MSCの細胞数と増殖率を非剥離で迅速かつ正確に測定

MSCの細胞数と増殖率を非剥離で迅速かつ正確に測定

ポイント

MSC間葉系幹細胞)をはじめとするヒト体性幹細胞の細胞数の経時的変化を、細胞を回収することなく正確に計測することができます。

概要

MSCをはじめとするヒト体性幹細胞は、細胞分裂回数が限られており、継代を重ねるたびに細胞の増殖率が低下します。そのため、使用する細胞の継代数ごとの細胞増殖能を測定し、どの範囲の継代数の細胞が使用目的に適しているかを開発段階で把握しておくことが大切です。また、不適切な培養条件によって細胞の形質が変化してしまうと異常増殖を認めることもあり、細胞増殖速度は培養条件が適切であるかどうかを評価する指標として重要です。
なお、初代培養においては、培養を開始しても増殖が確認できない場合もあります。そのような場合は増殖中の細胞数を経時的に把握し、その培養の継続性の必要の有無の判断が必要となりますが、一般的には作業者による目視による判断が行われています。

課題

課題
細胞数カウントの作業負荷、細胞ダメージが大きい

細胞数をカウントするには、細胞を培養容器から剥離させる必要があるため、作業者にとっては時間と労力を要し、また細胞にもダメージを与えてしまいます。

課題
継続した細胞数測定が不可能

細胞の増殖速度を計測する場合は、同じ培養容器内の細胞数を一定の期間、等間隔で測定し続けることが理想的です。しかし細胞を回収・分散させて計測する方法は侵襲的検査であるため、同等の播種条件のサンプルを多数準備し、測定ごとに侵襲的処理をしながら計測する必要があり、サンプル数確保の制約などの課題が生じます。

ソリューション

培養中の細胞の位相差画像を自動取得し、細胞数の変化を非侵襲、かつ経時的に計測することで、細胞を無駄にせずそのまま次の培養工程に進ませることが可能です。再生医療等製品の細胞製造工程においては、多くの場合、十分に豊富な細胞数が確保できない場合が多く、非染色による非侵襲検査が望まれます。また、自家細胞の培養においては、厳格な製造工程設定が難しく、細胞の増殖状況などの状態をみながらある程度柔軟に対応できる工程構築が必要です。そのような工程管理においては、リアルタイムで細胞の増殖状況を把握可能な、自動画像取得かつ画像解析を用いた非侵襲な細胞数測定が効果的です。
柔軟な製造工程構築に向けた開発や実際の製造には、インキュベータに顕微鏡とカメラが内蔵された細胞培養観察装置「BioStation CT」やインキュベータ内に設置した細胞観察装置「BioStudio-T」や「BioStudio-mini」のような、細胞へのストレスを低減し、かつタイリング機能による容器全体のリアルタイム観察が可能な装置が有用です。画像解析ソフトウェア「Cell Analysisモジュール」の製品情報はこちら細胞培養観察装置「BioStation CT」の製品情報はこちら細胞観察装置「BioStudio-T」の製品情報はこちら細胞観察装置「BioStudio-mini」の製品情報はこちら

位相差画像を用いた非侵襲的画像解析によるMSC細胞の細胞数計測

位相差画像を用いた非侵襲的画像解析によるMSCの細胞数計測(骨髄由来間葉系幹細胞UE7T-13(JCRB1154))
細胞密度が異なる画像において細胞検出可能。
左:位相差画像、右:画像解析により検出されたMSC
上:低密度、下:中密度

左:位相差画像の画像解析による自動計測結果、右:マニュアルカウントに用いた蛍光画像

左:位相差画像の画像解析による自動計測結果、右:マニュアルカウントに用いた蛍光画像

マニュアルカウントと自動計測の比較(骨髄由来間葉系幹細胞UE7T-13(JCRB1154))

マニュアルカウントと自動計測の比較(骨髄由来間葉系幹細胞UE7T-13(JCRB1154))
様々な培養期間で培養したUE7T-13の位相差画像から細胞数を自動計測しました。また、核をSYTO24で染色して蛍光画像も取得し、核の染色像に基づきマニュアルカウントした細胞数と比較しました。

活用シーン

培養プロセス構築のための評価指標に

  • 培養条件の妥当性検証
  • 使用可能な継代数や分裂回数の把握、培地組成、継代方法など
  • 形質転換による異常増殖細胞の検出
  • 培養環境の妥当性検証(温度、酸素濃度など)
  • 細胞株間の増殖性の比較

お客様の声

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山口大学 大学院医学系研究科 消化器内科学 オープンラボ
教授 高見 太郎 先生(左)とラボの皆様

研究内容培養骨髄間葉系細胞を用いた肝臓再生療法の開発

他社にはない解析の多様性が決め手
骨髄細胞の品質を予期的に考えることが可能に

CL-Quant導入前から「非破壊的な」評価方法として、細胞占有面積の解析は行っていました。しかし、増殖性の評価しかできず、「非破壊的に細胞の状態を評価したい」という点が課題でした。CL-Quantは様々なアプローチから細胞画像の評価ができるという特徴があり、そこが導入の決め手の1つでした。
CL-Quantは浮遊細胞や細かい浮遊物など、他社では扱っていないような項目も検出できます。これらの様々な項目の組み合わせをカスタムオーダーすることで、いろいろな角度から品質について予期的に考えることが可能となりました。今後の研究においても、様々な視点から評価することにより、今まで以上に高品質な骨髄細胞の培養ができると考えております。

※画像解析ソフトウェアCL-Quantの各解析機能は、2021年6月よりNIS-Elementsにてご提供いたします。
NIS-Elements Cell Analysisモジュール

画像解析ソフトウェアNIS-Elements Cell Analysisモジュール

画像解析ソフトウェアNIS-Elements Cell Analysisモジュール

蛍光や共焦点画像解析で実績を積み上げてきたNIS-Elementsに、細胞培養観察装置BioStation CT やBioStudio-Tの開発を通じて蓄積したノウハウを元に位相差画像解析の精度を加えた画像解析ソフトウェアです。

画像解析の技術と品質評価のノウハウで
細胞培養の課題解決に貢献します。

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※お問い合わせは、上記のリンクより株式会社ニコンソリューションズにて承ります。

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