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画像情報解析を用いた細胞培養培地の超効率的最適化法

  • 創薬科学研究科
  • 基盤創薬学専攻
  • 細胞分子情報学分野
  • 創薬生物科学講座

准教授 加藤 竜司[かとう りゅうじ]

http://www.ps.nagoya-u.ac.jp/lab_pages/CMB/index.html

シーズの概要

近年ヒト細胞は、医療用、医薬品・医療機器、創薬用の生体材料として重要であり、安定かつ効率的・経済的な培地の開発は重要である。
本技術は、細胞の位相差顕微鏡画像の情報解析により、培地中の細胞の形(表現型)を定量的な指紋情報へと変換する。このビッグデータのコンピュータ解析により、培地の有効性・機能性・安全性を、細胞の形の類似度や変化量で定量的に評価する技術である。
この技術を用いると、目的とする細胞活性(増殖や分化など)に近い細胞形態を示す培地条件を画像情報のみから評価が可能で、培地基礎成分や添加因子の条件最適化などが評価できる。

この研究の新規性・独創性

細胞の表現型解析の多くは、細胞の染色が必要とされるが、本技術は染色などを一切用いない位相差顕微鏡画像から細胞形態情報を定量的な表現型情報として抽出・活用できる点が新規性が高い。また、画像から得られる細胞の「形の情報」を、比較解析に有効な指紋情報として変換・活用できる点も新しい。特に我々は培養中の細胞集団における形のヘテロ性情報をプロファイル化する解析アルゴリズムを開発しており、細胞の僅かな変化をロバストに評価できる方法として独創性が高い。

産学連携を目指した応用研究

これまで我々は
・再生医療や幹細胞研究のための培地成分・培養プロトコルの最適化
・血清成分や組換えタンパク質などの添加因子を置き換える小分子化合物の効率的スクリーニング
・培地性能表示のための増殖率に変わる新規評価基準作成
などにおいて実績を有している。培地開発メーカーとの新規培地開発、再生医療関連企業との培養方法最適化、などの共同研究をお待ちしています。

一言アピール

我々は単なる画像解析屋ではなく、細胞培養からアルゴリズム開発までバイオからインフォマティクスまで全ての工程を網羅した開発能力とコンサルティングが可能なところが強みです。

キーワード

細胞培養、培地開発、画像解析、細胞形態情報、最適化研究、効率化研究

保有技術

  • 細胞画像解析技術
  • 細胞形態情報解析

主な機器

  • 自動細胞撮影装置

主な特許

  • 特許5854418 細胞培養環境評価方法及びその装置
  • 特許5181385  細胞の品質を予測する予測モデルの構築法

主な論文

  • Sasaki H, Enomoto J, Ikeda Y, Honda H, Fukuda J, Kato R. Comparisons of cell culture medium using distribution of morphological features in microdevice., J Biosci Bioeng. 2016, 121(1), 117-23.
  • Kawai S, Sasaki H, Okada N, Kanie K, Yokoshima S, Fukuyama T, Honda H, Kato R. Morphological Evaluation of Non-labeled Cells to Detect Stimulation of Nerve Growth Factor Expression by Lyconadin B., J. Biomol. Screen. 2016, 21, 795-803.
  • Sasaki H, Matsuoka F, Yamamoto W, Kojima K, Honda H, Kato R. Image-based cell quality assessment: Modeling of cell morphology and quality for clinical cell therapy, Studies in Mechanobiology, Tissue Engineering and Biomaterials, Chapter "Computational modeling in tissue engineering", 2012, 10, 207-226.