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日本有望開發(fā)出用于再生醫(yī)療的培養(yǎng)細(xì)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(xì)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(xì)胞的質(zhì)量診斷技術(shù)的開發(fā)方面已有了眉目。對(duì)用于骨再生治療的“人類間充質(zhì)干細(xì)胞的分化率”是否適用于治療用細(xì)胞等問題，該研究小組在利用圖像診斷技術(shù)進(jìn)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(shí)現(xiàn)實(shí)用化，就必須要對(duì)利用干細(xì)胞“分化培養(yǎng)”出的治療用細(xì)胞（或器官）等能否實(shí)際用于治療做出質(zhì)量診斷（圖）。在日本，雖然也在推進(jìn)細(xì)胞培養(yǎng)作業(yè)的自動(dòng)系統(tǒng)化，但加藤副教授指出，“在作為‘產(chǎn)品’的培養(yǎng)細(xì)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(yùn)用其熟練的經(jīng)驗(yàn)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(xì)胞培養(yǎng)觀察裝置“BioStation CT”的培養(yǎng)細(xì)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(xì)胞的非染色顯微鏡圖像的輪廓和對(duì)比度不清晰時(shí)，對(duì)培養(yǎng)細(xì)胞的狀態(tài)進(jìn)行判斷的鑒定人才也要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)找出細(xì)胞部分，運(yùn)用熟練的技術(shù)來判斷培養(yǎng)出的細(xì)胞是否適合用于治療。這是因?yàn)?，如果是研究用途的話，可以使用磨碎培養(yǎng)細(xì)胞對(duì)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(duì)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(jìn)行比較，找到了“細(xì)胞識(shí)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(jī)器學(xué)習(xí)這一知識(shí)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(gè)參數(shù)相結(jié)合來判斷培養(yǎng)細(xì)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(xì)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(xì)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(qiáng)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(duì)2～3周分化培養(yǎng)的成功率做出高精度預(yù)測(cè)”。加藤副教授解釋說，“這樣便可對(duì)培養(yǎng)細(xì)胞能否用作移植細(xì)胞做出質(zhì)量判斷”。此次從3個(gè)人身上采取了3種細(xì)胞，對(duì)這9個(gè)試驗(yàn)體進(jìn)行了細(xì)胞培養(yǎng)，驗(yàn)證了新開發(fā)的軟件的能力。而且目前還在擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域，繼續(xù)推進(jìn)研發(fā)。
此次開發(fā)的兩個(gè)引擎作為軟件來說容量很小，可在OS為Windows的個(gè)人電腦上運(yùn)行。而且，今后還計(jì)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(chǎng)。不過，具體的供貨時(shí)期及價(jià)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(qǐng)（12項(xiàng)）。據(jù)介紹，其中一部分還將依據(jù)合作條約（PCT）提出申請(qǐng)。另外，此次開發(fā)的軟件還有望用于附著式增殖的細(xì)胞培養(yǎng)的質(zhì)保用途，除了人類間充質(zhì)干細(xì)胞之外，“估計(jì)還可用于成體干細(xì)胞、成纖維干細(xì)胞、ES細(xì)胞及iPS細(xì)胞”（加藤）。
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