光応答性ポリマーを用いた培養細胞の自動高速レーザープロセシング

演者

林　洋平先生
(理化学研究所 バイオリソース研究センター iPS細胞高次特性解析開発チーム　チームリーダー)

要旨

近年、創薬研究などにおける培養ヒト細胞の利活用に向けた動きが本格化している。また、医療用の細胞の製造に関する法整備が進められ、各地で細胞プロセシングセンターが建設されている。現在、不要細胞の判別・除去（純化）や、細胞単層の細分化を伴う継代操作は、基本的に人の手作業で行われているが、今後見込まれる細胞加工製品への需要の増加や品質管理の厳格化などに対応するため、こうした操作の自動化へのニーズが急速に高まっている。

今回、光応答性ポリマーの薄層を培養基材表面に導入し、培養液や細胞を直接加熱しない可視光レーザーを高速で精密に走査させ、さらに、培養ディッシュ全域の顕微鏡観察像を高速に取得する機能を備えた装置を開発した。この技術は、レーザーの照射エネルギーを光応答性ポリマー層だけで効率よく熱に変換でき、直上にある標的とする細胞への作用を最大化するとともに周辺の細胞を含む培養系全体への影響を最小限に抑えることができるため、処理速度と精度が飛躍的に向上した。

さらに、高速に取得された培養ディッシュ全域の顕微鏡観察像から未分化iPS細胞と分化細胞を判別するプログラムを、人工知能（AI）技術の一つであるディープラーニングに基づいて開発した。これを用いて、光応答性ポリマー層上で培養されたヒトiPS細胞から、突発的に生じた分化細胞をレーザー照射によって自動的に除去させたところ、未分化細胞の割合を純化できた。

本セミナーでは、本技術とその応用、発展性について解説を行う。