JP7021665B2 - 情報処理装置、情報処理方法、及び細胞分析システム - Google Patents

情報処理装置、情報処理方法、及び細胞分析システム Download PDF

Info

Publication number
JP7021665B2
JP7021665B2 JP2019508764A JP2019508764A JP7021665B2 JP 7021665 B2 JP7021665 B2 JP 7021665B2 JP 2019508764 A JP2019508764 A JP 2019508764A JP 2019508764 A JP2019508764 A JP 2019508764A JP 7021665 B2 JP7021665 B2 JP 7021665B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
information processing
cell
analysis
immune
processing apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019508764A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018180007A1 (ja
Inventor
友照 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Sony Group Corp
Original Assignee
Sony Corp
Sony Group Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp, Sony Group Corp filed Critical Sony Corp
Publication of JPWO2018180007A1 publication Critical patent/JPWO2018180007A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7021665B2 publication Critical patent/JP7021665B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5044—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics involving specific cell types
    • G01N33/5047—Cells of the immune system
    • G01N33/505—Cells of the immune system involving T-cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5011—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing antineoplastic activity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/48707—Physical analysis of biological material of liquid biological material by electrical means
    • G01N33/48728—Investigating individual cells, e.g. by patch clamp, voltage clamp
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/48785—Electrical and electronic details of measuring devices for physical analysis of liquid biological material not specific to a particular test method, e.g. user interface or power supply
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/502—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing non-proliferative effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5044—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics involving specific cell types
    • G01N33/5047—Cells of the immune system
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/52—Use of compounds or compositions for colorimetric, spectrophotometric or fluorometric investigation, e.g. use of reagent paper and including single- and multilayer analytical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2800/00—Detection or diagnosis of diseases
    • G01N2800/52—Predicting or monitoring the response to treatment, e.g. for selection of therapy based on assay results in personalised medicine; Prognosis

Description

本技術は、情報処理装置、情報処理方法、及び細胞分析システムに関する。より詳しくは、免疫チェックポイント阻害剤によるがん免疫療法において、被験者の薬剤に対する奏功性を、投薬前、或いは投薬後早期に解析可能な細胞解析手法となり得る、情報処理装置、情報処理方法、及び細胞分析システムに関する。
近年、がん細胞と患者の免疫細胞との相関関係に関する研究が進み、がん細胞が免疫細胞による認識と細胞障害活性による排除を免れる機構が、分子レベルで明らかにされている。そして、この理解に基づいて、がん細胞が免疫細胞の攻撃を回避する手段を阻害することにより、患者の免疫細胞によってがん細胞を退縮、又は排除することを誘導する、免疫チェックポイント阻害剤と呼ばれる新たな薬剤が開発された。
免疫チェックポイント阻害剤として、日本で最初に許認可を得た抗ＰＤ－１阻害薬であるニボルマブ（オプジーボ（登録商標））は、従来の化学療法では効果が得られなかった種類のいくつかのがんに対し、非常に高い治療成績を収め、急激に適用数が増加した。しかし、その一方で、同様のがん症例でも、高い奏功性を示す例と、ほとんど奏功しない例が存在することが明らかとなり、副作用や治療成績に加え、医療経済の面からも大きな問題となっている。
これらのことから、投薬前に、できるだけ正確にその薬剤の個々の患者に対する奏効性を判定することができる手法の開発が望まれている。
免疫チェックポイント阻害剤は、化学物質によって直接がん細胞を殺傷する従来の化学療法とは異なり、患者の免疫細胞とがん細胞の関係性に作用して効果を発揮する薬剤が使用される。よって、がん細胞の化学物質に対する感受性ではなく、免疫細胞の状態を変化させることを目的としている。
このことから、その奏功性を予測するためには、その薬剤によって生じる患者の免疫細胞の状態の変化、或いは患者の免疫細胞の性質そのものを解析することが必要である。
このことは、例えば、非特許文献１において、腫瘍を移植したマウスの実験において、ＰＤ－１阻害剤の投与によって起きる腫瘍の縮退効果が、その腫瘍を移植したマウスの免疫細胞の酸素消費量の変化と高い相関があることを示すデータなどで示されている。
しかし、免疫細胞の種類は非常に多岐にわたり、クラス分類に関する研究も現在進行中である。また、それら個々の免疫細胞の機能も複雑であり、ある薬剤や刺激に対して、どの細胞がどのように変化すればがんの縮退に繋がるのか、或いは効果が得られないのか、などといったメカニズムの理解に基づく奏功予測は、極めて困難であることが予想される。
また、非常に多い免疫細胞のクラス数や、同クラス内の細胞のheterogeneityの問題などから、各々の薬剤刺激等に対する各細胞の反応や性質の変化の組み合わせは、膨大な数のパターンと複雑性があり得ることから、人間の目で特定の組み合わせを見出すことは非常に困難である。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Jan 31;114(5):E761-E770.
そこで、本技術では、免疫チェックポイント阻害剤によるがん免疫療法において、被験者の薬剤に対する奏功性を、投薬前、或いは投薬後早期に解析可能な技術を提供することを主目的とする。
本技術では、まず、密閉可能なマイクロウェルに細胞毎に格納された、被験者から採取した異なる種類の免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を経時的に測定された結果を解析する解析部と、前記解析の結果に基づいて、前記被験者の抗がん剤に対する奏効性の予測結果を出力する出力部と、を少なくとも備える情報処理装置を提供する。
本技術に係る情報処理装置において、前記測定された結果は、前記免疫細胞に対して、薬剤刺激及び／又は外部環境の変化によるストレスを与えた際に測定された結果であってもよい。
また、本技術に係る情報処理装置において、前記測定された結果は、前記マイクロウェルの少なくとも一部に固相化された、酸素センサー及び／又はｐＨセンサーを用いて測定された結果であってもよい。この場合、前記マイクロウェルは、透光性のある材料からなり、前記測定された結果は、前記マイクロウェルに対し、光学的な手段を用いて、前記酸素センサーの変化及び／又は前記ｐＨセンサーの変化を経時的に測定された結果であってもよい。また、この場合、前記解析部では、更に、前記酸素センサー及び／又は前記ｐＨセンサーから得られる燐光又は蛍光の減衰時間の解析が行われてもよい。
更に、本技術に係る情報処理装置において、前記解析部では、更に、前記測定された結果に基づいて、免疫細胞毎のエネルギー代謝のプロファイリングを行ってもよい。この場合、前記プロファイリングは、前記免疫細胞の表面抗原の解析から判定される前記免疫細胞のサブタイプと各サブタイプの前記免疫細胞のエネルギー代謝の組み合わせとを解析することで行ってもよい。
加えて、本技術に係る情報処理装置において、前記免疫細胞は、ＣＤ８陽性Ｔ細胞、ＣＤ４陽性のヘルパーＴ細胞、及びＣＤ１９陽性のＢ細胞からなる群より選ばれるいずれか一つを含んでいてもよい。
また、本技術に係る情報処理装置において、前記マイクロウェルの少なくとも一部には、ｍＲＮＡキャプチャー用のオリゴヌクレオチドが予め配されていてもよい。この場合、前記オリゴヌクレオチドは、一部又は全部のマイクロウェル毎に異なる識別配列であってもよい。
更に、本技術に係る情報処理装置において、前記抗がん剤は、分子標的薬であってもよい。この場合、前記分子標的薬は、抗ＰＤ－１抗体を有効成分として含む薬剤であってもよい。
また、本技術では、密閉可能なマイクロウェルに細胞毎に格納された、被験者から採取した異なる種類の免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を経時的に測定された結果を解析する解析手順と、前記解析の結果に基づいて、前記被験者の抗がん剤に対する奏効性の予測結果を出力する出力手順と、を少なくとも行う情報処理方法も提供する。
更に、本技術では、被験者から採取した異なる種類の免疫細胞を密閉可能に格納するマイクロウェルと、各々の前記免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を検出する検出装置と、前記免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を解析し、前記解析の結果に基づいて、前記被験者の抗がん剤に対する奏効性の予測結果を出力する情報処理装置と、を少なくとも備える細胞分析システムも提供する。
本技術によれば、免疫チェックポイント阻害剤によるがん免疫療法において、被験者の薬剤に対する奏功性を、投薬前、或いは投薬後早期に解析可能である。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術に係る情報処理方法の一例を示すフローチャートである。 本技術に係る細胞分析システム１０を模式的に示す模式図である。
以下、本技術を実施するための好適な形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。
１．情報処理装置１
（１）解析部１１
（２）出力部１２
（３）その他の部位
２．情報処理方法
３．細胞分析システム１０
（１）マイクロウェル１０１
（２）検出装置１０２
（３）情報処理装置１
（４）その他
１．情報処理装置１
本技術に係る情報処理装置１は、解析部１１と、出力部１２と、を少なくとも備える。また、必要に応じて、その他の部位を備えていてもよい。図２は、本技術に係る細胞分析システム１０を模式的に示す模式図であるが、その一部に、情報処理装置１を示している。以下、各部位について、詳細に説明する。
（１）解析部１１
解析部１１は、密閉可能なマイクロウェルに細胞毎に格納された、被験者から採取した異なる種類の免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を経時的に測定された結果を解析する部位である。
細胞は主に、解糖系による糖代謝と、ミトコンドリアで行われる酸化的リン酸化によってＡＴＰを合成している。このＡＴＰの合成の過程が、解糖系が優位である場合は、その代謝産物である乳酸が細胞外部に放出され、その影響で細胞周辺のｐＨが低下することが知られている。また、酸化的リン酸化が優位な場合には、電子受容体として酸素が利用されるため、細胞の酸素消費量が上昇する。
したがって、免疫細胞を細胞毎にマイクロウェルに格納した状態で、免疫細胞毎の酸素消費速度やその周辺のｐＨの変化を経時的に測定された結果を用いることにより、個々の細胞のエネルギー代謝の様式を判別することが可能である。
すなわち、これにより、本技術では、細胞毎の動的変化の解析が可能となる。解析対象としては、例えば、ここで挙げたエネルギー代謝に加え、サイトカインの分泌、その他のフェノタイプ、遺伝子発現、表面抗原などが挙げられる。
本技術では、前記測定された結果は、前記免疫細胞に対して、薬剤刺激及び／又は外部環境の変化によるストレスを与えた際に測定された結果とすることができる。前記薬剤としては、例えば、抗がん剤を含む医薬、低分子物質、抗原となり得るタンパク質、糖鎖などが挙げられる。前記外部環境の変化によるストレスとしては、例えば、免疫細胞が置かれている環境を低酸素状態にしたことによる低酸素ストレス、温度を変化させることによるストレスなどが挙げられる。
これにより、外部から投入されたこれらの薬剤、及び／又は外部環境の変化によるストレスに対する免疫細胞の応答を連続的に観察し、解析に反映することができる。そして、例えば、がん組織における微小環境での低酸素状態に近い環境における免疫細胞の活性を評価することが可能である。また、免疫細胞毎にフェノタイプと動的変化を解析することにより、どの免疫細胞がどういう刺激に対してどのようなフェノタイプを示すのかを紐付けすることができる。
また、本技術では、前記測定された結果に基づいて、免疫細胞毎のエネルギー代謝のプロファイリングを行うといった、統合的な解析も可能である。
具体的には、例えば、前記プロファイリングは、前記免疫細胞の表面抗原の解析から判定される前記免疫細胞のサブタイプと各サブタイプの前記免疫細胞のエネルギー代謝の組み合わせとを解析することで行うことができる。
本技術では、その他にも、どの免疫細胞がどういう刺激に対してどのようなフェノタイプを示すのか、また、その持続時間や強さがどのようなパターンを有するのかを多次元的に解析し、判定対象である抗がん剤に対して効果が高いのか、或いはどのようなタイプの疾患なのかを多くの症例や治験結果、論文データなど照らし合わせて判断する、ディープラーニング等の種々の機械学習の手法を用いて解析することも可能である。
本技術において、マイクロウェルの密閉手段は特に限定されず、例えば、蓋やミネラルオイルなどによりマイクロウェルを密閉する手段などが挙げられる。これにより、その細胞の酸素消費速度や周辺のｐＨの変化の測定が可能となる。
また、本技術において、免疫細胞毎の酸素消費速度やその周辺のｐＨの変化の経時的な測定は、情報処理装置１内で行われてもよいが、外部の装置を用いて行ってもよい。この場合、本技術に係る情報処理装置１と外部の装置とは、ネットワークを介して接続されていてもよい。
測定の方法は特に限定されないが、前記マイクロウェルの少なくとも一部に固相化された、酸素センサー及び／又はｐＨセンサーを用いて行う方法が好ましい。すなわち、前記測定された結果は、前記マイクロウェルの少なくとも一部に固相化された、酸素センサー及び／又はｐＨセンサーを用いて測定された結果であることが好ましい。前記マイクロウェルの少なくとも一部としては、例えば、マイクロウェルの底面の一部や、蓋の内側の一部などが挙げられる。
前記酸素センサーとしては、例えば、Platinum octaethylporphyrin(PtOEP)などが用いられ、前記ｐＨセンサーとしては、例えば、Eu(III)-CS370-DTPA-hydrazide dyeなどが用いられる。
本技術において、前記マイクロウェルの材料は特に限定されないが、前記マイクロウェルを透光性のある材料で形成することが好ましい。これにより、前記測定された結果は、前記マイクロウェルに対し、光学的な手段を用いて、前記酸素センサーの変化及び／又は前記ｐＨセンサーの変化を経時的に測定された結果とすることが可能となる。
このような手法により、酸素センサーの変化及び／又は前記ｐＨセンサーの変化を経時的に測定することの意義の一つとしては、それぞれ、酸素濃度やｐＨに依存して発する燐光又は蛍光の強度や減衰の時定数が変化する特性を利用し、励起光によるノイズのない状態で、これらの光を検出することが可能となることである。
このため、本技術では、解析部１１では、更に、前記酸素センサー及び／又は前記ｐＨセンサーから得られる燐光又は蛍光の減衰時間の解析が行われることが好ましい。燐光又は蛍光の検出方法は特に限定されず、例えば、図２に示すように、イメージセンサー上に配したマイクロウェルに免疫細胞を格納した状態で、上部から励起光を当て、その後、得られる燐光又は蛍光の減衰を下部のイメージセンサーで検出することなどが挙げられる。この手法を採用することにより、一度に多数の免疫細胞を解析することが可能になり、臨床的に意義のある細胞数を現実的な時間で解析することが可能となる。
前記免疫細胞は特に限定されないが、細胞表面抗原の抗体染色などによってその種類やサブタイプを同定され、選定された一群の細胞であり、その選定方法により任意の群の免疫細胞を含むことが好ましい。
具体的には、例えば、がん抗原を抗原提示されることで活性化し、細胞障害活性を発揮することが知られているＣＤ８陽性Ｔ細胞や、それらの機能を正や負に制御するＣＤ４陽性のヘルパーＴ細胞、更には、様々なサイトカインの分泌により腫瘍免疫を制御するＣＤ１９陽性のＢ細胞などが挙げられる。すなわち、前記免疫細胞としては、ＣＤ８陽性Ｔ細胞、ＣＤ４陽性のヘルパーＴ細胞、及びＣＤ１９陽性のＢ細胞からなる群より選ばれるいずれか一つを含むことが好ましい。
本技術において、前記マイクロウェルの少なくとも一部には、ｍＲＮＡキャプチャー用のオリゴヌクレオチドが予め配されているものとすることができる。これにより、免疫細胞充填後に可溶化剤を加えることで、免疫細胞に対し溶解、或いは透過処理を行うことで、シングルセル由来のｍＲＮＡをその場でトラップすることができる。その後、このｍＲＮＡや、これを鋳型に合成したｃＤＮＡを回収して増幅などすることで、シングルセル由来のｍＲＮＡ sequencingによるtranscriptome解析が可能となり、先に解析したフェノタイプと遺伝子発現を関連付けて解析することができる。
また、本技術において、前記オリゴヌクレオチドは、一部又は全部のマイクロウェル毎に異なる識別配列であるものとすることができる。これにより、異なる識別配列を有するシングルセル由来のｍＲＮＡをその場でトラップすることができ、前述した解析の効率化に繋がる。
なお、ここでいう前記マイクロウェルの少なくとも一部とは、前述したものと同様に、具体的には、例えば、マイクロウェルの底面の一部や、蓋の内側の一部などが挙げられる。
本技術において、前記抗がん剤は特に限定されないが、分子標的薬であることが好ましい。分子標的薬の作用機序は、主に、がん細胞が免疫細胞の抗腫瘍活性を抑圧、或いは回避する能力に対して作用することで、抗腫瘍効果を発揮することが知られている。このため、投与された抗がん剤が奏効するか否かは、がん細胞がどのような免疫回避機構で増殖能を維持しているかということに依存していると考えられている。
したがって、従来、例えば、抗ＰＤ－１抗体を有効成分として含む薬剤においては、患者のがん細胞がＰＤ－Ｌ１分子を発現しているか否かで、その奏効性を判断する試みが行われてきた。しかし、この方法では、十分に患者を層別化することができないことが最近の研究で明らかにされ、より精度の高い方法の開発が必要とされている。
しかし、その一方で、これを可能とするために、患者の免疫細胞の数や表面抗原によってクラス分けしたサブタイプの分布などをフローサイトメーターによって解析することや、ELISPOTのような方法によって、サイトカインの分泌能を測定することにより実現しようとする試みも行われている。しかし、これらの方法では、免疫細胞の、あるタイミグでのスナップショットを見ているに過ぎないため、判断に十分な情報が得られない。したがって、精度の高い検査を実現するためには、様々な環境に置いた免疫細胞の動的変化を解析する必要がある。
これに対し、本技術に係る情報処理装置１を用いることで、前述のとおり、様々な環境に置いた免疫細胞の動的変化をシングルセル毎に解析することが可能となるため、本技術は、分子標的薬の奏効性を判定する際に非常に有用である。
本技術において、前記分子標的薬は特に限定されないが、種々のがん免疫治療薬であることが好ましく、具体的には、例えば、抗ＰＤ－１抗体を有効成分として含む薬剤であることが好ましい。
（２）出力部１２
出力部１２は、前記解析の結果に基づいて、前記被験者の抗がん剤に対する奏効性の予測結果を出力する出力する部位である。
出力は、外部の装置（例えば、コンピュータ、ＣＰＵなど）に対して出力され、該装置に備えられたディスプレイやプリンタなどに表示される。
また、本技術では、出力の結果を、ハードディスク等のメモリに格納してもよい。なお、前記メモリは、本技術に係る情報処理装置１とネットワークを介して接続されていてもよい。
（３）その他の部位
本技術に係る情報処理装置１は、本技術の効果を損なわない限り、前述した解析部１１や出力部１２に加え、前記解析の結果を蓄積するデータ蓄積部など、その他の部位を備えていてもよい。なお、本技術では、前記データ蓄積部は、前述した解析部１１の中に含まれていてもよい。
なお、本技術では、本技術に係る情報処理装置１の各部で行われる機能を、パーソナルコンピュータや、ＣＰＵ等を含む制御部及び記録媒体（例えば、不揮発性メモリ（例えば、ＵＳＢメモリなど）、ＨＤＤ、ＣＤなど）などを備えるハードウェア資源にプログラムとして格納し、パーソナルコンピュータや制御部によって機能させることも可能である。
以上のように、本技術に係る情報処理装置１を用いることで、免疫細胞毎の酸素消費速度とその周辺のｐＨの変化を解析することが可能となり、エネルギー代謝のプロファイリングがシングルセルレベルで可能となる。また、様々な免疫細胞を、シングルセル毎に、その動的変化を解析することができる。そして、表面抗原や形態学的特徴などの静的なフェノタイプと、動態変化による動的なフェノタイプ、更には、遺伝子発現やＤＮＡ配列といったジェノタイプなどを、統合的に解析することができる。
加えて、本技術に係る情報処理装置１を用いることで、被験者の免疫状態を詳細に解析することができるようになり、免疫チェックポイント阻害剤によるがん免疫療法において、被験者の薬剤に対する奏功性を、投薬前、或いは投薬後早期に判定するための詳細なデータを取得することができる。
２．情報処理方法
図１は、本技術に係る情報処理方法の一例を示すフローチャートである。本技術に係る情報処理方法は、解析手順S101と、出力手順S102と、を少なくとも行う。解析手順S101で行われる方法は、前述した解析部１１で行われる方法と同一であり、出力手順S102で行われる方法は、前述した出力部１２で行われる方法と同一であるため、ここでは説明を割愛する。
本技術に係る情報処理方法は、本技術の効果を損なわない限り、前述した解析手順S101や出力手順S102に加え、前記解析の結果を蓄積するデータ蓄積手順など、その他の手順を備えていてもよい。なお、本技術では、前記データ蓄積手順は、前述した解析手順S101の中に含まれていてもよい。
３．細胞分析システム１０
図２は、本技術に係る細胞分析システム１０を模式的に示す模式図である。本技術に係る細胞分析システム１０は、被験者から採取した異なる種類の免疫細胞を密閉可能に格納するマイクロウェル１０１と、各々の前記免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を検出する検出装置１０２と、前記免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を解析し、前記解析の結果に基づいて、前記被験者の抗がん剤に対する奏効性の予測結果を出力する情報処理装置１と、を少なくとも備える。また、必要に応じて、その他の装置等を備えていてもよい。以下、各部位について、詳細に説明する。
（１）マイクロウェル１０１
マイクロウェル１０１は、被験者から採取した異なる種類の免疫細胞を密閉可能に格納することができれば特に限定されない。その詳細は、「１．情報処理装置１」にて記載した内容と同一であるため、ここでは説明を割愛する。
（２）検出装置１０２
検出装置１０２は、各々の前記免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を検出することができれば特に限定されず、例えば、光学的な手段と、マイクロウェル１０１の少なくとも一部に固相化された、酸素センサー及び／又はｐＨセンサーと、からなるものとすることができる。これらの詳細は、「１．情報処理装置１」にて記載した内容と同一であるため、ここでは説明を割愛する。
（３）情報処理装置１
情報処理装置１の詳細は、「１．情報処理装置１」にて記載した内容と同一であるため、ここでは説明を割愛する。なお、本技術において、検出装置１０２と情報処理装置１とは、ネットワークを介して接続されていてもよい。
（４）その他
本技術に係る細胞分析システム１０は、本技術の効果を損なわない限り、前述したマイクロウェル１０１や、検出装置１０２、情報処理装置１に加え、前記解析の結果を蓄積するデータ蓄積装置など、その他の装置等を備えていてもよい。
なお、本技術では、以下の構成を取ることもできる。
（１）
密閉可能なマイクロウェルに細胞毎に格納された、被験者から採取した異なる種類の免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を経時的に測定された結果を解析する解析部と、
前記解析の結果に基づいて、前記被験者の抗がん剤に対する奏効性の予測結果を出力する出力部と、
を少なくとも備える情報処理装置。
（２）
前記測定された結果は、前記免疫細胞に対して、薬剤刺激及び／又は外部環境の変化によるストレスを与えた際に測定された結果である、（１）に記載の情報処理装置。
（３）
前記測定された結果は、前記マイクロウェルの少なくとも一部に固相化された、酸素センサー及び／又はｐＨセンサーを用いて測定された結果である、（１）又は（２）に記載の情報処理装置。
（４）
前記マイクロウェルは、透光性のある材料からなり、
前記測定された結果は、前記マイクロウェルに対し、光学的な手段を用いて、前記酸素センサーの変化及び／又は前記ｐＨセンサーの変化を経時的に測定された結果である、（３）に記載の情報処理装置。
（５）
前記解析部では、更に、前記酸素センサー及び／又は前記ｐＨセンサーから得られる燐光又は蛍光の減衰時間の解析が行われる、（４）に記載の情報処理装置。
（６）
前記解析部では、更に、前記測定された結果に基づいて、免疫細胞毎のエネルギー代謝のプロファイリングを行う、（１）から（５）のいずれかに記載の情報処理装置。
（７）
前記プロファイリングは、前記免疫細胞の表面抗原の解析から判定される前記免疫細胞のサブタイプと各サブタイプの前記免疫細胞のエネルギー代謝の組み合わせとを解析することで行う、（６）に記載の情報処理装置。
（８）
前記免疫細胞は、ＣＤ８陽性Ｔ細胞、ＣＤ４陽性のヘルパーＴ細胞、及びＣＤ１９陽性のＢ細胞からなる群より選ばれるいずれか一つを含む、（１）から（７）のいずれかに記載の情報処理装置。
（９）
前記マイクロウェルの少なくとも一部には、ｍＲＮＡキャプチャー用のオリゴヌクレオチドが予め配されている、（１）から（８）のいずれかに記載の情報処理装置。
（１０）
前記オリゴヌクレオチドは、一部又は全部のマイクロウェル毎に異なる識別配列である、（９）に記載の情報処理装置。
（１１）
前記抗がん剤は、分子標的薬である、（１）に記載の情報処理装置。
（１２）
前記分子標的薬は、抗ＰＤ－１抗体を有効成分として含む薬剤である、（１１）に記載の情報処理装置。
（１３）
密閉可能なマイクロウェルに細胞毎に格納された、被験者から採取した異なる種類の免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を経時的に測定された結果を解析する解析手順と、
前記解析の結果に基づいて、前記被験者の抗がん剤に対する奏効性の予測結果を出力する出力手順と、
を少なくとも行う情報処理方法。
（１４）
被験者から採取した異なる種類の免疫細胞を密閉可能に格納するマイクロウェルと、
各々の前記免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を検出する検出装置と、
前記免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を解析し、前記解析の結果に基づいて、前記被験者の抗がん剤に対する奏効性の予測結果を出力する情報処理装置と、
を少なくとも備える細胞分析システム。
１：情報処理装置
１１：解析部
１２：出力部
１０：細胞分析システム
１０１：マイクロウェル
１０２：検出装置

Claims (13)

  1. 密閉可能な微小空間に細胞毎に格納された、被験者から採取した異なる種類の免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を経時的に測定された結果を解析する解析部と、
    前記解析の結果に基づいて、前記被験者の抗がん剤に対する奏効性の予測結果を出力する出力部と、
    を少なくとも備え、
    前記微小空間の少なくとも一部に、ｍＲＮＡキャプチャー用のオリゴヌクレオチドが配されることを特徴とする、情報処理装置。
  2. 前記測定された結果は、前記免疫細胞に対して、薬剤刺激及び／又は外部環境の変化によるストレスを与えた際に測定された結果である、請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 前記測定された結果は、前記微小空間の少なくとも一部に固相化された、酸素センサー及び／又はｐＨセンサーを用いて測定された結果である、請求項１又は２に記載の情報処理装置。
  4. 前記微小空間は、透光性のある材料からなり、
    前記測定された結果は、前記微小空間に対し、光学的な手段を用いて、前記酸素センサーの変化及び／又は前記ｐＨセンサーの変化を経時的に測定された結果である、請求項３に記載の情報処理装置。
  5. 前記解析部では、更に、前記酸素センサー及び／又は前記ｐＨセンサーから得られる燐光又は蛍光の減衰時間の解析が行われる、請求項４に記載の情報処理装置。
  6. 前記解析部では、更に、前記測定された結果に基づいて、免疫細胞毎のエネルギー代謝のプロファイリングを行う、請求項１から５のいずれか一項に記載の情報処理装置。
  7. 前記プロファイリングは、前記免疫細胞の表面抗原の解析から判定される前記免疫細胞のサブタイプと各サブタイプの前記免疫細胞のエネルギー代謝の組み合わせとを解析することで行う、請求項６に記載の情報処理装置。
  8. 前記免疫細胞は、ＣＤ８陽性Ｔ細胞、ＣＤ４陽性のヘルパーＴ細胞、及びＣＤ１９陽性のＢ細胞からなる群より選ばれるいずれか一つを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の情報処理装置。
  9. 前記オリゴヌクレオチドは、一部又は全部の微小空間毎に異なる識別配列である、請求項１から８のいずれか一項に記載の情報処理装置。
  10. 前記抗がん剤は、分子標的薬である、請求項１から９のいずれか一項に記載の情報処理装置。
  11. 前記分子標的薬は、抗ＰＤ－１抗体を有効成分として含む薬剤である、請求項１０に記載の情報処理装置。
  12. 密閉可能な微小空間に細胞毎に格納された、被験者から採取した異なる種類の免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を経時的に測定された結果を解析する解析手順と、
    前記解析の結果に基づいて、前記被験者の抗がん剤に対する奏効性の予測結果を出力する出力手順と、
    を少なくとも行い、
    前記微小空間の少なくとも一部に、ｍＲＮＡキャプチャー用のオリゴヌクレオチドが配されることを特徴とする、情報処理方法。
  13. 被験者から採取した異なる種類の免疫細胞を密閉可能に格納する微小空間と、
    各々の前記免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を検出する検出装置と、
    前記免疫細胞の酸素消費速度及び／又は前記免疫細胞周辺のｐＨの変化を解析し、前記解析の結果に基づいて、前記被験者の抗がん剤に対する奏効性の予測結果を出力する情報処理装置と、
    を少なくとも備え、
    前記微小空間の少なくとも一部に、ｍＲＮＡキャプチャー用のオリゴヌクレオチドが配されることを特徴とする、細胞分析システム。
JP2019508764A 2017-03-31 2018-02-20 情報処理装置、情報処理方法、及び細胞分析システム Active JP7021665B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017071280 2017-03-31
JP2017071280 2017-03-31
PCT/JP2018/005918 WO2018180007A1 (ja) 2017-03-31 2018-02-20 情報処理装置、情報処理方法、及び細胞分析システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018180007A1 JPWO2018180007A1 (ja) 2020-02-06
JP7021665B2 true JP7021665B2 (ja) 2022-02-17

Family

ID=63674683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019508764A Active JP7021665B2 (ja) 2017-03-31 2018-02-20 情報処理装置、情報処理方法、及び細胞分析システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20200033324A1 (ja)
EP (1) EP3605085A4 (ja)
JP (1) JP7021665B2 (ja)
CN (1) CN110431417B (ja)
WO (1) WO2018180007A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002534997A (ja) 1999-01-29 2002-10-22 インスティテュト フィア ヒェミ ウント ビオゼンゾリック ミュンシュター エー ファオ 溶媒中の培養細胞の代謝活性を観測する方法、容器、及び装置
WO2014017116A1 (ja) 2012-07-24 2014-01-30 富山県 マイクロウェルアレイチップおよび細胞の回収方法
JP2016064989A (ja) 2014-09-22 2016-04-28 国立研究開発法人国立がん研究センター 癌を治療するための医薬組成物、およびｐｄ−１阻害剤による治療に対する感受性を評価する方法
JP2017029137A (ja) 2015-08-03 2017-02-09 パロ アルト リサーチ センター インコーポレイテッド 複数検知型のバイオ電子試験プレート

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PE20120341A1 (es) * 2008-12-09 2012-04-24 Genentech Inc Anticuerpos anti-pd-l1 y su uso para mejorar la funcion de celulas t
CN102199535A (zh) * 2010-03-23 2011-09-28 上海坤巨科技发展有限公司 一种非侵入式连续监测动态细胞数量或浓度的装置与方法
SG11201406732XA (en) * 2012-04-26 2014-11-27 Tissuse Gmbh Methods for determining and/or monitoring conditions of a three dimensional cell culture system and optical sensor device for conducting said methods
CN104975063B (zh) * 2014-04-01 2020-04-03 埃提斯生物技术（上海）有限公司 抗肿瘤药物生物标志物的筛选方法及其应用
WO2018084204A1 (ja) * 2016-11-02 2018-05-11 国立大学法人京都大学 Ｐｄ－１シグナル阻害剤による疾患治療における有効性判定マーカー

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002534997A (ja) 1999-01-29 2002-10-22 インスティテュト フィア ヒェミ ウント ビオゼンゾリック ミュンシュター エー ファオ 溶媒中の培養細胞の代謝活性を観測する方法、容器、及び装置
WO2014017116A1 (ja) 2012-07-24 2014-01-30 富山県 マイクロウェルアレイチップおよび細胞の回収方法
JP2016064989A (ja) 2014-09-22 2016-04-28 国立研究開発法人国立がん研究センター 癌を治療するための医薬組成物、およびｐｄ−１阻害剤による治療に対する感受性を評価する方法
JP2017029137A (ja) 2015-08-03 2017-02-09 パロ アルト リサーチ センター インコーポレイテッド 複数検知型のバイオ電子試験プレート

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHAMOTO Kenji et al.，Mitochondrial activation chemicals synergize with surface receptor PD-1 blockade for T cell-dependen，Proc. Natl. Acad. Sci. USA.，2017年01月31日，Vol.114,No.5，PP.E761-770
榮川伸吾、鵜殿平一郎，４．メトホルミンによる抗腫瘍効果，医薬ジャーナル，2016年04月01日，Vol.52,No.4，PP.1065-1070

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018180007A1 (ja) 2020-02-06
CN110431417A (zh) 2019-11-08
CN110431417B (zh) 2021-06-01
WO2018180007A1 (ja) 2018-10-04
EP3605085A4 (en) 2020-04-15
EP3605085A1 (en) 2020-02-05
US20200033324A1 (en) 2020-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7108323B2 (ja) 細胞全体でのアッセイおよび方法
Sarker et al. Pharmacodynamic biomarkers for molecular cancer therapeutics
Read et al. Evaluating cell-of-origin subtype methods for predicting diffuse large B-cell lymphoma survival: a meta-analysis of gene expression profiling and immunohistochemistry algorithms
Roblyer et al. Optical imaging of breast cancer oxyhemoglobin flare correlates with neoadjuvant chemotherapy response one day after starting treatment
JP6782698B2 (ja) がん患者を診断および処置するためのｅｒｂｂシグナル伝達経路活性の測定方法
Frittoli et al. Tissue fluidification promotes a cGAS–STING cytosolic DNA response in invasive breast cancer
ES2729341T3 (es) Método para un ensayo de selección de fármacos basado en células y uso del mismo
George et al. The discovery of biomarkers in cancer immunotherapy
Karolak et al. Morphophenotypic classification of tumor organoids as an indicator of drug exposure and penetration potential
Tebon et al. Drug screening at single-organoid resolution via bioprinting and interferometry
Oh et al. Rapid serial immunoprofiling of the tumor immune microenvironment by fine needle sampling
Koshkin et al. Multi‑drug‑resistance efflux in cisplatin‑naive and cisplatin‑exposed A2780 ovarian cancer cells responds differently to cell culture dimensionality
JP7021665B2 (ja) 情報処理装置、情報処理方法、及び細胞分析システム
Koh et al. Single‐cell functional analysis of parathyroid adenomas reveals distinct classes of calcium sensing behaviour in primary hyperparathyroidism
CN107076727A (zh) 用于确定患者特定突变的致癌指数的方法和系统
JP2023505526A (ja) Ｒａｓノード標的化治療剤またはｒｔｋ標的化治療剤を用いてがん患者を処置する方法
Byers et al. Tertiary lymphoid structures accompanied by fibrillary matrix morphology impact anti-tumor immunity in basal cell carcinomas
Wang et al. An immune model to predict prognosis of breast cancer patients receiving neoadjuvant chemotherapy based on support vector machine
Forsythe et al. Using organoid models to predict chemotherapy efficacy: the future of precision oncology?
WO2017035315A1 (en) Methods and device for phenotypic classification of cells based on migratory behavior
Ma et al. Quantitative characterization of cell physiological state based on dynamical cell mechanics for drug efficacy indication
Roddy et al. CellPlayer™ 96-Well Kinetic Cell Migration and Invasion Assays
Andersson et al. Frog melanophores cultured on fluorescent microbeads: biomimic-based biosensing
Labrot Leveraging Patient-derived Xenograft Models to Inform Clinical Characterization of Sarcoma that Would Impact Treatment
JP2023128033A (ja) 疾患評価支援方法および疾患評価支援装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210108

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210803

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210921

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220118

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7021665

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151