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日本有望開發(fā)出用于再生醫(yī)療的培養(yǎng)細胞品質(zhì)診斷技術(shù)
日本有望開發(fā)出用于再生醫(yī)療的培養(yǎng)細胞品質(zhì)診斷技術(shù)
名古屋大學(xué)研究生院創(chuàng)藥科學(xué)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(yī)療用途“分化培養(yǎng)”出的治療用細胞的質(zhì)量診斷技術(shù)的開發(fā)方面已有了眉目。對用于骨再生治療的“人類間充質(zhì)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(shù)進行診斷的軟件開發(fā)方面有了眉目。這是名古屋大學(xué)與尼康、名古屋工業(yè)及東京大學(xué)的共同研究成果。
要想使再生醫(yī)療實現(xiàn)實用化，就必須要對利用干細胞“分化培養(yǎng)”出的治療用細胞（或器官）等能否實際用于治療做出質(zhì)量診斷（圖）。在日本，雖然也在推進細胞培養(yǎng)作業(yè)的自動系統(tǒng)化，但加藤副教授指出，“在作為‘產(chǎn)品’的培養(yǎng)細胞方面，其質(zhì)量診斷技術(shù)還不成熟，目前還要靠‘鑒定’人材運用其熟練的經(jīng)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(yǎng)觀察裝置“BioStation CT”的培養(yǎng)細胞圖像攝影技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)出了相關(guān)圖像處理程序（圖像處理引擎軟件）。即便在培養(yǎng)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(yǎng)細胞的狀態(tài)進行判斷的鑒定人才也要根據(jù)經(jīng)驗找出細胞部分，運用熟練的技術(shù)來判斷培養(yǎng)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(yǎng)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(zhì)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(jié)果與鑒定人才的判斷結(jié)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(xué)習(xí)這一知識模式化技術(shù)”。
另外，在骨再生治療方面，加藤的研究小組還開發(fā)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(shù)相結(jié)合來判斷培養(yǎng)細胞的質(zhì)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(yǎng)的細胞在多少天后可用于治療，由此決定治療的手術(shù)日程。
＊ ALP這一蛋白質(zhì)（酶）的活性（ALP活性）與破骨細胞數(shù)及骨密度存在關(guān)聯(lián)。通過從這些方面來調(diào)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(jù)介紹，將此次開發(fā)的圖像處理引擎與能夠做質(zhì)量判斷的推斷引擎組合起來，“可對2～3周分化培養(yǎng)的成功率做出高精度預(yù)測”。加藤副教授解釋說，“這樣便可對培養(yǎng)細胞能否用作移植細胞做出質(zhì)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(yǎng)，驗證了新開發(fā)的軟件的能力。而且目前還在擴展應(yīng)用領(lǐng)域，繼續(xù)推進研發(fā)。
此次開發(fā)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(xué)和尼康已就此次的開發(fā)成果共同在日本提出了申請（12項）。據(jù)介紹，其中一部分還將依據(jù)合作條約（PCT）提出申請。另外，此次開發(fā)的軟件還有望用于附著式增殖的細胞培養(yǎng)的質(zhì)保用途，除了人類間充質(zhì)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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