WO2023042858A1 - System and method for evaluating motility characteristics of cell population, device used therefor, and program, and method for evaluating efficacy of drug - Google Patents

System and method for evaluating motility characteristics of cell population, device used therefor, and program, and method for evaluating efficacy of drug Download PDF

Info

Publication number
WO2023042858A1
WO2023042858A1 PCT/JP2022/034440 JP2022034440W WO2023042858A1 WO 2023042858 A1 WO2023042858 A1 WO 2023042858A1 JP 2022034440 W JP2022034440 W JP 2022034440W WO 2023042858 A1 WO2023042858 A1 WO 2023042858A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell
cell group
imaging data
displacement
support
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/034440
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
紀之 河原
Original Assignee
株式会社幹細胞＆デバイス研究所
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 株式会社幹細胞＆デバイス研究所 filed Critical 株式会社幹細胞＆デバイス研究所
Publication of WO2023042858A1 publication Critical patent/WO2023042858A1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/34—Measuring or testing with condition measuring or sensing means, e.g. colony counters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C12Q1/06—Quantitative determination

Definitions

  • the cell support 22 and the storage section 23 may be made of the same or different materials. Also, the two cell supports 22 may be made of the same or different materials. In each cell support 22, the columnar portion 221 and the disc portion 222 may be made of the same or different materials.
  • the material forming the housing portion 23 is not particularly limited, and may include various materials such as metal, ceramic, polymer, glass, and rubber.
  • the containing portion 23 is preferably made of polymer or rubber from the viewpoint of ease of manufacture.
  • the imaging unit 31 can be realized by a cell group motion characteristic evaluation program stored in the RAM 41, the CPU 44, the input unit 45, and the ROM 42 or the storage 43, for example.
  • the imaging unit 31 acquires imaging data (enlarged moving images or enlarged images) of the cell cluster measuring device 2 through, for example, a microscope under the control of the CPU 44 .
  • the imaging unit 31 outputs the acquired imaging data to the storage unit 32 , the imaging data analysis unit 33 and the output unit 34 .
  • the measurement unit 331 calculates the average value of the distances from any of the sides of the set analysis region perpendicular to the displacement direction to the edge of the cell support 22 (step S23).
  • the distance may be the distance from one side opposite to the displacement direction to the edge of the cell support 22 in the set analysis region.
  • the displacement direction may be the direction from one cell support to the other cell support.
  • the average value may be, for example, an arithmetic average value.
  • Step S23 can be implemented by using a suitable image analysis technique. An example of the processing of step S23 is shown in FIGS. In this aspect, step S23 includes steps S231-S234 shown in FIG. FIG. 9 shows an example of analysis region processing in step S22 and steps S231 to S234.
  • the measuring unit 331 acquires and outputs the coordinates of the cell support 22 based on the average value of the distances obtained in step S23 (step S24).
  • the measurement unit 331 may output the average value of the distances obtained in step S23 as it is as the coordinates of the cell support 22, or may calculate the average value of the distances obtained in step S23 by some arithmetic processing (for example, addition or subtraction).
  • the coordinates of the cell support 22 may be output after performing a process such as converting the values into displacements from the origin.
  • Genes associated with diseases involving muscle can be identified, for example, by assessing the motility properties of cell populations derived from subjects that have had at least one gene knocked in or knocked out.
  • genes associated with muscle-involved diseases can be identified by assessing the motility properties of cell populations, including cells from subjects with muscle-involved diseases.
  • Subjects having muscle-related diseases are not particularly limited, and may be, for example, mammals (e.g., rodents such as mice and rats, or primates such as monkeys and humans), preferably mice, rats or humans. and more preferably human.
  • a cell derived from a subject with a disease involving muscle can be, for example, a muscle cell differentiated from a pluripotent stem cell derived from a subject with the disease.
  • evaluation method for drug efficacy In the system for evaluating motility characteristics of cell groups and the method for evaluating motility characteristics of cell groups of the present embodiment, by acquiring imaging data in which a test substance coexists with a cell group, the effect of the test substance on the motility characteristics of the cell group Information can be obtained.
  • Information about the test substance includes, for example, the toxicity of the test substance and efficacy against a specific disease.
  • FIG. 11 shows a schematic diagram of the results that can be obtained when measuring the motility properties of a cell group using a given test substance.
  • the cell group motility property evaluation system of the present embodiment measures changes in the contractile force of the cell group over time for cases in which no test substance is administered and cases in which the final concentration of administration is increased stepwise. It may be displayed as a graph and can be compared.
  • the efficacy of a drug may be evaluated, for example, by statistically analyzing the motility characteristics of cell groups before and after contact with the drug and evaluating the significance of the drug's effect.
  • a method for evaluating the efficacy of a drug is to evaluate the degree of improvement in cell motility characteristics for multiple drugs, select a drug that has improved cell motility characteristics, or select a drug that is effective in treating or preventing a disease.
  • a step of selecting drugs predicted to be present may be included.
  • the measurement unit sets the displacement direction of the cell support in the imaging data, and sets the one-dimensional coordinates of the displacement direction of the cell support to at least the initial state and a second state after the initial state. obtained in the state, and outputs the amount of change in the coordinates in the second state based on the coordinates in the initial state as the amount of displacement of the cell support;
  • the system according to [1].
  • the measurement unit is a rectangular analysis area for acquiring the one-dimensional coordinates of the displacement direction of the cell support, and has sides parallel and perpendicular to the set displacement direction.
  • a cell cluster measuring device and a computer provided therewith, an imaging unit that acquires imaging data including at least a portion of at least one of a pair of cell supports and a group of cells straddling them; a measurement unit that measures the amount of displacement of the cell support from a predetermined initial state using the acquired imaging data; and a motion characteristic calculator that calculates information about the motion characteristics of the cell group based on the amount of displacement of the cell support; to function as A program for measuring the motility properties of cell groups.
  • the recording medium may be non-transitory tangible media such as CD-ROM, SD card, USB memory, and the like.
  • SYMBOLS 1 Cell group movement characteristic evaluation system, 2... Cell group measuring device, 3... Cell group measuring apparatus, 21... Cell group, 22... Cell support, 23... Receiving part, 24... Cavity part, 31... Imaging part, 32 Memory unit 33 Imaging data analysis unit 34 Output unit 41 RAM 42 ROM 43 Storage 44 CPU 45 Input unit 46 Display unit 47 System bus 221 Column Section 222...Disk section 331...Measurement section 332...Motion characteristic calculation section.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

The present invention relates to a system 1 for evaluating the motility characteristics of a cell population, the system including a pair of columnar cell supports for holding a cell population 21 and a cell population measurement device 3 for measuring the motility characteristics of the cell population 21 and formed across the pair of cell supports, wherein the cell population measurement device 3 includes: an imaging unit 31 for acquiring imaging data that contains at least a part of at least one of the pair of cell supports; a measurement unit that uses the acquired imaging data to measure the displacement amount of the cell supports from a prescribed initial state; and a motility characteristics calculation unit for calculating information about the motility characteristics of the cell population on the basis of the displacement amount of the cell supports.

Description

細胞群の運動特性を評価するためのシステム、方法、これらに用いられる装置、及びプログラム、並びに薬剤有効性評価方法Systems and methods for evaluating motility characteristics of cell groups, devices and programs used therefor, and drug efficacy evaluation methods
　本発明は、細胞群の運動特性を評価するためのシステム、方法、これらに用いられる装置、及びプログラム、並びに薬剤有効性評価方法に関する。 The present invention relates to systems and methods for evaluating the motility characteristics of cell groups, devices and programs used for these, and drug efficacy evaluation methods.
　創薬及び再生医療のような分野において、細胞群の運動特性を評価又は測定するという要求がある。例えば再生医療の分野においては、培養して作製した細胞群が運動機能を獲得しているかどうかを評価するために運動特性が測定される。また、創薬の分野においては、筋疾患及び心疾患等の筋肉が関与する疾患に有効な医薬を探索するために、細胞群、特に筋組織に医薬を接触させながら当該筋組織の運動特性を評価することが行われる。
　細胞群の運動特性を評価又は測定する方法としては、細胞群の膜電位等を測定する方法、及び細胞群の動きを撮影又は観察する方法等が知られている。 In fields such as drug discovery and regenerative medicine, there is a need to assess or measure the motility properties of cell populations. For example, in the field of regenerative medicine, motility characteristics are measured to evaluate whether or not a group of cultured cells has acquired a motility function. In the field of drug discovery, in order to search for drugs that are effective against diseases involving muscles such as muscle diseases and heart diseases, cell groups, particularly muscle tissue, are examined while the drug is brought into contact with the movement characteristics of the muscle tissue. Evaluation is done.
Known methods for evaluating or measuring the movement characteristics of a cell group include a method for measuring the membrane potential of the cell group and a method for photographing or observing the movement of the cell group.
　例えば特許文献１には、心筋細胞の評価方法であって、心筋細胞の撮像画像を構成する複数の部分領域ごとに、前記心筋細胞の動きを検出し、検出された前記心筋細胞の動きの動き量絶対値を算出し、算出された前記動き量絶対値の時間の経過に伴う波形変化を表し、前記心筋細胞の収縮と弛緩に対応した波形情報を表示するよう制御し、前記心筋細胞の収縮または弛緩波形のピークを検出する心筋細胞評価方法が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a cardiomyocyte evaluation method in which movement of the cardiomyocyte is detected for each of a plurality of partial regions constituting a captured image of the cardiomyocyte, and the movement of the detected cardiomyocyte movement is detected. calculating the absolute value of the amount of movement, expressing the waveform change over time of the calculated absolute value of movement amount, controlling to display waveform information corresponding to the contraction and relaxation of the cardiomyocyte, and contracting the cardiomyocyte Alternatively, a cardiomyocyte evaluation method for detecting peaks of relaxation waveforms is disclosed.
　特許文献２には、分析対象物を経時的に撮像した分析対象動画像において、分析範囲を指定し、前記分析対象動画像において前記分析範囲の区画毎に動きベクトルを算出し、前記分析対象動画像における分析対象物の設定された軸方向に対する動きの情報として、前記軸方向から所定角度内の前記動きベクトル等から動き量を抽出し、前記分析範囲の区画毎に抽出された動き量を出力する画像処理方法が開示されている。 In Patent Document 2, an analysis range is specified in an analysis target moving image in which an analysis target is captured over time, a motion vector is calculated for each section of the analysis range in the analysis target moving image, and the analysis target moving image is calculated. As information on the movement of the object to be analyzed in the image in the set axial direction, the amount of movement is extracted from the motion vector or the like within a predetermined angle from the axial direction, and the extracted amount of movement is output for each section of the analysis range. An image processing method is disclosed.
　特許文献３には、神経細胞を経時的に撮像した分析対象動画像において、動きの量の周波数特徴量を時間範囲毎に算出し、前記特徴量の時間変化を可視化して前記分析対象動画像に重畳させ、特徴量表示動画像を生成し、前記周波数特徴量は、周波数解析によって得られる平均強度、ピーク周波数又は平均パワー周波数である分析方法が開示されている。 In Patent Document 3, in a moving image to be analyzed in which nerve cells are captured over time, the frequency feature amount of the amount of movement is calculated for each time range, and the change in the feature amount over time is visualized to obtain the moving image to be analyzed. is superimposed on the image to generate a feature amount display moving image, and the frequency feature amount is an average intensity, a peak frequency or an average power frequency obtained by frequency analysis.
　特許文献４には、所定の細胞足場上に培養された複数の収縮性細胞からなる収縮性細胞塊であって、個々の収縮性細胞の同期した収縮弛緩運動により一体として収縮弛緩運動する収縮性細胞塊の収縮弛緩運動特性を算出する方法が開示されている。 Patent Document 4 discloses a contractile cell cluster consisting of a plurality of contractile cells cultured on a predetermined cell scaffold, wherein the individual contractile cells perform contraction and relaxation movements as one unit by synchronized contraction and relaxation movements. A method for calculating the contraction-relaxation motion characteristics of cell clusters is disclosed.
特許第６５０４４１７号Patent No. 6504417 特許第６６５８９２６号Patent No. 6658926 特許第６４９４９０３号Patent No. 6494903 国際公開第２０２１／６２８６号WO2021/6286
　ところで、上記特許文献１～４では２次元培養した細胞群の運動特性を評価しているが、筋組織等の生体内での状況をよりよく再現するために、３次元培養した細胞群の運動特性を評価又は測定するという要求がある。 By the way, in the above Patent Documents 1 to 4, the movement characteristics of the two-dimensionally cultured cell group are evaluated, but in order to better reproduce the in vivo situation such as muscle tissue, the movement of the three-dimensionally cultured cell group There is a desire to evaluate or measure a property.
　特許文献１～３に示されるように、２次元培養した細胞群の運動特性の評価では、細胞群自体の動きを検出し、当該検出された動きを画像解析手法により解析し細胞群の運動特性を取得することが主に行われている。
　本発明者が鋭意検討した結果、３次元培養した細胞群の運動特性を測定する際に、特許文献１～３に示されるような方法で細胞群の運動特性を測定しようとすると、細胞群の局所的な変形がノイズとなり、細胞群の全体的な運動の特性を精度良く得るのが困難であることがわかってきた。 As shown in Patent Documents 1 to 3, in evaluating the movement characteristics of a two-dimensional cultured cell group, the movement of the cell group itself is detected, and the detected movement is analyzed by an image analysis method to determine the movement characteristics of the cell group. is mainly used to obtain
As a result of intensive studies by the present inventors, when measuring the motility characteristics of a three-dimensionally cultured cell group, if the motility characteristics of the cell group are measured by the methods described in Patent Documents 1 to 3, the cell group It has been found that local deformation becomes noise, and it is difficult to obtain the characteristics of the overall movement of a group of cells with high accuracy.
　そこで、本発明は、３次元培養した細胞群の運動特性を評価するための新規なシステム、方法、並びにこれらに用いられる装置、及びプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the object of the present invention is to provide a novel system and method for evaluating the motility characteristics of three-dimensionally cultured cell groups, as well as devices and programs used therefor.
　本発明の一実施形態に係る細胞群の運動特性を評価するためのシステムは、細胞群を保持するための１対の柱状の細胞支持体と、前記１対の細胞支持体に跨って形成されている細胞群の運動特性を測定する細胞群測定装置と、を含み、前記細胞群測定装置は、前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の少なくとも一部分を含む撮像データを取得する撮像部と、取得された前記撮像データを用いて、所定の初期状態からの前記細胞支持体の変位量を計測する計測部と、前記細胞支持体の変位量に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を算出する運動特性算出部とを含む。 A system for evaluating the motility characteristics of a cell group according to one embodiment of the present invention comprises a pair of columnar cell scaffolds for holding a cell group, and a pair of columnar cell scaffolds formed across the pair of cell scaffolds. a cell cluster measuring device that measures the movement characteristics of the cell clusters that are attached to each other, wherein the cell cluster measuring device includes an imaging unit that acquires imaging data including at least a portion of at least one of the pair of cell supports; A measurement unit that measures the amount of displacement of the cell scaffold from a predetermined initial state using the acquired imaging data, and calculates information on the movement characteristics of the cell group based on the amount of displacement of the cell scaffold. and a motion characteristic calculation unit.
　この態様によれば、細胞群の運動特性に関する情報を算出する際に、撮像部が細胞群を直接観測するのではなく、細胞支持体を観測し、計測部が細胞支持体の変位量に基づいて細胞群の運動特性に関する情報を算出するため、細胞群の局所的な変形に影響されず、細胞群全体としての運動の運動特性に関する情報を取得することができる。これにより、１対の細胞支持体に跨って３次元的に形成された細胞群の運動特性を精度よく評価することができる。 According to this aspect, when calculating information about the movement characteristics of the cell group, the imaging unit observes the cell support instead of directly observing the cell group, and the measurement unit is based on the amount of displacement of the cell support. Since the information on the motion characteristics of the cell group is calculated using the method, the information on the motion characteristics of the motion of the entire cell group can be obtained without being affected by the local deformation of the cell group. As a result, it is possible to accurately evaluate the movement characteristics of a cell group three-dimensionally formed across a pair of cell scaffolds.
　上記態様において、前記計測部は、前記撮像データにおける前記細胞支持体の変位方向を設定し、前記細胞支持体の前記変位方向の１次元座標を、少なくとも前記初期状態、及び前記初期状態よりも後の第２の状態において取得し、前記初期状態での座標を基準として前記第２の状態での座標の変化量を前記細胞支持体の変位量として出力してもよい。
　この態様によれば、あらかじめ細胞支持体の変位方向を設定し、設定された変位方向に基づく変位量を細胞支持体の変位量として出力するため、特に細胞群の１次元的な収縮弛緩運動の評価に好適である。 In the above aspect, the measurement unit sets the displacement direction of the cell support in the imaging data, and sets the one-dimensional coordinates of the displacement direction of the cell support at least in the initial state and after the initial state. may be obtained in the second state, and the amount of change in the coordinates in the second state based on the coordinates in the initial state may be output as the amount of displacement of the cell support.
According to this aspect, since the displacement direction of the cell scaffold is set in advance and the amount of displacement based on the set displacement direction is output as the amount of displacement of the cell scaffold, particularly one-dimensional contraction and relaxation of the cell group can be achieved. Suitable for evaluation.
　上記態様において、前記計測部は、前記細胞支持体の前記変位方向の１次元座標を取得するための矩形状の解析領域であって、設定された前記変位方向に対して平行な辺と垂直な辺とを有する解析領域を、前記細胞支持体の縁部の少なくとも一部を含むように設定し、設定された前記解析領域の前記変位方向に垂直な辺のいずれかから前記細胞支持体の前記縁部までの距離の平均値を算出し、算出された平均値を前記細胞支持体の前記変位方向の１次元座標として出力してもよい。
　この態様によれば、解析領域の一端から細胞支持体の縁部までの距離を測定するだけで細胞支持体の座標の取得をすることができ、細胞支持体の座標を一意に特定するための手段を細胞支持体に設けることなく、細胞支持体の座標を精度よく取得することができる。 In the above aspect, the measurement unit is a rectangular analysis area for acquiring the one-dimensional coordinates of the displacement direction of the cell support, and and an analysis region including at least a part of the edge of the cell support, and from any of the sides of the set analysis region perpendicular to the displacement direction of the cell support An average value of distances to the edge may be calculated, and the calculated average value may be output as a one-dimensional coordinate of the displacement direction of the cell support.
According to this aspect, the coordinates of the cell support can be obtained only by measuring the distance from one end of the analysis region to the edge of the cell support, and the coordinates of the cell support can be uniquely specified. The coordinates of the cell support can be obtained with high accuracy without providing means on the cell support.
　上記態様のいずれかにおいて、前記細胞群測定装置は、前記細胞群の運動特性に関する情報を時間の関数として出力する出力部をさらに含んでいてもよい。
　この態様によれば、細胞群の運動特性を例えばリアルタイムで表示させることができたり、細胞群の運動特性に関する情報を時間の関数として出力しながら被験物質を細胞群と接触させて当該被験物質の細胞群の運動特性に与える影響を評価したりすることが好適にできる。 In any of the above aspects, the cell cluster measuring device may further include an output unit that outputs information about the movement characteristics of the cell cluster as a function of time.
According to this aspect, the kinetic properties of the cell group can be displayed, for example, in real time, or the test substance is brought into contact with the cell group while outputting information on the kinetic properties of the cell group as a function of time, and the test substance is released. It is possible to preferably evaluate the influence on the motility characteristics of the cell group.
　上記態様のいずれかにおいて、前記細胞群の運動特性に関する情報が、前記細胞群の収縮力を含んでいてもよい。
　この態様によれば、特に筋細胞を含む細胞群の運動特性の評価に好適である。 In any of the above aspects, the information on the motility properties of the cell group may include contractile force of the cell group.
This aspect is particularly suitable for evaluating the movement characteristics of a cell group including muscle cells.
　上記態様のいずれかにおいて、前記１対の細胞支持体に跨って形成されている細胞群に電気的刺激を与えるための１対の電極をさらに備えてもよい。
　この態様によれば、細胞群に対して外部からの電気的刺激を与えることで細胞群の運動を強制することができるため、細胞群の自発的な運動のみならず、外発的な刺激に対する運動特性を好適に評価することができる。 Any of the above aspects may further include a pair of electrodes for applying electrical stimulation to the cell group formed across the pair of cell supports.
According to this aspect, the movement of the cell group can be forced by applying an external electrical stimulus to the cell group. Motion characteristics can be favorably evaluated.
　本発明の一実施形態に係る細胞群の運動特性を測定する装置は、１対の細胞支持体であって、細胞群がそれらに跨って形成されている１対の細胞支持体の少なくとも一方の少なくとも一部分を含む撮像データを取得する撮像部と、取得された前記撮像データを用いて、所定の初期状態からの前記細胞支持体の変位量を計測する計測部と、前記細胞支持体の変位量に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を算出する運動特性算出部と、を含む。 An apparatus for measuring the motility characteristics of a cell group according to one embodiment of the present invention is a pair of cell scaffolds, at least one of the pair of cell scaffolds having a cell group straddling them. an imaging unit that acquires imaging data including at least a portion thereof; a measurement unit that measures the amount of displacement of the cell support from a predetermined initial state using the acquired imaging data; and the amount of displacement of the cell support. and a motion characteristic calculation unit that calculates information about the motion characteristics of the cell group based on.
　本発明の一実施形態に係る細胞群の運動特性を測定するためのプログラムは、細胞群測定装置及びこれに備えられたコンピュータを、１対の細胞支持体であって、細胞群がそれらに跨って形成されている１対の細胞支持体の少なくとも一方の少なくとも一部分を含む撮像データを取得する撮像部；取得された前記撮像データを用いて、所定の初期状態からの前記細胞支持体の変位量を計測する計測部；及び、前記細胞支持体の変位量に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を算出する運動特性算出部；として機能させる。 A program for measuring the movement characteristics of a cell group according to one embodiment of the present invention comprises a cell group measurement device and a computer provided therein, a pair of cell supports, and a cell group straddling them. an imaging unit that acquires imaging data including at least a portion of at least one of a pair of cell supports formed as a pair; using the acquired imaging data, the amount of displacement of the cell support from a predetermined initial state and a motion characteristic calculator that calculates information on the motion characteristics of the cell group based on the displacement amount of the cell support.
　本発明の一実施形態に係る細胞群の運動特性を評価する方法は、１対の柱状の細胞支持体に跨って形成されている細胞群を準備する工程と、前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の少なくとも一部分を含む撮像データを取得する工程と、取得された前記撮像データを用いて、所定の初期状態からの前記細胞支持体の変位量を計測する工程と、前記細胞支持体の変位量に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を算出する工程と、を含む。 A method for evaluating the motility characteristics of a cell group according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a cell group formed across a pair of columnar cell scaffolds; acquiring imaging data including at least a portion of at least one; measuring the amount of displacement of the cell support from a predetermined initial state using the acquired imaging data; and displacing the cell support. calculating information about the motility properties of the cell population based on the quantity.
　上記態様のいずれかにおいて、被験物質を前記細胞群と共存させて前記撮像データを取得することにより、前記被験物質についての前記細胞群の運動特性に与える影響に関する情報を取得してもよい。
　この態様によれば、被験物質が細胞群の運動特性を活性化させるか、又は抑制するか等の情報を取得することができ得る。 In any of the above aspects, information about the influence of the test substance on the motility characteristics of the cell group may be obtained by allowing the test substance to coexist with the cell group and obtaining the imaging data.
According to this aspect, it is possible to obtain information such as whether the test substance activates or suppresses the motility characteristics of the cell group.
　上記態様において、前記被験物質についての情報は前記被験物質の毒性に関する情報であってもよい。 In the above embodiment, the information on the test substance may be information on toxicity of the test substance.
　上記態様において、前記細胞群が、筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する筋芽細胞及び筋細胞の少なくとも１種を用いて作製される細胞群であり、被験物質を共存させて前記細胞群の運動特性を測定することにより、前記疾患に対する被験物質の有効性を評価してもよい。
　この態様によれば、筋肉が関与する疾患の治療又は予防に有効な薬剤をスクリーニングすることができ、またその薬剤の毒性を評価することができ得る。 In the above aspect, the cell group is a cell group produced using at least one of myoblasts and muscle cells derived from a subject with a muscle-related disease, and the cell group is coexisted with a test substance. Efficacy of a test substance against said disease may be assessed by measuring the motor properties of the mouse.
According to this aspect, it is possible to screen drugs that are effective in treating or preventing muscle-related diseases, and to evaluate the toxicity of those drugs.
　上記態様において、前記疾患は心筋又は骨格筋が関与する疾患であってもよい。 In the above aspect, the disease may be a disease involving cardiac muscle or skeletal muscle.
　本発明によれば、３次元培養した細胞群の運動特性を評価するための新規なシステム、方法、並びにこれらに用いられる装置、及びプログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide novel systems and methods for evaluating the motility characteristics of three-dimensionally cultured cell groups, as well as devices and programs used therefor.
本実施形態の細胞群運動特性評価システムの構成の一例を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows an example of a structure of the cell group motion characteristic evaluation system of this embodiment. 本実施形態の細胞群測定デバイスの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the cell-group measuring device of this embodiment. 本実施形態の細胞群測定デバイスにおいて、細胞群を形成させた状況の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a state in which cell clusters are formed in the cell cluster measurement device of the present embodiment; 本実施形態の細胞群測定装置の物理的な構成の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a physical configuration of a cell cluster measuring device of this embodiment; FIG. 本実施形態の細胞群測定装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of the functional configuration of the cell cluster measuring device of the present embodiment. 本実施形態の細胞群運動特性評価方法の処理の一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of processing of a method for evaluating cell group motility characteristics according to the present embodiment; 本実施形態の細胞群運動特性評価方法におけるステップＳ２の処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process of step S2 in the cell group motion characteristic evaluation method of this embodiment. 本実施形態の細胞群運動特性評価方法におけるステップＳ２３の処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process of step S23 in the cell group motion characteristic evaluation method of this embodiment. 本実施形態の細胞群運動特性評価方法におけるステップＳ２３の処理により得られる解析画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the analysis image obtained by the process of step S23 in the cell group motion characteristic evaluation method of this embodiment. 本実施形態の細胞群運動特性評価システムにより出力されるデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data output by the cell group movement characteristic evaluation system of this embodiment. 本実施形態の薬剤有効性評価方法により得られ得るデータの模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of data that can be obtained by the drug efficacy evaluation method of this embodiment.
　以下、図面を参照して本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」という。）について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。 Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as "present embodiment") will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to this and does not depart from the gist thereof. Various modifications are possible within the range. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. The drawings are schematic and do not necessarily correspond to actual dimensions, proportions, and the like. Even between the drawings, there are cases where portions with different dimensional relationships and ratios are included.
［本実施形態］
　以下、本実施形態の細胞群運動特性評価システム、細胞群運動特性評価方法、細胞群測定装置、及び細胞群運動特性評価プログラム等について、説明する。 [This embodiment]
Hereinafter, the cell group motility characteristic evaluation system, the cell group motility characteristic evaluation method, the cell group measuring device, the cell group motility characteristic evaluation program, and the like of the present embodiment will be described.
（細胞群運動特性評価システム及び方法の概要）
　図１は、本実施形態の細胞群運動特性評価システムの一例を示す概念図である。図１に示すように、細胞群運動特性評価システム１は、評価対象の細胞群２１と、細胞群２１の運動特性を測定及び評価するための細胞群測定装置３とを含む。図１に示される細胞群測定デバイス２は、細胞群２１を含む。 (Summary of cell group movement characteristic evaluation system and method)
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a cell group motion characteristic evaluation system according to this embodiment. As shown in FIG. 1 , the cell group motility property evaluation system 1 includes a cell group 21 to be evaluated and a cell group measuring device 3 for measuring and evaluating the motility properties of the cell group 21 . The cell cluster measurement device 2 shown in FIG. 1 includes a cell cluster 21 .
　細胞群測定装置３は、撮像部３１と記憶部３２と撮像データ解析部３３とを含む。撮像部３１は細胞群測定デバイス２を撮像して撮像データを取得する。撮像データには、細胞群２１が含まれていてよい。撮像データは複数のフレームを含む動画又は複数の画像である。記憶部３２は、例えば撮像部３１が所得した撮像データを記憶する。当該記憶は一時的であってよい。撮像データ解析部３３は、記憶部３２に記憶された撮像データを解析して、細胞群２１の運動特性を算出及び／又は評価し、出力する。 The cell cluster measurement device 3 includes an imaging unit 31, a storage unit 32, and an imaging data analysis unit 33. The imaging unit 31 captures an image of the cell cluster measuring device 2 to obtain imaging data. The imaging data may include the cell group 21 . The imaging data is a moving image or a plurality of images including a plurality of frames. The storage unit 32 stores, for example, imaging data acquired by the imaging unit 31 . The memory may be temporary. The imaged data analysis unit 33 analyzes the imaged data stored in the storage unit 32, calculates and/or evaluates the motion characteristics of the cell group 21, and outputs them.
（細胞群測定デバイス）
　図２は、細胞群測定デバイス２の一例を示す図である。図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に細胞群測定デバイス２の平面図、正面図、斜視図、及びＡ－Ａ断面図をそれぞれ示す。
　細胞群測定デバイス２は、細胞群を保持するための１対の細胞支持体２２と、細胞培養液等を収容するための収容部２３とを含む。収容部２３には、２つの細胞支持体２２の周囲及びそれらを連結する部分において空洞部２４が形成されている。空洞部２４は、１対の細胞支持体２２に細胞群を形成することを補助する役割、及び形成された細胞群を培養液中に浸漬する役割等を有する。
　細胞支持体２２は、収容部２３の底面から延出する柱状部２２１及び柱状部２２１の端部に連結されているディスク部２２２を含む。 (cell cluster measurement device)
FIG. 2 is a diagram showing an example of the cell cluster measuring device 2. As shown in FIG. 2(a), (b), (c) and (d) show a plan view, a front view, a perspective view and a cross-sectional view taken along line AA of the cell cluster measuring device 2, respectively.
The cell cluster measurement device 2 includes a pair of cell supports 22 for holding cell clusters, and a storage section 23 for storing cell culture medium and the like. A hollow portion 24 is formed in the housing portion 23 around the two cell supports 22 and in a portion connecting them. The cavity 24 has a role of assisting the formation of a cell group on the pair of cell supports 22 and a role of immersing the formed cell group in the culture medium.
The cell support 22 includes a columnar portion 221 extending from the bottom surface of the housing portion 23 and a disk portion 222 connected to the end of the columnar portion 221 .
　図３は、細胞群測定デバイス２に細胞群２１を形成した状況の一例を示す図である。図３の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に細胞群測定デバイス２の平面図、Ａ－Ａ断面図、及び細胞支持体２２の一方における拡大平面図をそれぞれ示す。
　細胞群２１は、１対の細胞支持体２２に跨って、柱状部２２１において、ディスク部２２２に接するように形成されている。図３（ｃ）に示すように、細胞群測定デバイス２を上面から観察すると、ディスク部２２２が透明又は半透明の部材である場合、細胞群２１が透過して観察される。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a situation in which a cell cluster 21 is formed in the cell cluster measuring device 2. As shown in FIG. 3(a), (b) and (c) show a plan view of the cell cluster measuring device 2, a sectional view taken along line AA, and an enlarged plan view of one of the cell supports 22, respectively.
The cell cluster 21 is formed across the pair of cell supports 22 so as to be in contact with the disk portion 222 at the columnar portion 221 . As shown in FIG. 3(c), when the cell cluster measurement device 2 is observed from above, the cell cluster 21 is seen through when the disk portion 222 is a transparent or translucent member.
　細胞群運動特性評価システム１において、１対の細胞支持体２２には図３のように細胞群２１が形成され、細胞群２１の運動（例えば収縮弛緩運動）特性は、細胞支持体２２の動きを検出することで測定される。したがって、１対の細胞支持体２２の少なくとも一方は、細胞群２１の動きに応じて可動なように構成されている。例えば、細胞支持体２２の少なくとも一方は、柱状部２２１が変形可能な材料により構成されていてよい。特に、細胞支持体２２の少なくとも一方の柱状部２２１は弾性体であることが好ましい。
　１対の細胞支持体２２の両方が細胞群２１の動きに応じて可動なように構成されていてよく、いずれか一方が細胞群２１の動きに応じて可動なように構成され、他方が固定されていてよい。 In the cell group motion characteristic evaluation system 1, a cell group 21 is formed on a pair of cell supports 22 as shown in FIG. is measured by detecting Therefore, at least one of the pair of cell supports 22 is configured to be movable according to the movement of the cell group 21 . For example, at least one of the cell supports 22 may be made of a material that allows the columnar portions 221 to be deformed. In particular, at least one columnar portion 221 of the cell support 22 is preferably an elastic body.
Both of the pair of cell supports 22 may be configured to be movable according to the movement of the cell group 21, one of which is configured to be movable according to the movement of the cell group 21, and the other is fixed. It can be.
　細胞群２１の動きに応じて可動なように構成されている細胞支持体２２の機械特性は、形成されている細胞群２１の運動特性に応じて調整すればよい。例えば細胞群２１の収縮弛緩運動に応じてディスク部２２２が細胞群２１の運動方向（すなわち、柱状部２２１の長さ方向に対して垂直な方向）に対して０．１μｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲で運動するような機械特性であってよい。そのような機械特性としては、細胞群２１が形成される部分において柱状部２２１の長さ方向に対してほぼ垂直に応力を印加した際のバネ定数が挙げられる。当該バネ定数の好適な範囲は、例えば０．３０μＮ／μｍ以上１．０μＮ／μｍ以下である。 The mechanical properties of the cell support 22 configured to be movable according to the movement of the cell group 21 may be adjusted according to the movement properties of the formed cell group 21. For example, the disk portion 222 is 0.1 μm or more and 1.0 mm or less with respect to the movement direction of the cell group 21 (that is, the direction perpendicular to the length direction of the columnar portion 221) in accordance with the contraction and relaxation movement of the cell group 21. It may be of mechanical properties such that it moves over a range. Such mechanical properties include a spring constant when stress is applied substantially perpendicularly to the length direction of the columnar portion 221 in the portion where the cell group 21 is formed. A suitable range of the spring constant is, for example, 0.30 μN/μm or more and 1.0 μN/μm or less.
　細胞支持体２２及び収容部２３は、同一又は互いに異なる材料により構成されていてよい。また、２つの細胞支持体２２は、同一又は互いに異なる材料により構成されていてよい。各細胞支持体２２において、柱状部２２１及びディスク部２２２も同一又は互いに異なる材料により構成されていてよい。
　収容部２３を構成する材料は特に限定されず、金属、セラミック、ポリマー、ガラス、及びゴム等の種々の材料を含んでいてよい。収容部２３は、製造が容易である観点からポリマー又はゴムであると好ましい。 The cell support 22 and the storage section 23 may be made of the same or different materials. Also, the two cell supports 22 may be made of the same or different materials. In each cell support 22, the columnar portion 221 and the disc portion 222 may be made of the same or different materials.
The material forming the housing portion 23 is not particularly limited, and may include various materials such as metal, ceramic, polymer, glass, and rubber. The containing portion 23 is preferably made of polymer or rubber from the viewpoint of ease of manufacture.
　細胞群２１の動きに応じて可動なように構成されている細胞支持体２２は、柱状部２２１が例えばポリマー及び／又はゴムで構成されていることが好ましい。ここで、好適なポリマーとしてはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）が挙げられる。
　固定されている細胞支持体２２は、柱状部２２１が例えば金属、セラミック、ポリマー、又はガラスで構成されていることが好ましい。 The columnar part 221 of the cell support 22 configured to be movable according to the movement of the cell group 21 is preferably made of polymer and/or rubber, for example. Here, suitable polymers include polydimethylsiloxane (PDMS).
The columnar part 221 of the fixed cell support 22 is preferably made of, for example, metal, ceramic, polymer, or glass.
　ディスク部２２２を構成する材料は特に限定されず、金属、セラミック、ポリマー、ガラス、及びゴム等の種々の材料を含んでいてよい。ディスク部２２２は、製造が容易である観点から柱状部２２１と同じ材料により構成され、柱状部２２１と一体化していることが好ましい。 The material forming the disk portion 222 is not particularly limited, and may include various materials such as metal, ceramic, polymer, glass, and rubber. The disk portion 222 is preferably made of the same material as the columnar portion 221 and integrated with the columnar portion 221 from the viewpoint of ease of manufacture.
　細胞群２１は自発的に及び／又は外発的に運動する性質を有している限り特に限定されない。細胞群２１は、例えば収縮弛緩運動をし得る細胞を含む。細胞群２１は、例えば筋細胞及び／又は筋芽細胞を含む。
　細胞群２１に含まれる筋細胞としては、特に限定されず、例えば骨格筋細胞、心筋細胞、及び平滑筋細胞であってよい。筋細胞は、随意筋細胞であってよく、不随意筋細胞であってよい。筋細胞は、多能性幹細胞又は初代培養細胞に由来する筋細胞であってよく、株化細胞であってよい。 The cell group 21 is not particularly limited as long as it has the property of spontaneously and/or exogenously moving. The cell group 21 includes, for example, cells capable of contracting and relaxing movements. Cell group 21 includes, for example, muscle cells and/or myoblasts.
The muscle cells contained in the cell group 21 are not particularly limited, and may be, for example, skeletal muscle cells, cardiac muscle cells, and smooth muscle cells. A muscle cell may be a voluntary muscle cell or an involuntary muscle cell. Muscle cells may be muscle cells derived from pluripotent stem cells or primary cultured cells, and may be cell lines.
　初代培養細胞は、生体内において本来有する細胞機能を多く保持しているため、生体内における薬物等の影響を評価する系として好適に用いられる。多能性幹細胞は、特定の対象から所望の細胞を作製することができる点で、ヒトの筋細胞を評価する場合等に好適に用いられる。
　初代培養細胞としては、哺乳類（例えばマウス及びラット等のげっ歯類、又はサル及びヒト等の霊長類等）の筋組織由来の細胞が挙げられる。
　初代培養細胞を調製及び培養するに際し、動物の解剖方法、組織の採取方法、細胞の分離・単離方法、培養培地、及び培養条件等は、培養する細胞の種類に応じて、公知の方法から選択することができる。
　多能性幹細胞としては、例えば、胚性幹細胞（ＥＳ細胞）、及びｉＰＳ細胞が挙げられる。公知の分化誘導方法を用いて、多能性幹細胞を分化誘導することにより、様々なタイプの筋細胞を得ることができる。ｉＰＳ細胞としては、ヒトｉＰＳ細胞が好ましい。 Primary cultured cells retain many of their original cellular functions in vivo, and are therefore suitably used as a system for evaluating the effects of drugs and the like in vivo. Pluripotent stem cells are suitable for use in evaluating human muscle cells and the like, because desired cells can be produced from a specific subject.
Primary cultured cells include cells derived from muscle tissue of mammals (eg, rodents such as mice and rats, or primates such as monkeys and humans).
When preparing and culturing primary cultured cells, animal dissection methods, tissue collection methods, cell separation/isolation methods, culture media, culture conditions, etc., can be selected from known methods, depending on the type of cells to be cultured. can be selected.
Pluripotent stem cells include, for example, embryonic stem cells (ES cells) and iPS cells. Various types of muscle cells can be obtained by inducing differentiation of pluripotent stem cells using known differentiation induction methods. Human iPS cells are preferred as iPS cells.
　細胞支持体２２に跨って形成されている細胞群２１は、例えば２本の柱状部２２１の少なくとも一部を囲うように細胞とヒドロゲルとを含む培養培地を配置し、その後当該ヒドロゲルを固化させることで形成すればよい。より具体的には、空洞部２４に細胞とヒドロゲルとを含む培養培地を播種した後、例えば３７℃程度に加熱してヒドロゲルを固化させることで形成すればよい。 The cell group 21 formed across the cell support 22 is formed by, for example, arranging a culture medium containing cells and hydrogel so as to surround at least a part of the two columnar portions 221, and then solidifying the hydrogel. It should be formed with More specifically, after seeding a culture medium containing cells and hydrogel in the cavity 24, the hydrogel may be formed by heating to, for example, about 37° C. to solidify the hydrogel.
　後述する細胞群の運動特性の測定方法のステップＳ２（図６を参照。）において、撮像データの各フレームから細胞支持体の座標を取得することが容易になる観点から、ディスク部２２２が透明又は半透明な材料で構成される場合、ディスク部を上面から観察したときに、図３（ｃ）に示されるように、ディスク部２２２の縁部（エッジ）の少なくとも一部分が、ディスク部２２２を透過して観察される細胞群２１と被っていないことが好ましい。 In step S2 (see FIG. 6) of the method for measuring the movement characteristics of a cell group, which will be described later, the disk part 222 is made transparent or When the disc portion 222 is made of a translucent material, at least a portion of the edge of the disc portion 222 can be seen through the disc portion 222 as shown in FIG. It is preferable that it does not overlap with the cell group 21 that is observed.
（細胞群測定装置）
　細胞群測定装置３は、細胞群測定デバイス２の撮像データを取得し、細胞群２１の運動特性に関する情報を出力する。細胞群測定デバイス２の撮像データは、細胞群２１の運動に対応する細胞支持体２２の動きを検出できる限り、細胞群測定デバイス２の側面からの撮像データ、及び上面からの撮像データのいずれでもあってよい。以下、細胞群測定デバイス２の上面からの撮像データを取得する場合について説明するが、側面からの撮像データを取得する場合の説明も同様である。 (Cell cluster measuring device)
The cell cluster measurement device 3 acquires the imaging data of the cell cluster measurement device 2 and outputs information regarding the motion characteristics of the cell cluster 21 . The imaging data of the cell cluster measuring device 2 may be either imaging data from the side of the cell cluster measuring device 2 or imaging data from the top as long as the movement of the cell support 22 corresponding to the movement of the cell cluster 21 can be detected. It's okay. A case of acquiring image data from the top surface of the cell cluster measurement device 2 will be described below, but the same applies to a case of acquiring image data from the side surface.
　図４は、細胞群測定装置３の物理的な構成の一例を示すブロック図である。図４に示す細胞群測定装置３は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４１、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）４２、ストレージ４３、ＣＰＵ（中央処理装置）４４、入力部４５、及び表示部４６、並びにこれらを接続するシステムバス４７を有する。 FIG. 4 is a block diagram showing an example of the physical configuration of the cell cluster measuring device 3. As shown in FIG. The cell group measurement device 3 shown in FIG. 4 includes a RAM (random access memory) 41, a ROM (read only memory) 42, a storage 43, a CPU (central processing unit) 44, an input section 45, and a display section 46, and these It has a system bus 47 for connection.
　ＲＡＭ４１は、データの書き換えが可能なメモリであり、メインメモリとしての役割を果たす。ＲＡＭ４１は、例えば半導体記憶素子で構成されてよく、ＣＰＵ４４が実行するアプリケーション等のプログラム及び各種データを記憶する。 The RAM 41 is a rewritable memory and serves as a main memory. The RAM 41 may be composed of, for example, a semiconductor memory element, and stores programs such as applications executed by the CPU 44 and various data.
　ＲＯＭ４２は、データの読み出しのみが可能なメモリであり、例えば半導体記憶素子で構成されてよい。ＲＯＭ４２は、例えばファームウェア等のプログラム及びデータを記憶する。 The ROM 42 is a memory from which data can only be read, and may be composed of, for example, a semiconductor memory element. The ROM 42 stores programs such as firmware and data, for example.
　ストレージ４３は、データの書き換えが可能なメモリであり、補助メモリとしての役割を果たす。ストレージ４３は、例えば半導体記憶素子、光学ディスク、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、又は磁気テープで構成されてよく、プログラムや各種データを格納する。 The storage 43 is a rewritable memory and serves as an auxiliary memory. The storage 43 may be composed of, for example, a semiconductor memory element, an optical disk, a HDD (hard disk drive), or a magnetic tape, and stores programs and various data.
　ＣＰＵ４４は、ＲＡＭ４１及び／又はＲＯＭ４２に記憶されたプログラムの実行に関する制御、並びにデータの演算及び加工を行う制御部である。細胞群測定装置３は、ＣＰＵ４４の制御の下、各種細胞群の運動特性の測定に関する機能を実現する。ＣＰＵ４４は、入力部４５から入力された情報を受け取り、入力情報の演算結果を表示部４６に表示したり、ＲＡＭ４１及びストレージ４３等の各種記憶装置に格納したりする。 The CPU 44 is a control unit that controls execution of programs stored in the RAM 41 and/or ROM 42, and performs data calculation and processing. Under the control of the CPU 44, the cell cluster measurement device 3 implements functions related to measurement of the movement characteristics of various cell clusters. The CPU 44 receives information input from the input unit 45 , displays the calculation results of the input information on the display unit 46 , and stores them in various storage devices such as the RAM 41 and the storage 43 .
　入力部４５は、細胞群測定装置３に対する入力を受け付ける部分であり、例えばカメラ及びビデオ等の撮像データ取得手段、並びにユーザからの入力を受け付けるためのキーボード、マウス、マイク、及び／又はタッチパネルを含む。撮像データ取得手段としては、例えばカメラ、顕微鏡、及び顕微鏡に取り付けられたカメラであってよい。 The input unit 45 is a portion that receives input to the cell cluster measurement device 3, and includes imaging data acquisition means such as a camera and video, and a keyboard, mouse, microphone, and/or touch panel for receiving input from the user. . The imaging data acquisition means may be, for example, a camera, a microscope, or a camera attached to the microscope.
　表示部４６は、ＣＰＵ４４による演算結果を視覚的に表示する部分であり、例えば液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイにより構成されてよい。 The display unit 46 is a portion that visually displays the calculation result by the CPU 44, and may be configured by, for example, a liquid crystal display or an organic EL display.
　細胞群測定装置３では、ＣＰＵ４４が細胞群運動特性評価プログラムを実行することにより、図５を用いて説明する種々の機能が実現される。なお、これらの物理的な構成は例示であって、必ずしも独立した構成でなくてもよい。例えば、細胞群測定装置３は、ＣＰＵ４４とＲＡＭ４１、ＲＯＭ４２及び／又はストレージ４３が一体化したＬＳＩ（Large-Scale Integration）を備えていてもよい。 In the cell cluster measurement device 3, the CPU 44 executes the cell cluster motion characteristic evaluation program to realize various functions described using FIG. It should be noted that these physical configurations are examples, and do not necessarily have to be independent configurations. For example, the cell group measurement device 3 may include an LSI (Large-Scale Integration) in which the CPU 44, RAM 41, ROM 42 and/or storage 43 are integrated.
　図５は、細胞群測定装置３の機能構成の一例を示すブロック図である。図５に示す細胞群測定装置３は、撮像部３１、記憶部３２、撮像データ解析部３３、及び出力部３４を有する。これらの機能構成は、例示であって、必ずしも独立した構成でなくてもよい。 FIG. 5 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the cell cluster measuring device 3. As shown in FIG. The cell cluster measuring device 3 shown in FIG. These functional configurations are examples and do not necessarily have to be independent configurations.
　撮像部３１は、例えばＲＡＭ４１、ＣＰＵ４４、入力部４５、及びＲＯＭ４２又はストレージ４３に記憶されている細胞群運動特性評価プログラムにより実現され得る。撮像部３１は、ＣＰＵ４４の制御により例えば顕微鏡を介して細胞群測定デバイス２の撮像データ（拡大動画又は拡大画像）を取得する。撮像部３１は取得した撮像データを記憶部３２、撮像データ解析部３３、及び出力部３４に出力する。 The imaging unit 31 can be realized by a cell group motion characteristic evaluation program stored in the RAM 41, the CPU 44, the input unit 45, and the ROM 42 or the storage 43, for example. The imaging unit 31 acquires imaging data (enlarged moving images or enlarged images) of the cell cluster measuring device 2 through, for example, a microscope under the control of the CPU 44 . The imaging unit 31 outputs the acquired imaging data to the storage unit 32 , the imaging data analysis unit 33 and the output unit 34 .
　ＣＰＵ４４は、取得される撮像データに細胞群測定デバイス２の細胞支持体２２の少なくとも一部が含まれるように撮像部３１を制御する。取得された撮像データには、２以上のフレームを含む動画又は複数の画像が含まれる。以下、動画に含まれる各フレーム、及び一連の複数の画像に含まれる各画像を総称して撮像データの「各フレーム」という。
　撮像データ解析部３３が撮像データから細胞支持体２２の座標を抽出することを容易にするために、撮像部３１は撮像範囲が固定されていて、細胞群２１及び細胞支持体２２の動きを追尾しないように設定されていることが好ましい。 The CPU 44 controls the imaging section 31 so that at least part of the cell support 22 of the cell cluster measuring device 2 is included in the acquired imaging data. The acquired imaging data includes a moving image or a plurality of images including two or more frames. Hereinafter, each frame included in a moving image and each image included in a series of images are collectively referred to as "each frame" of captured data.
In order to make it easier for the imaging data analysis unit 33 to extract the coordinates of the cell support 22 from the imaging data, the imaging unit 31 has a fixed imaging range and tracks the movement of the cell group 21 and the cell support 22. It is preferable that it is set so as not to
　記憶部３２は、例えばＲＡＭ４１、ＲＯＭ４２、及びストレージ４３により実現され得る。記憶部３２は、撮像部３１から撮像データを取得し、記憶する。また、撮像データ解析部３３が解析した細胞群の運動特性に関する情報を記憶する。記憶部３２は記憶したデータを撮像データ解析部３３及び出力部３４に出力する。 The storage unit 32 can be realized by the RAM 41, the ROM 42, and the storage 43, for example. The storage unit 32 acquires imaging data from the imaging unit 31 and stores it. It also stores information about the movement characteristics of the cell group analyzed by the imaging data analysis unit 33 . The storage unit 32 outputs the stored data to the captured data analysis unit 33 and the output unit 34 .
　撮像データ解析部３３は、例えばＲＡＭ４１、ＣＰＵ４４、ＲＯＭ４２、ストレージ４３、及び入力部４５により実現され得る。撮像データ解析部３３は、撮像部３１から撮像データを取得し、又は記憶部３２に記憶された撮像データを取得し、かかる撮像データを解析する。具体的には、必要に応じて入力部４５により入力されたパラメータ等の情報を参照しながら、撮像データから細胞群の運動特性に関する情報を抽出する。 The imaging data analysis unit 33 can be realized by the RAM 41, the CPU 44, the ROM 42, the storage 43, and the input unit 45, for example. The imaging data analysis unit 33 acquires imaging data from the imaging unit 31 or acquires imaging data stored in the storage unit 32 and analyzes the imaging data. Specifically, while referring to information such as parameters input by the input unit 45 as necessary, information about the movement characteristics of the cell group is extracted from the imaging data.
　図５において、撮像データ解析部３３は計測部３３１及び運動特性算出部３３２を含む。
　計測部３３１は、取得した撮像データの各フレームにおいて、細胞支持体２２の座標を取得し、所定の初期状態からの変位量を計測する。計測部３３１は、取得した撮像データの少なくとも２つのフレームにおいて、細胞支持体２２の座標を取得し、所定の初期状態とする第１のフレームにおける細胞支持体２２の座標からの、所定の初期状態とするフレーム以外のフレームである第２のフレームにおける細胞支持体２２の座標の変位量を計測してもよい。初期状態は、ユーザが入力部４５から指定してもよいし、細胞群運動特性評価プログラムが自動で指定してもよい。例えば撮像データに含まれる複数のフレームにおいて、細胞支持体２２の座標が最大又は最小になるフレームを初期状態としてもよい。あるいは、初期状態は、細胞群２１が細胞支持体２２に応力を印加せず、すなわち、細胞群２１が収縮していない状態であってよい。
　運動特性算出部３３２は、計測部３３１が計測した各フレームにおける細胞支持体２２の変位を統合して細胞群２１の運動特性に関する情報を算出する。細胞群２１の運動特性に関する情報としては、細胞群の寸法変化（すなわち収縮弛緩変位量）、収縮力、最大収縮力、収縮弛緩振幅、及び収縮弛緩周期が挙げられる。これらの情報は時間の関数として算出されてもよい。 In FIG. 5 , the imaging data analysis section 33 includes a measurement section 331 and a motion characteristic calculation section 332 .
The measurement unit 331 acquires the coordinates of the cell support 22 in each frame of the acquired imaging data, and measures the amount of displacement from a predetermined initial state. The measurement unit 331 acquires the coordinates of the cell support 22 in at least two frames of the acquired imaging data, and calculates the predetermined initial state from the coordinates of the cell support 22 in the first frame as a predetermined initial state. The amount of displacement of the coordinates of the cell support 22 may be measured in a second frame other than the frame defined as . The initial state may be specified by the user through the input unit 45, or may be automatically specified by the cell group motion characteristic evaluation program. For example, among a plurality of frames included in imaging data, a frame in which the coordinates of the cell support 22 are maximum or minimum may be set as the initial state. Alternatively, the initial state may be a state in which the cell group 21 does not apply stress to the cell support 22, that is, the cell group 21 is not contracted.
The motion characteristic calculator 332 integrates the displacements of the cell support 22 in each frame measured by the measurement unit 331 to calculate information about the motion characteristics of the cell group 21 . Information about the movement characteristics of the cell group 21 includes dimensional change (ie contraction-relaxation displacement), contraction force, maximum contraction force, contraction-relaxation amplitude, and contraction-relaxation cycle. These information may be calculated as a function of time.
　図６～９を用いて、撮像データ解析部３３における撮像データ解析手段について説明する。
　図６は細胞群測定装置３の処理の一例を示すフローチャートである。
　細胞群測定装置３は、はじめに撮像部３１により細胞群測定デバイス２の撮像データを取得する（ステップＳ１）。 The imaging data analysis means in the imaging data analysis unit 33 will be described with reference to FIGS. 6 to 9. FIG.
FIG. 6 is a flow chart showing an example of processing of the cell cluster measuring device 3. As shown in FIG.
The cell cluster measuring device 3 first acquires imaging data of the cell cluster measuring device 2 by the imaging unit 31 (step S1).
　次に撮像部３１は、直接又は記憶部３２に一度記憶させてから撮像データ解析部３３に撮像データを出力する。撮像データ解析部３３は、計測部３３１において撮像データの各フレームにおける細胞支持体２２の座標を取得する（ステップＳ２）。細胞支持体２２の座標を取得する手段としては、例えば細胞支持体２２のディスク部２２２の上面に座標取得用の目印をつけておき、当該目印を計測部３３１に認識させる手段であってよい。そのような目印としては、例えばディスク部２２２とは異なる色の部分、又はディスク部２２２の上面から突出する突起状の部分であってよい。 Next, the imaging unit 31 outputs the imaging data to the imaging data analysis unit 33 either directly or after being stored once in the storage unit 32 . The imaging data analysis unit 33 acquires the coordinates of the cell support 22 in each frame of the imaging data in the measurement unit 331 (step S2). Means for acquiring the coordinates of the cell support 22 may be, for example, a means for attaching a mark for coordinate acquisition to the upper surface of the disk portion 222 of the cell support 22 and making the measurement unit 331 recognize the mark. Such a mark may be, for example, a portion with a color different from that of the disc portion 222 or a projecting portion protruding from the upper surface of the disc portion 222 .
　取得される細胞支持体２２の座標としては、例えば撮像データにおける細胞支持体２２の変位方向の１次元座標であってよい。細胞支持体２２の変位方向とは、細胞群２１が収縮弛緩運動等の運動をすることによって細胞支持体２２が変位する方向であり、典型的には一方の細胞支持体からもう一方の細胞支持体に向かう方向である。細胞支持体２２の変位方向の１次元座標とは、細胞支持体２２の変位方向を正として当該方向に延伸する軸において定められる座標を意味する。当該軸の原点は特に限定されず、例えばユーザ及び／又は撮像データ解析部３３が任意に設定することができる。軸の原点は、設定された初期状態における細胞支持体２２の座標であってよい。 The acquired coordinates of the cell support 22 may be, for example, one-dimensional coordinates in the displacement direction of the cell support 22 in the imaging data. The displacement direction of the cell support 22 is the direction in which the cell support 22 is displaced by the movement of the cell group 21 such as contraction and relaxation. It is the direction towards the body. The one-dimensional coordinates in the displacement direction of the cell support 22 mean coordinates determined on an axis extending in the direction with the displacement direction of the cell support 22 being positive. The origin of the axis is not particularly limited, and can be arbitrarily set by the user and/or the imaging data analysis unit 33, for example. The origin of the axis may be the coordinates of the cell support 22 in the set initial state.
　なお、上記では撮像データの各フレームにおいて細胞支持体２２の座標を取得しているが、全てのフレームにおいて座標を取得する必要はなく、少なくとも２つのフレームにおいて座標を取得すればよい。以下、同様に、撮像データの各フレームにおいて処理を行うことを前提として細胞群測定装置３の処理の流れを説明するが、少なくとも２つのフレームにおいて処理を行えばよい。 Although the coordinates of the cell support 22 are acquired in each frame of the imaging data in the above description, it is not necessary to acquire the coordinates in all frames, and the coordinates may be acquired in at least two frames. In the following, the processing flow of the cell cluster measurement device 3 will be similarly described on the assumption that the processing is performed for each frame of the imaging data, but the processing may be performed for at least two frames.
　次に、計測部３３１は、各フレームにおいてステップＳ２で取得した細胞支持体２２の座標を、所定の初期状態からの変化量（すなわち細胞支持体２２の変位量）に変換する（ステップＳ３）。初期状態の設定をユーザがする場合は、撮像データ解析部３３は、ステップＳ１又はＳ２の後に初期状態とする１のフレームを選択させればよい。この場合、ユーザは入力部４５から初期状態とするフレームを決定し、撮像データ解析部３３に入力する。 Next, the measurement unit 331 converts the coordinates of the cell support 22 acquired in step S2 in each frame into the amount of change from a predetermined initial state (that is, the amount of displacement of the cell support 22) (step S3). When the user sets the initial state, the imaging data analysis unit 33 may select one frame to be the initial state after step S1 or S2. In this case, the user determines a frame to be the initial state from the input unit 45 and inputs it to the imaging data analysis unit 33 .
　細胞支持体２２の座標を、所定の初期状態からの変位量に変換する手段としては特に限定されないが、最も単純には初期状態に設定したフレームにおける細胞支持体２２の座標を原点として、各フレームにおける細胞支持体２２の座標を変換すればよい。例えば、第１のフレームを初期状態とした場合、第１のフレームにおける細胞支持体２２の座標がＸ（単位はピクセルやμｍ等であってよい。）であり、第２のフレームにおける細胞支持体２２の座標がＹであるとき、第２のフレームにおける細胞支持体２２の変位量はＹ－Ｘと算出できる。 The means for converting the coordinates of the cell support 22 into the amount of displacement from a predetermined initial state is not particularly limited. The coordinates of the cell support 22 in are transformed. For example, when the first frame is the initial state, the coordinate of the cell support 22 in the first frame is X (the unit may be pixels, μm, etc.), and the cell support in the second frame is When the coordinate of 22 is Y, the amount of displacement of cell support 22 in the second frame can be calculated as YX.
　次に、計測部３３１は運動特性算出部３３２に各フレームにおける細胞支持体２２の変位量を出力し、運動特性算出部３３２は当該変位量に基づいて細胞群２１の運動特性に関する情報を算出する（ステップＳ４）。運動特性算出部３３２は、例えば細胞支持体２２の変位量に基づいて各フレームにおける細胞群２１の寸法又は収縮弛緩変位量を算出する。例えば、１対の細胞支持体２２の初期状態における距離ｄがユーザにより入力部４５から与えられていれば、細胞支持体２２の変位量がＹ－Ｘであるフレームにおける細胞群２１の寸法はｄ－（Ｙ－Ｘ）と算出することができる。なお、ここでは変位方向を細胞群２１が収縮する方向とした。同様にして、細胞支持体２２の変位量から細胞群２１の収縮弛緩変位量を算出することができる。 Next, the measurement unit 331 outputs the displacement amount of the cell scaffold 22 in each frame to the motion characteristic calculation unit 332, and the motion characteristic calculation unit 332 calculates information about the motion characteristics of the cell group 21 based on the displacement amount. (Step S4). The motion characteristic calculator 332 calculates the size or contraction/relaxation displacement amount of the cell group 21 in each frame based on the displacement amount of the cell support 22, for example. For example, if the distance d in the initial state of the pair of cell scaffolds 22 is given by the user from the input unit 45, the dimension of the cell group 21 in the frame in which the displacement amount of the cell scaffolds 22 is YX is d -(YX). Here, the direction of displacement is the direction in which the cell group 21 contracts. Similarly, the amount of contraction-relaxation displacement of the cell group 21 can be calculated from the amount of displacement of the cell support 22 .
　また、細胞支持体２２の細胞群２１が形成される部分において柱状部２２１の長さ方向に対してほぼ垂直に応力を印加した際のバネ定数をあらかじめ測定し、入力部４５から設定しておくことにより、細胞群２１の収縮弛緩変位量から収縮力を算出することができる。さらに、細胞群２１の収縮弛緩変位量及び／又は収縮力を各フレームにおいて算出すれば、各フレームに対応した時刻における収縮弛緩変位量及び／又は収縮力を求めることができ、すなわち、収縮弛緩変位量及び／又は収縮力を時間の関数として算出することができる。これにより、例えば収縮弛緩振幅、収縮力の最大値、及び収縮弛緩周期等の情報を取得することができる。 In addition, the spring constant when stress is applied substantially perpendicularly to the length direction of the columnar portion 221 in the portion of the cell support 22 where the cell group 21 is formed is measured in advance and set from the input unit 45 . Thus, the contractile force can be calculated from the contraction-relaxation displacement amount of the cell group 21 . Furthermore, by calculating the contraction-relaxation displacement amount and/or the contractile force of the cell group 21 for each frame, the contraction-relaxation displacement amount and/or the contractile force at the time corresponding to each frame can be obtained. Volume and/or contractile force can be calculated as a function of time. As a result, information such as the contraction-relaxation amplitude, the maximum contraction force, and the contraction-relaxation cycle can be obtained.
　細胞群測定装置３は、以上のようにして算出された細胞群２１の運動特性に関する情報を直接又は記憶部３２に一度記憶させてから出力部３４に出力する。出力部３４は当該運動特性に関する情報を細胞群測定装置３の外部に出力する（ステップＳ５）。出力部３４は例えば細胞群測定装置３に備え付けられたディスプレイに運動特性に関する情報を出力してよい。運動特性に関する情報は、各情報の配列として例えばｃｓｖデータとして出力されてもよいし、例えば各運動特性値と時刻とをプロットしたグラフとして出力されてもよい。 The cell cluster measurement device 3 outputs the information on the movement characteristics of the cell cluster 21 calculated as described above directly or after storing it in the storage unit 32 once, to the output unit 34 . The output unit 34 outputs the information about the movement characteristics to the outside of the cell cluster measuring device 3 (step S5). The output unit 34 may output information about the movement characteristics to a display provided in the cell cluster measuring device 3, for example. The information about motion characteristics may be output as csv data as an array of each piece of information, or may be output as a graph plotting each motion characteristic value and time, for example.
　図７は、計測部３３１が撮像データの各フレームにおける細胞支持体２２の座標を取得する上記のステップＳ２の別の一態様のフローチャートを示した図である。
　この態様において、ステップＳ２は、図７に示すステップＳ２１～Ｓ２４を含む。 FIG. 7 is a diagram showing a flowchart of another aspect of step S2 in which the measurement unit 331 acquires the coordinates of the cell support 22 in each frame of the imaging data.
In this aspect, step S2 includes steps S21-S24 shown in FIG.
　計測部３３１は、はじめに撮像データにおける細胞支持体２２の変位方向を設定する（ステップＳ２１）。計測部３３１は、出力部３４においてユーザに変位方向を設定させるように促す表示をし、ユーザが入力部４５を用いて変位方向を設定してもよいし、あるいは機械学習又は深層学習等を用いて撮像データを解析することで変位方向を設定してもよい。 The measurement unit 331 first sets the displacement direction of the cell support 22 in the imaging data (step S21). The measurement unit 331 may display prompting the user to set the displacement direction on the output unit 34, and the user may set the displacement direction using the input unit 45, or may use machine learning, deep learning, or the like. Alternatively, the displacement direction may be set by analyzing the captured data.
　次に計測部３３１は、当該変位方向に対して平行な辺と垂直な辺とを有する矩形を、細胞支持体２２の縁部の少なくとも一部を含むように、解析領域として設定する（ステップＳ２２）。ここでは解析領域が変位方向に対して平行な辺と垂直な辺とを有する態様を説明するが、ステップＳ２３及びステップＳ２４により細胞支持体２２の座標が取得できる態様であれば、平行四辺形等の任意の多角形、円形、楕円形等であってよい。 Next, the measuring unit 331 sets a rectangle having sides parallel and perpendicular to the displacement direction as an analysis region so as to include at least part of the edge of the cell support 22 (step S22 ). Here, an aspect in which the analysis region has sides parallel to the displacement direction and sides perpendicular to the displacement direction will be described. any polygon, circle, ellipse, or the like.
　次に計測部３３１は、設定された解析領域の変位方向に垂直な辺のいずれかから細胞支持体２２の縁部までの距離の平均値を算出する（ステップＳ２３）。当該距離は、設定された解析領域において、変位方向とは反対側の一辺から細胞支持体２２の縁部までの距離であってよい。その場合、変位方向は、一方の細胞支持体からもう一方の細胞支持体に向かう方向であってよい。また、平均値は、例えば相加平均値であってよい。ステップＳ２３は適当な画像解析手法を用いることにより実現され得る。
　ステップＳ２３の処理の一例を図８及び９に示す。この態様において、ステップＳ２３は、図８に示すステップＳ２３１～Ｓ２３４を含む。図９は、ステップＳ２２、及びステップＳ２３１～ステップＳ２３４における解析領域の処理の一例を表す。 Next, the measurement unit 331 calculates the average value of the distances from any of the sides of the set analysis region perpendicular to the displacement direction to the edge of the cell support 22 (step S23). The distance may be the distance from one side opposite to the displacement direction to the edge of the cell support 22 in the set analysis region. In that case, the displacement direction may be the direction from one cell support to the other cell support. Also, the average value may be, for example, an arithmetic average value. Step S23 can be implemented by using a suitable image analysis technique.
An example of the processing of step S23 is shown in FIGS. In this aspect, step S23 includes steps S231-S234 shown in FIG. FIG. 9 shows an example of analysis region processing in step S22 and steps S231 to S234.
　図９に示すように、計測部３３１は、ステップＳ２１で撮像データの各フレームにおいて変位方向を設定する。図９では、変位方向は左方向である。次に計測部３３１は、細胞支持体２２の縁部の少なくとも一部を含む所定の解析領域を設定する。 As shown in FIG. 9, the measurement unit 331 sets the displacement direction for each frame of the imaging data in step S21. In FIG. 9, the direction of displacement is to the left. Next, the measurement unit 331 sets a predetermined analysis region including at least part of the edge of the cell support 22 .
　図８に戻って、計測部３３１は、その後各フレームにおいて、解析領域のスムージング・ノイズ除去を行い（ステップＳ２３１）、グレー化を行い（ステップＳ２３２）、白黒２値化を行う（ステップＳ２３３）。次いで、計測部３３１は白黒２値化をした解析領域において、変位方向とは反対側の一辺から細胞支持体２２の縁部までの距離の平均値を算出する（ステップＳ２３４）。図９に各ステップＳ２３１～２３４の処理後の解析領域の一例を示す。なお、上記ステップＳ２３１～２３３の各ステップは適宜省略してもよい。 Returning to FIG. 8, in each frame, the measurement unit 331 then performs smoothing and noise removal on the analysis area (step S231), performs graying (step S232), and performs black-and-white binarization (step S233). Next, the measurement unit 331 calculates the average value of the distance from the side opposite to the displacement direction to the edge of the cell support 22 in the black-and-white binarized analysis area (step S234). FIG. 9 shows an example of the analysis area after the processing of steps S231 to S234. Note that the steps S231 to S233 may be omitted as appropriate.
　図７に戻って、計測部３３１は、ステップＳ２３で得られた距離の平均値に基づいて細胞支持体２２の座標を取得、出力する（ステップＳ２４）。計測部３３１は、ステップＳ２３で得られた距離の平均値をそのまま細胞支持体２２の座標として出力してもよいし、何らかの演算処理（例えば加法又は減法により、ステップＳ２３で得られた距離の平均値を原点からの変位に変換する処理等）をしてから細胞支持体２２の座標として出力してもよい。 Returning to FIG. 7, the measuring unit 331 acquires and outputs the coordinates of the cell support 22 based on the average value of the distances obtained in step S23 (step S24). The measurement unit 331 may output the average value of the distances obtained in step S23 as it is as the coordinates of the cell support 22, or may calculate the average value of the distances obtained in step S23 by some arithmetic processing (for example, addition or subtraction). The coordinates of the cell support 22 may be output after performing a process such as converting the values into displacements from the origin.
　図５に戻って、出力部３４は、例えばＲＡＭ４１、ストレージ４３、ＣＰＵ４４、入力部４５、表示部４６、及びＲＯＭ４２又はストレージ４３に記憶されている細胞群運動特性評価プログラムにより実現され得る。出力部３４は、撮像部３１からの撮像データ、撮像データ解析部３３からの細胞群２１の運動特性に関する情報、又は記憶部３２に一時的に記憶されていた撮像データ若しくは細胞群２１の運動特性に関する情報を細胞群測定装置３の外部に出力する。例えば出力部３４は、上記の各種情報をユーザに向けて表示部４６に表示する。 Returning to FIG. 5, the output unit 34 can be realized by the RAM 41, the storage 43, the CPU 44, the input unit 45, the display unit 46, and the ROM 42 or the cell group motion characteristic evaluation program stored in the storage 43, for example. The output unit 34 outputs the imaging data from the imaging unit 31, the information on the motion characteristics of the cell group 21 from the imaging data analysis unit 33, or the imaging data temporarily stored in the storage unit 32 or the motion characteristics of the cell group 21. to the outside of the cell cluster measuring device 3. For example, the output unit 34 displays the above various information on the display unit 46 for the user.
　図１０に、出力部３４が表示する細胞群の運動特性に関する情報の一例を示す。図１０は、骨格筋細胞を含む細胞群の収縮弛緩変位量の時間変化のグラフを含む。また出力部３４は、収縮力の時間変化のグラフ、収縮弛緩振幅、及び収縮弛緩周期を表示してもよい。 FIG. 10 shows an example of information on the movement characteristics of the cell group displayed by the output unit 34. FIG. 10 includes a graph of temporal changes in contraction-relaxation displacement of a cell group containing skeletal muscle cells. The output unit 34 may also display a graph of changes in contractile force over time, contraction-relaxation amplitude, and contraction-relaxation cycle.
［変形例］
　以上、本実施形態の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものではない。例えば、各構成及びステップの説明における例示及び／又は好ましい態様等（好ましい、より好ましい、更に好ましい、更により好ましい態様等。）は、特に言及がない限り、それぞれを任意に組み合わせて本実施形態とすることができる。例えば、各構成について、好ましい態様として記載されている構成と、好ましい態様として記載されている構成とを組み合わせてもよいし、好ましい態様等として記載されている構成と、より好ましい態様（あるいは更に好ましい態様等）として記載されている構成とを組み合わせてもよい。また、各構成及びステップは、本実施形態の効果を阻害しない限り、適宜省略することができる。 [Modification]
An example of the present embodiment has been described above, but the present invention is not limited to the above. For example, exemplified and/or preferred aspects (preferred, more preferred, further preferred, and even more preferred) in the description of each configuration and step are arbitrarily combined with the present embodiment, unless otherwise specified. can do. For example, for each configuration, the configuration described as a preferred embodiment and the configuration described as a preferred embodiment may be combined, or the configuration described as a preferred embodiment and the like may be combined with a more preferable embodiment (or even more preferable) mode, etc.) may be combined. Moreover, each configuration and step can be omitted as appropriate as long as the effects of the present embodiment are not hindered.
　例えば、細胞群測定装置３は、記憶部３２を有していなくてもよい。この態様では、撮像部３１で取得された撮像データは直接撮像データ解析部３３に入力され、撮像データ解析部３３で算出された細胞群の運動特性は直接出力部３４に出力される。 For example, the cell cluster measuring device 3 does not have to have the storage unit 32 . In this aspect, the imaging data acquired by the imaging unit 31 is directly input to the imaging data analysis unit 33 , and the movement characteristics of the cell group calculated by the imaging data analysis unit 33 are directly output to the output unit 34 .
　また、細胞群測定デバイス２は、１対の細胞支持体２２に跨って形成されている細胞群２１に電気的刺激を与えるための１対の電極をさらに備えてもよい。この態様によれば、細胞群に対して外部からの電気的刺激を与えることで細胞群の運動を強制することができるため、細胞群の自発的な運動のみならず、外発的な運動に対する運動特性を好適に評価することができる。 In addition, the cell group measuring device 2 may further include a pair of electrodes for applying electrical stimulation to the cell group 21 formed across the pair of cell supports 22. According to this aspect, the movement of the cell group can be forced by applying an external electrical stimulus to the cell group. Motion characteristics can be favorably evaluated.
［用途］
　本実施形態の細胞群運動特性評価システム及び細胞群運動特性評価方法によれば、細胞群、特に収縮弛緩運動をする細胞群及び／又は筋細胞を含む細胞群等の運動特性を評価することができる。また、本実施形態の細胞群運動特性評価システム及び細胞群運動特性評価方法は、細胞群の成熟度を評価するために使用され得る。本実施形態の細胞群運動特性評価システム及び細胞群運動特性評価方法は、筋肉が関与する疾患の病理の解明のために使用され得る。 [Use]
According to the cell group motion characteristic evaluation system and the cell group motion characteristic evaluation method of the present embodiment, it is possible to evaluate the motion characteristics of a cell group, particularly a cell group that performs contraction-relaxation movement and/or a cell group containing muscle cells. can. In addition, the cell group motility property evaluation system and cell group motility property evaluation method of the present embodiment can be used to evaluate the degree of maturity of a cell group. The cell group motion characteristic evaluation system and cell group motion characteristic evaluation method of the present embodiment can be used to clarify the pathology of muscle-related diseases.
　例えば少なくとも１種の遺伝子をノックイン又はノックアウトさせた対象に由来する細胞群の運動特性を評価することにより、筋肉が関与する疾患に関連する遺伝子を同定し得る。
　あるいは、筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する細胞を含む細胞群の運動特性を評価することにより、筋肉が関与する疾患に関連する遺伝子を同定し得る。筋肉が関与する疾患を有する対象は、特に限定されず、例えば哺乳類（例えばマウス及びラット等のげっ歯類、又はサル及びヒト等の霊長類等）であってよく、好ましくはマウス、ラット又はヒトであり、より好ましくはヒトである。筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する細胞は、例えば疾患を有する対象に由来する多能性幹細胞から分化させた筋細胞であってよい。 Genes associated with diseases involving muscle can be identified, for example, by assessing the motility properties of cell populations derived from subjects that have had at least one gene knocked in or knocked out.
Alternatively, genes associated with muscle-involved diseases can be identified by assessing the motility properties of cell populations, including cells from subjects with muscle-involved diseases. Subjects having muscle-related diseases are not particularly limited, and may be, for example, mammals (e.g., rodents such as mice and rats, or primates such as monkeys and humans), preferably mice, rats or humans. and more preferably human. A cell derived from a subject with a disease involving muscle can be, for example, a muscle cell differentiated from a pluripotent stem cell derived from a subject with the disease.
　また、被験物質を共存させて細胞群の運動特性を測定することにより、被験物質についての細胞群の運動特性に与える影響に関する情報を取得し得る。かかる被験物質についての情報は、被験物質の毒性に関する情報であってよい。 In addition, by measuring the motility characteristics of the cell group in the presence of the test substance, it is possible to obtain information on the influence of the test substance on the motility characteristics of the cell group. Information about such a test substance may be information about the toxicity of the test substance.
（薬剤の有効性等の評価方法）
　本実施形態の細胞群運動特性評価システム及び細胞群運動特性評価方法において、被験物質を細胞群と共存させて撮像データを取得することにより、当該被験物質についての細胞群の運動特性に与える影響に関する情報を取得することができる。当該被験物質についての情報としては、例えば被験物質の毒性、及び特定の疾患に対する有効性等が挙げられる。 (Evaluation method for drug efficacy, etc.)
In the system for evaluating motility characteristics of cell groups and the method for evaluating motility characteristics of cell groups of the present embodiment, by acquiring imaging data in which a test substance coexists with a cell group, the effect of the test substance on the motility characteristics of the cell group Information can be obtained. Information about the test substance includes, for example, the toxicity of the test substance and efficacy against a specific disease.
　図１１に、所定の被験物質を用いて細胞群の運動特性を測定する場合に得られ得る結果の模式図を示す。図１１に示すように、本実施形態の細胞群運動特性評価システムは、被験物質を投与しない場合と、段階的に投与の最終濃度を増加させた場合について、細胞群の収縮力の時間変化をグラフとして表示し、比較することができ得る。 FIG. 11 shows a schematic diagram of the results that can be obtained when measuring the motility properties of a cell group using a given test substance. As shown in FIG. 11, the cell group motility property evaluation system of the present embodiment measures changes in the contractile force of the cell group over time for cases in which no test substance is administered and cases in which the final concentration of administration is increased stepwise. It may be displayed as a graph and can be compared.
　本実施形態の細胞群運動特性評価システム及び細胞群運動特性評価方法において、細胞群として筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する細胞を含む細胞群を用い、被験物質を細胞群と共存させて撮像データを取得することにより、当該疾患に対して有効となる薬剤をスクリーニングすることができる。
　当該疾患としては、例えば心筋又は骨格筋が関与する疾患であり、心疾患又は筋疾患である。また、当該疾患は、遺伝性疾患であってよい。
　筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する細胞は、例えば当該疾患を有する対象に由来する多能性幹細胞から分化した細胞であってよく、そのような細胞を含む細胞群は、例えば該疾患を有する対象に由来する多能性幹細胞から作製される筋芽細胞及び／又は筋細胞を培養して得ることができ得る。 In the cell group motility property evaluation system and cell group motility property evaluation method of the present embodiment, a cell group containing cells derived from a subject having a muscle-related disease is used as the cell group, and a test substance is allowed to coexist with the cell group. By acquiring imaging data, it is possible to screen drugs that are effective against the disease.
Examples of such diseases include diseases involving cardiac muscle or skeletal muscle, such as heart disease or muscle disease. Also, the disease may be a genetic disease.
A cell derived from a subject having a muscle-related disease may be, for example, a cell differentiated from a pluripotent stem cell derived from a subject having the disease, and a cell group containing such cells may be, for example, the disease. It can be obtained by culturing myoblasts and/or muscle cells produced from pluripotent stem cells derived from a subject having the disease.
　本実施形態の薬剤の有効性を評価する方法の一態様は、筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する多能性幹細胞から筋芽細胞及び筋細胞の少なくとも１種を作製する工程と、筋芽細胞及び筋細胞の少なくとも１種を培養して、１対の細胞支持体に跨って形成されている細胞群を得る工程と、薬剤と細胞群とを接触させる工程と、当該接触の前後において細胞群の運動特性を評価する工程と、を含む。このような態様によれば、対象とする疾患に有効な薬剤をスクリーニングすることができ、また当該薬剤の毒性を評価することができる。 One aspect of the method for evaluating the efficacy of the agent of the present embodiment includes the steps of producing at least one of myoblasts and muscle cells from pluripotent stem cells derived from a subject with a muscle-related disease; A step of culturing at least one of blast cells and muscle cells to obtain a cell group formed across a pair of cell scaffolds, a step of contacting the drug with the cell group, and before and after the contact Evaluating the motility properties of the cell population. According to such an embodiment, it is possible to screen drugs that are effective against target diseases, and to evaluate the toxicity of the drugs.
　薬剤の有効性は、例えば薬剤との接触前後における細胞群の運動特性を統計的手法により解析し、薬剤の効果の有意性を評価することで行ってよい。薬剤の有効性を評価する方法は、複数の薬剤について細胞群の運動特性の改善の程度を評価し、細胞群の運動特性を改善させた薬剤を選択するか、疾患の治療又は予防に有効であると予測される薬剤を選択する工程を含んでいてよい。 The efficacy of a drug may be evaluated, for example, by statistically analyzing the motility characteristics of cell groups before and after contact with the drug and evaluating the significance of the drug's effect. A method for evaluating the efficacy of a drug is to evaluate the degree of improvement in cell motility characteristics for multiple drugs, select a drug that has improved cell motility characteristics, or select a drug that is effective in treating or preventing a disease. A step of selecting drugs predicted to be present may be included.
［付記］
　本発明は、以下の実施形態を含む。
［１］
　細胞群を保持するための１対の柱状の細胞支持体と、
　前記１対の細胞支持体に跨って形成されている細胞群の運動特性を測定する細胞群測定装置と、を含み、
　前記細胞群測定装置は、
　前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の少なくとも一部分を含む撮像データを取得する撮像部と、
　取得された前記撮像データを用いて、所定の初期状態からの前記細胞支持体の変位量を計測する計測部と、
　前記細胞支持体の変位量に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を算出する運動特性算出部と、を含む、
　細胞群の運動特性を評価するためのシステム。
［２］
　前記計測部は、前記撮像データにおける前記細胞支持体の変位方向を設定し、前記細胞支持体の前記変位方向の１次元座標を、少なくとも前記初期状態、及び前記初期状態よりも後の第２の状態において取得し、前記初期状態での座標を基準として前記第２の状態での座標の変化量を前記細胞支持体の変位量として出力する、
　［１］に記載のシステム。
［３］
　前記計測部は、前記細胞支持体の前記変位方向の１次元座標を取得するための矩形状の解析領域であって、設定された前記変位方向に対して平行な辺と垂直な辺とを有する解析領域を、前記細胞支持体の縁部の少なくとも一部を含むように設定し、設定された前記解析領域の前記変位方向に垂直な辺のいずれかから前記細胞支持体の前記縁部までの距離の平均値を算出し、算出された平均値を前記細胞支持体の前記変位方向の１次元座標として出力する、
　［２］に記載のシステム。
［４］
　前記細胞群測定装置は、前記細胞群の運動特性に関する情報を時間の関数として出力する出力部をさらに含む、
　［１］～［３］のいずれか１つに記載のシステム。
［５］
　前記細胞群の運動特性に関する情報が、前記細胞群の収縮力を含む、
　［１］～［４］のいずれか１つに記載のシステム。
［６］
　前記１対の細胞支持体に跨って形成されている細胞群に電気的刺激を与えるための１対の電極をさらに備える、
　［１］～［５］のいずれか１つに記載のシステム。
［７］
　１対の柱状の細胞支持体に跨って形成されている細胞群を準備する工程と、
　前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の少なくとも一部分を含む撮像データを取得する工程と、
　取得された前記撮像データを用いて、所定の初期状態からの前記細胞支持体の変位量を計測する工程と、
　前記細胞支持体の変位量に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を算出する工程と、
を含む、
　細胞群の運動特性を評価する方法。
［８］
　１対の細胞支持体であって、細胞群がそれらに跨って形成されている１対の細胞支持体の少なくとも一方の少なくとも一部分を含む撮像データを取得する撮像部と、
　取得された前記撮像データを用いて、所定の初期状態からの前記細胞支持体の変位量を計測する計測部と、
　前記細胞支持体の変位量に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を算出する運動特性算出部と、
を含む、
　細胞群の運動特性を測定する細胞群測定装置。
［９］
　細胞群測定装置及びこれに備えられたコンピュータを、
　１対の細胞支持体であって、細胞群がそれらに跨って形成されている１対の細胞支持体の少なくとも一方の少なくとも一部分を含む撮像データを取得する撮像部；
　取得された前記撮像データを用いて、所定の初期状態からの前記細胞支持体の変位量を計測する計測部；及び、
　前記細胞支持体の変位量に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を算出する運動特性算出部；
として機能させる、
　細胞群の運動特性を測定するためのプログラム。
［９－１］
　［９］のプログラムが記録された、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。記録媒体は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＳＤカード、ＵＳＢメモリ等の一時的でない有形の媒体（non-transitory tangible media）であってよい。
［１０］
　被験物質を前記細胞群と共存させて前記撮像データを取得することにより、前記被験物質についての前記細胞群の運動特性に与える影響に関する情報を取得する、［１］～［６］のいずれか１つに記載のシステム。
［１１］
　前記被験物質についての情報が、前記被験物質の毒性に関する情報である、［１０］に記載のシステム。
［１２］
　前記細胞群が、筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する筋芽細胞及び筋細胞の少なくとも１種を用いて作製される細胞群であり、
　被験物質を共存させて前記細胞群の運動特性を測定することにより、前記疾患に対する被験物質の有効性を評価する、［１０］に記載のシステム。
［１３］
　前記疾患が、心筋又は骨格筋が関与する疾患である、［１２］に記載のシステム。 [Appendix]
The present invention includes the following embodiments.
[1]
a pair of columnar cell supports for holding a group of cells;
a cell group measuring device that measures the movement characteristics of the cell group formed across the pair of cell supports,
The cell group measuring device is
an imaging unit that acquires imaging data including at least a portion of at least one of the pair of cell supports;
a measurement unit that measures the amount of displacement of the cell support from a predetermined initial state using the acquired imaging data;
a motion characteristic calculation unit that calculates information about the motion characteristics of the cell group based on the displacement amount of the cell support;
A system for evaluating the motility properties of cell groups.
[2]
The measurement unit sets the displacement direction of the cell support in the imaging data, and sets the one-dimensional coordinates of the displacement direction of the cell support to at least the initial state and a second state after the initial state. obtained in the state, and outputs the amount of change in the coordinates in the second state based on the coordinates in the initial state as the amount of displacement of the cell support;
The system according to [1].
[3]
The measurement unit is a rectangular analysis area for acquiring the one-dimensional coordinates of the displacement direction of the cell support, and has sides parallel and perpendicular to the set displacement direction. An analysis region is set to include at least part of the edge of the cell support, and the distance from any side of the set analysis region perpendicular to the displacement direction to the edge of the cell support calculating the average value of the distances, and outputting the calculated average value as a one-dimensional coordinate in the displacement direction of the cell support;
The system according to [2].
[4]
The cell cluster measurement device further includes an output unit that outputs information about the movement characteristics of the cell cluster as a function of time.
The system according to any one of [1] to [3].
[5]
wherein the information about the motility properties of the cell group includes the contractile force of the cell group;
The system according to any one of [1] to [4].
[6]
Further comprising a pair of electrodes for applying electrical stimulation to the cell group formed across the pair of cell supports,
The system according to any one of [1] to [5].
[7]
a step of preparing a cell group formed across a pair of columnar cell scaffolds;
obtaining imaging data including at least a portion of at least one of the pair of cell supports;
a step of measuring the amount of displacement of the cell support from a predetermined initial state using the acquired imaging data;
a step of calculating information about the movement characteristics of the cell group based on the amount of displacement of the cell support;
including,
A method for assessing the motility properties of cell populations.
[8]
an imaging unit that acquires imaging data including at least a portion of at least one of a pair of cell scaffolds having a group of cells straddling them;
a measurement unit that measures the amount of displacement of the cell support from a predetermined initial state using the acquired imaging data;
a motion characteristic calculator that calculates information about the motion characteristics of the cell group based on the amount of displacement of the cell support;
including,
A cell group measurement device that measures the movement characteristics of cell groups.
[9]
A cell cluster measuring device and a computer provided therewith,
an imaging unit that acquires imaging data including at least a portion of at least one of a pair of cell supports and a group of cells straddling them;
a measurement unit that measures the amount of displacement of the cell support from a predetermined initial state using the acquired imaging data; and
a motion characteristic calculator that calculates information about the motion characteristics of the cell group based on the amount of displacement of the cell support;
to function as
A program for measuring the motility properties of cell groups.
[9-1]
A computer-readable recording medium in which the program of [9] is recorded. The recording medium may be non-transitory tangible media such as CD-ROM, SD card, USB memory, and the like.
[10]
Any one of [1] to [6], wherein information about the influence of the test substance on the motility characteristics of the cell group is obtained by obtaining the imaging data with the test substance coexisting with the cell group. The system described in one.
[11]
The system according to [10], wherein the information on the test substance is information on toxicity of the test substance.
[12]
The cell group is a cell group produced using at least one of myoblasts and muscle cells derived from a subject with a muscle-related disease,
The system according to [10], wherein the effectiveness of the test substance against the disease is evaluated by measuring the motility characteristics of the cell group in the presence of the test substance.
[13]
The system of [12], wherein the disease is a disease involving cardiac muscle or skeletal muscle.
　１…細胞群運動特性評価システム、２…細胞群測定デバイス、３…細胞群測定装置、２１…細胞群、２２…細胞支持体、２３…収容部、２４…空洞部、３１…撮像部、３２…記憶部、３３…撮像データ解析部、３４…出力部、４１…ＲＡＭ、４２…ＲＯＭ、４３…ストレージ、４４…ＣＰＵ、４５…入力部、４６…表示部、４７…システムバス、２２１…柱状部、２２２…ディスク部、３３１…計測部、３３２…運動特性算出部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Cell group movement characteristic evaluation system, 2... Cell group measuring device, 3... Cell group measuring apparatus, 21... Cell group, 22... Cell support, 23... Receiving part, 24... Cavity part, 31... Imaging part, 32 Memory unit 33 Imaging data analysis unit 34 Output unit 41 RAM 42 ROM 43 Storage 44 CPU 45 Input unit 46 Display unit 47 System bus 221 Column Section 222...Disk section 331...Measurement section 332...Motion characteristic calculation section.

Claims (13)

  1. 　細胞群を保持するための１対の柱状の細胞支持体と、
    　前記１対の細胞支持体に跨って形成されている細胞群の運動特性を測定する細胞群測定装置と、を含み、
    　前記細胞群測定装置は、
    　前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の少なくとも一部分を含む撮像データを取得する撮像部と、
    　取得された前記撮像データを用いて、所定の初期状態からの前記細胞支持体の変位量を計測する計測部と、
    　前記細胞支持体の変位量に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を算出する運動特性算出部と、を含む、
    　細胞群の運動特性を評価するためのシステム。     a pair of columnar cell supports for holding a group of cells;
    a cell group measuring device that measures the movement characteristics of the cell group formed across the pair of cell supports,
    The cell group measuring device is
    an imaging unit that acquires imaging data including at least a portion of at least one of the pair of cell supports;
    a measurement unit that measures the amount of displacement of the cell support from a predetermined initial state using the acquired imaging data;
    a motion characteristic calculation unit that calculates information about the motion characteristics of the cell group based on the displacement amount of the cell support;
    A system for evaluating the motility properties of cell groups.
  2. 　前記計測部は、前記撮像データにおける前記細胞支持体の変位方向を設定し、前記細胞支持体の前記変位方向の１次元座標を、少なくとも前記初期状態、及び前記初期状態よりも後の第２の状態において取得し、前記初期状態での座標を基準として前記第２の状態での座標の変化量を前記細胞支持体の変位量として出力する、
    　請求項１に記載のシステム。     The measurement unit sets the displacement direction of the cell support in the imaging data, and sets the one-dimensional coordinates of the displacement direction of the cell support to at least the initial state and a second state after the initial state. obtained in the state, and outputs the amount of change in the coordinates in the second state based on the coordinates in the initial state as the amount of displacement of the cell support;
    The system of claim 1.
  3. 　前記計測部は、前記細胞支持体の前記変位方向の１次元座標を取得するための矩形状の解析領域であって、設定された前記変位方向に対して平行な辺と垂直な辺とを有する解析領域を、前記細胞支持体の縁部の少なくとも一部を含むように設定し、設定された前記解析領域の前記変位方向に垂直な辺のいずれかから前記細胞支持体の前記縁部までの距離の平均値を算出し、算出された平均値を前記細胞支持体の前記変位方向の１次元座標として出力する、
    　請求項２に記載のシステム。     The measurement unit is a rectangular analysis area for acquiring the one-dimensional coordinates of the displacement direction of the cell support, and has sides parallel and perpendicular to the set displacement direction. An analysis region is set to include at least part of the edge of the cell support, and the distance from any side of the set analysis region perpendicular to the displacement direction to the edge of the cell support calculating the average value of the distances, and outputting the calculated average value as a one-dimensional coordinate in the displacement direction of the cell support;
    3. The system of claim 2.
  4. 　前記細胞群測定装置は、前記細胞群の運動特性に関する情報を時間の関数として出力する出力部をさらに含む、
    　請求項１に記載のシステム。     The cell cluster measurement device further includes an output unit that outputs information about the movement characteristics of the cell cluster as a function of time.
    The system of claim 1.
  5. 　前記細胞群の運動特性に関する情報が、前記細胞群の収縮力を含む、
    　請求項１に記載のシステム。     wherein the information about the motility properties of the cell group includes the contractile force of the cell group;
    The system of claim 1.
  6. 　前記１対の細胞支持体に跨って形成されている細胞群に電気的刺激を与えるための１対の電極をさらに備える、
    　請求項１に記載のシステム。     Further comprising a pair of electrodes for applying electrical stimulation to the cell group formed across the pair of cell supports,
    The system of claim 1.
  7. 　１対の柱状の細胞支持体に跨って形成されている細胞群を準備する工程と、
    　前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の少なくとも一部分を含む撮像データを取得する工程と、
    　取得された前記撮像データを用いて、所定の初期状態からの前記細胞支持体の変位量を計測する工程と、
    　前記細胞支持体の変位量に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を算出する工程と、
    を含む、
    　細胞群の運動特性を評価する方法。     a step of preparing a cell group formed across a pair of columnar cell scaffolds;
    obtaining imaging data including at least a portion of at least one of the pair of cell supports;
    a step of measuring the amount of displacement of the cell support from a predetermined initial state using the acquired imaging data;
    a step of calculating information about the movement characteristics of the cell group based on the amount of displacement of the cell support;
    including,
    A method for assessing the motility properties of cell populations.
  8. 　１対の細胞支持体であって、細胞群がそれらに跨って形成されている１対の細胞支持体の少なくとも一方の少なくとも一部分を含む撮像データを取得する撮像部と、
    　取得された前記撮像データを用いて、所定の初期状態からの前記細胞支持体の変位量を計測する計測部と、
    　前記細胞支持体の変位量に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を算出する運動特性算出部と、
    を含む、
    　細胞群の運動特性を測定する細胞群測定装置。     an imaging unit that acquires imaging data including at least a portion of at least one of a pair of cell scaffolds having a group of cells straddling them;
    a measurement unit that measures the amount of displacement of the cell support from a predetermined initial state using the acquired imaging data;
    a motion characteristic calculator that calculates information about the motion characteristics of the cell group based on the amount of displacement of the cell support;
    including,
    A cell group measurement device that measures the movement characteristics of cell groups.
  9. 　細胞群測定装置及びこれに備えられたコンピュータに、請求項７に記載の方法を実行させる、
    　細胞群の運動特性を測定するためのプログラム。     causing the cell cluster measuring device and the computer provided therein to execute the method according to claim 7,
    A program for measuring the motility properties of cell groups.
  10. 　被験物質を前記細胞群と共存させて前記撮像データを取得することにより、前記被験物質についての前記細胞群の運動特性に与える影響に関する情報を取得する、請求項１～６のいずれか１項に記載のシステム。 Acquiring information about the influence of the test substance on the motility characteristics of the cell group by acquiring the imaging data with the test substance coexisting with the cell group, according to any one of claims 1 to 6 System as described.
  11. 　前記被験物質についての情報が、前記被験物質の毒性に関する情報である、請求項１０に記載のシステム。 The system according to claim 10, wherein the information on the test substance is information on toxicity of the test substance.
  12. 　前記細胞群が、筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する筋芽細胞及び筋細胞の少なくとも１種を用いて作製される細胞群であり、
    　被験物質を共存させて前記細胞群の運動特性を測定することにより、前記疾患に対する被験物質の有効性を評価する、請求項１０に記載のシステム。     The cell group is a cell group produced using at least one of myoblasts and muscle cells derived from a subject with a muscle-related disease,
    11. The system according to claim 10, wherein the effectiveness of the test substance against the disease is evaluated by coexisting the test substance and measuring the motility characteristics of the cell group.
  13. 　前記疾患が、心筋又は骨格筋が関与する疾患である、請求項１２に記載のシステム。
     
          13. The system of claim 12, wherein the disease is a disease involving cardiac muscle or skeletal muscle.
PCT/JP2022/034440 2021-09-15 2022-09-14 System and method for evaluating motility characteristics of cell population, device used therefor, and program, and method for evaluating efficacy of drug WO2023042858A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021150207 2021-09-15
JP2021-150207 2021-09-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023042858A1 true WO2023042858A1 (en) 2023-03-23

Family

ID=85602935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/034440 WO2023042858A1 (en) 2021-09-15 2022-09-14 System and method for evaluating motility characteristics of cell population, device used therefor, and program, and method for evaluating efficacy of drug

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023042858A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140220555A1 (en) * 2011-10-12 2014-08-07 The Trustees Of The University Of Pennsylvania In vitro microphysiological system for high throughput 3d tissue organization and biological function
JP2019526255A (en) * 2016-08-26 2019-09-19 ザ ユニバーシティ オブ クィーンズランド Cardiomyocyte maturation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140220555A1 (en) * 2011-10-12 2014-08-07 The Trustees Of The University Of Pennsylvania In vitro microphysiological system for high throughput 3d tissue organization and biological function
JP2019526255A (en) * 2016-08-26 2019-09-19 ザ ユニバーシティ オブ クィーンズランド Cardiomyocyte maturation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Harris et al. Improving data quality in neuronal population recordings
Symeonidou et al. Effects of cable sway, electrode surface area, and electrode mass on electroencephalography signal quality during motion
Tolic-Nørrelykke et al. Spatial and temporal traction response in human airway smooth muscle cells
Barbero et al. Atlas of muscle innervation zones: understanding surface electromyography and its applications
JP6078943B2 (en) Image processing apparatus and method, and program
JP5860868B2 (en) System and method for determining biological motion
Russo et al. Touch position detection in electrical tomography tactile sensors through quadratic classifier
Wijesinghe et al. Computational optical palpation: a finite-element approach to micro-scale tactile imaging using a compliant sensor
CN104287733A (en) FMRI (Functional Magnetic Resonance Imaging) identification method for disguised cognition impairments
JP5723604B2 (en) Neural activity measuring apparatus and method
Monllor et al. Electroencephalography as a non-invasive biomarker of Alzheimer’s disease: a forgotten candidate to substitute CSF molecules?
Meglič et al. The piezo-resistive MC sensor is a fast and accurate sensor for the measurement of mechanical muscle activity
WO2023042858A1 (en) System and method for evaluating motility characteristics of cell population, device used therefor, and program, and method for evaluating efficacy of drug
Urdeitx et al. A computational model for cardiomyocytes mechano-electric stimulation to enhance cardiac tissue regeneration
CN102579044B (en) Electrical impedance imaging system of exciting and acquisition dual-scanning mode and information acquisition method thereof
Liu et al. Simultaneous widefield voltage and dye-free optical mapping quantifies electromechanical waves in human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes
JP2015019620A (en) Image processing apparatus, method, and program
Schmidt et al. Technical, non-visual characterization of substrate contact using carpal vibrissae as a biological model: an overview
Wilczyński et al. The relationship between the angle of curvature of the spine and sEMG amplitude of the erector spinae in young school-children
Roth Can MRI be used as a sensor to record neural activity?
Gabriel Teaching essential EMG theory to kinesiologists and physical therapists using analogies visual descriptions, and qualitative analysis of biophysical concepts
JP6436142B2 (en) Image processing apparatus and method, and program
Gao et al. Spatial reorganization of myoelectric activities in extensor digitorum for sustained finger force production
WO2023042859A1 (en) Cell group motility characteristic measurement method and cell group measurement device
JP2020185214A (en) Imaging and analysis method of skin blood capillary

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22870005

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE