JP2016185106A - 画像解析装置、画像解析方法、及び画像解析プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、細胞群の位置と形状の局在の変化を客観的に評価することを目的とする。
以下に、本発明の実施の形態による細胞の画像解析技術について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、評価対象細胞の一例として、シート状の細胞組織(細胞シート)を作製する方法の一例を示す図である。本実施の形態では、緑色蛍光タンパク発現正常ヒト臍帯静脈内皮細胞(GFP-HUVEC) (Angio-proteomie, Boston, USA)25a及び正常ヒト皮膚線維芽細胞(NHDF) (Lonza Inc., Walkersville, USA)25bを用いて細胞シート25を作成した。細胞シートの作製には温度応答性ポリマーであるPNIPAAm、ポリ-N-イソプロピルアクリルアミドを表面に修飾した温度応答性培養皿(f=35 mm, UpCellTM, CellSeed Inc., Tokyo, Japan)21を培養液23で満たし、総細胞数1×106cells/dish、血管内皮細胞:線維芽細胞の比率=1:7の密度で細胞を播種しコンフルエントに達するまで培養を行なった(図1(a)、図1(b))。
次いで、細胞シートを収縮させて37℃でインキュベーションを行うことで、GFP-HUVECが組織内でランダムに配置されたシート状の組織25x(図1(c))を得ることができた。
回収したシート状の細胞組織25xを、タイムラプス蛍光顕微鏡装置(BZ-9000, Keyence Corp., Osaka, Japan)を用い、1時間おきに5日間、同一箇所のタイムラプス蛍光画像を取得した。シート状の細胞組織は、endothelial growth medium (EGM-2) (Lonza Inc., Walkersville, USA) 中に50 ng/mL recombinant human vascular endothelial growth factor (rhVEGF) (R and D Systems, Minneapolis, USA)を添加し、抗生物質存在下で、顕微鏡ステージ装着型インキュベータ (INUG2-KI3, Tokai Hit Co. Ltd., Shizuoka, Japan)を用い、37℃、CO2濃度5%環境中で培養した。
ここで、画像aの画素(x,y)の輝度値をa(x,y)とする。画像bの画素(x,y)の輝度値をb(x,y)とする。
(ランダムパターンの画像解析)
まず、パターン形状が制御されていないランダムパターンについて画像解析を行った結果を示す。
図4は、本実施の形態による相関解析処理を行った結果の一例を示す図であり、図2に示したランダムなパターン形状を有する細胞群の画像解析例を示す図である。図5は、同一試料のタイムラプス画像の比較結果として得られた相関度と、異なる試料のタイムラプス画像の比較結果として得られた相関度とを比較したグラフである。
尚、評価対象細胞群は、人工的に作製された細胞組織であっても良い。
(ラインパターンの画像解析例)
次に、上記のようなランダムパターンとは異なり、制御されたパターン、例えば同じ方向に延在し互いに隣接する複数のラインパターンの評価結果について説明する。
図7は、このようなラインパターンの作製方法の一例を示す図である。
微細構造をデザインした三次元組織の構築においても、上記のような製造技術が有効であることを、客観的に示すことができる。
Claims (12)
- 細胞の局在を評価する画像解析装置であって、
第1の領域内の評価対象細胞群の2次元パターンを抽出するパターン抽出部と、
前記パターン抽出部により抽出された第1の時点における第1の局在パターン形状と前記第1の時点とは異なる第2の時点における第2の局在パターン形状との相関解析を行う相関解析部と、
を有することを特徴とする画像解析装置。 - さらに、
前記相関解析部により求められた前記第1の局在パターン形状と前記第2の局在パターン形状との相関度を、前記評価対象細胞群の位置と形状との局在の変化の指標として求めることにより前記評価対象細胞群の組織内での自己組織化過程を数値化する位置−時間演算部を有することを特徴とする請求項1に記載の画像解析装置。 - 前記相関度に基づいて、前記局在の変化の度合いを判断する判断部を有し、
前記判断部は、前記評価対象細胞群のパターン形状に依存する前記相関度のしきい値に基づいて前記局在の変化の度合いを判断することを特徴とする請求項2に記載の画像解析装置。 - 前記相関度に基づいて、前記局在の変化の度合いを判断する判断部を有し、
前記判断部は、第1の試料の前記評価対象細胞群の相関度をしきい値として設定し、前記第1の試料とは異なる第2の試料の評価対象細胞群の相関度を判定する請求項2に記載の画像解析装置。 - 第1の試料の前記評価対象細胞群の前記第1の領域と、前記第1の試料とは異なる第2試料の評価対象細胞群の第2の領域との相関度を比較することを特徴とする請求項2に記載の画像解析装置。
- 前記評価対象細胞群のパターン形状が血管内皮細胞による制御されていないパターンの場合に、前記しきい値を、0.1から0.2に設定する請求項3に記載の画像解析装置。
- 前記評価対象細胞群のパターン形状が血管内皮細胞による制御されたパターンの場合に、前記しきい値を、0.6から0.8に設定する請求項3に記載の画像解析装置。
- 前記パターン抽出部は、
取得した前記第1の領域内の前記評価対象細胞群の画像を二値化する二値化処理部と、
ノイズを除去するノイズ除去処理部と、を有することを特徴とする請求項1から7までのいずれか1項に記載の画像解析装置。 - さらに、前記第1の時点と前記第2の時点とにおける前記第1及び第2の局在パターン形状と、前記第1及び第2の局在パターン形状と対応する相関解析結果との対応関係を記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項1から8までのいずれか1項に記載の画像解析装置。
- 前記評価対象細胞群が、人工的に作製された細胞組織であることを特徴とする請求項1から9までのいずれか1項に記載の画像解析装置。
- 細胞の局在を評価する画像解析方法であって、
第1の領域内の評価対象細胞群の2次元パターンを抽出するパターン抽出ステップと、
前記パターン抽出ステップにより抽出された第1の時点における第1の局在パターン形状と前記第1の時点とは異なる第2の時点における第2の局在パターン形状との相関解析を行う相関解析ステップと、
を有することを特徴とする画像解析方法。 - コンピュータに、請求項11に記載の画像解析方法を実行させるための画像解析プログラム。
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