セルペイント

マルチプレックス蛍光色素を用いた形態学的プロファイリングのためのハイコンテント画像ベースアッセイ

セルペイントとは？

セルペイントは、細胞学的プロファイリングに用いられるハイコンテント・マルチプレックスイメージベースアッセイです。セルペインティング・アッセイでは、最大6種類の蛍光色素を用いて、核、小胞体、ミトコンドリア、細胞骨格、ゴルジ装置、RNAなど、細胞のさまざまな構成要素を標識します。その目的は、細胞全体の代表的な画像を撮影するために、可能な限り多くの細胞を"塗る（ペイントする）"ことです。

自動化された画像解析ソフトウェアを活用すれば、各セルから特徴的な測定値を抽出できます。ユニークな測定値の数は通常、セルあたり100から1000の範囲に収まります。これらの測定値には通常、強度、テクスチャー、形状、サイズ、さらに対物レンズとその隣接構造との近接度などが含まれるため、オルガネラ間の空間的関係の指標となります。これらの測定値を合わせて、表現型プロファイルが形成されます。

表現型プロファイルのためのセルペインティング

細胞の表現型プロファイルは、細胞の特異的な生物学的状態を明らかにします。具体的に言うと、細胞の形態は代謝、細胞の遺伝的・エピジェネティックな状態、環境的な手がかりなどの要因に影響されるため、生物学的擾乱を調べるのに活用できます。また健康なセルと病的なセルとを区別するためにも使用できます。表現型プロファイルは多数の測定値の集合体であるため、セルペインティング・アッセイから抽出された特徴量に対する逸脱や変化に対してより敏感です。言い換えれば、表現型プロファイルは、肉眼では明らかでない細胞の特定の特徴を捉えることができるということになります。

サイエンス・エクスプローラー誌のインタビューで、アンジェリン・リム博士は次のように語っています。「私は、セルペインティングや表現型プロファイルを顔認識と同じように捉えています。セルペインティングや表現型プロファイルは、フェイスブックやiPhotoが人にタグ付けするのに例えることができます。写真にタグを付けると、バックグラウンドのソフトウェアがその写真に関する情報を抽出し、プロフィールを計算します。別の写真が表示されると、ソフトウェアがそのプロフィールと前の写真のプロフィールを比較して、同じか違うかを確認します。セルペインティングの基本的な仕組みも同じイメージです。セルペインティングでは、画像解析部分が、似ている細胞と似ていない細胞、あるいは病気の細胞と健康な細胞をクラスタリングすることが期待されています。これが実現すれば、特に創薬において、幅広い応用が可能です。」

処理細胞と表現型の変化の例

この合成では、5つのWavelengthのうち3つだけが示されています。青は核、緑は小胞体、赤はアクチンとゴルジ体です。

セルペインティング・アッセイの一般的なワークフロー

セルペインティング・アッセイの利点の一つは、全体的なワークフローが多くの生物学者に馴染み深いものだということです。まず、細胞をプレーティングします。次に、一種の摂動を導入します。例えば、化合物、低分子、RNAiライブラリーのように添加化学的なものでも遺伝的なものでも問題ありません。適切なインキュベーション期間の後で、セルペインティング色素により細胞を染色します。特異性アッセイに適した他の色素の組み合わせを活用することも可能です。

細胞が“ペイント”されたら、新たに登場したImageXpress® Confocal HT.aiなどのハイコンテントイメージャーで細胞画像を取得します。MetaXpress®やIN Carta™画像解析ソフトウェアのような自動画像解析ソフトウェアが特徴抽出に使用され、細胞やそのコンポーネントが同定・計測されます。最後に、測定値は様々なデータ解析ツールを用いて処理され、表現型プロファイルの作成と比較、クラスタリング解析、形態学的プロファイルを導き出すための標的の同定が行われます。

  • 1.細胞を実験器具（384ウェルプレート）にプレーティングする
  • 2.化学的または遺伝子的摂動（例：RNAi、CRISPR、/Cas9）またはウイルスでセルを処理する

  • 3.蛍光色素（Hoechst、Phalloidin、MitoTrackerなど）で染色する

  • 4.ハイコンテントイメージャーシステムで細胞画像を取得する
  • 5.自動画像解析ソフトウェアを用いて細胞画像を解析し、特徴や測定値を抽出する
  • 6.測定値から形態学的プロファイルを導き出す

セルペインティングを支援する製品・サービス

  • ImageXpress Confocal HT.ai
    ハイコンテントイメージングシステム

    7波長の高輝度レーザー光源と機械学習機能を備えた、
    拡張可能でハイスループットなハイコンテントスクリーニングソリューション

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  • IN Carta
    画像解析ソフトウェア

    複雑な生物学的画像やデータセットから、ロバストで定量的な結果を提供します。

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  • MetaXpress
    ハイコンテント画像取得・解析ソフトウェア

    ImageXpressインストゥルメンテーションに最適化された幅広いアプリケーションに対応するマルチレベル解析ツール

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  • ImageXpress Micro 4
    ハイコンテント イメージングシステム

    設定可能なハイスループットのワイドフィールドイメージングソリューション

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  • ImageXpress Micro Confocal
    ハイコンテントイメージングシステム

    1週間に100万ウェルを超えるイメージングが可能な、ユニークな共焦点イメージングソリューション

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