WO2023153413A1 - ２種類以上の細胞を含む培養細胞における目的細胞の割合を予測するためのシステム、プログラム及び方法 - Google Patents

Abstract

ある時点における目的の細胞の割合と倍加時間に関する情報から、目的の細胞の割合を予測する解析部を含む、２種類以上の細胞を含む培養細胞における、目的の細胞の割合を予測するためのシステムを提供する。

Description

２種類以上の細胞を含む培養細胞における目的細胞の割合を予測するためのシステム、プログラム及び方法

　本発明は、２種類以上の細胞を含む培養細胞における目的細胞の割合を予測するためのシステム及び方法に関する。

　近年、損傷した組織等の修復のために、種々の細胞を移植する試みが行われている。例えば、狭心症、心筋梗塞などの虚血性心疾患により損傷した心筋組織の修復のために、胎児心筋細胞、骨格筋芽細胞、間葉系幹細胞、心臓幹細胞、ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞等の利用が試みられている（非特許文献１）。
　このような試みの一環として、スキャフォールドを利用して形成した細胞構造物や、細胞をシート状に形成したシート状細胞培養物が開発されてきた（非特許文献２）。

　このような細胞移植に用いる骨格筋芽細胞は、通常移植する対象の骨格筋組織から骨格筋芽細胞や筋衛星細胞といったＣＤ５６陽性細胞を分離して得るが、高品質の細胞集団および移植片などを得るために、採取した組織においてＣＤ５６陽性細胞の比率を高める様々な試みがなされてきた（特許文献１）。

国際公開第２０２１／０６５９８９号

Haraguchi et al., Stem Cells Transl Med. 2012 Feb;1(2):136-41 Sawa et al., Surg Today. 2012 Jan;42(2):181-4

　このように生体由来組織から目的の細胞を分離するため、様々な分離方法や分離条件が考案されてきた。しかしながら、それでもなお分離された細胞は、目的外の細胞を含み得、分離された細胞の培養工程において、目的外の細胞をも増殖させることとなり、培養後における目的の細胞の割合が所望の値よりも低下することがあるという問題が生じていた。

　本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を進める中で、２種類以上の細胞を含む培養細胞について、一定時間ごとに画像データを取得することによって、それぞれの細胞についての増殖の傾向を予測することが可能であることを見出し、かかる知見に基づいてさらに研究を重ねた結果、本発明を完成させるに至った。

　すなわち本発明は、以下に関する。
［１］２種類以上の細胞を含む培養細胞における、目的の細胞の割合を予測するためのシステムであって、
　　ある時点における目的の細胞の割合と倍加時間に関する情報から、目的の細胞の割合を予測する解析部
を含む、前記システム。
［２］培養細胞における２種類以上の細胞情報を取得する測定部をさらに含む、［１］に記載のシステム。
［３］解析部が、測定部により取得された情報から、測定時点における培養細胞における目的の細胞の割合を算出するように構成されている、［２］に記載のシステム。
［４］解析部が、測定部により取得された情報から、培養細胞に含まれる細胞の種類を推定することにより、倍加時間に関する情報を取得するように構成されている、［２］または［３］に記載のシステム。
［５］解析部が、２以上の異なる時点において測定部により取得された情報から、倍加時間に関する情報を算出するように構成されている、［２］～［４］のいずれか１つに記載のシステム。
［６］解析部が、３以上の異なる時点において測定部により取得された情報から、倍加時間の変動の傾向を算出するように構成されている、［５］に記載のシステム。
［７］解析部が、
　システム中に目的の細胞の割合の値があるか確認し、かつ、システム中に目的の細胞の割合を予測するのに充分な倍加時間に関する情報があるかを確認することで、測定部に追加測定を行わせる必要があるかどうかを判定し、
　追加測定を行わせる必要があると判定した場合、測定部に追加測定を行わせることで取得した情報から目的の細胞の割合および／または倍加時間に関する情報を算出し、
　算出した目的の細胞の割合および／または倍加時間に関する情報から、目的の細胞の割合を予測する、［２］～［６］のいずれか１つに記載のシステム。
［８］解析部が、
　２種類以上の細胞の内、１種類の細胞について倍加時間に関する情報が不明である場合、培養細胞全体の倍加時間に関する情報と、判明している細胞の倍加時間に関する情報とから、不明である１種類の細胞の倍加時間に関する情報を逆算し、
　逆算した倍加時間に関する情報に基づいて目的の細胞の割合を予測する、［１］～［７］に記載のシステム。

［９］目的情報を入力する入力部をさらに含み、解析部が、入力部に入力された目的情報に対応する目的細胞についての予測結果を算出するように構成されている、［１］～［８］のいずれか１つに記載のシステム。
［１０］解析部による解析が、学習済みモデルを用いて行われる、［１］～［９］のいずれか１つに記載のシステム。
［１１］解析部による解析結果を出力する出力部をさらに含む、［１］～［１０］のいずれか１つに記載のシステム。
［１２］２種類以上の細胞を含む培養細胞における、目的の細胞の割合を予測するためのプログラムであって、
　　目的の細胞の割合と倍加時間に関する情報から、目的の細胞の割合を予測する処理
をプロセッサに実行させる、前記プログラム。
［１３］２種類以上の細胞を含む培養細胞における、目的の細胞の割合を予測するための方法であって、
　　培養細胞における目的の細胞の割合を測定するステップ、
　　２以上の異なる時点において、培養細胞における２種類以上の細胞の割合をさらに測定し、２種類以上の細胞の倍加時間を算出するステップ、および
　　測定された２種類以上の細胞の割合と算出された倍加時間から目的の細胞の割合を予測するステップ
を含む、前記方法。

　本発明によれば、細胞培養において所望の回収予定日における目的の細胞の割合を簡便に予測することができる。また本発明によれば、細胞培養において目的の細胞の割合が所望の値となる予定日を簡便に予測することができ、最適な細胞の回収予定日を容易に設定することができる。さらに、本発明によれば、細胞培養において所望の回収予定日における目的の細胞の細胞数もまた予測することができる。
　本発明によれば、簡便に細胞の割合が予測できるため、細胞を効率よく培養することや、目的の細胞を所望の割合で含む細胞培養物を容易に得ることができる。また効率よく細胞を培養することができるため、細胞の培養に要する労力やコストも削減することができる。

図１は、本発明のシステムを用いて目的の細胞の割合を予測する一態様におけるフロー図を示す。 図２は、システムの構成例を示す模式図である。 図３は、端末の構成例を示すブロック図である。

　以下、本発明について詳細に説明する。
　一側面において、本発明は、ある時点における目的の細胞の割合と倍加時間に関する情報から、目的の細胞の割合を予測する解析部を含む、２種類以上の細胞を含む培養細胞における、目的の細胞の割合を予測するシステムおよび該システムに各処理を実行させるためのプログラムに関する。

　本発明において、培養細胞とは、細胞培養されている細胞をいう。本発明の培養細胞は、目的の細胞および１種類以上の目的外の細胞を含む。本発明において、培養細胞に含まれる細胞は、特に限定されず、例えば、接着細胞（付着性細胞）が挙げられる。接着細胞は、例えば、接着性の体細胞等を含む。体細胞の例としては、例えば、筋芽細胞（例えば、骨格筋芽細胞等）、筋衛星細胞、間葉系幹細胞（例えば、骨髄、脂肪組織、末梢血、皮膚、毛根、筋組織、子宮内膜、胎盤、臍帯血由来のもの等）、心筋細胞、線維芽細胞、心臓幹細胞等の組織幹細胞、胚性幹細胞、ｉＰＳ（induced pluripotent stem）細胞等の多能性幹細胞、滑膜細胞、軟骨細胞、上皮細胞（例えば、口腔粘膜上皮細胞、網膜色素上皮細胞、鼻粘膜上皮細胞等）、内皮細胞（例えば、血管内皮細胞等）、肝細胞（例えば、肝実質細胞等）、膵細胞（例えば、膵島細胞等）、腎細胞、副腎細胞、歯根膜細胞、歯肉細胞、骨膜細胞、皮膚細胞等が挙げられる。体細胞は、ｉＰＳ細胞から分化させたもの（ｉＰＳ細胞由来細胞）であってよく、ｉＰＳ細胞由来の心筋細胞、線維芽細胞、筋芽細胞、上皮細胞、内皮細胞、肝細胞、膵細胞、腎細胞、副腎細胞、歯根膜細胞、歯肉細胞、骨膜細胞、皮膚細胞、滑膜細胞、軟骨細胞等が挙げられる。好ましくは、培養細胞に含まれる目的の細胞は、筋芽細胞である。より好ましくは、培養細胞に含まれる目的の細胞は、筋芽細胞であり、目的外の細胞は線維芽細胞である。

　本発明のシステムは、最低限解析部があれば成り立つが、測定部をさらに含むこともできる。
　本発明において、「測定部」とは、培養細胞における２種類以上の細胞情報を取得する部分をいう。本発明において、「細胞情報」とは、２種類以上の細胞を含む培養細胞における、各細胞の割合や倍加時間を算出するために用いられる情報をいう。かかる情報には、これらに限定されるものではないが、細胞の大きさ、色、形状、数などに関する情報を含む。細胞情報を取得する方法としては、既知の任意の方法を用いることができるが、典型的には、画像データを取得することのできる光学装置を用いて培養細胞についての画像データを取得することが挙げられる。細胞情報を取得する方法として、既知の任意のセルカウント手法を利用して、各細胞の数に関する情報を取得してもよい。

　本発明において、「解析部」とは、測定部により取得された情報および倍加時間に関する情報から目的の細胞の割合を予測する部分をいうが、本発明のシステムにおける解析部は、測定部により取得された情報に代えて、ある時点における既知の目的の細胞の割合を用いることによっても目的の細胞の割合を予測することができる。解析部は、これらに限定されないが、以下の機能を有していてもよい：（ｉ）測定部により取得された情報から、目的の細胞の割合を算出する；（ｉｉ）２以上の異なる時点において測定部により取得された情報から、倍加時間を算出する；（ｉｉｉ）目的の細胞の割合を予測する；（ｉｖ）測定部による追加測定の要否を判定する（ｖ）測定部により取得された情報から細胞の種類を推定する。解析部は、測定部により取得された情報や入力された情報を解析するためのプロセッサなどを含むことができる。

　測定部により取得された情報は、培養細胞の画像データを含み、解析部は、取得された画像データを画像処理などに供することにより、画像中に含まれる細胞の大きさ、色、形状、数などの情報を抽出することができる。解析部は、細胞の大きさ、色、形状などの情報から２種類以上の細胞をそれぞれ区別することができ、培養細胞に何種類の細胞が含まれているかを算出することができる。また、解析部は、２種類以上の細胞のそれぞれについて割合を算出することができる。解析部は、例えば、３種類以上の細胞を含む培養細胞において、２種類以上の目的外の細胞が、大きさ、色、形状などの情報から区別できない場合であっても、区別できない２種類以上の細胞を、１種類の細胞として捉えて解析することができる。すなわち、培養細胞がＡ細胞、Ｂ細胞およびＣ細胞を含むとき、解析部は、Ａ細胞および（Ｂ細胞＋Ｃ細胞）という細胞を含むと捉えて解析することができる。
　本発明において「目的の細胞の割合を予測する」とは、目的の細胞について、一定期間培養後の特定の時点における培養細胞における目的の細胞の割合を予測することおよび、経時的な割合の変化を予測することを含む。解析部はまた、予測された経時的な割合の変化に基づき、培養日毎の目的の細胞の予測される割合を列挙したリストや、時間を横軸に、予測される目的の細胞の割合を縦軸にしたグラフを作成することができる。

　解析部は、目的の細胞の割合を予測することができる。解析部は、少なくとも１つの時点において測定部により取得された情報から、情報が取得された時点における目的の細胞の割合を算出する。このとき、目的の細胞の割合を算出するためには、少なくとも２種類の細胞の細胞情報、例えば、細胞の数、を取得しなければならない。すなわち、２種類以上の細胞を含む培養細胞においては、目的の細胞の細胞情報、目的外の細胞の細胞情報および培養細胞全体の細胞情報の内少なくとも２種類の細胞情報を取得しなければならない。解析部は、前記特定の時点における目的の細胞の割合を起点として、倍加時間に関する情報から、細胞の増殖曲線などの細胞がどのように増殖していくかを表すモデルを作成することで、目的の細胞の割合を予測することができる。

　解析部はまた、少なくとも１つの時点において測定部において取得された情報から、情報が取得された時点における培養細胞全体での目的の細胞の数を算出する。このとき、複数の測定部により培養細胞全体を分割して情報を取得し、それぞれの情報における目的の細胞の数の総数を算出してもよいが、１つの測定部により情報を取得された範囲が、培養細胞全体においてどの程度のものであるかの比率を算出し、取得された情報における目的の細胞の数とかかる比率より算出してもよい。解析部は、前記特定の時点における目的の細胞の数を起点として、倍加時間に関する情報から細胞の増殖曲線などの細胞がどのように増殖していくかを表すモデルを作成することで、目的の細胞の数を予測することができる。
　本発明において、「倍加時間に関する情報」とは、２種類以上の細胞を含む培養細胞を構成する各細胞の、細胞数が２倍になるまでに要する培養時間に関する情報をいう。細胞の倍加時間は、細胞の種類によって概ね決定されるが、細胞の種類によっては培養環境などによって変動し得、培養の途中で変動することもあり得る。倍加時間に関する情報は、倍加時間および倍加時間の変動の傾向を含んでもよい。

　解析部は、２以上の異なる時点における測定部により取得された情報から、倍加時間に関する情報を算出することができる。測定部により取得された情報は、情報の取得時におけるそれぞれの種類の細胞および／または培養細胞全体の細胞数に関する情報を含むため、異なる２時点における測定部により取得された情報から、解析部は、異なる２時点間で、それぞれの種類の細胞および／または培養細胞全体の細胞がどれだけ増加したかを算出することができる。かかる算出結果から、それぞれの種類の細胞および／または培養細胞全体の倍加時間に関する情報を算出することができる。解析部により算出される倍加時間に関する情報は、目的の細胞についての倍加時間に関する情報、目的外の細胞についての倍加時間に関する情報、および培養細胞全体の倍加時間に関する情報を含むことができる。

　解析部は、測定部に追加測定を行わせる必要があるかどうかを判定することができる。例えば、解析部は、追加測定を行わせる必要があるかどうかを判定するために、システム中に目的の細胞の割合の値があるか確認することができるよう構成されていてもよい。目的の細胞の割合の値があるか確認することは、目的の細胞の割合を算出するための細胞情報があると確認すること、および測定部により取得された情報から、目的の細胞の割合を算出し、算出された値を確認することを含んでもよい。さらに、解析部は、システム中に目的の細胞の割合を予測するのに充分な倍加時間に関する情報があるかを確認することができるよう構成されていてもよい。充分な倍加時間に関する情報を確認することは、充分な倍加時間に関する情報を算出するための２以上の異なる時点における細胞情報があると確認すること、および２以上の異なる時点において測定部によって取得された情報から、充分な倍加時間に関する情報を算出し、算出された倍加時間に関する情報を確認することを含んでもよい。

　追加測定の判定は、以下に記載されるように行われてもよい。ある時点における目的の細胞の割合および目的の細胞の割合を予測するのに充分な倍加時間に関する情報が既知である場合、解析部は、目的の細胞の割合の値および目的の細胞の割合を予測するのに充分な倍加時間に関する情報があることを確認し、追加測定が不要であると判定することができ、次いで目的の細胞の割合を予測する処理へと進む。ある時点における目的の細胞の割合が不明であるが、目的の細胞の割合を予測するのに充分な倍加時間に関する情報が既知である場合、解析部は、目的の細胞の割合の値があると確認できず、追加測定が必要であると判定することができる。かかる場合、一回追加測定を行うことにより、解析部は、測定部により取得された情報から測定時における目的の細胞の割合を算出することができるため、追加測定後に、目的の細胞の割合の値および目的の細胞の割合を予測するのに充分な倍加時間に関する情報があることを確認し、さらなる追加測定が不要であると判定することができ、次いで目的の細胞の割合を予測する処理へと進む。ある時点における目的の細胞の割合が不明であり、倍加時間に関しても不明であるかまたは充分な倍加時間に関する情報がない場合、解析部は、測定時における目的の細胞の割合、および目的の細胞の割合を予測するのに充分な倍加時間に関する情報の両方が算出されるまで、追加測定が必要であると判定し続けることができる。かかる場合、充分な回数の追加測定が行われ、測定時における目的の細胞の割合、および目的の細胞の割合を予測するのに充分な倍加時間に関する情報の両方が解析部により算出されたときに、目的の細胞の割合の値および目的の細胞の割合を予測するのに充分な倍加時間に関する情報があることが確認され、さらなる追加測定が不要であると判定することができ、次いで目的の細胞の割合を予測する処理へと進む。

　解析部は、２種類以上の細胞の内、１種類の細胞について倍加時間が不明である場合、培養細胞全体についての倍加時間と判明している倍加時間から、不明である１種類の細胞についての倍加時間を逆算することができる。すなわち、培養細胞がＡ細胞とＢ細胞を含む場合に、Ａ細胞の倍加時間と培養細胞全体（Ａ細胞＋Ｂ細胞）についての倍加時間が判明していると、これらの倍加時間からＢ細胞の倍加時間が逆算することができる。また、培養細胞がＡ細胞、Ｂ細胞とＣ細胞を含む場合であって目的の細胞がＡ細胞である場合に、目的の細胞（Ａ細胞）の倍加時間、目的外の細胞（Ｂ細胞＋Ｃ細胞）の倍加時間と培養細胞全体（Ａ細胞＋Ｂ細胞＋Ｃ細胞）のうちいずれか２つについての倍加時間が判明していると、これらの倍加時間から残る１つ倍加時間が逆算することができる。したがって、２種類以上の細胞を含む培養細胞において、目的の細胞の割合を予測するためには、目的の細胞の倍加時間に関する情報、目的外の細胞の倍加時間に関する情報および培養細胞全体の倍加時間に関する情報の内少なくとも２種類が、判明しているか算出されなければならない。

　培養細胞に含まれる２種類以上の細胞すべてについて、倍加時間に関する情報が判明している場合は、解析部は、測定部により取得された情報から算出した、情報が取得された時点における各細胞の割合と、これらの倍加時間に関する情報から目的の細胞の割合を予測することができる。

　培養細胞に２種類の細胞が含まれており、その内の目的の細胞についてのみ、倍加時間に関する情報が判明している場合は、解析部は、２以上の異なる時点において測定部により取得された情報から、培養細胞全体の倍加時間に関する情報を算出することで、目的外の細胞の倍加時間に関する情報を逆算することができる。したがって、既知の目的の細胞についての倍加時間に関する情報および逆算された目的外の細胞の倍加時間に関する情報を用いることにより、目的の細胞の割合を予測することができる。培養細胞に３種類以上の細胞が含まれており、その内の目的の細胞についてのみ、倍加時間に関する情報が判明している場合においても、解析部は、倍加時間に関する情報が不明である２種類以上の目的外の細胞を１種類の細胞と捉えることにより、培養細胞が２種類の細胞を含む場合と同様にして、目的の細胞の割合を予測することができる。

　培養細胞に２種類の細胞が含まれており、その両方の細胞について倍加時間が判明しているが、一方の細胞の倍加時間が変動する傾向を有するものである場合についても、解析部は、上述した培養細胞に含まれる２種類の細胞の内目的の細胞についてのみ倍加時間に関する情報が判明している場合と同様にして、目的の細胞の割合を予測することができる。このような場合により高い精度で予測するために、解析部は、測定部が３以上の異なる時点において細胞情報を取得するように追加測定の判定をし、さらにそれぞれの連続する２時点において算出された倍加時間を比較することにより、倍加時間の変動の傾向を算出することができる。解析部は、算出された倍加時間の変動の傾向をも加味して、目的の細胞の割合を予測する。

　培養細胞に２種類の細胞が含まれており、その両方の細胞について倍加時間が不明である場合は、解析部は、２以上の異なる時点において測定部により取得された情報から、それぞれの細胞についての倍加時間に関する情報を算出することで、目的の細胞の割合を予測することができる。培養細胞に３種類以上の細胞が含まれており、その内の全ての細胞について倍加時間に関する情報が不明である場合においても、解析部は、２種類以上の目的外の細胞を１種類の細胞と捉えることにより、培養細胞が２種類の細胞を含む場合と同様にして、目的の細胞の割合を予測することができる。

　培養細胞に２種類の細胞が含まれており、その両方の細胞について倍加時間が判明しているが、両方の細胞が倍加時間が変動する傾向を有するものである場合についても、解析部は、上述した培養細胞に含まれる２種類の細胞の内両方の細胞について倍加時間に関する情報が不明である場合と同様にして、目的の細胞の割合を予測することができる。このような場合により高い精度で予測するために、解析部は、測定部が３以上の異なる時点において細胞情報を取得するように追加測定の判定をし、さらにそれぞれの連続する２時点において算出された倍加時間を比較することにより、倍加時間の変動の傾向を算出することができる。解析部は、算出された倍加時間の変動の傾向をも加味して、目的の細胞の割合を予測する。

　解析部はまた、測定部により取得された情報、例えば画像データから、細胞の種類を推測することができる。解析部は、測定部により取得された画像データを、画像処理などの解析を行い、予め用意した細胞の種類とその細胞についての、大きさ、色、形状などの特徴とを列挙したリストと比較することよって、細胞の種類を推測することができる。このような推測は、学習済みモデルを用いることで、さらに正確に行うこともできる。また、解析部は、推測された細胞の種類を、予め用意した細胞の種類と細胞の倍加時間に関する情報とを列挙したリストと比較することによって、推測された細胞における倍加時間に関する情報を抽出し、かかる情報を目的の細胞の割合を予測するために用いることができる。

　本発明のシステムは、目的情報を入力する入力部をさらに含むことができる。本発明において、「目的情報」とは、培養細胞における目的の細胞の所望の割合、および培養細胞の回収予定日などを含む。
　入力部によって、目的情報が入力されたとき、解析部は、予測された目的細胞の割合に基づき、目的情報に対応する目的細胞についての予測結果を算出することができる。例えば、目的情報として、目的細胞の所望の割合が入力された場合、目的細胞についての予測結果として、目的細胞が所望の割合となる回収予定日が算出される。別の例として、目的情報として、回収予定日が入力された場合には、入力された回収予定日における目的細胞の割合が算出される。
　入力部は、また既知の倍加時間に関する情報を解析部へ入力する機能を有していてもよい。入力部は、システムの操作者、または外部のシステムが、測定パラメータやプログラムを入力する部分であり、種々の入力インターフェース、例えば、電気や光等の信号を他のシステムから受け取る手段（電線、光ファイバー、コネクタ、無線通信装置等）、ボタン、キーボード、タッチパネル等を含むことができる。

　本発明のシステムは、さらに、記憶部、出力部などを含んでもよい。記憶部は、測定部により取得された情報、解析部により解析された情報、システムを作動させるためのプログラム等を保存する部分であり、種々の電子記憶媒体、例えば、半導体メモリ、ハードディスク、クラウドサーバー等を含むことができる。出力部は、測定部により取得された情報、倍加時間に関する情報、解析部により解析された情報などに基づき、所定の信号を発する部分であり、種々の出力インターフェース、例えば、電気や光等の信号を出力する手段（電線、光ファイバー、コネクタ、無線通信装置等）、ディスプレイ、タッチパネル、プリンタ、パトランプ、ブザー、音声合成装置等を含むことができる。入力部および出力部を一体化してもよく、汎用コンピュータやスマートフォンを利用してもよい。本発明のシステムは、汎用コンピュータのためのソフトウェアや、スマートフォンのためのアプリケーションを含んでもよく、測定部により取得された情報、解析部により解析された情報などをメールやアプリプッシュ通知で、利用者に送信するように構成することもできる。

　解析部による解析、すなわち、種々の予測、算出および／または判定は、測定部により取得された情報などのある時点における目的の細胞の割合と倍加時間に関する情報とを解析することで行うことができるが、かかる解析を学習済みモデルを用いて行うこともできる。学習済みモデルは、例えば、予めサンプルとして２種類以上の細胞を含む培養細胞を用意し、細胞を一定期間培養した後のそれぞれの細胞の割合（正解データ）と、かかる培養細胞のある特定の時点におけるそれぞれの細胞の細胞情報、それぞれの細胞についての倍加時間に関する情報とを、複数の情報に渡って機械学習させることにより生成することができる。正解データには、例えば、画像データからの細胞の種類の特定や、かかる細胞における倍加時間やその変動の傾向、倍加時間の変動の大きな細胞における倍加時間に関する情報など、熟練の技術者にしか判断できない情報を含めることができ、測定部により取得された情報から目的の細胞の割合を予測する様々なパターンを認識できるように構成することができる。当業者であれば、種々の学習データ、学習方法、学習モデルを組み合わせることができる。回収予定日の培養細胞における目的の細胞の割合、目的の細胞が所望の割合となる予定日の算出は、解析部が予測した目的の細胞の割合から本発明のシステムを取り扱う作業者が行ってもよく、かかる作業者による判定を学習済みモデルの更新を行うための学習データとして使用してもよい。回収予定日に培養細胞における目的の細胞の割合を測定し、かかる測定結果を学習データとして使用してもよい。

　本発明は、別の側面において、培養細胞における２種類以上の細胞の割合を測定するステップ、２以上の異なる時点において、培養細胞における２種類以上の細胞の割合をさらに測定し、２種類以上の細胞の倍加時間を算出するステップ、および測定された２種類以上の細胞の割合と算出された倍加時間から目的の細胞の割合を予測するステップを含む、２種類以上の細胞を含む培養細胞における、目的の細胞の割合を予測する方法に関する。
　本発明の方法は、上記の本発明のシステムを用いて目的の細胞の割合を予測するものであってもよい。

　以下に、本発明のシステムを図面を参照してより詳細に説明するが、これは本発明の特定の具体例を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。

　一態様において、本発明におけるシステムは、図１に示されたフロー図に基づいて動作することができる。
　図１は、本発明のシステムを用いて目的の細胞の割合を予測する一態様におけるフロー図を示す。
（ｉ）ある時点における目的の細胞の割合および倍加時間に関する情報がシステムに入力されている場合
　図示されるように、本発明のシステムは、プログラムにより開始されると、（Ｆ１）解析部は、入力されたある時点における細胞の割合の値があることを確認する。次いで、（Ｆ２）解析部は、入力された倍加時間に関する情報があることを確認する。（Ｆ３）解析部は、入力されたある時点における目的の細胞の割合の値および倍加時間に関する情報が存在するために、追加測定が不要であると判定し、（Ｆ５）目的の細胞の割合を予測して、（Ｆ６）予測された目的の細胞の割合を出力部に対して出力する。（Ｆ７）次に作業者は、入力部に目的情報を入力する。（Ｆ８）解析部は、入力された目的情報に対応した予測結果を算出し、（Ｆ９）出力部に対して予測結果を出力して、プログラムを終了する。

（ｉｉ）倍加時間に関する情報がシステムに入力されているが、ある時点における目的の細胞の割合が入力されていない場合
　図示されるように、本発明のシステムは、プログラムにより開始されると、（Ｆ１）解析部は、ある時点における細胞の割合の値がないことを確認する。次いで、（Ｆ２）解析部は、入力された倍加時間に関する情報について確認する。（Ｆ３）解析部は、ある時点の細胞の割合がないために、追加測定が必要であると判定し、（Ｆ４）測定部によって、細胞情報を取得する。（Ｆ１）細胞情報の取得後、解析部は、細胞情報から測定時における目的の細胞の割合を算出し、算出された割合をもってある時点の細胞の割合の値があることを確認する。次いで、（Ｆ２）解析部は、入力された倍加時間に関する情報があることを確認する。（Ｆ３）解析部は、算出された測定時における目的の細胞の割合の値および倍加時間に関する情報が存在するために、追加測定が不要であると判定し、（Ｆ５）目的の細胞の割合を予測して、（Ｆ６）予測された目的の細胞の割合を出力部に対して出力する。（Ｆ７）次に作業者は、入力部に目的情報を入力する。（Ｆ８）解析部は、入力された目的情報に対応した予測結果を算出し、（Ｆ９）出力部に対して予測結果を出力して、プログラムを終了する。

（ｉｉｉ）ある時点における目的の細胞の割合がシステムに入力されているが、充分な倍加時間に関する情報が入力されていない場合
　図示されるように、本発明のシステムは、プログラムにより開始されると、（Ｆ１）解析部は、入力されたある時点における細胞の割合の値があることを確認する。次いで、（Ｆ２）解析部は、充分な倍加時間に関する情報がないことを確認する。（Ｆ３）解析部は、充分な倍加時間に関する情報がないために、追加測定が必要であると判定し、（Ｆ４）測定部によって、細胞情報を取得する。（Ｆ１）細胞情報の取得後、解析部は、入力されたある時点における細胞の割合の値があることを確認する。次いで、（Ｆ２）解析部は、充分な倍加時間に関する情報がなく、および充分な倍加情報に関する情報を算出するための細胞情報がないことを確認する。（Ｆ３）解析部は、充分な倍加時間に関する情報がないために、追加測定が必要であると判定し、（Ｆ４）測定部によって、細胞情報を取得する。システムは、解析部が充分な倍加時間に関する情報が算出するまで（Ｆ１）～（Ｆ４）の処理を繰り返す。充分な倍加時間に関する情報が算出されると、（Ｆ３）解析部は、算出された測定時における目的の細胞の割合の値および倍加時間に関する情報が存在するために、追加測定が不要であると判定し、（Ｆ５）目的の細胞の割合を予測して、（Ｆ６）予測された目的の細胞の割合を出力部に対して出力する。（Ｆ７）次に作業者は、入力部に目的情報を入力する。（Ｆ８）解析部は、入力された目的情報に対応した予測結果を算出し、（Ｆ９）出力部に対して予測結果を出力して、プログラムを終了する。

（ｉｖ）ある時点における目的の細胞の割合および充分な倍加時間に関する情報がシステムに入力されていない場合
　図示されるように、本発明のシステムは、プログラムにより開始されると、（Ｆ１）解析部は、ある時点における目的の細胞の割合の値がないことを確認する。次いで、（Ｆ２）解析部は、充分な倍加時間に関する情報がないことを確認する。（Ｆ３）解析部は、ある時点における目的の細胞の割合の値および充分な倍加時間に関する情報がないために、追加測定が必要であると判定し、（Ｆ４）測定部によって、細胞情報を取得する。（Ｆ１）細胞情報の取得後、解析部は、細胞情報から測定時における目的の細胞の割合を算出し、算出された割合をもってある時点の細胞の割合の値があることを確認する。次いで、（Ｆ２）解析部は、充分な倍加時間に関する情報がなく、および充分な倍加情報に関する情報を算出するための細胞情報がないことを確認する。（Ｆ３）解析部は、充分な倍加時間に関する情報がないために、追加測定が必要であると判定し、（Ｆ４）測定部によって、細胞情報を取得する。システムは、解析部が充分な倍加時間に関する情報が算出するまで（Ｆ１）～（Ｆ４）の処理を繰り返す。充分な倍加時間に関する情報が算出されると、（Ｆ３）解析部は、算出された測定時における目的の細胞の割合の値および倍加時間に関する情報が存在するために、追加測定が不要であると判定し、（Ｆ５）目的の細胞の割合を予測して、（Ｆ６）予測された目的の細胞の割合を出力部に対して出力する。（Ｆ７）次に作業者は、入力部に目的情報を入力する。（Ｆ８）解析部は、入力された目的情報に対応した予測結果を算出し、（Ｆ９）出力部に対して予測結果を出力して、プログラムを終了する。
　上記（ｉ）～（ｉｖ）のいずれにおいても、目的情報に対応した予測結果の算出は、出力部に対して出力された目的の細胞の割合を基に作業者が行ってもよい。目的情報の入力は、測定部が細胞情報を取得する前に入力されてもよい。

　図２は、システム１００の構成例を示す模式図である。本発明におけるシステム１００は、端末１、カメラ２を含む。

　端末１は、種々の情報処理が可能な情報処理装置であり、例えばパーソナルコンピュータである。端末１は、自装置にインストールされたプログラムを実行することで、上述の解析部、入力部、出力部として機能する。

　カメラ２は、培養細胞を撮像するカメラであり、例えば図２に示すように、細胞を培養する容器３を下方から撮像する。カメラ２は、上述の測定部として機能する。

　図３は、端末１の構成例を示すブロック図である。端末１は、制御部１１、主記憶部１２、通信部１３、表示部１４、入力部１５、及び補助記憶部１６を備える。
　制御部１１は、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の演算処理装置を有し、補助記憶部１６に記憶されたプログラムＰを読み出して実行することにより、種々の情報処理、制御処理等を行う。主記憶部１２は、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の一時記憶領域であり、制御部１１が演算処理を実行するために必要なデータを一時的に記憶する。通信部１３は、通信に関する処理を行うための通信モジュールであり、外部と情報の送受信を行う。表示部１４は、液晶ディスプレイ等の表示画面であり、画像を表示する。入力部１５は、キーボード、マウス等の操作インターフェースであり、作業者から操作入力を受け付ける。補助記憶部１６は、ハードディスク等の不揮発性記憶領域であり、制御部１１が処理を実行するために必要なプログラムＰ（プログラム製品）、その他のデータを記憶している。

　なお、端末１は、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬型記憶媒体１ａを読み取る読取部を備え、可搬型記憶媒体１ａからプログラムＰを読み取って実行するようにしても良い。

　以上、本発明によれば、細胞の所望の回収予定日における割合を簡便に予測することができる。また本発明によれば、目的の細胞の割合が所望の値となる予定日を簡便に予測することができ、最適な細胞の回収予定日を容易に設定することができる。さらに、本発明によれば、細胞培養において所望の回収予定日における目的の細胞の細胞数もまた予測することができる。本発明によれば、簡便に細胞の割合が予測できるため、細胞を効率よく培養することや、目的の細胞を所望の割合で含む細胞培養物を容易に得ることができる。また効率よく細胞を培養することができるため、細胞の培養に要する労力やコストも削減することができる。

　以上、本発明のシステムの一態様を説明したが、上記以外の様々な態様が可能であることを理解されたい。したがって、上記の態様を、本発明の思想を逸脱しない範囲で改変した種々の態様もまた本発明の範囲に包含され、かかる改変は当業者にとって理解可能である。
 

Claims (13)

1. 　２種類以上の細胞を含む培養細胞における、目的の細胞の割合を予測するためのシステムであって、
   　　ある時点における目的の細胞の割合と倍加時間に関する情報から、目的の細胞の割合を予測する解析部
   　を含む、前記システム。
2. 　培養細胞における２種類以上の細胞情報を取得する測定部をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
3. 　解析部が、測定部により取得された情報から、測定時点における培養細胞における目的の細胞の割合を算出するように構成されている、請求項２に記載のシステム。
4. 　解析部が、測定部により取得された情報から、培養細胞に含まれる細胞の種類を推定することにより、倍加時間に関する情報を取得するように構成されている、請求項２または３に記載のシステム。
5. 　解析部が、２以上の異なる時点において測定部により取得された情報から、倍加時間に関する情報を算出するように構成されている、請求項２～４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 　解析部が、３以上の異なる時点において測定部により取得された情報から、倍加時間の変動の傾向を算出するように構成されている、請求項５に記載のシステム。
7. 　解析部が、
   　システム中に目的の細胞の割合の値があるか確認し、かつ、システム中に目的の細胞の割合を予測するのに充分な倍加時間に関する情報があるかを確認することで、測定部に追加測定を行わせる必要があるかどうかを判定し、
   　追加測定を行わせる必要があると判定した場合、測定部に追加測定を行わせることで取得した情報から目的の細胞の割合および／または倍加時間に関する情報を算出し、
   　算出した目的の細胞の割合および／または倍加時間に関する情報から、目的の細胞の割合を予測する、請求項２～６のいずれか１項に記載のシステム。
8. 　解析部が、
   　２種類以上の細胞の内、１種類の細胞について倍加時間に関する情報が不明である場合、培養細胞全体の倍加時間に関する情報と、判明している細胞の倍加時間に関する情報とから、不明である１種類の細胞の倍加時間に関する情報を逆算し、
   　逆算した倍加時間に関する情報に基づいて目的の細胞の割合を予測する、請求項１～７に記載のシステム。
9. 　目的情報を入力する入力部をさらに含み、解析部が、入力部に入力された目的情報に対応する目的細胞についての予測結果を算出するように構成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 　解析部による解析が、学習済みモデルを用いて行われる、請求項１～９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 　解析部による解析結果を出力する出力部をさらに含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 　２種類以上の細胞を含む培養細胞における、目的の細胞の割合を予測するためのプログラムであって、
    　　目的の細胞の割合と倍加時間に関する情報から、目的の細胞の割合を予測する処理
    をプロセッサに実行させる、前記プログラム。
13. 　２種類以上の細胞を含む培養細胞における、目的の細胞の割合を予測するための方法であって、
    　　培養細胞における目的の細胞の割合を測定するステップ、
    　　２以上の異なる時点において、培養細胞における２種類以上の細胞の割合をさらに測定し、２種類以上の細胞の倍加時間を算出するステップ、および
    　　測定された２種類以上の細胞の割合と算出された倍加時間から目的の細胞の割合を予測するステップ
    　を含む、前記方法。
     
     

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