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コンピュータの目で細胞の品質を評価する

2020年4月3日
愛媛大学 工学部

 幹細胞を使った再生医療の世界では、採取して培養した幹細胞の状態が、その後の治療の成否に大きく影響を及ぼします。しかし、その管理は細胞培養技術者の経験に大きく依存しており、大量に培養をすることが難しい状況にあります。産業化による更なる普及に向けて、培養幹細胞の品質評価の方法を開発することは大切な課題であります。

 これまでの研究で、ヒト表皮角化幹細胞は培養中に高い運動活性を示すことから、幹細胞の速度測定によって品質評価が可能であることが原理的に示されていました。しかし、その動きを測定するためには、培養を手助けするフィーダー細胞と幹細胞の集団であるコロニーとを分別し、幹細胞コロニーの速度計測を、技術者が顕微鏡を使って目視で行っていました。

 工学部情報工学科の木下浩二講師は、東京医科歯科大学の難波大輔准教授と共同で、画像解析の技術を使って、自動的に品質を評価する技術を開発しました。位相差顕微鏡で撮影された映像から、細胞境界の分岐点ならびに細胞核の中心点を抽出することでコロニーらしさを評価する指標を考案し、フィーダー細胞中の角化細胞コロニーの領域を自動的に抽出しました(図1)。そして、映像中の動き(オプティカルフロー)を明るさの変化から推定することで、コロニーの速度計測を行いました(図2)。その結果、人間が目視で計測した結果と同じような結果を得ることができました(図3)。

 この技術は、再生医療における培養幹細胞の維持・管理のための品質評価法として利用可能です。

図 1:コロニー領域の同定方法図 1:コロニー領域の同定方法
図 2:オプティカルフローによる動きの計測図 2:オプティカルフローによる動きの計測
図 3:計測結果図 3:計測結果
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