細胞形態変化をインジケータとする超効率的培地評価法の確立と革新的培地開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23650286
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 加藤 竜司 名古屋大学, 創薬科学研究科, 准教授 (50377884)
• 連携研究者: 竹内 一郎 名古屋工業大学, 工学研究科, 准教授 (40335146) ; 各務 秀明 東京大学医科学研究所, 先端医療研究センター分子療法分野, 特任准教授 (80242866)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 培地開発 / 細胞形態情報解析 / 形態分類 / パターニング / クラスタリング / 多変量解析 / 培地最適化 / 再生医療

研究概要

本研究は、再生医療や創薬産業で用いられる未分化細胞の多能性維持状態を維持するために最適な培地を。迅速かつ効率的に設計する方法の開発であり、培地中の成分の違いによって現れる細胞の形の変化をインジケータとして用い、「細胞の形を見ただけで培地機能性が評価できる」次世代培地機能性スクリーニング法の確立とこれを用いた革新的培地開発である。結果、間葉系幹細胞の培養状態の細胞画像を用いて培養環境をプロファイリングできること、またそれを利用すると分化の誘導・阻害をするような培地添加因子をスクリーニングできることを確認し、細胞の品質を評価しながら最適な培地を選択できるような解析システムを構築するに至った。

研究成果

• [雑誌論文] Label-free morphology-based prediction of multiple differentiation potentials of human mesenchymal stem cells for early evaluation of intact cells (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Sasaki, I. Takeuchi, M. Okada, R. Sawada, K. Kanie, Y. Kiyota, H. Honda and R. Kato
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9(4) ページ: e93952
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0093952
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of time-course morphological features for efficient prediction of osteogenic potential in human mesenchymal stem cells (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Matsuoka, I. Takeuchi, H. Agata, H. Kagami, H. Shiono H, Y. Kiyota, H. Honda, R. Kato
  • 雑誌名: Biotechnol. Bioeng
  • DOI: 10.1002/bit.25189
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orientation based segmentation for phase-contrast microscopic image of confluent cell (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Sasaki, T. Yuasa, H. Sasaki, R.Kato
  • 雑誌名: Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc 巻: 3323 ページ: 3326
  • DOI: 10.1109/EMBC
  • 査読あり
• [雑誌論文] Morphology-based prediction of osteogenic differentiation potential of human mesenchymal stem cells (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Matsuoka, I. Takeuchi, H. Agata, H. Kagami, H. Shiono H, Y. Kiyota, H. Honda, R. Kato
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8(2)(doi:0.1371/)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Morphology-based prediction of osteogenic differentiation potential of human mesenchymal stem cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumiko Matsuoka, Ichiro Takeuchi, Hideki Agata, Hideaki Kagami, Hirofumi Shiono, Yasujiro Kiyota, Hiroyuki Honda, Ryuji Kato
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8(2)(doi:0.1371/journal.pone.0055082)
  • 査読あり
• [学会発表] 細胞培養画像情報解析を用いた再生医療用細胞の品質管理
  • 著者名/発表者名: 加藤竜司
  • 学会等名: 日本医工学治療学会第30回学術大会
  • 発表場所: ウインクあいち, 名古屋
• [学会発表] 細胞形態情報を用いた幹細胞制御因子の新規 Cell-based Assay 法
  • 著者名/発表者名: 加藤竜司, 岡田 法大, 佐々木 寛人, 蟹江 慧, 清田 泰次郎, 本多 裕之
  • 学会等名: 第13回日本再生医療学会
  • 発表場所: 京都国際会議場, 京都
• [学会発表] 葉系幹細胞の継代培養における品質劣化の細胞形態と発現プロファイリングとの相関解析
  • 著者名/発表者名: 佐々木寛人, 竹内一郎, 蟹江慧, 澤田留美, 清田泰次郎, 本多裕之, 加藤竜司
  • 学会等名: 第13回日本再生医療学会
  • 発表場所: 京都国際会議場, 京都
• [学会発表] 細胞画像情報解析による間葉系幹細胞分化能の品質プロファイリング
  • 著者名/発表者名: 佐々木寛人, 高橋厚妃, 蟹江慧, 竹内一郎, 澤田留美, 清田泰次郎, 本多裕之, 加藤竜司
  • 学会等名: 第13回日本再生医療学会
  • 発表場所: 京都国際会議場, 京都
• [学会発表] 細胞形態画像解析を用いた非侵襲的分子評価
  • 著者名/発表者名: 加藤竜司
  • 学会等名: 日本動物実験代替法学会26回大会
  • 発表場所: 京都テルサ, 京都
• [学会発表] Morphology-based and non-invasive quality control method of mesenchymal stem cells
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sasaki, Ichiro Takeuchi, Rumi Sawada, Kei Kanie, Yasujiro Kiyota, Hiroyuki Honda, Ryuji Kato
  • 学会等名: 9th annual World Stem Cell Summit
  • 発表場所: Manchester Grand Hyatt, San Diego, USA
• [学会発表] Cellular Mobility Mapping for Non-invasive Prediction of Differentiation Quality of Stem Cells
  • 著者名/発表者名: Ryuji Kato, Kei Kanie, Hiroyuki Honda, Mee-Hae Kim, Masahiro Kino-oka
  • 学会等名: 9th annual World Stem Cell Summit
  • 発表場所: Manchester Grand Hyatt, San Diego, USA
• [学会発表] 細胞品質異常を検出しながら行うCell-based Screening 法, シンポジウム : 細胞アッセイ技術の現状と将来
  • 著者名/発表者名: 岡田法大, 佐々木寛人, 蟹江慧, 清田泰次郎, 本多裕之, 加藤竜司
  • 学会等名: 東京大学生産技術研究所コンベンションホール
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 間葉系幹細胞における多分化能品質のカタログ化, シンポジウム : 細胞アッセイ技術の現状と将来
  • 著者名/発表者名: 高橋厚妃, 佐々木寛人, 蟹江慧, 澤田留美, 清田泰次郎, 本多裕之, 加藤竜司
  • 学会等名: 東京大学生産技術研究所コンベンションホール
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 画像プロファイリングによる Cell-based Assay 用細胞の品質カタログ化, シンポジウム : 細胞アッセイ技術の現状と将来
  • 著者名/発表者名: 佐々木寛人, 蟹江慧, 高橋厚妃, 澤田留美, 清田泰次郎, 本多裕之, 加藤竜司
  • 学会等名: 東京大学生産技術研究所コンベンションホール
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Cell structural information can be indicators of cellular senescence of human mesenchymal stem cells
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sasaki, Rumi Sawada, Kei Kanie, Yasujiro Kiyota, Hiroyuki Honda, Ryuji Kato
  • 学会等名: IGER International Symposium on Cell Surface Structures and Functions
  • 発表場所: Nagoya University, Japan
• [学会発表] 細胞画像情報解析による幹細胞プロファイリングおよび品質判断方法の構築
  • 著者名/発表者名: 高橋厚妃, 佐々木寛人, 蟹江慧, 竹内一郎, 澤田留美, 清田泰次郎, 本多裕之, 加藤竜司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場, 広島
• [学会発表] 幹細胞分化予測における細胞形態情報モデリング法の最適化
  • 著者名/発表者名: 佐々木寛人, 竹内一郎, 蟹江慧, 澤田留美, 清田泰次郎, 本多裕之, 加藤竜司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場, 広島
• [学会発表] 細胞品質管理のための高次元クラスタリング手法を用いた細胞品質分類法
  • 著者名/発表者名: 佐々木寛人, 坪井泰樹, 蟹江慧, 清田泰次郎, 本多裕之, 加藤竜司
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学 津島(東)キャンパス, 岡山
• [学会発表] Cell structural information can be indicators of cellular senescence of human mesenchymal stem cells
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sasaki, Rumi Sawada, Kei Kanie, Yasujiro Kiyota, Hiroyuki Honda and Ryuji Kato
  • 学会等名: IGER International Symposium on Cell Surface Structures and Functions
  • 発表場所: 名古屋大学, 愛知
• [学会発表] セルバンクのための高次元クラスタリング手法を用いた細胞品質分類法
  • 著者名/発表者名: 佐々木寛人, 坪井泰樹, 蟹江慧, 清田泰次郎, 本多裕之, 加藤竜司
  • 学会等名: 2012年度日本生物工学会若手研究者の集い,フェニックスシーアガイアリゾー
  • 発表場所: 宮崎
• [学会発表] Morphology-based Informatics for Non-invasive Evaluation of Cell Quality for the industrialization of Regenerative Medicine
  • 著者名/発表者名: Ryuji Kato
  • 学会等名: The 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC'13)
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka, Oral
• [学会発表] Orientation Based Segmentation for Phase-Contrast Microscopic Image of Confluent Cell
  • 著者名/発表者名: Kei Sasaki, Tetsuya Yuasa, Hiroto Sasaki, Ryuji Kato
  • 学会等名: The 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC'13)
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka, Oral
• [学会発表] Non-biased image processing methodology for typing stem cells by their morphologies
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sasaki, Taiki Tsuboi, Kei Kanie, Asuka Miwa, Yasujiro Kiyota, Hiroyuki Honda, Ryuji Kato
  • 学会等名: International Society of Stem Cell Research (ISSCR) 11th Annual meeting
  • 発表場所: Boston Convention and Exhibition Center, Boston, Poster
• [学会発表] 培養細胞環境評価のためのノンラベル細胞形態解析
  • 著者名/発表者名: 加藤竜司, 小島健児, 蟹江慧, 白石卓夫, 武澤康範, 本多裕之
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川
• [学会発表] コンフレント細胞分化度評価のための細胞画像情報からの 動的積算マップ法(MapIQ)
  • 著者名/発表者名: 加藤竜司, 梶浦 圭一, 蟹江 慧, 金 美海, 紀ノ岡 正博, 本多 裕之
  • 学会等名: 第12回日本再生医療学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川
• [学会発表] 細胞画像情報の多次元マッピングによる再生医療用細胞品質管理
  • 著者名/発表者名: 松本恵, 佐々木寛人, 城戸理紗子, 蟹江慧, 本多裕之, 清田泰次郎, 加藤竜司
  • 学会等名: 化学工学会第78年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス, 大阪
• [学会発表] 細胞画像情報解析および遺伝子解析による幹細胞品質管理手法の構築
  • 著者名/発表者名: 佐々木 寛人, 竹内 一郎, 澤田 留美, 蟹江 慧, 清田 泰次郎, 本多 裕之, 加藤竜司
  • 学会等名: 第64回日本生物工学会
  • 発表場所: 国際会議場, 神戸
• [学会発表] 細胞画像情報解析による幹細胞品質管理手法の構築
  • 著者名/発表者名: 佐々木 寛人
  • 学会等名: セルプロセッシング計測評価研究部会主催・第4回若手研究シンポジウム~細胞の組織化と機能評価技術~
  • 発表場所: モンタナリゾート岩沼, 宮城
• [学会発表] 細胞画像情報解析および遺伝子解析による幹細胞品質管理手法の構築
  • 著者名/発表者名: 佐々木寛人, 竹内一郎, 澤田留美, 蟹江慧, 清田泰次郎, 本多裕之, 加藤竜司
  • 学会等名: 2012年度日本生物工学会若手研究者の集い
  • 発表場所: モンタナリゾート岩沼, 宮城
• [学会発表] Morphology-based Cell Quality Assessment of Differentiation Potential of Mesenchymal Stem Cells
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sasaki, Fumiko Matsuoka, Ichiro Takeuchi, Rumi Sawada, Hiroyuki Honda, Ryuji Kato
  • 学会等名: International Society for Stem Cell Research(ISSCR) 10th Annual Meeting
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama
• [学会発表] 骨髄由来間葉系幹細胞の画像情報解析による劣化度評価
  • 著者名/発表者名: 佐々木寛人, 澤田留美, 清田泰次郎, 本多裕之, 加藤竜司
  • 学会等名: 第11回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜
• [学会発表] 間葉系幹細胞画像の情報解析による細胞状態分類法の有効性
  • 著者名/発表者名: 佐々木寛人, 高橋厚妃, 坪井泰樹, 澤田留美, 清田泰次郎, 本多裕之, 加藤竜司
  • 学会等名: 第11回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜
• [学会発表] 骨髄由来間葉系幹細胞の画像情報解析による骨分化度予測
  • 著者名/発表者名: 加藤竜司, 松岡史子, 佐々木寛人, 縣秀樹, 各務秀明, 清田泰次郎, 本多裕之
  • 学会等名: 第11回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜
• [学会発表] 細胞形態の客観的解析のための細胞認識手法
  • 著者名/発表者名: 加藤竜司, 坪井泰樹, 佐々木寛人, 蟹江慧, 清田泰次郎, 本多裕之
  • 学会等名: 第11回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜
• [学会発表] 細胞画像解析による継代培養における細胞ダメージ度評価
  • 著者名/発表者名: 佐々木 寛人, 加藤竜司, 蟹江 慧, 名倉良英, 塩野 博文, 紀伊 宏昭, 魚住 孝之, 越馬 隆治, 清田 泰次郎, 富岡 研, 本多 裕之
  • 学会等名: 第63回生物工学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学, 東京
• [学会発表] 細胞マイクロチップに求められる画像情報インフォマティクス
  • 著者名/発表者名: 加藤竜司
  • 学会等名: 第63回生物工学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学, 東京
• [学会発表] 細胞画像情報処理自動化のためのノイズ除去アルゴリズム
  • 著者名/発表者名: 坪井泰樹, 三輪明日香, 佐々木寛人, 蟹江慧, 加藤竜司, 越馬隆治, 清田泰次郎, 本多裕之
  • 学会等名: 化学工学会第43回秋季大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学, 名古屋
• [学会発表] 画像情報処理のための周辺工学技術の最適化
  • 著者名/発表者名: 佐々木寛人, 加藤竜司, 越馬隆治, 清田泰次郎, 本多裕之
  • 学会等名: 化学工学会第43回秋季大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学, 名古屋
• [学会発表] 細胞画像解析法を用いた間葉系幹細胞の分化能予測モデル構築
  • 著者名/発表者名: 佐々木 寛人, 加藤竜司, 名倉 良英, 塩野博文, 紀伊宏昭, 魚住孝之, 本多裕之
  • 学会等名: 生物工学若手研究者の集い 夏のセミナー
  • 発表場所: 春日井びゅーほてる , 山 梨
• [学会発表] Prediction of Osteogenic Differentiation Status of Mesenchymal Stem Cells based on Image Analysis combined with Bioinformatics
  • 著者名/発表者名: Fumiko Matsuoka, Ichiro Takeuchi, Hiroto Sasaki, Keiichi Kajiura, Hideaki Agata, Hideaki Kagami, Hiroyuki Honda, Ryuji Kato
  • 学会等名: European Chapter of the Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society (TERMIS-EU)
  • 発表場所: Granada, Spain, Oral
• [図書] Image-based cell quality assessment: Modeling of cell morphology and quality for clinical cell therapy, Studies in Mechanobiology, Tissue Engineering and Biomaterials, Chapter "Computational modeling in tissue engineering" (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sasaki, Fumiko Matsuoka, Wakana Yamamoto, Kenji Kojima, Hiroyuki Honda, Ryuji Kato
  • 総ページ数: 207-226
• [図書] Fundamental Technological Developments Required for Increased Availability of Tissue Engineering, Regenerative Medicine and Tissue Engineering - Cells and Biomaterials (2011)
  • 著者名/発表者名: Kagami H, Agata H, Kato R, Matsuoka F, and Tojo A
  • 出版者: Epub InTech Publisher