JP6460766B2 - 分子計測タイミング取得方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体試料の分子計測のタイミングまたは前処理のタイミングを取得する分子計測タイミング取得方法および装置に関するものである。

従来、たとえば医薬品の作用機序解析やバイオマーカー探索などのために、生体試料を対象にして生体分子の量や状態を計測することが行われている。たとえば薬剤を細胞に与えた後で、表現型がどのように変化するかを観察することで薬剤の効果が評価されるが、このとき分子計測も合わせて行うことで、表現型の変化をもたらした分子機序を推測することができる。

このとき、分子計測は、薬剤が引き起こした分子の変化が生じる前や終わった後で行っても意味がなく、変化が生じている時間帯で行うことが望ましい。

特開２０１２−１６３５３８号公報

しかしながら、これまで、分子計測を行う時間帯は、人間が知識や勘に基づいて決めていた。または、時間帯を絞り込まずにひたすら計測を行う方法がとられてきた。なお、分子計測を行うためには試料を侵襲しなければならない場合が多く、その場合、一つの試料につき一つの時点でしか計測できない。

従来技術では、計測のタイミングを外し、捉えたい分子変動を捉え損ねる場合がある。また、分子計測は比較的高コストであるのに、本来計測する必要のない時間帯についても行えば、ますますコストアップとなる問題がある。

なお、特許文献１では細胞の画像解析を時系列で行うシステムが開示されているが、分子計測の時間帯を絞り込む方法は示されていない。

本発明は、上記の問題に鑑み、効果的および効率的に分子計測または前処理のタイミングを取得することができる分子計測タイミング取得方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の分子計測タイミング取得方法は、計測対象の生体試料を分割して複数の分割生体試料を作成し、その複数の分割生体試料のうちの１つの分割生体試料に対して刺激を与えた時点から、その分割生体試料を経時的に複数回撮像し、その撮像した複数枚の画像の特徴量の変動に基づいて、撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料の分子計測のタイミングまたは分子計測のための前処理のタイミングを取得することを特徴とする。

また、上記本発明の分子計測タイミング取得方法においては、分子計測のタイミングまたは前処理のタイミングを報知装置によって報知することができる。

また、撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料に対して、撮像対象の分割生体試料に対して与えた刺激と同じ刺激を与えた後、上記取得した分子計測のタイミングに基づいて分子計測を行うまたは上記取得した前処理のタイミングに基づいて前処理を行うことができる。

また、撮像対象の分割生体試料に対して刺激を与えた時点から、予め設定された遅延時間だけ経過した時点において、撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料に対して、撮像対象の分割生体試料に対して与えた刺激と同じ刺激を与え、その刺激を与えた後、撮像対象の分割生体試料の画像の特徴量が変動した時点を、撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料の分子計測のタイミングまたは分子計測のための前処理のタイミングとして取得することができる。

また、上記取得した分子計測のタイミングに基づいて分子計測を行うまたは上記取得した前処理のタイミングに基づいて前処理を行うことができる。

また、上記遅延時間は、生体試料である細胞内の分子変動が生じてから画像の特徴量の変動が生じるまでの時間とすることができる。

また、画像の特徴量の種類に対応する遅延時間を複数設定し、撮像対象の分割生体試料以外の複数の分割生体試料に対して、複数の遅延時間をそれぞれ割り当てて、複数の分割生体試料に対してそれぞれ異なるタイミングで刺激を与え、その刺激を与えた後、撮像対象の分割生体試料の画像の特徴量が変動した際、その変動した特徴量の種類に対応した遅延時間が割り当てられた分割生体試料の分子計測のタイミングまたは前処理のタイミングを取得することができる。

また、画像内の細胞の外形に基づく特徴量、画像内の細胞の動きに基づく特徴量、画像内の蛍光標識された分子に基づく特徴量および画像内の細胞内小器官に基づく特徴量のうちの少なくとも２つに対応した遅延時間が設定されることが好ましい。

本発明の分子計測タイミング取得装置は、計測対象の生体試料を分割した複数の分割生体試料のうちの１つの分割生体試料に対して刺激を与えた時点から、その分割生体試料を経時的に複数回撮像する撮像部と、撮像部によって撮像された複数枚の画像の特徴量の変動に基づいて、撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料の分子計測のタイミングまたは分子計測のための前処理のタイミングを取得するタイミング取得部とを備えたことを特徴とする。

また、上記本発明の分子計測タイミング取得装置においては、分子計測のタイミングまたは前処理のタイミングを報知する報知部を備えることができる。

また、撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料に対して、撮像対象の分割生体試料に対して与えた刺激と同じ刺激が与えられた後、上記取得した分子計測のタイミングに基づいて分子計測を行う分子計測部を備えることができる。

また、撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料に対して、撮像対象の分割生体試料に対して与えた刺激と同じ刺激が与えられた後、上記取得した前処理のタイミングに基づいて前処理を行う前処理部を備えることができる。

また、撮像対象の分割生体試料に対して刺激を与えた時点から、予め設定された遅延時間だけ経過した時点において、撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料に対して、撮像対象の分割生体試料に対して与えた刺激と同じ刺激を与える刺激部を備え、タイミング取得部が、撮像対象の分割生体試料の画像の特徴量が変動した時点を、撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料の分子計測のタイミングまたは分子計測のための前処理のタイミングとして取得することができる。

また、タイミング取得部によって取得された上記分子計測のタイミングに基づいて分子計測を行う分子計測部を備えることができる。

また、タイミング取得部によって取得された上記前処理のタイミングに基づいて前処理を行う前処理部を備えることができる。

本発明の分子計測タイミング取得方法および装置によれば、計測対象の生体試料を分割して複数の分割生体試料を作成し、その複数の分割生体試料のうちの１つの分割生体試料に対して刺激を与えた時点から、その分割生体試料を経時的に複数回撮像する。そして、その撮像した複数枚の画像の特徴量の変動に基づいて、撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料の分子計測のタイミングまたは分子計測のための前処理のタイミングを取得するようにしたので、効果的および効率的に分子計測または前処理のタイミングを取得することができる。

すなわち、生体試料は、刺激が与えられた後、その刺激によって分子変動を生じた後に、表現型が変化する。分子変動を直接捉えることは困難であるが、本発明のように分子変動の発生中または発生直後の表現型の変化を画像の特徴量として捉え、これに基づいて分子計測または前処理のタイミングを取得することによって、人間が知識や勘に基づいて分子計測または前処理のタイミングを取得する方法よりも、分子変動が計測できる蓋然性が高まる。また、余計な時間帯での分子計測を削減ないし排除できるので、分子計測を行うコストを低減できる。

本発明の分子計測タイミング取得装置の一実施形態を用いた分子計測装置の概略構成を示すブロック図 本発明の分子計測タイミング取得方法の一実施形態を用いた分子計測方法を説明するためのフローチャート 分割生体試料の作成工程を説明するための模式図 分割生体試料について取得された画像特徴量の経時変化の一例を示す図 本発明の分子計測タイミング取得方法のその他の実施形態を用いた分子計測方法を説明するためのフローチャート 図５に示す分子計測方法を説明するためのタイミングチャート 図５に示す分子計測方法の変形例を説明するためのタイミングチャート 複数の画像特徴量と遅延時間とを対応づけたテーブルの一例を示す図

以下、本発明の分子計測タイミング取得方法および装置の一実施形態を用いた分子計測装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の分子計測装置の概略構成を示すブロック図である。

本実施形態の分子計測装置は、図１に示すように、刺激部１０と、撮像部２０と、制御部３０と、表示部４０と、入力部５０と、前処理部６０と、分子計測部７０とを備えている。

まず、本実施形態の分子計測装置を用いて分子計測を行う場合には、計測対象の生体試料を分割して複数の分割生体試料が作成される。分割前の生体試料は、たとえば単一の細胞株からなるものであり、この単一の細胞株をたとえば複数の同じ容器に略同じ細胞数だけ分注することによって分割生体試料が作成される。すなわち、生体試料の細胞群は、その分子計測の結果を用いて性質を評価する上で、実質的に同じとみなすことができる細胞群であり、これを分割して作成した各分割生体試料の細胞群も実質的に同じとみなすことができる細胞である。

生体試料としては、たとえばｉＰＳ（induced pluripotent stem cells）細胞およびＥＳ（embryonic stem cells）細胞といった多能性幹細胞、幹細胞から分化誘導された神経、皮膚、心筋または肝臓の細胞、もしくは人体から取り出された皮膚、網膜、心筋、血球、神経または臓器の細胞などがある。

なお、分割生体試料の作成は、ユーザが手動で行うようにしてもよいし、たとえば細胞を吸引する機構とロボットアームなどからなる装置を用いて自動で行うようにしてもよい。

刺激部１０は、上述したようにして作成された各分割生体試料に対して刺激を与えるものである。各分割生体試料に対して与えられる刺激としては、たとえば作用機序を調べたい薬剤などの添加または物理的なショックなどがある。ただし、これらの刺激に限らず、各分割生体試料の分子計測を行って評価するために必要な刺激であれば、如何なる刺激でもよい。また、各分割生体試料への刺激は、ユーザが手動で行うようにしてもよいし、たとえば分割生体試料が収容された容器に対して自動的に薬剤を添加する装置などを設けることによって、自動的に刺激を与えるようにしてもよい。

撮像部２０は、上述したようにして作成された複数の分割生体試料のうちの１つの分割生体試料を経時的に複数回撮像するものである。具体的には、撮像部２０は、たとえば位相差顕微鏡、微分干渉顕微鏡、明視野顕微鏡または蛍光顕微鏡などの顕微鏡を備えたものである。これらの顕微鏡は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサやＣＣＤ（Charge-Coupled Device）センサなどの撮像素子を備えている。

なお、撮像部２０によって分割生体試料を撮像する間隔はユーザによって任意に設定することができ、評価の目的に応じてそれぞれ設定される。たとえば、分割生体試料の薬剤に対する初期応答を分子計測して評価したい場合には、数時間〜数１０時間といった比較的短い間隔が設定される。初期応答とは、薬が直接結合する標的分子と、その作用機序においてその標的分子に近いポジションの分子の変動のことである。

一方、薬剤に対する初期応答とともに、薬剤が作用した結果の細胞の分子変化を評価したい場合には、数週間〜数か月といった比較的長い間隔が設定される。薬剤が作用した結果の分子変化とは、たとえばがん細胞を殺す抗がん剤の場合、がん細胞が死ぬ際のプロセスを実行するような分子の変動のことである。また、細胞の分化を促す薬剤の場合、分化プロセスを実行するような分子の変動である。

また、効き目が比較的早く現れる薬剤の作用機序を評価する場合には、数時間〜数１０時間といった比較的短い間隔が設定され、一方、効き目が現れるのに比較的時間がかかる薬剤の作用機序を評価する場合には、数週間〜数か月といった比較的長い間隔が設定される。

制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備えたものであり、分子計測装置全体を制御するものである。特に、本実施形態の制御部３０は、タイミング取得部３１を備えている。タイミング取得部３１は、撮像部２０において経時的に撮像された画像が入力され、その入力された複数枚の画像の特徴量の変動に基づいて、撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料の分子計測のタイミングまたは分子計測のための前処理のタイミングを取得するものである。なお、分子計測のタイミングまたは前処理のタイミングの取得方法については、後で詳述する。

また、制御部３０は、タイミング取得部３１によって取得された分子計測のタイミングまたは前処理のタイミングに基づいて、分子計測のタイミングであることを示す情報または前処理のタイミングであることを示す情報を表示部４０に表示させるものである。ユーザは、表示部４０に表示された情報を元に、撮像対象以外の分割生体試料の分子計測または前処理を開始することができる。

また、制御部３０は、撮像部２０の撮像動作を制御したり、また、刺激部１０が自動的に分割生体試料に刺激を与えるものである場合には、その刺激動作を制御したりするものである。

表示部４０は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスを備えたものである。表示部４０は、上述したような分子計測または前処理のタイミングであることを示す情報を表示するものである。また、撮像部２０によって撮像された画像を表示するようにしてもよい。なお、本実施形態においては、表示部４０が本発明の報知装置または報知部に相当するものである。

入力部５０は、キーボードやマウスなどの入力デバイスを備えたものであり、ユーザによる種々の設定入力を受け付けるものである。たとえば、上述した撮像部２０における撮像間隔の設定入力を受け付けるものである。

前処理部６０は、分子計測対象の分割生体試料に対して前処理を施すものである。前処理部６０によって施される前処理とは、分割生体試料の分子計測が可能となるように分子計測の前に施される処理のことである。前処理としては、分子計測の種類などによって異なるが、化学的な処理を加える場合が多い。たとえばｃＤＮＡ（complementary deoxyribonucleic acid）マイクロアレイを用いた分子計測を行う場合には、細胞を溶かしてＲＮＡ（ribonucleic acid）を抽出し、ｃＲＮＡ（complementary ribonucleic acid）およびｃＤＮＡを合成および増幅し、断片化した後、ハイブリダイゼーションを行う処理が前処理として施される。

分子計測部７０は、分割生体試料における生体分子の量や状態を計測する分子計測を行うものである。分子計測の方法としては、ｃＤＮＡマイクロアレイを用いた分子計測、次世代シーケンサーを用いた発現および状態の計測、質量分析器を用いたプロテオーム計測、またはメタボローム計測などがある。また、バイオマーカー探索を行うようにしてもよい。この場合、刺激部１０で薬剤を添加した以降に量が増えたまたは量が減った分子のうち、薬剤濃度と相関するものをバイオマーカーとして決定する。

次に、本実施形態の分子計測装置を用いた分子計測方法について、図２に示すフローチャート、図３および図４を参照しながら説明する。なお、本実施形態の分子計測装置は、分子計測のタイミングを取得する方法に特徴を有するものであるため、その点を中心に説明する。

まず、図３に示すように、計測対象の生体試料Ｓ０が、複数の同じ容器に略同じ細胞数だけ分注されて分割生体試料Ｓ１〜Ｓ３が作成される（Ｓ１０）。なお、本実施形態では、３つの第１〜第３の分割生体試料Ｓ１〜Ｓ３を作成するものとするが、分割生体試料の数はこれに限らず、２以上の数であればいくつでもよい。

次に、第１の分割生体試料Ｓ１の容器が刺激部１０に設置され、刺激部１０によって第１の分割生体試料Ｓ１に対して薬剤添加などの刺激が与えられる（Ｓ１２）。そして、この第１の分割生体試料Ｓ１に対して刺激が与えられた時刻が、制御部３０のタイミング取得部３１によって取得される。第１の分割生体試料Ｓ１に対して刺激が与えられた時刻は、ユーザが入力部５０を用いて入力するようにしてもよいし、刺激部１０が自動的に刺激を与えるものである場合には、刺激部１０からタイミング取得部３１に対して刺激を与えた時刻を出力することによって、自動的に取得するようにしてもよい。

次いで、第１の分割生体試料Ｓ１の容器が撮像部２０に設置され、撮像部２０によって経時的に複数枚の画像が撮像される（Ｓ１４）。

撮像部２０によって撮像された第１の分割生体試料Ｓ１の画像は、制御部３０のタイミング取得部３１に順次出力される。そして、タイミング取得部３１は、入力された各画像からそれぞれ特徴量を算出する。特徴量としては、たとえば画像内の細胞の外形に基づく特徴量、画像内の細胞の動きに基づく特徴量、画像内の蛍光標識された分子に基づく特徴量、および画像内の細胞内小器官に基づく特徴量のうちの少なくとも１つの特徴量が算出される。なお、複数の特徴量を算出する場合には、それらの特徴量に対して重み付けをして加算するようにしてもよい。

画像内の細胞の外形に基づく特徴量としては、たとえば画像内に含まれる複数の細胞の面積、径または長さの平均値などといった細胞の大きさの特徴量や、画像内に含まれる複数の細胞の円形度の平均値などといった細胞の形状の特徴量などがある。

画像内の細胞の動きに基づく特徴量としては、画像内に含まれる複数の細胞の移動速度や移動距離の平均値などがある。なお、細胞の移動速度や移動距離は、複数枚の画像に基づいて算出されるものであるが、細胞の特定方法やその移動軌跡の追跡方法などは、公知な手法を用いることができる。

画像内の蛍光標識された分子に基づく特徴量としては、たとえば蛍光標識された分子から発せられた蛍光の強度に基づく特徴量があり、すなわち画像の輝度の平均値や最大値などがある。

また、画像内の細胞内小器官に基づく特徴量としては、たとえば細胞内に含まれるミトコンドリアの移動距離や移動速度などがある。なお、ミトコンドリアの移動速度や移動距離も、複数枚の画像に基づいて算出されるものであるが、ミトコンドリアの特定方法やその移動軌跡の追跡方法などは、公知な手法を用いることができる。

タイミング取得部３１は、上述したような画像の特徴量を順次算出し、図４に示すような画像特徴量の経時変化を取得する。そして、タイミング取得部３１は、たとえば画像の特徴量の経時変化において、図４に示すようなピーク値が存在する場合には、そのピーク値の時刻を特徴量の変動点の時刻として特定して記録する（Ｓ１８）。図４に示す例の場合、タイミング取得部３１によって時刻Ｔ１と時刻Ｔ２とが特定されて記録される。そして、タイミング取得部３１は、第１の分割生体試料Ｓ１に対して刺激を与えた時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの時間ｔ１と、時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの時間ｔ２とを算出する。

上記のようにして第１の分割生体試料Ｓ１の画像の撮像が終了した後、次に、第２および第３の分割生体試料Ｓ２，Ｓ３が刺激部１０に設置され、これらの分割生体試料に対して、第１の分割生体試料Ｓ１に対して施された刺激と同じ刺激が刺激部１０によって与えられる（Ｓ２０）。

そして、第２および第３の分割生体試料Ｓ２，Ｓ３に対して刺激が与えられた時刻が制御部３０のタイミング取得部３１によって取得される。第２および第３の分割生体試料Ｓ２に対して刺激が与えられた時刻も、ユーザが入力部５０を用いて入力するようにしてもよいし、自動的に取得するようにしてもよい。

次いで、タイミング取得部３１は、第２および第３の分割生体試料Ｓ２，Ｓ３に対して刺激が与えられた時刻からの時間を計測し、上述した時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの時間ｔ１が経過したか否かを検出する。タイミング取得部３１によって時間ｔ１が経過したことが検出された場合には、制御部３０は、第２の分割生体試料Ｓ２について分子計測または前処理を促すメッセージを表示部４０に表示させる（Ｓ２２）。

ユーザは、表示部４０に上記メッセージが表示された場合には、第２の分割生体試料Ｓ２を前処理部６０に設置し、第２の分割生体試料Ｓ２に対して分子計測を行うための前処理を施す（Ｓ２４）。さらに、前処理の施された第２の分割生体試料Ｓ２を分子計測部７０に設置し、第２の分割生体試料Ｓ２の分子計測を行う（Ｓ２６）。なお、本実施形態においては、上述したように表示部４０にメッセージを表示させることによって、ユーザに対して分子計測タイミングまたは前処理タイミングを報知するようにしたが、報知の方法としてはこれに限らず、たとえば光源を点灯させたり、音声で知らせたりするようにしてもよい。この場合、光源や音源が本発明の報知装置または報知部に相当する。

また、タイミング取得部３１は、上述した時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの時間ｔ２が経過したか否かを検出する。タイミング取得部３１によって時間ｔ２が経過したことが検出された場合には、制御部３０は、第３の分割生体試料Ｓ３について分子計測または前処理を促すメッセージを表示部４０に表示させる（Ｓ２２）。

ユーザは、表示部４０に上記メッセージが表示された場合には、第３の分割生体試料Ｓ３を前処理部６０に設置し、第３の分割生体試料Ｓ３に対して分子計測を行うための前処理を施す（Ｓ２４）。さらに、前処理の施された第３の分割生体試料Ｓ３を分子計測部７０に設置し、第３の分割生体試料Ｓ３の分子計測を行う（Ｓ２６）。

上記実施形態の分子計測装置によれば、計測対象の生体試料Ｓ０を分割して複数の分割生体試料Ｓ1〜Ｓ３を作成し、その複数の分割生体試料のうちの１つの分割生体試料Ｓ１に対して刺激を与えた時点から、その分割生体試料Ｓ１を経時的に複数回撮像する。そして、その撮像した複数枚の画像の特徴量の変動に基づいて、撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料Ｓ２，Ｓ３の分子計測のタイミングまたは分子計測のための前処理のタイミングを取得するようにしたので、効果的および効率的に分子計測または前処理のタイミングを取得することができる。

なお、第１〜第３の分割生体試料Ｓ１〜Ｓ３の容器の搬送については、ユーザが手動で行うようにしてもよいし、ロボットアームや搬送テーブルや搬送ベルトなどを用いて自動的に搬送するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、第１の分割生体試料Ｓ１を撮像した画像の特徴量が変動した時点を第２および第３の分割生体試料Ｓ２，Ｓ３の前処理のタイミングまたは分子計測のタイミングとして取得するようにしたが、刺激された細胞の分子変動は、厳密には細胞の画像の特徴量が変動する前から生じており、その分子変動を計測することがより好ましい。

したがって、以下、このような画像の特徴量の変動の前に発生した分子変動を計測することができる分子計測タイミングまたは前処理タイミングの取得方法について、図５に示すフローチャートおよび図６を参照しながら説明する。なお、分子計測装置の概略構成は、図１に示す上記実施形態の概略構成と同様である。

まず、上記実施形態と同様に、計測対象の生体試料Ｓ０が、複数の同じ容器に略同じ細胞数だけ分注されて分割生体試料Ｓ１〜Ｓ３が作成される（Ｓ３０）。

次に、第１の分割生体試料Ｓ１の容器が刺激部１０に設置され、刺激部１０によって第１の分割生体試料Ｓ１に対して薬剤添加などの刺激が与えられる（Ｓ３２）。そして、この第１の分割生体試料Ｓ１に対して刺激が与えられた時刻が、制御部３０のタイミング取得部３１によって取得される。

次いで、第１の分割生体試料Ｓ１については、上記実施形態と同様に、撮像部２０に設置され、撮像部２０によって経時的に複数枚の画像が撮像される（Ｓ３４）。そして、撮像部２０によって撮像された第１の分割生体試料Ｓ１の画像は、制御部３０のタイミング取得部３１に順次出力され、上記実施形態と同様に、タイミング取得部３１によって画像の特徴量が算出され、その経時変化が取得される（Ｓ３６）。

一方、上述した第１の分割生体試料Ｓ１の画像の撮像および特徴量の算出に並行して、第１の分割生体試料Ｓ１に対して刺激が与えられた時刻Ｔ０からの経過時間がタイミング取得部３１によって計測される。そして、タイミング取得部３１は、時刻Ｔ０からの経過時間が予め設定された遅延時間ＤＴを経過したか否かを検出する（Ｓ３８）。この予め設定された遅延時間とは、生体試料の細胞内の分子変動が生じてからその画像の特徴量の変動が生じるまでの時間であり、予め実験などを行うことによって計測された時間である。

タイミング取得部３１によって時刻Ｔ０からの経過時間が遅延時間ＤＴを経過したことが検出された場合には、図６に示すように、その検出時点Ｔ３において、第２および第３の分割生体試料Ｓ２，Ｓ３が刺激部１０に設置され、第２および第３の分割生体試料Ｓ２，Ｓ３に対して刺激が与えられる（Ｓ４０）。

なお、この際、制御部３０が、遅延時間ＤＴが経過したことを表示部４０に表示させ、その表示を見たユーザが、第２および第３の分割生体試料Ｓ２，Ｓ３に手動で刺激を与えるようにしてもよいし、刺激部１０が自動的に刺激を与えるものである場合には、制御部３０が刺激部１０を制御することによって自動的に刺激を与えるようにしてもよい。

次いで、上述したようにして第２および第３の分割生体試料Ｓ２，Ｓ３に対して刺激が与えられた後、図６に示すように、タイミング取得部３１によって第１の分割生体試料Ｓ１の画像の特徴量の変動点が検出された場合には（Ｓ４２，ＹＥＳ）、タイミング取得部３１は、この検出時点Ｔ４を分子計測タイミングまたは前処理のタイミングとして取得し、制御部３０は、第２の分割生体試料Ｓ２について分子計測または前処理を促すメッセージを表示部４０に表示させる（Ｓ４４）。なお、タイミング取得部３１によって特徴量の変動点を検出する方法としては、たとえば画像の特徴量が図４に示すように経時変化する場合には、特徴量が増加傾向から減少傾向に変わったことを検出することによって変動点を検出するようにすればよい。

ここで、第１の分割生体試料Ｓ１に対して刺激を与えてから分子変動を発生するまでの時間と、第２の分割生体試料Ｓ２に対して刺激を与えてから分子変動を発生するまでの時間とが同じ時間ａであるとすると、第２の分割生体試料Ｓ２は、第１の分割生体試料Ｓ１よりも遅延時間ＤＴだけ遅れて刺激を与えられているので、第１の分割生体試料Ｓ１の画像の特徴量の変動点は、第２の分割生体試料Ｓ２において、分子変動が発生している時刻となる。

ユーザは、表示部４０に上記メッセージが表示された場合には、第２の分割生体試料Ｓ２を前処理部６０に設置し、第２の分割生体試料Ｓ２に対して分子計測を行うための前処理を施す（Ｓ４６）。さらに、前処理の施された第２の分割生体試料Ｓ２を分子計測部７０に設置し、第２の分割生体試料Ｓ２の分子計測を行う（Ｓ４８）。

さらに、第２の分割生体試料Ｓ２の分子計測タイミングまたは前処理タイミングを取得した後、図６に示すように、タイミング取得部３１によって第１の分割生体試料Ｓ１の画像の特徴量の変動点が再び検出された場合には（Ｓ４２，ＹＥＳ）、タイミング取得部３１は、この検出時点Ｔ５を第３の分割生体試料Ｓ３の分子計測タイミングまたは前処理のタイミングとして取得し、制御部３０は、第３の分割生体試料Ｓ３について分子計測または前処理を促すメッセージを表示部４０に表示させる（Ｓ４４）。

ここで、第１の分割生体試料Ｓ１に対して刺激を与えてから２回目の分子変動を発生するまでの時間と、第３の分割生体試料Ｓ３に対して刺激を与えてから２回目の分子変動を発生するまでの時間とが同じ時間ｂであるとすると、第３の分割生体試料Ｓ３は、第１の分割生体試料Ｓ１よりも遅延時間ＤＴだけ遅れて刺激を与えられているので、第１の分割生体試料Ｓ１の画像の特徴量の２回目の変動点は、第２の分割生体試料Ｓ２において、２回目の分子変動が発生している時刻となる。

ユーザは、表示部４０に上記メッセージが表示された場合には、第３の分割生体試料Ｓ３を前処理部６０に設置し、第３の分割生体試料Ｓ３に対して分子計測を行うための前処理を施す（Ｓ４６）。さらに、前処理の施された第３の分割生体試料Ｓ３を分子計測部７０に設置し、第３の分割生体試料Ｓ３の分子計測を行う（Ｓ４８）。

上記実施形態の分子計測タイミングまたは前処理タイミングの取得方法によれば、分子変動をより的確に計測することができる。また、分子計測タイミングまたは前処理タイミングを取得するための処理と、分子計測を行う処理を並行して行うことができるので、先に説明した分子計測タイミングまたは前処理タイミングの取得方法と比較すると、トータルの処理期間を短縮することができる。

なお、図６に示す例では、第１の分割生体試料Ｓ１の１回目の分子変動から画像特徴量の変動までの時間と、２回目の分子変動から画像特徴量の変動までの時間を同じ時間ＤＴとして、第２および第３の分割生体試料Ｓ２，Ｓ３に対して刺激を与えるタイミングをともに遅延時間ＤＴだけ遅らせるようにしたが、第１の分割生体試料Ｓ１の１回目の分子変動から画像特徴量の変動までの時間と、２回目の分子変動から画像特徴量の変動までの時間とは必ずしも同じでなくてもよい。たとえば１回目と２回目とで異なる種類の画像の特徴量を算出するようにしてもよく、その場合、１回目と２回目とで分子変動から画像特徴量の変動までの時間が異なることになる。

たとえば、画像の特徴量として、上述した細胞の外形や細胞の移動に基づく特徴量を算出する場合には、分子変動から画像特徴量の変動までの時間は相対的に長く、蛍光標識された分子または細胞内小器官に基づく特徴量を算出する場合には、分子変動から画像特徴量の変動までの時間は相対的に短くなる場合が多い。

したがって、たとえば第１の分割生体試料Ｓ１について、１回目は蛍光標識された分子または細胞内小器官に基づく特徴量を算出し、２回目は細胞の外形や細胞の移動に基づく特徴を算出する場合には、たとえば、図７に示すように第２の分割生体試料Ｓ２に対しては、蛍光標識された分子または細胞内小器官に基づく特徴量が変動する時間を遅延時間ＤＴ１として割り当て、第３の分割生体試料Ｓ３に対しては、細胞の外形や細胞の移動に基づく特徴量が変動する時間を遅延時間ＤＴ２として割り当てるようにしてもよい。

そして、第２の分割生体試料Ｓ２に対しては、第１の分割生体試料Ｓ１よりも遅延時間ＤＴ１だけ遅らせて刺激を与え、第３の分割生体試料Ｓ３に対しては、第１の分割生体試料Ｓ１よりも遅延時間ＤＴ２だけ遅らせて刺激を与えるようにしてもよい。

この場合、第１の分割生体試料Ｓ１の１回目の画像特徴量の変動点が、第２の分割生体試料Ｓ２の分子計測タイミングまたは前処理タイミングとして取得され、第１の分割生体試料Ｓ１の２回目の画像特徴量の変動点が、第３の分割生体試料Ｓ３の分子計測タイミングまたは前処理タイミングとして取得される。

なお、上述したような画像の特徴量の種類に応じた遅延時間は、図８に示すようなテーブルとして予め設定しておくようにし、ユーザが、第１の分割生体試料Ｓ１に対してどの種類の特徴量を算出するかを設定し、その設定に応じて制御部３０がテーブルを参照して遅延時間を自動的に取得し、第２および第３の分割生体試料Ｓ２，Ｓ３に対して割り当てるようにすればよい。

１０ 刺激部
２０ 撮像部
３０ 制御部
３１ タイミング取得部
４０ 表示部
５０ 入力部
６０ 前処理部
７０ 分子計測部

Claims (18)

1. 計測対象の生体試料を分割して複数の分割生体試料を作成し、
   該複数の分割生体試料のうちの１つの分割生体試料に対して刺激を与えた時点から、該分割生体試料を経時的に複数回撮像し、
   該撮像した複数枚の画像の特徴量が変動した時点に基づいて、前記撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料の分子計測のタイミングまたは分子計測のための前処理のタイミングを取得することを特徴とする分子計測タイミング取得方法。
2. 前記分子計測のタイミングまたは前記前処理のタイミングを報知装置によって報知する請求項１記載の分子計測タイミング取得方法。
3. 前記撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料に対して、前記撮像対象の分割生体試料に対して与えた刺激と同じ刺激を与えた後、
   前記取得した分子計測のタイミングに基づいて分子計測を行うまたは前記取得した前処理のタイミングに基づいて前処理を行う請求項１または２記載の分子計測タイミング取得方法。
4. 前記撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料の分子計測のタイミングまたは分子計測のための前処理のタイミングは、前記撮像対象の分割生体試料に対して刺激を与えた時点から前記撮像した複数枚の画像の特徴量が変動した時点までの時間、及び前記同じ刺激を与えた時点に基づいて取得する請求項３に記載の分子計測タイミング取得方法。
5. 前記同じ刺激を、前記撮像対象の分割生体試料に対して刺激を与えた時点から予め設定された遅延時間だけ経過した時点で与え、
   前記撮像した撮像対象の分割生体試料の複数枚の画像の特徴量が変動した時点を、前記撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料の分子計測のタイミングまたは分子計測のための前処理のタイミングとして取得する請求項３に記載の分子計測タイミング取得方法。
6. 前記取得した分子計測のタイミングに基づいて分子計測を行うまたは前記取得した前処理のタイミングに基づいて前処理を行う請求項５記載の分子計測タイミング取得方法。
7. 前記遅延時間が、前記生体試料である細胞内の分子変動が生じてから前記画像の特徴量の変動が生じるまでの時間である請求項５または６記載の分子計測タイミング取得方法。
8. 前記画像の特徴量の種類に対応する前記遅延時間を複数設定し、
   前記撮像対象の分割生体試料以外の複数の分割生体試料に対して、前記複数の遅延時間をそれぞれ割り当てて、前記複数の分割生体試料に対してそれぞれ異なるタイミングで前記刺激を与え、
   該刺激を与えた後、前記撮像対象の分割生体試料の画像の特徴量が変動した際、該変動した前記特徴量の種類に対応した前記遅延時間が割り当てられた前記分割生体試料の前記分子計測のタイミングまたは前記前処理のタイミングを取得する請求項５から７いずれか１項記載の分子計測タイミング取得方法。
9. 前記画像内の細胞の外形に基づく前記特徴量、前記画像内の細胞の動きに基づく前記特徴量、前記画像内の蛍光標識された分子に基づく前記特徴量および前記画像内の細胞内小器官に基づく前記特徴量のうちの少なくとも２つに対応した前記遅延時間がそれぞれ設定されている請求項８記載の分子計測タイミング取得方法。
10. 計測対象の生体試料を分割した複数の分割生体試料のうちの１つの分割生体試料に対して刺激を与えた時点から、該分割生体試料を経時的に複数回撮像する撮像部と、
    該撮像部によって撮像された複数枚の画像の特徴量が変動した時点に基づいて、前記撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料の分子計測のタイミングまたは分子計測のための前処理のタイミングを取得するタイミング取得部とを備えたことを特徴とする分子計測タイミング取得装置。
11. 前記分子計測のタイミングまたは前記前処理のタイミングを報知する報知部を備えた請求項１０記載の分子計測タイミング取得装置。
12. 前記撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料に対して、前記撮像対象の分割生体試料に対して与えた刺激と同じ刺激が与えられた後、前記取得した分子計測のタイミングに基づいて分子計測を行う分子計測部を備えた請求項１０または１１記載の分子計測タイミング取得装置。
13. 前記撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料に対して、前記撮像対象の分割生体試料に対して与えた刺激と同じ刺激が与えられた後、前記取得した前処理のタイミングに基づいて前処理を行う前処理部を備えた請求項１０または１１記載の分子計測タイミング取得装置。
14. 前記タイミング取得部は、前記撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料の分子計測のタイミングを、前記撮像対象の分割生体試料に対して刺激を与えた時点から前記撮像した複数枚の画像の特徴量が変動した時点までの時間、及び前記同じ刺激を与えた時点に基づいて取得する請求項１２に記載の分子計測タイミング取得装置。
15. 前記タイミング取得部は、前記撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料の分子計測のための前処理のタイミングを、前記撮像対象の分割生体試料に対して刺激を与えた時点から前記撮像した複数枚の画像の特徴量が変動した時点までの時間、及び前記同じ刺激を与えた時点に基づいて取得する請求項１３に記載の分子計測タイミング取得装置。
16. 前記同じ刺激を、前記撮像対象の分割生体試料に対して刺激を与えた時点から予め設定された遅延時間だけ経過した時点で与える刺激部を備え、
    前記タイミング取得部が、前記撮像した撮像対象の分割生体試料の複数枚の画像の特徴量が変動した時点を、前記撮像対象の分割生体試料以外の分割生体試料の分子計測のタイミングまたは分子計測のための前処理のタイミングとして取得する請求項１２または１３記載の分子計測タイミング取得装置。
17. 前記タイミング取得部によって取得された分子計測のタイミングに基づいて分子計測を行う分子計測部を備えた請求項１６記載の分子計測タイミング取得装置。
18. 前記タイミング取得部によって取得された前記前処理のタイミングに基づいて前処理を行う前処理部を備えた請求項１６または１７記載の分子計測タイミング取得装置。