日本有望开发出用于再生医疗的培养细胞品质诊断技术
来源:互联网发布时间:2019-09-14505浏览
询问 AI 名古屋大学研究生院创药科学研究科副教授加藤龙司的研究小组于2013年3月26日宣布，在面向再生医疗用途“分化培养”出的治疗用细胞的质量诊断技术的开发方面已有了眉目。对用于骨再生治疗的“人类间充质干细胞的分化率”是否适用于治疗用细胞等问题，该研究小组在利用图像诊断技术进行诊断的软件开发方面有了眉目。这是名古屋大学与尼康、名古屋工业及东京大学的共同研究成果。
要想使再生医疗实现实用化，就必须要对利用干细胞“分化培养”出的治疗用细胞（或器官）等能否实际用于治疗做出质量诊断（图）。在日本，虽然也在推进细胞培养作业的自动系统化，但加藤副教授指出，“在作为‘产品’的培养细胞方面，其质量诊断技术还不成熟，目前还要靠‘鉴定’人材运用其熟练的经验和直觉来判断”。
图：质量判断软件的说明图 （点击放大）
加藤副教授通过与尼康等的共同研究，以利用尼康的细胞培养观察装置“BioStation CT”的培养细胞图像摄影技术为基础，开发出了相关图像处理程序（图像处理引擎软件）。即便在培养细胞的非染色显微镜图像的轮廓和对比度不清晰时，对培养细胞的状态进行判断的鉴定人才也要根据经验找出细胞部分，运用熟练的技术来判断培养出的细胞是否适合用于治疗。这是因为，如果是研究用途的话，可以使用磨碎培养细胞对其染色再观察的破坏检查，而治疗用途不同，必须要通过非破坏检查来判断质量。
加藤副教授通过多次向鉴定人才咨询判断方法，并对通过图像分析获得的判断结果与鉴定人才的判断结果进行比较，找到了“细胞识别的图像处理算法”，由此制作出了图像诊断软件。加藤介绍，这其中“利用了机器学习这一知识模式化技术”。
另外，在骨再生治疗方面，加藤的研究小组还开发出了将表示骨活性的“碱性磷酸酶（ALP）活性”以及“钙沉积量”这两个参数相结合来判断培养细胞的质量是否适用于治疗的推断引擎（软件）＊。这样便可判断为骨再生治疗培养的细胞在多少天后可用于治疗，由此决定治疗的手术日程。
＊ ALP这一蛋白质（酶）的活性（ALP活性）与破骨细胞数及骨密度存在关联。通过从这些方面来调查ALP活性，便可推断出“骨活性”。另外，钙沉积量表示的是骨骼的硬度及强度。
据介绍，将此次开发的图像处理引擎与能够做质量判断的推断引擎组合起来，“可对2～3周分化培养的成功率做出高精度预测”。加藤副教授解释说，“这样便可对培养细胞能否用作移植细胞做出质量判断”。此次从3个人身上采取了3种细胞，对这9个试验体进行了细胞培养，验证了新开发的软件的能力。而且目前还在扩展应用领域，继续推进研发。
此次开发的两个引擎作为软件来说容量很小，可在OS为Windows的个人电脑上运行。而且，今后还计划作为尼康BioStation CT使用的图像分析程序“CL-Quant”的附加程序投放市场。不过，具体的供货时期及价格未定。
要想使再生医疗实现实用化，就必须要对利用干细胞“分化培养”出的治疗用细胞（或器官）等能否实际用于治疗做出质量诊断（图）。在日本，虽然也在推进细胞培养作业的自动系统化，但加藤副教授指出，“在作为‘产品’的培养细胞方面，其质量诊断技术还不成熟，目前还要靠‘鉴定’人材运用其熟练的经验和直觉来判断”。
图：质量判断软件的说明图 （点击放大）
加藤副教授通过与尼康等的共同研究，以利用尼康的细胞培养观察装置“BioStation CT”的培养细胞图像摄影技术为基础，开发出了相关图像处理程序（图像处理引擎软件）。即便在培养细胞的非染色显微镜图像的轮廓和对比度不清晰时，对培养细胞的状态进行判断的鉴定人才也要根据经验找出细胞部分，运用熟练的技术来判断培养出的细胞是否适合用于治疗。这是因为，如果是研究用途的话，可以使用磨碎培养细胞对其染色再观察的破坏检查，而治疗用途不同，必须要通过非破坏检查来判断质量。
加藤副教授通过多次向鉴定人才咨询判断方法，并对通过图像分析获得的判断结果与鉴定人才的判断结果进行比较，找到了“细胞识别的图像处理算法”，由此制作出了图像诊断软件。加藤介绍，这其中“利用了机器学习这一知识模式化技术”。
另外，在骨再生治疗方面，加藤的研究小组还开发出了将表示骨活性的“碱性磷酸酶（ALP）活性”以及“钙沉积量”这两个参数相结合来判断培养细胞的质量是否适用于治疗的推断引擎（软件）＊。这样便可判断为骨再生治疗培养的细胞在多少天后可用于治疗，由此决定治疗的手术日程。
＊ ALP这一蛋白质（酶）的活性（ALP活性）与破骨细胞数及骨密度存在关联。通过从这些方面来调查ALP活性，便可推断出“骨活性”。另外，钙沉积量表示的是骨骼的硬度及强度。
据介绍，将此次开发的图像处理引擎与能够做质量判断的推断引擎组合起来，“可对2～3周分化培养的成功率做出高精度预测”。加藤副教授解释说，“这样便可对培养细胞能否用作移植细胞做出质量判断”。此次从3个人身上采取了3种细胞，对这9个试验体进行了细胞培养，验证了新开发的软件的能力。而且目前还在扩展应用领域，继续推进研发。
此次开发的两个引擎作为软件来说容量很小，可在OS为Windows的个人电脑上运行。而且，今后还计划作为尼康BioStation CT使用的图像分析程序“CL-Quant”的附加程序投放市场。不过，具体的供货时期及价格未定。
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