JP6913323B2 - 評価装置、観察装置、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、評価装置、観察装置、及びプログラムに関するものである。

一般的に、細胞の培養状態を評価する技術は、再生医療などの先端医療分野や医薬品のスクリーニングを含む幅広い分野での基盤技術となっている。例えば、再生医療分野では、in vitroで細胞を増殖、分化させるプロセスが存在する。そして、上述のプロセスでは、細胞の分化の成否、細胞の癌化や感染の有無などの、細胞の培養状態を的確に評価することが求められる。一例として、細胞が撮像された画像を画像処理することによって、細胞の培養状態を判定する方法が開示されている（特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２０１１／０２０６６４３号明細書

細胞の培養状態を評価する場合に、コントロール群の実験結果と対照群の実験結果との比較による対照実験を行うことがある。しかしながら、上述したような従来技術では、細胞の分化の成否、細胞の癌化や感染の有無等の細胞の培養状態を的確に評価することができなかった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、細胞の分化の成否、細胞の癌化や感染の有無等の細胞の培養状態を的確に評価することができる評価装置、観察装置及びプログラムを提供することを課題とする。

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、観察対象の神経系細胞の細胞分化の状態を評価するため免疫染色する、前記細胞分化の過程に応じたマーカーであって、前記神経系細胞の分化の状態を評価するのに適合するマーカーを選択するマーカー選択部と、異なる撮像時刻に撮像された細胞画像に基づき、前記細胞分化の状態を示す細胞画像を抽出する細胞画像抽出部と、前記マーカー選択部で選択したマーカーを複数組み合わせて用いて、前記観察対象と同種の神経系細胞を基準条件下で細胞培養を行い、前記細胞画像抽出部で抽出した細胞画像を実験結果として記憶されている記憶部と、前記マーカー選択部で選択したマーカーを複数組み合わせて用いて、前記観察対象の神経系細胞に対して非基準条件下で細胞培養を行い、前記細胞画像抽出部で抽出する細胞画像を実験結果として、前記記憶部に記憶された前記基準条件下の実験結果と比較し、前記非基準条件下における神経系細胞の細胞分化の状態を判定する状態判定部と、を備え、前記マーカー選択部により前記細胞分化の過程に応じて選択される前記複数組み合わせのマーカーは、それぞれ異なる組み合わせのマーカーであって、前記神経系細胞の分化誘導の進行に伴い発現が促進される促進マーカーと発現が抑制される抑制マーカーとを含み、前記状態判定部は、前記促進マーカーと前記抑制マーカーとの発現状態の変化に基づいて、前記細胞分化の状態を判定し、前記非基準条件とは神経系細胞の分化誘導に影響する物質が神経系細胞に追加された条件であり、前記基準条件とは、前記物質が神経系細胞に追加されていない条件である評価装置である。

また、上記問題を解決するために、上述の評価装置を備える観察装置である。

また、上記問題を解決するために、本発明の一態様は、コンピュータに、観察対象の神経系細胞の細胞分化の状態を評価するため免疫染色する、前記細胞分化の過程に応じたマーカーであって、前記神経系細胞の分化の状態を評価するのに適合するマーカーを選択するマーカー選択ステップと、異なる撮像時刻に撮像された細胞画像に基づき、前記細胞分化の状態を示す細胞画像を抽出する細胞画像抽出ステップと、前記マーカー選択ステップで選択したマーカーを複数組み合わせて用いて、前記観察対象と同種の神経系細胞を基準条件下で細胞培養を行い、前記細胞画像抽出ステップで抽出した細胞画像を実験結果として記憶されている記憶ステップと、前記マーカー選択ステップで選択したマーカーを複数組み合わせて用いて、前記観察対象の神経系細胞に対して非基準条件下で細胞培養を行い、前記細胞画像抽出ステップで抽出する細胞画像を実験結果として、前記記憶ステップに記憶された前記基準条件下の実験結果と比較し、前記非基準条件下における神経系細胞の細胞分化の状態を判定する状態判定ステップとを実行させるためのプログラムであって、前記マーカー選択ステップにより前記細胞分化の過程に応じて選択される前記複数組み合わせのマーカーは、それぞれ異なる組み合わせのマーカーであって、前記神経系細胞の分化誘導の進行に伴い発現が促進される促進マーカーと発現が抑制される抑制マーカーとを含み、前記状態判定ステップにより、前記促進マーカーと前記抑制マーカーとの発現状態の変化に基づいて、前記細胞分化の状態が判定され、前記非基準条件とは神経系細胞の分化誘導に影響する物質が神経系細胞に追加された条件であり、前記基準条件とは、前記物質が神経系細胞に追加されていない条件であるプログラムである。

本発明によれば、細胞の分化の成否、細胞の癌化や感染の有無等の細胞の培養状態を的確に評価することができる。

神経系の分化誘導の一例を示す図である。 本発明の実施形態による観察装置の構成の一例を示す模式図である。 本実施形態の評価装置の機能構成を示すブロック図である。 本実施形態の細胞種記憶部に記憶される細胞種の一例を示す図である。 本実施形態の系記憶部に記憶される細胞種の一例を示す図である。 本実施形態のマーカー記憶部に記憶されるマーカーの一例を示す図である。 本実施形態のコントロール群の実験状況の一例を示す図である。 本実施形態のコントロール群記憶部に記憶されるコントロール群の実験結果の一例を示す図である。 本実施形態の評価装置の全体の動作の一例を示す図である。 本実施形態の評価装置による撮像時期の提示の動作の一例を示す図である。 本実施形態の評価装置による撮像時期の提示の動作の一例を示す図である。 本実施形態の評価装置によるコントロール群の実験結果の登録の動作の一例を示す図である。 本実施形態の評価装置によるコントロール群のマーカー変化パターンの提示の動作の一例を示す図である。 本実施形態の評価装置による毒性の評価の動作の一例を示す図である。 本実施形態の対照実験における対照群の一例を示す図である。 本実施形態の毒性評価部による実験結果の比較結果の一例を示す図である。 本実施形態の神経系の分化誘導の系の第１の例を示す図である。 本実施形態の神経系の分化誘導の系の第２の例を示す図である。 第２の実施形態の評価装置の機能構成を示すブロック図である。

［分化誘導の系の一例：神経細胞の分化誘導］
図１は、神経系の分化誘導の一例を示す図である。
未分化細胞ＣＴ１は、系ＤＩ１１を経由して神経幹細胞ＣＴ１１に分化する。また、未分化細胞ＣＴ１は、系ＤＩ１２を経由して神経堤細胞ＣＴ１２に分化する。神経幹細胞ＣＴ１１は、系ＤＩ２１を経由して神経細胞ＣＴ２１に分化する。また、神経幹細胞ＣＴ１１は、系ＤＩ２２を経由してグリア前駆細胞ＣＴ２２に分化する。神経堤細胞ＣＴ１２は、系ＤＩ２３を経由して末梢神経細胞ＣＴ２３に分化する。グリア前駆細胞ＣＴ２２は、系ＤＩ３１を経由してオリゴデンドロサイトＣＴ３１に分化する。また、グリア前駆細胞ＣＴ２２は、系ＤＩ３２を経由してアストロサイトＣＴ３２に分化する。

医薬品、環境物質等が母体を介して間接的に胎児や乳児の神経系（特に脳の発達）に重篤な悪影響を及ぼす事を発達神経毒性（Developmental Neurotoxicity）という。従来、発達神経毒性の評価にはラット等の実験動物を大量に使用した長期間の評価を実施する必要があるためにコストが膨大となる。また、神経系の総合的な評価が必要であるために毒性の定量的な評価が難しい。したがって、細胞を利用した簡便な低コストの評価の仕組みが望まれている。更に動物を使用した場合、ヒトでの毒性を予測できない可能性も高い。そこで、ヒト由来細胞を用いて評価することが望まれている。更に、発生過程のヒト由来神経系細胞を用いた的確な評価の仕組みは従来なかったが、ヒト多能性幹細胞の利用が可能となったために、ヒト由来神経系細胞の利用が可能となり、神経系細胞の評価が可能となってきた。

発達神経毒性は、例えば毒性化合物により正常に分化誘導が進行しない事により発生すると考えられている。また乳児の場合には、毒性化合物に限らず母親が暴露される例えば重金属や化学物質等の暴露によるものもある。更には、母親が服用する薬剤が胎児の発達神経毒性に影響を与えることも懸念されている。
本実施形態では、神経系の分化誘導の一例として、「未分化細胞→神経幹細胞→神経細胞」の培養や、「未分化細胞→神経幹細胞→グリア前駆細胞」の培養を行う。

本実施形態では、分化誘導の過程において、培養中の細胞に対して複数のマーカーによって免疫染色を行う。また、マーカーにより免疫染色を行った細胞を、撮像する。この撮像により得られた蛍光画像を画像解析することにより、各種マーカーの評価（細胞毎の陽性/陰性判定等）を行う。正常に分化誘導が行われる場合の各種マーカーの発現の状態と、毒性化合物により発達神経毒性を起こす場合の各種マーカーの発現の状態とを比較する事により、毒性評価を行う事が可能となる。
この毒性評価について、具体的に説明する。培養中の細胞に対してマーカーによって免疫染色を行うと、分化誘導の進行に伴い、マーカーの発現の状態が変化する。例えば、あるマーカーは、細胞の分化誘導の進行に伴い発現が促進される。また、他のあるマーカーは、細胞の分化誘導の進行に伴い発現が抑制される。培養中の細胞に対して、細胞の分化誘導の進行に伴い発現が促進されるマーカーと、細胞の分化誘導の進行に伴い発現が抑制されるマーカーとを用いると、マーカーの発現の程度を評価することにより、分化誘導がどの程度進行したのかを評価することができる。また、上述のように分化誘導の進行の評価に適するマーカーを複数組み合わせると、単一のマーカーを用いた場合に比べて、細胞の分化誘導の進行の程度の評価が容易になる。
ここで、分化誘導の過程において、培養中の細胞に物質を添加した場合、物質を添加しない場合に比べて、細胞の分化誘導の進行の状況が変化することがある。例えば、培養中の細胞に物質を添加した場合、物質を添加しない場合に比べて、細胞の分化誘導の進行が促進されたり、進行が抑制されたりすることがある。
分化誘導の過程ある細胞に対して、物質を添加していない場合のマーカーの発現の状態と、物質を添加した場合におけるマーカーの発現の状態との比較により、この物質による細胞の分化誘導の進行への影響を評価することができる。すなわち、マーカーの発現の状態の対照実験を行うことにより、物質の毒性評価を行うことが可能となる。

なお、分化誘導の過程は、数日〜数週間の期間を要する。このため、毒性評価には、経時的な細胞の観察（撮像）が必要となる。これら撮像の方法は、以下のどちらを使用してもよい。
１）複数サンプルを準備しておき、ｄａｙ１，ｄａｙ５，ｄａｙ１０といった各時間帯で細胞を染色して観察するエンドポイント観察。
２）蛍光タンパク質を利用して同じサンプルを経過観察するタイムラプス観察。

また、毒性アッセイは、化学物質を添加していないサンプル（コントロールサンプル）と、各種濃度の化学物質を添加したサンプルの結果を比較して実施する。ここで、毒性評価は、例えば「どのマーカーに変化が起きているか」を調べる「マーカーの特定」、「どれくらいの濃度でマーカーの変化が起きているか」を調べる「毒性作用濃度の特定」、及び「変化が起きている時間帯はいつか」を調べる「作用時期の特定」によって行われる。

［第１の実施形態］
以下、第１の実施形態における観察装置１について説明する。まず、図２を参照して観察装置１の構成について説明する。

［観察装置の構成］
図２は、本発明の実施形態による観察装置１の構成の一例を示す模式図である。
観察装置１は、細胞等を撮像することにより取得される画像に対して、画像処理を行う。以下の説明において、細胞等を撮像することにより取得される画像を、単に細胞画像とも記載する。観察装置１は、評価装置１０と、顕微鏡装置２０と、表示部３０と、操作検出部４０とを備える。

顕微鏡装置２０は、生物顕微鏡であり、電動ステージ２１と、撮像部２２とを備える。電動ステージ２１は、所定の方向（例えば、水平方向の二次元平面内のある方向）に、撮像対象物の位置を任意に稼働可能である。撮像部２２は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary MOS）などの撮像素子を備えており、電動ステージ２１上の撮像対象物を撮像する。なお、顕微鏡装置２０に電動ステージ２１を備えていなくてもよく、ステージが所定方向に稼働しないステージとしても構わない。

より具体的には、顕微鏡装置２０は、例えば、微分干渉顕微鏡（Differential Interference Contrast microscope；DIC）や位相差顕微鏡、蛍光顕微鏡、共焦点顕微鏡、超解像顕微鏡等の機能を有する。顕微鏡装置２０は、電動ステージ２１上に載置された培養容器を撮像する。この培養容器とは、例えば、ウェルプレートＷＰである。顕微鏡装置２０は、ウェルプレートＷＰが有する多数のウェルＷの中に培養された細胞に光を照射することで、細胞を透過した透過光を細胞の画像として撮像する。これによって、細胞の透過ＤＩＣ画像や、位相差画像、暗視野画像、明視野画像等の画像を取得することができる。さらに、細胞に蛍光物質を励起する励起光を照射することで、生体物質から発光される蛍光を細胞の画像として撮像する。また、顕微鏡装置２０は、生体物質内に取り込まれた発色物質そのものから発光される蛍光や、発色団を持つ物質が生体物質に結合することによって発光される蛍光を、上述した細胞の画像として撮像してもよい。これにより、観察装置１は、蛍光画像、共焦点画像、超解像画像を取得することができる。なお、細胞の画像を取得する方法は、光学顕微鏡に限られない。

ウェルプレートＷＰは、複数のウェルＷを有する。この一例では、ウェルプレートＷＰは、１２×８の９６個のウェルＷを有する。細胞は、ウェルＷの中において、特定の実験条件のもと培養される。特定の実験条件とは、温度、湿度、培養期間、刺激が付与されてからの経過時間、付与される刺激の種類や強さ、刺激の有無、生物学的特徴の誘導等を含む。刺激とは、例えば、電気、音波、磁気、光等の物理的刺激や、物質や薬物の投与による化学的刺激等である。また、生物学的特徴とは、細胞の分化の段階や、形態、細胞数等を示す特徴である。

表示部３０は、液晶ディスプレイなどを備えており、評価装置１０による演算結果を表示する。
操作検出部４０は、キーボードや不図示のマウスなどを備えており、評価装置１０に対する操作を検出する。

［評価装置１０の機能構成］
図３は、本実施形態の評価装置１０の機能構成を示すブロック図である。評価装置１０は、演算部１００と、記憶部２００とを備えている。
記憶部２００は、細胞種記憶部２１０と、系記憶部２２０と、マーカー記憶部２３０と、コントロール群記憶部２４０とを備えている。

細胞種記憶部２１０には、細胞の種類、すなわち細胞種を示す情報が記載されている。具体的には、細胞種記憶部２１０には、細胞種を識別する細胞種ＩＤと、細胞種の名称とが関連付けられて記憶されている。

図４は、本実施形態の細胞種記憶部２１０に記憶される細胞種の一例を示す図である。この一例において、細胞種記憶部２１０には、細胞種ＩＤ＿ＣＴ１と細胞種の名称「未分化細胞」とが関連付けられて記憶されている。また、細胞種記憶部２１０には、細胞種ＩＤ＿ＣＴ１１と細胞種の名称「神経幹細胞」とが、細胞種ＩＤ＿ＣＴ１２と細胞種の名称「神経堤細胞」とが、それぞれ関連付けられて記憶されている。また、細胞種記憶部２１０には、細胞種ＩＤ＿ＣＴ２１と細胞種の名称「神経細胞」とが、細胞種ＩＤ＿ＣＴ２２と細胞種の名称「グリア前駆細胞」とが、細胞種ＩＤ＿ＣＴ２３と細胞種の名称「末梢神経細胞」とが、それぞれ関連付けられて記憶されている。また、細胞種記憶部２１０には、細胞種ＩＤ＿ＣＴ３１と細胞種の名称「オリゴデンドロサイト」とが、細胞種ＩＤ＿ＣＴ３２と細胞種の名称「アストロサイト」とが、それぞれ関連付けられて記憶されている。

以下の説明において、細胞種「未分化細胞」を未分化細胞ＣＴ１とも記載する。また、細胞種「神経幹細胞」を神経幹細胞ＣＴ１１とも、細胞種「神経堤細胞」を神経堤細胞ＣＴ１２とも、細胞種「神経細胞」を神経細胞ＣＴ２１とも、細胞種「グリア前駆細胞」をグリア前駆細胞ＣＴ２２とも、細胞種「末梢神経細胞」を末梢神経細胞ＣＴ２３とも、それぞれ記載する。また、細胞種「オリゴデンドロサイト」をオリゴデンドロサイトＣＴ３１とも、細胞種「アストロサイト」をアストロサイトＣＴ３２とも、それぞれ記載する。

系記憶部２２０には、細胞分化の系を示す情報が記憶されている。具体的には、系記憶部２２０には、系を識別する系ＩＤと、分化元の細胞種の細胞種ＩＤ及び名称と、分化先の細胞種の細胞種ＩＤ及び名称とが、関連付けられて記憶されている。

図５は、本実施形態の系記憶部２２０に記憶される細胞種の一例を示す図である。この一例において、系記憶部２２０には、系ＩＤ＿ＤＩ１１と、分化元の細胞種の細胞種ＩＤ＿ＣＴ１及び名称「未分化細胞」と、分化先の細胞種の細胞種ＩＤ＿ＣＴ１１及び名称「神経幹細胞」とが関連付けられて記憶されている。また、系記憶部２２０には、系ＩＤ＿ＤＩ１２と、分化元の細胞種の細胞種ＩＤ＿ＣＴ１及び名称「未分化細胞」と、分化先の細胞種の細胞種ＩＤ＿ＣＴ１２及び名称「神経堤細胞」とが関連付けられて記憶されている。系記憶部２２０には、系ＤＩ２１、系ＤＩ２２、系ＤＩ２３、系ＤＩ３１、及び系ＤＩ３２についても、分化元の細胞種と、分化先の細胞種とが、上述と同様にして図５に示す通り関連付けられて記憶されている。

マーカー記憶部２３０には、マーカーの名称、性質及び関連する細胞種の情報が記憶されている。具体的には、マーカー記憶部２３０には、マーカーを識別するマーカーＩＤと、マーカーの名称と、マーカーの性質と、マーカーが関連する細胞種とが関連付けられて記憶されている。ここでマーカーとは、細胞の状態、特に細胞の分化の状態を評価する試薬、抗体などである。

図６は、本実施形態のマーカー記憶部２３０に記憶されるマーカーの一例を示す図である。この一例において、マーカー記憶部２３０には、マーカーＩＤ＿ＭＫ１と、マーカーの名称「ＣＴ３／４（オクト・スリー・フォー）」と、マーカーの性質「未分化細胞の分化の進行により増加する」と、関連する細胞種「ＣＴ１；未分化細胞」とが関連付けられて記憶されている。また、マーカー記憶部２３０には、マーカーＩＤ＿ＭＫ２と、マーカーの名称「ＮＡＮＯＧ（ナノグ）」と、マーカーの性質「未分化細胞の分化の進行により増加する」と、関連する細胞種「ＣＴ１；未分化細胞」とが関連付けられて記憶されている。また、マーカー記憶部２３０には、マーカーＩＤ＿ＭＫ３と、マーカーの名称「ＮＥＳＴＩＮ（ネスチン）」と、マーカーの性質「神経幹細胞への分化の進行により減少する」と、関連する細胞種「ＣＴ１１；神経幹細胞」とが関連付けられて記憶されている。また、マーカー記憶部２３０には、マーカーＩＤ＿ＭＫ３と、マーカーの名称「ＳＯＸ２（ソックス・ツー）」と、マーカーの性質「神経幹細胞への分化の進行により減少する」と、関連する細胞種「ＣＴ１１；神経幹細胞」とが関連付けられて記憶されている。
すなわち、マーカー記憶部２３０には、マーカーと、当該マーカーの性質を示す情報とが関連付けて記憶される。

また、記憶部２００には、細胞画像ＰＣＬの画像処理に用いられる画像処理プログラムと、顕微鏡装置２０の制御プログラムとが予め記憶されている。

図３に戻り、演算部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えており、記憶部２００に記憶されている制御プログラムに従って、顕微鏡装置２０の各部を駆動する。この演算部１００による顕微鏡装置２０の制御の具体的な内容については、既知であるため、その説明を省略する。

また、演算部１００は、細胞画像抽出部１１０と、系判定部１２０と、マーカー選択部１３０と、コントロール群登録部１４０と、マーカー変化パターン抽出部１５０と、毒性評価部１６０とを、その機能部として備えている。

細胞画像抽出部１１０は、撮像部２２が撮像した画像から、細胞画像を抽出する。具体的には、撮像部２２は、ウェルプレートＷＰのウェルＷにおいて培養されている細胞を撮像する。この撮像部２２が撮像した画像には、細胞の画像、すなわち細胞画像が含まれている。細胞画像抽出部１１０は、撮像部２２が撮像した画像について、パターンマッチングなどの既知の方法により画像処理することにより、撮像部２２が撮像した画像から、細胞画像を抽出する。細胞画像抽出部１１０は、抽出した細胞画像を、演算部１００の各機能部に供給する。

系判定部１２０は、細胞分化の系のうち、実験対象の系を判定する。ここで、操作検出部４０は、評価装置１０を利用する利用者の操作を受け付ける。操作検出部４０は、利用者から受け付けた操作を示す情報を、演算部１００に出力する。この一例では、利用者は、実験対象の細胞分化の系を、細胞分化の系の始点の細胞種と、終点の細胞種とによって指定する。一例として、操作検出部４０がキーボードである場合には、利用者は、このキーボードを操作することにより、始点の細胞種及び終点の細胞種を指定する。操作検出部４０は、利用者による始点の細胞種を指定する操作と、終点の細胞種を指定する操作とを検出する。操作検出部４０は、検出したこれらの操作を示す情報を、演算部１００に出力する。

系判定部１２０は、操作検出部４０から操作を示す情報を取得し、この情報に含まれる始点の細胞種及び終点の細胞種に基づいて、実験対象の系を判定する。具体的には、系判定部１２０は、操作検出部４０から取得した始点の細胞種及び終点の細胞種を検索キーにして、系記憶部２２０を検索する。系判定部１２０は、検索キーにした始点の細胞種を分化元の細胞種に、検索キーにした終点の細胞種を分化先の細胞種に、それぞれ対応付ける。系判定部１２０は、系記憶部２２０に記憶されている系ＩＤのうち、対応付けた分化元の細胞種及び分化先の細胞種にそれぞれ関連付けられている系ＩＤを、実験対象の系を示す系ＩＤとして抽出する。例えば、操作検出部４０から取得した始点の細胞種が未分化細胞ＣＴ１であり、終点の細胞種が神経幹細胞ＣＴ１１である場合には、系判定部１２０は、系ＩＤ＿ＤＩ１１を実験対象の系の系ＩＤとして抽出する。つまり、この場合、系判定部１２０は、系ＩＤ＿ＤＩ１１を実験対象の系の系ＩＤとして判定する。

また、系判定部１２０は、実験対象の系を判定することに伴い、細胞の撮像条件（観察条件）を判定してもよい。例えば、系判定部１２０は、判定した系に応じた、撮像時期を判定してもよい。具体的には、系判定部１２０は、未分化細胞ＣＴ１から神経幹細胞ＣＴ１１への分化の系を、実験対象の系として判定した場合には、未分化細胞ＣＴ１から神経幹細胞ＣＴ１１への分化の速度に応じて、撮像時期を判定してもよい。また、この撮像時期は、系記憶部２２０に系ＩＤと関連付けられて予め記憶されていてもよい。この場合には、系判定部１２０は、実験対象の系の判定に伴って、この実験対象の系に関連付けられている撮像時期を、系記憶部２２０から取得してもよい。

なお、系判定部１２０は、複数の系ＩＤを実験対象の系の系ＩＤとして抽出してもよい。一例として、系判定部１２０は、操作検出部４０から取得した始点の細胞種が未分化細胞ＣＴ１であり、終点の細胞種が神経細胞ＣＴ２１である場合には、系ＩＤ＿ＤＩ１１及び系ＩＤ＿ＤＩ２１を、実験対象の系の系ＩＤとして抽出する。

マーカー選択部１３０は、実験対象の系に適合するマーカーを選択する。具体的には、マーカー選択部１３０は、実験対象の系であるとして系判定部１２０が判定した系の系ＩＤを、系判定部１２０から取得する。マーカー選択部１３０は、取得した系ＩＤを検索キーにしてマーカー記憶部２３０を検索し、マーカーを抽出する。ここで抽出されたマーカーは、実験対象の系に適合するマーカーである。

一例として、実験対象の系が、系ＩＤ＿ＤＩ１１である場合について説明する。この場合、マーカー選択部１３０は、系判定部１２０から系ＩＤ＿ＤＩ１１を取得する。マーカー選択部１３０は、系ＩＤ＿ＤＩ１１を検索キーにして、マーカー記憶部２３０を検索する。この検索の結果、マーカー選択部１３０は、マーカーＩＤ＿ＭＫ１、マーカーＩＤ＿ＭＫ２、マーカーＩＤ＿ＭＫ３及びマーカーＩＤ＿ＭＫ４を取得する。すなわち、マーカー選択部１３０は、「ＣＴ３／４（オクト・スリー・フォー）」、「ＮＡＮＯＧ（ナノグ）」、「ＮＥＳＴＩＮ（ネスチン）」及び「ＳＯＸ２（ソックス・ツー）」を、実験対象の系に適合するマーカーとして選択する。

つまり、マーカー選択部１３０は、細胞分化の状態を評価するマーカーを、細胞分化の過程に応じて選択する。ここで、細胞分化の過程とは、分化中のある時刻や時間、細胞が分化する系などが含まれる。すなわち、マーカー選択部１３０は、細胞分化の状態を評価するマーカーを、細胞分化のある時刻における細胞の状態に応じて選択することができる。また、マーカー選択部１３０は、細胞分化の状態を評価するマーカーを、細胞が分化する系に応じて選択することもできる。

また、細胞が分化する系は、第一の細胞種（例えば、始点の細胞種、分化元の細胞種）と、第二の細胞種（例えば、終点の細胞種、分化先の細胞種）によって定めるともいえる。すなわち、マーカー選択部１３０は、第一の細胞種と第二の細胞種とに応じてマーカーを選択するともいえる。
また、マーカー選択部１３０は、マーカー記憶部２３０に記憶されるマーカーの性質を示す情報と、過程とに基づいて、過程に応じたマーカーを選択するともいえる。

コントロール群登録部１４０は、コントロール群の実験結果をコントロール群記憶部２４０に記憶させることにより、コントロール群の実験結果を登録する。ここで、コントロール群の実験について説明する。

［コントロール群の実験］
コントロール群とは、対照実験（又は、コントロール実験）における実験群のうちの統制群である。例えば、コントロール群の実験結果とは、基準条件下である、細胞に物質を加えない条件下の細胞分化の実験結果である。この一例では、分化過程にある細胞に対して所定の濃度の物質を加えた場合の細胞に対する影響を、この物質が加えられていない群（コントロール群）と、この物質が加えられている非基準条件下での群（対照群）とを比較する対照実験により判定する。

図７は、本実施形態のコントロール群の実験状況の一例を示す図である。ウェルプレートＷＰのウェルＷ１には、核染色の蛍光色素のＤＡＰＩと、ＣＴ３／４と、ＮＥＳＴＩＮとがマーカーとして与えられた未分化細胞ＣＴ１−１が播種される。ウェルプレートＷＰのウェルＷ２には、核染色の蛍光色素のＤＡＰＩと、ＮＡＮＯＧと、ＳＯＸ２とがマーカーとして与えられた未分化細胞ＣＴ１−２が播種される。なお、ＤＡＰＩ（ダピ）とは、細胞の核を染色するマーカーの一種である。本実施例では、核染色の蛍光色素としてＤＡＰＩを例に説明するが、使用可能な蛍光色素はこれに限定されるものではなく、例えばＨｏｅｃｈｓｔ等でもよい。

このウェルＷ１及びウェルＷ２を備えるウェルプレートＷＰは、顕微鏡装置２０の電動ステージ２１に載置される。撮像部２２は、電動ステージ２１に載置されたウェルプレートＷＰの各ウェルＷを、ある時間おきに撮像する。この一例では、撮像部２２は、時間の流れに沿った時刻Ｔ１、時刻Ｔ２、時刻Ｔ３において、ウェルプレートＷＰの各ウェルＷを撮像する。ウェルＷに播種された細胞には、マーカーに反応しない細胞（陰性群）と、マーカーに反応する細胞（陽性群）とがある。細胞の分化の進行に伴い、ウェルＷ中の細胞のうちの陰性群と陽性群との割合が変化する。

図８は、本実施形態のコントロール群記憶部２４０に記憶されるコントロール群の実験結果の一例を示す図である。
一例として未分化細胞ＣＴ１から神経幹細胞ＣＴ１１に分化する場合について説明する。ウェルＷ内の細胞は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの間に、未分化細胞ＣＴ１から神経幹細胞ＣＴ１１への分化が進行する。マーカーのうちＣＴ３／４及びＮＡＮＯＧは、未分化細胞ＣＴ１よりも神経幹細胞ＣＴ１１に対して反応する。マーカーのうちＮＥＳＴＩＮ及びＳＯＸ２は、神経幹細胞ＣＴ１１よりも未分化細胞ＣＴ１に対して反応する。
時刻Ｔ１において、ウェルＷ内の細胞のうち、ほとんどの細胞が未分化細胞ＣＴ１である。この場合、時刻Ｔ１においては、ウェルＷ１内の細胞のうち、ＣＴ３／４及びＮＡＮＯＧに対する陰性群が陽性群に比べて多い。また、時刻Ｔ１においては、ウェルＷ２内の細胞のうち、ＮＥＳＴＩＮ及びＳＯＸ２に対する陽性群が陰性群に比べて多い。
時刻Ｔ２において、ウェルＷ内の細胞は、未分化細胞ＣＴ１と神経幹細胞ＣＴ１１との割合が同程度である。この場合、時刻Ｔ２においては、ウェルＷ１内の細胞のうち、ＣＴ３／４及びＮＡＮＯＧに対する陰性群と陽性群との割合が同程度である。また、時刻Ｔ２においては、ウェルＷ２内の細胞のうち、ＮＥＳＴＩＮ及びＳＯＸ２に対する陰性群と陽性群との割合が同程度である。
時刻Ｔ３において、ウェルＷ内の細胞のうち、ほとんどの細胞が神経幹細胞ＣＴ１１である。この場合、時刻Ｔ３においては、ウェルＷ１内の細胞のうち、ＣＴ３／４及びＮＡＮＯＧに対する陽性群が陰性群に比べて多い。また、時刻Ｔ３においては、ウェルＷ２内の細胞のうち、ＮＥＳＴＩＮ及びＳＯＸ２に対する陰性群が陽性群に比べて多い。

図３に戻り、撮像部２２は、上述した時刻Ｔ１、時刻Ｔ２及び時刻Ｔ３において、各ウェルＷを撮像する。細胞画像抽出部１１０は、撮像部２２が撮像した画像から、細胞画像を抽出する。ここで、ウェルＷ内の細胞は、マーカーであるＤＡＰＩによって蛍光染色されている。ＤＡＰＩは、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）に対して強力に結合する。このため、ウェルＷ内の細胞に紫外光等の励起光を照射すると、細胞核が蛍光を発する。この場合、細胞画像抽出部１１０は、撮像部２２が撮像した画像の中から、蛍光部分を抽出することにより、細胞画像を抽出することができる。
すなわち、撮像部２２は、マーカー選択部１３０が選択するマーカーを用いて培養される細胞を撮像した細胞画像を実験結果として出力する。

コントロール群登録部１４０は、細胞画像抽出部１１０が抽出した細胞画像を、コントロール群の実験結果として、コントロール群記憶部２４０に記憶させる。

コントロール群登録部１４０は、実験結果を識別する実験結果ＩＤと、ある時刻におけるコントロール群の実験結果とを関連付けて、コントロール群記憶部２４０に記憶させる。この一例において、コントロール群記憶部２４０には、実験結果ＩＤ＿ＲＳ１と、時刻Ｔ１、時刻Ｔ２及び時刻Ｔ３におけるコントロール群の実験結果とが、それぞれ関連付けられて記憶される。すなわち、コントロール群記憶部２４０とは、マーカー選択部１３０が選択するマーカーを用いて行われる基準条件下の細胞分化の実験結果が記憶される実験結果記憶部である。

マーカー変化パターン抽出部１５０は、コントロール群記憶部２４０に記憶されているコントロール群の実験結果から、コントロール群のマーカー変化パターンを抽出する。一例として、実験結果ＩＤ＿ＲＳ１について、コントロール群のマーカー変化パターンを抽出する場合について説明する。この場合、マーカー変化パターン抽出部１５０は、実験結果ＩＤ＿ＲＳ１を取得する。この実験結果ＩＤ＿ＲＳ１は、例えば、評価装置１０の利用者が操作検出部４０を操作することにより、マーカー変化パターン抽出部１５０に与えられる。マーカー変化パターン抽出部１５０は、取得した実験結果ＩＤ＿ＲＳ１を検索キーにして、コントロール群記憶部２４０を検索する。マーカー変化パターン抽出部１５０は、検索の結果得られた実験結果を、コントロール群のマーカー変化パターンとして抽出する。

毒性評価部１６０は、コントロール群の実験結果と、対照群の実験結果とを比較することにより、この物質の毒性を評価する。具体的には、毒性評価部１６０は、マーカー変化パターン抽出部１５０が抽出するコントロール群のマーカー変化パターンと、分化過程にある細胞に対して所定の濃度の物質を加えた場合の細胞のマーカー変化パターンとを比較する。毒性評価部１６０は、コントロール群のマーカー変化パターンと、所定の濃度の物質を加えた場合の細胞のマーカー変化パターンとに有意な差がなければ、この物質の毒性は低いと評価する。また、毒性評価部１６０は、コントロール群のマーカー変化パターンと、所定の濃度の物質を加えた場合の細胞のマーカー変化パターンとに有意な差があれば、この物質の毒性は高いと評価する。

毒性評価部１６０による毒性評価について、より具体的に説明する。ここで、分化誘導が進行すると、その発現が抑制されるマーカーを抑制マーカーとも記載し、分化誘導が進行すると、その発現が促進されるマーカーを促進マーカーとも記載する。毒性評価部１６０は、コントロール群のマーカー変化パターンと、所定の濃度の物質を加えた場合の細胞のマーカー変化パターンとを比較する。
抑制マーカーを使用する場合、所定濃度の物質を加えた際の細胞のマーカー変化パターンが分化誘導の進行に伴い、マーカーの発現が促進されている場合は物質の添加により毒性を示したことになる。
また促進マーカーを使用する場合、所定濃度の物質を加えた際の細胞のマーカー変化パターンが分化誘導の進行に伴い、マーカーの発現が抑制されている場合は物質の添加により毒性を示したことになる。

ここで、細胞に加える物質の濃度が、細胞の分化誘導の進行に影響する。これは、人間が服用する薬の容量に関係する。例えば、細胞に加える物質の濃度が低濃度の場合には、細胞に加える物質の濃度が高濃度の場合に比べて、ＮＥＳＴＩＮ陽性細胞が減るため、分化誘導を抑制する作用がある。また、細胞に加える物質の濃度が高濃度の場合には、細胞に加える物質の濃度が低濃度の場合に比べて、ＮＥＳＴＩＮ陽性細胞が増えるため、分化誘導を促進する作用がある。

毒性評価部１６０は、コントロール群記憶部２４０に記憶されている基準条件下の第一の実験結果と、マーカー選択部１３０が選択するマーカーを用いた細胞分化の第二の実験結果とに基づいて、第二の実験結果の状態を判定する。
換言すれば、毒性評価部１６０とは、対照実験の結果に基づいて、実験結果の状態を判定する状態判定部であるともいえる。
また、毒性評価部１６０とは、細胞分化の過程が撮像された分化過程画像と、基準条件下における細胞分化の実験結果とに基づいて、分化過程画像が示す細胞分化の過程の状態を判定する状態判定部であるともいえる。

結果出力部３００は、演算部１００による演算結果を、評価装置１０の外部に出力する。この一例では、結果出力部３００は、マーカー選択部１３０が選択したマーカーを、表示部３０に表示させる。また、結果出力部３００は、マーカー変化パターン抽出部１５０が抽出したコントロール群のマーカー変化パターンを、表示部３０に表示させる。また、系判定部１２０が分化過程の画像の撮像時期を判定している場合には、結果出力部３００は、系判定部１２０が判定した撮像時期を、表示部３０に表示させる。

［評価装置１０の動作］
次に、評価装置１０の動作について図９から図１７を参照して説明する。
図９は、本実施形態の評価装置１０の全体の動作の一例を示す図である。この一例では、評価装置１０が、対照実験におけるコントロール群の実験支援、及び対照群の実験支援を行う場合について説明する。この一例の場合、評価装置１０の利用者は、操作検出部４０が備えるキーボードによって、始点細胞種及び終点細胞種を入力することにより、実験対象の系を決める。

［実験対象の系の判定］
系判定部１２０は、始点細胞種及び終点細胞種を、操作検出部４０から取得する（ステップＳ１０、ステップＳ２０）。系判定部１２０は、ステップＳ１０及びステップＳ２０において取得した始点細胞種及び終点細胞種に基づいて、実験対象の系を判定する（ステップＳ３０）。

［撮像時期の提示］
次に、評価装置１０による撮像時期の提示の動作（ステップＳ１００；ステップＳ１１０〜ステップＳ１３０）について説明する。
図１０は、本実施形態の評価装置１０による撮像時期の提示の動作の一例を示す図である。系判定部１２０は、ステップＳ３０において判定した系を取得する（ステップＳ１１０）。系判定部１２０は、取得した実験対象の系について、撮像部２２がウェルＷを撮像する時期、すなわち撮像時期を判定する（ステップＳ１２０）。例えば、実験対象の系が、系ＩＤ＿ＤＩ１１である場合、上述した時刻Ｔ１、時刻Ｔ２及び時刻Ｔ３を、撮像時期として判定する。
系判定部１２０は、判定した撮像時期を結果出力部３００に出力する。結果出力部３００は、撮像時期の情報を表示部３０に表示させる（ステップＳ１３０）。

［使用すべきマーカーの提示］
次に、評価装置１０による使用すべきマーカーの提示の動作（ステップＳ２００；ステップＳ２１０〜ステップＳ２３０）について説明する。
図１１は、本実施形態の評価装置１０による撮像時期の提示の動作の一例を示す図である。マーカー選択部１３０は、ステップＳ３０において系判定部１２０が判定した系を取得する（ステップＳ２１０）。マーカー選択部１３０は、ステップＳ２１０において取得した系に基づいて、マーカー記憶部２３０から実験対象の系に適合するマーカーを抽出する（ステップＳ２２０）。マーカー選択部１３０は、抽出したマーカーの情報を結果出力部３００に出力する。結果出力部３００は、マーカーの情報を表示部３０に表示させる（ステップＳ２３０）。

ステップＳ１００及びステップＳ２００により、表示部３０には、実験対象の系における撮像時期及び使用すべきマーカーが表示される。撮像時期及び使用すべきマーカーが表示されるため、評価装置１０の利用者は、実験対象の系における適切な撮像時期及び適切なマーカーを知ることができる。また、評価装置１０の利用者は、表示された撮像時期及びマーカーによって対照実験を行うことにより、コントロール群と対照群とを同一の条件にして実験することができる。

［コントロール群の実験結果の登録］
図１２は、本実施形態の評価装置１０によるコントロール群の実験結果の登録の動作の一例を示す図である。
一例として、評価装置１０の利用者が、表示部３０に表示された撮像時期及びマーカーによってコントロール群の実験を行う場合について説明する。この場合、利用者は、操作検出部４０が備えるキーボードに、実験対象の系を入力する。
コントロール群登録部１４０は、操作検出部４０から実験対象の系を取得する（ステップＳ３１０）。コントロール群登録部１４０は、取得した系に基づいて、撮像時期を判定する（ステップＳ３２０）。この撮像時期の判定は、上述したように系判定部１２０が行ってもよい。

利用者は、ステップＳ２００によって表示されたマーカーを用いて細胞を染色する。利用者は、細胞をウェルＷに播種して、培養を開始する（ステップＳ３３０）。顕微鏡装置２０の撮像部２２は、ウェルプレートＷＰの各ウェルＷを、ステップＳ３２０において判定した撮像時期によって撮像する（ステップＳ３４０）。細胞画像抽出部１１０は、ステップＳ３４０において撮像された画像から、細胞画像を抽出する。コントロール群登録部１４０は、抽出された細胞画像を取得する（ステップＳ３５０）。コントロール群登録部１４０は、ステップＳ３５０において取得した細胞画像をコントロール群の実験結果として、コントロール群記憶部２４０に記憶させる。すなわち、コントロール群登録部１４０は、コントロール群を登録する（ステップＳ３６０）。
なお、コントロール群登録部１４０は、細胞画像を既知の画像処理手段によって加工した結果を、コントロール群の実験結果としてコントロール群記憶部２４０に記憶させてもよい。

［コントロール群のマーカー変化パターンの提示］
図１３は、本実施形態の評価装置１０によるコントロール群のマーカー変化パターンの提示の動作の一例を示す図である。この一例において、評価装置１０の利用者は、操作検出部４０が備えるキーボードに、実験対象の系を入力する。
マーカー変化パターン抽出部１５０は、利用者がキーボードに入力した系を、操作検出部４０から取得する（ステップＳ４１０）。マーカー変化パターン抽出部１５０は、ステップＳ４１０において取得した系に基づいて、コントロール群記憶部２４０を検索する。なお、コントロール群記憶部２４０に、実験結果ＩＤと系ＩＤとが関連付けられて記憶されている場合には、マーカー変化パターン抽出部１５０は、ステップＳ４１０において取得した系を検索キーにして、コントロール群記憶部２４０を検索する。マーカー変化パターン抽出部１５０は、検索の結果得られたコントロール群の実験結果を取得する（ステップＳ４２０）マーカー変化パターン抽出部１５０は、ステップＳ４２０において取得したコントロール群の実験結果を、コントロール群のマーカー変化パターンとして結果出力部３００に出力する。結果出力部３００は、コントロール群のマーカー変化パターンを表示部３０に表示させる（ステップＳ４３０）。

［毒性の評価］
図１４は、本実施形態の評価装置１０による毒性の評価の動作の一例を示す図である。この一例において、評価装置１０の利用者は、操作検出部４０が備えるキーボードに、実験対象の系を入力する。演算部１００の各部は、キーボードに入力され操作検出部４０が検出した系を取得する（ステップＳ５１０）。系判定部１２０は、系を取得し、取得した系に応じた撮像時期を判定する。また、マーカー選択部１３０は、系を取得し、取得した系に応じたマーカーを選択する。判定された撮像時期及び選択されたマーカーは、表示部３０に表示される（ステップＳ５２０）。利用者は、ステップＳ５２０において表示されたマーカーを用いて細胞を染色する。染色は、利用者が手動で行ってもよいし、染色装置を備えたもので自動的に染色する構成でもよい。利用者は、対照実験の対照群としての細胞をウェルＷに播種して、培養を開始する（ステップＳ５３０）。顕微鏡装置２０の撮像部２２は、ウェルプレートＷＰの各ウェルＷを、ステップＳ５２０において判定した撮像時期によって撮像する（ステップＳ５４０）。細胞画像抽出部１１０は、ステップＳ５４０において撮像された画像から、細胞画像を抽出する（ステップＳ５５０）。毒性評価部１６０は、抽出された細胞画像を実験結果として、コントロール群の実験結果と比較する（ステップＳ５６０）。毒性評価部１６０は、ステップＳ５６０における比較結果に基づいて、毒性の評価結果を生成し、生成した評価結果を結果出力部３００に出力する。結果出力部３００は、表示部３０に評価結果を表示させる（ステップＳ５７０）。

ここで、ステップＳ５３０における対照群の一例を図１５に示す。
図１５は、本実施形態の対照実験における対照群の一例を示す図である。この対照群には、互いに濃度が異なる化合物Ａが含まれる。ここで、ウェルプレートＷＰのウェルＷ１１には、濃度が０．１［ｍＭ］である化合物Ａが付与されている。また、ウェルプレートＷＰのウェルＷ２１は、濃度が１．０［ｍＭ］である化合物Ａが付与されている。

また、毒性評価部１６０による実験結果の比較結果について、図１６を参照して説明する。
図１６は、本実施形態の毒性評価部１６０による実験結果の比較結果の一例を示す図である。同図は、図中左側群、Ｍ中央群、右側群のデータを開示しており、分化過程におけるいずれかの異なるタイミングでの実験結果である。同図では、左側群から右側群にいくに従って、分化が進行する場合の結果を示す。毒性評価部１６０は、コントロール群記憶部２４０からコントロール群の実験結果を取得する。また、毒性評価部１６０は、対照群の実験結果を細胞画像抽出部１１０から取得する。ここで、毒性評価部１６０は、コントロール群と対照群との実験結果が、比較的近い場合には、対照群の実験結果を「毒性が低い」と判定する。また、毒性評価部１６０は、コントロール群と対照群との実験結果が、比較的遠い場合には、対照群の実験結果を「毒性が高い」と判定する。図１６に示す一例では、コントロール群の実験結果ＲＣ１１と、対照群の実験結果ＲＡ１１とは、類似している。したがって、毒性評価部１６０は、対照群の実験結果ＲＡ１１及び実験結果ＲＢ１１の実験に用いた化合物について「毒性が低い」と判定する。また、コントロール群の実験結果ＲＣ２１と、対照群の実験結果ＲＡ２１とは類似している。一方、コントロール群の実験結果ＲＣ２１と、実験結果ＲＢ２１とは、類似していない。この場合、毒性評価部１６０は、対照群の実験結果ＲＡ２１の実験に用いた化合物について「毒性が低い」と判定する。また、毒性評価部１６０は、対照群の実験結果ＲＢ２１の実験に用いた化合物について、対照群の実験結果ＲＡ２１の実験に用いた化合物に比べて「毒性が高い」と判定する。つまり、毒性評価部１６０は、コントロール群の実験結果と、対照群の実験結果とについて、比較的類似度が高い場合には、「毒性が低い」と判定する。

以上説明したように、本実施形態の評価装置１０は、細胞分化の過程に応じてマーカーを選択し、選択したマーカーを評価装置１０の利用者に提示する。これにより、利用者は、様々な種類のマーカーから、細胞分化の過程に応じたマーカーを手軽に選択することができる。

また、本実施形態の評価装置１０は、細胞が分化する系、つまり分化元の細胞の種類と、分化先の細胞の種類とに応じてマーカーを選択する。これにより、評価装置１０によれば、分化の前後の状態の評価に適するマーカーを、評価装置１０の利用者に提示することができる。これにより、利用者は、様々な種類のマーカーから、分化の前後の状態に応じたマーカーを手軽に選択することができる。

また、本実施形態の評価装置１０は、基準条件下の細胞分化の実験結果、すなわちコントロール群の実験結果が記憶される実験結果記憶部を備える。この評価装置１０によれば、対照実験におけるコントロール群の実験結果を実験結果記憶部から検索することができる。つまり、評価装置１０によれば、対照実験を行う際に、コントロール群の実験結果を利用者が手軽に入手することができる。

また、本実施形態の評価装置１０は、コントロール群の実験結果と、対照群の実験結果とに基づいて、実験結果の状態を判定する状態判定部を備えている。この評価装置１０によれば、利用者の手を煩わすことなく、実験結果の判定を行うことができる。
また、本願発明は、基準条件下における細胞の画像から取得される情報を基に、非基準条件下における観察対象である細胞の観察条件を決定する観察条件決定部を備え構成でも良く、この場合、基準条件下における細胞の画像から取得される情報を基に、非基準条件下における観察対象である細胞の状態を判定する状態判定部備えなくてもよい。
更に、基準条件下における細胞の画像から取得される情報を基に、非基準条件下における観察対象である細胞の観察条件を決定し、これに従って観察した結果、所望の観察ができなかったことが判った場合（例えば取得画像解析から判定）、決定された前記観察条件を修正してもよい。例えば、神経突起の発生タイミングに着目し、このタイミングでの非基準条件下での観察を行うことを決定した場合、決定したタイミングにおいて神経突起の発生が無かった場合は、所定の観察時間を長くする、または新たに観察タイミングを設定するようにしてもよい。

また、本実施形態の評価装置１０は、細胞の撮像条件を提示する。この評価装置１０によれば、コントロール群の細胞分化の実験中の撮像条件に基づいて、対照群の細胞分化の実験における撮像条件を提示することができる。つまり、評価装置１０によれば、提示された撮像条件によって利用者が対照群の実験をすることができるため、コントロール群の撮像条件と、対照群の撮像条件とを揃えることができる。

なお、上述では、細胞の分化誘導の進行の状態の評価に、「ＣＴ３／４（オクト・スリー・フォー）」「ＮＡＮＯＧ（ナノグ）」「ＮＥＳＴＩＮ（ネスチン）」「ＳＯＸ２（ソックス・ツー）」の４種類のマーカーを用いる場合を一例にして説明した。ここでは、さらに「ＧａｌＣ（ガラクトセレブロシド）」「Ｔｕｊ１（チューブリン抗体；ティーユージェイワン）」「ＭＡＰ２（マップツー）」などのマーカーを用いて評価される、細胞の分化誘導の系の一例について説明する。

図１７は、本実施形態の神経系の分化誘導の系の第１の例を示す図である。ある細胞について、「ＣＴ３／４」の発現が陽性である場合、当該細胞が未分化細胞ＣＴ１であることを示す。また、「ＣＴ３／４」の発現が陰性である細胞について、「ＮＥＳＴＩＮ」及び「ＳＯＸ２」の発現がいずれも陽性である場合、当該細胞が神経幹細胞ＣＴ１１である可能性があることを示す。ＮＥＳＴＩＮ及びＳＯＸ２の発現がいずれも陽性になる細胞になることができる細胞が「ＯＣＴ３／４」の発現が陽性である場合は、当該細胞が未分化細胞ＣＴ１である可能性があることを示す。
「ＮＥＳＴＩＮ」及び「ＳＯＸ２」の発現がいずれも陽性である細胞について、「ＧａｌＣ」の発現が陽性であれば、当該細胞がグリア前駆細胞ＣＴ２２であることを示す。「ＮＥＳＴＩＮ」及び「ＳＯＸ２」の発現がいずれも陽性である細胞について、「Ｔｕｊ１」及び「ＭＡＰ２」の発現がいずれも陽性であれば、当該細胞が神経前駆細胞ＣＴ２４であることを示す。
「ＮＥＳＴＩＮ」及び「ＳＯＸ２」の発現がいずれも陰性である細胞について、「ＧａｌＣ」の発現が陽性であれば、当該細胞がグリア細胞ＣＴ２５であることを示す。「ＮＥＳＴＩＮ」及び「ＳＯＸ２」の発現がいずれも陰性である細胞について、「Ｔｕｊ１」及び「ＭＡＰ２」の発現がいずれも陽性であれば、当該細胞が神経細胞ＣＴ２１であることを示す。

図１８は、本実施形態の神経系の分化誘導の系の第２の例を示す図である。図１８に示す場合においても、図１７に示す場合と同様にして、細胞の分化誘導の進行の状態が評価される。なお、図１８において各マーカーの名称の末尾の＋（プラス）は陽性を、−（マイナス）は陰性を、それぞれ示す。同図に示すように、複数のマーカーを組み合わせて用いることで、単一のマーカーを用いた場合に比べて、細胞の分化誘導の進行の程度の評価が容易になる。

［第２の実施形態］
以下、第２の実施形態における観察装置２について説明する。なお、上述した第１の実施形態の観察装置１と同様の構成及び動作については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図１９は、本実施形態の評価装置１１の機能構成を示すブロック図である。観察装置２は、評価装置１０に代えて、評価装置１１を備えている。また、観察装置２は、顕微鏡装置２０に代えて、顕微鏡装置２５を備えている。上述した顕微鏡装置２０が、細胞の蛍光画像を撮像するのに対し、本実施形態の顕微鏡装置２５は、細胞の形態の画像を撮像する。例えば、顕微鏡装置２５とは、位相差顕微鏡である。顕微鏡装置２５は、撮像部２６を備えている。撮像部２６は、細胞の形態を撮像して位相差画像を生成する。この顕微鏡装置２５は、例えば、タイムラプス顕微鏡である。撮像部２６は、細胞分化の過程における細胞の形態を経時的に撮像する。

撮像部２６が撮像する画像には、基準画像と、分化過程画像とがある。基準画像とは、基準条件下における細胞分化の実験によって得られた画像である。分化過程画像とは、対照実験条件下における細胞分化の実験によって得られた画像である。

ここで、細胞の形態には、細胞の外形、細胞から発現する神経突起の数、神経突起の形状、神経突起の形状的分布、細胞の核の大きさ、細胞の形態から計数される細胞数などが含まれる。この細胞の形態は、細胞の分化過程において経時的に変化する。例えば、細胞の分化過程が進行すると、進行につれて神経突起の数が増加する、神経突起の長さが伸長するなどの変化が生じる。また、分化過程にある細胞に対して化合物などの物質を添加すると、添加した場合と、添加しない場合との間で、細胞の形態の変化のしかたが相違することがある。例えば、分化過程にある細胞に対して化合物などの物質を添加した場合には、添加しない場合の神経突起の数の増加量に比べて、神経突起の数の増加量が小さい場合がある。このように、細胞の形態の経時的変化を観察することにより、細胞の分化過程における細胞に対する物質の影響を判定することができる場合がある。ここで、分化過程における、ある細胞の形態について、物質を添加しない場合の経時的変化を基準画像として撮像しておくことにより、物質を添加しない場合の経時的変化と、物質を添加した場合の経時的変化とを比較することができる。この場合、基準条件下における細胞分化の実験とは、物質を添加しない場合の細胞の培養実験である。また、基準画像とは、物質を添加しない場合の細胞分化の実験によって得られた画像である。ここで、物質を添加しない場合の細胞分化の実験を、コントロール群の実験ともいう。つまり、基準画像とは、コントロール群の実験によって得られた画像である。

評価装置１１は、演算部１０１と、記憶部２０１と、結果出力部３００とを備える。記憶部２０１は、基準画像記憶部２５０を備える。
基準画像記憶部２５０には、上述した基準条件下において撮像部２６が撮像する基準画像が記憶される。
なお、基準画像記憶部２５０には、基準画像そのものの情報に加えて、又は代えて、基準画像から抽出された、細胞の形態の情報が記憶されていてもよい。

演算部１０１は、細胞画像抽出部１７０と、状態判定部１８０と、撮像条件提示部１９０とを、その機能部として備えている。
細胞画像抽出部１７０は、撮像部２６が撮像した画像から、細胞画像を抽出する。具体的な構成は、第１の実施形態において説明したため、記載を省略する。細胞画像抽出部１７０は、抽出した細胞画像を、演算部１０１の各機能部に供給する。

状態判定部１８０は、上述した分化過程画像と、基準画像が示す細胞の形態情報とに基づいて、分化過程画像が示す過程の状態を判定する。すなわち、状態判定部１８０は、基準条件下における細胞の画像から取得される情報をもとに非基準条件下における観察対象である細胞の状態を判定する。

撮像条件提示部１９０は、経時的に撮像された複数の基準画像が示す細胞の形態の時間変化に基づく条件を、分化過程画像の撮像条件として提示する。例えば、撮像条件提示部１９０は、基準画像記憶部２５０に記憶されている基準画像の撮像条件を、分化過程画像の撮像条件として提示する。具体的には、基準画像記憶部２５０に記憶されている基準画像が、細胞の分化過程において１日毎に撮像される画像である場合、撮像条件提示部１９０は、分化過程画像の撮像条件を、「１日毎」として提示する。

以上説明したように、本実施形態の評価装置１１は、コントロール群の実験結果と、対照群の実験結果とに基づいて、実験結果の状態を判定する状態判定部１８０を備えている。この評価装置１０によれば、利用者の手を煩わすことなく、実験結果の判定を行うことができる。

また、本実施形態の評価装置１１は、細胞の撮像条件を提示する。この評価装置１１によれば、コントロール群の細胞分化の実験中の撮像条件、つまり基準画像の撮像条件に基づいて、対照群の細胞分化の実験における撮像条件を提示することができる。つまり、評価装置１１によれば、提示された撮像条件によって利用者が対照群の実験をすることができるため、コントロール群の撮像条件と、対照群の撮像条件とを揃えることができる。

なお、本発明の実施形態における観察装置１又は評価装置１０の各処理を実行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、当該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、実行することにより、上述した種々の処理を行ってもよい。

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であってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。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、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、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が送信された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（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。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い。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、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、本実施形態では神経系細胞を主に説明したが、例えば心筋細胞、肝細胞、ｉＰＳ細胞等でも応用可能である。

１…観察装置、１０…評価装置、１００…演算部、１１０…細胞画像抽出部、１２０…系判定部、１３０…マーカー選択部、１４０…コントロール群登録部、１５０…マーカー変化パターン抽出部、１６０…毒性評価部、２３０…マーカー記憶部

Claims (9)

1. 観察対象の神経系細胞の細胞分化の状態を評価するため免疫染色する、前記細胞分化の過程に応じたマーカーであって、前記神経系細胞の分化の状態を評価するのに適合するマーカーを選択するマーカー選択部と、
   異なる撮像時刻に撮像された細胞画像に基づき、前記細胞分化の状態を示す細胞画像を抽出する細胞画像抽出部と、
   前記マーカー選択部で選択したマーカーを複数組み合わせて用いて、前記観察対象と同種の神経系細胞を基準条件下で細胞培養を行い、前記細胞画像抽出部で抽出した細胞画像を実験結果として記憶されている記憶部と、
   前記マーカー選択部で選択したマーカーを複数組み合わせて用いて、前記観察対象の神経系細胞に対して非基準条件下で細胞培養を行い、前記細胞画像抽出部で抽出する細胞画像を実験結果として、前記記憶部に記憶された前記基準条件下の実験結果と比較し、前記非基準条件下における神経系細胞の細胞分化の状態を判定する状態判定部と、を備え、
   前記マーカー選択部により前記細胞分化の過程に応じて選択される前記複数組み合わせのマーカーは、それぞれ異なる組み合わせのマーカーであって、前記神経系細胞の分化誘導の進行に伴い発現が促進される促進マーカーと発現が抑制される抑制マーカーとを含み、
   前記状態判定部は、前記促進マーカーと前記抑制マーカーとの発現状態の変化に基づいて、前記細胞分化の状態を判定し、
   前記非基準条件とは神経系細胞の分化誘導に影響する物質が神経系細胞に追加された条件であり、前記基準条件とは、前記物質が神経系細胞に追加されていない条件である
   評価装置。
2. 前記記憶部に記憶される実験結果は、前記神経系細胞の細胞分化の進行する時刻ごとに、前記基準条件下における細胞分化の実験結果として識別情報と関連付けられている
   請求項１に記載の評価装置。
3. 前記状態判定部は、
   前記基準条件下における前記実験結果から抽出された前記マーカーの変化パターンに関わる情報と、前記非基準条件下における前記実験結果から抽出された前記マーカーの変化パターンに関わる情報とに基づいて前記非基準条件下における前記物質の毒性を評価する
   請求項１に記載の評価装置。
4. 複数の前記マーカーを記憶するマーカー記憶部をさらに備え、
   前記マーカー選択部は前記神経系細胞の分化の過程に応じて前記マーカー記憶部に記憶された異なる前記組み合わせのマーカーを選択する
   請求項１または請求項２に記載の評価装置。
5. 前記評価装置は、前記基準条件下における神経系細胞の画像から取得される情報をもとに、前記非基準条件下における観察対象である神経系細胞の観察条件を決定する観察条件決定部を備える
   請求項１に記載の評価装置。
6. 前記基準条件下における前記細胞画像から取得される情報として、コントロール群のマーカー変化パターンを抽出するマーカー変化パターン抽出部をさらに備え、
   前記状態判定部は、前記観察対象である神経系細胞のマーカー変化パターンと、前記コントロール群のマーカー変化パターンとを比較して、前記観察対象である神経系細胞の細胞分化の状態を判定する、
   請求項１に記載の評価装置。
7. 前記基準条件下として、前記神経系細胞の分化誘導の進行に影響しうる物質を添加しない条件下で前記神経系細胞の分化過程を撮像して得られた基準画像を記憶させた基準画像記憶部と、
   前記基準画像が示す神経系細胞の形態の時間変化に基づいて、前記非基準条件下として、前記物質を添加した条件下で神経系細胞の分化過程を撮像して得られる分化過程画像の撮影条件を提示する撮影条件提示部と、をさらに備え、
   前記状態判定部は、前記分化過程画像と前記基準画像とが示す神経系細胞の形態情報に基づいて、前記分化過程画像が示す分化過程の情報を判定する、
   請求項１に記載の評価装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の評価装置を備えた観察装置。
9. コンピュータに、
   観察対象の神経系細胞の細胞分化の状態を評価するため免疫染色する、前記細胞分化の過程に応じたマーカーであって、前記神経系細胞の分化の状態を評価するのに適合するマーカーを選択するマーカー選択ステップと、
   異なる撮像時刻に撮像された細胞画像に基づき、前記細胞分化の状態を示す細胞画像を抽出する細胞画像抽出ステップと、
   前記マーカー選択ステップで選択したマーカーを複数組み合わせて用いて、前記観察対象と同種の神経系細胞を基準条件下で細胞培養を行い、前記細胞画像抽出ステップで抽出した細胞画像を実験結果として記憶されている記憶ステップと、
   前記マーカー選択ステップで選択したマーカーを複数組み合わせて用いて、前記観察対象の神経系細胞に対して非基準条件下で細胞培養を行い、前記細胞画像抽出ステップで抽出する細胞画像を実験結果として、前記記憶ステップに記憶された前記基準条件下の実験結果と比較し、前記非基準条件下における神経系細胞の細胞分化の状態を判定する状態判定ステップと、
   を実行させるためのプログラムであって、
   前記マーカー選択ステップにより前記細胞分化の過程に応じて選択される前記複数組み合わせのマーカーは、それぞれ異なる組み合わせのマーカーであって、前記神経系細胞の分化誘導の進行に伴い発現が促進される促進マーカーと発現が抑制される抑制マーカーとを含み、
   前記状態判定ステップにより、前記促進マーカーと前記抑制マーカーとの発現状態の変化に基づいて、前記細胞分化の状態が判定され、
   前記非基準条件とは神経系細胞の分化誘導に影響する物質が神経系細胞に追加された条件であり、前記基準条件とは、前記物質が神経系細胞に追加されていない条件である
   プログラム。

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