JP6502224B2 - 細胞評価装置および方法並びにプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、細胞の分化誘導を行っている過程において、その細胞の分化の進捗度を評価する細胞評価装置および方法並びにプログラムに関するものである。
ｉＰＳ（Induced Pluripotent Stem）細胞やＥＳ（Embryonic Stem）細胞などの多能性幹細胞は、種々の組織の細胞に分化する能力を備えたものであり、再生医療、薬の開発および病気の解明などにおいて応用が可能として注目されている。
多能性幹細胞から神経細胞や肝細胞などの目的の細胞を得るために分化誘導が行われるが、より効率良く目的の細胞を得るためには、分化誘導の過程において、どの程度まで分化が進んでいるかを確認することが重要である。
たとえば特許文献１には、ラマン散乱スペクトルによる細胞の化学組成分析に基づいて、細胞の分化度を評価することが提案されている。また、特許文献２においては、培養期間の異なる２以上の時点において細胞の画像を撮像し、その各時点における画像を解析することによって予測モデルを構築しておき、現時点における細胞の画像の解析結果と予測モデルとを比較することによって、現時点における細胞の分化度を評価することが開示されている。
しかしながら、特許文献１および特許文献２において評価される分化度は、単純に分化の程度を表す指標であるので、この分化度だけでは、目的の細胞種を得るまでの残りの期間、すなわち分化誘導終了時点までの残りの期間を把握することはできない。つまり、分化誘導開始時点から分化誘導終了時点までの分化誘導の全過程に対して、どの程度まで分化が進行したかを把握することはできない。
具体的には、分化誘導においては、培養方法や株によって分化誘導のかかり具合が異なっていたり、時間の経過に対する分化の進み具合も一定ではない場合などがある。たとえば、図１０に示すように分化度が変化した場合、時刻ｔ１において分化度が高くなっているが分化誘導終了の時刻ｔ２まではまだ到達していない。したがって、分化誘導終了までまだ時間が必要であるにも関わらず、分化誘導終了間近であると誤認識される可能性があり、培養のスケジューリングなどに支障をきたし、効率よく目的の細胞を得ることができない。
また、分化誘導の過程における細胞と目的の細胞との形態的な類似度を求め、その類似度から分化の程度を確認する方法があるが、この場合も分化度を求める場合と同様のことがいえる。
本発明は、上記の問題に鑑み、分化誘導開始時点から分化誘導終了時点までの分化誘導の全過程に対して、どの程度まで分化が進行したかを把握することができる細胞評価装置および方法並びにプログラムを提供することを目的とする。
本発明の細胞評価装置は、評価対象の細胞とその評価対象の細胞の分化が進行する過程で評価対象の細胞よりも未分化側に位置する細胞種との類似度を第１の類似度として評価する第１の評価部と、評価対象の細胞とその評価対象の細胞の分化が進行する過程で評価対象の細胞よりも分化側に位置する細胞種との類似度を第２の類似度として評価する第２の評価部と、第１の類似度および第２の類似度に基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出する分化進捗度算出部とを備えたことを特徴とする。
また、上記本発明の細胞評価装置において、分化進捗度算出部は、評価対象の細胞と同種の基準細胞の分化が進行する過程での第１の類似度と第２の類似度との関係を予め記憶し、その予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係と、評価対象の細胞を評価した第１の類似度および第２の類似度とに基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出することができる。
また、上記本発明の細胞評価装置において、分化進捗度算出部は、基準細胞の予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を２次元座標空間上に直線または曲線として表し、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度に対応する上記直線または曲線上の点を求め、その点によって区分される直線または曲線の長さに基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出することができる。
また、上記本発明の細胞評価装置において、分化進捗度算出部は、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度に基づいて２次元座標空間上に直線を設定し、その直線と予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線または曲線との交点を求め、その交点によって予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線または曲線を区分し、その区分された長さに基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出することができる。
また、上記本発明の細胞評価装置において、分化進捗度算出部は、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度に基づく直線と予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線または曲線との交点が複数存在する場合には、前回の分化進捗度の算出の際に求められた交点との位置関係に基づいて、複数の交点のうちの１つの交点を選択することができる。
また、上記本発明の細胞評価装置において、分化進捗度算出部は、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度に基づく直線と予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線または曲線との交点が複数存在する場合には、予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線上または曲線上の点に対応する経過時間情報に基づいて、複数の交点のうちの１つの交点を選択することができる。
また、上記本発明の細胞評価装置において、分化進捗度算出部は、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度に基づく直線が２次元座標空間上の軸と成す角度に基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出することができる。
また、上記本発明の細胞評価装置において、分化進捗度算出部は、基準細胞の予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線または曲線に基づいて２次元座標空間上に予め設定された許容範囲内に評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度が含まれるか否かを判定し、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度が許容範囲内に含まれないと判定した場合には、評価対象の細胞を異常細胞として評価することができる。
また、上記本発明の細胞評価装置においては、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度に基づく位置を２次元座標空間内にプロットして表示部に表示させる表示制御部を備えることができる。
また、上記本発明の細胞評価装置において、表示制御部は、基準細胞の予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線または曲線を２次元座標空間内にプロットして表示部に表示させることができる。
本発明の細胞評価方法は、評価対象の細胞とその評価対象の細胞の分化が進行する過程で評価対象の細胞よりも未分化側に位置する細胞種との類似度を第１の類似度として自動的に評価し、評価対象の細胞とその評価対象の細胞の分化が進行する過程で評価対象の細胞よりも分化側に位置する細胞種との類似度を第２の類似度として自動的に評価し、第１の類似度および第２の類似度に基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を自動的に算出することを特徴とする。
本発明の細胞評価プログラムは、コンピュータを、評価対象の細胞とその評価対象の細胞の分化が進行する過程で評価対象の細胞よりも未分化側に位置する細胞種との類似度を第１の類似度として評価する第１の評価部と、評価対象の細胞とその評価対象の細胞の分化が進行する過程で評価対象の細胞よりも分化側に位置する細胞種との類似度を第２の類似度として評価する第２の評価部と、第１の類似度および第２の類似度に基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出する分化進捗度算出部として機能させることを特徴とする。
本発明の細胞評価装置および方法並びにプログラムによれば、評価対象の細胞とその評価対象の細胞よりも未分化側に位置する細胞種との類似度を第１の類似度として評価し、評価対象の細胞とその評価対象の細胞よりも分化側に位置する細胞種との類似度を第２の類似度として評価し、第１の類似度および第２の類似度に基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出する。この分化進捗度は、分化誘導開始時点から分化誘導終了時点までの分化誘導の全過程に対して、どの程度まで分化が進行したかを示す指標となるので、ユーザは分化進捗度を確認して培養にスケジューリングなどを行うことができ、より効率良く目的の細胞を得ることができる。
以下、本発明の細胞評価装置および方法並びにプログラムの一実施形態を用いた細胞評価システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の細胞評価装置を用いた細胞評価システムの概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の細胞評価システムは、図１に示すように、細胞撮像装置１と、細胞評価装置２と、表示装置３と、入力装置４とを備えている。
細胞撮像装置１は、分化誘導の過程における細胞の画像を撮像するものである。細胞撮像装置１としては、具体的には、位相差顕微鏡装置、明視野顕微鏡装置、微分干渉顕微鏡装置および蛍光観察顕微鏡装置などを用いることができるが、その他の公知な顕微鏡装置を用いるようにしてもよい。細胞撮像装置１は、ＣＣＤ（charge-coupled device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子を備えており、撮像素子によって撮像された撮像画像は、細胞撮像装置１から細胞評価装置２に出力される。
撮像対象の細胞としては、たとえばｉＰＳ細胞およびＥＳ細胞といった多能性幹細胞から中胚葉まで分化誘導する過程における細胞、神経幹細胞からニューロンまで分化誘導する過程における細胞、肝幹細胞から肝細胞まで分化誘導する過程における細胞、多能性幹細胞から心筋細胞まで分化誘導する過程における細胞、および造血幹細胞から赤血球、リンパ球または血小板まで分化誘導する過程における細胞などがあるが、これらに限らず、その他の分化誘導する過程における細胞でもよい。
細胞評価装置２は、入力された撮像画像に基づいて、撮像画像内に含まれる細胞の分化進捗度を算出するものである。分化進捗度とは、分化誘導開始時点から目的の細胞種となるまでの時点、すなわち分化誘導終了時点までの分化誘導の全過程に対して、どの程度まで分化が進行したかを示すものである。
具体的には、細胞評価装置２は、評価対象の細胞と２つの細胞種との類似度をそれぞれ算出し、その２つの細胞種との類似度の関係に基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出するものである。２つの細胞種とは、評価対象の細胞の分化が進行する過程でその評価対象の細胞よりも未分化側に位置する細胞種と分化側に位置する細胞種である。
具体的には、細胞評価装置２は、図１に示すように、第１の評価部２０と、第２の評価部２１と、分化進捗度算出部２２と、表示制御部２３とを備えている。
細胞評価装置２は、中央処理装置（ＣＰＵ（Central Processing Unit））、半導体メモリ、およびハードディスクやＳＳＤ(Solid State Drive)等のストレージデバイスを備えたコンピュータからなるものである。ストレージデバイスには、本実施形態の細胞評価プログラムがインストールされており、この細胞評価プログラムが、中央処理装置によって実行されることによって、上述した第１の評価部２０、第２の評価部２１、分化進捗度算出部２２および表示制御部２３が機能する。
第１の評価部２０は、評価対象の細胞とその評価対象の細胞の分化が進行する過程で評価対象の細胞よりも未分化側に位置する細胞種との類似度を第１の類似度として評価するものである。
たとえば多能性幹細胞から中胚葉まで分化する過程における細胞の分化進捗度を算出する場合には、評価対象の細胞と多能性幹細胞との類似度を第１の類似度として算出するものである。また、神経幹細胞からニューロンまで分化する過程における細胞の分化進捗度を算出する場合には、評価対象の細胞と神経幹細胞との類似度を第１の類似度として算出するものである。
また、肝幹細胞から肝細胞まで分化する過程における細胞の分化進捗度を算出する場合には、評価対象の細胞と肝幹細胞との類似度を第１の類似度として算出するものである。また、多能性幹細胞から心筋細胞まで分化する過程における細胞の分化進捗度を算出する場合には、評価対象の細胞と多能性幹細胞との類似度を第１の類似度として算出するものである。
第１の類似度は、評価対象の細胞と未分化側の細胞種との形態的な類似度である。第１の評価部２０は、たとえば機械学習の手法によって作成された未分化側の細胞種の識別器を備えており、評価対象の細胞の画像を上記識別器に入力することによって第１の類似度を算出する。機械学習には、公知の技術を用いることができ、ニューラルネットワーク、サポートベクターマシンおよびAdaboostなどの手法が挙げられる。また、形態的な類似度の算出方法についても、公知の技術を用いることができる。
上記識別器は、様々な特徴量に基づく特徴量空間内にて機械学習によって作成される。この際、学習させる特徴量空間では同時生起行列などの多次元の特徴量が用いられる。機械学習によってこの中から有効な識別面を求めることができる。
第２の評価部２１は、評価対象の細胞とその評価対象の細胞の分化が進行する過程で評価対象の細胞よりも分化側に位置する細胞種との類似度を第２の類似度として評価するものである。
たとえば多能性幹細胞から中胚葉まで分化する過程における細胞の分化進捗度を算出する場合には、評価対象の細胞と中胚葉との類似度を第２の類似度として算出するものである。また、神経幹細胞からニューロンまで分化する過程における細胞の分化進捗度を算出する場合には、評価対象の細胞とニューロンとの類似度を第２の類似度として算出するものである。
また、肝幹細胞から肝細胞まで分化する過程における細胞の分化進捗度を算出する場合には、評価対象の細胞と肝細胞との類似度を第２の類似度として算出するものである。また、多能性幹細胞から心筋細胞まで分化する過程における細胞の分化進捗度を算出する場合には、評価対象の細胞と心筋細胞との類似度を第２の類似度として算出するものである。
第２の類似度は、評価対象の細胞と分化側の細胞種との形態的な類似度である。第２の評価部２１は、第１の評価部２０と同様に、たとえば機械学習の手法によって作成された分化側の細胞種の識別器を備えており、評価対象の細胞の画像を上記識別器に入力することによって第２の類似度を算出する。
分化進捗度算出部２２は、第１の評価部２０によって算出された第１の類似度および第２の評価部２１によって算出された第２の類似度に基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出するものである。以下、本実施形態の分化進捗度の算出方法について説明する。
分化進捗度算出部２２は、評価対象の細胞と同じ種類の細胞であって、基準となる細胞（正常に分化し基準となる細胞であり、以下、基準細胞という）の分化が進行する過程での第１の類似度と第２の類似度との関係を予め記憶している。そして、その予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係と、評価対象の細胞を評価した第１の類似度および第２の類似度とに基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出する。
具体的には、分化進捗度算出部２２は、基準細胞の第１の類似度と第２の類似度との関係を２次元座標空間上に直線または曲線として表す。図２は、予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を曲線ＣＬとして表した例であるが、上述したように直線で表すようにしてもよい。
図２に示す２次元座標空間における縦軸Ａは第１の類似度を表す軸であり、横軸Ｂは第２の類似度を表す軸である。本実施形態においては、基準細胞の分化誘導開始時点における第１の類似度および第２の類似度を表す点を縦軸Ａ上の点Ｐｓとして設定し、基準細胞の分化誘導終了時点における第１の類似度および第２の類似度を表す点を横軸Ｂ上の点Ｐｄとして設定する。
分化進捗度算出部２２は、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度に対応する曲線上の点を求め、その点によって区分される曲線の長さに基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出する。具体的には、分化進捗度算出部２２は、図２に示すように、評価対象の細胞の第１の類似度ａおよび第２の類似度ｂによって表される点Ｐと原点とを結ぶことによって、２次元座標空間上に直線Ｌを設定する。そして、その直線Ｌと曲線ＣＬとの交点Ｐｇを求め、その交点Ｐｇによって曲線ＣＬを区分し、その区分された長さに基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出する。
分化進捗度は、たとえばＰｇ−Ｐｄ間の線長をＬ１、Ｐｓ−Ｐｄ間の線長をＬ３とした場合、Ｌ１／Ｌ３によって算出される。また、Ｐｓ−Ｐｇ間をＬ２とした場合、Ｌ２／Ｌ３を分化進捗度として算出するようにしてもよい。
表示制御部２３は、細胞撮像装置１から出力された評価対象の細胞の撮像画像を表示装置３に表示させるものである。また、表示制御部２３は、分化進捗度算出部２２によって算出された評価対象の細胞の分化進捗度を表示装置３に表示させるものである。
また、表示制御部２３は、分化進捗度を表示させるだけでなく、図２に示すような座標軸を表示装置３に表示させ、基準細胞の第１の類似度と第２の類似度との関係を表す曲線ＣＬや、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度に基づく位置（点）を座標軸にプロットして表示させるようにしてもよい。
表示装置３（本発明の表示部に相当するものである）は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスによって構成されるものである。また、入力装置４は、キーボードやマウスなどの入力デバイスによって構成されるものである。なお、表示装置３および入力装置４をタッチパネルによって構成することによってこれらを兼用するようにしてもよい。
次に、本実施形態の細胞評価システムの作用について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、分化誘導の過程における評価対象の細胞が細胞撮像装置１に設置され、評価対象の細胞の画像が撮像される（Ｓ１０）。
細胞撮像装置１によって撮像された細胞の画像は、細胞評価装置２の第１の評価部２０および第２の評価部２１に入力される。そして、第１の評価部２０によって上述した第１の類似度が算出され、第２の評価部２１によって上述した第２の類似度が算出される（Ｓ１２）。
次いで、評価対象の細胞について算出した第１および第２の類似度が、分化進捗度算出部２２に入力され、分化進捗度算出部２２は、入力された第１および第２の類似度に基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出する（Ｓ１４）。具体的には、上述したように縦軸が第１の類似度を表す軸に設定され、横軸が第２の類似度を表す軸に設定された２次元座標空間上において、基準細胞の第１の類似度と第２の類似度との関係を表す曲線を設定する。
そして、分化進捗度算出部２２は、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度によって表される点と原点とを結ぶことによって、２次元座標空間上に直線を設定し、その直線と曲線との交点を求める。そして、その交点によって曲線を区分し、その区分された曲線の長さに基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出する。
分化進捗度算出部２２によって算出された分化進捗度は表示制御部２３に出力され、表示制御部２３は、入力された分化進捗度を表示装置３に表示させる（Ｓ１６）。
上記実施形態の細胞評価システムによれば、評価対象の細胞とその評価対象の細胞よりも未分化側に位置する細胞種との類似度を第１の類似度として評価し、評価対象の細胞とその評価対象の細胞よりも分化側に位置する細胞種との類似度を第２の類似度として評価し、第１の類似度および第２の類似度に基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出する。ユーザはこの分化進捗度を確認して培養のスケジューリングなどを行うことができ、より効率良く目的の細胞を得ることができる。
また、上記実施形態の細胞評価システムにおいては、分化進捗度算出部２２が評価対象の細胞の分化進捗度を算出する場合に、図４に示すように、基準細胞の第１の類似度と第２の類似度との関係を表す曲線ＣＬに基づいて、２次元座標空間上に、正常に分化が進行しているとみなせる許容範囲Ｒを設定し、その許容範囲Ｒ内に評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度によって表される点が含まれるか否かを判定するようにしてもよい。
そして、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度によって表される点が許容範囲Ｒ内に含まれないと判定した場合には、その評価対象の細胞を異常細胞として評価し、その旨を表示装置３に表示させるなどしてユーザに報知するようにしてもよい。図４に示す例の場合、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度によって表される点が、点Ｐ１および点Ｐ２である場合には正常な細胞としてその分化進捗度が評価されるが、点Ｐ３である場合には異常細胞であるとして分化進捗度は評価せず、異常細胞であることがユーザに報知される。
また、上記実施形態において、分化進捗度算出部２２が評価対象の細胞の分化進捗度を算出する場合に、基準細胞の第１の類似度と第２の類似度との関係を表す曲線ＣＬが、図５に示すような形状である場合、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度に基づく直線Ｌと曲線ＣＬとの交点が複数存在することになる。
このように複数の交点が存在する場合、分化進捗度算出部２２は、前回の分化進捗度の算出の際に求められた交点との位置関係に基づいて、複数の交点のうちの１つの交点を選択するようにすればよい。たとえば、図５に示すように、交点Ｐ４〜Ｐ６が存在する場合、曲線ＣＬにおいては点Ｐｓから点Ｐｄに向けて時間が進行しているので、前回の分化進捗度の算出の際に求められた交点がＰｐである場合には、交点Ｐ５が選択される。
また、上述した交点の選択方法に限らず、たとえば図６に示すように、基準細胞の第１の類似度と第２の類似度との関係を表す曲線ＣＬ上の各点に対して分化誘導開始時点からの経過時間情報ｔ１〜ｔ１１を付加して記憶しておき、その経過時間情報ｔ１〜ｔ１１の中から、今回の分化進捗度の算出時点における分化誘導開始からの経過時間に最も近い経過時間情報を求め、その経過時間情報が付加された点に最も近い交点を選択するようにしてもよい。たとえば今回の分化進捗度の算出時点における分化誘導開始からの経過時間に最も近い経過時間情報がｔ７である場合、その経過時間情報ｔ７が付加された点に最も近い交点Ｐ５が選択される。
また、上記実施形態においては、評価対象の細胞の第１の類似度と第２の類似度によって表される点Ｐと原点とを結ぶ直線と、基準細胞の第１の類似度と第２の類似度との関係を表す曲線ＣＬとの交点に基づいて分化進捗度を算出するようにしたが、このような算出方法に限らず、たとえば、基準細胞の第１の類似度と第２の類似度との関係が、図７に示すように直線ＳＬで表せたり、また直線に近い曲線で表せたりする場合には、評価対象の細胞の第１の類似度および第２の類似度に基づく直線Ｌが２次元座標空間上で成す角度に基づいて分化進捗度を算出するようにしてもよい。
具体的には、図７に示すように、点Ｐと原点とを結ぶ直線Ｌと縦軸（点Ｐｓと原点を結ぶ直線）とがなす角をθ１とし、縦軸と横軸（点Ｐｄと原点とを結ぶ直線）とがなす角をθ３とした場合、θ１／θ３を分化進捗度として算出するようにしてもよい。また、点Ｐと原点とを結ぶ直線Ｌと横軸とがなす角をθ２とした場合、θ２／θ３を分化進捗度として算出するようにしてもよい。
なお、上記実施形態においては、基準細胞の分化誘導開始時点における第１の類似度および第２の類似度を表す点を縦軸Ａ上に設定し、基準細胞の分化誘導終了時点における第１の類似度および第２の類似度を表す点を横軸Ｂ上に設定するようにしたが、これに限らず、図８に示すように、基準細胞の分化誘導開始時点における第１の類似度および第２の類似度を表す点を縦軸Ａ以外の点Ｐｓとして設定し、基準細胞の分化誘導終了時点における第１の類似度および第２の類似度を表す点を横軸Ｂ上以外の点Ｐｄとして設定するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、第１の類似度と第２の類似度との２次元情報に基づいて分化進捗度を算出するようにしたが、分化進捗度を算出するために用いる情報をさらに増やし、３次元情報に基づいて分化進捗度を算出するようにしてもよい。
具体的には、図９に示すように、第１の類似度を表すＡ軸と、第２の類似度を表すＢ軸と、Ａ軸およびＢ軸に直交するＣ軸を設定し、このＣ軸を３つ目の情報を表す軸として設定するようにしてもよい。
３つの目の情報としては、たとえば神経幹細胞からニューロンまで分化する過程における細胞の分化進捗度を算出する場合には、評価対象の細胞の大きさ、円形度または輝度などを３つ目の情報として用いることができる。また、評価対象の細胞の軸索の長さまたは数、樹状突起の大きさまたは数、細胞核の大きさまたは数、もしくは細胞の境界を表す白すじの面積または密度なども用いることができる。
また、肝幹細胞から肝細胞まで分化する過程における細胞の分化進捗度を算出する場合には、評価対象の細胞の大きさ、円形度または輝度、細胞核の大きさまたは数、もしくは上述した白すじの面積または密度などを３つ目の情報として用いることができる。
また、多能性幹細胞から心筋細胞まで分化する過程における細胞の分化進捗度を算出する場合には、評価対象の細胞の拍動、もしくは上述した白すじの面積または密度などを３つ目の情報として用いることができる。なお、細胞の拍動の情報については、たとえば細胞に電極を設け、細胞の電位を計測して得るようにしてもよいし、時系列に撮像された２枚の画像の変化量を計測して得るようにしてもよい。
そして、３次元情報に基づいて分化進捗度を算出する場合にも、２次元情報に基づく分化進捗度の算出方法と同様に、基準細胞の第１の類似度、第２の類似度および３つ目の情報の関係を表す曲線を予め記憶しておき、この曲線に基づいて分化進捗度を算出するようにすればよい。具体的には、たとえば評価対象の細胞の第１の類似度、第２の類似度および３つ目の情報に基づく直線と上記曲線の交点を求め、その交点によって区分された曲線の長さに基づいて、評価対象の細胞の分化進捗度を算出するようにすればよい。
ただし、３次元情報に基づいて分化進捗度を算出する場合には、基準細胞に基づいて取得された曲線と、評価対象の細胞に基づいて取得された直線との交点が存在しない場合があるので、基準細胞に基づいて取得された曲線については、ある程度マージンを加えた分布としておくことが望ましい。また、基準細胞に基づいて取得された曲線と、評価対象の細胞に基づいて取得された直線との交点が存在しない場合には、第１の類似度と第２の類似度との２次元情報に基づいて分化進捗度を算出するようにしてもよい。
１ 細胞撮像装置
２ 細胞評価装置
３ 表示装置
４ 入力装置
２０ 第１の評価部
２１ 第２の評価部
２２ 分化進捗度算出部
２３ 表示制御部
２ 細胞評価装置
３ 表示装置
４ 入力装置
２０ 第１の評価部
２１ 第２の評価部
２２ 分化進捗度算出部
２３ 表示制御部
Claims (10)
- 評価対象の細胞と該評価対象の細胞の分化が進行する過程で前記評価対象の細胞よりも未分化側に位置する細胞種との類似度を第１の類似度として評価する第１の評価部と、
前記評価対象の細胞と該評価対象の細胞の分化が進行する過程で前記評価対象の細胞よりも分化側に位置する細胞種との類似度を第２の類似度として評価する第２の評価部と、
前記第１の類似度および前記第２の類似度に基づいて、前記評価対象の細胞の分化進捗度を算出する分化進捗度算出部とを備え、
前記分化進捗度算出部が、前記評価対象の細胞と同種の基準細胞の分化が進行する過程での前記第１の類似度と前記第２の類似度との関係を予め記憶し、かつ前記基準細胞の前記予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を２次元座標空間上に直線または曲線として表し、
前記評価対象の細胞の前記第１の類似度および前記第２の類似度に対応する前記直線または前記曲線上の点を求め、該点によって区分される前記直線または前記曲線の長さに基づいて、前記評価対象の細胞の分化進捗度を算出する細胞評価装置。 - 前記分化進捗度算出部が、前記評価対象の細胞の前記第１の類似度および前記第２の類似度によって表される点と原点とを結んだ前記２次元座標空間上の直線と前記予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線または曲線との交点を求め、該交点によって前記予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線または曲線を区分し、該区分された長さに基づいて、前記評価対象の細胞の分化進捗度を算出する請求項１記載の細胞評価装置。
- 前記分化進捗度算出部が、前記評価対象の細胞の前記第１の類似度および前記第２の類似度に基づく直線と前記予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線または曲線との交点が複数存在する場合には、前回の前記分化進捗度の算出の際に求められた交点との位置関係に基づいて、前記複数の交点のうちの１つの交点を選択する請求項２記載の細胞評価装置。
- 前記分化進捗度算出部が、前記評価対象の細胞の前記第１の類似度および前記第２の類似度に基づく直線と前記予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線または曲線との交点が複数存在する場合には、前記予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線上または曲線上の点に対応する経過時間情報に基づいて、前記複数の交点のうちの１つの交点を選択する請求項２記載の細胞評価装置。
- 前記分化進捗度算出部が、前記評価対象の細胞の前記第１の類似度および前記第２の類似度によって表される点と原点とを結んだ前記２次元座標空間上に設定された直線が前記２次元座標空間上の軸と成す角度に基づいて、前記評価対象の細胞の分化進捗度を算出する請求項１記載の細胞評価装置。
- 前記分化進捗度算出部が、前記基準細胞の前記予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線または曲線に基づいて前記２次元座標空間上に予め設定された許容範囲内に前記評価対象の細胞の前記第１の類似度および前記第２の類似度が含まれるか否かを判定し、前記評価対象の細胞の前記第１の類似度および前記第２の類似度が前記許容範囲内に含まれないと判定した場合には、前記評価対象の細胞を異常細胞として評価する請求項１から５いずれか１項記載の細胞評価装置。
- 前記評価対象の細胞の前記第１の類似度および前記第２の類似度に基づく位置を前記２次元座標空間内にプロットして表示部に表示させる表示制御部を備えた請求項１から６いずれか１項記載の細胞評価装置。
- 前記表示制御部が、前記基準細胞の前記予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を表す直線または曲線を前記２次元座標空間内にプロットして前記表示部に表示させる請求項７記載の細胞評価装置。
- 評価対象の細胞と該評価対象の細胞の分化が進行する過程で前記評価対象の細胞よりも未分化側に位置する細胞種との類似度を第１の類似度として自動的に評価し、
前記評価対象の細胞と該評価対象の細胞の分化が進行する過程で前記評価対象の細胞よりも分化側に位置する細胞種との類似度を第２の類似度として自動的に評価し、
前記第１の類似度および前記第２の類似度に基づいて、前記評価対象の細胞の分化進捗度を自動的に算出する場合に、前記評価対象の細胞と同種の基準細胞の分化が進行する過程での前記第１の類似度と前記第２の類似度との関係を予め記憶し、かつ前記基準細胞の前記予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を２次元座標空間上に直線または曲線として表し、
前記評価対象の細胞の前記第１の類似度および前記第２の類似度に対応する前記直線または前記曲線上の点を求め、該点によって区分される前記直線または前記曲線の長さに基づいて、前記評価対象の細胞の分化進捗度を算出することを特徴とする細胞評価方法。 - コンピュータを、評価対象の細胞と該評価対象の細胞の分化が進行する過程で前記評価対象の細胞よりも未分化側に位置する細胞種との類似度を第１の類似度として評価する第１の評価部と、
前記評価対象の細胞と該評価対象の細胞の分化が進行する過程で前記評価対象の細胞よりも分化側に位置する細胞種との類似度を第２の類似度として評価する第２の評価部と、
前記第１の類似度および前記第２の類似度に基づいて、前記評価対象の細胞の分化進捗度を算出する分化進捗度算出部であって、
前記評価対象の細胞と同種の基準細胞の分化が進行する過程での前記第１の類似度と前記第２の類似度との関係を予め記憶し、かつ前記基準細胞の前記予め記憶した第１の類似度と第２の類似度との関係を２次元座標空間上に直線または曲線として表し、
前記評価対象の細胞の前記第１の類似度および前記第２の類似度に対応する前記直線または前記曲線上の点を求め、該点によって区分される前記直線または前記曲線の長さに基づいて、前記評価対象の細胞の分化進捗度を算出する分化進捗度算出部として機能させることを特徴とする細胞評価プログラム。
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