文字サイズ
標準
色の変更

サポイン技術紹介

  1. トップ
  2. サポイン技術検索
  3. 無染色・非侵襲での細胞特性解析技術の開発

バイオ

無染色・非侵襲での細胞特性解析技術の開発

京都府

株式会社片岡製作所

2022年1月23日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 無染色・非侵襲での細胞特性解析技術の開発
基盤技術分野 バイオ
対象となる産業分野 ライフサイエンス
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)、高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(信頼性・安全性向上)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(生産性増加)
キーワード 無染色、非侵襲、レーザ、細胞特性、AI
事業化状況 研究中止または停滞中
事業実施年度 平成30年度~令和2年度

プロジェクトの詳細

事業概要

バイオ産業における治療・創薬支援で用いる細胞の高度化・高品質化において、培養中の細胞種、細胞成熟度を非破壊で解析する高度分析技術の開発二ーズが高まっている。本件は無染色・非侵襲で細胞特性解析を行う技術の研究開発である。細胞形態と細胞内部分子情報を取得しAIにて細胞識別精度の高度化を行う。現状は抜き取りの破壊検査に頼る状況から細胞形態と細胞内部情報を用いたモニ夕リングを可能とし細胞品質管理に寄与する。

開発した技術のポイント

・細胞特性解析装置の開発
-CARS分光顕微鏡を搭載した細胞特性解析装置を製作した。片岡製作所製の産業向け高出力ピコ秒レーザを光源としており、大きなレーザ出力を活かして高いCARS 信号強度を得ることで、検出時間を短くすることができ、高速測定が可能となる。
-冷却CCDカメラを搭載した試作機の露光時間は0.8msであり、これは広帯域CARS測定において世界最高レベルである。
-25ms/cellでの測定が可能であり、目標の1ms/cellまであと1桁である。
・細胞特異的スペクトルの同定
-CARS 顕微鏡による測定の結果、細胞の分化・未分化状態に応じて、CARS のスペクトルに細胞特異的な特徴がみられた。
-CARS スペクトルで得られた信号よりAIにより細胞特異的スペクトルの同定に成功した。
・細胞識別・状態予測AI開発
-4種細胞の識別テストでは99%と高い識別精度を示し、目標値である97%をクリアした。
-細胞ごとに有効スペクトルが異なり、それぞれの特徴を可視化することができた。

製作したプロトタイプ機
未分化iPS細胞および三胚葉のCARSイメージング画像
iPS細胞のCARSスペクトル
細胞識別AI性能検証
具体的な成果

・細胞特性解析装置の開発
-CARS分光顕微鏡を搭載した細胞特性解析装置を製作した。高速測定性能を追求し25ms/cellでの測定を可能とした。
・細胞識別・状態予測AI開発
-試作装置で未分化iPS細胞及び三胚葉の4種類の細胞を測定し、測定データを使用してAI学習・性能検証を実施した。4種細胞の識別テストでは99%と高い識別精度を示した。
-識別に有効なスペクトルを抽出し、細胞の特徴を可視化した。人では判別できない特徴をAIにより見出せる可能性を示した。

知財出願や広報活動等の状況

開発した細胞識別・状態予測AIに関して特許を出願済みである。

研究開発成果の利用シーン

今回開発した技術を細胞培養時に使用することで、無染色、非侵襲で細胞内部を含む情報を取得し細胞の品質管理に利用することができる。研究用途に限らず、細胞製造の工程内で用いることで細胞の状態を精緻に捉え品質管理を行うことが可能となる。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

製品化に向けて、信号安定性の向上やソフトウェアUIの改善といった装置のブラッシュアップ、製品の信頼性検証を進める計画である。

提携可能な製品・サービス内容

製品製造、試験・分析・評価

製品・サービスのPRポイント

今回開発した技術により、培養中の細胞を非侵襲でモニタリングすることが可能となる。細胞形態だけでなく、破壊検査の代替となる細胞内部の変化を取得して両方の視点から細胞を識別することが可能である。

今後の実用化・事業化の見通し

・製品化へ向けた装置のブラッシュアップ
・信号安定性の向上、ユーザーの使い勝手向上、ソフトウェアUIの改善を実施する。
・多様な細胞種による測定実績を積み上げ応用可能性を示す。
・製品化の信頼性検証を実施する。
・装置デモや貸出による販促活動を推進する。

実用化・事業化にあたっての課題

・現在は当社ライフサイエンス分野での主事業を鋭意推進している。主事業での活動が落ち着いた後に本事業を次期製品として製品化を推進する。

事業化に向けた提携や連携の希望

川下事業者は本事業のアドバイザー企業でありアドバイスを得る関係性を構築している。またライフサイエンス分野での主事業での顧客等への連携を
行う予定である。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社片岡製作所 研究開発本部 ライフサイエンス研究所
事業管理機関 公益財団法人京都高度技術研究所
研究等実施機関 国立研究開発法人理化学研究所 iPS 細胞高次機能解析開発チーム チームリーダー 林 洋平
国立大学法人九州大学 理学研究院 化学部門 教授 加納 英明
学校法人名城大学 理工学部 電気電子工学科 教授 堀田 一弘

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社片岡製作所(法人番号:5130001010253)
事業内容 産業分野向け設備製造・販売
社員数 240 名
生産拠点 京都府京都市南区
本社所在地 〒601-8203 京都府京都市南区久世築山町140
ホームページ https://kataoka-ss.co.jp/
連絡先窓口 ライフサイエンス研究所 松本 潤一
メールアドレス matsumoto@kataoka-ss.co.jp
電話番号 075-933-1139