幹細胞研究とは
幹細胞は、疾患プロセスに関連した標的や経路を研究する新たな機会を研究者に提供します。幹細胞は、新薬の標的を同定し確認するためのより現実的なモデルを提供します。薬理学的・毒物学的データを早期に作成し、より強力に臨床に応用することができます。さらに、幹細胞を医薬品開発に応用することは、個別化医療への新たな道を開くと同時に、動物実験を減らす、あるいは動物実験を代替できる可能性さえあります。
人工多能性幹細胞由来（iPSC由来）細胞は、研究者がプライマリー細胞を研究することを可能にします。
幹細胞研究の利点
バイオ医薬品業界は、一次スクリーニングや二次スクリーニングに、より多くの細胞ベースのアッセイを適応させ続けています。これらの生物的妥当性が高まり、情報価値が増大しているからです。この進化の一環として、不死化された安定した細胞株から、プライマリー細胞や幹細胞への移行が求められています。幹細胞には、細胞株よりも臨床的な関連性が高く、大量に入手可能であり、初代細胞よりもアッセイの再現性が高いという利点があります。そのため、創薬の初期段階におけるスクリーニングツールとして、また新規化合物の潜在的な毒性作用を評価する方策として、幹細胞アッセイの自動化とに大きな関心が寄せられています。
幹細胞を用いたアッセイのワークフローは、他の細胞ベースのアッセイと似ていますが、決定的な違いがあります。幹細胞アッセイでは、未分化細胞から開始する必要があるため、あるいはアッセイが分化プロセスを研究するものであるため、多くのケースで分化が関与します。複数の細胞系列が存在する場合、あるいは成熟細胞と未分化細胞の両方が存在する場合、細胞の種類と数をモニターすることが重要になります。従って、複数の細胞型からの複数の読み出しが必要となるため、データ解析と可視化の要件はより複雑になります。
ハイコンテントスクリーニング技術とツールによる幹細胞イメージング
複雑なアッセイと3D iPSC由来細胞モデルは、組織生物学と細胞相互作用をよりよく表現するため、多くの毒性アッセイや薬剤スクリーニングアッセイに適しています。そのため3D培養を用いた、よりスループットの高い定量的アッセイの開発が活発に研究されています。複雑な3D画像取得と解析ワークフローは、これらのアッセイをスクリーニング用にスケールアップすることを困難にしています。
ImageXpress®マイクロハイコンテンツイメージングシステムとMetaXpress®3D解析モジュールを組み合わせることで、3D構造の定量化と可視化をよりシンプルなワークフローで実施できます。
iCell肝細胞由来の3Dスフェロイド肝微小組織を用いた肝毒性アッセイの例：
(A) iCell肝細胞を2Dフォーマットで7日間培養した後、3D培養を行いました。スフェロイド形成後、肝微小組織を化合物で72時間処理し、2時間染色して画像化しました。Z平面はImageXpress Micro Confocalシステムを用いて取得しました。
(B）取得されたZプレーン画像は、2Dおよび3D画像セグメンテーションのセット作成に使用され、3D培養の主要な表現型の特徴を定量化するために解析されました。
ISSCR2021で発表された幹細胞科学の知見とブレークスルー
今年のISSCR年次総会では、世界中からリーダーが集まり、新技術について議論し、研究上の洞察を共有しました。テーマは幹細胞科学と再生医療における新たなブレークスルーです。参加者は、複雑な生物学的システムから重要なデータを取得し、ラボのコストを削減し、研究の限界を押し広げる方法を学びました。
会期中に開催されたイノベーション・ショーケースやポスター発表に参加できなかった方も、ご安心ください。モレキュラーデバイスでは、すべてのショーケースの概要とポスターセッションをサイトでご覧いただけます。
