Development of a 3D fluorescence lifetime imaging flow cytometer and analysis of drug response in cancer cell populations

开发 3D 荧光寿命成像流式细胞仪并分析癌细胞群中的药物反应

基本信息

批准号：
21J10600
负责人：
菅野寛志
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度に完成させたハイスループットな２次元蛍光寿命イメージングフローサイトメーターの実証実験を行った。その結果、これまで実現不可能であった蛍光寿命画像による大規模な単一細胞解析が可能になり、細胞内部に存在する蛍光分子の微小環境を統計的に解析できることを示した。具体的には、蛍光ビーズや蛍光染色した生細胞群を、2 m/s以上の高速でマイクロチャネル内に流し込み、異なる周波数で強度変調させた励起ビーム列を照射することで、高速（10,000イベント/秒以上）かつ高空間分解能（0.8マイクロメートル）の蛍光寿命画像の取得を実験的に実証した。実験では、複数種類の蛍光ビーズを混合して撮像し、それぞれの蛍光寿命値によって、蛍光ビーズが正しく分離できることを確かめた。また、細胞核を染色したユーグレナ細胞を撮像し、細胞核から生じる蛍光の蛍光寿命値と、葉緑素から生じる自家蛍光の蛍光寿命値が異なることを確かめた。さらに、開発した蛍光寿命イメージングフローサイトメーターのバイオメディカル分野における有用性を示すため、薬剤投与によって引き起こされるがん細胞群の細胞内構造変化を解析し、従来の蛍光強度によるイメージングフローサイトメトリーでは取得困難な結果を得ることができた。本技術は、がん患者の血液検査、病理診断等に応用することで、抗がん剤治療の効果やがん細胞群の抵抗性を評価するためのフレームワークを提供することができると期待される。

我们进行了一项高通量二维荧光寿命成像流式细胞仪的演示实验，该实验在上一年完成。结果，可以使用荧光寿命图像进行大规模的单细胞分析，该图像以前是不可行的，并且可以统计地分析细胞内存在的荧光分子的微环境。具体而言，我们通过实验证明了高速（10,000次或更多事件）和高空间分辨率（0.8微米）荧光寿命图像，通过将荧光珠和荧光染色的活细胞倒入微观通道中，以2 m/s或更高的速度或更高的速度序列，并具有不同的频率频繁的频率。在实验中，通过混合将多种类型的荧光珠成像，并证实荧光珠可以通过各自的荧光寿命值正确分离。此外，对细胞核的Euglena细胞进行成像，以确认由细胞核产生的荧光荧光寿命值与叶绿素产生的自荧光的荧光寿命值不同。此外，为了证明发达的荧光寿命成像流式细胞仪在生物医学领域的有用性，我们分析了药物给药引起的癌细胞组的细胞内结构变化，并获得了使用荧光强度使用常规成像流式细胞仪获得难以获得的结果。通过将该技术应用于癌症患者的血液检查，病理诊断等。预计它可以提供一个框架来评估抗癌药物治疗的影响和癌细胞组的耐药性。