomography

光学相干断层扫描中多重散射噪声抑制的多焦点平均

• 发表时间: 2022
• 作者: Lida Zhu;Shuichi Makita;Antonia Litchtenegger;Junya Tamaoki;Kensuke Oikawa;Pradipta Mukherjee;Yiheng Lim;Makoto Kobayashi;Jiajie Luo;Yoshiaki Yasuno
• 通讯作者: Yoshiaki Yasuno

Volumetric phase-differential imaging in scattering mode by optical coherence tomography

通过光学相干断层扫描在散射模式下进行体积相位差成像

• 发表时间: 2021
• 作者: Kiriko Tomita;Daisuke Oida;Antonia Lichtenegger;Makoto Kobayashi;Junya Tamaoki;Lixuan Bian;Shuichi Makita;Kensuke Oikawa;Rion Morishita;Yoshiaki Yasuno
• 通讯作者: Yoshiaki Yasuno

Sparse frame acquisition for optical coherence tomography toward three-dimensional tissue dynamics imaging

用于三维组织动力学成像的光学相干断层扫描的稀疏帧采集

• 发表时间: 2021
• 作者: Rion Morishita;Ibrahim Abd El-Sadek;Pradipta Mukherjee;Arata Miyazawa;Shuichi Makita;Yoshiaki Yasuno
• 通讯作者: Yoshiaki Yasuno

Non-invasive, structural and functional imaging of in vivo zebrafish in various development stages using Jones matrix optical coherence tomography

使用琼斯矩阵光学相干断层扫描对各个发育阶段的斑马鱼体内进行非侵入性结构和功能成像

• 发表时间: 2022
• 作者: Antonia Lichtenegger;Pradipta Mukherjee;Junya Tamaoki;Lida Zhu;Lixuan Bian;Ibrahim Abd El-Sadek;Shuichi Makita;Konrad Leskovar;Makoto Kobayashi;Bernhard Baumann;Yoshiaki Yasuno
• 通讯作者: Yoshiaki Yasuno