2021/8/12
幹細胞科学の知見とブレークスルーが #ISSCR2021 で発表される
ISSCR2021のポスターセッションに参加できなかった方もご安心ください。ISSCR年次総会では、世界中から4,000人近いリーダーたちが集まり、新しい技術について議論しました。
ISSCR年次総会では、世界中から約4,000人のリーダーが集まり、新しい技術について議論し、研究に関する洞察を共有し、幹細胞科学と再生医療における最新のブレークスルーを探求しました。綿密な科学的プログラムとネットワーキングの機会により、来場者は研究を推進するためのインスピレーションと洞察を得ることができました。
今年、私たちはイノベーション・ショーケースのセッションに参加させていただきました： 化合物効果のin vitro評価のための3D肺・心臓オルガノイドの自動培養とハイコンテントイメージャー。Oksana Sirenko博士は、自動化された複雑な3D生物学的アッセイワークフローの理由と方法について説明し、ハイコンテントイメージャー技術の新たな進歩が重要なデータを明らかにする方法について説明しました。このデータは、スクリーニングのためのオルガノイドアッセイのスケールアップや、研究の限界を押し広げるのに役立ちます。
オンデマンドバーチャルポスターセッションに登録する
ISSCR年次総会の定番であるポスターセッションでは、招待客が研究者と1対1で交流することができます。ここでは、バーチャルな体験を通して、ご自由にプレゼンテーションをご覧いただき、また、研究上の課題についていつでもご相談ください。
一度ご登録いただくと、今年の5つのポスター・セッションすべてにアクセスでき、オンデマンド・ウェビナーもお聞きいただけます。
- ポスター1 - イノベーション・ショーケース 化合物効果のin vitro評価のための3D肺・心臓オルガノイドの自動培養とハイコンテントイメージャー
- ポスター2 - iPSC由来3D脳オルガノイドにおけるオルガノイド発達のモニタリングとカルシウムオシレーション活性の特性評価
- ポスター3 - ディープラーニングを用いた画像解析によるiPSC 3Dオルガノイド培養の標識不要ライブモニタリング
- ポスター4「疾患モデリングとin vitro薬剤スクリーニングのためのオルガノイド： 複雑な生物学システムの自動培養モニタリング、イメージング、解析
- ポスター 5 - ヒトiPS細胞由来心筋細胞における化合物誘発性催不整脈作用の評価
ポスター1）イノベーション・ショーケース 化合物効果のin vitro評価のための3D肺および心臓オルガノイドの自動培養とハイコンテントイメージャー
幹細胞由来の3D細胞モデルは、複雑な生物製剤の作用、組織の機能性、疾患の研究にますます普及している。複雑な細胞モデルは、研究や医薬品開発に広く採用されるにはまだハードルが高いが、業界のリーダーたちは、細胞の培養、モニタリング、分析を自動化する革新的なハードウェアとソフトウェアのソリューションによって障壁を取り除こうとしている。
同時に、ハイコンテントイメージング技術の進歩により、これらの複雑な生物学的システムから重要な情報が得られるようになり、科学者は研究の限界を押し広げることができるようになっています。このウェビナーでは、幹細胞やオルガノイドの発達をモニターし、試験化合物に対する複雑な反応を特徴付けるために、細胞培養、イメージング、細胞維持のプロセスを自動化できる統合ワークフローについて説明する。この方法は、3つの複雑なワークフローの自動化に適用された：iPSCの維持、3D肺オルガノイドを用いた肺毒性アッセイ、3D心臓培養における機能的活性に対する化合物の影響のモニタリング。
今すぐ登録して、イノベーション・ショーケースのプレゼンテーションなどをご覧ください。
ポスター2) iPSC由来3D大脳オルガノイドにおけるオルガノイド発生モニタリングとカルシウムオシレーション活性の解析
大脳オルガノイドは、脳の発達や神経疾患の理解に大きな可能性を持つ、急速に発展している技術である。また、化合物の効果や遺伝的疾患の試験にも使用できる。このモデルは、大脳皮質発生における後期イベントの特徴付けを可能にし、研究や創薬研究において、より高度で生物学的製剤に適したシステムを提供する。
さらなる手法の開発には、化合物のスクリーニングや神経細胞の機能的活性のテストにこのモデルを採用することが含まれる。我々は、カルシウムオシレーションを記録・解析することにより、大脳オルガノイドのモニタリングと機能的活性を調べる方法について述べる。
大脳オルガノイドはiPS細胞から樹立した。AIを用いた解析ツールを用いて、4-12週にわたって発生中の脳微小組織のサイズと形態をモニターし、組織のサイズと形状を定義した。選択した微小組織は、発生の様々な段階において、共焦点イメージングにより細胞組織と神経細胞マーカーの発現を解析した。機能的活動を検出するために、オルガノイドにカルシウム感受性色素をロードし、ImageXpress® Confocal HT.aiハイコンテントイメージングシステムを用いてCa2+振動を記録した。3D大脳オルガノイドを用いたハイコンテントイメージングとAIベース解析の組み合わせが、化合物スクリーニングや毒性評価に有望なツールであることを示す。
3D大脳オルガノイドのモニタリングやその他の詳細については、今すぐご登録ください。
ポスター3）ディープラーニングを用いた画像解析によるiPSC 3Dオルガノイド培養の標識不要ライブモニタリング
オルガノイドや患者由来スフェロイドのような複雑な3Dバイオロジーモデルは、生体内組織をより忠実に再現するため、多くの生物医学研究分野で人気を集めている。これらの3Dモデルは、疾患モデリング、薬物スクリーニング、毒性研究、宿主と微生物の相互作用、精密医療において大きな可能性を秘めている。
オルガノイドを大規模スクリーニングに利用するために、大量のサンプルを処理し、より一貫性があり再現性の高いiPSC（人工多能性幹細胞）株とその由来オルガノイドを培養するための自動化がますます進んでいる。
自動培養システムの主な要件は、生きた組織をモニターできることである。ここでは、人工知能（AI）ツールを用いて、iPSCコロニー、オルガノイド、スフェロイド（明視野で撮影）の自動画像解析を行った。IN Carta™画像解析ソフトウェアツールは、直感的なユーザーインターフェースを提供し、ユーザーから提供された画像に基づいてモデルを学習させる。ディープラーニングベース（SINAP）により、複雑な対象オブジェクト（幹細胞コロニーやオルガノイドなど）を最小限の人的介入で自動検出することができます。AIベースの画像解析とは対照的に、従来の画像解析アプローチでは、ユーザーが頻繁に変更する必要がある解析設定を提供する必要があります。INカルタの解析出力には、形態学的、強度、テクスチャー測定が含まれる。我々は、3つの複雑な細胞モデル（iPSCの膨張、3D肺オルガノイドの発達、腫瘍組織に対する抗癌剤の効果）に対して、AIベースの対物レンズ検出と表現型の特徴付けの実行可能性を実証した。これらの結果は、ディープラーニング画像解析手法をあらゆるハイコンテント自動ワークフローに統合することをサポートし、ダウンストリーム・アプリケーションのための高品質iPS細胞やオルガノイドの大量作製を大幅に促進します。
AIベースの画像解析などについて学ぶには、今すぐ登録...
ポスター4）疾患モデリングとin vitro薬剤スクリーニングのためのオルガノイド： 複雑な生物学システムの自動培養モニタリング、イメージング、解析
様々な組織を表現する3D細胞モデルは、複雑な生物製剤効果、組織構造、機能性の研究にうまく利用されてきた。3Dモデルの複雑さが、研究や薬剤スクリーニングに広く採用されるためのハードルのままである一方で、自動培養と細胞解析のためのツールの開発には大きな進展があった。
我々は、幹細胞やオルガノイドの成長と分化の自動モニタリング、維持、特性評価、および様々な化合物の効果試験を可能にする自動化統合システムについて述べる。この自動化統合システムには、ImageXpress® Confocal HT.aiシステム、自動インキュベーター、Biomekリキッドハンドラー、ロボット装置が含まれる。我々は、3つの複雑なワークフロー（iPSC培養、3D肺オルガノイド、腸オルガノイド）の自動化に成功した方法を実証した。このワークフローは、化合物スクリーニングに不可欠なオルガノイドアッセイのスループットと情報量を向上させるための自動化と高度なハイコンテントイメージングの有用性を示している。
自動化された統合システムなどについて学ぶには、今すぐ登録..
ポスター5）ヒトipsc由来心筋細胞における化合物誘発性催不整脈作用の評価
化合物のスクリーニングや毒性評価のために、生物学的に適切で予測可能な細胞ベースアッセイを開発することは、創薬における大きな課題である。本研究の焦点は、ヒト人工多能性幹細胞（iPSC）由来の心筋細胞を用いて、ハイスループットに適合する心毒性アッセイ法を確立することであった。
ヒトiPSC由来心筋細胞をin vitroモデルとして用い、TdP（torsades de pointes）リスクカテゴリーが低、中、高の28種類の薬剤に対する反応と濃度依存性を評価した。心筋細胞の拍動速度と自発活動パターンに対する各種化合物の影響は、FLIPR® Pentaハイスループットセルラースクリーニングシステムを用い、カルシウム感受性色素を用いた高速カイネティック蛍光により測定した細胞内カルシウムオシレーションの変化によりモニターした。
カルシウムオシレーションを複合的に解析する方法として、オシレーションのピークやパターンを検出し、マルチパラメトリックに特徴付けることができる方法を紹介します。オシレーション速度、ピーク幅、振幅の検出に加えて、この方法では、複雑なパターン、二次ピーク、波形の不規則性、その他20以上の重要な読み出しを特徴付けることができる。早期後脱分極（EADs）様イベントやピーク延長のような化合物誘発性催不整脈作用は容易に同定でき、フラグを立てることができる。
さらに、細胞およびミトコンドリア毒性は、ハイコンテントイメージャーによる追跡アッセイで評価された。我々は、28 種類の化合物の濃度依存的な影響を様々なアッ セイの出力で評価し、血中濃度（Cmax）と同程度の濃度でアッセイで検出可能な EAD 様事象、ピーク延長、パタ ーン不整脈の存在が、in vivo での心不整脈の強力な予測指標として使用できることを実証した。
この結果は、ハイループットスクリーニングおよびin vitroにおける薬剤誘発性不整脈誘発作用の検出に、この方法が有用であることを示している。
今すぐ登録し、iPSC由来心筋細胞を用いた心毒性などについて学ぶ...
複雑な幹細胞データ解析と可視化のためのソリューションを探る
3D組織モデルや画像解析の利点を探求し始めたばかりでも、高度な3Dワークフローを活用している場合でも、オルガノイドや幹細胞のデータ解析に伴う複雑な問題を解決するソリューションを提供し、3D培養ワークフローを自動化して3D構造解析を定量化・可視化し、ラボコストの削減や研究の限界を押し広げるお手伝いをします。
