CN107407674A - 细胞分析装置、细胞分析装置的控制方法及程序 - Google Patents

细胞分析装置、细胞分析装置的控制方法及程序 Download PDF

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Abstract

本发明的细胞分析装置10的处理部111进行使第1荧光染料消光的失活处理,使消光的第1荧光染料中的一部分的第1荧光染料活化的活化处理,向受试细胞照射来自光源部11的光而由摄像部19对荧光进行摄像的摄像处理而取得第1图像。处理部111基于第1图像而提取基于第1荧光染料的辉点,将提取的辉点分类到每1个对应于第1物质的组,基于分类的组的数而取得受试细胞中的第1物质的数,基于取得的第1物质的数而取得成为治疗方针的判断的指标的治疗指标信息,将取得的治疗指标信息显示于显示部120。

Description

细胞分析装置、细胞分析装置的控制方法及程序
【技术领域】
本发明涉及细胞分析装置、细胞分析装置的控制方法、及被细胞分析装置的计算机执行的程序。
【背景技术】
在指定的疾病中,特定的基因或特定的蛋白质等与病状的进行相关。对于从受试者采集的细胞确认特定的物质的存在及状况在这些疾病的诊断及治疗方针的决定中极有用。
例如,乳腺癌的情况,作为预后因子的HER2基因根据病状的进行而扩增。在专利文献1中,HER2基因的扩增使用FISH法进行解析。具体而言,将与HER2基因的DNA结合的核酸探针(HER2探针)和与第17染色体的着丝粒区域(CEP17)结合的核酸探针(CEP17探针)由各自不同的荧光染料标记,对1个细胞之中的从各探针发生的荧光进行计数。进而,在相对于CEP17的荧光的数的HER2基因的荧光的数的比在指定的值以上时,HER2基因的扩增是阳性,当此比不足指定的值时,判断为HER2基因的扩增是阴性。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:特开2012-103077号公报
【发明内容】
【发明要解决的技术课题】
在上述诊断方法中,面对诊断,例如,显示荧光的分布状态的图像被提供于医师等。要求医师等一边参照提供的图像一边确定病状的烦琐的作业。另外,在上述诊断方法中,为了将提供的图像由目测确认而进行病状的确定,医师等面对判断而要求熟练的技术,同时在该诊断中还有发生由人导致的偏差的忧虑。
【解决课题的技术方案】
本发明的第1实施方式涉及的细胞分析装置具备对于受试细胞照射光的光源部,所述受试细胞含与第1荧光染料结合、成为治疗方针的判断的指标的第1物质,对由光发生的荧光进行摄像的摄像部,对由摄像部得到的图像进行处理的处理部,及显示由处理部的处理结果的显示部。处理部进行使第1荧光染料消光的失活处理,使消光的第1荧光染料中的一部分的第1荧光染料活化的活化处理,向受试细胞照射来自光源部的光而由摄像部对荧光进行摄像的摄像处理而取得第1图像,基于第1图像而提取基于第1荧光染料的辉点,将提取的辉点分类到每1个对应于第1物质的组,基于分类的组的数而取得受试细胞中的第1物质的数,基于取得的第1物质的数而取得成为治疗方针的判断的指标的治疗指标信息,将取得的治疗指标信息显示于显示部。
本发明的第2实施方式涉及细胞分析装置的控制方法。本实施方式涉及的细胞分析装置的控制方法进行使含于受试细胞中、与成为治疗方针的判断的指标的第1物质结合的第1荧光染料消光的失活处理,使消光的第1荧光染料中的一部分的第1荧光染料活化的活化处理,向受试细胞照射光而对荧光进行摄像的摄像处理而取得第1图像,基于第1图像而提取基于第1荧光染料的辉点,将提取的辉点分类到每1个对应于第1物质的组,基于分类的组的数而取得受试细胞中的第1物质的数,基于取得的第1物质的数而取得成为治疗方针的判断的指标的治疗指标信息,显示取得的治疗指标信息。
本发明的第3实施方式涉及的程序在具备对于受试细胞照射光的光源部,所述受试细胞含与第1荧光染料结合、成为治疗方针的判断的指标的第1物质,对由光发生的荧光进行摄像的摄像部,及显示部的细胞分析装置的计算机中执行以下步骤:进行使第1荧光染料消光的失活处理,使消光的第1荧光染料中的一部分的第1荧光染料活化的活化处理,向受试细胞照射来自光源部的光而由摄像部对荧光进行摄像的摄像处理而取得第1图像的步骤、基于第1图像而提取基于第1荧光染料的辉点的步骤、将提取的辉点分类到每1个对应于第1物质的组,基于分类的组的数而取得受试细胞中的第1物质的数的步骤、基于取得的第1物质的数而取得成为治疗方针的判断的指标的治疗指标信息的步骤、将取得的治疗指标信息显示于显示部的步骤。
【发明效果】
本发明不要求烦琐的作业,高精度地进行诊断变得可能。
【附图说明】
【图1】图1是显示实施方式1涉及的细胞分析装置的构成的图。
【图2】图2(a)是显示实施方式1涉及的第1荧光染料与第1物质结合的状态的图,图2(b)是显示实施方式1涉及的第2荧光染料与第2物质结合的状态的图。
【图3】图3(a)是显示实施方式1涉及的全部第1荧光染料处于活性状态的图,图3(b)是显示实施方式1涉及的全部第1荧光染料处于消光状态的图,图3(c)、(d)是显示实施方式1涉及的第1荧光染料的一部分处于活性状态的的图。
【图4】图4(a)、(b)各自是显示在实施方式1涉及的第1处理工序中的图像取得处理及分析处理的流程图。
【图5】图5(a)是对实施方式1涉及的取得再活化衍射界限图像及物质的数的顺序进行说明的图,图5(b)是对实施方式1涉及的取得衍射界限图像的顺序进行说明的图。
【图6】图6(a)、(b)是显示在实施方式1涉及的第2处理工序中的图像取得处理及分析处理的流程图。
【图7】图7是对实施方式1涉及的取得超分辨图像及物质的数的顺序进行说明的图。
【图8】图8(a)~(d)是显示在实施方式1涉及的第1处理工序中取得的阳性的参照图像的图。
【图9】图9(a)~(d)是显示在实施方式1涉及的第2处理工序中取得的阳性的参照图像的图,图9(e)~(g)是显示在实施方式1涉及的第2处理工序中取得的阴性的参照图像的图。
【图10】图10(a)~(d)是显示在比较例1中取得的阳性的参照图像的图,图10(e)~(g)是显示在比较例2中取得的阳性的参照图像的图。
【图11】图11是显示实施方式1涉及的显示处理的流程图。
【图12】图12(a)、(b)是显示实施方式1涉及的显示于显示部的画面的构成的图。
【图13】图13是显示在实施方式2涉及的第1处理工序中的图像取得处理的流程图。
【图14】图14(a)、(b)各自是显示在实施方式2涉及的第2处理工序中的图像取得处理及分析处理的流程图。
【图15】图15(a)、(b)各自是显示在实施方式2的变更例涉及的第1处理工序及第2处理工序中的图像取得处理的流程图。
【图16】图16(a)是显示实施方式3涉及的细胞分析装置的构成的图,图16(b)是显示实施方式3涉及的2个焦点根据在光轴方向的荧光的发光点的位置在光接收面上旋转的图。
【图17】图17(a)、(b)是显示实施方式3涉及的3维超分辨图像的图,图17(c)、(d)是显示以Z轴方向及Y轴方向参照实施方式3涉及的3维超分辨图像时的图像的图。
【图18】图18是显示实施方式3涉及的显示于显示部的画面的构成的图。
【实施方式】
接下来示的实施方式是在取得关于乳腺癌的信息的细胞分析装置上应用本发明的。
细胞分析装置显示的“治疗指标信息”是指成为医师等确定投药、手术或观察经过等的治疗方针时的指标的信息。在以下的实施方式中,作为治疗指标信息的一例,以作为乳腺癌的预后因子之一的HER2基因的数作为第1物质的数而进行计数,以计数值、与CEP17的数的比的判断结果作为治疗指标信息取得而显示。基于此治疗指标信息,医师等可确认HER2基因的扩增情况。由此,例如,可判断在所述患者的乳腺癌治疗中使用作为以HER2基因作为特异性靶的分子目标药剂的赫赛汀(注册商标)、一般名曲妥珠单抗与否的投药方针。再者,细胞分析装置显示的不限于上述的治疗指标信息。也可以作为第1物质的疾病标志物的计数值或第1物质和第2物质的比等作为成为判断与疾病标志物关联的疾病的进行状况时的指标的“治疗指标信息”输出。
【1.实施方式1】
如图1所示,细胞分析装置10具备光源部11,快门12,1/4波长板13,扩束器14,聚光透镜15,二向色镜16,物镜17,镜台18,摄像部19,控制器20、21,及信息处理装置100。摄像部19具备聚光透镜19a和摄像元件19b。摄像元件19b是例如,CCD、EMCCD、CMOS、科学CMOS像传感器。
在镜台18上设置有加载了试样的载玻片22。试样含受试细胞,在受试细胞的核之中,含第1物质和第2物质。成为检测对象的第1物质及第2物质是例如成为疾病标志物的基因、蛋白质或肽等的生物体物质。具体而言,在实施方式1中,受试细胞是从病变组织采集的细胞。另外,第1物质是HER2基因,第2物质是第17染色体的着丝粒区域(CEP17)。HER2基因是乳腺癌的疾病标志物。CEP17在正常细胞中与HER2基因同数存在,罹患乳腺癌等也不增殖。因此,以CEP17作为成为测定HER2基因的扩增时的基准的内部对照使用。
在试样中,在第1物质上结合了第1荧光染料,在第2物质上结合了第2荧光染料。第1荧光染料能切换为通过照射来自光源11a的光而发生荧光的活性状态和照射了来自光源11a的光也不发生荧光的无活性状态。第1荧光染料被照射来自光源11a的光则失活,被照射来自光源11c的光则活化。以下,将失活称为“消光”。受试细胞的核由第3荧光染料进行染色。
在实施方式1中,由来自光源11c的光将第1荧光染料从消光状态活化。光源11c的光也在对第3荧光染料激发荧光时使用。这样,因为可将来自光源11c的光在第1荧光染料的活化和第3荧光染料的激发中共用,从而可企图实现细胞分析装置10的构成的简便化。也可代替由光的作用而由热或化学药品等的作用进行第1荧光染料的活化。
光源部11对于受试细胞照射光。光源部11具备光源11a、11b、11c和二向色镜11d、11e。光源11a、11b、11c各自,发射不同的波长的光。作为光源部11,可使用激光源,也可使用汞灯、氙灯、LED等。二向色镜11d透过从光源11b发射的光,反射从光源11a发射的光。二向色镜11e透过从光源11a、11b发射的光,反射从光源11c发射的光。从光源11a、11b、11c各自发射的光的光轴由二向色镜11d、11e使互相一致。通常,光源部11内的光源优选以从光源11b发射的光的波长变得最长,从光源11c发射的光的波长变得最短的方式配置。
光源部11向受试细胞照射光而从受试细胞发生荧光。具体而言,从光源11a、11b、11c发射的光使受试细胞中所含的第1荧光染料、第2荧光染料和第3荧光染料各自激发而发生荧光。
快门12由控制器20驱动,切换使从光源部11发射的光通过的状态和阻断从光源部11发射的光的状态。由此,调整对于受试细胞的光的照射时间。1/4波长板13将从光源部11发射的直线偏光的光变换为圆偏光。荧光染料与指定的偏光方向的光反应。从而,通过将激发用的光变换为圆偏光,激发用的光的偏光方向变得容易与荧光染料反应的偏光方向一致。由此,可对受试细胞中所含的荧光染料激发有效的荧光。扩束器14扩大在载玻片22上的光的照射区域。聚光透镜15以平行光从物镜17照射到载玻片22的方式使光聚光。快门12和1/4波长板13也可紧邻配置于光源11a、11b、11c之后。
二向色镜16反射从光源部11发射的光,透过从受试细胞发生的荧光。物镜17将由二向色镜16反射的光导到载玻片22。镜台18由控制器21驱动,在水平面内移动。由此,在载玻片22上照射广泛的光。从受试细胞发生的荧光通过物镜17,透过二向色镜16。聚光透镜19a对荧光进行聚光而导到摄像元件19b的光接收面。摄像元件19b对荧光进行摄像,输出摄像的图像。
信息处理装置100是个人计算机,具备本体110、显示部120和输入部130。本体110具备处理部111、存储部112和界面113。
处理部111是例如CPU。存储部112是ROM、RAM、硬盘等。处理部111基于存储于存储部112的程序而执行各种各样的功能。处理部111对由摄像元件19b得到的图像进行处理的同时,进行此外的各种各样的处理。另外,处理部111经界面113而控制光源部11的光源11a、11b、11c,摄像元件19b和控制器20、21。显示部120是用于显示由处理部111的处理结果等的显示器。输入部130是用于接受由使用者的指示的输入的键盘和鼠标。
以下,对于由处理部111执行的第1处理工序及第2处理工序进行说明。以下,将从第1荧光染料、第2荧光染料及第3荧光染料激发的荧光的摄像图像各自称为“第1图像”、“第2图像”及“第3图像”。在以下的第1处理工序及第2处理工序的说明中记载的各光的波长、强度及照射时间是应用于第1荧光染料、第2荧光染料及第3荧光染料各自是后述的“(3)实验”中使用的染料时的。各光的波长、强度及照射时间伴随第1荧光染料、第2荧光染料及第3荧光染料变更,另外伴随染料的标记方法或标记密度变更而适宜变更。
【(1)第1处理工序】
首先,参照图2(a)、(b),对于荧光染料的结合形态进行说明。在第1处理工序中,在试样的调制时,在第1物质结合了第1荧光染料。如图2(a)所示,第1荧光染料经与第1物质特异性地结合的中间物质而与第1物质结合。在试样的调制时,在第2物质结合了第2荧光染料。如图2(b)所示,第2荧光染料也另外,经与第2物质特异性地结合的中间物质而与第2物质结合。在试样的调制时,受试细胞的核由第3荧光染料特异性地染色。其中,在第1物质或第2物质是基因的情况中,作为中间物质,可使用核酸探针。另外,在第1物质或第2物质是蛋白质的情况中,作为中间物质,可使用对该蛋白质具有特异性的抗体。再者,结合荧光染料的物质也可根据分析目的变更其对象及数。
如在图3(a)模式性地显示,在一个第1物质上结合了多数的第1荧光染料。在图3(a)中,各自模式性地示结合了第1荧光染料的2个第1物质。同样地,在一个第2物质上还结合了多个第2荧光染料。如上所述,第1荧光染料和第2荧光染料是能由指定波长的激光切换消光状态和活性状态的荧光染料。
在初期状态下,如图3(a)模式性地显示,全部第1荧光染料处于活性状态。在图3(a)中,活性状态以黑色圆点表示。在此状态下,向、受试细胞照射来自光源11a的光指定时间,则如图3(b)所示,全部第1荧光染料消光。在图3(b)中,消光状态以白色圆点表示。
其后,向、受试细胞照射来自光源11c的光指定时间,则例如如图3(c)所示,一部分的第1荧光染料活化。通过调整自光源11c的光的照射时间,被活化的第1荧光染料的比例变化。向、受试细胞照射来自再光源11a的光指定时间,则如图3(b)所示,全部第1荧光染料消光。其后,向、受试细胞照射来自再光源11c的光指定时间,则例如如图3(d)所示,一部分的第1荧光染料活化。如图3(c)、(d)所示,被各回的活化处理活化的第1荧光染料的分布其每次不同。
在第1处理工序中,第1荧光染料一旦被消光之后,再次活化,其后照射激发用的光而对荧光进行摄像。从而,第1图像,例如,如图3(c)一样,在第1荧光染料稀疏地发荧光的状态下取得。第2荧光染料能切换为消光状态和活性状态,在第1处理工序中,不消光而保持初期状态地进行摄像。从而,第2图像,如图3(a)一样,在全部第2荧光染料发荧光的状态下取得。
在第1处理工序中,从光源11a、11b、11c发射的光的波长各自是640nm、730nm、405nm。
如图4(a)所示,在步骤S101中,处理部111通过向受试细胞以20mW照射来自光源11b的光1.5秒钟,从第2荧光染料发生荧光,将发生的荧光由摄像部19摄像。处理部111在向受试细胞照射光之间,重复摄像而取得100个第2图像。再者,在步骤S101中取得100个第2图像,但取得的图像的枚数本身不限于此,也可取得例如1个图像。
在步骤S102中,处理部111通过向受试细胞以1mW照射来自光源11c的光1.5秒钟,从第3荧光染料发生荧光,将发生的荧光由摄像部19摄像。处理部111在向受试细胞照射光之间,重复摄像而取得100个第3图像。再者,在步骤S102中取得100个第3图像,但取得的图像的枚数本身不限于此,也可取得例如1个图像。
在步骤S103中,处理部111通过向受试细胞以80mW照射来自光源11a的光,使第1荧光染料消光。在步骤S104中,处理部111通过向受试细胞以15mW照射来自光源11c的光0.15秒钟,使第1荧光染料活化。在步骤S105中,处理部111通过向受试细胞以80mW照射来自光源11a的光2秒钟,从第1荧光染料发生荧光,将发生的荧光由摄像部19摄像。处理部111在向受试细胞照射光之间,重复摄像而取得100个第1图像。在步骤S105中,由于与步骤S103使用相同的光,在步骤S105中照射光之间,第1荧光染料被消光。由此,第1处理工序的图像取得处理结束。再者,在步骤S105中取得100个第1图像,但取得的图像的枚数本身不限于此,也可取得例如1个图像。
其后,在图4(b)中所示的步骤S111中,处理部111基于第1图像、第2图像及第3图像而各自制成第1荧光染料、第2荧光染料及第3荧光染料的衍射界限图像。以下,将经消光及再活化而取得的荧光染料的衍射界限图像特别称为“再活化衍射界限图像”。
如图5(a)所示,再活化衍射界限图像,如图4(a)的步骤S103~S105所示,通过使通过仅进行1次消光和活化而取得的图像平均化制成。从而,第1荧光染料的再活化衍射界限图像通过使在步骤S105中取得的100个第1图像平均化而制成。
如图5(b)所示,衍射界限图像,如图4(a)的步骤S101、S102所示,通过使不进行消光和活化而取得的图像平均化而制成。从而,第2荧光染料的衍射界限图像通过使在步骤S101中取得的多个第2图像平均化而制成。第3荧光染料的衍射界限图像通过使在步骤S102中取得的多个第3图像平均化而制成。
回到图4(b),在步骤S112中,处理部111使在步骤S111中取得的3个图像重合而制成参照图像。参照图像将后述的判断结果显示于显示的画面。在步骤S113中,处理部111基于在步骤S111中取得的第3荧光染料的衍射界限图像而确定受试细胞的核的区域。
在步骤S114中,处理部111取得第1物质的总数。具体而言,如图5(a)所示,处理部111,在步骤S111中取得的第1荧光染料的再活化衍射界限图像中,算出处于在步骤S113中取得的受试细胞的核的区域内的荧光区域的总面积。接下来,处理部111算出的荧光区域的总面积除以预先存储到存储部112的1个对应于第1物质的荧光区域的面积,以除以结果作为第1物质的总数。再者,第1物质的总数的求出方法不限于荧光区域的总面积除以单位面积的方法。例如,也可将在后述的第2处理工序中使用的图7的方法应用于100个第1图像而求出第1物质的总数。
回到图4(b),在步骤S115中,处理部111与步骤S114同样地取得第2物质的总数。即,处理部111,在步骤S111中取得的第2荧光染料的衍射界限图像中,算出处于在步骤S113中取得的受试细胞的核的区域内的荧光区域的总面积。接下来,处理部111算出的荧光区域的总面积除以预先存储到存储部112的1个对应于第2物质的荧光区域的面积,以除以结果作为第2物质的总数。步骤S114的处理和步骤S115的处理也可改换为顺序变得相反。
在步骤S116中,处理部111算出第1物质的数的总数与第2物质的数的总数的比、即,“第1物质的数/第2物质的数”。例如,在摄像的图像含30个受试细胞时,处理部111通过30个受试细胞中的第1物质的数的总数除以30个受试细胞中的第2物质的数的总数,算出比。由此,第1处理工序的分析处理结束。
在步骤S116中,处理部111也可通过在1个受试细胞中的第1物质的数除以1个受试细胞中的第2物质的数,算出比。此时,处理部111通过使在每个受试细胞取得的第1物质的数平均化而取得在1个受试细胞中的第1物质的数。通过另外,处理部111使在每个受试细胞取得的第2物质的数平均化而取得在1个受试细胞中的第2物质的数。
【(2)第2处理工序】
在第1处理工序中,在摄像时,对于第1荧光染料仅进行1次消光处理和再活化处理,在第2处理工序中,对于第1荧光染料重复多次消光处理、再活化处理及摄像处理而取得第1图像。另外,在第2处理工序中,对于取得的各第1图像而提取辉点,将提取的辉点分类到对应于第1物质的组而取得第1物质的数。
再者推定,第2处理工序在进行第1处理工序中的图像取得处理及分析处理之后,继续这些处理而进行。从而,在第2处理工序中,在图像取得处理的开始时,由第1处理工序中的摄像处理即图4(a)的步骤S105,第1荧光染料处于消光的状态。在不继续第1处理工序而独立地进行第2处理工序的处理时,在图6(a)的步骤S121之前,追加图4(a)的步骤S101~S103,在图6(b)的步骤S132的后段,追加图4(b)的步骤S113,在图6(b)的步骤S133的后段,追加图4(b)的步骤S115。
如图6(a)所示,在步骤S121中,处理部111通过向受试细胞以15mW照射来自光源11c的光0.15秒钟,使第1荧光染料活化。在步骤S122中,处理部111通过向受试细胞以80mW照射来自光源11a的光2.25秒钟,从第1荧光染料发生荧光,将发生的荧光由摄像部19摄像。处理部111,在向受试细胞照射光之间,重复摄像而取得100个第1图像。在步骤S122中照射光之间,第1荧光染料被消光。
在步骤S123中,处理部111判断第1图像的取得结束与否。处理部111将步骤S121、S122的处理重复指定次数。其中,重复29次步骤S121、S122的处理。由此,处理部111将在图4(a)的步骤S105中取得的100个第1图像和将步骤S121、S122的处理重复29次而取得的2900个第1图像相加而取得合计3000个第1图像。
如图6(b)所示,在步骤S131中,处理部111制成第1荧光染料的超分辨图像。
如图7所示,超分辨图像基于由图4(a)的步骤S103~S105和图6(a)的步骤S121~S123取得的第1图像而制成。具体而言,对于各第1图像而由高斯拟合提取荧光的辉点。由此,在2维平面,取得各辉点的坐标。其中,对于第1图像上的各荧光区域,由高斯拟合,在指定范围内得到了与基准波形的匹配时,根据此范围的宽度的辉点区域被分配到各辉点。对于与基准波形在1点匹配的荧光区域的辉点而分配最低水平的宽度的辉点区域。通过由此得到的各辉点的辉点区域全部对于第1图像重合而制成超分辨图像。
从而,第1荧光染料的超分辨图像从在图4(a)的步骤S103~S105和图6(a)的步骤S121、S122中取得的3000个第1图像提取辉点,通过被提取的辉点的辉点区域重合而制成。
回到图6(b),在步骤S132中,处理部111使在步骤S131中取得的第1荧光染料的超分辨图像,和在图4(b)的步骤S111中取得的第2荧光染料的衍射界限图像及第3荧光染料的衍射界限图像重合而制成参照图像。参照图像将后述的判断结果显示于显示的画面。
在步骤S133中,处理部111取得第1物质的数。具体而言,如图7所示,处理部111将步骤S131的超分辨图像的制成时提取的辉点分类到每1个对应于第1物质的组。即,处理部111,首先,在坐标平面定位从3000个第1图像提取的全部辉点。接下来,处理部111用指定的宽度的参照区域扫描坐标平面,参照参照区域内所含的辉点的数。再者,处理部111提取参照区域内所含的辉点的数比阈值多、并且比周围多的参照区域的位置,将在提取的位置中参照区域内所含的辉点的组分类到对应于第1物质的组。再者,将辉点分类到对应于第1物质的组的方法不限于此,也可由其他聚类的方法将辉点分类到对应于第1物质的组。
其中,如参照图3(a)~(d)说明,在一个第1物质上结合了多个第1荧光染料。另外,如图3(c)、(d)所示,与一个第1物质结合的第1荧光染料稀疏地活化,并且,由各回的消光处理及活化处理活化的第1荧光染料的分布不同。因此,对应于第1物质的辉点与每个第1图像略微错开。但是,通过如上所述使辉点组化,互相接近的,基于与一个第1物质结合的多个第1荧光染料的辉点被分类到一个组。
在图6(b)的步骤S133中,处理部111再在坐标平面上确定在步骤S113中取得的受试细胞的核的区域,对受试细胞的核的区域内所含的组的数进行计数。由此,处理部111以计数的组的数作为第1物质的数取得。其中,在第1图像含多个受试细胞时,第1物质的数,例如,通过使在每个受试细胞取得的第1物质的数平均化而取得。
这样,由于受试细胞的核的区域基于在图4(b)的步骤S113中由摄像部19摄像的摄像图像而确定,可在步骤S133中使受试细胞的核的区域和第1荧光染料的辉点在图像上重合,可在每个受试细胞的核的区域圆满地提取第1荧光染料的辉点。由此,可圆满地取得第1物质的数。
在步骤S134中,处理部111算出在步骤S133中取得的第1物质的数和1个受试细胞中的第2物质的数的比、即,“第1物质的数/第2物质的数”。在1个受试细胞中的第2物质的数通过在图4(b)的步骤S115中取得的第2物质的数的总数除以受试细胞中的核的数而取得。由此,第2处理工序的分析处理结束。再者,在图6(a)的步骤S122中取得的第1图像的数不限于100,也可为其他数。
在以下的说明中,基于在第1处理工序的步骤S114、S115中取得的第1物质的总数及第2物质的总数,在取得每个核的第1物质的数及第2物质的数时,与步骤S134同样,进行这些第1物质的总数及第2物质的总数除以受试细胞中的核的数的处理。
如上所述,进行使第1荧光染料消光的失活处理之后,进行活化处理,则与各自的第1物质结合的第1荧光染料中仅一部分被活化。另外,也可发生未被前次的活化处理活化的第1荧光染料被本次的活化处理活化。从而,通过将失活处理、活化处理及摄像处理重复多次,可一边使第1荧光染料均发光,一边使第1荧光染料的荧光分散于各自的第1图像。从而,可从各自的第1图像,圆满地提取基于第1荧光染料的辉点。进而,通过将提取的辉点分类到对应于第1物质的组,可对第1物质的数进行计数。由此,可对在受试细胞中的第1物质的数高精度地进行计数。
再者,在第1处理工序和第2处理工序中,有以可在1分子水平检测第1荧光染料的方式调整从光源11c发射的用于活化的光的强度的必要。实施方式1的情况,活化效率与用于活化的光的强度和用于活化的光的曝光时间的积成比例地升高,活化效率以指定的水平饱和。活化效率是指在消光的第1荧光染料之中,由1次的活化处理活化的第1荧光染料的比例。用于高精度地检测第1荧光染料的活化效率是20%以下,优选为10%以下。通过以活化效率成为期望的值的方式调整用于活化的光的强度和用于活化的光的曝光时间,变得可高精度地检测第1荧光染料。
这样,将活化效率设定为低时,由于使全部第1荧光染料活化而进行检测,重复消光和活化的次数越多越好。但是,重复次数多,则测定时间变长。从而,在实施方式1中,为了使测定时间尽可能变短,将由第1处理工序和第2处理工序重复消光和活化的总次数设为30次。重复消光和活化的次数不限于30次,可考虑活化效率和测定时间而设定为期望的次数。再者,无在1分子水平检测第1荧光染料的必要时,活化效率也可为50%以上。活化效率由受试细胞内的密度确定。
【(3)实验】
接下来,对于发明人进行的实验进行说明。再者,在此实验中,为方便起见,作为第2荧光染料,使用能切换为消光状态和活性状态的染料,但如上所述,在实施方式1中,由于在第1及第2处理工序中第2荧光染料不被消光,也可使用不能切换的荧光染料。作为这样的第2荧光染料,例如,可使用Cy2等的荧光染料。
<HER2的FISH染色试样的制作>
由以下的工序制成实验用的试样。
使用VentanaINFORMDual ISH HER2试剂盒(Roche Diagnostics株式会社制)而进行HER2 Dual ISH 3-in-1对照载玻片(Ventana)上的HER2基因扩增阳性的calu-3、阴性的MCF7细胞的染色。
[FFPE试样的调整工序]
在Dry Block Bath THB(ASONE)上,使对照载玻片于65℃干燥20分钟。将Ez Prep在载玻片上载乘而于75℃进行5分钟脱石蜡。将此操作重复5次之后,浸渍到反应缓冲液中。将Dry Block Bath THB设为90℃,滴下CC2,进行10分钟调理。为了使载玻片不干燥而适宜追加CC2。将此操作进行3次之后,向反应缓冲液浸渍4分钟。将此操作重复3次。在载玻片上滴下80μL的ISH蛋白酶II,盖上盖玻片,在放入37℃的温育器中的湿润箱中进行16分钟酶处理。
向2×SSC浸渍4分钟3次而进行清洗。将HybReady和HER2 DNA混合物探针混合,在载玻片上滴下30μL之后,盖上盖玻片,用胶膜纸封入。在Dry Block Bath THB上于95℃进行20分钟热变性。其后,在44℃的DryBlock Bath THB上进行过夜杂交。在62℃的2×SSC中浸渍4分钟而进行清洗。将此操作重复3次之后,浸渍到反应缓冲液中。在载玻片上滴下500μL的1%BSA/反应缓冲液,在放入37℃的温育器内的湿润箱中进行20分钟封闭。浸渍到反应缓冲液中,清洗。
[染色工序]
将免抗DNP抗体和小鼠抗DIG抗体混合,滴到载玻片,盖上盖玻片,在放入37℃的温育器内的湿润箱中反应20分钟。在反应缓冲液中浸渍3分钟,清洗。将其进行3次。将AlexaFluor 647 F(ab’)2山羊抗兔IgG的片段(H+L)(Life Technologies,A-21246)、AlexaFluor 750山羊抗小鼠IgG(H+L)(Life Technologies,A-21037)、Hoechst 33342(Life Technologies,H1399)(将100mg稀释于PBS 10mL而保存)用1%BSA/反应缓冲液稀释1000倍而向载玻片滴下80μL、盖上盖玻片,在放入37℃的温育器内的湿润箱中反应20分钟。在TBST中浸渍3分钟而进行清洗。将此操作进行3次。在PBS中浸渍3分钟而进行清洗。将此操作进行3次。浸渍到纯化水中而进行清洗。将此操作进行2次之后,用37℃的温育器干燥15分钟。
Alexa Fluor 647对应于上述第1荧光染料。Alexa Fluor 750对应于上述第2荧光染料。Hoechst 33342对应于上述第3荧光染料。
[摄像准备工序]
将0.04μm FluoSphere Dark Red(life technology,F8789)用PBS稀释,在载玻片上滴下50μL、盖上盖玻片而静置10分钟。用PBS 500μL洗流,滴下包埋介质50μL后,盖上盖玻片,用修指甲剂固定。包埋介质的组成如下所述。
1M Tris(pH 7.4)5μL 1M NaCl 1μL 25%葡萄糖40μL 2-巯基乙醇1μL 5000U/mL葡萄糖氧化酶1μL 1000μg/mL过氧化氢酶1μL H2O 51μL
<第1处理工序的处理结果>
对于上述试样进行由第1处理工序的处理。在基于HER2基因扩增阳性的calu-3的试样的情况中,在图4(b)的步骤S112中制成的参照图像示于图8(a)~(d)。在图8(a)~(d)中,虚线箭头表示第1物质、即HER2基因,太线箭头表示第2物质、即CEP17。
由第1处理工序的处理,在图4(b)的步骤S116中算出的比在基于HER2基因扩增阳性的calu-3的试样的情况中是6.12,在基于HER2基因扩增阴性的MCF7细胞的试样的情况中是0.83。在乳腺癌指南中定义,比大于2.2则为阳性,比小于1.8则为阴性,比是1.8以上2.2以下。从而得知,由第1处理工序的处理,对于阳性的试样可适当地判断为阳性,对于阴性的试样可适当判断为阴性。
<第2处理工序的处理结果>
接下来,对于上述试样再进行由第2处理工序的处理。在基于HER2基因扩增阳性的calu-3的试样的情况中,在图6(b)的步骤S132中制成的参照图像示于图9(a)~(d)。在基于HER2基因扩增阴性的MCF7细胞的试样的情况中,在图6(b)的步骤S132中制成的参照图像示于图9(e)~(g)。在图9(a)~(g)中,也与图8(a)~(d)同样、虚线箭头表示第1物质、即HER2基因,太线箭头表示第2物质、即CEP17。
由第2处理工序的处理,在图6(b)的步骤S134中算出的比在基于HER2基因扩增阳性的calu-3的试样的情况中是6.42,在基于HER2基因扩增阴性的MCF7细胞的试样的情况中是1.18。从而得知,由第2处理工序,也对于阳性的试样可适当地判断为阳性,对于阴性的试样可适当地判断为阴性。
<比较例>
接下来,作为比较例1,对于基于HER2基因扩增阳性的calu-3的试样不进行消光和活化而进行取得参照图像的处理。在比较例1中制成的参照图像示于图10(a)~(d)。
此时,算出的比在基于HER2基因扩增阳性的calu-3的试样的情况中是7.48,在基于HER2基因扩增阴性的MCF7细胞的试样的情况中是1.16。从而得知,在比较例1中,也对于阳性的试样可适当地判断为阳性,对于阴性的试样可适当地判断为阴性。
接下来,作为比较例2,对于基于HER2基因扩增阳性的calu-3的试样不使用共聚焦激光显微镜而进行消光和活化而进行取得参照图像的处理。在比较例2中制成的参照图像示于图10(e)~(g)。在比较例2中,无法取得对于第2物质、即CEP17的图像。
对图8(a)~(d)中所示的由第1处理工序的参照图像和图10(a)~(g)中所示的由比较例1、2的参照图像进行比较,得知第1处理工序分离对应于HER2基因的辉点。对图8(a)~(d)中所示的由第1处理工序的参照图像和图9(a)~(d)中所示的由第2处理工序的参照图像进行比较,得知第2处理工序进一步分离对应于HER2基因的辉点。
由图8(a)~图9(d)的参照图像,即使是基于HER2基因扩增阳性的calu-3的试样,作为第2物质的CEP17数少,空间上也良好分离。因此,与CEP17结合的第2荧光染料在消光之后,不先进行再活化的工序,也可确定分解能力高的荧光区域。从而,这样,对于即使不先进行消光和再活化的工序也能确定荧光区域的第2物质通过不进行使第2荧光染料消光的失活处理而取得第2图像,可企图实现处理的简便化。
<其他验证>
在由第2处理工序的处理的实验中,如图9(b)、(d)的被四角形包围的区域所示,确认到基于第1荧光染料的辉点区域线状连接的部分。在由发明人的验证和将其他HER2基因扩增阳性的受试细胞由第2处理工序的处理验证时,也与图9(b)、(d)同样地,在超分辨图像中,确认到辉点区域线状连接的部分。这被认为是,由于伴随乳腺癌的进行而作为第1物质的HER2基因的扩增变得显著,HER2基因间的距离变短,辉点区域线状连接显示。从而认为,通过在乳腺癌中,与由上述比的判断的同时,进一步基于关于第1物质的配置的信息、即第1物质间的距离而进行判断,高精度地进行病状的判断或治疗方针的决定。此判断被认为在乳腺癌以外的其他疾病中也同样地能应用。
其中,虽关注于第1物质间的距离,但由第1物质的种类,被推定伴随病状或扩增的进行而除了第1物质间的距离之外,可在第1物质的位置或大小等的分布状况见到变化的。从而认为,进一步通过基于第1物质的分布状况而进行判断,可高精度地进行病状的判断或治疗方针的决定。
(4)在实施方式1的显示处理第1处理工序的处理中,荧光区域的总面积除以对应于荧光1个第1物质的荧光区域的面积而取得第1物质的数。在此方法中,第1物质的数少,第1物质间的距离大时,由于分离在再活化衍射界限图像中每个第1物质的荧光区域,可比较正确地取得第1物质的数。从而,由第1处理工序的处理,也可适当地进行乳腺癌阴性的判断。
但是,乳腺癌的进展进行,第1物质的数增加,则可发生在再活化衍射界限图像中每个第1物质的荧光区域重合。因此,在第1处理工序的处理中,可发生基于比的乳腺癌的判断结果的精度降低。与此相比,在第2处理工序的处理中,在这样第1物质的数增加时,也因为可高精度地取得第1物质的数,从而可适当地进行乳腺癌的判断。从而,在以下的显示处理中,首先,进行第1处理工序的处理而判断疾病标志物的扩增是阴性与否,仅在不是阴性时,进行第2处理工序的处理。
如图11所示,在步骤S141中,处理部111执行图4(a)、(b)中所示的第1处理工序的处理。由此,处理部111,在图4(b)的步骤S116中,取得显示第1物质的扩增的有无的比。在步骤S142中,处理部111基于在图4(b)的步骤S116中算出的比而进行疾病标志物的扩增的判断。具体而言,处理部111,在比大于2.2时判断为阳性,在比小于1.8时判断为阴性,在比是1.8以上2.2以下时判断为边界。
接下来,在步骤S143中,处理部111判断步骤S142的判断结果是阴性与否。步骤S142的判断结果是阴性时,在步骤S144中,处理部111以显示在第1处理工序中取得的第1物质的扩增的有无的比和在步骤S142中取得的判断结果作为治疗指标信息显示于显示部120。由此,显示处理结束。此时,不进行基于第2处理工序的判断及显示。另一方面,在步骤S142的判断结果是阳性或边界的情况中,处理部111使处理进到步骤S145。
在步骤S145中,处理部111执行图6(a)、(b)中所示的第2处理工序的处理。在步骤S146中,处理部111基于在图6(b)的步骤S134中算出的比而进行疾病标志物的扩增的判断。判断方法与步骤S142同样。如上所述,由第2处理工序对第1物质的数高精度地进行计数。从而,在步骤S146中,基于高精度地计数的第1物质的数而进行成为分子目标药的目标分子的第1物质的扩增的判断。因此,可得到更高精度的病状的判断结果。
接下来,在步骤S147中,处理部111判断步骤S146的判断结果是阳性与否。步骤S146的判断结果是阳性时,在步骤S148中,处理部111将含在步骤S146中取得的判断结果的治疗指标信息显示于显示部120。由此,显示处理结束。另一方面,步骤S146的判断结果是阴性或边界时,处理部111使处理进到步骤S149。
在步骤S149中,处理部111,在图6(b)的步骤S132中制成的参照图像中,判断有第1物质的线状结构与否。第1物质的线状结构是如图9(b)、(d)的被四角形包围的区域所示的结构。处理部111,在作为第1物质的HER2基因间的距离比阈值更短的连续指定数时,判断为在参照图像中有第1物质的线状结构。
处理部111在判断为有第1物质的线状结构时,在步骤S150中,将在步骤S146中取得的判断结果变更为阳性。另一方面,处理部111在判断为无第1物质的线状结构时,不变更在步骤S146中取得的判断结果,使处理进到步骤S148。由此,显示处理结束。
在步骤S142、S146中,基于第1物质的数及第2物质的数的比而进行乳腺癌的判断,但也可将每个核的第1物质的数与阈值比较而进行乳腺癌的判断。但是,如上所述伴随病状的进行而第1物质的数和第2物质的数的平衡变化时,通过与第1物质的数一同也参照第2物质的数而进行病状的判断,可提高病状的判断精度。
如上所述,由于在乳腺癌中,伴随异常的细胞分裂而在受试细胞的核之中,作为第1物质的HER2基因的数增加,HER2基因的数和CEP17的数的平衡变化。从而,如上述的处理一样,通过基于第1物质的数和第2物质的数的比而进行疾病标志物的扩增的判断,可更确切地判断疾病标志物的扩增的有无。显示第1物质的数和第2物质的数的平衡的值不限于比,也可为例如第1物质的数和第2物质的数的差。
在图11的流程图中,在由第2处理工序的判断结果不是阳性时处理进到步骤S149,但也可不管判断结果而使处理进到步骤S149。另外,在有线状结构时,作为阴性或边界的判断结果变更为阳性,但也可判断结果不变更,向判断结果附记显示有线状结构。
如图12(a)、(b)所示,在显示处理中显示于显示部120的画面200具备结果区域210和评论区域220。结果区域210显示由第1处理工序或第2处理工序的处理取得的信息。具体而言,结果区域210显示含每1个受试细胞的第1物质的数,比,与第1物质关联的病状的判断结果的治疗指标信息,及示线状结构的有无的其他治疗指标信息和参照图像。评论区域220显示对于结果区域210的内容的补充说明。
图12(a)、(b)中所示的画面200均是第2处理工序的处理被执行时的。在图12(a)中,在受试细胞中不存在线状结构,在图12(b)中,受试细胞存在线状结构。
在图12(b)中所示的画面200中,显示表示在评论区域220有线状结构的消息。如图12(a)、(b)所示,由于在画面200中显示含判断结果的治疗指标信息,从而不要求医师等由目测对辉点进行计数的烦琐的作业而高精度地进行病状的诊断。由于医师等面对病状的诊断而不要求熟练的技术,由医师的诊断的偏差被抑制。由于第1物质的数及第2物质的数的比显示于结果区域210,医师等通过参照此比,可决定治疗方针。再者,显示的治疗指标信息不限于图12(a)、(b)中所示的,例如,也可省略第1物质的数的显示,或者,省略判断结果的显示。
在第1处理工序的判断结果不是阴性时,在结果区域210中,显示在第2处理工序中取得的参照图像。由于基于第1荧光染料的超分辨图像而制成,此参照图像是显示第1荧光染料的辉点的分布状况的高精度的图像。从而,医师等通过由此图像参照辉点的分布状况,可更详细地确认病状。
在第1处理工序的判断结果是阴性,跳过第2处理工序的处理时,基于第1处理工序的处理的数值及判断结果和参照图像显示于结果区域210,线状结构的栏被罩住。
如上所述,在未罹患乳腺癌的患者的受试细胞中,由于HER2基因的数少而难以互相接近,由第1处理工序的图像解析,也可对在受试细胞中的HER2基因的数正确地进行计数,可高精度地判断第1物质的扩增是阴性。从而,在第1处理工序的判断成为阴性时,即使跳过第2处理工序的处理,判断结果也无问题。另外,此时,通过跳过第2处理工序的处理,可迅速地给医师等提供判断结果。在第1处理工序的判断不是阴性时,由于执行可更高精度地对HER2基因的数进行计数的第2处理工序的处理而进行判断,可给医师等提示高精度的判断结果。
【2.实施方式2】
在实施方式2中,对于第2荧光染料而也与第1荧光染料同样地进行消光和活化。
如图13所示,在实施方式2中,恰在图4(a)的第1处理工序的处理中的步骤S101前追加步骤S201、202。由此,与第2物质结合的第2荧光染料,也在步骤S201中消光之后,在步骤S202中被活化而在步骤S101中荧光被摄像。由步骤S101的处理,第2荧光染料被消光。此时,在图4(b)的步骤S111中,对于第2物质而也与第1物质同样地取得再活化衍射界限图像,在步骤S112中,取得的再活化衍射界限图像与其他图像重合。由此,参照图像是,第2物质的荧光区域与实施方式1比分离。结果,用图4(b)的步骤S115取得的第2物质的数的精度升高。步骤S201、S202、S101的处理和步骤S103~S105的处理也可改换为顺序变得相反。
如图14(a)所示,在实施方式2中,在图6(a)的第2处理工序的处理中的步骤S121之前,追加步骤S211~S213。与第2物质结合的第2荧光染料,也在步骤S211中被活化之后,在步骤S212中进行摄像及消光的处理在步骤S213中重复规定的次数而取得多个第2图像。
此时,如图14(b)所示,在图6(b)的步骤S133的后段追加步骤S221。在步骤S131中,对于第2物质,也与第1物质同样地,对于第2图像而提取辉点而取得超分辨图像,在步骤S132中,取得的超分辨图像与其他图像重合。由此,在参照图像中,第2物质的辉点区域的分辨率显著地升高。另外,在步骤S221中,与步骤S133中的第1物质的数的取得同样地,对于第2物质,也将辉点分类到组而取得第2物质的数。由此,第2物质的数的精度升高。结果,用步骤S134算出的比的精度也升高。
在实施方式2中,为了对于第2荧光染料也进行消光和活化,可与实施方式1比,更高分辨率显示第2物质的分布。
伴随病状的进行而在受试细胞中的第2物质的扩增变得显著时,可发生2个第2物质互相接近。此时,与接近的2个第2物质结合的全部第2荧光染料同时发荧光,则对各荧光进行分离而摄像变得困难。在实施方式2中,由于对于与第2物质结合的第2荧光染料也进行消光和再活化的工序而对荧光进行摄像,在伴随病状的进行而第2物质的扩增变得显著时,也可对基于第2荧光染料的荧光进行分离而进行摄像。由此,可提高病状的判断精度。
在如实施方式2一样对于第2物质而取得超分辨图像时,也可与第1物质同样地,取得第2物质的配置或第2物质的分布状况。第2物质的配置是例如第2物质间的距离。可根据第2物质的种类,推定伴随病状或扩增的进行而在第2物质间的距离和第2物质的位置或大小等的分布状况见到变化。从而认为,进一步基于第2物质间的距离或第2物质的分布状况而高精度地进行病状的诊断或治疗方针的决定。
<变更例>
这样,在对于第2荧光染料也消光及活化时,作为第1荧光染料及第2荧光染料,可使用在激发中使用的光的波长互相不同、在活化中使用的光的波长共同的能切换的荧光染料。在此变更例中,作为第1荧光染料及第2荧光染料,使用这样的荧光染料。
此时,如图15(a)所示,对于第1处理工序的处理,图13的步骤S201往后发生变更。在步骤S301、S302中,向各自受试细胞照射不同的波长的光而第2荧光染料及第1荧光染料被消光,在步骤S303中,照射指定波长的光而第2荧光染料及第1荧光染料被同时活化。其后,在步骤S304、305中,向受试细胞各自照射激发第1荧光染料及第2荧光染料的光而取得第1图像和第2图像。由步骤S304、S305的处理,第1荧光染料及第2荧光染料被各自消光。
另外,图14(a)中所示的第2处理工序的处理如图15(b)所示变更。在步骤S311中,照射指定波长的光而第2荧光染料及第1荧光染料被同时活化,在步骤S312、S313中,向受试细胞各自照射激发第1荧光染料及第2荧光染料的光而取得第1图像和第2图像。由步骤S312、S313的处理,第1荧光染料及第2荧光染料被各自消光。步骤S311~S313的活化、摄像及消光的处理在步骤S314中重复规定的次数而取得多个第1图像及第2图像。
如上所述,通过用相同工序进行消光的第1荧光染料及第2荧光染料的活化,处理可被简便化。特别是,在为了超分辨图像的取得而重复多次消光和再活化时,通过用一个工序进行第1荧光染料及第2荧光染料的活化,处理可被显著地简便化。
【3.实施方式3】
在实施方式3中,与实施方式1比较,光学系统的一部分变更,由处理部111取得在摄像部19的光轴方向的辉点的位置。
如图16(a)所示,在细胞分析装置10中,在摄像部19追加扩束器19c和位相板19d。从试样发生的荧光在顺序透过扩束器19c、位相板19d和聚光透镜19a之后,由摄像元件19b摄像。
位相板19d有以配置于傅里叶面,在摄像元件19b的光接收面呈现2点的焦点的方式使点像分布函数变调的作用。从1个荧光染料发生的荧光由位相板19d的作用,在摄像元件19b的光接收面上成像为2个焦点。此时,2个焦点如图16(b)所示,根据在摄像部19的光轴方向的荧光的发光点的位置而在光接收面上旋转。即,连接2个焦点的直线和成为基准的直线的夹角根据在光轴方向的荧光的发光点的位置,在摄像元件19b的光接收面上变化。
例如,在载玻片22中处于与摄像部19的光轴方向不同的2个位置的从荧光染料发生的荧光各自被位相板19d分割为2个,照射到摄像元件19b的光接收面上。此时,在光接收面上的连接2个焦点的直线,例如,如图16(b)所示,对于一方的荧光染料无基准线和+θ1的角,对于另一方的荧光染料无基准面和+θ2的角。从而,连接2个焦点的直线相对于基准线而取得夹角,则可取得在光轴方向的荧光染料的位置。
具体而言,处理部111与第2处理工序同样,对于重复消光和活化而取得的第1图像,进行高斯拟合而提取辉点,再者,取得提取的辉点的辉度。接下来,处理部111使辉度是同程度并且距离处于指定的范围以内的2个辉点配对。接下来,处理部111使配对的2个辉点与预先存储到存储部112的2个辉点的模板拟合,将可以某精度以上拟合的2个辉点判断为从1个荧光染料发生的荧光被位相板19d分割的。
接下来,处理部111以光接收面上的成对的2个辉点的中点作为在荧光染料的摄像角的2维平面上的位置。处理部111基于连接如上所述成对的2个辉点的直线和基准线的夹角而决定在摄像部19的光轴方向的荧光染料的位置。由此,处理部111通过基于2维平面上的位置和在光轴方向的位置而在3维坐标轴中确定多个荧光染料的坐标点,使确定的坐标点全部对于第1图像重合,制成3维超分辨图像。
再者,处理部111将确定的坐标点分类到对应于第1物质的组而取得在受试细胞中的第1物质的数。坐标点的组化,例如,在3维坐标空间扫描指定的参照空间,提取此参照空间内所含的坐标点的数比阈值多、并且辉点的数比周围多的参照空间的位置,将在提取的位置中参照空间内所含的辉点的组分类到对应于第1物质的组。
接下来,处理部111取得在受试细胞的3维空间的核的范围。具体而言,处理部111使物镜17在摄像部19的光轴方向变位而在光轴方向的不同的多个焦点位置取得图像。此时,检测到基于第3荧光染料的荧光的区域对应于核,检测不到基于第3荧光染料的荧光的区域对应于核外部、即细胞质。处理部111在每次取得的多个图像,从检测到荧光的区域取得核的轮郭。进而,处理部111基于各焦点位置和该位置的核的轮郭而取得在3维空间内的核的范围。再者,作为第3荧光染料,除了上述的Hoechst 33342之外,还可举出7-AAD、DAPI、SYTOX系荧光染料、SYTO系荧光染料、碘化丙啶等。进而,处理部111以受试细胞的核的范围中所含的组的数作为第1物质的数取得。
例如,3维超分辨图像如图17(a)、(b)一样取得。在各图中,X-Y平面是在摄像角的2维平面,Z轴方向是摄像部19的光轴方向。图17(a)、(b)各自是对于乳腺癌的判断结果是阴性及阳性的试样而取得实际上3维超分辨图像的。以Z轴方向及Y轴方向参照图17(a)、(b)的3维超分辨图像,则得到了如图17(c)、(d)所示的图像。
制成3维超分辨图像时,在显示处理中,如图18所示的画面300显示于显示部120。画面300与图12(a)、(b)中所示的画面200同样、具备结果区域310和评论区域320。结果区域310显示以Z轴方向及Y轴方向参照3维超分辨图像时的图像。结果区域310也可显示如图17(a)、(b)所示的3维超分辨图像。
由实施方式3,由于对于第1荧光染料,与在摄影角的2维平面上的位置一同取得能确定在摄像部19的光轴方向的位置的3维超分辨图像,可对于在2维平面上重叠的辉点也进行分离而进行提取。从而,可对第1物质的数更正确地进行计数,可给医师等提示精度更高的判断结果。另外,医师等通过参照3维超分辨图像,还可掌握在光轴方向的第1物质的分布,从而更确切地进行病状的判断或治疗方针的决定。
也可基于3维超分辨图像而取得第1物质间的距离或第1物质的分布状况。因为由3维超分辨图像可更正确地掌握第1物质间的距离或第1物质的分布状况,从而更确切地进行病状的判断或治疗方针的决定。另外,对于第2物质而也取得3维超分辨图像,也可基于取得的3维超分辨图像而取得第2物质间的距离或第2物质的分布状况。此时,因为也可更正确地掌握第2物质间的距离或第2物质的分布状况,从而更确切地进行病状的判断或治疗方针的决定。
再者,在实施方式1~3中,将成为治疗对象的疾病设为乳腺癌,将成为治疗方针的判断指标的第1物质设为HER2不限于此,也可以其他疾病作为治疗对象,将成为治疗方针的判断指标的第1物质随成为对象的疾病而设为其他物质。另外,对于第2物质,也可随成为对象的疾病而设为其他物质。在第1物质被设为其他物质时,与上述实施方式不同,也可推定第1物质由病状从正常时减少的。实施方式1~3的方法由于还可适宜地在第1物质的减少的检测中使用,可与以HER2作为对象的情况同样、高精度地检测第1物质的减少。另外,在随病状而第2物质增减时,也同样地能应用实施方式1~3的方法。
【符号的说明】
10:细胞分析装置
11:光源部
19:摄像部
111:处理部
120:显示部

Claims (20)

1.细胞分析装置,其具备:
对于受试细胞照射光的光源部,所述受试细胞含与第1荧光染料结合、成为治疗方针的判断的指标的第1物质,
对由上述光发生的荧光进行摄像的摄像部,
对由上述摄像部得到的图像进行处理的处理部,及
显示由上述处理部的处理结果的显示部,
其中,
上述处理部进行如下处理而取得第1图像:
使上述第1荧光染料消光的失活处理,
使消光的上述第1荧光染料中的一部分的上述第1荧光染料活化的活化处理,及
向上述受试细胞照射来自上述光源部的光而由上述摄像部对上述荧光进行摄像的摄像处理,
基于上述第1图像而提取基于上述第1荧光染料的辉点,
将提取的上述辉点分类到每1个对应于上述第1物质的组,
基于分类的上述组的数而取得上述受试细胞中的上述第1物质的数,
基于取得的上述第1物质的数而取得成为治疗方针的判断的指标的治疗指标信息,
将取得的上述治疗指标信息显示于上述显示部。
2.权利要求1所述的细胞分析装置,其中
上述处理部进一步取得关于上述第1物质的分布状况的信息,
进一步基于上述第1物质的分布状况而取得上述治疗指标信息,
将取得的上述治疗指标信息显示于上述显示部。
3.权利要求1或2所述的细胞分析装置,其中
上述处理部进一步取得关于上述第1物质的配置的信息,
进一步基于上述第1物质的配置而取得上述治疗指标信息,
将取得的上述治疗指标信息显示于上述显示部。
4.权利要求1~3之任一项所述的细胞分析装置,其中上述第1物质是在细胞内在特定的疾病中特异性地变化的基因、或者特异性地变化的蛋白质。
5.权利要求1~4之任一项所述的细胞分析装置,其中上述第1物质是癌标志物基因或癌标志物蛋白质。
6.权利要求1~5之任一项所述的细胞分析装置,其中
上述光源部对于含与上述第1荧光染料结合的上述第1物质和与不同于上述第1荧光染料的第2荧光染料结合的第2物质的受试细胞照射光,
上述处理部进一步基于从上述第2荧光染料发生的荧光的摄像图像而取得上述第2物质的数,基于取得的上述第2物质的数和上述第1物质的数而取得上述治疗指标信息,将取得的上述治疗指标信息显示于上述显示部。
7.权利要求6所述的细胞分析装置,其中
上述处理部进一步取得关于上述第2物质的配置的信息,
进一步基于上述第2物质的配置而取得上述治疗指标信息,
将取得的上述治疗指标信息显示于上述显示部。
8.权利要求6或7所述的细胞分析装置,其中
上述处理部基于上述第1物质的数及上述第2物质的数的比而取得上述治疗指标信息,
将上述治疗指标信息显示于上述显示部。
9.权利要求8所述的细胞分析装置,其中
上述处理部基于上述第1物质的数及上述第2物质的数的比而判断第1物质的变化的有无,
以上述第1物质的数及上述第2物质的数的比和上述第1物质的变化的有无的判断结果作为上述治疗指标信息而显示于上述显示部。
10.权利要求6~9之任一项所述的细胞分析装置,其中
上述第1物质是上述受试细胞的核中所含的HER2基因,
上述第2物质是上述受试细胞的核中所含的CEP17。
11.权利要求6~10之任一项所述的细胞分析装置,其中
上述处理部不进行使上述第2荧光染料消光的失活处理而取得第2图像,
基于上述第2图像而对上述受试细胞中的上述第2物质的数进行计数。
12.权利要求6~10之任一项所述的细胞分析装置,其中
上述处理部进行如下处理而取得第2图像:
使上述第2荧光染料消光的失活处理,
使消光的上述第2荧光染料中的一部分的上述第2荧光染料活化的活化处理,及
向上述受试细胞照射来自上述光源部的光而对上述荧光进行摄影的摄像处理,
基于上述第2图像而对上述受试细胞中的上述第2物质的数进行计数。
13.权利要求6~10之任一项所述的细胞分析装置,其中
上述处理部进行如下处理而取得上述第1图像及第2图像:
使上述第1荧光染料消光的失活处理及使上述第2荧光染料消光的失活处理,
使消光的上述第1荧光染料及上述第2荧光染料中的一部分的上述第1荧光染料及上述第2荧光染料活化的活化处理,及
向上述受试细胞照射来自上述光源部的光而对上述荧光进行摄影的摄像处理,
基于上述第2图像而对上述受试细胞中的上述第2物质的数进行计数。
14.权利要求1~13之任一项所述的细胞分析装置,其中
上述处理部在取得上述第1图像之前,进行如下第1处理工序:
执行1次使上述第1荧光染料消光及再活化的处理而取得上述第1荧光染料的上述第1图像,
基于取得的上述第1图像而取得显示上述第1物质的变化的有无的判断指标,
在由上述第1处理工序取得的上述第1物质的变化是阴性时,以在上述第1处理工序中取得的上述判断指标作为上述治疗指标信息而显示于上述显示部,
在由上述第1处理工序取得的上述第1物质的变化不是阴性时,进行如下第2处理工序:
进行上述失活处理、上述活化处理及上述摄像处理而取得上述第1图像,
对于取得的上述第1图像进行上述辉点的提取及上述辉点的分类的处理而取得上述第1物质的数,
基于取得的上述第1物质的数而取得上述治疗指标信息,
将基于上述第2处理工序取得的上述治疗指标信息显示于上述显示部。
15.权利要求1~14之任一项所述的细胞分析装置,其中上述处理部照射指定波长的光而进行将上述第1荧光染料从消光状态活化的活化处理。
16.权利要求1~15之任一项所述的细胞分析装置,其中上述处理部进一步将显示上述第1荧光染料的辉点的分布状况的图像显示于上述显示部。
17.权利要求1~16之任一项所述的细胞分析装置,其中
上述摄像部以对于上述第1荧光染料取得能与摄影角中的2维平面上的位置的同时确定光轴的方向的位置的上述摄影图像的方式构成,
上述处理部基于上述2维平面上的位置和上述光轴方向的位置而提取多个上述第1荧光染料的辉点,
将提取的上述辉点分类到对应于上述第1物质的组而取得在上述受试细胞中的上述第1物质的数。
18.权利要求1~17之任一项所述的细胞分析装置,其中
由第3荧光染料对上述受试细胞的核进行染色,
上述处理部基于从上述第3荧光染料发生的荧光的摄像图像而确定上述受试细胞的核的区域,
在确定的每个上述区域取得上述第1物质的数。
19.细胞分析装置的控制方法,其进行如下处理而取得第1图像:
使含于受试细胞中、与成为治疗方针的判断的指标的第1物质结合的第1荧光染料消光的失活处理,
使消光的上述第1荧光染料中的一部分的上述第1荧光染料活化的活化处理,及
向上述受试细胞照射光而对上述荧光进行摄像的摄像处理,
基于上述第1图像而提取基于上述第1荧光染料的辉点,
将提取的上述辉点分类到每1个对应于上述第1物质的组,
基于分类的上述组的数而取得上述受试细胞中的上述第1物质的数,
基于取得的上述第1物质的数而取得成为治疗方针的判断的指标的治疗指标信息,
显示取得的上述治疗指标信息。
20.用于在细胞分析装置的计算机中执行的程序,其中
所述细胞分析装置具备:
对于受试细胞照射光的光源部,所述受试细胞含与第1荧光染料结合、成为治疗方针的判断的指标的第1物质,
对由上述光发生的荧光进行摄像的摄像部,及
显示部,
所述程序执行以下步骤:
进行如下处理而取得第1图像的步骤:
使上述第1荧光染料消光的失活处理,
使消光的上述第1荧光染料中的一部分的上述第1荧光染料活化的活化处理,及
向上述受试细胞照射来自上述光源部的光而由上述摄像部对上述荧光进行摄像的摄像处理,
基于上述第1图像而提取基于上述第1荧光染料的辉点的步骤,
将提取的上述辉点分类到每1个对应于上述第1物质的组,基于分类的上述组的数而取得上述受试细胞中的上述第1物质的数的步骤,
基于取得的上述第1物质的数而取得成为治疗方针的判断的指标的治疗指标信息的步骤,及
将取得的上述治疗指标信息显示于上述显示部的步骤。
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