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日本有望開發出用于再生醫療的培養細胞品質診斷技術

來源:上海滬宇檢測中心   2013年05月02日 09:05  
日本有望開發出用于再生醫療的培養細胞品質診斷技術
 名古屋大學研究生院創藥科學研究科副教授加藤龍司的研究小組于2013年3月26日宣布,在面向再生醫療用途“分化培養”出的治療用細胞的質量診斷技術的開發方面已有了眉目。對用于骨再生治療的“人類間充質干細胞的分化率”是否適用于治療用細胞等問題,該研究小組在利用圖像診斷技術進行診斷的軟件開發方面有了眉目。這是名古屋大學與尼康、名古屋工業及東京大學的共同研究成果。 
       要想使再生醫療實現實用化,就必須要對利用干細胞“分化培養”出的治療用細胞(或器官)等能否實際用于治療做出質量診斷(圖)。在日本,雖然也在推進細胞培養作業的自動系統化,但加藤副教授指出,“在作為‘產品’的培養細胞方面,其質量診斷技術還不成熟,目前還要靠‘鑒定’人材運用其熟練的經驗和直覺來判斷”。 
       加藤副教授通過與尼康等的共同研究,以利用尼康的細胞培養觀察裝置“BioStation CT”的培養細胞圖像攝影技術為基礎,開發出了相關圖像處理程序(圖像處理引擎軟件)。即便在培養細胞的非染色顯微鏡圖像的輪廓和對比度不清晰時,對培養細胞的狀態進行判斷的鑒定人才也要根據經驗找出細胞部分,運用熟練的技術來判斷培養出的細胞是否適合用于治療。這是因為,如果是研究用途的話,可以使用磨碎培養細胞對其染色再觀察的破壞檢查,而治療用途不同,必須要通過非破壞檢查來判斷質量。 
       加藤副教授通過多次向鑒定人才咨詢判斷方法,并對通過圖像分析獲得的判斷結果與鑒定人才的判斷結果進行比較,找到了“細胞識別的圖像處理算法”,由此制作出了圖像診斷軟件。加藤介紹,這其中“利用了機器學習這一知識模式化技術”。 
       另外,在骨再生治療方面,加藤的研究小組還開發出了將表示骨活性的“堿性磷酸酶(ALP)活性”以及“鈣沉積量”這兩個參數相結合來判斷培養細胞的質量是否適用于治療的推斷引擎(軟件)*。這樣便可判斷為骨再生治療培養的細胞在多少天后可用于治療,由此決定治療的手術日程。 
       * ALP這一蛋白質(酶)的活性(ALP活性)與破骨細胞數及骨密度存在關聯。通過從這些方面來調查ALP活性,便可推斷出“骨活性”。另外,鈣沉積量表示的是骨骼的硬度及強度。 
       據介紹,將此次開發的圖像處理引擎與能夠做質量判斷的推斷引擎組合起來,“可對2~3周分化培養的成功率做出高精度預測”。加藤副教授解釋說,“這樣便可對培養細胞能否用作移植細胞做出質量判斷”。此次從3個人身上采取了3種細胞,對這9個試驗體進行了細胞培養,驗證了新開發的軟件的能力。而且目前還在擴展應用領域,繼續推進研發。 
       此次開發的兩個引擎作為軟件來說容量很小,可在OS為Windows的個人電腦上運行。而且,今后還計劃作為尼康BioStation CT使用的圖像分析程序“CL-Quant”的附加程序投放市場。不過,具體的供貨時期及價格未定。 
       名古屋大學和尼康已就此次的開發成果共同在日本提出了申請(12項)。據介紹,其中一部分還將依據合作條約(PCT)提出申請。另外,此次開發的軟件還有望用于附著式增殖的細胞培養的質保用途,除了人類間充質干細胞之外,“估計還可用于成體干細胞、成纖維干細胞、ES細胞及iPS細胞”(加藤)。
 

 

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