JP6629429B2 - 細胞分析システム - Google Patents

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Description

本発明は細胞分析システムに関する。
検体の網羅的な遺伝子発現を高精度に解析するために、全細胞（数百万個）を解析することは非効率であるため、細胞の特定遺伝子やタンパクの発現状態を計測して選別することが行なわれている。例えば、細胞が持つ遺伝子やタンパクと結合する蛍光色素により細胞を染色し、細胞を含む試料液にレーザ光を照射し、強度を計測することにより目的とする細胞を分取するフローサイトメトリーを用いた細胞分析装置が知られている。
特許文献１には、フローサイトメトリーを用いて、個々のドナー細胞上に存在する最大４種の細胞表面マーカーの同時発現を調べ、細胞がドナー由来であることを確認するために、対象細胞集団を細胞選別装置で分取することが開示されている。
特表２００３−５３０８９９号公報
一般的に、フローサイトメトリーにより目的の細胞を分取する場合、マルチウェルプレートと称される容器の各ウェルに細胞が滴下され、回収される。細胞が回収されたマルチウェルプレートの状態でポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ：Polymerase Chain Reaction）され、遺伝子解析が行われている。
しかしながら、フローサイトメトリーでは、得られた光学的な情報に基づいて細胞を分取するため、ウェルにゴミ、又は目的とは異なる細胞が回収される場合がある。ゴミ、又は目的とは異なる細胞を取り除くため、マルチウェルプレートの各ウェルを顕微鏡等で観察することも考えられる。しかしながら、マルチウェルプレートを観察するには時間がかかるため、ウェル内の細胞を新鮮な状態に維持することが難しくなる。
細胞が新鮮でない場合でも、遺伝子解析することはできるが、遺伝子解析の誤差を招く問題がある。
また、遺伝子解析の費用が掛かるため、目的の細胞を、新鮮な状態下で遺伝子解析することが望まれている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、目的の細胞のみを新鮮な状態に維持することができる細胞分析システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様によると、細胞分析システムは、染色された細胞の染色強度を検出する検出装置と、検出装置により染色強度が検出された複数の細胞を回収する回収容器と、染色された細胞の染色強度による検出結果に基づいて、画像データを取得する優先順位を決定する制御部と、制御部により決定された優先順位に基づいて、回収容器に回収された細胞の画像データを取得する画像撮像装置と、を備える。
好ましくは、制御部は、染色された細胞の染色強度による検出結果に基づいて画像データ取得の条件を決定する。
好ましくは、制御部は、染色された細胞の染色強度による検出結果と、回収容器に回収された細胞の数とに基づいて、画像データを取得する細胞の数を制限する。
好ましくは、制御部は、染色された細胞の染色強度による検出結果と、回収容器に細胞が回収されている時間とに基づいて、画像データを取得する細胞の数を制限する。
好ましくは、細胞が複数の染色種により染色される。
好ましくは、制御部は、画像データに基づいて、回収容器に回収された細胞を、細胞解析するか否かを判定する。
好ましくは、細胞が血球細胞である。
好ましくは、条件が、画像データを取得する際の露光時間、観察倍率、照明光の波長、及び観察光の波長の少なくとも１つを含む。
好ましくは、画像データに基づいて、細胞の形態、色、大きさ、及び染色強度の少なくとも１つ以上を解析する。
本発明の細胞分析システムによれば、目的の細胞のみを新鮮な状態に維持することができ、細胞分析を効率的に行うことができる。
細胞分析システムの概略構成図である。 検出装置の原理図である。 回収容器の拡大斜視図である。 回収容器の拡大斜視図である。 画像撮像装置の概略構成図である。 ＢＳＣ−Ａを縦軸、ＦＳＣ−Ａを横軸とするスキャッタグラムである。 ＦＳＣ−Ａを縦軸、ＣＤ４５抗体のＢｒｉｌｌｉａｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ４２１を横軸とするスキャッタグラムである。 ＣＤ７１抗体のＦＩＴＣを縦軸、ＤＲＡＱ５のＡＰＣを横軸とするスキャッタグラムである。 画像撮像装置に載置された回収容器の平面図である。 ウェルに回収された細胞に標識された色素の蛍光色を、二値化により表現したイメージ図である。 回収容器の特定のウェルの画像データである。 回収容器の別のウェルの画像データである。
以下、添付図面にしたがって本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明される。本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。また、本明細書中で、数値範囲を“ 〜 ”を用いて表す場合は、“ 〜 ”で示される上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。
＜細胞分析システム＞
本発明の実施形態について、図１から４を参照して説明する。図１は、細胞分析システムの概略構成図である。
細胞分析システム１は、検出装置１０と、回収容器２０と、画像撮像装置３０と、制御部４０を含むパーソナルコンピューター５０と、を備える。パーソナルコンピューター５０は、検出装置１０及び画像撮像装置３０と電気的に接続される。制御部４０を含むパーソナルコンピューター５０は、細胞分析システム１の全体の動作を制御する。パーソナルコンピューター５０は、操作入力部であるキーボード５２、及び表示部であるディスプレイ５４と、を備える。なお、制御部４０は、各種の処理を行う演算部、各種プログラム、及びデータ等が格納された記憶部等を備える。
検出装置１０は、染色された細胞の染色強度を検出することができる装置であり、検出装置１０としてフローサイトメータを挙げることができる。フローサイトメータは、フローサイトメトリーに用いられる装置を意味する。また、染色された細胞とは、色素、染料等の染色情報を有する化学物質が結合した細胞を意味するものであり、好ましい一態様として、蛍光色素で標識した抗体が結合した細胞が挙げられる。また、染色強度は細胞の構造や機能に関連する情報であり、好ましい一態様として、細胞核に特異的に結合する蛍光色素からの蛍光強度が挙げられ、細胞核に関連する情報となる。
図２に検出装置１０の原理について簡単に説明する。分析対象試料は、蛍光色素で標識した抗体が結合した細胞Ｃを含む。細胞Ｃを含む試料液Ｓがノズル１０２からフローセル１０４に導入される。また、シース液Ｌがフローセル１０４に導入される。フローセル１０４内で試料液Ｓが絞られることにより、細胞Ｃが一列に配列される。細胞Ｃに光源１０６から、例えばレーザ光が照射される。レーザ光の照射により細胞Ｃを標識した蛍光色素が励起され、蛍光を発光する。この蛍光強度が検知器１０８により検知される。細胞Ｃの蛍光強度の検出結果が制御部４０に入力され、記憶される。
さらに、レーザ光の照射による細胞Ｃからの散乱光（前方散乱光、側方散乱光等）が検知器１１０により検知される。細胞Ｃからの散乱光による蛍光強度の検出結果が制御部４０に入力され、記憶される。前方散乱光では測定対象の細胞の大きさが、また側方散乱光および蛍光により、測定対象の細胞の構造などを測定することができる。
フローセル１０４には超音波が印加された細胞Ｃを含む液滴が形成される。制御部４０は、上記の検出結果に基づいて、液滴をプラス、又はマイナスに荷電する。制御部４０は、廃棄する液滴については荷電しない。偏向電極板１１２及び１１４の間を通過する際、偏向電極板１１２及び１１４の何れかに引き寄せられることにより、荷電された液滴は分取され、回収容器２０に回収される。
蛍光色素を励起させる光源１０６として、波長の異なる複数のレーザ光源を使用することができる。例えば、４０５ｎｍの波長を持つレーザ光源と、４８８ｎｍの波長を持つレーザ光源と、５６１ｎｍの波長を持つレーザ光源と、６８３ｎｍの波長を持つレーザ光源と、を備えることが好ましい。
また、同時に蛍光強度を検出するためレーザ光源の励起光をカットし、蛍光色素からの蛍光波長を選択的に透過させる蛍光フィルタを使用することが好ましい。
また、細胞Ｃを複数の蛍光色素により染色することができる。例えば、細胞がヒトの血球細胞である場合には、血球細胞が有するＣＤ３, ＣＤ４, ＣＤ１４, ＣＤ２５, ＣＤ１２７等の抗原と特異的に結合する抗体に対して、それぞれ蛍光色素で標識し、標識された抗体を細胞に結合させることにより染色することが好ましく、また、細胞核のデオキシリボ核酸（deoxyribonucleic acid ：ＤＮＡ）に結合する蛍光色素であるＤＡＰＩ（４’６−ジアミジノ−２−フェニルインドール4',6-diamidino-2-phenylindole）で染色することが好ましい。細胞Ｃの抗原に特異的に結合する抗体を標識した蛍光色素やＤＮＡを染色した蛍光色素に応じて、使用する光源１０６の励起波長と蛍光フィルタとの組み合わせを決定することが好ましい。
本実施形態で使用できる他の蛍光色素として、ヨウ化プロピジウム（ＰＩ：Propidium Iodide）、ピロニンＹ（Ｐｙｒｏｎｉｎ Ｙ）、フルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ：Fluorescein Isothiocyanate）、フィコエリスリン（ＰＥ：Phycoerythrin）、アロフィコシアニン（ＡＰＣ：Allophicocyanin）、テキサスレッド（ＴＲ（登録商標））、Ｈｏｅｃｈｓｔ３３３４２、７−アミノ−アクチノマイシンＤ（７−ＡＡＤ）、２‘−デオキシシチジン５’−三リン酸（Ｃｙ３）、スルホインドシアニンスクシンイミジルエステル（Ｃｙ５）、ＤＲＡＱ５（登録商標）、Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ５７０、及びＢｒｉｌｌｉａｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ４２１、複数の染色種を挙げることができる。
図３Ａ及び図３Ｂは回収容器２０の拡大斜視図である。図３Ａに示されるように、回収容器２０は、複数の細胞を回収するため、開口と底面とを有する複数のウェル２０２と、ウェル２０２と一体構造の側壁２０４と、を有している。複数のウェル２０２は行と列とに配置される。各々のウェル２０２の位置を特定するために、行を示す数値、及び列を示す英字が回収容器２０のウェル２０２の開口側に表示されている。図３Ａに示される回収容器２０では、各々のウェル２０２に細胞が回収される。さらに、回収容器２０を特定するため、回収容器２０の側壁には、例えば、バーコード等の識別標識２０６が表示される。
図３Ｂに示されるように、図３Ａとは別の形態の回収容器２０は、複数の細胞を回収するための開口と底面とを有する複数のチューブ２０８と、複数のチューブ２０８を保持すための複数の孔２１２を備える支持部材２１０と、を有している。
複数の孔２１２は行と列とに形成される。各々の孔２１２の位置を特定するために、行を示す数値、及び列を示す英字が、回収容器２０の孔２１２の形成される側に表示されている。図３Ｂに示される回収容器２０では、支持部材２１０に保持された各々のチューブ２０８に細胞が回収される。さらに、回収容器２０を特定するため、支持部材２１０の側壁には、例えば、バーコード等の識別標識２０６が表示される。なお、チューブ２０８は、例えば、１個単位のチューブであっても良いし、複数個が連結されたチューブであっても良い。また、チューブ２０８はキャップ（不図示）を有するチューブであっても良い。
画像撮像装置３０として、撮像装置を備える顕微鏡を挙げることができる。図４は画像撮像装置３０の概略構成図である。画像撮像装置３０は、回収容器２０に回収された細胞Ｃの画像データを取得することができる。細胞Ｃの画像データとして、染色された細胞Ｃの蛍光発光を撮像した画像データ、及び細胞Ｃの光透過画像を撮影した明視野の画像データの少なくとも一方が含まれる。
画像撮像装置３０は、細胞Ｃの蛍光を測定するための励起用の第１光源３０２と、回収容器２０を載置するためのテーブル３０４と、回収容器２０のウェル２０２の側に配置されたレンズ３０６と、励起フィルタ３０８、ダイクロイックミラー３１０および蛍光フィルタ３１２とから構成されるフィルタ群と、回収容器２０のウェル２０２の反対側に配置された第２光源３１４と、細胞Ｃからの蛍光および透過光を撮像する撮像装置３１６と、を備えている。第２光源３１４は透過光を測定するための光を細胞Ｃに照射する。
第１光源３０２として、例えば、高圧水銀ランプ、高圧キセノンランプ、発光ダイオード、レーザダイオード、タングステンランプ、ハロゲンランプ、白色発光ダイオードなどを用いることができる。これらの光源を用いても励起フィルタ３０８により、目的の波長のみ透過させることができる。細胞Ｃに結合する抗体を標識する蛍光色素に対して、目的の励起波長の光を照射させることができる。なお、第２光源３１４として、第１光源３０２と同様の光源を用いることができる。
細胞Ｃに結合する抗体を標識する蛍光色素からの蛍光強度を得るために、撮像装置３１６により画像データを取得する場合について説明する。第１光源３０２から照射された光は、励起フィルタ３０８により、目的とされる波長領域の光のみ透過される。励起フィルタ３０８を透過した光は、ダイクロイックミラー３１０により、回収容器２０の方向に反射される。ダイクロイックミラー３１０により反射された光は、レンズ３０６を透過し、ウェル２０２に回収された細胞Ｃに照射される。細胞Ｃに照射される光は、細胞Ｃに結合する抗体を標識する蛍光色素を励起する波長領域とされている。細胞Ｃに結合する抗体を標識する蛍光色素は光により励起され、照射された励起波長とは異なる波長の蛍光を発する。細胞Ｃに結合する抗体を標識する蛍光色素からの蛍光は、レンズ３０６、ダイクロイックミラー３１０、及び蛍光フィルタ３１２を経て撮像装置３１６により撮像され、画像データが取得される。取得された蛍光の画像データは制御部４０に入力され、記憶される。励起光とその励起光により発する蛍光と比較すると、蛍光の方が励起光より波長が長くなるので、ダイクロイックミラー３１０により、励起光の波長の光を回収容器２０に反射させ、蛍光の波長の光を撮像装置３１６の側に透過させることができる。また、蛍光フィルタ３１２は、励起光を透過させず、蛍光のみを透過させることができる。したがって、撮像装置３１６において、細胞Ｃに結合する抗体を標識する蛍光色素の蛍光を撮像することができる。蛍光フィルタ３１２により、蛍光のみを透過させることにより、撮像装置３１６で撮像される画像が励起光に影響されることがないので、正確な画像データを取得することができる。
本実施形態の画像撮像装置３０は、回収容器２０を任意の位置に移動（例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向）させるため、テーブル３０４と駆動装置（不図示）とを備えている。テーブル３０４と駆動装置とにより、回収容器２０の特定のウェル２０２を、観察位置に移動させることができる。駆動装置は、テーブル３０４を、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動できることが好ましい。
異なる蛍光色素により標識された複数の抗体が細胞Ｃに結合している場合、異なるフィルタ群（励起フィルタ３０８、ダイクロイックミラー３１０および蛍光フィルタ３１２）に切り替えることにより、異なる蛍光波長の画像データを取得することができる。
なお、第２光源３１４により、細胞Ｃの透過光を撮像する場合、フィルタ群を取り外した状態で撮像する。透過光を撮像装置３１６で撮像することにより、明視野の画像データを取得することができる。取得された明視野の画像データは制御部４０に入力され、記憶される。
＜細胞分析システムの動作＞
次に、細胞分析システム１の動作について説明する。分析対象試料として、血球細胞を含む末梢血と、細胞を染色する２種類の蛍光色素標識抗体（たとえば、ＣＤ４５抗体についてＢｒｉｌｌｉａｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ４２１で標識、ＣＤ７１抗体についてＦＩＴＣで標識）と、二本鎖ＤＮＡに高親和性のアントラキノン色素であるＤＲＡＱ５及びＡＰＣとを準備し、これらを混合してインキュベーションすることにより血球細胞を染色する。
分析対象試料を検出装置１０にセットし、蛍光色素により標識された抗体が結合した細胞の、蛍光色素からの蛍光強度（蛍光、前方散乱光、及び側方散乱光）をフローサイトメトリーにより、検出する。各々の細胞について検出された蛍光強度は制御部４０に入力される。制御部４０は、検知した細胞と蛍光強度とを関連付けて記憶する。制御部４０には解析プログラムが記憶されている。解析プログラムは各々の細胞と蛍光強度のデータとに基づいて解析を行うことができる。
例えば、図５に示されるように、制御部４０は、各細胞の蛍光強度から側方散乱光の光強度の相対値であるＢＳＣ−Ａを縦軸、前方散乱光の光強度の相対値であるＦＳＣ−Ａを横軸とするスキャッタグラムを作成する。このスキャッタグラムから、有核赤血球をゲートし（取り込み）、有核赤血球の出現する領域（Ｐ）を画分する。
図６に示されるように、制御部４０は、ゲートされた有核赤血球に対して、ＦＳＣ−Ａを縦軸、ＣＤ４５抗体：Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ４２１を横軸とするスキャッタグラムを作成する。ゲートされた有核赤血球から白血球が出現する領域（Ｑ１）及び（Ｑ２）をゲートアウトし（抽出し）、白血球を除く有核赤血球の出現する領域（Ｑ３）を画分する。
図７に示されるように、制御部４０は、白血球がゲートアウトされた有核赤血球に対して、ＣＤ７１抗体のＦＩＴＣの蛍光強度の相対値を縦軸、細胞核の情報であるＤＲＡＱ５（アントラキノン色素）の蛍光強度の相対値を横軸とするスキャッタグラムを作成する。なお、波長領域が他の蛍光色素と重なるので、各波長の検出器への漏れ込み量が補償（Compensate）される。ゲートされた有核赤血球からＣＤ７１陽性で、かつＤＲＡＱ５陽性の有核赤血球細胞の出現する領域（Ｒ）を画分する。最終的にＣＤ７１陽性有核赤血球細胞を測定する。
蛍光色素により標識された抗体が結合した細胞が検出装置１０により蛍光強度に基づいて解析される。解析結果に基づいて、蛍光色素により標識された抗体が結合した細胞が、図５から図７に示されるスキャッタグラムにより、ＣＤ７１陽性有核赤血球細胞が出現する領域（Ｒ）に画分される。
なお、上述のスキャッタグラムの説明において、陽性は蛍光強度が高いことを意味し、陰性は蛍光強度が低いことを意味する。
領域（Ｒ）に含まれる約５００個の細胞が、例えば、１個当たり９６個のウェル２０２を有する複数の回収容器２０に回収され、１個のウェルに１個の細胞が回収される。
約５００個の細胞を複数の回収容器２０に回収する際、回収容器２０の識別表示と、回収容器２０のウェル２０２の位置と、各細胞の蛍光強度とを関連付けし、この関連付けられた関連データが制御部４０に入力、及び記憶される。
複数の回収容器２０に回収された細胞を全て、画像観察せずに遺伝子解析することは可能である。しかしながら、そのような場合、費用は高くなる。また、目的とする細胞以外が回収されている場合がある。
複数の回収容器２０に回収された全ての細胞を画像観察することは可能である。しかしながら、全ての細胞を画像観察すると、時間がかかり、細胞の新鮮度を失う場合がある。その結果、遺伝子解析の良好な精度を維持できなくなる場合がある。
そこで、本実施形態では、細胞が回収された領域（Ｒ）に関して、細胞の染色強度による検出結果に基づいて、目的の細胞である可能性が高い領域を推定する。目的の細胞である可能性が高い領域に対し、制御部４０は画像データを取得する優先順位を決定する。
優先順位の決定方法として、領域（Ｒ）の中で、ＣＤ７１抗体：ＦＩＴＣの蛍光強度が高く、かつＤＲＡＱ５の蛍光強度が高い順に約５００個の細胞を格付けする。次に、制御部４０は、格付け情報に基づいて画像データを取得する優先順位を決定する。
本実施形態では、ＣＤ７１抗体のＦＩＴＣの蛍光強度が高く、かつＤＲＡＱ５の蛍光強度が高い順に格付けすることを説明したが、これに限定されない。例えば、格付けとして、α×ＣＤ７１抗体のＦＩＴＣの蛍光強度＋β×ＤＲＡＱ５の蛍光強度（α、及びβは、あらかじめ設定した任意の係数）として蛍光強度の重みを変えることもできる。α、及びβの係数は、フローサイトメトリーで回収された細胞の全数と回収したい細胞数から決めることができる。赤血球の幼弱性を重視する場合は、ＣＤ７１抗体のＦＩＴＣの蛍光強度のαの係数を高くし、核が検出されていることを重視する場合は、ＤＲＡＱ５の蛍光強度のβの係数を高くすることにより、格付けの優先順を変更することができる。
複数の回収容器２０が、検出装置１０から画像撮像装置３０に搬送される。回収容器２０を画像撮像装置３０に搬送する手段は特に限定されない。
回収容器２０が画像撮像装置３０のテーブル３０４に載置される。図８は画像撮像装置３０のテーブル３０４に載置された状態の回収容器２０の平面図である。回収容器２０をテーブル３０４に載置する際、回収容器２０の識別標識２０６が、例えば、バーコードリーダ等から読み込まれ、回収容器２０の情報が制御部４０に入力される。回収容器２０の情報をキーボード５２から制御部４０に入力することもできる。
また、回収容器２０をテーブル３０４に載置する際、回収容器２０の形状に関する情報、回収容器２０の外形の大きさ、ウェル２０２の開口径、ウェル２０２間のピッチ、ウェル２０２の数等の情報が制御部４０に入力される。
制御部４０は、回収容器２０の情報から、ウェル２０２に回収された細胞の蛍光強度、及び格付けの情報を読み出す。制御部４０は読み出された情報に基づいて、回収容器２０の中で優先順位の高いウェル２０２の位置を特定する。本実施形態では、制御部４０は、実線で囲まれた領域ＡＲ１（Ａ１１，Ａ１２，Ｂ１１、Ｂ１２，Ｃ１１、Ｃ１２）と、実線で囲まれた領域ＡＲ２（Ｅ１１，Ｅ１２，Ｆ１１、Ｆ１２，Ｇ１１、Ｇ１２）を優先順位が高いウェル２０２であると特定する。一方、破線で囲まれた領域ＡＲ３（０１，０２，０３、Ｄ０４〜Ｄ１２，Ｈ０４〜Ｈ１２）は優先順位が低いウェル２０２として特定される。制御部４０は、優先順位に基づいて、テーブル３０４を駆動し、撮像対象のウェル２０２を観察位置に移動する。本実施形態では、制御部４０は、Ａ１１に位置するウェル２０２を観察位置に移動し、次いで、画像撮像装置３０の撮像装置３１６により細胞の画像データを取得する。取得された画像データは制御部４０に入力され、制御部４０は画像データを記憶する。
制御部４０は、回収容器２０の中に、画像データを取得すべき細胞があるか否かを判断する。制御部４０は画像データを取得すべき細胞が有ると判断すると、制御部４０は、テーブル３０４を駆動することにより、画像データの取得を終えていない、例えば、Ａ１２のウェル２０２を、観察位置に移動する。画像撮像装置３０の撮像装置３１６により細胞の画像データを取得する。取得された画像データは制御部４０に入力され、制御部４０は画像データを記憶する。
制御部４０は画像データを取得すべき細胞が無いと判断するまで、制御部４０はウェル２０２の移動と画像データの取得とを繰り返す。
本実施形態では、画像撮像装置３０は、回収容器２０の９６個のウェル２０２の中で、６個のウェル２０２のみの画像データを取得し、載置された回収容器２０の画像データの取得を終了する。
上述したように、本実施形態では、回収容器２０のウェル２０２に回収された全ての細胞について、画像データを取得する必要が無いので、画像データを取得する時間を短くすることが可能になる。
図９は、ウェル２０２に回収された細胞に標識された色素の蛍光色を、二値化により表現したイメージ図である。イメージ図においては、検出装置１０により取得された細胞の染色強度（蛍光強度）に基づき、ウェル２０２内の細胞の蛍光色が再現されている。
図９において、色の濃いウェル２０２は、目的の細胞が回収されている可能性が高く、色の薄いウェル２０２は、目的の細胞が回収されている可能性が低いと推定される。
図１０ＡはＧ１２のウェル２０２の画像データであり、図１０ＢはＧ０２のウェル２０２の画像データである。図１０Ａに示されるように、Ｇ１２のウェル２０２を撮像した画像データによれば、複数色の蛍光発光と細胞の外形の輪郭とが確認された。Ｇ１２のウェル２０２には目的とする細胞が回収されている可能性が高いと判断できる。図１０Ｂに示されるように、Ｇ０２のウェル２０２を撮像した画像データによれば、蛍光発光と細胞の外形の輪郭とは確認されなかった。Ｇ０２のウェル２０２には、ゴミ、若しくは死亡細胞が回収されたと判断できる。本実施形態では、目的の細胞について高い確率で画像データを取得することができる。
画像撮像装置３０は細胞の蛍光強度の画像データを取得する。制御部４０は、検出結果に基づいて、画像データ取得の条件を決定することが好ましい。制御部４０は、画像データを取得する際の露光時間、観察倍率、照明光の波長、及び観察光の波長の少なくとも１つ以上を決定することが好ましい。その例について説明する。
例えば、多重免疫染色用のＣｙ５（Sulfoindocyanine succinimidyl ester）により細胞を染色する場合、検出装置１０では、６５０ｎｍの波長領域の光を励起光として細胞に照射する。６５０ｎｍの光により励起され、Ｃｙ５により染色された細胞は６７０ｎｍの波長領域の蛍光を発現する。検出装置１０は、６７０ｎｍの波長領域の蛍光強度を検知器（例えば、ＰＭＴ：Photomultiplier Tube）により検知する。この検出結果から、細胞から発している蛍光強度を推定する。
例えば、制御部４０は、露光時間を１００ｍｓｅｃに、倍率を２０倍に、設定する。露光時間が長くなれば明るくなり、倍率が高くなれば明るくなる。また、制御部４０は、励起光となる６５０ｎｍの波長領域の光を透過する励起フィルタを選択する。ここで励起光は細胞を照らす照明光となり、照明光の波長が決定される。制御部４０は、励起光を透過せず、蛍光の６７０ｎｍの波長領域の光を透過する蛍光フィルタを選択する。ここで、蛍光は細胞から発光され、撮像装置３１６で観察される観察光となるため、観察光の波長が決定される。上述したように蛍光強度の検出結果に基づいて、画像データ取得の条件を決定することにより、精度の高い画像データを取得することが可能となる。照明光と観察光とは、異なる波長を有する場合でも、同じ波長を有する場合でも良い。
また、制御部４０により、染色された細胞の染色強度による検出結果と、回収容器２０に回収された細胞の数とに基づいて、画像データを取得する細胞の数を制限することが好ましい。例えば、遺伝子解析を行う細胞数が予め決められている場合がある。遺伝子解析したい細胞個数に到達した場合に優先順位の高い複数の細胞の全てについて画像データを取得することなく、画像データの取得を終了することが好ましい。本実施形態によれば、優先順位の高い複数の細胞の中から、予め決められた数だけ画像データを取得し、全ての細胞について画像データを取得しないことも可能となる。画像データを取得する細胞の数を制限することにより画像データを取得する時間を短縮することができる。
また、制御部４０により、染色された細胞の染色強度による検出結果と、回収容器２０に細胞が回収されている時間とに基づいて、画像データを取得する細胞の数を制限することが好ましい。遺伝子解析を行うためには、細胞の鮮度が必要とされる場合がある。回収容器２０に優先順位の高い複数の細胞が回収されている場合であっても、優先順位の高い複数の細胞の中から、細胞が回収容器に回収されている時間、つまり細胞が回収容器に回収されてから一定期間内の細胞の画像データを取得することが好ましい。本実施形態によれば、画像データを取得する時間を制限することにより、細胞の鮮度を維持することが可能となる。特に、細胞がヒト末梢血に含まれる血球細胞である場合、採血から遺伝子解析までの時間が長い場合、解析できない等の問題が生じる場合がある。遺伝子解析にいたるまでの時間を、本実施形態の細胞分析システムによれば短縮することが可能となる。
また、遺伝子解析を行う細胞数が予め決められている場合であって、時間の制限を加えることにより、必要数の細胞に達する前に遺伝子解析することも可能となる。つまり、細胞の鮮度を優先した態様が可能となる。
また、制御部４０により、画像データに基づいて、回収容器２０に回収された細胞を、細胞解析するか否かを判定することが好ましい。画像データを取得した結果、その細胞が目的の細胞でない場合もある。制御部４０により、細胞解析するか否かを判定することにより、目的の細胞のみを細胞解析することができる。細胞解析は、遺伝子解析等を挙げることができる。
また、画像データに基づいて、細胞の形態、色、大きさ、及び染色強度の少なくとも１つ以上を解析することが好ましい。これらの要素を解析することにより、例えば、誤差のない遺伝子解析が可能となる。
以下、遺伝子解析する優良な有核赤血球を決定するための解析手順について説明する。
画像データに基づいて、細胞の大きさから遺伝子解析の優先順位のランクを決める。例えば、極端に小さい場合には、ウェルに細胞ではなくゴミが格納されていると判断できる。また、極端に大きい場合には、複数の細胞が１個のウェルに格納されている可能性があると判断できる。適切な大きさである場合、１個の細胞である可能性が高いと判断できる。
画像データに基づいて、細胞の色から赤血球である可能性を示すランクを決める。赤い場合、赤血球であり、有核赤血球の可能性が高くなるので回収対象として高いランクを付ける。一方、白い場合、白血球や好中球の可能性が高くなるので回収対象として低いランクを付ける。
画像データに基づいて、細胞の形態（形）から遺伝子解析の優先順位のランクを決める。丸い場合、良質な赤血球と判断でき、丸くない場合白血球やダメージを受けた赤血球と判断できる。
上記の解析手順を少なくとも一つ、又はそれぞれを組み合わせることにより、制御部４０により、遺伝子解析に適した細胞か否かを判定することができる。
本実施形態では、細胞が血球細胞である場合を例示したが、これに限定されない。また、ウェルに回収された細胞について説明したが、チューブに回収された細胞であっても良い。
１ 細胞分析システム
１０ 検出装置
２０ 回収容器
３０ 画像撮像装置
４０ 制御部
５０ パーソナルコンピューター
５２ キーボード
５４ ディスプレイ
１０２ ノズル
１０４ フローセル
１０６ 光源
１０８ 検知器
１１０ 検知器
１１２、１１４ 偏向電極板
２０２ ウェル
２０４ 側壁
２０６ 識別標識
２０８ チューブ
２１０ 支持部材
２１２ 孔
３０２ 第１光源
３０４ テーブル
３０６ レンズ
３０８ 励起フィルタ
３１０ ダイクロイックミラー
３１２ 蛍光フィルタ
３１４ 第２光源
３１６ 撮像装置

Claims (8)

  1. 複数の種類の染料により染色された細胞の染色強度を検出する検出装置と、
    前記検出装置により染色強度が検出された複数の細胞を回収する複数のウェルを有する回収容器と、
    前記複数の種類の染料により染色された細胞のそれぞれの前記染料からの染色強度の組み合わせに基づいて、前記複数のウェルに回収された前記細胞の中で、画像データを取得する優先順位を決定する制御部と、
    前記制御部により決定された優先順位に基づいて、前記回収容器に回収された細胞の画像データを取得する画像撮像装置と、
    を備える細胞分析システム。
  2. 前記制御部は、前記染色された細胞の染色強度の検出結果に基づいて画像データ取得の条件を決定する請求項１に記載の細胞分析システム。
  3. 前記条件が、前記画像データを取得する際の露光時間、観察倍率、照明光の波長、及び観察光の波長の少なくとも１つ以上を含む請求項２に記載の細胞分析システム。
  4. 前記制御部は、前記染色された細胞の染色強度の検出結果と、前記回収容器に回収された細胞の数とに基づいて、前記画像データを取得する前記細胞の数を制限する請求項１から３の何れか一項に記載の細胞分析システム。
  5. 前記制御部は、前記染色された細胞の染色強度の検出結果と、前記回収容器に前記細胞が回収されている時間とに基づいて、前記画像データを取得する前記細胞の数を制限する請求項１から３の何れか一項に記載の細胞分析システム。
  6. 前記制御部は、前記画像データに基づいて、前記回収容器に回収された細胞を、細胞解析するか否かを判定する請求項１から５の何れか一項に記載の細胞分析システム。
  7. 前記細胞が血球細胞である、請求項１から６の何れか一項に記載の細胞分析システム。
  8. 前記画像データに基づいて、前記細胞の形態、色、大きさ、及び染色強度の少なくとも１つ以上を解析する請求項１から７の何れか一項に記載の細胞分析システム。
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