JP6218208B2 - Cell evaluation method and use thereof - Google Patents

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Description

本発明は、細胞の評価方法に関する。より詳細には、細胞の運動性を指標とした、幹細胞の同定方法、および移植用の細胞の評価方法に関する。本発明の方法は、特に、自家培養表皮または自家培養角膜上皮の品質評価のために好適である。本発明は、例えば、再生医療等の分野で有用である。   The present invention relates to a cell evaluation method. More specifically, the present invention relates to a stem cell identification method and a cell evaluation method for transplantation using cell motility as an index. The method of the present invention is particularly suitable for quality evaluation of autologous cultured epidermis or autologous cultured corneal epithelium. The present invention is useful in fields such as regenerative medicine, for example.

正常な皮膚から増殖能の高い表皮角化細胞を得て、培養によりシート状の培養表皮を調製し、患者の皮膚損傷部位に移植する培養表皮移植技術が開発されている。再生医療に用いられるヒト表皮角化細胞の培養系において、培養状態や増殖能の高い細胞の含有率の評価は重要である。また、移植することを目的に培養された表皮は、医療行為である臓器移植の場合とは異なり、製品としての品質管理が求められる。   A cultured epidermal transplantation technique has been developed in which epidermal keratinocytes having high proliferative ability are obtained from normal skin, a sheet-like cultured epidermis is prepared by culture, and transplanted to a skin injury site of a patient. In the culture system of human epidermal keratinocytes used in regenerative medicine, it is important to evaluate the culture state and the content of cells having high proliferation ability. In addition, epidermis cultured for the purpose of transplantation requires quality control as a product unlike organ transplantation, which is a medical practice.

ヒト表皮角化細胞は、適切な培養条件ではコロニーを形成するが(非特許文献1)、コロニーを形成する角化細胞には異なる増殖活性を持つ数種の細胞が含まれる(非特許文献2)。これらの中で、ヒト表皮角化幹細胞(ホロクローンとも呼ばれる:非特許文献2)は、高い増殖活性を持ち、ヒトが一生涯に必要とする表皮角化細胞を生み出す能力を持っている(非特許文献3,4)。このヒト表皮角化幹細胞の培養は、広範囲の重度熱傷患者への角化細胞シートの自家移植を実現した(非特許文献5−7)。これはヒト幹細胞を用いた再生医療の成功例として、広く認知されている(非特許文献8−11)。他のコロニー形成能のある角化細胞は、限られた増殖能を持つ前駆細胞(メロクローン)と一過的な増殖能しかない細胞(パラクローン)(非特許文献2)である。前者は、短期間のみ表皮を再生できるが、後者はその能力が無い。   Human epidermal keratinocytes form colonies under appropriate culture conditions (Non-patent Document 1), but keratinocytes that form colonies include several types of cells having different proliferative activities (Non-patent Document 2). ). Among these, human epidermal keratinized stem cells (also called holoclones: Non-patent document 2) have high proliferative activity and the ability to produce epidermal keratinocytes that humans need throughout their lives (non- Patent Documents 3 and 4). This culture of human epidermal keratinized stem cells has realized autotransplantation of a keratinocyte sheet to a wide range of severe burn patients (Non-patent Documents 5-7). This is widely recognized as a successful example of regenerative medicine using human stem cells (Non-patent Documents 8-11). Other keratinocytes capable of forming colonies are a progenitor cell having limited growth ability (Meroclone) and a cell having only transient growth ability (paraclone) (Non-patent Document 2). The former can regenerate the epidermis only for a short period of time, while the latter does not have that ability.

幹細胞の移植は、表皮のような自己複製する組織の再生医療にとって必須である。これまでのところ、ヒト表皮角化幹細胞は、クローン解析(非特許文献2)や細胞表面マーカー(非特許文献12−14)によって、同定されている。   Stem cell transplantation is essential for regenerative medicine of self-replicating tissues such as the epidermis. So far, human epidermal keratinized stem cells have been identified by clonal analysis (Non-Patent Document 2) and cell surface markers (Non-Patent Documents 12-14).

Rheinwald, J.G., & Green. H. Serial cultivation of strains of human epidermal keratinocytes: the formation of keratinizing colonies from single cells. Cell 6, 331-344 (1975).Rheinwald, J.G., & Green.H. Serial cultivation of strains of human epidermal keratinocytes: the formation of keratinizing colonies from single cells.Cell 6, 331-344 (1975). Barrandon, Y. & Green, H. Three clonal types of keratinocyte with different capacities for multiplication. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84, 2302-2306 (1987).Barrandon, Y. & Green, H. Three clonal types of keratinocyte with different capacities for multiplication.Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84, 2302-2306 (1987). Rochat, A., Kobayashi, K., & Barrandon, Y. Location of stem cells of human hair follicles by clonal analysis. Cell 76, 1063-1073(1994).Rochat, A., Kobayashi, K., & Barrandon, Y. Location of stem cells of human hair follicles by clonal analysis.Cell 76, 1063-1073 (1994). Mathor,M.B. et al. Clonal analysis of stably transduced human epidermal stem cells in culture. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 1031-1036 (1996).Mathor, M.B. et al. Clonal analysis of stably transduced human epidermal stem cells in culture.Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 1031-1036 (1996). Gallico, G.G., O'Connor, N.E., Compton, C.C., Kehinde, O., and Green, H. Permanent coverage of large burn wounds with autologous cultured human epithelium. N. Engl. J. Med. 311, 448-451 (1984).Gallico, GG, O'Connor, NE, Compton, CC, Kehinde, O., and Green, H. Permanent coverage of large burn wounds with autologous cultured human epithelium. N. Engl. J. Med. 311, 448-451 ( (1984). Pellegrini, G. Et al. The control of epidermal stem cells (holoclones) in the treatment of massive full-thickness burns with autologous keratinocytes cultured on fibrin. Transplantation 68, 868-879 (1999).Pellegrini, G. Et al. The control of epidermal stem cells (holoclones) in the treatment of massive full-thickness burns with autologous keratinocytes cultured on fibrin.Transplantation 68, 868-879 (1999). Ronfard, V., Rives, J.M., Neveux, Y., Carsin, H., & Barrandon, Y. Long-term regeneration of human epidermis on third degree burns transplanted with autologous cultured epithelium grown on a fibrin matrix. Transplantation70, 1588-1598 (2000).Ronfard, V., Rives, JM, Neveux, Y., Carsin, H., & Barrandon, Y. Long-term regeneration of human epidermis on third degree burns transplanted with autologous cultured epithelium grown on a fibrin matrix.Transplantation70, 1588- 1598 (2000). De Luca, M., Pellegrini, G., & Green, H. Regeneration of squamous epithelia from stem cells of cultured grafts. Regen Med 1, 45-47 (2006).De Luca, M., Pellegrini, G., & Green, H. Regeneration of squamous epithelia from stem cells of cultured grafts.Regen Med 1, 45-47 (2006). Green, H. The birth of therapy with cultured cells. Bioessays30, 897-903 (2008).Green, H. The birth of therapy with cultured cells.Bioessays30, 897-903 (2008). Fuchs, E. The impact of cell culture on stem cell research. Cell Stem Cell 10, 640-641 (2012).Fuchs, E. The impact of cell culture on stem cell research.Cell Stem Cell 10, 640-641 (2012). Rochat A., Grasset, N., Gorostidi, F., Lathion, S., & Barrandon., Y. (2012). Regeneration of epidermis from adult human keratinocyte stem cells. In Handbook of stem cells 2ed edition. Lanza R, Atala A, editors. Academic press, pp.767-780.Rochat A., Grasset, N., Gorostidi, F., Lathion, S., & Barrandon., Y. (2012) .Regeneration of epidermis from adult human keratinocyte stem cells.In Handbook of stem cells 2ed edition.Lanza R, Atala A, editors. Academic press, pp.767-780. Jones, P.H. & Watt, F.M. Separation of human epidermal stem cells from transit amplifying cells on the basis of differences in integrin function and expression. Cell 73, 713-724 (1993).Jones, P.H. & Watt, F.M.Separation of human epidermal stem cells from transit amplifying cells on the basis of differences in integrin function and expression.Cell 73, 713-724 (1993). Li, A., Simmons, P.J., & Kaur, P. Identification and isolation of candidate human keratinocyte stem cells based on cell surface phenotype. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 3902-3907 (1998).Li, A., Simmons, P.J., & Kaur, P. Identification and isolation of candidate human keratinocyte stem cells based on cell surface phenotype.Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 3902-3907 (1998). Jensen, K.B. & Watt, F.M. Single-cell expression profiling of human epidermal stem and transit-amplifying cells: Lrig1 is a regulator of stem cell quiescence. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103, 11958-11963 (2006).Jensen, K.B. & Watt, F.M.Single-cell expression profiling of human epidermal stem and transit-amplifying cells: Lrig1 is a regulator of stem cell quiescence.Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103, 11958-11963 (2006).

移植用の培養組織製品に含まれる細胞は単一ではないと考えられる。複数の種類の細胞からなるヒト組織から得たものであるため、種々の細胞が混在しうる。また、同一の種類の細胞に由来したとしても、培養中に異なる分化をした結果、意図した機能を喪失した細胞も混在しうる。現在のところ、培養中に幹細胞の存在を確認できる非襲侵的な方法はない。培養ヒト表皮角化幹細胞の非襲侵な同定は、表皮角化幹細胞培養のモニタリングと品質管理を可能とし、このことは移植幹細胞の生着や、移植後の再生表皮の長期的な維持の改善につながる。そのような技術はまた、治療のために高い増殖能を持つ細胞の選別にも応用可能である。   It is believed that the cells contained in the cultured tissue product for transplantation are not single. Since it is obtained from human tissue composed of a plurality of types of cells, various cells can be mixed. Moreover, even if the cells originate from the same type of cells, cells that have lost their intended function as a result of different differentiation during culturing may also be present. At present, there is no non-invasive method that can confirm the presence of stem cells during culture. Non-invasive identification of cultured human epidermal keratinized stem cells enables monitoring and quality control of epidermal keratinized stem cell culture, which improves engraftment of transplanted stem cells and long-term maintenance of regenerated epidermis after transplantation Leads to. Such techniques can also be applied to the selection of cells with high proliferative potential for therapy.

幹細胞は、培養において、密に集合した形態、すなわちコロニーを形成する。これは一般的な現象であるが、コロニー内における幹細胞の動態は明らかでない。今回、本発明者らは、ヒト表皮角化幹細胞が、集団的な運動を引き起こし、その運動を解析することで、角化幹細胞コロニーを同定できることを見出した。詳細には、コロニー内の細胞の移動速度が、そのコロニーに含まれる細胞の増殖能と正の相関があることを見出した。このことは細胞の運動性が、培養系における品質管理の重要なパラメーターになることを示している。   Stem cells form a densely aggregated form, that is, a colony, in culture. This is a common phenomenon, but the dynamics of stem cells within the colony are not clear. The present inventors have now found that human epidermal keratinized stem cells cause collective movements and can analyze the movements to identify keratinized stem cell colonies. Specifically, the present inventors have found that the migration speed of cells in a colony has a positive correlation with the proliferation ability of cells contained in the colony. This indicates that cell motility is an important parameter for quality control in culture systems.

本発明は、以下を提供する。
[1]対象から得た細胞を培養系において評価する方法であって、細胞の移動速度を指標に、細胞の増殖能を評価する工程を含む、方法。
[2]対象が、受傷組織および健常組織を有しており、対象から得た細胞が、対象の健常組織から得た、受傷部位に移植するための自家培養組織を作製するためのものである、[1]に記載の方法。
[3]組織が、皮膚または角膜であり、自家培養組織が、自家培養表皮または自家培養角膜上皮である、[1]または[2]に記載の方法。
[4]細胞の移動速度が、培養系における特定領域内の複数の細胞の平均移動速度である、[1]〜[3]のいずれか一に記載の方法。
[5]細胞の移動速度が、インターバル撮像された複数の細胞画像の特定ピクセルでの輝度の変化に基づく値で代替される、[1]〜[3]のいずれか一に記載の方法。
[6]複数の細胞の平均移動速度が、インターバル撮像された2枚の細胞画像から、特定領域内の各ピクセルにおける輝度差の絶対値を算出し、特定領域内の輝度差の絶対値の総量を特定領域の面積値で除したモーション・インデックスで代替される、[4]に記載の方法。
[7]対象から得た細胞中の幹細胞を同定する方法であって、培養系中の細胞の移動速度を指標に、細胞の増殖能を評価する工程を含む、方法。
[8]対象が、受傷組織および健常組織を有しており、対象から得た細胞が、対象の健常組織から得た、受傷部位に移植するための自家培養組織を作製するためのものである、[7]に記載の方法。
[9]組織が、皮膚または角膜であり、自家培養組織が、自家培養表皮または自家培養角膜上皮である、[7]または[8]に記載の方法。
The present invention provides the following.
[1] A method for evaluating cells obtained from a subject in a culture system, the method comprising a step of evaluating the proliferation ability of a cell using a cell migration rate as an index.
[2] The subject has an injured tissue and a healthy tissue, and the cells obtained from the subject are used to produce an autologous cultured tissue obtained from the subject's healthy tissue and transplanted to the injured site. The method according to [1].
[3] The method according to [1] or [2], wherein the tissue is skin or cornea, and the autologous cultured tissue is autologous cultured epidermis or autologous cultured corneal epithelium.
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein the cell moving speed is an average moving speed of a plurality of cells in a specific region in the culture system.
[5] The method according to any one of [1] to [3], wherein the moving speed of the cell is replaced with a value based on a change in luminance at a specific pixel of the plurality of cell images that are interval-captured.
[6] The absolute value of the luminance difference in each pixel in the specific area is calculated from the two cell images taken with interval average imaging, and the total absolute value of the luminance difference in the specific area The method according to [4], wherein the motion index is divided by an area value of a specific area.
[7] A method for identifying a stem cell in a cell obtained from a subject, comprising a step of evaluating the proliferation ability of a cell by using the migration rate of the cell in a culture system as an index.
[8] The subject has an injured tissue and a healthy tissue, and cells obtained from the subject are used to produce an autologous cultured tissue to be transplanted to the injured site obtained from the subject's healthy tissue. The method according to [7].
[9] The method according to [7] or [8], wherein the tissue is skin or cornea, and the autologous cultured tissue is autologous cultured epidermis or autologous cultured corneal epithelium.

[10]自家培養組織の製造方法であって:
受傷組織および健常組織を有する対象の健常組織から得た細胞を培養し、受傷部位に移植するための自家培養組織を作製する工程、および
対象から得た細胞を培養系において、移動速度を指標に評価する工程
を含む、製造方法。
[11]自家培養組織が、自家培養表皮または自家培養角膜上皮である、[10]に記載の方法。
[12]移動速度が、培養系における特定領域内の複数の細胞の平均移動速度である、[10]または[11]に記載の方法。
[13]細胞の移動速度が、培養系における細胞がインターバル撮像された複数の細胞画像の特定ピクセルでの輝度の変化に基づく値として求められる、[10]〜[12]のいずれか一に記載の方法。
[14]複数の細胞の平均移動速度が、モーション・インデックスで代替される、[12]に記載の方法。
[10] A method for producing an autologous cultured tissue comprising:
Culturing cells obtained from a healthy tissue of a subject having a wounded tissue and a healthy tissue, and creating a self-cultured tissue for transplantation to the wounded site, and using the cell obtained from the subject in the culture system, using the migration speed as an index The manufacturing method including the process to evaluate.
[11] The method according to [10], wherein the autologous cultured tissue is autologous cultured epidermis or autologous cultured corneal epithelium.
[12] The method according to [10] or [11], wherein the moving speed is an average moving speed of a plurality of cells in a specific region in the culture system.
[13] The moving speed of the cell is calculated as a value based on a change in luminance at a specific pixel of a plurality of cell images obtained by interval imaging of cells in the culture system, according to any one of [10] to [12] the method of.
[14] The method according to [12], wherein the average moving speed of the plurality of cells is replaced with a motion index.

[15][1]〜[6]のいずれか一の評価方法を実施するための、装置。
[16]受傷組織および健常組織を有する対象の健常組織から得た細胞がインターバル撮像された複数の細胞画像を入力する画像入力部と、
入力された複数の細胞画像から、モーション・インデックスを算出するモーション・インデックス算出部と、
を備える細胞画像解析装置。
[17]モーション・インデックス閾値を予め記憶する閾値記憶部と、
算出されたモーション・インデックスとモーション・インデックス閾値とを比較し、閾値を超える領域を増殖性細胞領域として特定する増殖性細胞領域特定部をさらに備える、[16]に記載の細胞画像解析装置。
[18]コンピュータに対し、
受傷組織および健常組織を有する対象の健常組織から得た細胞がインターバル撮像された複数の細胞画像を入力する画像入力ステップと、
入力された複数の細胞画像から、モーション・インデックスを算出する、モーション・インデックス算出ステップと、
を実行させるためのプログラム。
[19]コンピュータが、モーション・インデックス閾値を予め記憶する閾値記憶部を備えており、算出されたモーション・インデックスとモーション・インデックス閾値を比較し、閾値を超える領域を増殖性細胞領域として特定するステップをさらに実行させるための、[18]に記載のプログラム。
[15] An apparatus for carrying out the evaluation method according to any one of [1] to [6].
[16] An image input unit for inputting a plurality of cell images obtained by interval imaging of cells obtained from a healthy tissue of a subject having a wound tissue and a healthy tissue;
A motion index calculation unit that calculates a motion index from a plurality of input cell images;
A cell image analysis apparatus comprising:
[17] A threshold storage unit for storing a motion index threshold in advance;
The cell image analysis apparatus according to [16], further comprising a proliferative cell region specifying unit that compares the calculated motion index with a motion index threshold and specifies an area exceeding the threshold as a proliferative cell region.
[18]
An image input step for inputting a plurality of cell images obtained by interval imaging of cells obtained from a healthy tissue of a target having a wound tissue and a healthy tissue;
A motion index calculating step for calculating a motion index from a plurality of input cell images;
A program for running
[19] The computer includes a threshold storage unit that prestores a motion index threshold, compares the calculated motion index with the motion index threshold, and identifies a region exceeding the threshold as a proliferative cell region The program according to [18], wherein the program is further executed.

本発明により、ヒト表皮角化細胞のような再生医療に用いられる細胞、およびそれから調製された培養組織に関して、培養状態や増殖性の高い細胞の含有率の推定が容易に行えるようになる。
本発明により、非侵襲的に、培養条件や幹細胞の増殖性を評価することができる。
According to the present invention, it is possible to easily estimate the culture state and the content of highly proliferative cells in cells used for regenerative medicine such as human epidermal keratinocytes and cultured tissues prepared therefrom.
According to the present invention, culture conditions and stem cell proliferation can be evaluated non-invasively.

ヒト表皮角化細胞における移動と増殖能の相関性。a. 左パネル:フィーダー細胞である3T3細胞上でのヒト表皮角化細胞のグローイング・コロニーの運動解析。10分間隔の画像(0,10,20分)をそれぞれ再生医療用の培養細胞管理に位相差顕微鏡画像による簡便で客観的な方法の導入。赤、緑、青に変換し、全てを重ね合わせたもの。白黒の部分は細胞が動いていない領域。スケール・バー 50 mm。右パネル:グローイング・コロニー内の個々の細胞の移動速度。それぞれの点がコロニー内の各細胞の速度を示す。縦に並んだ点は、同一コロニー内の細胞の速度。30分ごとの平均速度は赤い点で示してある。b. 左パネル:ターミナル・コロニーの運動解析。右パネル:ターミナル・コロニー内での個々の角化細胞の移動速度。スケール・バー 50 mm。c. 上パネル:グローイング・コロニー内の内部と辺縁部の細胞の移動速度の分布。下パネル:グローイング・コロニーのベクトル地図。各ベクトルは10分間の移動の軌跡を表す。スケール・バー 50 mm。d. グローイング・コロニーはコロニー内の平均移動速度の多様性を示す。スケール・バー 100 mm。e. dのそれぞれのグローイング・コロニーをトリプシン処理し、10cmの培養皿に継代培養したもの。dとeの上下が対応している。培養皿は12日間培養した後固定し、ローダミンBで染色した。各グローイング・コロニーの増殖活性は、継代培養後の10cmの培養皿におけるターミナル・コロニーの割合で評価した。スケール・バー 10 mm 。f. 上パネル:各グローイング・コロニー内の平均細胞移動速度と増殖活性の相関性。下パネル:平均細胞移動速度を元に、グローング・コロニーを3つのグループに分け、その各グループでの増殖活性の違い。各グループは以下のとおり。slow (≦30 mm/h), middle (30 mm/h <, ≦ 35 mm/h), and fast (> 35 mm/h). p値はスチューデントのt検定によって計算した。Correlation between migration and proliferation ability in human epidermal keratinocytes. a. Left panel: Motion analysis of growing colonies of human epidermal keratinocytes on 3T3 cells, which are feeder cells. Introduction of a simple and objective method using phase contrast microscope images for the management of cultured cells for regenerative medicine using images at 10-minute intervals (0, 10, 20 minutes). Converted to red, green and blue, all overlaid. The black and white part is the area where cells are not moving. Scale bar 50 mm. Right panel: The speed of movement of individual cells within the growing colony. Each point indicates the velocity of each cell in the colony. The vertical dots indicate the speed of cells in the same colony. The average speed every 30 minutes is indicated by a red dot. b. Left panel: terminal colony motion analysis. Right panel: The speed of movement of individual keratinocytes within the terminal colony. Scale bar 50 mm. c. Upper panel: Distribution of cell migration speeds inside and around the glowing colony. Bottom panel: Vector map of the growing colony. Each vector represents a trajectory of movement for 10 minutes. Scale bar 50 mm. d. Growing colonies show a variety of average migration speeds within the colonies. Scale bar 100 mm. e. Each growing colony of d was trypsinized and subcultured in a 10 cm culture dish. The top and bottom of d and e correspond. The culture dish was cultured for 12 days, fixed, and stained with rhodamine B. The growth activity of each growing colony was evaluated by the proportion of terminal colonies in a 10 cm culture dish after subculture. Scale bar 10 mm. f. Upper panel: Correlation between average cell migration rate and growth activity within each growing colony. Lower panel: Growing colonies divided into three groups based on average cell migration rate, and the difference in proliferative activity in each group. Each group is as follows. slow (≦ 30 mm / h), middle (30 mm / h <, ≦ 35 mm / h), and fast (> 35 mm / h). The p-value was calculated by Student's t-test. a. タイム・ラプス観察とクローン解析の組み合わせ実験は、独立に5回おこなった。20091107以外の実験で、平均細胞移動速度と増殖活性に関して、全体をまとめた結果よりもより強い相関性を示した。b.すべての実験における測定値。a. The combined experiment of time-lapse observation and clonal analysis was carried out 5 times independently. Experiments other than 20091107 showed a stronger correlation with respect to average cell migration rate and proliferation activity than the overall results. b. Measurements in all experiments. a. 細胞の位相差顕微鏡画像の各ピクセルは、位置情報(X、Y)および輝度情報(B)を持つ。もし細胞が短時間aで動いた場合、各ピクセルの輝度Bが変化しΔBが算出される。b. 5分間隔の2枚のコロニーの位相差画像から、ΔBを算出し、異なった輝度で可視化したもの。コロニー内のすべてのピクセルでの輝度を計算し(Σ|ΔB|)、コロニー面積(S)で平均化したものをmotion indexとした。c. グローイング・コロニーとターミナル・コロニーのコロニー内平均細胞移動速度はそれぞれ21.0 ± 9.76 mm/h (7つのコロニーで86細胞の結果)と6.55 ± 3.60 mm/h (7つのコロニーで43細胞の結果)であった。motion indexの計算によって、上記の集団的な細胞移動速度の違いを、表すことに成功した。a. Each pixel of the phase contrast microscopic image of the cell has position information (X, Y) and luminance information (B). If the cell moves for a short time a, the luminance B of each pixel changes and ΔB is calculated. b. ΔB calculated from the phase contrast images of two colonies at 5-minute intervals and visualized with different brightness. The luminance at all the pixels in the colony was calculated (Σ | ΔB |), and averaged by the colony area (S) was taken as the motion index. c. The average cell migration rate in the growing colony and the terminal colony was 21.0 ± 9.76 mm / h (resulting from 86 cells in 7 colonies) and 6.55 ± 3.60 mm / h (resulting from 43 cells in 7 colonies, respectively). )Met. By calculating the motion index, we succeeded in expressing the difference in the collective cell movement speed. グローイング・コロニー内における細胞移動に対する阻害剤の効果。2-deoxy-D-glucose (2-DDG)は50 mMで使用した。Motion indexの計算方法は図3についての図面の簡単な説明および図3を参照。p値はスチューデントのt検定によって計算した。Effect of inhibitors on cell migration within a growing colony. 2-deoxy-D-glucose (2-DDG) was used at 50 mM. For the calculation method of the motion index, see the brief description of FIG. 3 and FIG. p values were calculated by Student's t test.

〔定義等〕
本発明で「n1〜n2」で範囲を表すときは、特に記載した場合を除き、両端の値を含む。
本発明は、対象から得た細胞を培養系において評価する方法であって、細胞の移動速度を指標に、細胞の増殖能を評価する工程を含む方法を提供する。本発明において「培養系」というときは、特に記載した場合を除き、細胞が体外で維持・培養されている状態を指す。
[Definition etc.]
In the present invention, when the range is represented by “n 1 to n 2 ”, values at both ends are included unless otherwise specified.
The present invention provides a method for evaluating cells obtained from a subject in a culture system, the method including a step of evaluating the proliferation ability of the cells using the cell migration rate as an index. In the present invention, “culture system” refers to a state in which cells are maintained and cultured outside the body, unless otherwise specified.

本発明で培養する細胞の由来に関し、「対象」というときは、特に記載した場合を除き、ヒトを含む動物生体を意味する。対象には、健常な対象のほか、培養組織の移植により治療されることが望ましい対象(患者)が含まれる。対象は、熱傷、褥瘡(床ずれ)、潰瘍、外傷等による皮膚欠損を有する対象、またはスティーブンス・ジョンソン症候群、水疱性角膜症、円錐角膜、角膜混濁、角膜潰瘍、角膜ヘルペス、角膜変性症(ジストロフィー)、化学傷/熱傷等による角膜に損傷を有する対象であり得る。対象が損傷された組織のほか、健常組織を有していれば、培養される細胞は、幹細胞を含む対象自身に由来する健常組織(例えば、表皮または角膜輪部)から得ることができる。   Regarding the origin of the cells cultured in the present invention, the term “subject” means animal organisms including humans, unless otherwise specified. Subjects include healthy subjects as well as subjects (patients) that are desirably treated by transplantation of cultured tissue. Subjects are those with skin defects due to burns, pressure ulcers (bed sores), ulcers, trauma, etc., or Stevens-Johnson syndrome, bullous keratopathy, keratoconjunctivitis, corneal ulcer, corneal herpes, corneal degeneration (dystrophy) ), A subject having damage to the cornea due to chemical wounds / burns or the like. If the subject has healthy tissue in addition to the damaged tissue, the cultured cells can be obtained from healthy tissue (eg, epidermis or limbus) derived from the subject itself including stem cells.

本発明において「幹細胞」というときは、特に記載した場合を除き、特に記載した場合を除き、自己複製能力を有し、複数の細胞系譜へ分化する能力を有する細胞をいう。本発明でいう「幹細胞」には、皮膚幹細胞、表皮角化幹細胞、網膜幹細胞、網膜上皮幹細胞、軟骨幹細胞、毛包幹細胞、筋幹細胞、骨前駆細胞、脂肪前駆細胞、造血幹細胞、神経幹細胞、肝幹細胞、膵幹細胞、外胚葉系幹細胞、中胚葉系幹細胞、内胚葉系幹細胞、間葉系幹細胞、ES細胞、iPS細胞のほか、扁平重層上皮細胞(腫瘍細胞も含む。)、誘導された表皮角化幹細胞が含まれる。   In the present invention, the term “stem cell” refers to a cell having the ability to self-replicate and differentiate into a plurality of cell lineages unless otherwise specified. As used herein, the term “stem cells” includes skin stem cells, epidermal keratinized stem cells, retinal stem cells, retinal epithelial stem cells, cartilage stem cells, hair follicle stem cells, muscle stem cells, bone precursor cells, adipose precursor cells, hematopoietic stem cells, neural stem cells, liver Stem cells, pancreatic stem cells, ectoderm stem cells, mesodermal stem cells, endoderm stem cells, mesenchymal stem cells, ES cells, iPS cells, flat stratified epithelial cells (including tumor cells), induced epidermal angle Stem cells are included.

本発明は、表皮角化細胞(表皮角化幹細胞を含む)およびそれから調製された培養組織(培養皮膚シート)に適用するのに特に有用であり、以下では、ヒト皮膚から得た表皮角化細胞を例に本発明を説明することがあるが、本発明は様々な細胞および当該細胞から作製された培養組織のために用いることができる。本発明は、表皮角化細胞のほか、特に角膜上皮細胞、扁平重層上皮細胞(腫瘍細胞も含む。)のために有用である。以下では、本発明を、表皮由来の細胞およびそれから得られた培養組織を例に説明することがあるが、その説明は、特に記載した場合を除き、幹細胞を含む他の組織由来の細胞に関しても当てはまる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is particularly useful for application to epidermal keratinocytes (including epidermal keratinized stem cells) and cultured tissues (cultured skin sheets) prepared therefrom, and hereinafter, epidermal keratinocytes obtained from human skin. However, the present invention can be used for various cells and cultured tissues prepared from the cells. In addition to epidermal keratinocytes, the present invention is particularly useful for corneal epithelial cells and squamous epithelial cells (including tumor cells). In the following, the present invention may be explained by taking cells derived from the epidermis and cultured tissues obtained therefrom as examples, but the explanation also applies to cells derived from other tissues including stem cells, unless otherwise specified. apply.

〔評価・同定方法〕
本発明は、対象から得た細胞を培養系において評価する方法であって、細胞の移動速度を指標に、細胞の増殖能を評価する工程を含む方法、および対象から得た細胞中の幹細胞を同定する方法であって、培養系中の細胞の移動速度を指標に、細胞の増殖能を評価する工程を含む方法を提供する。本発明はまた、増殖性を維持するために適した培養条件を評価する方法であって、培養系中の細胞の移動速度を指標に、細胞の増殖能を評価する工程を含む方法も提供する。
[Evaluation / Identification Method]
The present invention relates to a method for evaluating cells obtained from a subject in a culture system, the method comprising a step of evaluating the cell growth ability using the cell migration rate as an index, and stem cells in cells obtained from the subject. Provided is a method for identification, which comprises a step of evaluating the proliferation ability of a cell using the moving speed of the cell in a culture system as an index. The present invention also provides a method for evaluating culture conditions suitable for maintaining proliferative properties, the method comprising a step of evaluating cell growth ability using the rate of cell migration in the culture system as an index. .

本発明者らは、培養ヒト表皮角化細胞培養系において、増殖性の高い細胞が作るコロニー、特に角化幹細胞の作るコロニー内で、細胞の平均移動速度が最大であることを見出し、またヒト表皮角化細胞の増殖能は移動速度と相関することを見出した(実施例および図1f)。本発明は、このような新規な知見に基づいてなされたものである。なお本発明において、細胞に関して「増殖能」または「増殖性」があるいうときは、特に記載した場合を除き、その細胞がコロニーを形成することができ、かつ形成されたコロニーが増殖能の失われた細胞または増殖能が失われつつある細胞からなるものではなく、専らさらに増殖することができる能力を有する細胞からなるものである場合をいう。   The present inventors have found that, in a cultured human epidermal keratinocyte culture system, the average cell migration rate is maximum in colonies formed by highly proliferative cells, particularly colonies formed by keratinized stem cells, and humans It was found that the proliferation ability of epidermal keratinocytes correlates with the migration rate (Example and FIG. 1f). The present invention has been made based on such novel findings. In the present invention, when a cell has “proliferative ability” or “proliferative ability”, the cell can form a colony, and the formed colony loses the proliferative ability unless otherwise specified. This refers to the case where the cells are not composed of broken cells or cells whose growth ability is being lost, but are composed solely of cells capable of further proliferation.

表皮角化細胞の増殖能の有無または程度は、実際に培養を行うことによる増殖性試験、幹細胞であるか否かの解析(クローン解析、細胞表面マーカーの存在の確認)等の、種々の方法で確認しうる。   The presence or degree of proliferation ability of epidermal keratinocytes can be determined by various methods such as proliferation test by actually culturing, analysis of whether or not stem cells (clonal analysis, confirmation of the presence of cell surface markers), etc. Can be confirmed.

培養による確認は、詳細には、次のように実施することができる。ヒト表皮角化細胞は、小型の増殖性の細胞から構成されるグローイング・コロニーと、増殖活性を消失しつつある扁平な細胞から構成されるターミナル・コロニーとの、少なくとも2種類のコロニーを形成することが知られている(前掲非特許文献11)。したがって、対象となる表皮角化細胞をクローン形成上有効な細胞密度で播種して培養を開始し、培養後に現れた増殖活性を消失しつつある扁平な細胞から構成されるターミナル・コロニーの出現頻度を求めることができる。出現頻度は、出現率(%)(=形成されたターミナル・コロニーの数/形成された全コロニーの数×100)として表すことができる。   Specifically, confirmation by culture can be performed as follows. Human epidermal keratinocytes form at least two types of colonies: a growing colony composed of small proliferating cells and a terminal colony composed of flat cells that are losing proliferative activity. (Non-Patent Document 11). Therefore, the frequency of appearance of terminal colonies composed of flat cells whose seeding keratinocytes are seeded at a cell density effective for cloning and started to grow, and which have lost their proliferative activity after culturing. Can be requested. The appearance frequency can be expressed as an appearance rate (%) (= number of terminal colonies formed / number of all colonies formed × 100).

ターミナル・コロニーの出現率(%)は、より詳細には、次のようにして求めることができる。対象となる細胞をクローン形成上有効な細胞密度で培養皿に播種し、数日間、例えば12日間、適切な条件下で培養し、培養の結果形成されたコロニーについて、必要であれば染色して、形態観察を行うことにより、ターミナル・コロニーを特定することができる。当業者であれば、ターミナル・コロニーを他のコロニーから形態的に区別することができる。そして、ターミナル・コロニーを計数し、総コロニー数に対するターミナル・コロニーの割合(%)を求めることができる。なお本発明者らの検討では、グローイング・コロニーでは、細胞は密集形態を維持しつつも、自発的に移動していることが観察される一方で(実施例および図1a)、ターミナル・コロニー内では、細胞は、ほぼ静止状態にあることが観察されている(実施例および図1b)。   More specifically, the appearance rate (%) of the terminal colony can be obtained as follows. Inoculate the cells of interest in a culture dish at a cell density effective for cloning, and incubate under appropriate conditions for several days, for example, 12 days. For colonies formed as a result of the culture, stain if necessary. The terminal colony can be identified by morphological observation. One skilled in the art can morphologically distinguish terminal colonies from other colonies. Then, the terminal colonies are counted, and the ratio (%) of the terminal colonies to the total number of colonies can be obtained. In the study by the present inventors, in the growing colony, it was observed that the cells migrated spontaneously while maintaining a dense form (Example and FIG. The cells have been observed to be approximately quiescent (Examples and FIG. 1b).

幹細胞であるか否かの解析は、クローン解析、または細胞表面マーカーの存在の確認によって実施することができ、このための方法は、非特許文献2、並びに非特許文献12−14を参照することができる。幹細胞マーカーの存在の確認には、簡便には、市販の抗幹細胞マーカー抗体を利用することができる。   Analysis of whether or not it is a stem cell can be performed by clonal analysis or confirmation of the presence of a cell surface marker. For this method, see Non-Patent Document 2 and Non-Patent Documents 12-14. Can do. For confirmation of the presence of the stem cell marker, a commercially available anti-stem cell marker antibody can be conveniently used.

細胞の移動速度(μm/h)もまた種々の方法により確認しうる。例えば、適切な環境下にある細胞について、従来の顕微鏡に付属するタイム・ラプス画像を撮影するための装置と付属ソフト等を利用して、適宜測定することができる。より詳細には、顕微観察用のチャンバーに対象となる細胞を移し、チャンバー内をその細胞を培養するために適した条件、例えば37℃、10%CO2とし、数分間隔、例えば5分間隔で、180分間かけてタイム・ラプス画像を取得する。次いで各画像を順に比較することにより、各5分間の移動距離を追跡する。そして180分間での総移動距離を算出し、時間で除することにより、移動速度を求めることができる。 The cell migration rate (μm / h) can also be confirmed by various methods. For example, a cell in an appropriate environment can be appropriately measured by using a device for taking a time-lapse image attached to a conventional microscope and attached software. More specifically, the target cells are transferred to a chamber for microscopic observation, and conditions suitable for culturing the cells in the chamber, such as 37 ° C. and 10% CO 2 , are set at intervals of several minutes, for example, intervals of 5 minutes. Then, take a time-lapse image over 180 minutes. The distance traveled for each 5 minutes is then tracked by comparing each image in turn. Then, the moving speed can be obtained by calculating the total moving distance in 180 minutes and dividing by the time.

必要に応じ、ある領域内の複数の細胞(例えば、2〜100個の細胞)について移動速度を求め、その領域の細胞の平均移動速度を求めてもよい。なお、ここでいう領域は、典型的には一の細胞に由来して形成されたコロニーからなる領域を指す。移動速度と増殖能との相関は、コロニー形成上有効な濃度で播種され、他のコロニーからは離れて形成された一のコロニー内の細胞の平均移動速度とそのコロニーをトリプシン処理して播種した系におけるターミナル・コロニーの出現率(%)との間で十分に確認されているため、以下では、他のコロニーからは離れて形成された一のコロニーからなる領域に含まれる細胞の評価を例に本発明を説明することがある。しかしながら、他のコロニーと接して、または融合してコロニーが形成されていても、コロニー内で細胞の移動は生じうる。そこで、目視等により特定した接触/融合コロニーからなる領域、またはコンフルエントに増殖した細胞やシート状の細胞において任意に選択した細胞数100個〜数百個程度の領域に含まれる細胞の評価としても、本発明を実施しうる。本明細書では、他のコロニーからは離れて形成された一のコロニーからなる領域に含まれる細胞に関して移動速度を説明することがあるが、その説明は、特に記載した場合を除き、接触/融合コロニーからなる領域や、任意に選択した領域に含まれる細胞についても当てはまる。   If necessary, the moving speed may be obtained for a plurality of cells (for example, 2 to 100 cells) in a certain area, and the average moving speed of the cells in that area may be obtained. In addition, the area | region here refers to the area | region which consists of the colony typically derived from one cell. Correlation between migration rate and growth ability was inoculated at a concentration effective for colony formation, and the average migration rate of cells in one colony formed away from other colonies and the colony were seeded with trypsin treatment Since it is sufficiently confirmed with the appearance rate (%) of terminal colonies in the system, the following is an example of evaluation of cells contained in one colony area formed apart from other colonies The present invention may be described in the following. However, even if colonies are formed in contact with or fused with other colonies, cell migration can occur within the colonies. Therefore, as an evaluation of cells contained in a region consisting of contact / fusion colonies identified by visual inspection or the like, or an area of about 100 to several hundred cells arbitrarily selected in confluently grown cells or sheet-like cells The present invention can be implemented. In the present specification, the migration speed may be explained with respect to cells contained in a region consisting of one colony formed away from other colonies, but the explanation is not limited to the case of special mention. This also applies to a region composed of colonies and cells included in an arbitrarily selected region.

なお、本発明者らの検討によると、実験実施日が同じ場合には、移動速度と増殖能の相関性がより明確である場合がある。これはおそらく、角化細胞やフィーダー細胞である3T3細胞の継代数などの実験条件の均質性に依存していると考えられる。本発明を実施する際には、このような事項を留意してもよい。   According to the study by the present inventors, when the experiment date is the same, the correlation between the moving speed and the proliferation ability may be clearer. This is probably due to the homogeneity of experimental conditions such as the passage number of 3T3 cells that are keratinocytes and feeder cells. Such matters may be noted when implementing the present invention.

ある領域に含まれる細胞の平均移動速度は、モーション・インデックスにより、代替することができる。細胞の位相差顕微鏡画像は、各ピクセルに位置情報(X, Y)と輝度(B)情報を持っている(図3a)。位相差画像の場合、細胞内構造の違いが、輝度の差となって現れる。短時間で細胞が移動した場合、あるピクセルでの輝度が変化することから、本発明者らは適切なインターバル(間隔)で撮像された2枚のコロニーの位相差画像の輝度の差の絶対値(実数aに対して、aまたはその符号を変えた−aのうち、負でないほうを、aの絶対値といい、|a|のように表す。)を算出し、コロニーの面積(S)で平均化する。本発明で「モーション・インデックス」というときは、このようにして求めた値をいう(図3b)。本発明者によると、2-DDGの添加により低栄養条件に置かれたヒト表皮角化細胞コロニーは、実測により、内部の細胞運動速度が著しく低下していたが、5分間隔の2枚の連続画像の輝度差(左図)が大きく減少し、モーション・インデックスによる指標化でも著しい数値の違いを得ることができた(図3c)。   The average moving speed of cells contained in a certain area can be replaced by a motion index. The phase contrast microscope image of a cell has position information (X, Y) and luminance (B) information in each pixel (FIG. 3a). In the case of a phase difference image, a difference in intracellular structure appears as a difference in luminance. When cells move in a short time, the luminance at a certain pixel changes, so the present inventors have determined the absolute value of the luminance difference between the two colony phase difference images captured at an appropriate interval. (For real number a, a or its sign -a that is not negative is called the absolute value of a and is expressed as | a |), and the area of the colony (S) Average with. In the present invention, the term “motion index” refers to the value thus obtained (FIG. 3b). According to the present inventor, human epidermis keratinocyte colonies placed under low nutrient conditions by the addition of 2-DDG had a markedly reduced internal cell motility rate by actual measurement, The brightness difference of the continuous images (left figure) has been greatly reduced, and even with the indexing by the motion index, a significant difference was obtained (Fig. 3c).

モーション・インデックスによれば、位相差顕微鏡、デジタルカメラ、本発明を基礎とした簡単な画像解析プログラムを組み合わせた評価法を確立することができる。   According to the motion index, an evaluation method combining a phase contrast microscope, a digital camera, and a simple image analysis program based on the present invention can be established.

本発明においては、細胞移動速度(平均移動速度であってもよい。)またはモーション・インデックスにより、細胞の同定、培養条件の評価、培養組織の評価等を行うことができるが、判定基準は、適宜定めることができる。予備的な試験をすることにより、基準となる値(「閾値」ということもある。)を定めてもよく、また対象となる培養系について細胞移動速度またはモーション・インデックスを求める際に、同時に対照系についても同様の操作を行い、対照系について得られた値との比較により、判定してもよい。   In the present invention, it is possible to perform cell identification, evaluation of culture conditions, evaluation of cultured tissue, and the like by cell movement speed (may be average movement speed) or motion index. It can be determined as appropriate. A preliminary test may be used to establish a baseline value (sometimes referred to as a “threshold”), and simultaneously control when determining cell migration rate or motion index for the target culture system. The same operation may be performed for the system, and the determination may be made by comparison with the value obtained for the control system.

本発明者らの検討によると、実施例の条件では、グローイング・コロニーについては、平均移動速度21.0±9.76μm/h(n=7)、モーション・インデックス28.5±10.58μm/h(n=7)が得られており、ターミナル・コロニーについては、平均移動速度6.55±3.60μm/h(n=7)、モーション・インデックス11.3±2.96μm/h(n=7)が得られており(図3)、これらの値を参考に、判定基準を設定してもよい。例えば、実施例と同様の条件で測定した場合に、平均移動速度10.0μm/h以上またはモーション・インデックス14.0以上であること、あるいは平均移動速度12.0μm/h以上またはモーション・インデックス17.0以上であることを、判定基準としてもよい。   According to the study by the present inventors, under the conditions of the examples, for the growing colonies, the average moving speed is 21.0 ± 9.76 μm / h (n = 7), and the motion index is 28.5 ± 10.58 μm / h (n = 7). As for the terminal colonies, the average moving speed was 6.55 ± 3.60μm / h (n = 7) and the motion index was 11.3 ± 2.96μm / h (n = 7) (Figure 3). The determination criteria may be set with reference to these values. For example, when measured under the same conditions as in the examples, the average moving speed is 10.0 μm / h or higher or the motion index is 14.0 or higher, or the average moving speed is 12.0 μm / h or higher or the motion index is 17.0 or higher. May be used as a criterion.

本発明者らの、細胞運動に関する過程を阻害する2-deoxy-D-glucose (2-DDG)を使用した実験では、2-DDGの非存在下に比較して、2-DDGの存在下ではモーション・インデックスは約1/2に減じており(図4)、このことを参考に、判定基準を設定してもよい。例えば、実施例と同様の条件で測定した場合に、充分量の細胞運動阻害性物質を用いた系の運動速度またはモーション・インデックスの、1.2倍以上、あるいは1.5倍以上の運動速度またはモーション・インデックスであることを、判定基準としてもよい。   In our experiments using 2-deoxy-D-glucose (2-DDG), which inhibits processes related to cell motility, in the presence of 2-DDG, compared to the absence of 2-DDG, The motion index has been reduced to about 1/2 (Fig. 4), and this may be used as a reference for setting the judgment criteria. For example, when measured under the same conditions as in Examples, the kinetic speed or motion index is 1.2 times or more, or 1.5 times or more of the kinetic speed or motion index of the system using a sufficient amount of cell motility inhibitor. It is good also as a criterion.

なお、モーション・インデックスは、画像の解像度や露光時間、画像が8ビットか16ビットか等により、異なる値として算出されるものであるが、所定の培養条件で細胞を維持しつつ画像撮影を同一条件で行えば、種々の場合に共通に適用可能な判断基準を得られることが期待できる。   The motion index is calculated as a different value depending on the resolution of the image, exposure time, whether the image is 8-bit or 16-bit, etc., but the same image shooting is performed while maintaining the cells under the predetermined culture conditions. If it is performed under conditions, it can be expected that a judgment criterion that can be commonly applied in various cases can be obtained.

これまで、非侵襲的に培養条件や培養角化細胞の増殖性を評価する手法は存在しなかった。しかしながら、細胞の移動速度を指標に、細胞の増殖能を評価する本発明によれば、非侵襲的評価が達成される。また従来の幹細胞の増殖性を維持する培養条件の管理等は、技術者の経験知に依拠したものであった。再生医療分野において、移植することを目的に培養された細胞は,いわゆる製品として品質管理が求められる。通常、移植用培養組織を調製するための細胞は、由来する個人により差があるであろうし、完成した細胞製品にはさまざまなバラツキを生じる可能性がある。培養組織の品質管理は、極めて重要である。しかしながら本発明のモーション・インデックスの計算により、簡便で客観的に、培養条件や細胞を評価できる。また、技術者の熟練度に依存しない客観的指標の導入による再生医療用細胞製品の品質管理を行うことができる。   Until now, there has been no method for non-invasively evaluating the culture conditions and the proliferation of cultured keratinocytes. However, according to the present invention that evaluates the cell growth ability using the cell moving speed as an index, noninvasive evaluation is achieved. In addition, the conventional management of culture conditions for maintaining the proliferation of stem cells was based on the experience of engineers. In the field of regenerative medicine, cells cultured for the purpose of transplantation require quality control as so-called products. Usually, the cells for preparing the transplanted tissue will vary depending on the individual from which it is derived, and the finished cell product may vary widely. Quality control of cultured tissue is extremely important. However, the calculation of the motion index of the present invention makes it possible to evaluate culture conditions and cells simply and objectively. In addition, quality control of cell products for regenerative medicine can be performed by introducing objective indicators that do not depend on the skill level of engineers.

〔培養組織の製造方法〕
本発明の別の態様においては、自家培養組織を含む、培養組織の製造方法を提供する。本発明で「培養組織」というときは、特に記載した場合を除き、ヒトの細胞を用いて体外で培養し、再構築させた組織モデルをいう。培養組織の例は、培養表皮、培養角膜上皮、培養軟骨である。
[Method for producing cultured tissue]
In another aspect of the present invention, a method for producing a cultured tissue including an autologous cultured tissue is provided. In the present invention, “cultured tissue” refers to a tissue model that has been cultured in vitro using human cells and reconstructed unless otherwise specified. Examples of cultured tissues are cultured epidermis, cultured corneal epithelium, and cultured cartilage.

本発明の製造方法により得られる培養組織は、対称の治療のために、対象へ移植するために用いることができる。また本発明の製造方法により得られる培養組織は、動物や単純な培養細胞の代替となり得、種々の研究・実験に適用することができる。例えば、培養組織は、薬理試験、毒性試験等への適用が可能である。   The cultured tissue obtained by the production method of the present invention can be used for transplantation to a subject for symmetrical treatment. In addition, the cultured tissue obtained by the production method of the present invention can be used as an alternative to animals and simple cultured cells, and can be applied to various studies and experiments. For example, the cultured tissue can be applied to pharmacological tests, toxicity tests, and the like.

本発明の製造方法は、少なくとも、工程(1):対象から得た細胞を培養して培養組織を作製する工程、および工程(2):対象から得た細胞を培養系において、移動速度を指標に評価する工程を少なくとも含む。工程(1)は、典型的には、受傷組織および健常組織を有する対象、すなわち患者の健常皮膚から得た皮膚角化細胞を培養し、受傷部位に移植するための自家培養皮膚を作製する工程であり、以下ではこの場合を例に説明することがあるが、当業者であれば、その説明を適宜改変して、患者以外の対象から得た皮膚角化細胞について実施される場合や、皮膚角化細胞以外の細胞について実施される場合にあてはめることができる。   The production method of the present invention includes at least a step (1): a step of culturing cells obtained from a subject to produce a cultured tissue, and a step (2): a cell obtained from the subject is cultured in a culture system, and the moving speed is an indicator At least the step of evaluating. Step (1) is typically a step of culturing skin keratinocytes obtained from a healthy skin of a subject having wounded tissue and healthy tissue, that is, a patient, and preparing autologous cultured skin for transplantation to the wounded site. In the following description, this case may be described as an example. However, those skilled in the art may appropriately modify the description to implement skin keratinocytes obtained from subjects other than patients, This can be applied to the case where it is performed on cells other than keratinocytes.

工程(1)として、皮膚角化細胞を培養する際は、表皮細胞の培養のための公知の方法を適用することができる。当業者であれば、細胞の種類に応じて、培養環境(培地、温度、CO2濃度、培養期間を含む。)を適宜設計できる。好ましい場合は、3T3細胞のようなフィーダー細胞による層の上で、対象となる細胞を培養してもよい。 As step (1), when cultivating skin keratinocytes, a known method for culturing epidermal cells can be applied. A person skilled in the art can appropriately design the culture environment (including the medium, temperature, CO 2 concentration, and culture period) according to the type of cell. If preferred, the cells of interest may be cultured on a layer of feeder cells such as 3T3 cells.

本発明の製造方法は、工程(1)および(2)以外に、対象から組織を得る工程、組織から目的の細胞を分離および/または純化する工程、得た細胞を適切な培養環境に播種する工程を含みうる。製造された培養組織を培養系から取り出す工程を含みうる。得られたシート状の細胞は、患者へ移植される。対照から組織を得る工程は、医療行為であり得るが、それ以外の工程は、医師以外の者により実施することができる。   The production method of the present invention includes, in addition to steps (1) and (2), a step of obtaining a tissue from a target, a step of separating and / or purifying a target cell from the tissue, and seeding the obtained cell in an appropriate culture environment Steps may be included. A step of removing the produced cultured tissue from the culture system may be included. The obtained sheet-like cells are transplanted into a patient. The process of obtaining tissue from the control can be a medical practice, but other processes can be performed by a person other than the physician.

本発明の工程(2)は、上記のいずれの工程の前、途中および後であっても、特に制限なく実施しうる。組織から分離された細胞が培養組織を作製するのに十分であるか否かを判断するとの観点からは、工程(2)は、細胞を分離および/または純化した工程の後に行うことが好ましい。また、移植用細胞組織の品質を評価するとの観点からは、工程(1)の途中または後、培養組織を培養系から取り出す工程の前(移植の前)に行うことが好ましいと考えられる。   Step (2) of the present invention can be carried out without particular limitation before, during and after any of the above steps. From the viewpoint of determining whether or not the cells separated from the tissue are sufficient to produce a cultured tissue, the step (2) is preferably performed after the step of separating and / or purifying the cells. From the viewpoint of evaluating the quality of the cell tissue for transplantation, it is considered preferable to perform it before or before the step of removing the cultured tissue from the culture system during or after the step (1).

〔装置、プログラム〕
本発明はまた、細胞画像解析のための装置およびプログラムを提供する。
[Equipment, program]
The present invention also provides an apparatus and program for cell image analysis.

装置は、具体的には、画像入力部と、モーション・インデックス算出部とを有する。また、閾値記憶部と、増殖性細胞領域特定部とを備えていてもよい。   Specifically, the apparatus includes an image input unit and a motion index calculation unit. Moreover, you may provide the threshold value memory | storage part and the proliferative cell area | region specific | specification part.

画像入力部は、受傷組織および健常組織を有する対象の健常組織から得た細胞がインターバル撮像された複数の細胞画像のデジタルデータを細胞画像解析装置に入力する。入力される細胞画像は、細胞シート全体の画像であってもよく、シート化前の培養系全体(例えば、培養皿全体)の画像であってもよく、一のコロニーについての画像であってもよいが、細胞シート全体の画像あるいは培養系全体の画像である場合は、モーション・インデックスが特定される領域(例えば、一のコロニーに相当する領域)であってもよく、シート化前の培養系全体(例えば、培養皿全体)の画像を入力する場合は、細胞数100個から数百個からなる領域であって、モーション・インデックスを算出すべき一または複数の領域を指定してもよい。以下では、モーション・インデックスが算出される領域を、「対象領域」ということがある。   The image input unit inputs digital data of a plurality of cell images obtained by interval imaging of cells obtained from a target healthy tissue having a wound tissue and a healthy tissue to a cell image analyzer. The input cell image may be an image of the entire cell sheet, an image of the entire culture system (for example, the entire culture dish) before sheeting, or an image of one colony. If it is an image of the entire cell sheet or an entire culture system, it may be an area where a motion index is specified (for example, an area corresponding to one colony), and the culture system before sheeting When inputting the entire image (for example, the entire culture dish), one or a plurality of regions that are calculated from the number of cells to several hundreds, and in which the motion index is to be calculated, may be designated. Hereinafter, the area where the motion index is calculated may be referred to as a “target area”.

モーション・インデックス算出部は、入力された複数の細胞画像から、モーション・インデックスを算出する。   The motion index calculation unit calculates a motion index from a plurality of input cell images.

閾値記憶部は、増殖性細胞領域特定部の処理で用いられるモーション・インデックス閾値を予め記憶する。なおモーション・インデックス閾値は、上述の判定基準に関する説明として述べたように、適宜定めることができる。予備的な試験をすることにより、解析対象細胞の種類、由来等に応じ、解析に先だって求めておいてもよい。   The threshold storage unit stores in advance a motion index threshold used in the processing of the proliferative cell region specifying unit. Note that the motion index threshold can be determined as appropriate, as described above with respect to the determination criteria. A preliminary test may be performed prior to the analysis in accordance with the type and origin of the analysis target cell.

増殖性細胞領域特定部は、算出されたモーション・インデックスとモーション・インデックス閾値とを比較し、入力された細胞画像の全体または一部において、閾値を超える領域を増殖性細胞領域として特定する。その領域の位置と範囲を表す情報を取得してもよい。   The proliferative cell region specifying unit compares the calculated motion index with a motion index threshold, and specifies an area exceeding the threshold as a proliferative cell region in the whole or a part of the input cell image. Information indicating the position and range of the area may be acquired.

本願発明の装置は、解析結果出力部を有していてもよい。解析結果出力部は、特定した領域についての情報に基づいて、解析結果を生成し出力する。解析結果出力部は、解析結果を画像出力装置に文字またはグラフなどの図形として表示させることによって出力しても良いし、プリンターに印字させることによって出力しても良い。解析結果出力部が出力する解析結果は、例えば以下の項目である。   The apparatus of the present invention may have an analysis result output unit. The analysis result output unit generates and outputs an analysis result based on the information about the specified region. The analysis result output unit may output the analysis result by displaying it on the image output device as a graphic such as a character or a graph, or may output it by printing it on a printer. The analysis results output by the analysis result output unit are, for example, the following items.

・算出されたモーション・インデックス
・そのコロニーまたは領域が、増殖性細胞領域であるか否か
・画像中の増殖性細胞領域の数
・各増殖性細胞領域の面積および/または各増殖性細胞領域の面積の総和
・画像中の細胞領域の面積の総和と細胞核増殖性細胞領域の面積の総和との比
-Calculated motion index-Whether the colony or area is a proliferating cell area-Number of proliferating cell areas in the image-Area of each proliferating cell area and / or each proliferating cell area Ratio of total area / total area of cell area in image to total area of cell proliferation cell area

本発明の細胞画像解析装置の動作例について説明する。まず、画像入力部がインターバル撮影された複数の(ここでは2枚を例に説明する。)細胞画像のデジタルデータを細胞画像解析装置に入力する。次に、モーション・インデックス算出部が、入力された2枚の画像中の対象領域おける各ピクセルでの輝度差の絶対値を算出する。次に、対象領域内で算出された輝度の差の絶対値の総和を対象領域の面積で割ることにより、その領域のモーション・インデックスを算出する。   An operation example of the cell image analysis apparatus of the present invention will be described. First, the image input unit inputs a plurality of digital images of cell images (here, two images will be described as an example) that have been interval-photographed into the cell image analyzer. Next, the motion index calculation unit calculates the absolute value of the luminance difference at each pixel in the target area in the two input images. Next, the motion index of the region is calculated by dividing the sum of the absolute values of the luminance differences calculated in the target region by the area of the target region.

場合により、増殖性細胞領域特定部が、閾値記憶部に記憶されているモーション・インデックス閾値を読み出し、細胞画像から閾値以上のモーション・インデックス値を持つ領域をすべて特定し、処理を終了する。   In some cases, the proliferative cell region specifying unit reads the motion index threshold stored in the threshold storage unit, specifies all regions having a motion index value greater than or equal to the threshold from the cell image, and ends the process.

増殖性細胞領域特定処理が終了すると、場合により、解析結果出力部が、特定結果に基づいて解析結果を生成し、出力し、処理を終える。   When the proliferative cell region specifying process ends, in some cases, the analysis result output unit generates and outputs an analysis result based on the specifying result, and ends the process.

上述した細胞画像解析装置の機能をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、各機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。   You may make it implement | achieve the function of the cell image analyzer mentioned above with a computer. In that case, a program for realizing each function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read into a computer system and executed. The “computer system” here includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in the computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program that holds a program for a certain period of time. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.

〔コロニー中の表皮角化細胞の動態〕
ヒト表皮角化細胞は、形態的に区別可能な少なくとも2種類のコロニーを形成する。一つはグローイング・コロニーと呼ばれ、小型の増殖性の細胞から構成され、もう一方は、ターミナル・コロニーと呼ばれ、増殖活性を消失しつつある扁平な細胞から構成される(前掲非特許文献11)。グローイング・コロニーでは、細胞は密集形態を維持しつつも、自発的に移動しているのが観察された(図1a)。対照的に、ターミナル・コロニー内の細胞は、ほぼ静止していた(図1b)。グローイング・コロニー内における細胞の移動速度は21.0 ± 9.76 mm/h (mean ± s.d.)(7つのコロニーで86細胞の結果)、ターミナル・コロニーでは6.55 ± 3.60 mm/h (mean ± s.d.)(7つのコロニーで43細胞の結果)であった(図1aおよび1b)。またグローイング・コロニーでは、個々の細胞の移動速度に多様性があり(図1a)、またコロニー内部の細胞の方が、コロニーの辺縁部よりも比較的早く移動していた(図1c)。
[Dynamics of epidermal keratinocytes in colonies]
Human epidermal keratinocytes form at least two types of colonies that are morphologically distinguishable. One is called a growing colony and is composed of small proliferating cells, and the other is called a terminal colony and is composed of flat cells that are losing their proliferative activity (see the above-mentioned non-patent document). 11). In the growing colony, cells were observed to migrate spontaneously while maintaining a dense form (FIG. 1a). In contrast, cells within the terminal colony were almost quiescent (FIG. 1b). The cell migration rate within the growing colony was 21.0 ± 9.76 mm / h (mean ± sd) (86 results for 7 colonies), and 6.55 ± 3.60 mm / h (mean ± sd) for the terminal colonies (7 The result was 43 cells in the colony (FIGS. 1a and 1b). In the growing colony, the moving speed of individual cells varied (FIG. 1a), and the cells inside the colony moved relatively faster than the edge of the colony (FIG. 1c).

グローイング・コロニーを形成するヒト表皮角化細胞は、異なった増殖活性を示す(前掲非特許文献2)。そこで、細胞移動が、角化細胞の増殖能と相関しているかどうかを確かめるために、タイム・ラプス観察によってグローイング・コロニー内での細胞移動速度を測定し、その後、クローン解析(前掲非特許文献2)によって、その増殖能を評価した (図1dおよび1e)。個々のコロニーから直径10 cmの培養皿へサブ・クローニングされた角化細胞の増殖能は、培養後に現れるターミナル・コロニーの出現頻度によって評価した。この解析によって、コロニーをサブ・クローニングした時に出現するターミナル・コロニーの出現頻度と、クローニングする前のコロニー内での細胞の移動速度が負に相関していることが明らかとなり(r=-0.477, p=0.0335, n=20)、高い移動能力を持つ細胞で構成されるコロニーほど、その増殖活性が高いことがわかった(図1f)。実験実施日が同じ場合、移動速度と増殖能の相関性はより強いという結果が得られた(図2)。これはおそらく、角化細胞やフィーダー細胞である3T3細胞の継代数などの実験条件の均質性に依存していると考えられる。   Human epidermal keratinocytes that form growing colonies exhibit different proliferative activities (Non-patent Document 2). Therefore, in order to confirm whether cell migration correlates with the proliferation ability of keratinocytes, the cell migration rate in the growing colony was measured by time-lapse observation, and then clonal analysis (Non-Patent Literature cited above). The proliferation ability was evaluated by 2) (FIGS. 1d and 1e). The proliferation ability of keratinocytes subcloned from individual colonies to a culture dish having a diameter of 10 cm was evaluated by the appearance frequency of terminal colonies appearing after culture. This analysis reveals that the frequency of terminal colonies that appear when subcloning colonies is negatively correlated with the rate of cell migration within the colonies before cloning (r = -0.477, p = 0.0335, n = 20), it was found that the colony composed of cells with high migration ability had higher proliferation activity (FIG. 1f). When the experimental date was the same, the correlation between the movement speed and the growth ability was stronger (Fig. 2). This is probably due to the homogeneity of experimental conditions such as the passage number of 3T3 cells that are keratinocytes and feeder cells.

以上の結果は、ヒト表皮角化幹細胞(ホロクローンとも呼ばれる)由来の増殖活性の非常に高い角化細胞コロニーは、高い移動能を持った細胞によって構成されていることを示している。   The above results indicate that keratinocyte colonies with extremely high proliferation activity derived from human epidermal keratinized stem cells (also referred to as holoclones) are composed of cells with high migration ability.

〔細胞運動〕
細胞運動に関する過程を阻害する低分子化合物を使用することで、コロニー内の角化細胞の集団運動について実験を行った。この実験のために、コロニー内の集団的な細胞移動を評価する方法を開発した(図3および図3についての図面の簡単な説明)。この方法によって、簡便にコロニー内の細胞移動速度とよく相関性を保った値(motion index)を得た(図2)。 2-deoxy-D-glucose (2-DDG)によって細胞内のATPを欠乏させた場合、コロニー内の角化細胞移動は著しく阻害された(図4)。
[Cell movement]
Experiments were conducted on the collective movement of keratinocytes in colonies by using low molecular weight compounds that inhibit processes related to cell movement. For this experiment, a method for evaluating collective cell migration within a colony was developed (a brief description of the drawings for FIGS. 3 and 3). By this method, a value (motion index) that was easily correlated well with the cell migration rate in the colony was obtained (FIG. 2). When intracellular ATP was depleted by 2-deoxy-D-glucose (2-DDG), keratinocyte migration within the colony was markedly inhibited (FIG. 4).

〔結論〕
培養系における角化幹細胞の維持と自己複製は、表皮再生のための移植の成否に大きく関与している(前掲非特許文献11)。今回、我々は、ヒト表皮角化幹細胞コロニーは、高い移動能力を持った細胞によって構成されていることを明らかにした。この発見は、細胞運動の解析によって、培養角化細胞の増殖能を評価し、移植に適した角化細胞のモニタリングと品質を評価するための非襲侵的な方法の基礎となる。
[Conclusion]
Maintenance and self-renewal of keratinized stem cells in a culture system are greatly involved in the success or failure of transplantation for epidermal regeneration (Non-patent Document 11). Here we show that human epidermal keratinized stem cell colonies are composed of cells with high migration ability. This discovery provides the basis for a non-invasive method to assess the ability of cultured keratinocytes to proliferate by analyzing cell motility and to assess the quality and monitoring of keratinocytes suitable for transplantation.

〔試料と実験方法〕
[細胞培養]
ヒト新生児の包皮から単離された表皮角化細胞(KURABO)を用いた。角化細胞は、放射線照射またはマイトマイシンCで処理された3T3-J2細胞(Harvard大学Howard Green教授より分与)をフィーダー細胞として、37℃、10%二酸化炭素条件下で培養した。また培養液の組成は以下のとおりである:Dulbecco-Vogt modification of Eagle’s medium (DMEM)とHam's F12 mediumの3:1混合液に 10% fetal calf serum (FCS), 5 mg/ml insulin, 0.4 mg/ml hydrocortisone, 10-10 M cholera toxin, および 2 x 10-9 M triiodothyronine (T3)を添加(前掲非特許文献1,3)。培地は4日ごとに交換し、培養は最終的に3.7%ホルマリンで固定した後、1%ローダミンBで染色した。コロニーは実体顕微鏡下で観察し計測した。またクローン解析は前掲非特許文献2の方法によった。2-deoxy-D-glucoseはSigma-aldrichから購入した。
[Samples and experimental methods]
[Cell culture]
Epidermal keratinocytes (KURABO) isolated from human forensic foreskin were used. The keratinocytes were cultured under conditions of 37 ° C. and 10% carbon dioxide using 3T3-J2 cells (distributed by Professor Howard Green, Harvard University) treated with irradiation or mitomycin C as feeder cells. The composition of the culture is as follows: 10% fetal calf serum (FCS), 5 mg / ml insulin, 0.4 mg in a 3: 1 mixture of Dulbecco-Vogt modification of Eagle's medium (DMEM) and Ham's F12 medium / ml hydrocortisone, 10 −10 M cholera toxin, and 2 × 10 −9 M triiodothyronine (T3) were added (Non-Patent Documents 1 and 3 above). The medium was changed every 4 days, and the culture was finally fixed with 3.7% formalin and then stained with 1% rhodamine B. Colonies were observed and counted under a stereomicroscope. Clone analysis was performed according to the method described in Non-Patent Document 2 described above. 2-deoxy-D-glucose was purchased from Sigma-aldrich.

[タイム・ラプス観察と画像解析]
35mmの培養皿に3T3細胞をフィーダー細胞として角化細胞を低密度で播種し、6または7日間、培養した。その後、タイム・ラプス観察のため、角化細胞を37℃、10%二酸化炭素条件下に設定した顕微鏡観察用のチャンバー(ZEISS)に移し、Axiovert 200M microscope (Zeiss)でタイプ・ラプス観察を行った。画像は5分間隔で、180分間取得した。タイム・ラプス画像から、細胞移動速度をgraphic tablet (Wacom)上でMetaMorpho (Molecular Devices)またはVolocity (PerkinElmer)を用いて計算した。細胞の移動速度の計算は、各5分間の移動距離を追跡し、180分間での総移動距離から算出した。
[Time-lapse observation and image analysis]
Keratinocytes were seeded at low density using 3T3 cells as feeder cells in a 35 mm culture dish and cultured for 6 or 7 days. Then, for time lapse observation, keratinocytes were transferred to a microscope observation chamber (ZEISS) set at 37 ° C and 10% carbon dioxide, and type lapse observation was performed with the Axiovert 200M microscope (Zeiss). . Images were acquired at 5-minute intervals for 180 minutes. From the time-lapse images, cell migration rates were calculated using MetaMorpho (Molecular Devices) or Volocity (PerkinElmer) on a graphic tablet (Wacom). The cell moving speed was calculated by tracking the moving distance for 5 minutes each and calculating the total moving distance in 180 minutes.

[Motion indexの計算方法]
5分間隔で2枚のグローイング・コロニーの位相差画像を取得し、2枚の連続画像から、Adobe Photoshopのイメージ>演算コマンドの描画モード「差の絶対値」を実行することによって、1300x1030個ある各ピクセル間の輝度の差の絶対値を算出した。さらにコロニー内のピクセルでの輝度の差の絶対値の総量をコロニーの面積値で平均化したものをmotion indexとした。コロニー面積の計算は、graphic tablet (Wacom)上でVolocity (PerkinElmer)を用いて計算した。
[Motion index calculation method]
There are 1300x1030 by acquiring phase difference images of two glowing colonies at 5 minute intervals and executing Adobe Photoshop image> Drawing mode of calculation command "Absolute value of difference" from two consecutive images The absolute value of the luminance difference between each pixel was calculated. Further, the motion index was obtained by averaging the absolute value of the difference in luminance at the pixels in the colony with the area value of the colony. The colony area was calculated using Volocity (PerkinElmer) on a graphic tablet (Wacom).

従来の表皮再生医療に関する細胞培養においては、幹細胞の増殖性を維持する培養条件の管理は技術者の経験知に依拠したものであった。また、非侵襲的に培養条件や培養角化細胞の増殖性を評価する手法は存在しなかった。しかしながら、本発明によれば、培養細胞管理に、位相差顕微鏡画像等による簡便で客観的な方法が導入できる。   In conventional cell culture relating to epidermal regenerative medicine, management of culture conditions for maintaining the proliferation of stem cells relies on the experience of engineers. Moreover, there has been no method for non-invasively evaluating the culture conditions and the proliferation of cultured keratinocytes. However, according to the present invention, a simple and objective method based on a phase contrast microscope image or the like can be introduced into cultured cell management.

再生医療分野において、移植することを目的に培養された細胞は,いわゆる製品として品質管理が求められる。通常、移植用培養組織を調製するための細胞は、由来する個人により差があるであろうし、完成した細胞製品にはさまざまなバラツキを生じる可能性がある。培養組織の品質管理は、極めて重要である。本発明によれば、技術者の熟練度に依存しない客観的指標の導入による再生医療用細胞製品の品質管理を行うことができる。   In the field of regenerative medicine, cells cultured for the purpose of transplantation require quality control as so-called products. Usually, the cells for preparing the transplanted tissue will vary depending on the individual from which it is derived, and the finished cell product may vary widely. Quality control of cultured tissue is extremely important. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, quality control of the cell product for regenerative medicine can be performed by introducing the objective parameter | index independent of an engineer's skill level.

本発明によれば、位相差顕微鏡、デジタルカメラ、本発明を基礎とした簡単な画像解析プログラムを組み合わせることで、再生医療用の細胞製品の品質管理をより簡単に行うことができる。   According to the present invention, quality control of a cell product for regenerative medicine can be more easily performed by combining a phase contrast microscope, a digital camera, and a simple image analysis program based on the present invention.

Claims (12)

対象から得た細胞を培養系において評価する方法であって、培養系における該細胞に由来するコロニー内の複数の細胞の移動速度を指標に、増殖性細胞から構成されるコロニーの形成能を評価する工程を含
複数の細胞の移動速度が、複数の細胞の平均移動速度であり、
複数の細胞の平均移動速度が、インターバル撮像された2枚のコロニー画像からコロニー内の各ピクセルにおける輝度差の絶対値を算出し、コロニー内の輝度差の絶対値の総量をコロニーの面積値で除したモーション・インデックスで代替される、方法。
A method for evaluating cells obtained from a subject in a culture system, and evaluating the ability to form a colony composed of proliferating cells using the migration speed of multiple cells within the colony derived from the cells in the culture system as an index the step of viewing including,
The moving speed of multiple cells is the average moving speed of multiple cells,
Calculate the absolute value of the brightness difference at each pixel in the colony from the two colony images taken with interval imaging for the average moving speed of multiple cells, and calculate the total amount of brightness difference in the colony as the area value of the colony. A method that is replaced by the divided motion index .
対象が、受傷組織および健常組織を有しており、対象から得た細胞が、対象の健常組織から得た、受傷部位に移植するための自家培養組織を作製するためのものである、請求項1に記載の方法。 The subject has an injured tissue and a healthy tissue, and the cells obtained from the subject are for producing an autologous cultured tissue to be transplanted to the injured site obtained from the subject's healthy tissue. The method according to 1. 組織が、皮膚または角膜であり、自家培養組織が、自家培養表皮または自家培養角膜上皮である、請求項2に記載の方法。 3. The method according to claim 2, wherein the tissue is skin or cornea, and the autologous cultured tissue is autologous cultured epidermis or autologous cultured corneal epithelium. 対象の表皮または上皮から得た細胞中の表皮角化幹細胞または上皮角化幹細胞を同定する方法であって、培養系中の該細胞に由来するコロニー内の複数の細胞の移動速度を指標に、増殖性細胞から構成されるコロニーの形成能を評価する工程を含
複数の細胞の移動速度が、複数の細胞の平均移動速度であり、
複数の細胞の平均移動速度が、インターバル撮像された2枚のコロニー画像からコロニー内の各ピクセルにおける輝度差の絶対値を算出し、コロニー内の輝度差の絶対値の総量をコロニーの面積値で除したモーション・インデックスで代替される、方法。
A method for identifying epidermal keratinized stem cells or epithelial keratinized stem cells in cells obtained from the epidermis or epithelium of a subject, using as an index the migration rate of a plurality of cells in a colony derived from the cells in a culture system, the step of assessing the ability to form comprised colonies proliferating cells seen including,
The moving speed of multiple cells is the average moving speed of multiple cells,
Calculate the absolute value of the brightness difference at each pixel in the colony from the two colony images taken with interval imaging for the average moving speed of multiple cells, and calculate the total amount of brightness difference in the colony as the area value of the colony. A method that is replaced by the divided motion index .
対象が、受傷組織および健常組織を有しており、対象から得た細胞が、対象の健常組織から得た、受傷部位に移植するための自家培養組織を作製するためのものである、請求項4に記載の方法。 The subject has an injured tissue and a healthy tissue, and the cells obtained from the subject are for producing an autologous cultured tissue to be transplanted to the injured site obtained from the subject's healthy tissue. 4. The method according to 4 . 組織が、皮膚または角膜であり、自家培養組織が、自家培養表皮または自家培養角膜上皮である、請求項5に記載の方法。 6. The method according to claim 5 , wherein the tissue is skin or cornea, and the autologous cultured tissue is autologous cultured epidermis or autologous cultured corneal epithelium. 自家培養組織の製造方法であって:
受傷組織および健常組織を有する対象の健常組織から得た細胞を培養し、受傷部位に移植するための自家培養組織を作製する工程、および
培養系において、対象から得た細胞に由来するコロニー内の複数の細胞の移動速度を指標に、作製された自家培養組織を評価する工程
を含
複数の細胞の移動速度が、複数の細胞の平均移動速度であり、
複数の細胞の平均移動速度が、インターバル撮像された2枚のコロニー画像からコロニー内の各ピクセルにおける輝度差の絶対値を算出し、コロニー内の輝度差の絶対値の総量をコロニーの面積値で除したモーション・インデックスで代替される、製造方法。
A method for producing an autologous cultured tissue comprising:
In a step of culturing cells obtained from a healthy tissue of a subject having a wounded tissue and a healthy tissue and producing an autologous cultured tissue for transplantation to the wounded site, and in a culture system, the colony derived from the cells obtained from the subject an indicator the moving speed of the plurality of cells, see contains the step of evaluating the fabricated autologous cultured tissue,
The moving speed of multiple cells is the average moving speed of multiple cells,
Calculate the absolute value of the brightness difference at each pixel in the colony from the two colony images taken with interval imaging for the average moving speed of multiple cells, and calculate the total amount of brightness difference in the colony as the area value of the colony. The manufacturing method that is replaced by the motion index divided .
自家培養組織が、自家培養表皮または自家培養角膜上皮である、請求項7に記載の方法。 8. The method according to claim 7 , wherein the autologous cultured tissue is autologous cultured epidermis or autologous cultured corneal epithelium. 受傷組織および健常組織を有する対象の健常組織から得た細胞から形成されたコロニーがインターバル撮像された複数のコロニー画像を入力する画像入力部と、
入力された複数のコロニー画像から、コロニー内の各ピクセルにおける輝度差の絶対値を算出し、コロニー内の輝度差の絶対値の総量をコロニーの面積値で除してモーション・インデックスを算出するモーション・インデックス算出部と、
を備える、請求項1〜3のいずれか1項の評価方法を実施するための細胞画像解析装置。
An image input unit for inputting a plurality of colony images obtained by interval imaging of colonies formed from cells obtained from healthy tissue of a target having a wound tissue and a healthy tissue;
Motion that calculates the absolute value of the brightness difference at each pixel in the colony from multiple input colony images, and calculates the motion index by dividing the total amount of brightness difference in the colony by the area value of the colony An index calculation unit;
A cell image analyzer for performing the evaluation method according to any one of claims 1 to 3 .
モーション・インデックス閾値を予め記憶する閾値記憶部と、
算出されたモーション・インデックスとモーション・インデックス閾値とを比較し、閾値を超える領域を増殖性細胞領域として特定する増殖性細胞領域特定部と
をさらに備える、請求項9に記載の細胞画像解析装置。
A threshold storage unit for storing a motion index threshold in advance;
10. The cell image analysis device according to claim 9 , further comprising a proliferative cell region specifying unit that compares the calculated motion index with a motion index threshold and specifies an area exceeding the threshold as a proliferative cell region.
コンピュータに対し、
受傷組織および健常組織を有する対象の健常組織から得た細胞に由来するコロニー内の細胞がインターバル撮像された複数の細胞画像を入力する画像入力ステップと、
入力された複数の細胞画像から、コロニー内の各ピクセルにおける輝度差の絶対値を算出し、コロニー内の輝度差の絶対値の総量をコロニーの面積値で除したモーション・インデックスを算出する、モーション・インデックス算出ステップと、
を実行させる、請求項1〜3のいずれか1項の評価方法を実施するためのプログラム。
Against the computer
An image input step for inputting a plurality of cell images obtained by interval imaging of cells in a colony derived from cells obtained from a healthy tissue of a target having a wound tissue and a healthy tissue;
Calculate the absolute value of the brightness difference at each pixel in the colony from the input cell images, and calculate the motion index by dividing the absolute value of the brightness difference in the colony by the area value of the colony.・ Index calculation step,
Ru is run, according to claim 1 to 3 any one program for carrying out the method for evaluating the.
コンピュータが、モーション・インデックス閾値を予め記憶する閾値記憶部を備えており、
算出されたモーション・インデックスとモーション・インデックス閾値を比較し、閾値を超える領域を増殖性細胞領域として特定するステップ
をさらに実行させる、請求項11に記載のプログラム。
The computer includes a threshold storage unit for storing the motion index threshold in advance,
Comparing the calculated motion index and motion index threshold, Ru further execute a step of specifying a region exceeding the threshold value as proliferating cells region, the program of claim 11.
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