細(xì)胞分析系統(tǒng)、細(xì)胞分析程序及細(xì)胞分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)涉及細(xì)胞分析系統(tǒng)和用于評價細(xì)胞或者細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)的細(xì)胞分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]iPS細(xì)胞的形成(參見專利文獻(xiàn)I)顯著地進(jìn)入包括再生醫(yī)學(xué)、組織工程學(xué)和細(xì)胞工程學(xué)的領(lǐng)域。非常需要細(xì)胞狀態(tài)的評價和藥物對細(xì)胞的作用和影響的評價。特別是在神經(jīng)元細(xì)胞中，已確立從胚胎干細(xì)胞諸如iPS細(xì)胞生成神經(jīng)元細(xì)胞的方法(參見專利文獻(xiàn)2)。找到了評價神經(jīng)元細(xì)胞的有效的方式。
[0003]神經(jīng)元細(xì)胞的評價方法常常包括使用電極陣列(參見專利文獻(xiàn)3至5)。神經(jīng)元細(xì)胞不作為細(xì)胞單質(zhì)，而用作回路或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的評價方法涉及局部應(yīng)用電刺激(參見專利文獻(xiàn)3)、破壞一部分神經(jīng)突并評價恢復(fù)過程(參見專利文獻(xiàn)4)等。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本專利申請公開第2011-188860號
[0005]專利文獻(xiàn)2:日本專利申請公開第2006-525210號
[0006]專利文獻(xiàn)3:日本專利申請公開第2011-122953號
[0007]專利文獻(xiàn)4:日本專利申請公開第2009-118817號
[0008]專利文獻(xiàn)5:日本專利申請公開第2006-329672號
[0009]專利文獻(xiàn)6:日本專利申請公開第2004-008173號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所解決的問題
[0011]然而，如專利文獻(xiàn)3至5中描述的，在使用電極陣列的神經(jīng)元細(xì)胞的評價方法中，待評價的空間范圍和分辯率取決于電極陣列。因此，為了以高分辨率在寬范圍中評價神經(jīng)元細(xì)胞，必須生產(chǎn)大尺寸和高密度電極陣列。在如專利文獻(xiàn)3和4中描述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的評價方法中，可以對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行局部評價，但是難以在寬范圍中評價神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
[0012]鑒于如以上所描述的情況，本技術(shù)的目的是提供細(xì)胞分析系統(tǒng)、細(xì)胞分析程序及用于有效評價細(xì)胞和細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的細(xì)胞分析方法。
[0013]解決問題的方法
[0014]為了達(dá)到目的，根據(jù)本技術(shù)的實施方式的細(xì)胞分析系統(tǒng)包括圖像獲取單元、振動信息提取單元、及振動特性計算單元。
[0015]圖像獲取單元通過在過去的時間拍攝細(xì)胞獲取細(xì)胞圖像。
[0016]振動信息提取單元從細(xì)胞圖像提取起因于細(xì)胞的自發(fā)膜電位振動的振動信息。
[0017]振動特性計算單元根據(jù)振動信息計算振動信息的振動特性。
[0018]細(xì)胞的自發(fā)膜電位振動和起因于自發(fā)膜電位振動的細(xì)胞群中的電位振動受到細(xì)胞的狀態(tài)(諸如細(xì)胞的活力、通道的表現(xiàn)度與功能、輸入至細(xì)胞的刺激的狀態(tài)、及細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)形成狀態(tài))的影響。因此，起因于自發(fā)膜電位振動的振動信息的振動特性(諸如，如以后描述的光強(qiáng)度振動)反映出細(xì)胞的狀態(tài)。細(xì)胞分析系統(tǒng)可以向用戶提供振動特性。用戶可以基于振動特性評價細(xì)胞狀態(tài)。
[0019]細(xì)胞分析系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括被配置為指定細(xì)胞圖像中的提取范圍的范圍指定單元，并且振動信息提取單元可以從提取范圍提取振動信息。
[0020]通過該配置，用于提取細(xì)胞圖像中的振動信息的提取范圍和包括細(xì)胞和細(xì)胞群的圖像范圍可以是提取范圍。范圍指定單元可以通過用戶操縱的輸入來指定提取范圍，或者可以通過利用圖像處理檢測細(xì)胞和細(xì)胞群來指定提取范圍。
[0021]細(xì)胞分析系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括被配置為基于振動特性評價包括在提取范圍中的一個細(xì)胞或者多個細(xì)胞的評價單元。
[0022]如以上所述的，振動特性反映出包括在通過范圍指定單元指定的提取范圍中的細(xì)胞的狀態(tài)。因此，評價單元可以基于振動信息的振動特性(頻率、振幅、振動功率等)評價細(xì)胞的狀態(tài)。
[0023]范圍指定單元可以指定細(xì)胞圖像中包括一個細(xì)胞的范圍作為提取范圍，并且評價單元可以評價輸入至細(xì)胞的刺激的類型和強(qiáng)度。
[0024]細(xì)胞的自發(fā)膜電位振動受輸入至細(xì)胞的刺激(諸如，興奮或者抑制的刺激)的影響。因此，評價單元可以基于從包括一個細(xì)胞的提取范圍提取的振動信息的振動特性評價輸入至細(xì)胞的刺激的類型或者種類。
[0025]范圍指定單元可以指定包括包含多個細(xì)胞的細(xì)胞群的范圍作為細(xì)胞圖像中的提取范圍，并且評價單元可以評價細(xì)胞群中的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)形成狀態(tài)。
[0026]從細(xì)胞群提取的振動信息受細(xì)胞群中的細(xì)胞的網(wǎng)絡(luò)形成狀態(tài)的影響。因此，評價單元可以基于從包括細(xì)胞群的提取范圍提取的振動信息的振動特性評價細(xì)胞群的網(wǎng)絡(luò)形成狀態(tài)。
[0027]振動信息提取單元可以提取電磁波的強(qiáng)度振動作為振動信息。
[0028]從供給至細(xì)胞的物質(zhì)(諸如熒光物質(zhì))和細(xì)胞本身發(fā)出的電磁波(諸如光和輻射)的強(qiáng)度振動受自發(fā)膜電位振動的影響。因此，可以基于從細(xì)胞圖像提取的光的強(qiáng)度振動的振動特性評價細(xì)胞狀態(tài)。
[0029]振動信息提取單元可以提取運(yùn)動振動作為振動信息。
[0030]可以通過圖像運(yùn)動分析提取的細(xì)胞和胞內(nèi)運(yùn)動振動受自發(fā)膜電位振動的影響。因此，可以基于從細(xì)胞圖像提取的運(yùn)動振動的振動特性評價細(xì)胞狀態(tài)。
[0031]振動特性計算單元可以應(yīng)用頻率至振動信息以計算振動特性。
[0032]通過將頻率分析諸如快速傅里葉變換和小波變換應(yīng)用至振動信息，可以計算振動信息的諸如頻率、振幅及振動功率的振動特性，該振動特性可用于評價細(xì)胞狀態(tài)。
[0033]振動信息提取單元可以從提取范圍提取多類型的振動信息。
[0034]通過從相同的提取范圍提取多類型的振動信息(例如，光強(qiáng)度振動和運(yùn)動振動)并且比較其間的相似性，可以判斷自發(fā)膜電位振動對各種振動信息上的影響，該作用可用于評價細(xì)胞狀態(tài)。
[0035]范圍指定單元指定細(xì)胞圖像中的包括細(xì)胞群的范圍和包括細(xì)胞群中的細(xì)胞的范圍作為提取范圍。
[0036]通過該配置，可以對從包括細(xì)胞群的提取范圍提取的振動信息與從包括細(xì)胞的提取范圍提取的振動信息進(jìn)行比較。
[0037]為了達(dá)到目的，根據(jù)本技術(shù)的實施方式的用于操作信息處理裝置的細(xì)胞分析程序包括圖像獲取單元、振動信息提取單元、及振動特性計算單元。
[0038]圖像獲取單元通過在過去的時間拍攝細(xì)胞獲取細(xì)胞圖像。
[0039]振動信息提取單元從細(xì)胞圖像提取起因于細(xì)胞的自發(fā)膜電位振動的振動信息。
[0040]振動特性計算單元根據(jù)振動信息計算振動信息的振動特性。
[0041]為了達(dá)到目的，根據(jù)本技術(shù)的實施方式的分析細(xì)胞的方法包括在過去的時間拍攝細(xì)胞以生成細(xì)胞圖像，從細(xì)胞圖像提取起因于細(xì)胞的自發(fā)膜電位振動的振動信息，并且根據(jù)振動信息計算振動信息的振動特性。
[0042]提取振動信息可包括從細(xì)胞圖像中包括一個細(xì)胞的范圍提取振動信息，并且可以進(jìn)一步包括基于振動特性評價輸入至細(xì)胞的刺激的類型和強(qiáng)度。
[0043]提取振動信息可包括從包括包含來自細(xì)胞圖像的多個細(xì)胞的細(xì)胞群的范圍提取振動信息，并且可以進(jìn)一步包括基于振動特性評價細(xì)胞群中的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)形成狀態(tài)。
[0044]生成細(xì)胞圖像可包括在過去的時間拍攝多個細(xì)胞群以生成細(xì)胞圖像，所述多個細(xì)胞群由僅使細(xì)胞神經(jīng)突通過而不使細(xì)胞體通過的流路分離并被培養(yǎng)。
[0045]通過分析方法，可以評價由異構(gòu)細(xì)胞組成的細(xì)胞群之間的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造。
[0046]如以上所描述的，根據(jù)本技術(shù)，可以提供用于有效評價細(xì)胞和細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的細(xì)胞分析系統(tǒng)、細(xì)胞分析程序及細(xì)胞分析方法。
【附圖說明】
[0047]圖1是示出根據(jù)本技術(shù)的實施方式的細(xì)胞分析系統(tǒng)的配置的示意圖。
[0048]圖2是通過細(xì)胞分析系統(tǒng)的圖像獲取單元獲取的說明性細(xì)胞圖像。
[0049]圖3是通過細(xì)胞分析系統(tǒng)的范圍指定單元指定的說明性提取范圍。
[0050]圖4是示出神經(jīng)元細(xì)胞的自發(fā)膜電位振動的示意圖。
[0051]圖5是示出由神經(jīng)元細(xì)胞的網(wǎng)絡(luò)形成伴隨的自發(fā)膜電位振動的同步化的示意圖。
[0052]圖6是根據(jù)本技術(shù)的實施方式從細(xì)胞分析系統(tǒng)的振動信息提取單元提取的振動信息的說明性的曲線圖。
[0053]圖7是通過細(xì)胞分析系統(tǒng)的振動信息計算單元計算的振動特性的說明性的曲線圖。
[0054]圖8是根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用實施方式的用于細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的評價板的示意圖。
[0055]圖9是根據(jù)本發(fā)明實施方式從包括被給予生理活性物質(zhì)的神經(jīng)元細(xì)胞的提取范圍提取的熒光強(qiáng)度振動的曲線圖。
[0056]圖10是根據(jù)本發(fā)明實施方式從包括被給予生理活性物質(zhì)的神經(jīng)元細(xì)胞的提取范圍提取的熒光強(qiáng)度振動的振動特性的曲線圖。
[0057]圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的細(xì)胞圖像。
[0058]圖12是根據(jù)本發(fā)明的實施方式從包括未形成細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的各個細(xì)胞的提取范圍提取的熒光強(qiáng)度振動的曲線圖。
[0059]圖13是根據(jù)本發(fā)明的實施方式從包括未形成細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的細(xì)胞的提取范圍提取的熒光強(qiáng)度振動和振動特性的曲線圖。