WO2024075845A1 - 細胞培養のためのシステムおよび資材 - Google Patents

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WO2024075845A1
WO2024075845A1 PCT/JP2023/036617 JP2023036617W WO2024075845A1 WO 2024075845 A1 WO2024075845 A1 WO 2024075845A1 JP 2023036617 W JP2023036617 W JP 2023036617W WO 2024075845 A1 WO2024075845 A1 WO 2024075845A1
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WO
WIPO (PCT)
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cell culture
information
cells
work
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/036617
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健司 岩谷
陽介 井浦
湧稀 井上
Original Assignee
阪神化成工業株式会社
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 阪神化成工業株式会社 filed Critical 阪神化成工業株式会社
Publication of WO2024075845A1 publication Critical patent/WO2024075845A1/ja

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    • 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
    • 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
    • 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
    • C12M3/00—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to a system and materials for cell culture. More specifically, the present disclosure relates to a system for collecting and/or providing information about cell culture, components used in the system, and methods for using the system.
  • the system of the present disclosure has a function for providing a user with information for appropriately culturing cells (recommendation system).
  • the system of the present disclosure can provide optimal culture conditions for cell culture and traceability of cultured cell materials to ensure the quality of cultured cells.
  • pluripotent cells such as ES cells and iPS cells have been widely used in regenerative medicine, drug development, and disease elucidation, but in order to use these cells appropriately, they must be cultured properly.
  • Some conventional cell culture systems are equipped with a cell observation system that can easily evaluate the quality of cells.
  • the quality of cultured cells cannot always be determined by observing the cultured cells, and cells identified as the same through observation may only show different properties after subsequent processing, so sorting of cultured cells may not be sufficient to guarantee the quality of the cultured cells. Therefore, it may be beneficial to control the quality of cultured cells at the cell culture stage.
  • the present disclosure provides a system that enables cells to be cultured appropriately by systematically handling various information related to cell culture.
  • the present disclosure also provides a configuration for inputting appropriate information into the system.
  • the present invention provides the following: (Item 1) A cell culture device including a working space, an imaging unit for imaging the working space, and an electromagnetic reader; A cell culture system comprising: The recording unit is Work information regarding work performed using the cell culture device; and Material information of cell culture materials used for the work; and and storing the result information of the work in association with the result information of the work. system.
  • the cell culture material has a tag on a surface thereof, the tag including a first label that can be read by an image and a second label that can be read electromagnetically; the imaging unit images the first sign, the electromagnetic reader reading the second indicia;
  • the cell culture system comprises: an image data processing unit that generates image identification information from data acquired by capturing an image of the first sign; an electromagnetic data processing unit that generates electromagnetic identification information from data acquired by detecting a signal of the second indicator; Further equipped with The material information includes the image identification information and the electromagnetic identification information. Any of the above systems. (Item 3) The system of any of the preceding items, wherein the cell culture device comprises the image data processing unit and/or the electromagnetic data processing unit.
  • the lot information includes at least one of the following information: manufacturing conditions, shipping time, delivery time, transportation history, storage history, manufacturer, and distributor of the cell culture material.
  • the product information includes at least one of information on the composition, performance, and use of the cell culture material.
  • the work information includes at least one of information on an operator, a time of work, a type of cell, and a culture protocol.
  • the work information further includes at least one of information on data acquired by the imaging unit of the cell culture equipment, an operating status of the cell culture equipment, a time when the cell culture materials are stored in the cell culture equipment, a time when the cell culture materials are removed from the cell culture equipment, and a retention period of the cell culture materials in the cell culture equipment.
  • the result information includes at least one of the following information: data acquired by the imaging unit of the cell culture device, cell death rate, proliferation, differentiation state, captured images, genetic and/or chromosomal abnormalities, and biochemical experimental data.
  • an input unit for inputting work schedule information regarding work to be performed using the cell culture device any of the systems described above, further comprising a calculation unit that, based on the work schedule information, refers to the material information, the work information, and the result information stored in the recording unit, and derives recommendation information including at least one of recommended cell culture materials, a culture protocol, operating environment information of the cell culture device, a harvest time of the cultured cells, and a compatibility probability of the cultured cells.
  • the recommendation information includes information on cell culture materials, and the system further includes an order output unit for the recommended cell culture materials.
  • the recommended information includes operating environment information of the cell culture equipment, and the system is provided with a control unit that controls the operating environment of the cell culture equipment in accordance with the recommended operating environment information.
  • the calculation unit derives a plurality of pieces of recommended information, and the input unit receives recommendation information selected by a user from the plurality of pieces of recommended information.
  • the work schedule information includes at least one of information on the type of starting cells, the condition of the stored starting cells, the location of the collected sample, the time of collection of the collected sample, and the type of cells to be obtained by culture.
  • the cell culture device comprises: A mechanism for moving the cell culture material; A mechanism for manipulating the fluid, The system of any of the preceding items, including at least one of the operating mechanisms.
  • the operating mechanism operates according to user input.
  • the operating mechanism operates according to recommendation information selected by a user.
  • the system further includes a server device configured to construct a virtual space, The server device communicates with the cell culture device and/or the control unit, and outputs a signal to the cell culture device and/or the control unit based on an input signal from a user. Any of the above systems.
  • the server device communicates with the cell culture device and/or the control unit, and outputs a signal to the cell culture device and/or the control unit based on an input signal from a user. Any of the above systems.
  • the cell culture material of any of the preceding items, wherein the first label comprises a code and/or a string of characters.
  • the cell culture material of any of the preceding items, wherein the first label comprises both a code and a string of characters.
  • the cell culture material of any of the preceding items, wherein the second label comprises an RFID tag.
  • a cell culture device comprising a working space, an imaging unit, and an electromagnetic reader.
  • the imaging unit images the first label of any one of the cell culture materials described above, the electromagnetic reader reads the second label of any of the cell culture materials described above; Any of the above cell culture equipment.
  • a program for storing information regarding cell culture in a recording unit the program, when executed in a system having a processor, a step of associating image identification information generated from the data acquired by the imaging unit and electromagnetic identification information generated from the data acquired by the electromagnetic reader with the cell culture material together with time information; and extracting a portion of the data acquired by the imaging unit based on the time information and/or a portion of the operating environment information of the cell culture equipment associated with the cell culture material, and storing the extracted portion in a recording unit.
  • a program for presenting information about cell culture to a user when executed in a system having a processor, receiving work schedule information input by a user; A step of extracting material information, work information, and result information stored in a recording unit corresponding to the work schedule information; and deriving recommendation information based on the material information, the work information, and the result information.
  • the system of the present disclosure makes it possible to culture cells appropriately.
  • the system of the present disclosure also makes it possible to input information about cell culture into the system with minimal burden on the user.
  • the system of the present disclosure can recommend to the user information for culturing cells appropriately.
  • the system of the present disclosure can provide optimal culture conditions for cell culture and traceability of cultured cell materials to ensure the quality of cultured cells.
  • 1 illustrates an exemplary display of a recommendation system of the present disclosure.
  • 1 illustrates an exemplary overview of the system of the present disclosure.
  • 4 shows an exemplary configuration of information stored in a recording unit.
  • 1 illustrates an exemplary procedure for presenting recommendations to a user.
  • 1 shows the cell culture results of Example 1.
  • Each panel shows the cell type, and in each panel, the horizontal axis shows the type of cell culture vessel used for culture, and the vertical axis shows the observed cell numbers divided into viable and dead cells, together with error bars for the results for the three cell culture vessels.
  • 1 shows the cell culture results of Example 1. Microscopic photographs of cultured cells are shown for each type of cell and type of cell culture vessel.
  • 1 shows an exemplary embodiment of a cell culture apparatus (clean bench) of the present disclosure.
  • program is used in the usual sense as used in the field, and is a sequenced description of the processes to be performed by a processor (such as a computer), and is treated as a "thing" under the law. All computers operate according to a program. In modern computers, programs are represented as data and stored on a recording medium or storage device.
  • a "recording medium” refers to a recording medium that stores a program for executing the present disclosure, and the recording medium may be of any type as long as it is capable of recording a program.
  • the recording medium may be an external storage device such as a ROM that can be stored internally, a HDD, a magnetic disk, or a flash memory such as a USB memory, but is not limited to these.
  • system refers to a configuration that executes the method or program disclosed herein, and originally means a structure or organization for accomplishing a purpose, in which multiple elements are systematically configured and influence each other; in the computer field, it refers to the entire configuration, including hardware, software, OS, and network.
  • the present disclosure provides a system for cell culture.
  • the system has at least one of the following functions: collecting information on cell culture, providing information on cell culture to an entity (e.g., a human, a cell culture device) that cultures cells, and analyzing information on cell culture.
  • An entity e.g., a human, a cell culture device
  • a system having more than one of these functions may be provided with a configuration for performing the function.
  • a system having a function of collecting information on cell culture includes a cell culture device having a workspace, an imaging unit and/or an electromagnetic reader that images the workspace, and a recording unit.
  • the recording unit stores work information on work performed using the cell culture device, material information on cell culture materials used for the work, and information on the results of the work in association with each other.
  • This system can provide traceability of cell culture materials, and thus can systematically manage cell culture-related information. Although differences in the lot and storage period of cell culture materials can affect cell culture results, such information has not been comprehensively tracked in the past, and there have been problems such as low reproducibility of cell culture results, but the system of the present disclosure can address such problems.
  • a system having a function of providing information about cell culture to an entity (e.g., a human, a cell culture device) that cultures cells
  • an entity e.g., a human, a cell culture device
  • cultures cells may include an input unit that inputs work schedule information about work that a user (e.g., a human, a robot) plans to perform using the cell culture device, a recording unit that stores information about cell culture, and a calculation unit that derives recommended information by referring to the information stored in the recording unit based on the work schedule information.
  • the work schedule information and the determined recommended information may be stored in the recording unit.
  • This system supports the user in planning cell culture plans, and can also save the user the trouble of recording experiments related to cell culture, and is also useful for accumulating basic data to be referred to during subsequent cell culture.
  • the recording unit described in this specification may comprehensively store cell culture-related information, and the recommended information based on this information may enable cells to be cultured with high reproducibility and/or high predictability of results.
  • a system having a function of analyzing information related to cell culture may include a recording unit that stores information related to cell culture, and an analysis unit that analyzes the relationship between cell culture conditions and cell culture results by referring to the information stored in the recording unit.
  • the recording unit may systematically store new features such as detailed information on cell culture materials, and new factors that affect cell culture results may be identified as a result of the analysis.
  • Each component of the disclosed system may be in independent communication with any other component. Communication may be over any type of network, for example the Internet, a LAN, a wired network, or a wireless network.
  • the present disclosure provides a cell culture device, which can be used as a component of the system described herein.
  • the cell culture device may include a device for culturing cells therein (such as an incubator), and one or more elements selected from the group consisting of cell culture materials (such as petri dishes, cell cryopreservation tubes, culture medium storage containers, drug storage containers, cell collection tubes, etc.), a place for installing the cell culture materials, a mechanism for replacing the culture medium (which may be in the form of a dropper, a pipette, etc.), a member for moving the cell culture materials (such as a vibration or rotation generator), a wall defining the space (which may be a wall that can be sealed to keep the environment in the space constant), a member for adjusting the environment in the space (such as a gas supply and exhaust unit, a temperature control unit, a humidity control unit, a carbon dioxide control unit, an oxygen control unit, a light control unit, etc.), and a device for culturing cells therein (such as an
  • the cell culture materials and/or the cells being cultured are imaged by the imaging unit.
  • the imaging unit (particularly one installed in an incubator) may be capable of acquiring three-dimensional images, which may be useful for evaluating three-dimensional cultures such as spheroids or organoids.
  • the cell culture materials are read by an electromagnetic reader.
  • the device for culturing cells may include a control unit, which may automatically control the environment of the working space, medium exchange, movement and/or operation of the imaging unit and/or cell culture materials.
  • the control unit may operate by receiving input from components (such as a calculation unit) other than the device for culturing cells of the system described herein.
  • the cell culture equipment may include equipment for manipulating cells (such as a clean bench), and the workspace may include one or more elements selected from the group consisting of cell culture materials (such as petri dishes, cell cryopreservation tubes, drug storage containers, culture medium storage containers, cell recovery tubes, etc.), reagents or tools used for manipulating cells (such as pipettes), a place for installing the cell culture materials, walls defining the space, members for adjusting the environment within the space (such as a blower), and a subject of operation (such as a human hand or a robot arm).
  • Any element present in the workspace such as cell culture materials, the work of an operator, etc.
  • Any element with an electromagnetic label present in the workspace is read by the electromagnetic reader.
  • the cell culture device for manipulating cells includes at least one operating mechanism of a mechanism for manipulating cell culture materials and a mechanism for manipulating fluids.
  • the mechanism for manipulating cell culture materials may have the function of moving the cell culture materials, opening and closing the lids of the cell culture materials, shaking the cell culture materials, and/or centrifuging the cell culture materials.
  • the mechanism for manipulating fluids is for handling culture media (and the cells contained therein), storage solutions, reagents, etc., and is usually capable of sucking up and discharging fluids, and may be in the form of a pipette, a dropper, etc.
  • the mechanism for manipulating fluids may be capable of operations using pipettes and droppers in cell culture, and may also be capable of operations such as attaching and detaching tips and pipetting.
  • the operating mechanism may include a mechanism for more precise cell manipulation, such as harvesting single cells and nano/microinjection (of nucleic acids, etc.) into cells. Such mechanisms for precise cell manipulation may be known.
  • the operating mechanism may operate according to user input or according to recommended information. For example, the amount of medium sucked up by the fluid manipulation mechanism, the amount of fluid (and cells contained therein) discharged at one time (per petri dish), etc. can be set by user input or by the system of the present disclosure, and the operating mechanism can operate according to the settings.
  • the system of the present disclosure can also be useful in systems that handle cells through standardized experiments.
  • systems that are particularly suitable for such automation include drug screening that tests the effects of multiple candidate drugs on specific cells (cancer cells are preferably handled by the system of the present disclosure), experiments to obtain cells that produce various antibodies through gene introduction or gene modification, and preparation of cell libraries containing gene-modified variants through mutagenesis, etc.
  • a cell culture device for manipulating cells includes an imaging unit in the working space, and determines the state of the fluid based on image (including video) information, and controls the fluid operation based on the result.
  • image including video
  • the position of the culture medium surface is determined based on image information, and the amount of culture medium sucked up and/or discharged is controlled based on the result. For example, if air is mixed in during the manipulation of the culture medium, it may cause an additional effect on the cells, such as shear force, which may deteriorate the reproducibility of the cell culture, so the amount of liquid to be manipulated may be controlled based on image judgment so as not to mix in air.
  • the cell culture device for manipulating cells includes at least one of a display and an operation panel in the working space.
  • the display 190 displays any information related to the work to be performed in the working space, such as the type of cells to be handled and planned work information (e.g., the amount of reagent), and presents it to the user.
  • the operation panel can communicate with any element present in the working space and control them according to the user's input, for example, the timing of image capture by the imaging unit, the display information of the display in the working space, the sterilization burner, etc. can be controlled.
  • the operation panel 200 may communicate with elements outside the working space (e.g., elements of the cell culture device described in this specification), and can control, for example, the delivery of cell culture materials into the working space, the timing of image capture by the imaging unit, etc.
  • the operation panel may be displayed in the display or may be provided separately from the display.
  • the display may be provided on the wall of the cell culture device that is easily visible to the operator, and the operation panel may be provided on the bottom of the cell culture device that is easy for the operator to operate.
  • the cell culture device includes and/or is connected to a mechanism for moving the cell culture materials.
  • the mechanism for moving the cell culture materials may be of any configuration capable of moving the cell culture materials in and out of the cell culture device and/or moving the cell culture materials within the cell culture device, and may be in the form of a conveyor belt, a robotic arm, etc.
  • the cell culture device may include any device that handles cells, such as a device for refrigerating or cryopreserving cells, or a device for thawing frozen cells.
  • a device for refrigerating or cryopreserving cells such as a device for refrigerating or cryopreserving cells, or a device for thawing frozen cells.
  • the full automation of cell culture may be facilitated by reading the labels attached to the cell culture materials.
  • a mechanism for moving the cell culture materials may enable the transport of the cell culture materials between different cell culture devices.
  • the cell culture device of the present disclosure may be remotely controlled by a user via a control unit as necessary. The system of the present disclosure is capable of managing individual cultures in association with cell culture materials, making it possible to handle cultures of different users in the same facility.
  • the system of the present disclosure allows a user to culture cells from a remote location and, as necessary, send the cultures (e.g., cryopreserved cultures) to another location designated by the user.
  • the system of the present disclosure may include a system for sending cultures to a user, or may be linked to such a system.
  • the system of the present disclosure enables remote handling of cells, remote observation of cells, and remote information collection through communication. Therefore, an unmanned environment and an environment physically isolated from the outside world can be easily achieved in a place where the cells are physically present. Therefore, the system of the present disclosure may be useful for handling samples that usually require a high level of equipment to be handled in terms of harmfulness to humans, such as viruses or bacteria with a high biosafety level and unidentified specimens with a high risk of infectious diseases. The system of the present disclosure may also be useful in places that are difficult for humans to access, such as places far from cities and harsh environments for humans.
  • the system of the present disclosure is preferably equipped with a means for sample collection (which may be equipped with a means for moving so that samples can be collected at multiple places) or configured to be able to communicate with that means.
  • the means for sample collection can be linked to a mechanism for moving the cell culture device and/or cell culture materials of the present disclosure. Examples of such places include a foul-smelling environment (such as an environment where sewage is present) and a radioactively contaminated environment.
  • the imaging unit may be located inside or outside the working space of the cell culture device (e.g., imaged through a transparent wall).
  • the image data processing unit that reads the first label described herein and converts it into image identification information may be included in the imaging unit or may be located elsewhere in the system.
  • the electromagnetic reader may be attached to any location of the cell culture device as long as there is no electromagnetic blockage between the electromagnetically readable label.
  • the electromagnetic data processing unit that reads the second label described herein and converts it into electromagnetic identification information may be included in the electromagnetic reader or may be located elsewhere in the system.
  • the present disclosure provides a cell culture material, which can be used as a component of the system described herein.
  • the cell culture material may have a tag on its surface, which includes a first label readable by an image and a second label readable by electromagnetic means.
  • the cell culture device described herein is particularly suitable for use in combination with such a cell culture material.
  • the inventors have considered that differences that do not appear in the publicly available product information of individual cell culture materials may affect the cell culture results, and have developed a means for systematically collecting information on the cell culture material as a new consideration. Since a large number of cell culture materials are used, it is preferable for the first label and the second label to be integrated on a tag when attaching these labels to individual cell culture materials.
  • the first label readable by an image may be integrated with the second label readable by electromagnetic means to cover the tag, and the tag may be attached to the cell culture material.
  • the read results of the first label and the second label on the same cell culture material may be treated as designating one cell culture material.
  • cell culture materials can be instruments that come into contact with cells or instruments that store reagents that come into contact with cells, such as petri dishes, cell cryopreservation tubes, culture vessels, medium vessels, drug (serum, detachment agent, other additives, etc.) vessels, and consumables (tips, centrifuge tubes, pipettes, etc.).
  • petri dishes cell cryopreservation tubes
  • culture vessels medium vessels
  • consumables tips, centrifuge tubes, pipettes, etc.
  • the cell culture materials may be provided with labels (such as character strings) that can be identified by the user, so that the comprehensiveness of the information can be improved by manually inputting information when automatic label reading is not successful.
  • labels such as character strings
  • the first image-readable sign includes a code (e.g., a barcode, a QR code (registered trademark), etc.) and/or a character string.
  • the second electromagnetically readable sign is typically readable by electromagnetic waves of a wavelength outside the range of visible light wavelengths, e.g., a sign that operates upon receiving electromagnetic waves emitted from an electromagnetic reader.
  • the second electromagnetically readable sign includes an RFID tag, e.g., using frequencies in the microwave band.
  • the cell culture material comprises a body and a lid, and a tag is provided on the surface of the body.
  • the lid may be replaced with another container, it is preferable to provide the tag on the surface of the body, since the body can always match the components stored therein.
  • the cell culture material is a culture container and has a coating on the surface that comes into contact with the cells. Since the cell culture material may be associated with materials (coating, medium, etc.) that may change over time, in the system described herein, time information of the cell culture material (time of manufacture, time of delivery, time of start of use, etc.) may be important.
  • the present disclosure provides a recording unit, which can be used as a component of the system described herein.
  • the recording unit stores work information about a work performed using a cell culture device, material information about cell culture materials used for the work, and work result information in association with each other.
  • the recording unit stores each cell culture material (e.g., identified by a lot number, etc.) as a separate entity (e.g., a petri dish) in association with material information, work information, and result information.
  • a separate entity e.g., a petri dish
  • An exemplary configuration of information stored in the recording unit is shown in FIG. 3.
  • the data recorded in the recording unit in this manner can be used for analysis (e.g., machine learning), thereby providing the user with information for optimal cell culture.
  • the material information includes at least one of the lot information and product information of the cell culture material.
  • the lot information includes at least one of the following information: manufacturing conditions of the cell culture material (manufacturing time, serial number of the material used in the manufacturing, protocol used in the manufacturing, etc.), shipping time, delivery time, transportation history (including the transportation period and/or the history of environmental conditions such as temperature during at least a part of that period), storage history (including the storage period and/or the history of environmental conditions such as temperature, light, etc. during at least a part of that period), manufacturer, and distributor. Details of the lot information (e.g., the protocol used in the manufacturing) may be obtained by referring to a recording medium separate from the recording unit of the system of the present disclosure.
  • the manufacturing conditions of the cell culture material may include one or more of the following: the manufacturing time (typically the date or month), the product identification number of the material used in the manufacturing (for example, the product identification number of some of the main materials used as described in the catalog), and the protocol used in the manufacturing.
  • the shipping time of the cell culture material may be the time of shipping from the manufacturer of the cell culture material to the purchaser or the transport company (typically the date or month).
  • the delivery time of the cell culture material may be the time of delivery from the manufacturer or the transport company to the company or research institute using the cell culture material (typically the date or month).
  • the lot information includes the manufacturing conditions, the transport history, and the storage history of the cell culture material.
  • the product information includes at least one of the information on the composition, the performance (for example, properties such as hydrophilicity), and the use of the cell culture material (such as information on the Material Safety Data Sheet (MSDS)).
  • the data acquired by capturing an image of the first label of the cell culture material may be converted into image identification information and stored in the recording unit as material information.
  • Data acquired by detecting the signal of the second label of the cell culture material can be converted into electromagnetic identification information and stored in the recording unit as material information.
  • the information in the recording unit can be stored in association with other information for each cell or cell culture material that holds the cells.
  • the recording unit of the present disclosure can itself be novel in that it systematically records material information.
  • the work information includes at least one of the following information: the operator (who performs the work), the time of the work (including the time when each step is performed), the type of cell, and the culture protocol.
  • the work information includes at least one of the following information: data acquired by the imaging unit of the cell culture device, the operating status of the cell culture device, the time when the cell culture materials are stored in the cell culture device, the time when the cell culture materials are removed from the cell culture device, the retention period of the cell culture materials in the cell culture device, the application relationship between the cell culture materials used in the cell culture device (e.g., the petri dish and the medium), and the amount of the cell culture materials used in the cell culture device.
  • Any cell type described herein can be classified according to any classification criterion of the usual classification method in the field, such as classification based on the function or origin of the cell (stem cells, pancreatic cells, etc.), classification based on a specific structure (expression markers, the presence or absence of protrusions, etc.).
  • the cell type may further include information on the storage state of the cell.
  • the culture protocol may include not only the accumulation of past experimental records but also paper information. Because the system disclosed herein can collect detailed work information comprehensively, the recording section disclosed herein may be novel in that it contains comprehensive work information related to cell culture.
  • the result information includes at least one of the following information: data acquired by the imaging unit of the cell culture device, cell death rate, proliferation, differentiation state, captured image, genetic and/or chromosomal abnormalities, biochemical experimental data, and any other information related to the state or function of the cells.
  • the cell death rate can be determined from the captured image. Since dead cells typically exist in a spherical floating state and live cells typically exist in an amoeboid adherent state, the live or dead state of the cells can be automatically determined (e.g., by a calculation unit or an analysis unit) based on the cell shape in the image.
  • the cell death rate may be the ratio of the number of dead cells or the ratio of the area occupied by dead cells.
  • the proliferation may be recorded as a change in the number of cells and/or a change in the area ratio for each cell culture vessel.
  • Genetic and/or chromosomal abnormalities may be recorded as genetic and/or chromosomal abnormalities confirmed by any testing method (e.g., PCR testing, G-banding method, FISH method, etc.). Examples of information related to the state or function of the cells include components in the medium after cell culture (cytokines, glucose, ammonia, etc.).
  • the configuration of the recording unit is not limited to a specific hardware configuration.
  • the recording unit may be configured as a single hardware component, or may be configured as multiple hardware components.
  • the recording unit may be configured as an external hard disk device for a computer, or may be configured as cloud storage connected via a network.
  • the present disclosure provides a calculation unit, which can be used as a component of the system described herein.
  • the calculation unit can be implemented by a processor.
  • the calculation unit refers to the information stored in the record unit (including via the analysis unit) and derives recommended information that matches the purpose of the culture (such as work schedule information entered by the user).
  • the recommended information includes, for example, cell culture materials to be used, culture protocols, operating environment information of the cell culture device, the time to recover the cultured cells, and cell culture result predictions (such as the compatibility probability of the cultured cells).
  • the cell culture result predictions can be presented in association with other recommended information.
  • the calculation unit can be implemented as a server device or a terminal device. In one embodiment, the calculation unit can be controlled by artificial intelligence (AI).
  • the items of the cell culture result predictions can be selected from the same items as the items of the result information stored in the record unit, but the numerical values do not need to be the same as the numerical values stored in the record unit and may be newly generated by calculation.
  • AI artificial intelligence
  • the amount of information stored in the recording unit may be large, and the analysis may require time and computational power. Therefore, an analysis unit may be provided separately from the calculation unit for deriving the recommended information.
  • the calculation unit and the analysis unit may be combined.
  • the analysis unit may be implemented by a processor.
  • the processor that may implement the analysis unit may be the same processor as the processor that may implement the calculation unit, or may be a different processor.
  • the analysis result of the analysis unit may be sent to the calculation unit and may affect the output of the calculation unit, such as changing the coefficient of each parameter of the culture condition.
  • the analysis unit may retrieve information from the recording unit and perform the analysis, but may also perform the analysis using information input by a user or a system administrator.
  • the analysis result of the analysis unit may be used by a user or a system administrator.
  • the analysis unit can analyze the correspondence between the information on the starting cells, the culture conditions (material information and work information), and the result information to extract culture conditions that affect the culture results, weight the culture conditions to give a specific culture result, and the like.
  • the analysis unit can use any element of the material information and work information described herein as a feature and analyze (or learn) any element of the result information described herein.
  • the analysis unit can analyze specific learning data (such as the manufacturing time of the cell culture material) and/or specific result items (such as the cell death rate after one week of culture) specified by the user or system administrator, under weighting specified as necessary.
  • specific learning data such as the manufacturing time of the cell culture material
  • specific result items such as the cell death rate after one week of culture
  • Various models can be generated by the analysis unit, but multiple models may be stored, and a specific model can be specified by the user or system administrator as necessary.
  • the analysis unit can also extract features (such as cell shape, cell viability, and shear force applied to cells when pipetting) from the image information stored in the recording unit.
  • the analysis unit can categorize the information stored in the recording unit, for example, creating a group (such as a stem cell group) containing various cell lines and combining the culture conditions associated with each cell line to create the culture conditions for the group. Grouping may be based on similar parameters (such as cell type, time from manufacture to use of cell culture materials, and the like) or on different parameters (such as time from manufacture to use of cell culture materials and type of coating of cell culture materials).
  • the analysis unit may automatically perform categorization using cluster analysis or the like, or a user or system administrator may set a specific framework (such as not grouping material information and work information in the same group).
  • the analysis by the analysis unit is performed using artificial intelligence (AI) such as machine learning.
  • AI artificial intelligence
  • the analysis can be performed by machine learning such as linear regression, logistic regression, support vector machine (SVM), and neural network.
  • machine learning such as linear regression, logistic regression, support vector machine (SVM), and neural network.
  • SVM support vector machine
  • a model that is thought to best approximate the true model can be selected from the model set by referring to the training data.
  • the discrimination accuracy of each model can be calculated by performing cross-validation.
  • the neural network has an input layer, at least one hidden layer, and an output layer.
  • the number of nodes in the input layer of the neural network corresponds to the number of dimensions of the input data.
  • the number of nodes in the output layer of the neural network corresponds to the number of dimensions of the output data.
  • the output data may be the survival rate of cells after culture.
  • the hidden layer of the neural network may include any number of nodes.
  • the weight coefficient of each node in the hidden layer of the neural network may be calculated based on a combination of the teaching data and feature data stored in the recording unit. For example, the weight coefficient of each node may be calculated so that the value of the output layer when feature data is input to the input layer becomes the value of the teaching data associated with that feature data.
  • the neural network may be subjected to a learning process in advance using part of the information in the recording unit.
  • the learning process is a process of calculating the weight coefficient of each node in the hidden layer of the neural network using the information in the recording unit.
  • material information features such as raw materials, transportation time, and storage period
  • work information features such as cell type, worker, and protocol
  • result information corresponding to the cell culture material features such as cell death rate and chromosomal abnormality rate
  • the combination of features used in the learning process may be specified by a user or a system administrator, or may be determined by the analysis unit based on accumulated analysis results. As described above, the analysis unit may extract new features (such as those calculated from image information), and such features may be used in the learning process.
  • the calculation unit and/or analysis unit For a cell type X selected by the user or selected by the analysis unit as an analysis target, the calculation unit and/or analysis unit selects and extracts cell culture materials used in culturing the cell type X by referring to the data in the recording unit.
  • the calculation unit and/or analysis unit acquires values of predetermined feature quantities (which may be all feature quantities stored in the recording unit or may be some feature quantities) of the material information, work information, and result information associated with the selected cell culture material.
  • the calculation unit and/or analysis unit calculates the correlation of each feature quantity of the material information and work information with the feature quantity Y selected from the result information.
  • the calculation unit and/or analysis unit determines a coefficient for each feature quantity of the material information and work information based on the calculation result, which may be performed by machine learning.
  • the calculation unit and/or analysis unit may calculate the value of each feature quantity of the material information and work information that results in an optimal value of the feature quantity Y of the result information, and may generate recommendation information for the user or may store it in the system as an analysis result.
  • the user can appropriately culture cells using the information stored therein, but the present disclosure also provides a system (recommendation system) that provides information on cell culture to support the user's cell culture.
  • the system includes an input unit and a display unit, and the user inputs work schedule information into the input unit, causing the display unit to display recommended information.
  • the calculation unit of the system can derive the recommended information from the work schedule information.
  • the information presented to the user can be converted into a display that the user can understand and presented on the display unit.
  • An exemplary process for presenting recommended information to the user is shown in FIG. 4.
  • the value of the feature amount Y of the result information e.g., the cell death rate
  • the value of the feature amount of the corresponding material information and work information e.g., a combination of the lot number of the material to be used and the culture protocol
  • the planned work information may be information about the work to be performed using the cell culture equipment, and includes at least one of the following information: the type of starting cells (i.e., the cells to be cultured before culturing using the cell culture equipment), the state of the stored starting cells (storage period, number of passages, number of cells, etc.), the location and time of collection of the collected sample, and the type of cells obtained by culture (e.g., the presence or absence of differentiation, the type of cell to differentiate into, the form of the culture such as flat or solid).
  • the type of cells targeted by the system of the present invention is typically stem cells or cancer cells.
  • the stem cells may be pluripotent stem cells (e.g., embryonic stem cells, induced pluripotent stem cells (iPS cells)) or tissue stem cells.
  • pluripotent stem cells e.g., embryonic stem cells, induced pluripotent stem cells (iPS cells)
  • tissue stem cells By appropriately culturing stem cells according to the present disclosure, it may be possible to provide high-quality materials for regenerative medicine.
  • the tissue stem cells may be hematopoietic stem cells, mesenchymal stem cells, hepatic stem cells, pancreatic stem cells, skin stem cells, etc.
  • the cells targeted by the system of the present invention may be adipose stem cells, epithelial stem cells, etc.
  • the system of the present disclosure can be used even when the cells present are unknown, particularly when using collected samples, and information on the results of the work can be collected, for example, by detecting the target cells using a specific reagent and/or operation (which can be set as work schedule information) and measuring the number of cells contained in the image observed by the imaging unit.
  • Subjects that can be cultured using the system of the present invention include cells infected with viruses or bacteria (the type of cell can be selected depending on the type of virus or bacteria), bacteria, microorganisms (including fungi, protozoa, and parasites), and antibody-producing cells. Cultivation of cells infected with viruses or bacteria can also be said to be cultivation of viruses or bacteria. Therefore, production of viral vectors can also be carried out using the system of the present invention.
  • the recommended information may be presented in the form of any number of options (which may be determined by the user as necessary).
  • the recommended information selected by the user (which may also be referred to as a culture plan) is passed from the input unit to the calculation unit, and the recalculated recommended information may be presented to the user, or a control command according to the culture plan may be transmitted to the control unit of the cell culture device, or a culture result prediction may be presented.
  • the recommended information includes information on cell culture materials (such as lot information).
  • the recommended information includes information on the presence or absence and/or inventory amount of cell culture materials held by the user. If a shortage of cell culture materials occurs due to the culture plan, the cell culture materials may be ordered from the order output unit of the system.
  • the culture result prediction includes at least one item selected from the cell abnormality rate (cell death rate, chromosomal abnormality rate, etc.), cell proliferation rate (time required to reach confluence, etc.), and the proportion of target cells (for example, the proportion of differentiated cells among all cells).
  • the recommended information may be displayed ranked according to the numerical value of the culture result prediction, and the user can determine which culture result prediction item to rank according to as necessary.
  • recommendations can be filtered to display only those that match specific culture conditions (such as using materials that are on hand or a type of medium that the operator has used before).
  • recommended information is provided to the user as shown in Figure 1.
  • the user inputs the cell type, and the experimental protocol for culturing the cells and the combination of materials to be used are presented as options along with the predicted abnormality rate of the cultured cells when deciding the content of the experiment and the materials to be used in the experiment (dashed circle in Figure 1). Those with lower predicted abnormality rates are ranked at the top, but the user can select the desired experimental protocol and combination of materials to be used.
  • the input unit may be any type of terminal device, such as a keyboard, a mouse, a touch panel, a microphone, a smartphone, a tablet, a personal computer, or smart glasses.
  • the display unit may be any type of terminal device, such as a smartphone, a tablet, a personal computer, or smart glasses.
  • the system disclosed herein may communicate with sales and purchasing systems (such as EC sites), transportation and storage systems, delivery and inventory management systems, and waste management systems. By communicating with these systems, traceability of cell culture materials in particular can be improved.
  • Cell culture-related information (work information 121, material information 122, result information 123) is stored in the recording unit 120 of the system 100.
  • Information from the incubator (cell culture device) 110A material information 122, result information 123, etc.
  • information from the clean bench (cell culture device) 110B work information 121, material information 122, etc.
  • information input by the user (work information 121, result information 123, etc.) are input to the recording unit 120.
  • a label that can be read by an image of a tag attached to the cell culture material 170 is read by an imaging unit 111 or the like provided in the cell culture device 110 and converted into material information 122.
  • An electromagnetically readable label of a tag attached to the cell culture material 170 is read by an electromagnetic reader 112 or the like provided in the cell culture device 110 and converted into material information 122.
  • general information about the cell culture materials 170 such as delivery information and storage information, can be input to the recording unit 120.
  • a user may input information into the recording unit 120 (e.g., via a PC that analyzes the measurement data) as result information 123, such as detailed cell measurement data.
  • the calculation unit 130 refers to the information in the recording unit 120 and presents recommended information (culture protocol, materials to be used, etc.) to the user via the display unit 140.
  • the user can select one of multiple options for recommended information and input a culture plan into the input unit 145.
  • the user human or robot
  • the processed cells are transferred by the user (human or robot) together with cell culture materials (such as petri dishes) 170 to the incubator (cell culture equipment) 110A, where the calculation unit 130 issues a command to the control unit 150 based on the culture plan, allowing the environment of the work space of the incubator (cell culture equipment) 110A to be controlled, and the cells are cultured.
  • the work in the cell culture equipment (user work section) 110B is stored in the recording section 120 as work information 121 in association with material information 122 of the cell culture materials 170.
  • the work in the incubator (cell culture equipment) 110A (such as putting the cell culture materials 170 in and out) is stored in the recording section 120 as work information 121 in association with material information 122 of the cell culture materials 170, and the growth of the cells involved in the culture can be stored in the recording section 120 as result information 123 in association with material information 122 of the cell culture materials 170.
  • the analysis unit 180 analyzes the work information 121, material information 122, and result information 123 stored in the recording unit 120 using machine learning or the like, and derives conditions for obtaining a predetermined cell culture result from correlations between information elements.
  • the analysis results of the analysis unit 180 are passed to the calculation unit 130 (in response to a request from the calculation unit 130 as necessary), allowing the calculation unit 130 to respond immediately to user input.
  • the order output unit 160 can assist in ordering the missing materials automatically or according to user input, depending on the stock status of the material information 122.
  • the order output unit 160 displays a set of store information (which may be an EC site or a physically existing store) selling the material corresponding to the material information 122 and material information (including quantity and price), and the user can select from this to order the missing material.
  • the system of the present disclosure enables the following user assistance:
  • the system disclosed herein may have a recommendation function to allow the user to decide on the contents of the experiment.
  • the recommendation function when the cells to be cultured are input, options for combinations of experimental protocols and materials to be used for culture can be presented to the user as options, in ranked order, along with the predicted abnormality rate of the cultured cells. The user determines the experimental conditions from the options.
  • the cell culture materials disclosed herein it is possible to ensure traceability from lot information. At this time, it is also possible to display whether or not the materials have proven track records.
  • the user searches for the cell type to be cultured on the system's website provided via the Internet.
  • the system presents multiple (e.g., three or four) experimental protocols (options for combining materials) along with the predicted compatibility of cultured cells, and the user selects the appropriate one.
  • the system will display details of the materials and procedures used in the experimental protocol (lot, distributor, product information) as well as how to obtain the materials (e-commerce site or brick-and-mortar store information, etc.), and the materials can be ordered based on this information.
  • select the optimal protocol conditions can be changed as appropriate using a pull-down menu) and enter it into the system, which will then automatically save it as culture record information in the system.
  • Cells are seeded into cell culture containers based on a protocol and placed in an incubator managed by the system. Users can check the culture status inside the incubator (such as confluence rate values) through the AI management system (they can also be checked remotely). Images and values of cells that have reached confluence can be imported from the system as cell culture result information. Cell culture results can be shared on the cloud and fed back to the system.
  • the cell culture material in the present invention has a tag on its surface including a first label that can be read by an image and a second label that can be read electromagnetically, and the cell culture material to be used can be precisely identified by automatically reading the labels in the cell culture instrument, so that the system of the present disclosure can be suitable for remote operation.
  • the system of the present disclosure can further include a server device configured to construct a virtual space. The server device can communicate with the cell culture instrument and/or the control unit, and outputs a signal to the cell culture instrument and/or the control unit based on an input signal from the user.
  • the user can access the cell culture instrument and/or the system of the present disclosure through the virtual space, and can control the cell culture instrument and/or enjoy the functions provided by the system of the present disclosure (such as providing recommended information).
  • One or more users are associated with one or more positions in the virtual space.
  • Information that the user can access can be displayed as an object in the virtual space. For example, a list of cell culture materials associated with the user can be displayed in the virtual space, and a specific cell culture material can be selected and the state of the cells therein can be confirmed (through control of the cell culture instrument and the imaging unit in the physical space).
  • the virtual space may include a portion (digital twin) that is a reproduction of the same real-world object and/or environment based on data of the object and/or environment in the virtual space.
  • the system disclosed herein may enable analysis of the object and/or environment reproduced in the virtual space and execution of a simulation based thereon.
  • the virtual space may include a portion accessible to multiple users (so-called "metaverse"), where communication between users may be possible.
  • a user may select whether to display or hide other users in the virtual space and whether to display or hide them from the perspective of other users.
  • the display or hide of a user may be associated with an area in the virtual space, and for example, the default of the user's attributes may be set to a display state in an information disclosure place set in the virtual space (such as a place that simulates an academic conference).
  • An avatar of the user may be set in the virtual space.
  • the user may set a relationship with other users (or accounts). For example, a user may select a specific user to form a group, set access rights to specific information for a specific user, or transfer ownership of cells, etc.
  • the highly automated cell culture by the system disclosed herein may enable the transferred user to immediately perform highly reproducible cell culture without going through a technical mastery process.
  • an actual operation video can be provided to another user in real time.
  • the system of the present disclosure may have a memory area assigned to a user, in which information associated with the user (such as result information regarding cell culture materials owned) may be stored (wherein the recording unit of the system of the present disclosure may still hold this information).
  • the user may edit this memory area and determine the display method, etc., to be presented to other users.
  • the information in this memory area may or may not be fed back to the recording unit and/or analysis unit of the system of the present disclosure.
  • the physical location information of the cell culture materials can be reflected in the virtual space.
  • the physical location information of the cell culture materials can be obtained, for example, from the Global Positioning System (GPS) or a record of delivery of the cell culture materials to the cell culture device.
  • GPS Global Positioning System
  • the user's location in the virtual space can be associated with the location of the cell culture materials.
  • the virtual space may or may not be associated with the physical space. The virtual space does not need to be constructed seamlessly, and for example, the inside of the cell culture device may be constructed as a separate area.
  • the operation in the cell culture device may be directly exchanged between the user and the cell culture device through input from the user and imaging information in the cell culture device without going through the virtual space.
  • a remote surgery system or the like can be referenced.
  • the present disclosure provides methods of operating the systems described herein to collect information about a cell culture, output information about a cell culture, or analyze information about a cell culture. In one aspect, the present disclosure provides methods of culturing cells utilizing the systems described herein. The details of these methods will be apparent to one of skill in the art based on the operation of the systems described herein and each of their components.
  • the present disclosure provides a program for operating the system described herein or each of its components. Details of the program will be apparent to those skilled in the art based on the operation of the system described herein and each of its components.
  • the program may be configured to perform internal processing of the calculation unit or analysis unit described herein, or to perform communication between components such as a cell culture device, an input unit, a calculation unit, and a recording unit, when executed.
  • the present disclosure provides a recording medium storing the program.
  • the present disclosure provides a program for storing information on cell culture in a recording unit, which, when executed in a system including a processor, causes the processor to execute a process including the steps of: associating image identification information generated from data acquired by an imaging unit and electromagnetic identification information generated from data acquired by an electromagnetic reader with cell culture materials together with time information; and extracting a portion of the data acquired by the imaging unit based on the time information (e.g., data acquired in a time range from when identification information of a certain cell culture material is received until when identification information of a next different cell culture material is received) and/or a portion of operating environment information of a cell culture device associated with the cell culture material (e.g., recorded in the recording unit as a cell culture device storing a cell culture material identified by the identification information), and storing the extracted information in the recording unit.
  • time information e.g., data acquired in a time range from when identification information of a certain cell culture material is received until when identification information of a next different cell culture material is received
  • the data may be processed (e.g., by extracting a cell death rate from image data) and then stored in the recording unit.
  • the present disclosure provides a program for presenting information on cell culture to a user, which, when executed in a system including a processor, causes the processor to execute processes including the steps of receiving work schedule information input by a user, extracting material information, work information, and result information stored in a recording unit corresponding to the work schedule information, and deriving recommended information based on the material information, work information, and result information.
  • the recommended information it is not necessary to directly refer to the material information, work information, and result information stored in the recording unit, and the recommended information may be derived by referring to the results of an analysis performed by an analysis unit based on these pieces of information.
  • NIH3T3, HepG2, HaCaT, HUVEC and ADSC were cultured in these cell culture vessels at 37°C and 5% CO2 for 72 hours, and the number of cells after culture was counted using a cell counter (LUNA, C-CHIP) ( Figure 5). In addition, the cells in each cell culture vessel after culture were observed under a microscope ( Figure 6).
  • the present disclosure makes it possible to culture cells appropriately, thereby increasing the reproducibility of cell culture, and thus improving cell quality control in regenerative medicine and the reliability of drug treatment results for cells.
  • the system of the present disclosure can also assist users in cell culture by recommending information for appropriately culturing cells.
  • the present disclosure can provide optimal culture conditions for cell culture and traceability of cultured cell materials to ensure the quality of cultured cells.

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Abstract

本開示は、適切な細胞培養を提供する。一つの態様において、本開示は、細胞培養用システムを提供する。一つの実施形態において、本開示のシステムは、適切に細胞を培養するための情報をユーザーに提供する機能を有する（レコメンドシステム）。本開示のシステムは、細胞培養における最適培養条件および培養細胞の品質担保のための培養細胞資材のトレーサビリティを提供し得る。一つの実施形態において、システムは、細胞培養に関する情報の収集、細胞培養に関する情報の細胞を培養する実体（例えば、ヒト、細胞培養用機器）への提供、および細胞培養に関する情報の分析のうちの少なくとも１つの機能を有する。

Description

細胞培養のためのシステムおよび資材
　本開示は、細胞培養のためのシステムおよび資材に関する。より特定すると、本開示は、細胞培養に関する情報の収集および／または細胞培養に関する情報の提供のためのシステム、そのシステムにおいて使用される各構成要素およびその使用方法に関する。例えば、本開示のシステムは、適切に細胞を培養するための情報をユーザーに提供する機能を有する（レコメンドシステム）。本開示のシステムは、細胞培養における最適培養条件および培養細胞の品質担保のための培養細胞資材のトレーサビリティを提供し得る。
　近年、ＥＳ細胞やｉＰＳ細胞等の多能性細胞などが、再生医療、薬の開発、病気の解明等において盛んに利用されているが、これらの細胞を適切に利用するためには、細胞を適切に培養しなければならない。
　しかし、同じ細胞を同じ培養プロトコルに従って培養した場合であっても、培養細胞の分化状態や正常細胞の割合は、しばしば一定でない。その原因は、作業者の違い、培養資材のわずかな違いなど種々の可能性があり得るが、これらの情報は体系的に管理されておらず、再現性高く細胞を培養することは困難である。
　従来の細胞培養システムにおいては、細胞の品質を簡易に評価することができる細胞観察システムを備えたものがある。培養細胞の品質は、培養細胞を観察したとしても必ずしも判定できるものではなく、観察の結果同じと同定された細胞がその後の処理を経て初めて異なった性質を示す場合もあるため、培養細胞の選別は培養細胞の品質の保証に不十分であり得る。そのため、細胞培養の段階で培養細胞の品質をコントロールすることは有益であり得る。
　従来の細胞培養においては、細胞生育に何が影響しているか、最適培養条件の判断は、研究者の経験に基づく感覚に依存しており、体系的な最適培養条件の判断が出来ていない。また、細胞培養の研究において、ある細胞の培養に関わる全ての資材（培地など）のトレーサビリティがシステムに実装されていることが好ましいが、そのようなシステムはいまだ確立されていない。
　本開示は、細胞培養に関する種々の情報を体系的に取り扱うことで、適切に細胞を培養することを可能にするシステムを提供する。本開示はまた、システムに適切な情報を入力するための構成も提供する。
　したがって、本発明は以下を提供する。
（項目１）
　作業空間と、前記作業空間を撮像する撮像部と、電磁リーダーとを備える細胞培養用機器と、
　記録部と
を備える細胞培養用システムであって、
　前記記録部は、
　　前記細胞培養用機器を使用して行われた作業についての作業情報と、
　　前記作業のために使用された細胞培養資材の資材情報と、
　　前記作業の結果情報とを、対応付けて格納する、
システム。
（項目２）
　前記細胞培養資材が、画像によって読み取り可能な第１の標識と電磁的に読み取り可能な第２の標識とを含むタグを表面に備え、
　前記撮像部が前記第１の標識を撮像し、
　前記電磁リーダーが前記第２の標識を読み取り、
　前記細胞培養用システムは、
　前記第１の標識の画像を撮像することで取得されたデータから画像識別情報を生成する画像データ処理部と、
　前記第２の標識の信号を検出することで取得されたデータから電磁識別情報を生成する電磁データ処理部と、
をさらに備え、
　前記資材情報は、前記画像識別情報および前記電磁識別情報を含む、
上記項目のいずれかのシステム。
（項目３）
　前記細胞培養機器が、前記画像データ処理部および／または前記電磁データ処理部を備える、上記項目のいずれかのシステム。
（項目４）
　前記資材情報が、前記細胞培養資材のロット情報、および製品情報のうちの少なくとも１つの情報を含む、上記項目のいずれかのシステム。
（項目５）
　前記ロット情報が、前記細胞培養資材の製造条件、出荷時期、納品時期、輸送履歴、保管履歴、製造業者および販売業者のうちの少なくとも１つの情報を含む、上記項目のいずれかのシステム。
（項目６）
　前記製品情報が、前記細胞培養資材の組成、性能および用途のうちの少なくとも１つの情報を含む、上記項目のいずれかのシステム。
（項目７）
　前記作業情報が、作業者、作業時期、細胞の種類、および培養プロトコルのうちの少なくとも１つの情報を含む、上記項目のいずれかのシステム。
（項目８）
　前記作業情報が、前記細胞培養用機器の前記撮像部により取得されたデータ、前記細胞培養用機器の動作状況、前記細胞培養資材の前記細胞培養用機器への格納時期、前記細胞培養資材の前記細胞培養用機器からの取り出し時期、および前記細胞培養資材の前記細胞培養用機器における保持期間のうちの少なくとも１つの情報をさらに含む、上記項目のいずれかのシステム。
（項目９）
　前記結果情報が、前記細胞培養用機器の前記撮像部により取得されたデータ、死細胞率、増殖性、分化状態、撮像された画像、遺伝子および／または染色体の異常、ならびに生化学的実験データのうちの少なくとも１つの情報を含む、上記項目のいずれかのシステム。
（項目１０）
　前記細胞培養用機器を使用して行う予定の作業に関する作業予定情報を入力する入力部と、
　前記作業予定情報に基づいて、前記記録部に格納された前記資材情報、前記作業情報および前記結果情報を参照し、推奨される細胞培養資材、培養プロトコル、前記細胞培養用機器の動作環境情報、培養細胞の回収時期および培養細胞の適合確率のうちの少なくとも１つの情報を含む推奨情報を導き出す計算部をさらに備える、上記項目のいずれかのシステム。
（項目１１）
　前記推奨情報は細胞培養資材の情報を含み、前記システムはさらに、推奨された前記細胞培養資材の発注出力部を備える、上記項目のいずれかのシステム。
（項目１２）
　前記推奨情報は、前記細胞培養用機器の動作環境情報を含み、前記システムは、推奨された前記動作環境情報に従って前記細胞培養用機器の動作環境を制御する制御部を備える、上記項目のいずれかのシステム。
（項目１３）
　前記計算部は複数の推奨情報を導き出し、前記入力部に、前記複数の推奨情報のうちユーザーによって選択された推奨情報が入力される、上記項目のいずれかのシステム。
（項目１４）
　前記作業予定情報は、出発細胞の種類、保存されている出発細胞の状態、採取試料の採取場所、採取試料の採取時期、および培養により取得する細胞の種類のうちの少なくとも１つの情報を含む、上記項目のいずれかのシステム。
（項目１５）
　前記出発細胞の種類は、多能性幹細胞、胚性幹細胞、人工多能性幹（ｉＰＳ）細胞およびがん細胞のうちの少なくとも１つを含む、上記項目のいずれかのシステム。
（項目１６）
　前記細胞培養機器が、
　前記細胞培養資材を移動させる機構、
　流体を操作する機構、
のうちの少なくとも１つの動作機構を含む、上記項目のいずれかのシステム。
（項目１７）
　前記動作機構が、ユーザーの入力により動作する、上記項目のいずれかのシステム。
（項目１８）
　前記動作機構が、ユーザーによって選択された推奨情報に従って動作する、上記項目のいずれかのシステム。
（項目１９）
　前記システムが、仮想空間を構築するように構成されたサーバ装置をさらに備え、
　前記サーバ装置は、前記細胞培養機器および／または前記制御部と通信しており、ユーザーからの入力信号に基づき、前記細胞培養機器および／または制御部に信号を出力する、
上記項目のいずれかのシステム。
（項目２０）
　画像によって読み取り可能な第１の標識と電磁的に読み取り可能な第２の標識とを含むタグを表面に備える、細胞培養資材。
（項目２１）
　前記第１の標識が、コードおよび／または文字列を含む、上記項目のいずれかの細胞培養資材。
（項目２２）
　前記第１の標識が、コードおよび文字列の両方を含む、上記項目のいずれかの細胞培養資材。
（項目２３）
　前記第２の標識がＲＦＩＤタグを含む、上記項目のいずれかの細胞培養資材。
（項目２４）
　前記細胞培養資材は本体と蓋とを備え、前記タグを前記本体の表面に備える、上記項目のいずれかの細胞培養資材。
（項目２５）
　作業空間と、撮像部と、電磁リーダーとを備える、細胞培養用機器。
（項目２６）
　前記撮像部が上記項目のいずれかの細胞培養資材の前記第１の標識を撮像し、
　前記電磁リーダーが上記項目のいずれかの細胞培養資材の前記第２の標識を読み取る、
上記項目のいずれかの細胞培養用機器。
（項目２７）
　前記撮像部が前記作業空間に配置された細胞培養資材の内部の細胞をさらに撮像する、上記項目のいずれかの細胞培養用機器。
（項目２８）
　前記撮像部が、前記作業空間における作業者の作業をさらに撮像する、上記項目のいずれかの細胞培養用機器。
（項目２９）
　前記細胞培養用機器が、前記作業空間内にディスプレイおよび操作パネルのうちの少なくとも１つを備える、上記項目のいずれかの細胞培養用機器。
（項目３０）
　上記項目のいずれかのシステムにおいて使用するための、上記項目のいずれかの細胞培養資材。
（項目３１）
　細胞培養に関する情報を記録部に蓄積するためのプログラムであって、前記プログラムは、プロセッサを備えるシステムにおいて実行された場合に、
　撮像部により取得されたデータから生成された画像識別情報と、電磁リーダーにより取得されたデータから生成された電磁識別情報とを時間情報とともに細胞培養用資材に関連付ける工程と、
　前記時間情報に基づき前記撮像部により取得されたデータの一部および/または前記細胞培養用資材に関連付けられた細胞培養用機器の動作環境情報の一部を取り出し、記録部に格納する工程と
を含む処理を前記プロセッサに実行させる、プログラム。
（項目２７）
　細胞培養に関する情報をユーザーに提示するためのプログラムであって、前記プログラムは、プロセッサを備えるシステムにおいて実行された場合に、
　ユーザーにより入力された作業予定情報を受信する工程と、
　前記作業予定情報に対応する記録部に格納された資材情報、作業情報および結果情報を取り出す工程と、
　前記資材情報、作業情報および結果情報に基づき推奨情報を導き出す工程と
を含む処理を前記プロセッサに実行させる、プログラム。
　本発明において、上記の１つまたは複数の特徴は、明示された組み合わせに加え、さらに組み合わせて提供され得ることが意図される。本発明のなおさらなる実施形態および利点は、必要に応じて以下の詳細な説明を読んで理解すれば、当業者に認識される。
　本開示のシステムは、適切に細胞を培養することを可能にする。本開示のシステムはまた、最小限のユーザーの負担で細胞培養に関する情報をシステムに入力することを可能とする。本開示のシステムは、適切に細胞を培養するための情報をユーザーにレコメンドできる。本開示のシステムは、細胞培養における最適培養条件および培養細胞の品質担保のための培養細胞資材のトレーサビリティを提供し得る。
本開示のレコメンドシステムの例示的な表示を示す。 本開示のシステムの例示的な概要を示す。 記録部に格納される情報の例示的な構成を示す。 ユーザーに推奨情報を提示するための例示的な処理手順を示す。 実施例１の細胞培養結果を示す。各パネルは細胞種を示し、各パネルにおいて、横軸は培養に使用した細胞培養容器の種類を、縦軸は観察された細胞数を生存細胞と死細胞に分けて、３つの細胞培養容器の結果のエラーバーとともに示す。 実施例１の細胞培養結果を示す。細胞の種類および細胞培養容器の種類ごとに培養細胞の顕微鏡写真を示す。 本開示の細胞培養用機器（クリーンベンチ）の例示的な実施形態を示す。
　以下、本発明を最良の形態を示しながら説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。従って、単数形の冠詞（例えば、英語の場合は「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」など）は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書（定義を含めて）が優先する。
　（定義）
　以下に本明細書において特に使用される用語の定義および／または基本的技術内容を適宜説明する。
　本明細書において「プログラム」は、当該分野で使用される通常の意味で用いられ、プロセッサ（コンピュータなど）が行うべき処理を順序立てて記述したものであり、法律上「物」として扱われるものである。すべてのコンピュータはプログラムに従って動作している。現代のコンピュータではプログラムはデータとして表現され、記録媒体または記憶装置に格納される。
　本明細書において「記録媒体」は、本開示を実行させるプログラムを格納した記録媒体であり、記録媒体は、プログラムを記録できる限り、どのようなものであってもよい。例えば、内部に格納され得るＲＯＭやＨＤＤ、磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等のフラッシュメモリなどの外部記憶装置でありうるがこれらに限定されない。
　本明細書において「システム」とは、本開示の方法またはプログラムを実行する構成をいい、本来的には、目的を遂行するための体系や組織を意味し、複数の要素が体系的に構成され、相互に影響するものであり、コンピュータの分野では、ハードウェア、ソフトウェア、ＯＳ、ネットワークなどの、全体の構成をいう。
　本明細書において、用語「約」は、温度以外の定量的測定に関連して本明細書で使用されるとき、示された値プラスまたはマイナス１０％を指す。
　（好ましい実施形態の説明）
　以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。以下に提供される実施形態は、本発明のよりよい理解のために提供されるものであり、本発明の範囲は以下の記載に限定されるべきでないことが理解される。従って、当業者は、本明細書中の記載を参酌して、本発明の範囲内で適宜改変を行うことができることは明らかである。これらの実施形態について、当業者は適宜、任意の実施形態を組み合わせ得る。
　本明細書は、システムについての記載を中心に本開示を説明するが、システム、システムを構成する各要素、システムを利用する方法、システムを作動させるプログラムやおよび方法など種々の態様も発明として企図される。システムなどある態様についての記載は、他の態様についても同様に適用される。例えば、システムに関する記載（細胞培養資材に付された標識の取り扱いなど）は、同時に、システムの要素に関する記載、またはシステムを作動させるプログラムにコードされる命令に関する記載などを企図していることが理解される。
　（細胞培養用システム）
　一つの態様において、本開示は、細胞培養用システムを提供する。一つの実施形態において、システムは、細胞培養に関する情報の収集、細胞を培養する実体（例えば、ヒト、細胞培養用機器）への細胞培養に関する情報の提供、および細胞培養に関する情報の分析のうちの少なくとも１つの機能を有する。これらの機能のうちの複数を有するシステムは、その機能を発揮するための構成を合わせて備え得る。一つの実施形態において、細胞培養に関する情報を収集する機能を有するシステムは、作業空間と、作業空間を撮像する撮像部および／または電磁リーダーとを備える細胞培養用機器と、記録部とを備える。一つの実施形態において、記録部は、細胞培養用機器を使用して行われた作業についての作業情報と、作業のために使用された細胞培養資材の資材情報と、作業の結果情報とを、対応付けて格納する。このシステムは、培養細胞資材のトレーサビリティを提供でき、そうすることで細胞培養関連情報を体系的に管理できる。培養細胞資材のロットや保存期間の違いなどが細胞培養結果に影響を及ぼし得るが、従来は、このような情報は包括的に追跡されておらず、細胞培養結果の低い再現性などの問題があったが、本開示のシステムは、このような問題に対処し得る。
　一つの実施形態において、細胞を培養する実体（例えば、ヒト、細胞培養用機器）に細胞培養に関する情報を提供する機能を有するシステム（レコメンドシステム）は、ユーザー（例えば、ヒト、ロボット）が細胞培養用機器を使用して行う予定の作業に関する作業予定情報を入力する入力部と、細胞培養に関する情報を格納した記録部と、作業予定情報に基づいて記録部に格納された情報を参照して推奨情報を導き出す計算部とを備え得る。作業予定情報および決定された推奨情報は、記録部に格納され得る。このシステムは、ユーザーの細胞培養計画の立案を支援するとともに、ユーザーの細胞培養に関する実験記録の手間を省くこともでき、またその後の細胞培養の際に参照する基礎データの蓄積にも役立つ。本明細書に記載される記録部には、細胞培養関連情報が包括的に格納され得るので、これに基づく推奨情報は、高い再現性および／または高い結果予測可能性で細胞を培養することを可能とし得る。
　一つの実施形態において、細胞培養に関する情報を分析する機能を有するシステムは、細胞培養に関する情報を格納した記録部と、記録部に格納された情報を参照して細胞培養条件と細胞培養結果との間の関連を分析する分析部とを備え得る。本開示において、記録部には、細胞培養資材の詳細情報など新たな特徴量が体系的に格納され得るので、分析の結果、細胞培養結果に影響を及ぼす新たな要因が同定され得る。
　本開示のシステムの各構成要素は、独立に、他の任意の構成要素と通信していてもよい。任意の種類のネットワークで通信することができ、例えば、インターネットであってもよいし、ＬＡＮであってもよいし、有線ネットワークであってもよいし、無線ネットワークであってもよい。
　（細胞培養用機器）
　一つの態様において、本開示は、細胞培養用機器を提供し、細胞培養用機器は本明細書に記載のシステムの構成要素として使用できる。一つの実施形態において、細胞培養用機器は、細胞をその内部で培養するための機器（インキュベーターなど）を含み得、例えば、細胞培養資材（シャーレ、細胞凍結保存チューブ、培地保存容器、薬剤保存容器、細胞回収チューブなど）、細胞培養資材を設置するための場所、培地を交換するための機構（スポイト、ピペットマンなどの形態であり得る）、細胞培養資材を運動させるための部材（振動または回転発生装置など）、空間を画定する壁（空間内の環境を一定にするために密閉できる壁であってもよい）、空間内の環境を調整するための部材（気体供給排出部、温度制御部、湿度制御部、二酸化炭素制御部、酸素制御部、光制御部など）、および細胞を観察するための機器（顕微鏡、各種検出器など）からなる群から選択される１つまたは複数の要素が作業空間に存在し得る。典型的には、撮像部により細胞培養資材および／または培養されている細胞が撮像される。撮像部（特に、インキュベーター内に設置されるもの）は、３次元画像を取得できるものでもよく、スフェロイドまたはオルガノイドなどの立体的な培養物の評価に有用であり得る。典型的には、細胞培養資材が電磁リーダーにより読み取られる。細胞を培養するための機器は、制御部を備えてもよく、制御部により作業空間の環境、培地交換、撮像部および／または細胞培養資材の移動および／または動作が自動的に制御され得る。制御部は、本明細書に記載のシステムの細胞を培養するための機器以外の構成要素（計算部など）からの入力を受けて作動し得る。
　一つの実施形態において、細胞培養用機器は、細胞を操作するための機器（クリーンベンチなど）を含み得、例えば、細胞培養資材（シャーレ、細胞凍結保存チューブ、薬剤保存容器、培地保存容器、細胞回収チューブなど）、細胞の操作に使用する試薬または器具（ピペットなど）、細胞培養資材を設置するための場所、空間を画定する壁、空間内の環境を調整するための部材（送風機など）、および操作の主体（ヒトの手、ロボットアームなど）からなる群から選択される１つまたは複数の要素が作業空間に存在し得る。作業空間に存在する任意の要素（細胞培養資材、作業者の作業など）が撮像部により撮像され得る。作業空間に存在する任意の電磁標識を付した要素（細胞培養資材など）が、電磁リーダーにより読み取られる。
　一つの実施形態において、細胞を操作するための細胞培養用機器は、細胞培養資材を操作する機構、流体を操作する機構のうちの少なくとも１つの動作機構を含む。細胞培養資材を操作する機構は、細胞培養資材の移動、細胞培養資材の蓋の開閉、細胞培養資材の振盪、および／または細胞培養資材の遠心処理を実施する機能を有し得る。流体を操作する機構は、培地（およびそこに含まれる細胞）、保存液、試薬などを扱うためのものであり、通常、流体を吸い上げる操作および排出する操作が可能であり、ピペットマン、スポイトなどの形態であり得る。流体を操作する機構は、細胞培養におけるピペットマンおよびスポイトを使った操作が可能であり得、チップの着脱、ピペッティングなどの操作も可能であり得る。一つの実施形態において、動作機構は、単一細胞の採取、細胞への（核酸などの）ナノ／マイクロインジェクションなどさらに精密な細胞操作のための機構を備えてもよい。このような精密な細胞操作のための機構は公知のものを使用できる。例えば、自動化された細胞培養用機器として、ＥＤＲ－２４ＬＸ（バイオテック株式会社、自動分注装置）、Ｂｉｏｍｅｋ　ｉ－Ｓｅｒｉｅｓ（ｂｅｃｋｍａｎ　ｃｏｕｌｔｅｒ、自動分注装置）、ＢｉｏＰｉｐｅｌｉｎｅ　ＬＩＶＥ（Ｎｉｋｏｎ、自動培養顕微鏡イメージングシステム）、Ｍａｋｃｅｌｌ（アズワンバイオサイエンス、自動細胞培養装置）などが公知であり、本開示のシステムは適宜このような装置と組み合わせることができる。一つの実施形態において、動作機構は、ユーザーの入力により動作してもよいし、推奨情報に従って動作してもよい。例えば、流体を操作する機構により吸い上げる培地の量、１回に（シャーレあたりに）排出する流体（およびそこに含まれる細胞）の量などが、ユーザーの入力によりまたは本開示のシステムにより設定され、動作機構は、設定に従って動作し得る。
　細胞培養用機器における操作は（例えば、固定した作業予定情報に従って）自動化することもできるので、画一化された実験により細胞を取り扱う系においても、本開示のシステムは有用であり得る。このような自動化に特に適した系として、例えば、特定の細胞（がん細胞は本開示のシステムにより好適に取り扱われる）に対する複数の候補薬物の効果を試験する薬剤スクリーニング、遺伝子導入または遺伝子改変により種々の抗体を生産する細胞を取得する実験、変異誘発などにより遺伝子改変バリアントを含む細胞ライブラリの調製などが挙げられる。
　一つの実施形態において、細胞を操作するための細胞培養用機器は、作業空間内に撮像部を含み、画像（映像を含む）情報に基づき流体の状態を判定して、その結果に基づき流体操作を制御する。典型的には、培地表面の位置が画像情報に基づき判定され、その結果に基づき培地の吸い上げおよび／または排出の量が制御される。例えば、培地を操作しているときに空気が混入すると、剪断力など細胞に対する追加の影響を及ぼすことで、細胞培養の再現性を悪化させる原因になり得るため、画像判定に基づき空気の混入が生じないように操作する液量が制御され得る。蒸発による培地の量の減少などは厳密な計算が困難なため、適切な流体の操作のためには、実際の操作対象の流体の状態を画像により確認することが好適であり得る。また、液量の把握は、培養細胞数（結果情報として本開示のシステムに記録され得る）の推定においても重要であり得る。
　一つの実施形態において、細胞を操作するための細胞培養用機器は、作業空間内にディスプレイおよび操作パネルのうちの少なくとも１つを備える。例えば、図７を参照のこと。ディスプレイ１９０は、作業空間において実施する作業に関する任意の情報、例えば、扱う細胞の種類、作業予定情報（例えば、試薬の量）などを表示してユーザーに提示する。操作パネルは、作業空間内に存在する任意の要素と通信して、ユーザーの入力に応じてこれらを制御でき、例えば、撮像部による撮像タイミング、作業空間内のディスプレイの表示情報、滅菌用のバーナーなどが制御され得る。操作パネル２００は、作業空間外の要素（例えば、本明細書に記載される細胞培養用機器などの要素）と通信してもよく、例えば、作業空間内への細胞培養資材の搬入、撮像部による撮像タイミング、などが制御され得る。操作パネルは、ディスプレイ内に表示されてもよいし、ディスプレイとは別個に設けられてもよい。好ましい実施形態においては、ディスプレイは作業者から視認しやすい細胞培養用機器の壁面に設けられ、操作パネルは作業者の操作が容易な細胞培養用機器の底面に設けられ得る。
　一つの実施形態において、細胞培養用機器は、細胞培養資材を移動させる機構を含む、および／またはこれと接続されている。細胞培養資材を移動させる機構は、細胞培養用機器への細胞培養資材の出し入れおよび／または細胞培養用機器内での細胞培養資材の移動を実施する機能を有する任意の構成であり得、ベルトコンベア、ロボットアームなどの形態であり得る。
　一つの実施形態において、細胞培養用機器は、細胞を冷蔵または凍結保存するための機器、凍結細胞を融解するための機器など、細胞を取り扱う任意の機器を含み得る。特に、細胞をその内部で培養するための機器、細胞を操作するための機器、および細胞を冷蔵または凍結保存するための機器において、細胞培養資材に付された標識を読み取ることで細胞培養の全自動化が容易になり得る。細胞培養資材を移動させる機構により異なる細胞培養用機器間での細胞培養資材の運搬が可能となり得る。一つの実施形態において、本開示の細胞培養用機器は、必要に応じて制御部を介して、ユーザーが遠隔操作により制御できる。本開示のシステムは、個々の培養物を細胞培養資材に関連付けて管理することが可能なので、異なるユーザーの培養物を同じ施設にて扱うことを可能とする。本開示のシステムにより、ユーザーは、遠隔地から細胞の培養を実施し、必要に応じて培養物（例えば、凍結保存した培養物）をユーザーが指定した別の場所に送ることができる。本開示のシステムは、ユーザーに培養物を送付するシステムを含んでもよいし、このようなシステムと連携してもよい。
　本開示のシステムは、通信により遠隔操作による細胞の取り扱い、遠隔操作による細胞の観察および遠隔操作による情報収集を可能とする。そのため、細胞が物理的に存在する場所において無人の環境および外界から物理的に隔離された環境を容易に達成できる。そのため、バイオセーフティーレベルの高いウイルスまたは細菌、未同定の感染症リスクの高い検体など、ヒトなどへの有害性の観点から取り扱うために高度な設備環境が通常要求される試料を取り扱うために本開示のシステムは有用であり得る。また、都市から離れた場所、ヒトにとって過酷な環境など、ヒトがアクセスするのが困難な場所において、本開示のシステムは有用であり得る。特に、そのような場所において、本開示のシステムを稼働させる場合、その場所の試料採集の必要性が高い可能性があるため、本開示のシステムは、試料採取のための手段（複数の場所で採取できるように移動手段を備えてもよい）を備えるか、その手段と通信により連携できるように構成されるのが好ましい。試料採取のための手段は、本開示の細胞培養用機器および／または細胞培養資材を移動させる機構と連携させることができる。そのような場所として、例えば、悪臭環境（下水が存在する環境など）、放射能汚染環境などが挙げられる。採取した試料を本開示の細胞培養資材に回収することで、本開示のシステムにおいて情報を取り扱うことができる。本明細書に記載の細胞の培養は、細胞の増殖を必要とせず、細胞培養資材に細胞が保持されていることを指し得る。
　撮像部は、細胞培養用機器の作業空間の内部に存在してもよいし、外部に存在してもよい（例えば、透明な壁を通して撮像される）。本明細書に記載の第１の標識を読み取り画像識別情報に変換する画像データ処理部は、撮像部に含まれてもよいし、システムの他の箇所に存在してもよい。電磁リーダーは、電磁的に読み取り可能な標識との間で電磁的な遮断が無い限り細胞培養用機器の任意の箇所に取り付けられ得る。本明細書に記載の第２の標識を読み取り電磁識別情報に変換する電磁データ処理部は、電磁リーダーに含まれてもよいし、システムの他の箇所に存在してもよい。
　（細胞培養資材）
　一つの態様において、本開示は、細胞培養資材を提供し、細胞培養資材は本明細書に記載のシステムの構成要素として使用できる。好ましい実施形態において、細胞培養資材は、画像によって読み取り可能な第１の標識と電磁的に読み取り可能な第２の標識とを含むタグを表面に備え得る。本明細書に記載の細胞培養用機器は、このような細胞培養資材と組み合わせて使用するのに特に適している。発明者らは、個々の細胞培養資材の一般公開される製品情報には現れない差が、細胞の培養結果に影響を及ぼし得ると考え、細胞培養資材の情報を新規の検討事項として体系的に収集する手段を開発した。細胞培養資材は多数使用されるので、第１の標識および第２の標識はタグ上で一体となっていることが個々の細胞培養資材にこれらの標識を付す上で好ましい。好ましくは、画像によって読み取り可能な第１の標識が、電磁的に読み取り可能な第２の標識を覆うように一体となってタグを形成して、細胞培養資材上に接着され得る。本明細書に記載のシステムにおいて、同じ細胞培養資材上の第１の標識および第２の標識の読み取り結果は、１つの細胞培養資材を指定するものとして取り扱われ得る。
　個々の細胞培養資材を複数の手段で特定可能にすることで、細胞培養資材を特定する情報の正確性を向上させることができ、その結果、細胞培養資材が細胞培養に及ぼす影響を明らかにすることができる。また、細胞培養資材は、シャーレ、細胞凍結保存チューブ、培養容器、培地容器、薬剤（血清、剥離剤、その他添加剤など）容器、消耗品（チップ、遠沈管、ピペットなど）など、細胞と接触する器具または細胞と接触する試薬を保管する器具であり得るが、細胞培養の際には複数の細胞培養資材が操作され得るので、それらを使用するたびにユーザーが逐一情報を入力するのは非常に労力を要する。そのため、細胞培養資材が自動的に読み取り可能な標識を備えることは、ユーザーの負担を軽減し、またユーザー毎の情報入力頻度のバラツキの影響を排除するという利点があり得る。一つの実施形態において、細胞培養資材は、ユーザーが識別可能な標識（文字列など）を備えてもよく、そうすることで自動的な標識の読み取りが上手くいかなかった場合に手動で情報を入力することで情報の網羅性を向上することができる。
　一つの実施形態において、画像によって読み取り可能な第１の標識は、コード（バーコード、ＱＲコード（登録商標）など）および／または文字列を含む。一つの実施形態において、電磁的に読み取り可能な第２の標識は、典型的には可視光の波長域の範囲外の波長の電磁波により読み取り可能であり、例えば、電磁リーダーから照射された電磁波を受けて作動する標識である。一つの実施形態において、電磁的に読み取り可能な第２の標識は、ＲＦＩＤタグを含み、例えば、マイクロ波帯の周波数を使用する。
　一つの実施形態において、細胞培養資材は、本体と蓋とを備え、タグを本体の表面に備える。蓋は他の容器と入れ替わる可能性が考えられるが、本体は常に格納されている成分と一致し得るため、タグを本体の表面に備えることが好ましい。一つの実施形態において、細胞培養資材は、培養用容器であり、細胞が接触する面にコーティングを備える。細胞培養資材は、経時的に変化し得る素材（コーティング、培地など）に関連し得るので、本明細書に記載のシステムにおいて、細胞培養資材の時間情報（製造時期、納入時期、使用開始時期など）は、重要であり得る。
　（記録部）
　一つの態様において、本開示は、記録部を提供し、記録部は本明細書に記載のシステムの構成要素として使用できる。記録部は、細胞培養用機器を使用して行われた作業についての作業情報と、作業のために使用された細胞培養資材の資材情報と、作業の結果情報とを、対応付けて格納する。
　一つの実施形態において、記録部は、１つの別個の実体（例えば、一枚のシャーレ）としての各細胞培養資材（例えば、ロット番号などにより特定される）を、資材情報、作業情報および結果情報と対応付けて格納する。記録部に格納される情報の例示的な構成が図３に示される。このように記録部に記録されたデータを分析（機械学習など）に使用することができ、そうすることで最適な細胞培養のための情報をユーザーに提供できる。一つの実施形態において、資材情報は、細胞培養資材のロット情報および製品情報のうちの少なくとも１つの情報を含む。一つの実施形態において、ロット情報は、細胞培養資材の製造条件（製造時期、製造に使用した材料の製造番号、製造に使用したプロトコルなど）、出荷時期、納品時期、輸送履歴（輸送期間および／またはその期間の少なくとも一部の温度などの環境条件の履歴を含む）、保管履歴（保管期間期間および／またはその期間の少なくとも一部の温度、光などの環境条件の履歴を含む）、製造業者および販売業者のうちの少なくとも１つの情報を含む。ロット情報（例えば、製造に使用したプロトコルなど）の詳細を、本開示のシステムの記録部とは別の記録媒体を参照して取得してもよい。本発明において、細胞培養資材の製造条件は、製造時期（典型的には年月日または年月）、製造に使用した材料の製品特定番号（例えば、カタログに記載されるような、使用した主要な材料のいくつかについての製品特定番号）、製造に使用したプロトコルのうちの１つまたは複数を含み得る。本発明において、細胞培養資材の出荷時期は、その細胞培養資材の製造業者から購入者または輸送業社に対して出荷された時期（典型的には年月日または年月）であり得る。本発明において、細胞培養資材の納品時期は、その細胞培養資材を使用する企業または研究機関に、製造業者または輸送業社から納品された時期（典型的には年月日または年月）であり得る。好ましい実施形態において、ロット情報は、細胞培養資材の製造条件、輸送履歴、および保管履歴を含む。一つの実施形態において、製品情報は、細胞培養資材の組成、性能（例えば、親水性などの性質）および用途のうちの少なくとも１つの情報（化学物質等安全データシート（ＭＳＤＳ）の情報など）を含む。細胞培養資材の第１の標識の画像を撮像することで取得されたデータは、画像識別情報に変換されて資材情報として記録部に格納され得る。細胞培養資材の第２の標識の信号を検出することで取得されたデータは、電磁識別情報に変換されて資材情報として記録部に格納され得る。記録部の情報は、細胞または細胞を保持する細胞培養資材毎にその他の情報を関連付けて格納され得る。本開示の記録部は、資材情報を体系的に記録しているという点でそれ自体が新規であり得る。
　一つの実施形態において、作業情報は、作業者（誰が作業を行うか）、作業時期（各工程を実施する時期を含む）、細胞の種類、および培養プロトコルのうちの少なくとも１つの情報を含む。一つの実施形態において、作業情報は、細胞培養用機器の撮像部により取得されたデータ、細胞培養用機器の動作状況、細胞培養資材の細胞培養用機器への格納時期、細胞培養資材の細胞培養用機器からの取り出し時期、細胞培養資材の細胞培養用機器における保持期間、細胞培養用機器において使用した細胞培養資材間（例えば、シャーレと培地）の適用関係および細胞培養用機器における細胞培養資材の使用量のうちの少なくとも１つの情報を含む。本明細書に記載の任意の細胞の種類は、細胞の機能・由来に基づく分類（幹細胞、膵臓細胞など）、特定の構造に基づく分類（発現マーカー、突起の有無など）など当該分野における通常の分類法の任意の分類基準によって分類され得る。細胞の種類はさらに、細胞の保管状態の情報を含んでもよい。培養プロトコルは、過去の実験記録の蓄積だけでなく、論文情報も含み得る。本開示のシステムにより詳細な作業情報が包括的に取集され得るので、本開示の記録部は、細胞培養に関する包括的な作業情報を含む点で新規であり得る。
　一つの実施形態において、結果情報は、細胞培養用機器の撮像部により取得されたデータ、死細胞率、増殖性、分化状態、撮像された画像、遺伝子および／または染色体の異常、生化学的実験データならびに細胞の状態または機能に関連する任意の他の情報のうちの少なくとも１つの情報を含む。死細胞率は、撮像された画像から判定することができる。死細胞は典型的には球状の浮遊状態で存在し、生細胞は典型的にはアメーバ状の接着状態で存在するため、画像における細胞形状により細胞の生死を（例えば、計算部または分析部により）自動的に判定することができる。死細胞率は、死細胞数の割合であってもよいし、死細胞が占める面積の割合であってもよい。増殖性は、細胞培養容器毎の細胞数の変化および／または面積率の変化として記録され得る。遺伝子および／または染色体の異常は、任意の検査方法（例えば、ＰＣＲ検査、Ｇ分染法、ＦＩＳＨ法など）によって確認された遺伝子および／または染色体の異常が記録され得る。細胞の状態または機能に関連する情報として、例えば、細胞培養後の培地中の成分（サイトカイン、グルコース、アンモニアなど）が挙げられる。
　記録部の構成は、特定のハードウェア構成に限定されない。例えば、記録部は、単一のハードウェア部品で構成されてもよいし、複数のハードウェア部品で構成されてもよい。例えば、記録部は、コンピュータの外付けハードディスク装置として構成されてもよいし、ネットワークを介して接続されるクラウド上のストレージとして構成されてもよい。
　（計算部）
　一つの態様において、本開示は、計算部を提供し、計算部は本明細書に記載のシステムの構成要素として使用できる。計算部は、プロセッサによって実装され得る。計算部は、記録部に格納された情報を参照し（分析部を介する場合も含む）、培養の目的（ユーザーが入力した作業予定情報など）に適合する推奨情報を導き出す。推奨情報としては、例えば、使用すべき細胞培養資材、培養プロトコル、細胞培養用機器の動作環境情報、培養細胞の回収時期および細胞培養の結果予測（培養細胞の適合確率など）などが挙げられる。細胞培養の結果予測は、他の推奨情報と関連付けて提示され得る。計算部は、サーバ装置として実装されてもよいし、端末装置として実装されてもよい。一つの実施形態において、計算部は、人工知能（ＡＩ）により制御され得る。細胞培養の結果予測の項目は、記録部に格納されている結果情報の項目と同じ項目から選択され得るが、数値は記録部に格納されている数値と同じである必要はなく、計算により新規に生成されてもよい。
　（分析部）
　記録部に格納された情報は多量になり得るので、その分析には時間および計算力を要し得る。そのため、推奨情報を導き出すための計算部とは別に分析部を設けてもよい。一つの実施形態において、計算部と分析部とは一緒になっていてもよい。分析部は、プロセッサによって実装され得る。分析部を実装し得るプロセッサは、計算部を実装し得るプロセッサと同一のプロセッサであってもよいし、別のプロセッサであってもよい。一つの実施形態において、分析部の分析結果は、計算部に送られ、培養条件の各パラメータの係数の変更など、計算部の出力に影響を及ぼし得る。一つの実施形態において、分析部は、記録部から情報を取り出し分析を行うことができるが、ユーザーまたはシステムの管理者から入力された情報を使用して分析を行ってもよい。分析部の分析結果は、ユーザーまたはシステムの管理者が利用してもよい。
　分析部は、出発細胞の情報と、培養条件（資材情報および作業情報）と、結果情報との間の対応を分析することで、培養結果に影響を及ぼす培養条件の抽出、特定の培養結果を与えるための培養条件の重み付けなどを行うことができる。分析部は、本明細書に記載される資材情報および作業情報の任意の要素を特徴量として使用し、本明細書に記載される結果情報の任意の要素について分析（または学習）を行うことができる。一つの実施形態において、分析部は、ユーザーまたはシステムの管理者によって指定された特定の学習データ（細胞培養資材の製造時期など）および／または特定の結果項目（１週間培養後の死細胞率など）に関して、必要に応じて指定された重み付けの下で分析を行ってもよい。分析部により種々のモデルが生成され得るが、複数のモデルが保存されてもよく、必要に応じてユーザーまたはシステムの管理者は特定のモデルを指定することができる。
　一つの実施形態において、分析部は、記録部に格納された画像情報から特徴量（細胞の形状、細胞の生存率、ピペッティングされる際に細胞にかかる剪断力など）を抽出することもできる。一つの実施形態において、分析部は、記録部に格納された情報をカテゴリー化することができ、例えば、種々の細胞株を含むグループ（幹細胞グループなど）を作成し、個々の細胞株に関連付けられた培養条件を合わせてグループの培養条件とすることができる。同種のパラメータ（細胞の種類、細胞培養資材の製造から使用までの時間など）でグループ化してもよいし、異なるパラメータ（細胞培養資材の製造から使用までの時間と細胞培養資材のコーティングの種類など）でグループ化してもよい。クラスター分析などにより分析部が自動的にカテゴリー化を行ってもよいし、ユーザーまたはシステムの管理者が特定の枠組み（資材情報と作業情報とは同じグループにはしないなど）を設定してもよい。
　一つの実施形態において、分析部による分析は、機械学習など人工知能（ＡＩ）を利用して行われる。分析は、例えば、線形回帰、ロジスティック回帰、サポートベクターマシン（ＳＶＭ）、ニューラルネットワークなどの機械学習によって行われ得る。機械学習による学習では、訓練データを参照して、モデル集合から真のモデルを最もよく近似すると思われるモデルが選択され得る。交差検証を行うことで、各モデルの判別精度を算出することができる。
　例えば、ニューラルネットワークは、入力層と、少なくとも１つの隠れ層と、出力層とを有する。ニューラルネットワークの入力層のノード数は、入力されるデータの次元数に対応する。ニューラルネットワークの出力層のノード数は、出力されるデータの次元数に対応する。例えば、出力されるデータは、培養後の細胞の生存率であり得る。ニューラルネットワークの隠れ層は、任意の数のノードを含むことができる。ニューラルネットワークの隠れ層の各ノードの重み係数は、記録部に格納されている教示データと特徴データとの組み合わせに基づいて計算され得る。例えば、入力層に特徴データを入力した場合の出力層の値が、その特徴データと関連付けられた教示データの値となるように、各ノードの重み係数が計算され得る。これは、例えば、バックプロパゲーション（誤差逆伝播法）によって行われてもよい。ニューラルネットワークは、記録部の情報の一部を使用して予め学習処理がなされ得る。学習処理は、記録部の情報を使用して、ニューラルネットワークの隠れ層の各ノードの重み係数を計算する処理である。学習処理では、例えば、資材情報（製造原料、輸送時期、保管期間などの特徴量）および作業情報（細胞種、作業者、プロトコルなどの特徴量）を入力用教師データとし、その細胞培養資材に対応する結果情報（死細胞率、染色体異常率などの特徴量）を出力用教師データとして使用してニューラルネットワークの隠れ層の各ノードの重み係数を計算する。学習処理に使用する特徴量の組み合わせは、ユーザーまたはシステムの管理者が指定してもよいし、分析部が蓄積された分析結果に基づき決定してもよい。上記のように、分析部は、新たな特徴量（画像情報から計算されるものなど）を抽出してもよく、このような特徴量が学習処理に使用されてもよい。
　計算部および／または分析部による処理の例が図４に示される。ユーザーが選択したまたは分析部が分析対象として選択した細胞種Ｘについて、計算部および／または分析部は、記録部のデータを参照して細胞種Ｘの培養に使用した細胞培養資材を選択・抽出する。計算部および／または分析部は、選択した細胞培養資材に関連付けられている資材情報、作業情報および結果情報の所定の特徴量（記録部に格納されている全ての特徴量でもよいし、一部の特徴量でもよい）の値を取得する。計算部および／または分析部は、結果情報から選択された特徴量Ｙに対して資材情報および作業情報の各特徴量の相関を計算する。計算部および／または分析部は、計算結果に基づいて資材情報および作業情報の各特徴量のための係数を決定し、これは機械学習によって実施してもよい。計算部および／または分析部は、結果情報の特徴量Ｙの最適値をもたらす資材情報および作業情報の各特徴量の値を計算して、ユーザーへの推奨情報を生成してもよいし、分析結果としてシステムに蓄積してもよい。
　（ユーザーへの情報提示およびユーザー入力）
　本開示の細胞培養に関する情報を収集する機能を有するシステムを利用することでユーザーは、そこに蓄積された情報を利用して適切に細胞を培養することが可能となるが、本開示は、さらにユーザーの細胞培養を支援するために細胞培養に関する情報を提供するシステム（レコメンドシステム）も提供する。一つの実施形態において、システムは、入力部および表示部を備え、ユーザーが入力部に作業予定情報を入力することで表示部に推奨情報が表示される。システムの計算部により作業予定情報から推奨情報が導かれ得る。ユーザーに提示される情報はユーザーが理解できる表示に変換されて表示部に提示され得る。推奨情報をユーザーに提示するための例示的な処理が図４に示される。ユーザーが培養する細胞として細胞種Ｘを選択すると、結果情報の特徴量Ｙ（例えば、死細胞率）の値とともにユーザーが理解可能な表示形式で対応する資材情報および作業情報の特徴量の値（例えば、使用すべき資材のロット番号と培養プロトコルの組み合わせ）がシステムの表示部に提示され得る。
　作業予定情報は、細胞培養用機器を使用して行う予定の作業に関する情報であってもよく、例えば、出発細胞（すなわち、細胞培養用機器を用いて培養を行う前の、細胞培養の目的となる細胞）の種類、保存されている出発細胞の状態（保存期間、継代数、細胞数など）、採取試料の採取場所・時期および培養により取得する細胞の種類（例えば、分化の有無、分化先の細胞の種類、平面または立体などの培養物の形態）のうちの少なくとも１つの情報を含む。例えば、本発明のシステムが対象とする細胞の種類は、典型的には幹細胞またはがん細胞である。幹細胞は、多能性幹細胞（例えば、胚性幹細胞、人工多能性幹細胞（ｉＰＳ細胞））であってもよいし、組織幹細胞であってもよい。本開示により幹細胞を適切に培養することで、再生医療における高品質の材料の提供が可能であり得る。組織幹細胞は、造血幹細胞、間葉系幹細胞、肝幹細胞、膵幹細胞、皮膚幹細胞などであり得る。好ましい実施形態において、本発明のシステムが対象とする細胞は、脂肪幹細胞、上皮幹細胞などであり得る。本開示によりがん細胞を適切に培養することで、医薬品開発のための細胞試験の信頼度が向上し得る。特に採取した試料を使用する場合など、存在する細胞が未知である場合でも本開示のシステムを使用することができ、例えば、特定の試薬の使用および／または操作（作業予定情報として設定できる）により目的の細胞を検出する、撮像部による観察像から含まれる細胞数を測定することなどにより作業の結果情報を収集することができる。本発明のシステムにより培養することができる対象には、ウイルスまたは細菌を感染させた細胞（細胞の種類は、ウイルスまたは細菌の種類に応じて選択され得る）、細菌、微生物（真菌、原生動物、寄生虫を含む）、抗体産生細胞なども含まれる。ウイルスまたは細菌を感染させた細胞の培養は、ウイルスまたは細菌の培養ともいえる。そのため、ウイルスベクターの生産も本発明のシステムにより実施できる。
　一つの実施形態において、推奨情報は、任意の数（必要に応じてユーザーが決定できる）の選択肢の形式で提示され得る。一つの実施形態において、ユーザーが選択した推奨情報（培養計画とも称され得る）は入力部から計算部に渡され、再計算された推奨情報がユーザーに提示されてもよいし、細胞培養用機器の制御部に培養計画に従う制御命令が伝達されてもよいし、培養結果予測が提示されてもよい。一つの実施形態において、推奨情報は、細胞培養資材の情報（ロット情報など）を含む。一つの実施形態において、推奨情報は、ユーザーが保持する細胞培養資材の有無および／または在庫量の情報を含む。培養計画により細胞培養資材に不足が生じた場合に、システムの発注出力部から細胞培養資材が発注されてもよい。一つの実施形態において、培養結果予測は、細胞の異常率（死細胞率、染色体異常率など）、細胞の増殖速度（コンフルエントまでにかかる時間など）および目的細胞の割合（例えば、全細胞中の分化細胞の割合）から選択される少なくとも１つの項目を含む。一つの実施形態において、推奨情報は、培養結果予測の数値に従って順位を付けて表示してもよく、必要に応じてユーザーがどの培養結果予測項目に従って順位を付けるか決定できる。一つの実施形態において、推奨情報は、特定の培養条件（保有している資材を使用すること、作業者が以前に使用したことがある種類の培地であることなど）に合致したものだけを表示するように選別され得る。
　例えば、推奨情報は、図１に示すようにユーザーに提供される。この例では、ユーザーが細胞種を入力することで、その細胞を培養するための実験プロトコルおよび使用する資材の組み合わせが、実験内容を決め、そして実験に使う資材を決める際（図１の破線丸枠）に、培養細胞の予測異常率とともに選択肢として提示される。予測異常率が低いものが上位にランキングされて表示されるが、ユーザーは所望の実験プロトコルおよび使用する資材の組み合わせを選択することができる。
　入力部は、キーボード、マウス、タッチパネル、マイク、スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ、スマートグラス等の任意のタイプの端末装置であり得る。表示部は、スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ、スマートグラス等の任意のタイプの端末装置であり得る。
　本開示のシステムは、販売・購入システム（ＥＣサイトなど）、輸送・保管システム、納入・在庫管理システムおよび廃棄管理システムなどと通信していてもよい。これらのシステムと通信することで、特に細胞培養資材のトレーサビリティが向上し得る。
　図２を参照して本開示のシステム１００の概要を説明する。システム１００の記録部１２０に細胞培養に関する情報（作業情報１２１、資材情報１２２、結果情報１２３）が格納される。記録部１２０には、インキュベーター（細胞培養用機器）１１０Ａからの情報（資材情報１２２、結果情報１２３など）、クリーンベンチ（細胞培養用機器）１１０Ｂからの情報（作業情報１２１、資材情報１２２など）、ユーザーからの入力情報（作業情報１２１、結果情報１２３など）が入力される。細胞培養資材１７０に付されたタグの画像によって読み取り可能な標識は、細胞培養用機器１１０が備える撮像部１１１などによって読み取られて資材情報１２２に変換される。細胞培養資材１７０に付されたタグの電磁的に読み取り可能な読み取り可能な標識は、細胞培養用機器１１０が備える電磁リーダー１１２などによって読み取られて資材情報１２２に変換される。図には明示されないが、記録部１２０には、納入情報、保管情報などの細胞培養資材１７０に関する情報全般が入力され得る。詳細な細胞の測定データなど結果情報１２３としてユーザーが（例えば、測定データを分析したＰＣを介して）記録部１２０に情報を入力してもよい。
　細胞を培養しようとするユーザーが、入力部１４５に作業予定情報（ユーザーの人物情報、使用する細胞の種類、培養目的など）を入力すると、計算部１３０が記録部１２０の情報を参照し、表示部１４０を介してユーザーに推奨情報（培養プロトコル、使用する資材など）を提示する。ユーザーは、推奨情報の複数の選択肢からいずれかを選んで入力部１４５に培養計画を入力することができる。ユーザー（ヒトまたはロボット）は、培養計画に基づいて細胞培養用機器（ユーザー作業部）１１０Ｂにおいて細胞培養資材１７０を使用しながら細胞を処理する。処理した細胞は、細胞培養資材（シャーレなど）１７０とともにユーザー（ヒトまたはロボット）によってインキュベーター（細胞培養用機器）１１０Ａに移送され、ここで、培養計画に基づいて計算部１３０が制御部１５０に命令を出し、インキュベーター（細胞培養用機器）１１０Ａの作業空間の環境を制御することができ、細胞が培養される。細胞培養用機器（ユーザー作業部）１１０Ｂにおける作業は、細胞培養資材１７０の資材情報１２２と関連付けて作業情報１２１として記録部１２０に格納される。インキュベーター（細胞培養用機器）１１０Ａにおける作業（細胞培養資材１７０の出し入れなど）は、細胞培養資材１７０の資材情報１２２と関連付けて作業情報１２１として記録部１２０に格納され、培養に伴う細胞の成長は細胞培養資材１７０の資材情報１２２と関連付けて結果情報１２３として記録部１２０に格納され得る。
　分析部１８０は、記録部１２０に格納された作業情報１２１、資材情報１２２および結果情報１２３を機械学習などにより分析して情報エレメント間の相関などから、所定の細胞培養結果を得るための条件を導出する。分析部１８０の分析結果は、（必要に応じて計算部１３０からの要求に応答して）計算部１３０に渡され、ユーザーの入力に対して即座に計算部１３０が応答できるようにする。
　資材情報１２２の在庫状況に応じて、発注出力部１６０から自動的に、またはユーザーの入力に応じて、不足資材の発注を補助することもできる。典型的には、資材情報１２２に対応する資材の販売店舗情報（ＥＣサイトであっても物理的に実在する店舗であってもよい）と資材情報（分量、価格を含む）のセットを、発注出力部１６０が表示し、ユーザーがその中から選択して不足資材を発注することができる。
　例えば、本開示のシステムにより、以下に示すようなユーザー支援が可能になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以下に従来の細胞培養と本開示の例示的なシステムの支援の下での細胞培養の比較を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図１に示されるように、本開示のシステムは、ユーザーが実験内容を決めるためにレコメンド機能を有し得る。レコメンド機能により、培養する細胞を入力すると、培養に使用する実験プロトコルおよび資材の組み合わせの選択肢がランキング順で予想される培養細胞の異常率とともにユーザーに選択肢として提示され得る。ユーザーは、選択肢から実験条件を決定する。本開示の細胞培養資材を使用すれば、ロット情報からトレーサビリティの確保が可能である。この際、実績裏付けの有無も表示できる。
　より具体的には、本明細書に記載のシステムの支援の下、細胞培養を行う例示的なワークフローを以下に記載する。
・ユーザーは、インターネットを通じて提供されるシステムのサイトで培養する細胞種を検索する。
・システムにより複数（例えば、３～４つ）の実験プロトコル（資材の組み合わせ選択肢）が、予想される培養細胞の適合率とともに提示され、ユーザーは適当なものを選択する。
・実験プロトコルにおいて使用される資材・手順の詳細（ロット、販売元、製品情報）および資材を用意する方法（ＥＣサイトや実在店舗情報など）がシステムから表示され、それに基づいて資材を注文することができる。
・資材が準備できたら、最適なプロトコルを選択して（プルダウン形式で条件を適宜変更できる）システムに入力し、自動的にシステム上で培養記録情報として保存される。
　プロトコルに基づいて細胞を細胞培養容器に播種し、システム管理下のインキュベーターに入れる。ユーザーは、インキュベーター内の培養状況（コンフルエント率の数値など）をＡＩ管理システムを通して確認できる（遠隔操作により確認することもできる）。細胞培養の結果情報としてシステムからコンフルエンスに達した細胞の画像および数値をインポートできる。細胞培養結果は、クラウド上に共有することでシステムにフィードバックすることができる。
　（遠隔操作）
　上述のように、本発明における細胞培養資材は、画像によって読み取り可能な第１の標識と電磁的に読み取り可能な第２の標識とを含むタグを表面に備え、そして細胞培養機器においてそれらの標識を自動的に読み取ることによって、使用する細胞培養資材を厳密に特定することができるため、本発明のシステムは遠隔操作に適したものであり得る。一つの実施形態において、本開示のシステムは、仮想空間を構築するように構成されたサーバ装置をさらに備え得る。サーバ装置は、細胞培養機器および／または制御部と通信することができ、ユーザーからの入力信号に基づき、細胞培養機器および／または制御部に信号を出力する。その結果、ユーザーは、仮想空間を介して細胞培養機器および／または本開示のシステムにアクセスでき、細胞培養機器の制御および／または本開示のシステムが提供する機能（推奨情報の提供など）の享受が可能となる。１名または複数名のユーザーは、仮想空間内の１つまたは複数の位置に対応付けられる。仮想空間内にはユーザーがアクセスできる情報（細胞培養用機器など）がオブジェクトとして表示され得る。例えば、仮想空間内にユーザーと関連付けられた細胞培養資材のリストを表示させることができ、特定の細胞培養資材を選択し、その中の細胞の状態を確認することができる（物理空間における細胞培養用機器および撮像部への制御を介する）。
　仮想空間は、現実世界の物体（細胞培養資材、培養細胞など）および／または環境のデータに基づき、仮想空間上に同じ物体および／または環境を再現した部分（デジタルツイン）を含んでもよい。本開示のシステムにより、仮想空間上に再現した物体および／または環境を分析したり、これに基づくシミュレーションを実施することが可能であり得る。
　仮想空間は、複数のユーザーがアクセス可能な部分（いわゆる、「メタバース」）を含んでもよく、ここで、ユーザー間のコミュニケーションが可能であり得る。ユーザーは、仮想空間上における他のユーザーの表示・非表示および他のユーザーから見た表示・非表示を選択し得る。ユーザーの表示・非表示は、仮想空間上の領域と関連付けられていてもよく、例えば、仮想空間上に設定された情報開示の場（学会を模したものなど）においてユーザーの属性のデフォルトを表示状態にすることなどができる。仮想空間上にユーザーのアバターが設定されてもよい。ユーザーは、他のユーザー（またはアカウント）に対する関係性を設定し得る。例えば、ユーザーは、特定のユーザーを選択してグループを形成してもよいし、特定のユーザーに対して特定の情報に関するアクセス権を設定してもよいし、細胞などの所有権を譲渡してもよい。例えば、特定の細胞の利用権が培養プロトコル情報に関するアクセス権と組み合わせて譲渡された場合、本開示のシステムによる高度に自動化された細胞培養により、譲渡されたユーザーは技術的な習熟過程を経ずとも即座に再現性の高い細胞培養が可能となり得る。また、例えば、あるユーザーが所有する細胞培養用資材について、細胞培養機器の撮像部へのアクセス権を付与することで、別ユーザーに対して実際の操作映像をリアルタイムで提供することができる。本開示のシステムは、ユーザーに割り当てられる記憶領域を有してもよく、そこにユーザーに関連付けられた情報（所有する細胞培養用資材に関する結果情報など）が格納され得る（ここで、本開示のシステムの記録部は依然としてこの情報を保持し得る）。ユーザーは、この記憶領域を編集でき、他のユーザーに提示する表示方法などを決定することができる。この記憶領域の情報は、本開示のシステムの記録部および／または分析部にフィードバックされてもよいし、されなくてもよい。
　一つの実施形態において、細胞培養資材の物理的な位置情報を仮想空間内に反映することができる。細胞培養資材の物理的な位置情報は、例えば、全地球測位システム（ＧＰＳ）、細胞培養用機器への細胞培養資材の搬入記録などから取得できる。一つの実施形態において、仮想空間内でユーザーの位置は、細胞培養資材の位置と対応付けられ得る。仮想空間は、物理空間と対応付けられていてもよいし、対応付けられていなくてもよい。仮想空間は、シームレスに構築されている必要はなく、例えば、細胞培養用機器内などが別個のエリアとして構築されてもよい。例えば、細胞を操作するための細胞培養用機器においてユーザーが作業する場合、細胞培養用機器内の操作は仮想空間を介さずにユーザーの入力および細胞培養用機器内の撮像情報がユーザーと細胞培養用機器との間で直接やり取りされてもよい。精密な細胞操作を遠隔により実施するために、遠隔外科手術用のシステムなどを参照することができる。
　（方法）
　一つの態様において、本開示は、本明細書に記載のシステムを作動させて、細胞培養に関する情報を収集する、細胞培養に関する情報を出力する、または細胞培養に関する情報を分析する方法を提供する。一つの態様において、本開示は、本明細書に記載のシステムを利用して細胞を培養する方法を提供する。これらの方法の詳細は、本明細書に記載のシステムおよびその各構成要素の動作に基づいて当業者に明らかである。
　（プログラム）
　一つの態様において、本開示は、本明細書に記載のシステムまたはその各構成要素を作動させるプログラムを提供する。このプログラムの詳細は、本明細書に記載のシステムおよびその各構成要素の動作に基づいて当業者に明らかである。例えば、プログラムは、実行されると、本明細書に記載の計算部または分析部の内部処理を行う、または細胞培養用機器、入力部、計算部および記録部などの構成要素間の通信を行うように構成され得る。一つの態様において、本開示は、このプログラムを格納した記録媒体を提供する。一つの実施形態において、本開示は、細胞培養に関する情報を記録部に蓄積するためのプログラムを提供し、プログラムは、プロセッサを備えるシステムにおいて実行された場合に、撮像部により取得されたデータから生成された画像識別情報と、電磁リーダーにより取得されたデータから生成された電磁識別情報とを時間情報とともに細胞培養用資材に関連付ける工程と、前記時間情報に基づき撮像部により取得されたデータの一部（例えば、ある細胞培養用資材の識別情報を受け取った後、次の異なる細胞培養用資材の識別情報を受け取るまでの時間範囲において取得されたデータ）および/または細胞培養用資材に関連付けられた細胞培養用機器（例えば、識別情報により特定される細胞培養用資材を格納した細胞培養用機器として記録部に記録されている）の動作環境情報の一部を取り出し、記録部に格納する工程とを含む処理をプロセッサに実行させる。データは処理された（例えば、画像データから死細胞率を抽出した）後に記録部に格納されてもよい。一つの実施形態において、本開示は、細胞培養に関する情報をユーザーに提示するためのプログラムを提供し、プログラムは、プロセッサを備えるシステムにおいて実行された場合に、ユーザーにより入力された作業予定情報を受信する工程と、作業予定情報に対応する記録部に格納された資材情報、作業情報および結果情報を取り出す工程と、資材情報、作業情報および結果情報に基づき推奨情報を導き出す工程とを含む処理をプロセッサに実行させる。上記のように、推奨情報の導出のために、記録部に格納された資材情報、作業情報および結果情報を直接参照する必要はなく、これらの情報を元に分析部が分析した結果を参照して推奨情報を導出してもよい。
　以上、本発明を、理解の容易のために好ましい実施形態を示して説明してきた。以下に、実施例に基づいて本開示を説明するが、上述の説明および以下の実施例は、例示の目的のみに提供され、本発明を限定する目的で提供したのではない。従って、本発明の範囲は、本明細書に具体的に記載された実施形態にも実施例にも限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
　細胞培養容器の違いが細胞培養の結果に及ぼす影響を試験した。
　阪神化成工業株式会社（日本、富山）のグラデーションシャーレ５種類（それぞれ、表面改質条件を段階的に変えた）を各３枚（製造日の異なるもの）用意した。表面改質条件は、一般的にはシャーレの製品情報としては公開されておらず、製造業者によって差がでる因子であり、製造ロットの差を表す。Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）ｃｅｌｌＢＩＮＤΦ３５（ＣＢ）およびＣｏｒｎｉｎｇ（登録商標）ｃｅｌｌ　ｃｕｌｔｕｒｅ（ＣＣ）の細胞培養容器も各３枚用意した。
　これらの細胞培養容器において、ＮＩＨ３Ｔ３、ＨｅｐＧ２、ＨａＣａＴ、ＨＵＶＥＣおよびＡＤＳＣを３７℃、ＣＯ２濃度５％で７２時間培養し、培養後の細胞数をセルカウンター（ＬＵＮＡ，Ｃ－ＣＨＩＰ）を使用してカウントした（図５）。また、培養後のそれぞれの細胞培養容器の細胞を顕微鏡で観察した（図６）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　図５および６に示されるように、同じ細胞株に対して、同じ培養条件でも、細胞培養容器の製造業者の差により、細胞培養結果に差が生じ得ることが示された。細胞株ごとに、どのような条件のシャーレが増殖に好ましいかという傾向が異なっていた点に留意されたい。
　本開示により、適切に細胞を培養することが可能になることで細胞培養の再現性が高くなり、再生医療における細胞の品質管理や、細胞における薬物処理結果の信頼性の向上が達成され得る。また本開示のシステムは、適切に細胞を培養するための情報をレコメンドすることでユーザーの細胞培養を支援できる。さらに、本開示は、細胞培養における最適培養条件および培養細胞の品質担保のための培養細胞資材のトレーサビリティを提供し得る。
１００　システム
１１０Ａ　インキュベーター（細胞培養用機器）
１１０Ｂ　クリーンベンチ（細胞培養用機器）
１１１　撮像部
１１２　電磁リーダー
１２０　記録部
１２１　作業情報
１２２　資材情報
１２３　結果情報
１３０　計算部
１４０　表示部
１４５　入力部
１５０　制御部
１６０　発注出力部
１７０　細胞培養資材
１８０　分析部
１９０　ディスプレイ
２００　操作パネル

Claims (32)

  1. 　作業空間と、前記作業空間を撮像する撮像部と、電磁リーダーとを備える細胞培養用機器と、
    　記録部と
    を備える細胞培養用システムであって、
    　前記記録部は、
    　　前記細胞培養用機器を使用して行われた作業についての作業情報と、
    　　前記作業のために使用された細胞培養資材の資材情報と、
    　　前記作業の結果情報とを、対応付けて格納する、
    システム。
  2. 　前記細胞培養資材が、画像によって読み取り可能な第１の標識と電磁的に読み取り可能な第２の標識とを含むタグを表面に備え、
    　前記撮像部が前記第１の標識を撮像し、
    　前記電磁リーダーが前記第２の標識を読み取り、
    　前記細胞培養用システムは、
    　前記第１の標識の画像を撮像することで取得されたデータから画像識別情報を生成する画像データ処理部と、
    　前記第２の標識の信号を検出することで取得されたデータから電磁識別情報を生成する電磁データ処理部と、
    をさらに備え、
    　前記資材情報は、前記画像識別情報および前記電磁識別情報を含む、
    請求項１に記載のシステム。
  3. 　前記細胞培養機器が、前記画像データ処理部および／または前記電磁データ処理部を備える、請求項２に記載のシステム。
  4. 　前記資材情報が、前記細胞培養資材のロット情報、および製品情報のうちの少なくとも１つの情報を含む、請求項２に記載のシステム。
  5. 　前記ロット情報が、前記細胞培養資材の製造条件、出荷時期、納品時期、輸送履歴、保管履歴、製造業者および販売業者のうちの少なくとも１つの情報を含む、請求項４に記載のシステム。
  6. 　前記製品情報が、前記細胞培養資材の組成、性能および用途のうちの少なくとも１つの情報を含む、請求項４に記載のシステム。
  7. 　前記作業情報が、作業者、作業時期、細胞の種類、および培養プロトコルのうちの少なくとも１つの情報を含む、請求項１に記載のシステム。
  8. 　前記作業情報が、前記細胞培養用機器の前記撮像部により取得されたデータ、前記細胞培養用機器の動作状況、前記細胞培養資材の前記細胞培養用機器への格納時期、前記細胞培養資材の前記細胞培養用機器からの取り出し時期、および前記細胞培養資材の前記細胞培養用機器における保持期間のうちの少なくとも１つの情報をさらに含む、請求項７に記載のシステム。
  9. 　前記結果情報が、前記細胞培養用機器の前記撮像部により取得されたデータ、死細胞率、増殖性、分化状態、撮像された画像、遺伝子および／または染色体の異常、ならびに生化学的実験データのうちの少なくとも１つの情報を含む、請求項１に記載のシステム。
  10. 　前記細胞培養用機器を使用して行う予定の作業に関する作業予定情報を入力する入力部と、
    　前記作業予定情報に基づいて、前記記録部に格納された前記資材情報、前記作業情報および前記結果情報を参照し、推奨される細胞培養資材、培養プロトコル、前記細胞培養用機器の動作環境情報、培養細胞の回収時期および培養細胞の適合確率のうちの少なくとも１つの情報を含む推奨情報を導き出す計算部をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  11. 　前記推奨情報は細胞培養資材の情報を含み、前記システムはさらに、推奨された前記細胞培養資材の発注出力部を備える、請求項１０に記載のシステム。
  12. 　前記推奨情報は、前記細胞培養用機器の動作環境情報を含み、前記システムは、推奨された前記動作環境情報に従って前記細胞培養用機器の動作環境を制御する制御部を備える、請求項１０に記載のシステム。
  13. 　前記計算部は複数の推奨情報を導き出し、前記入力部に、前記複数の推奨情報のうちユーザーによって選択された推奨情報が入力される、請求項１０に記載のシステム。
  14. 　前記作業予定情報は、出発細胞の種類、保存されている出発細胞の状態、採取試料の採取場所、採取試料の採取時期、および培養により取得する細胞の種類のうちの少なくとも１つの情報を含む、請求項１０に記載のシステム。
  15. 　前記出発細胞の種類は、多能性幹細胞、胚性幹細胞、人工多能性幹（ｉＰＳ）細胞およびがん細胞のうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載のシステム。
  16. 　前記細胞培養機器が、
    　前記細胞培養資材を移動させる機構、
    　流体を操作する機構、
    のうちの少なくとも１つの動作機構を含む、請求項１に記載のシステム。
  17. 　前記動作機構が、ユーザーの入力により動作する、請求項１６に記載のシステム。
  18. 　前記動作機構が、ユーザーによって選択された推奨情報に従って動作する、請求項１６に記載のシステム。
  19. 　前記システムが、仮想空間を構築するように構成されたサーバ装置をさらに備え、
    　前記サーバ装置は、前記細胞培養機器および／または前記制御部と通信しており、ユーザーからの入力信号に基づき、前記細胞培養機器および／または制御部に信号を出力する、
    請求項１に記載のシステム。
  20. 　画像によって読み取り可能な第１の標識と電磁的に読み取り可能な第２の標識とを含むタグを表面に備える、細胞培養資材。
  21. 　前記第１の標識が、コードおよび／または文字列を含む、請求項２０に記載の細胞培養資材。
  22. 　前記第１の標識が、コードおよび文字列の両方を含む、請求項２０に記載の細胞培養資材。
  23. 　前記第２の標識がＲＦＩＤタグを含む、請求項２０に記載の細胞培養資材。
  24. 　前記細胞培養資材は本体と蓋とを備え、前記タグを前記本体の表面に備える、請求項２０に記載の細胞培養資材。
  25. 　作業空間と、撮像部と、電磁リーダーとを備える、細胞培養用機器。
  26. 　前記撮像部が請求項２０に記載の細胞培養資材の前記第１の標識を撮像し、
    　前記電磁リーダーが請求項２０に記載の細胞培養資材の前記第２の標識を読み取る、
    請求項２５に記載の細胞培養用機器。
  27. 　前記撮像部が前記作業空間に配置された細胞培養資材の内部の細胞をさらに撮像する、請求項２６に記載の細胞培養用機器。
  28. 　前記撮像部が、前記作業空間における作業者の作業をさらに撮像する、請求項２６に記載の細胞培養用機器。
  29. 　前記細胞培養用機器が、前記作業空間内にディスプレイおよび操作パネルのうちの少なくとも１つを備える、請求項２６に記載の細胞培養用機器。
  30. 　請求項１～１９のいずれか一項に記載のシステムにおいて使用するための、請求項２０に記載の細胞培養資材。
  31. 　細胞培養に関する情報を記録部に蓄積するためのプログラムであって、前記プログラムは、プロセッサを備えるシステムにおいて実行された場合に、
    　撮像部により取得されたデータから生成された画像識別情報と、電磁リーダーにより取得されたデータから生成された電磁識別情報とを時間情報とともに細胞培養用資材に関連付ける工程と、
    　前記時間情報に基づき前記撮像部により取得されたデータの一部および/または前記細胞培養用資材に関連付けられた細胞培養用機器の動作環境情報の一部を取り出し、記録部に格納する工程と
    を含む処理を前記プロセッサに実行させる、プログラム。
  32. 　細胞培養に関する情報をユーザーに提示するためのプログラムであって、前記プログラムは、プロセッサを備えるシステムにおいて実行された場合に、
    　ユーザーにより入力された作業予定情報を受信する工程と、
    　前記作業予定情報に対応する記録部に格納された資材情報、作業情報および結果情報を取り出す工程と、
    　前記資材情報、作業情報および結果情報に基づき推奨情報を導き出す工程と
    を含む処理を前記プロセッサに実行させる、プログラム。
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