JP2019004794A - 増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム - Google Patents
増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019004794A JP2019004794A JP2017124528A JP2017124528A JP2019004794A JP 2019004794 A JP2019004794 A JP 2019004794A JP 2017124528 A JP2017124528 A JP 2017124528A JP 2017124528 A JP2017124528 A JP 2017124528A JP 2019004794 A JP2019004794 A JP 2019004794A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mesenchymal stem
- time point
- cells
- stem cells
- cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000012010 growth Effects 0.000 title claims description 33
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims abstract description 143
- 210000002901 mesenchymal stem cell Anatomy 0.000 claims abstract description 52
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 24
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 claims description 13
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims description 6
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 11
- 210000005222 synovial tissue Anatomy 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 102000029816 Collagenase Human genes 0.000 description 1
- 108060005980 Collagenase Proteins 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 230000032823 cell division Effects 0.000 description 1
- 229960002424 collagenase Drugs 0.000 description 1
- 238000012850 discrimination method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000144 pharmacologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
本願の発明者らは、細胞培養実験を繰り返すことにより、間葉系幹細胞を培養する場合、培養を開始してから5日目の細胞の形態情報と、培養を開始してから15日目の細胞の増殖度合いと、の間に強い相関があることを確認した。そこで、発明者らは、上記知見を応用し、第1時点の細胞の形態情報に基づいて、第1時点よりも後の第2時点に所望の量の細胞が得られるか否かを判定する予測手法を開発した。
まず、細胞の増殖度合いを予測するための判別式の決定方法について説明する。判別式とは、第1時点における細胞群(コロニー)の形態情報が特定された際に、第1時点よりも後の第2時点に細胞が所望の量に増殖しているか否かを予測するための判断基準のことである。判別式は、例えば、培養を開始して5日目(96時間経過してから24時間以内)の間葉系幹細胞の形態情報と培養を開始して15日目(336時間経過してから24時間以内)の間葉系幹細胞の個数情報とに基づいて算出される。
上述したとおり、第1時点において、間葉系幹細胞の細胞群であるコロニーごとに間葉系幹細胞の形態情報に基づいて指標が算出される。また、計測する細胞の形態情報としては、間葉系幹細胞の長さを表す長さパラメータおよび間葉系幹細胞の密度を表す密度パラメータがあった。以下に、長さパラメータおよび密度パラメータの算出方法を詳細に説明する。
図3は、細胞の平均的な長さが異なるコロニーを複数示す図である。図3に示すように、培養途中の細胞の長さは、均一でなく、まちまちである。本願の発明者らは、細胞の長さが一定水準よりも短いものの割合が高いと、その後の細胞の増殖度合いが高いことを見出した。そこで、コロニーに含まれる細胞の長さの目安となる長さパラメータを将来の細胞の増殖度合いを予測するための指標とし、以下のように算出することとした。
長軸の長さ=2×√2×√{M0,2+M2,0+√[(M0,2−M2,0)2+4×M1,1 2]}×A
ここで、M2,0、 M0,2、 M1,1 、Aはそれぞれ、画像X方向の二次モーメント、画像Y方向の二次モーメント、相乗モーメント、画像解像度により求められる数値、であり、以下の式で算出する。
M2,0 = Σ(x−x’)2÷N+(1÷12)
M0,2 = Σ(y−y’)2÷N+(1÷12)
M1,1 = Σ{(x−x’)×(y−y’)}÷N+(1÷12)
なお、細胞領域とは、細胞が写った位相差画像をフィルタ処理した後、さらに画像を2値化して得られる2値化画像において、白い画素で表される一つ一つの閉領域のことである(2値化画像において黒い画素はバックグラウンド)。
x、yは細胞領域に含まれるピクセルの座標を示す。
x’、y’は細胞領域に含まれるピクセルの重心位置の座標を示す。
Nは細胞領域に含まれるピクセル数を示す。
Aは、画像の1ピクセルに対応する実際の長さである。例えば、対象とする画像が1ピクセル=4μmである場合、A=4となる。
図5は、細胞の平均的な密度が異なるコロニーを複数示す図である。図5に示すように、培養途中の細胞の密度は、均一でなく、まちまちである。本願の発明者らは、増殖中の細胞群は、細胞の密度と増殖率とに相関があることを見出した。したがって、発明者らは細胞の密度を培養状態の評価指標として求めることにより、増殖率を精度よく予測できると考えた。本実施形態では、一つの細胞の周辺にどれぐらいの数の細胞(周辺細胞)が位置するかを密度の基準とする。このようにすると、コロニー全体の大きさと関係なく密度パラメータの値が定まるため、細胞の密集度合いを適切に反映し、細胞の増殖度合いを予測するのに良好な指標となる。
[増殖予測装置の構成]
図8は、実施例1の増殖予測装置1の構成を概略的に示す図である。増殖予測装置1は、記録部2と制御部3と表示部4と顕微鏡5とを備える。顕微鏡5は、例えば、撮影部6を有する倒立顕微鏡であり、培養中の細胞を撮影して画像を制御部3へ送信することができる。また、顕微鏡5が有するステージは、増殖予測装置1からの指示信号によって制御されることができ、撮影部6は複数の位置から培養中の細胞を撮影することができる。
図9は、実施例1の増殖予測装置1が実行する処理のフローを示すフローチャートである。処理のフローの各ステップにおける増殖予測装置1の動作は以下のとおりである。
取得部31が培養している細胞の画像を顕微鏡5から取得し続け、算出部32が各細胞にコロニーIDを付与する。
算出部32が、取得部31が第1時点において取得した画像を用いて、第1時点の間葉系幹細胞の培養状態に基づいて、間葉系幹細胞の将来の増殖状態を予測するための指標をコロニーごとに算出する。また、算出部32が第1時点における各コロニーに含まれる細胞の個数をカウントする。
予測部33が、算出部32が算出した指標と細胞の個数と予め決定しておいた判別式とに基づいて、上記第1時点よりも後の第2時点の間葉系幹細胞の増殖状態をコロニーごとに予測する。
実施例1に係る増殖予測装置1では、算出部32は各コロニーの長さパラメータを決定し、予測部33は、各コロニーの細胞の個数と長さパラメータとに基づいて、将来の細胞の増殖度合いを予測した。これに対して、実施例2に係る増殖予測装置1では、算出部32は各コロニーの密度パラメータを決定し、予測部33は、各コロニーの細胞の個数と密度パラメータとに基づいて、将来の細胞の増殖度合いを予測する。
実施例1および2の説明において、増殖予測装置1は、予め決定された判別式を用いて将来の細胞の増殖度合いを決定した。増殖予測装置1は、判別式を決定する判別式決定部をさらに有してもよい。判別式決定部は、例えば、[判別式]の欄で説明したのと同様の手順で判別式を決定する。
本開示の予測手法を支持する実験例を以下に記述する。
実験では、人口膝関節置換術時に採取した滑膜組織を培養することとした。まず、滑膜組織をcollagenase処理し、得られた1000個の有核細胞を6 well plateに播種した。滑膜組織を6 well plateに3時間かけて接着させ、増殖培地(αMEM, 10%FBS, 1% Antibiotic)を交換し、タイムラプス顕微鏡を用いて経過を観察した。タイムラプス顕微鏡においては、6時間ごとに14日間継続的に滑膜組織の培養状態を撮影し続け、計50万枚の画像を得た。
上記の説明では、同一の間葉系幹細胞を起源とする間葉系幹細胞の集合を一つのコロニーとして定義した。このコロニーの定義の場合、培養開始後から細胞の分裂をトラッキングし続ける必要がある。以下に、単一時点における画像に基づいてコロニーを定義する方法を説明する。
上記の説明では、第1時点の細胞の個数と長さパラメータと第2時点の細胞の個数との組み合わせの集合、または、第1時点の細胞の個数と密度パラメータと第2時点の細胞の個数との組み合わせの集合を用いて、判別式を決定した。
Claims (11)
- 第1時点の間葉系幹細胞の培養状態に基づいて、前記間葉系幹細胞の将来の増殖状態を予測するための指標を算出する算出ステップと、
前記指標と判別式とに基づいて、前記第1時点よりも後の第2時点の前記間葉系幹細胞の増殖状態を予測する予測ステップと、
を含む増殖予測方法。 - 前記指標は、前記間葉系幹細胞の細胞群であるコロニーごとに前記間葉系幹細胞の形態情報に基づいて算出される、
請求項1に記載の増殖予測方法。 - 前記形態情報は、前記間葉系幹細胞の長さを表す長さパラメータである、
請求項2に記載の増殖予測方法。 - 前記長さパラメータは、前記コロニーに含まれる前記間葉系幹細胞の個数に対する、長軸が所定の長さ以下の前記間葉系幹細胞の個数として算出される、
請求項3に記載の増殖予測方法。 - 前記所定の長さは、60マイクロメートルである、
請求項4に記載の増殖予測方法。 - 前記コロニーは、同一の前記間葉系幹細胞を起源とする間葉系幹細胞の集合である、
請求項2に記載の増殖予測方法。 - 前記指標は、前記間葉系幹細胞の密度を表す密度パラメータに基づいて算出される、
請求項2に記載の増殖予測方法。 - 前記判別式は、培養を開始して96時間経過してから24時間以内の前記間葉系幹細胞の形態情報と前記培養を開始して336時間経過してから24時間以内の前記間葉系幹細胞の個数情報とに基づいて算出される、
請求項1に記載の増殖予測方法。 - 前記第1時点は、培養を開始して96時間経過してから24時間以内の何れかの時点であり、
前記第2時点は、培養を開始して336時間経過してから24時間以内の何れかの時点である、
請求項1に記載の増殖予測方法。 - 培養している細胞の画像を取得する取得部と、
前記画像に写った、第1時点の間葉系幹細胞の培養状態に基づいて、前記間葉系幹細胞の将来の増殖状態を予測するための指標を算出する算出部と、
前記指標と判別式とに基づいて、前記第1時点よりも後の第2時点の前記間葉系幹細胞の増殖状態を予測する予測部と、
を備える増殖予測装置。 - 培養している細胞の画像を取得する取得ステップと、
前記画像に写った、第1時点の間葉系幹細胞の培養状態に基づいて、前記間葉系幹細胞の将来の増殖状態を予測するための指標を算出する算出ステップと、
前記指標と判別式とに基づいて、前記第1時点よりも後の第2時点の前記間葉系幹細胞の増殖状態を予測する予測ステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017124528A JP2019004794A (ja) | 2017-06-26 | 2017-06-26 | 増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム |
JP2022148900A JP7428353B2 (ja) | 2017-06-26 | 2022-09-20 | 増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017124528A JP2019004794A (ja) | 2017-06-26 | 2017-06-26 | 増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022148900A Division JP7428353B2 (ja) | 2017-06-26 | 2022-09-20 | 増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019004794A true JP2019004794A (ja) | 2019-01-17 |
Family
ID=65025532
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017124528A Pending JP2019004794A (ja) | 2017-06-26 | 2017-06-26 | 増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム |
JP2022148900A Active JP7428353B2 (ja) | 2017-06-26 | 2022-09-20 | 増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022148900A Active JP7428353B2 (ja) | 2017-06-26 | 2022-09-20 | 増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP2019004794A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2022190566A1 (ja) * | 2021-03-12 | 2022-09-15 | ||
JP2022173309A (ja) * | 2017-06-26 | 2022-11-18 | 大日本印刷株式会社 | 増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム |
CN119963497A (zh) * | 2025-01-07 | 2025-05-09 | 华辰未来(北京)生物医学技术有限公司 | 基于人体干细胞的检测方法 |
CN119963497B (en) * | 2025-01-07 | 2025-07-22 | 华辰未来(北京)生物医学技术有限公司 | Detection method based on human stem cells |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005531507A (ja) * | 2002-03-02 | 2005-10-20 | ザ ボード オブ リージェンツ,ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム | ストローマ細胞前駆体による抗癌物質の局所的な産生および/または送達方法 |
JP2009044974A (ja) * | 2007-08-16 | 2009-03-05 | Univ Nagoya | 細胞の品質を予測する予測モデルの構築法、予測モデルの構築用ブログラム、該プログラムを記録した記録媒体、予測モデルの構築用装置 |
JP2014083042A (ja) * | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Ehime Univ | 細胞の評価方法およびその利用 |
WO2017073656A1 (ja) * | 2015-10-27 | 2017-05-04 | 株式会社カネカ | 間葉系幹細胞を含む細胞集団の製造方法、間葉系幹細胞、細胞集団、並びに医薬組成物 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019004794A (ja) | 2017-06-26 | 2019-01-17 | 大日本印刷株式会社 | 増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム |
-
2017
- 2017-06-26 JP JP2017124528A patent/JP2019004794A/ja active Pending
-
2022
- 2022-09-20 JP JP2022148900A patent/JP7428353B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005531507A (ja) * | 2002-03-02 | 2005-10-20 | ザ ボード オブ リージェンツ,ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム | ストローマ細胞前駆体による抗癌物質の局所的な産生および/または送達方法 |
JP2009044974A (ja) * | 2007-08-16 | 2009-03-05 | Univ Nagoya | 細胞の品質を予測する予測モデルの構築法、予測モデルの構築用ブログラム、該プログラムを記録した記録媒体、予測モデルの構築用装置 |
JP2014083042A (ja) * | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Ehime Univ | 細胞の評価方法およびその利用 |
WO2017073656A1 (ja) * | 2015-10-27 | 2017-05-04 | 株式会社カネカ | 間葉系幹細胞を含む細胞集団の製造方法、間葉系幹細胞、細胞集団、並びに医薬組成物 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
THE INTERNATIONAL JOURNAL OF DEVELOPMENTAL BIOLOGY, vol. 55, JPN6020051316, 2011, pages 181 - 187, ISSN: 0004709940 * |
組織培養研究, vol. 35, no. 1, JPN6020051315, 2016, pages 113, ISSN: 0004709939 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022173309A (ja) * | 2017-06-26 | 2022-11-18 | 大日本印刷株式会社 | 増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム |
JP7428353B2 (ja) | 2017-06-26 | 2024-02-06 | 大日本印刷株式会社 | 増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム |
JPWO2022190566A1 (ja) * | 2021-03-12 | 2022-09-15 | ||
WO2022190566A1 (ja) | 2021-03-12 | 2022-09-15 | 富士フイルム株式会社 | 関節症治療剤の製造方法及び関節症治療剤 |
JP7681279B2 (ja) | 2021-03-12 | 2025-05-22 | 富士フイルム株式会社 | 関節症治療剤の製造方法及び関節症治療剤 |
CN119963497A (zh) * | 2025-01-07 | 2025-05-09 | 华辰未来(北京)生物医学技术有限公司 | 基于人体干细胞的检测方法 |
CN119963497B (en) * | 2025-01-07 | 2025-07-22 | 华辰未来(北京)生物医学技术有限公司 | Detection method based on human stem cells |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7428353B2 (ja) | 2024-02-06 |
JP2022173309A (ja) | 2022-11-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7428353B2 (ja) | 増殖予測方法、増殖予測装置およびプログラム | |
JP6097951B2 (ja) | 幹細胞分化判定装置および方法並びにプログラム | |
US10214717B2 (en) | Cell determination device, cell determination method, and cell determination program | |
JP6595156B2 (ja) | 細胞画像取得装置および方法並びにプログラム | |
US10504223B2 (en) | Cell image evaluation device, method, and program | |
JP6301199B2 (ja) | 細胞評価装置および方法並びにプログラム | |
US10494598B2 (en) | Observation image capturing and evaluation device, method, and program | |
JP5854418B2 (ja) | 細胞培養環境評価方法及びその装置 | |
DK2939212T3 (en) | Visuel cardiomyocytanalyse | |
JP6173950B2 (ja) | 細胞撮像制御装置および方法並びにプログラム | |
JP2017023055A (ja) | 細胞管理システム、プログラム、及び、細胞管理方法 | |
JP2013039113A (ja) | 細胞品質管理方法及び細胞の生産方法 | |
JPWO2015193951A1 (ja) | 観察装置、観察方法、観察システム、そのプログラム、および細胞の製造方法 | |
WO2016088243A1 (ja) | 判定装置、観察システム、観察方法、そのプログラム、細胞の製造方法、および細胞 | |
JP7011770B2 (ja) | 細胞培養状態評価装置 | |
JP2016158576A (ja) | 細胞群検出装置および方法並びにプログラム | |
JP2016158577A (ja) | 細胞コロニー検出装置および方法並びにプログラム | |
Sieracki¹ | Enumeration and sizing of micro-organisms using digital image analysis | |
WO2015025507A1 (ja) | 幹細胞分化判定装置および方法並びにプログラム | |
EP4516893A1 (en) | Subculture timing determination method, subculture timing determination system, and cell culture system | |
JP6832970B2 (ja) | 細胞コロニー検出装置および方法並びにプログラム | |
JP7223597B2 (ja) | 細胞分裂を同定する方法 | |
On et al. | 3D Reconstruction of Phase Contrast Images Using Focus Measures | |
JP2018157830A (ja) | 細胞画像取得装置および方法並びにプログラム | |
RU2695061C1 (ru) | Способ характеристики пористости скаффолдов и/или клеточно-инженерных конструкций |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20170724 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200313 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210112 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210311 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210831 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211018 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220222 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20220422 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220816 |