JP6563409B2 - 培養培地分析による多能性幹細胞の未分化状態の判定方法 - Google Patents
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Description
(1)多能性幹細胞が培養された培養培地に含まれる細胞外代謝物の変動値の経時的変化に基づいて、多能性幹細胞の未分化状態を評価する工程を含んでなり、該細胞外代謝物が、L−グルタミン酸、L−アラニン、およびアンモニアからなる群から選択される少なくとも1つである、多能性幹細胞の未分化状態の判定方法。
(2)前記培養培地が、多能性幹細胞の未分化状態を維持するための培養培地である、(1)に記載の判定方法。
(3)前記培養培地が、培地交換により交換された後、次の培地交換まで使用される培養培地として得られる、(1)または(2)に記載の判定方法。
(4)培地交換の時間周期が、24〜48時間である、(3)に記載の判定方法。
(5)変動値が、前記培養培地に含まれる細胞外代謝物であるL−乳酸の変動量に対するL−グルタミン酸、L−アラニン、またはアンモニアの変動量の比として求められる、(1)〜(4)のいずれかに記載の判定方法。
(6)変動値が、培地交換された後、次の培地交換までの間のL−グルタミン酸、L−アラニン、およびアンモニアからなる群から選択される少なくとも1つの変動値である、(1)〜(5)のいずれかに記載の判定方法。
(7)変動値の経時的変化が、培地交換毎に得られる変動値の増減の傾向として求められる、(1)〜(6)のいずれかに記載の判定方法。
(8)変動値が、直前の培地交換時に得られた培養培地における変動値と比較して、減少傾向を示す場合に、多能性幹細胞が未分化な細胞と評価することを含んでなる、(1)〜(7)のいずれかに記載の判定方法。
(9)減少傾向を連続して示す場合に、多能性幹細胞が未分化な細胞と評価することを含んでなる、(8)に記載の判定方法。
(10)変動値が、直前の培地交換時に得られた培養培地における変動値と比較して、減少傾向以外の傾向を示した場合に、多能性幹細胞が分化を開始した細胞と評価することを含んでなる、(1)〜(8)のいずれかに記載の判定方法。
(11)多能性幹細胞が形成するコロニーの画像の微分フィルタ処理画像(微分画像)に基づいて、多能性幹細胞のコロニーの良否を評価する工程をさらに含んでなる、(1)〜(10)のいずれかに記載の判定方法。
(12)(1)〜(11)のいずれかに記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
(13)(12)に記載のプログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な記録媒体。
(14)(12)に記載のプログラムを内部記憶装置に記録したコンピュータ。
(15)(14)に記載のコンピュータを備えた、多能性幹細胞の未分化状態の自動判定システム。
(16)継代に必要な細胞を回収する工程と、培養および/または継代に不要な細胞を除去する工程とを含んでなる、多能性幹細胞の継代培養方法であって、継代に必要な細胞が、(1)〜(9)および(11)のいずれかに記載の判定方法により、未分化な細胞と評価された多能性幹細胞であり、培養および/または継代に不要な細胞が、(1)〜(7)、(10)および(11)のいずれかに記載の判定方法により、分化を開始した細胞と評価された多能性幹細胞である、方法。
(17)多能性幹細胞の未分化状態を判定する装置であって、
多能性幹細胞が培養された培養培地を回収する回収手段と、
回収手段により回収された培養培地中のL−グルタミン酸、L−アラニン、およびアンモニアからなる群から選択される少なくとも1つの細胞外代謝物を分析する分析手段と、
分析手段により得られた分析結果に基づいて細胞外代謝物の変動値の経時的変化を求め、多能性幹細胞の未分化状態を評価する評価手段と
を備える、装置。
(18)多能性幹細胞を未分化状態で培養するための細胞培養装置であって、
未分化状態の多能性幹細胞および培地が収容された培養容器に対してインキュベーション処理を行うインキュベーション部と、
前記インキュベーション処理の終了後に、前記培養容器に対して培地交換処理を行う培地交換部と、
前記培地交換処理で回収されたインキュベーション処理済み培地中の細胞外代謝物の変動値を算出するための第1培地分析処理を行う第1培地分析部と、
前記インキュベーション処理、前記培地交換処理および前記第1培地分析処理が2回以上繰り返し行われるように、前記インキュベーション部、前記培地交換部および前記第1培地分析部の動作を制御する動作制御部と、
前記インキュベーション処理の開始後のいずれかの時点で、前記培養容器に対して細胞形態観察処理を行う細胞形態観察部と、
前記細胞形態観察処理で得られた観察結果に基づいて、前記培養容器中の細胞が未分化状態であるか否かを判定するための第1判定処理を行う第1判定部と、
2回以上行われた前記第1培地分析処理で算出された前記細胞外代謝物の変動値に基づいて、前記細胞外代謝物の変動値の経時的変化を分析するための第2培地分析処理を行う第2培地分析部と、
前記細胞外代謝物の変動値および/または前記細胞外代謝物の変動値の経時的変化に基づいて、前記培養容器中の細胞が未分化状態であるか否かを判定するための第2判定処理を行う第2判定部と、
を備える、細胞培養装置。
(19)前記細胞外代謝物が、L−グルタミン酸、L−アラニン、およびアンモニアからなる群から選択される少なくとも1つである、(18)に記載の細胞培養装置。
(20)前記第1判定処理で得られた判定結果および/または前記第2判定処理で得られた判定結果に基づいて、分化を開始した細胞を除去するための細胞除去処理を行う細胞除去部をさらに備える、(18)または(19)に記載の細胞培養装置。
(21)前記第2判定処理で得られた判定結果に基づいて、前記細胞形態観察処理における観察条件を調整する観察条件調整部をさらに備える、(18)〜(20)のいずれかに記載の細胞培養装置。
(22)多能性幹細胞を未分化状態で培養するための細胞培養方法であって、
(a)未分化状態の多能性幹細胞および培地が収容された培養容器に対してインキュベーションを行う工程と、
(b)工程(a)の終了後に、前記培養容器に対して培地交換を行う工程と、
(c)工程(b)で回収されたインキュベーション済み培地中の細胞外代謝物の変動値を算出する工程と、
(d)工程(a)、工程(b)および工程(c)を2回以上繰り返し行う工程と、
(e)前記インキュベーションの開始後のいずれかの時点で、前記培養容器に対して細胞形態観察を行う工程と、
(f)工程(e)で得られた観察結果に基づいて、前記培養容器中の細胞が未分化状態であるか否かを判定する工程と、
(g)2回以上行われた工程(c)で算出された前記細胞外代謝物の変動値に基づいて、前記細胞外代謝物の変動値の経時的変化を分析する工程と、
(h)前記細胞外代謝物の変動値および/または前記細胞外代謝物の変動値の経時的変化に基づいて、前記培養容器中の細胞が未分化状態であるか否かを判定する工程と、
を含んでなる、細胞培養方法。
(23)前記細胞外代謝物が、L−グルタミン酸、L−アラニン、およびアンモニアからなる群から選択される少なくとも1つである、(22)に記載の細胞培養方法。
(24)工程(f)で得られた判定結果および/または工程(h)で得られた判定結果に基づいて、分化を開始した細胞を除去する工程(i)をさらに含む、(22)または(23)に記載の細胞培養方法。
(25)工程(h)で得られた判定結果に基づいて、工程(e)における観察条件を調整する工程(j)をさらに含む、(22)〜(24)のいずれか一項に記載の細胞培養方法。
(1)L−乳酸は、一般的に用いられる培養培地には含まれない成分であり、多能性幹細胞を培養することで初めて培養培地中に分泌される細胞外代謝物である。そのため、L−乳酸の変動量の算出する際にコントロール培地との差分を取る必要がないため簡便である。
(2)L−乳酸は、他の細胞外代謝物と比較して多量に分泌されるため、より高感度かつ正確に変動量の定量が可能である。この特徴は、播種細胞数の少ない場合や、培養日数の浅い(ΔNが小さい)場合に特に有利に働く。
(1)多能性幹細胞が形成するコロニーの画像の微分フィルタ処理画像(微分画像)に基づいて、多能性幹細胞のコロニーの良否を評価する方法。
(2)多能性幹細胞の微分画像から得られた画像パターンに基づいてコロニーの良否を評価する、上記(1)に記載の方法。
(3)微分画像から、各画素の階調に従って画素毎に数値化を行い、次いで、コロニー中心部の数値と、場合によってはその周辺部の数値とに基づいてコロニーの良否を評価する、上記(1)に記載の方法。
(4)微分画像から、各画素の階調に従って画素毎に数値化を行い、次いで、得られた数値分布に基づいてコロニーの良否を評価する、上記(1)に記載の方法。
(5)微分画像から、各画素の階調に従って画素毎に数値化を行い、次いで、コロニーの数値分布に対して予め作成した少なくとも1種類のフィット関数を、評価対象のコロニーの数値分布に対してカーブフィットすることによりそのコロニーの良否を評価する、上記(4)に記載の方法。
(6)予め作成したフィット関数が、
凸形状を表すフィット関数(fgood関数)、および/または、
コロニーの中心部で凹形状を表し、かつ、その周辺部で凸形状を表すフィット関数(fbad関数)
を含んでなる少なくとも1種類のフィット関数である(但し、コロニー中心部を通る直線の位置を平面直交座標系の横軸(X軸)とし、数値分布(Y軸)を縦軸としてフィット関数のグラフを作成する)、上記(5)に記載の方法。
(7)予め作成したフィット関数が、fgood関数とfbad関数とを含んでなる少なくとも2種類のフィット関数である、上記(6)に記載の方法。
(8)fbad関数が、
(条件B1)x→−∞およびx→∞の極限において収束する、
(条件B2)コロニー内では任意の実数xに対して0以上となる、および、
(条件B3)コロニー内では1つの極小値と2つの極大値を有する
から選択されるいずれか1つ、2つまたはすべての条件を満たす、上記(6)または(7)に記載の方法。
(9)fbad関数が、
(10)前記fbad関数が、
(11)fgood関数が、
(条件G1)x→−∞およびx→∞の極限において収束する、
(条件G2)コロニー内では任意の実数xに対して0以上となる、および
(条件G3)コロニー内では1つの極大値を有する
から選択されるいずれか1つ、2つまたはすべての条件を満たす、上記(6)〜(10)のいずれかに記載の方法。
(12)fgood関数が、
(13)前記fgood関数が、
(14)カーブフィットすることにより得られる少なくとも1種類の近似曲線と、評価対象のコロニーの数値分布とのずれの程度を指標としてコロニーの良否を評価する、上記(6)〜(13)のいずれかに記載の方法。
(15)カーブフィットすることにより得られる少なくとも1種類の近似曲線から抽出したパラメータを指標としてコロニーの良否を評価する、上記(6)〜(14)のいずれかに記載の方法。
(16)パラメータが、コロニー内における、fgood関数の最大値、fbad関数の最大値、fbad関数の極小値、実測値の最大値および実測値の最小値からなる群から選択される1以上のパラメータである、上記(15)に記載の方法。
(17)2つのパラメータの和、差、積または比を指標としてコロニーの良否を評価することを含んでなる、上記(15)または(16)に記載の方法。
(18)2つのパラメータの和、差、積または比の値と、別の2つのパラメータの組み合わせにおける2パラメータの和、差、積または比の値との、和、差、積または比を指標としてコロニーの良否を評価することを含んでなる、上記(17)に記載の方法。
(19)パラメータが、コロニー内における、fgood関数の最大値、fbad関数の最大値およびfbad関数の極小値からなる群から選択される2つのパラメータである、上記(17)または(18)に記載の方法。
(20)近似曲線から、コロニー毎に算出される以下の4つのパラメータ:
パラメータA:fgood関数の中心部の値とfbad関数の極小値の差、パラメータB:fbad関数の最大値と極小値の差、
パラメータC:実測値の最大値とコロニー中心部での実測値の最小値の差、および
パラメータD:コロニー内のfgood関数と実測値の差の二乗平均
からなる群から選択される少なくとも1つのパラメータに基づいてコロニーの良否を評価する、上記(18)に記載の方法。
(21)パラメータA〜Dから選択される2以上のパラメータを重み付けして加算して得られる数値に基づいて評価する、上記(20)に記載の方法。
(i)培養培地が添加された培養容器に多能性幹細胞を播種する工程;
(ii)工程(i)で播種された多能性幹細胞を培養する工程;
(iii)工程(ii)の培養中、培地交換毎に回収した培養培地を分析する工程;
(iv)工程(iii)で得られた分析結果に基づいて、L−グルタミン酸、L−アラニン、およびアンモニアからなる群から選択される少なくとも1つである細胞外代謝物の変動値の経時的変化を求め、多能性幹細胞の未分化状態を評価する工程;
(v−1)工程(iv)で未分化状態であると評価された多能性幹細胞を培養容器から剥離し、別の培養容器に播種する工程;および
(v−2)工程(iv)で分化を開始したと評価された多能性幹細胞を除去する工程
を含んでなり、工程(i)〜(v)を適宜繰り返す方法である。
多能性幹細胞が培養された培養培地を回収する回収手段と、
回収手段により回収された培養培地中のL−グルタミン酸、L−アラニン、およびアンモニアからなる群から選択される少なくとも1つの細胞外代謝物を分析する分析手段と、
分析手段により得られた細胞外代謝物の変動値の経時的変化に基づいて、多能性幹細胞の未分化状態を評価する評価手段と
を備える、装置が提供される。
まず、図8A〜図8Cを参照して、本発明の一実施形態に係る細胞培養装置において使用される培養容器について説明する。図8Aは、本発明の一実施形態に係る細胞培養装置において使用される培養容器の概略平面図であり、図8Bは、図8AのA−A線断面図であり、図8Cは、図8AのB−B線断面図である。
<第1実施形態>
まず、図16および図17を参照して、細胞培養装置100が行う細胞培養処理手順の第1実施形態について説明する。図16および図17は、細胞培養装置100が行う細胞培養処理手順の第1実施形態を示すフローチャートである。
次に、図18を参照して、細胞培養装置100が行う細胞培養処理手順の第2実施形態について説明する。図18は、細胞培養装置100が行う細胞培養処理手順の第2実施形態を示すフローチャートである。なお、第2実施形態における各処理は、別段規定しない限り、第1実施形態と同様に実行される。
次に、図19を参照して、細胞培養装置100が行う細胞培養処理手順の第3実施形態について説明する。図19は、細胞培養装置100が行う細胞培養処理手順の第3実施形態を示すフローチャートである。なお、第3実施形態における各処理は、別段規定しない限り、第1実施形態と同様に実行される。
次に、図面を参照して、細胞培養装置100が行う細胞培養処理手順の第4実施形態について説明する。図20は、細胞培養装置100が行う細胞培養処理手順の第4実施形態を示すフローチャートである。なお、第4実施形態における各処理は、別段規定しない限り、第1実施形態と同様に実行される。
次に、図21を参照して、細胞培養装置100が行う細胞培養処理手順の第5実施形態について説明する。図21は、細胞培養装置100が行う細胞培養処理手順の第5実施形態を示すフローチャートである。なお、第5実施形態における各処理は、別段規定しない限り、第1実施形態と同様に実行される。
第5実施形態におけるステップS515以降の処理は、第1実施形態と同様である。
本実施例では、多能性幹細胞の未分化状態を評価するための培地解析方法について検討した。
本実施例では、多能性幹細胞として、ヒトiPS細胞(公益財団法人 先端医療振興財団 細胞評価グループ 川真田研究室による樹立株)を用いた。
ヒトiPS細胞を、以下の3つの条件で培養し、分化状態の異なる3つの細胞群(A群、B群、C群)を準備した。なお、いずれの群についても、ECMとしてビトロネクチン−N(ライフテクノロジーズ社製、製品番号:A14701SA)を用いた。
A群:ReproFF2培地(ReproCell社製、製品番号:RCHEMD006)に、bFGF(ReproCell社製、製品番号:RCHEMD003)が最終濃度5ng/mLとなるように添加された培養培地(未分化維持培養培地)を用いてiPS細胞を播種し、その後も該未分化維持培養培地を用いて培養。
B群:未分化維持培養培地を用いてiPS細胞を播種し、播種後1日目(day1)からは、ReproFF2培地(すなわち、未分化維持に寄与するbFGFを添加しない培養培地)を用いて培養。
C群:未分化維持培養培地を用いてiPS細胞を播種し、播種後1日目(day1)からは、ReproFF2培地に分化誘導因子であるレチノイン酸(シグマアルドリッチ社製、製品番号:R2625−50MG)が1×10−8mol/Lとなるように添加された培養培地を用いて培養。
A群、B群、C群それぞれの播種後7日目(day7)の細胞形態の観察を、CCD付き光学顕微鏡(オリンパス社製、製品番号:IX81およびDP72)を用いて行った。その結果、A群、B群、C群は、それぞれ特徴的な細胞形態を有することが確認された(図1A〜C)。すなわち、A群では、コロニー内部で細胞の大きさが均一な様子が観察され、これは未分化の細胞に特徴的な細胞形態である。よって、A群は、未分化の細胞に相当することが確認された。一方、B群およびC群では、コロニー内部で細胞の大きさが不均一な様子が観察され、これは分化細胞に特徴的な細胞形態である。よって、B群およびC群は、分化を開始した細胞に相当することが確認された。
A群、B群、C群それぞれの播種後7日目(day7)の細胞における各種遺伝子の発現量について、TaqMan(商標)hPSC Scorecard(商標)Panel(ライフテクノロジーズ社:製品番号A15870)を用いて分析を行った。その結果、各種未分化マーカー遺伝子の発現量については、A群とB群との差は僅かである一方、C群では大きく低下していることが分かった(図2)。各種中胚葉系分化マーカーの発現量については、C群で最も大きく、次にB群が大きくなっていた(図3)。すなわち、B群およびC群は、いずれも分化を開始した細胞であるが、C群がより分化が進行した細胞であることが分かった。
培地交換時(day1、day3、day5)および培養終了時(day7)に回収した使用済み培地およびコントロール培地を分析に供した。分析としては、回収した培地中に含まれる以下の成分:L−乳酸(Lac)、L−グルタミン酸(Glu)、L−アラニン(Ala)、アンモニア(NH3)の濃度C(mmol/L)の定量を、BioFlow(商標)STATバイオセンサBM―7M(王子計測機器社製)を用いて行った。なお、回収した培地は分析まで−80℃にて冷凍保存し、分析直前に室温にて解凍して分析に供した。
細胞数については、培地交換時および培養終了時に細胞の形態像をCCD付き位相差顕微鏡(オリンパス社製、製品番号:IX81およびDP72)にてデジタル画像として取得し、得られたデジタル画像よりコロニー面積を求め、単位面積あたりの細胞数を4000cells/mm2として細胞数N(cells)を算出した。
使用済み培地とコントロール培地の分析値の差分(ΔC(mol)=C使用済み培地−Cコントロール培地)を取り、これを、day1からday3、day3からday5、day5からday7の間の各細胞外代謝物の変動量(増加量/減少量)とした(ΔLac、ΔGlu、ΔAla、ΔNH3)。
そして、ΔN vs. ΔCのプロットを直線近似して得られる傾きΔC/ΔNを算出した(ΔLac/ΔN、ΔGlu/ΔN、ΔAla/ΔN、ΔNH3/ΔN)。
Claims (29)
- 未分化状態の多能性幹細胞を、前記多能性幹細胞の未分化状態を維持するための未分化維持培養培地で培養する培養工程において、前記多能性幹細胞の未分化状態が維持されているか否かを判定する判定方法であって、
前記未分化維持培養培地に含まれる細胞外代謝物の変動値の経時的変化に基づいて、前記多能性幹細胞の未分化状態が維持されているか否かを評価する評価工程を含んでなり、
前記細胞外代謝物の変動値が、L−乳酸の変動量に対するL−グルタミン酸の変動量の比、L−乳酸の変動量に対するL−アラニンの変動量の比、および、L−乳酸の変動量に対するアンモニアの変動量の比からなる群から選択される少なくとも1つである、判定方法。 - 前記培養工程において、使用済みの未分化維持培養培地を新しい未分化維持培養培地と交換する培地交換が行われる、請求項1に記載の判定方法。
- 前記培養工程において、培地交換が2〜4回行われる、請求項2に記載の判定方法。
- 培地交換の時間周期が、24〜48時間である、請求項2または3に記載の判定方法。
- 前記L−乳酸の変動量、前記L−グルタミン酸の変動量、前記L−アラニンの変動量および前記アンモニアの変動量が、培地交換された後、次の培地交換までの間の変動量である、請求項2〜4のいずれか一項に記載の判定方法。
- 前記細胞外代謝物の変動値が、培地交換により回収された使用済みの未分化維持培養培地の分析により得られる、請求項5に記載の判定方法。
- 前記使用済みの未分化維持培養培地の分析が培地交換毎に行われ、前記細胞外代謝物の変動値が培地交換毎に得られる、請求項6に記載の判定方法。
- 前記細胞外代謝物の変動値の経時的変化が、培地交換毎に得られる前記細胞外代謝物の変動値の増減の傾向として求められる、請求項7に記載の判定方法。
- 細胞外代謝物の変動値が、直前の培地交換時に得られた細胞外代謝物の変動値と比較して、減少傾向を示す場合に、前記評価工程において、前記多能性幹細胞の未分化状態が維持されていると評価し、減少傾向以外の傾向を示した場合に、前記評価工程において、前記多能性幹細胞の未分化状態が維持されていないと評価する、請求項8に記載の判定方法。
- 前記減少傾向が連続して示される場合に、前記評価工程において、前記多能性幹細胞の未分化状態が維持されていると評価する、請求項9に記載の判定方法。
- 多能性幹細胞が形成するコロニーの画像の微分フィルタ処理画像(微分画像)に基づいて、多能性幹細胞のコロニーの良否を評価する工程をさらに含んでなる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の判定方法。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
- 請求項12に記載のプログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な記録媒体。
- 請求項12に記載のプログラムを内部記憶装置に記録したコンピュータ。
- 未分化状態の多能性幹細胞を、前記多能性幹細胞の未分化状態を維持するための未分化維持培養培地で培養する培養工程において、前記多能性幹細胞の未分化状態が維持されているか否かを判定する自動判定システムであって、請求項14に記載のコンピュータを備えた、自動判定システム。
- 継代に必要な細胞を回収する工程と、培養および/または継代に不要な細胞を除去する工程とを含んでなる、多能性幹細胞の継代培養方法であって、継代に必要な細胞が、請求項1〜11のいずれか一項に記載の判定方法により、未分化状態が維持されていると評価された多能性幹細胞であり、培養および/または継代に不要な細胞が、請求項1〜11のいずれか一項に記載の判定方法により、未分化状態が維持されていないと評価された多能性幹細胞である、方法。
- 未分化状態の多能性幹細胞を、前記多能性幹細胞の未分化状態を維持するための未分化維持培養培地で培養する培養工程において、前記多能性幹細胞の未分化状態が維持されているか否かを判定する装置であって、
前記装置が、
多能性幹細胞の培養に使用された前記未分化維持培養培地を回収する回収手段と、
回収手段により回収された前記未分化維持培養培地中の細胞外代謝物を分析する分析手段と、
分析手段により得られた分析結果に基づいて前記細胞外代謝物の変動値の経時的変化を求め、前記細胞外代謝物の変動値の経時的変化に基づいて、多能性幹細胞の未分化状態が維持されているか否かを評価する評価手段と
を備え、
前記細胞外代謝物の変動値が、L−乳酸の変動量に対するL−グルタミン酸の変動量の比、L−乳酸の変動量に対するL−アラニンの変動量の比、および、L−乳酸の変動量に対するアンモニアの変動量の比からなる群から選択される少なくとも1つである、装置。 - 多能性幹細胞を未分化状態で培養するための細胞培養装置であって、
未分化状態の多能性幹細胞および培地が収容された培養容器に対してインキュベーション処理を行うインキュベーション部と、
前記インキュベーション処理の終了後に、前記培養容器に対して培地交換処理を行う培地交換部と、
前記培地交換処理で回収されたインキュベーション処理済み培地中の細胞外代謝物の変動値を算出するための第1培地分析処理を行う第1培地分析部と、
前記インキュベーション処理、前記培地交換処理および前記第1培地分析処理が2回以上繰り返し行われるように、前記インキュベーション部、前記培地交換部および前記第1培地分析部の動作を制御する動作制御部と、
前記インキュベーション処理の開始後のいずれかの時点で、前記培養容器に対して細胞形態観察処理を行う細胞形態観察部と、
前記細胞形態観察処理で得られた観察結果に基づいて、前記培養容器中の細胞が未分化状態であるか否かを判定するための第1判定処理を行う第1判定部と、
2回以上行われた前記第1培地分析処理で算出された前記細胞外代謝物の変動値に基づいて、前記細胞外代謝物の変動値の経時的変化を分析するための第2培地分析処理を行う第2培地分析部と、
前記細胞外代謝物の変動値および/または前記細胞外代謝物の変動値の経時的変化に基づいて、前記培養容器中の細胞が未分化状態であるか否かを判定するための第2判定処理を行う第2判定部と、
を備え、
前記培地が、前記多能性幹細胞の未分化状態を維持するための未分化維持培養培地であり、
前記細胞外代謝物の変動値が、L−乳酸の変動量に対するL−グルタミン酸の変動量の比、L−乳酸の変動量に対するL−アラニンの変動量の比、およびL−乳酸の変動量に対するアンモニアの変動量の比からなる群から選択される少なくとも1つである、細胞培養装置。 - 前記第2培地分析部が、前記細胞外代謝物の変動値の経時的変化を、培地交換毎に得られる前記細胞外代謝物の変動値の増減の傾向として求める、請求項18に記載の細胞培養装置。
- 細胞外代謝物の変動値が、直前の培地交換時に得られた細胞外代謝物の変動値と比較して、減少傾向を示す場合に、前記第2判定部が、前記多能性幹細胞が未分化状態であると評価し、減少傾向以外の傾向を示した場合に、前記第2判定部が、前記多能性幹細胞が未分化状態でないと評価する、請求項19に記載の細胞培養装置。
- 前記減少傾向が連続して示される場合に、前記第2判定部が、前記多能性幹細胞が未分化状態であると評価される、請求項20に記載の細胞培養装置。
- 前記第1判定処理で得られた判定結果および/または前記第2判定処理で得られた判定結果に基づいて、分化を開始した細胞を除去するための細胞除去処理を行う細胞除去部をさらに備える、請求項18〜21のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
- 前記第2判定処理で得られた判定結果に基づいて、前記細胞形態観察処理における観察条件を調整する観察条件調整部をさらに備える、請求項18〜22のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
- 多能性幹細胞を未分化状態で培養するための細胞培養方法であって、
(a)未分化状態の多能性幹細胞および培地が収容された培養容器に対してインキュベーションを行う工程と、
(b)工程(a)の終了後に、前記培養容器に対して培地交換を行う工程と、
(c)工程(b)で回収されたインキュベーション済み培地中の細胞外代謝物の変動値を算出する工程と、
(d)工程(a)、工程(b)および工程(c)を2回以上繰り返し行う工程と、
(e)前記インキュベーションの開始後のいずれかの時点で、前記培養容器に対して細胞形態観察を行う工程と、
(f)工程(e)で得られた観察結果に基づいて、前記培養容器中の細胞が未分化状態であるか否かを判定する工程と、
(g)2回以上行われた工程(c)で算出された前記細胞外代謝物の変動値に基づいて、前記細胞外代謝物の変動値の経時的変化を分析する工程と、
(h)前記細胞外代謝物の変動値および/または前記細胞外代謝物の変動値の経時的変化に基づいて、前記培養容器中の細胞が未分化状態であるか否かを判定する工程と、
を含んでなり、
前記培地が、前記多能性幹細胞の未分化状態を維持するための未分化維持培養培地であり、
前記細胞外代謝物の変動値が、L−乳酸の変動量に対するL−グルタミン酸の変動量の比、L−乳酸の変動量に対するL−アラニンの変動量の比、およびL−乳酸の変動量に対するアンモニアの変動量の比からなる群から選択される少なくとも1つである、細胞培養方法。 - 工程(g)において、前記細胞外代謝物の変動値の経時的変化が、培地交換毎に得られる前記細胞外代謝物の変動値の増減の傾向として求められる、請求項24に記載の細胞培養方法。
- 細胞外代謝物の変動値が、直前の培地交換時に得られた細胞外代謝物の変動値と比較して、減少傾向を示す場合に、工程(h)において、前記多能性幹細胞が未分化状態であると評価され、減少傾向以外の傾向を示した場合に、前記多能性幹細胞が未分化状態でないと評価される、請求項25に記載の細胞培養方法。
- 前記減少傾向が連続して示される場合に、工程(h)において、前記多能性幹細胞が未分化状態であると評価される、請求項26に記載の細胞培養方法。
- 工程(f)で得られた判定結果および/または工程(h)で得られた判定結果に基づいて、分化を開始した細胞を除去する工程(i)をさらに含む、請求項24〜27のいずれか一項に記載の細胞培養方法。
- 工程(h)で得られた判定結果に基づいて、工程(e)における観察条件を調整する工程(j)をさらに含む、請求項24〜28のいずれか一項に記載の細胞培養方法。
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