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Cell3iMager duos2 / Cell3iMager duos
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ヒト iPS 細胞由来 気道オルガノイドを用いた 疾患モデリングとイメージングアッセイ
呼吸器疾患は、慢性進行性の疾患や、昨今のCOVID-19肺炎などの急性かつ重症の疾患など、幅広い病態が存在する。しかし、本領域における根本的な治療薬の開発は遅れており、その原因の一つとして、前臨床の薬効評価などに使われるマウスなどの動物モデルが、ヒトの病態を反映しない場合が多いことが挙げられる。その代表例として、塩素イオンチャネルであるcystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR)の変異による常染色体劣性遺伝性疾患である嚢胞性線維症(Cysticfibrosis,CF)が挙げられる。
近年、オルガノイドと呼ばれる臓器様三次元構造を体外で構築し、疾患モデリングや創薬等に応用することが出来るようになってきた。その中で、嚢胞性線維症患者より樹立されたiPS細胞から分化誘導した気道上皮オルガノイドを用いて、フォルスコリンアッセイを行い、そのフェノタイプをラベルフリーイメージングで捉えることができた。本実験で用いた評価系は、Cell3iMager duosでの撮像および画像データ取得を行い、ディープラーニングでオルガノイド領域をセグメンテーションし、面積を計測することでオルガノイドの膨張率を定量した。
ラベルフリーのため手間も少なく、かつディープラーニングに基づく客観的な計測により、正確性、汎用性そして高スループット性があるため、上記ニーズに応えて嚢胞性線維症治療の進展に寄与することが期待される。
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2D/3D培養がん細胞に対する NK細胞 Killing Assay
近年、創薬開発やがん研究分野においてNK（Natural Killer）細胞が注目されています。NK細胞は自然免疫で働くリンパ球の一種であり、特に腫瘍細胞やウイルス感染細胞の除去に主要な役割を果たしています。Cell3iMager duos / duos2およびDeep Learningプラグインを使用した明視野解析により、長期間のKilling Assayを行うことができるようになります。
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Cell3iMager duos を用いたiPS 細胞由来神経細胞の明視野解析
Cell3iMager duosおよびディープラーニングを用いてヒトiPS細胞由来交感神経細胞の明視野解析ができることを確認しました。従来の画像処理方法に比べてロバスト性が高く、明るさの違いがあったり、デブリの存在下でも、細胞を正確に抽出することが可能です。また、アポトーシスが誘導された細胞も抽出することが可能なため、培養を続けながら生細胞と死細胞を定量的に評価することが可能となります。このことから、細胞の増殖性や品質の評価をラベルフリーで行うことが可能であり、例えば、神経細胞への長期的な薬剤暴露試験などに応用できる可能性があります。
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Cell3iMager duos / duos2 を用いたオルガノイドのラベルフリー解析
Cell3iMager duos / duos2を用いることで三次元培養したオルガノイドの明視野/蛍光イメージングが可能になります。また、ディープラーニングを用いることで、オルガノイド形状毎のセグメンテーションが可能であるため、これまで顕微鏡観察で行ってきたオルガノイド成長過程のモニタリングをラベルフリー解析で代替できる可能性があります。同様に、ATPアッセイや蛍光染色で行ってきた毒性評価、FISアッセイなどをラベルフリー解析で代替できる可能性があります。
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Single cell cloning using Hybridoma
ハイブリドーマ4B2細胞の1細胞クローニングをCell3iMager duosを用いて行った。
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Single Cell Cloning
HCT116細胞の1細胞クローニングをCell3iMager duosを用いて行った。
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Counting fluorescence stained adherent cells
単層培養した細胞を蛍光染色することによって細胞数の計測を行った。
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Evaluation of hypoxia level in 2D/3D-cultured cells
単層または三次元培養時におけるHypoxiaレベルをHypoxia probeによる蛍光染色で定量比較した。
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Neuronal Differentiation
神経成長因子（β-NGF）を添加したPC12細胞の分化効率をCell3iMager duosを用いてラベルフリーで定量した。
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Analysis of spheroids in microwells (EZSPHERE® plate)
EZSPHERE®プレートでスフェロイドを作製し、ディープラーニング機能によりラベルフリー解析を行った。
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Live/Dead Assay
抗がん剤（Taxol）処理したU937細胞の生存率をCalcein-AMとPIによる蛍光撮像により解析した。
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Cell Viability and Cytotoxicity Assay
抗がん剤（Cisplatin）処理したがん細胞の生存率をCell3iMager duosを用いて ラベルフリーで定量した。
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3D Cell Culture by using FCeM®
FCeM培地中で培養されたスフェロイドをCell3iMager duosを用いて ラベルフリーで定量した。
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Assessing the growth of 3D spheroids cultured in Matrigel®
段階的な細胞数で細胞を播種し、Cell3iMager duosを用いて細胞密度を定量化した。
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Confluency
段階的な細胞数で細胞を播種し、Cell3iMager duosを用いて 細胞密度を定量化した。
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Suspension cultured cells
浮遊培養細胞数をCell3iMager duosを用いてラベルフリーで定量した。
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3D Invasion Assay
Cell3iMager duosを用いて、悪性度の異なる乳がん細胞の浸潤能を比較した。
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Anti-Cancer Drug Screening
Cell3iMager duosを用いて、３次元培養下TCF4/LEFレポーター活性をGFP蛍光強度で定量化し、薬剤スクリーニングを行った。その結果、Wntシグナル阻害活性を示す化合物Sが大腸がん治療薬の候補として同定された。
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Label free analysis of spheroids in microwells (Corning® Elplasia® Plates)
CORNING社のマイクロウェルプレートCorning®Elplasia®で培養したスフェロイドをCell3iMager duosを用いて撮像・解析を行った。
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Cell Proliferation
単層／三次元培養された細胞の増殖率をCell3iMager duosを用いてラベルフリーで定量した。
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Label free colony-forming units assay
がん細胞をCell3iMager duosを用いてラベルフリーでコロニーフォーメーションアッセイ（CFUアッセイ）を行った。
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Deep Learning for cell classification
Anti-Fas抗体により細胞死を誘導したJarkat細胞についてCell3iMager duosとDeep Learingを用いて形態分類を行った