การปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์

พื้นหลัง

การสูญเสียการทำงานของอวัยวะเนื่องจากความเจ็บป่วยหรืออุบัติเหตุสามารถรักษาได้โดยการปลูกถ่ายโดยใช้อวัยวะที่ทำงานได้จากผู้บริจาค อย่างไรก็ตามการปลูกถ่ายอวัยวะมีข้อ จำกัด เช่นการขาดแคลนผู้บริจาคอวัยวะอย่างเรื้อรังและความเสี่ยงต่อการถูกปฏิเสธการปลูกถ่าย การแพทย์แผนฟื้นฟูโดยใช้เซลล์ต้นกำเนิด pluripotent (iPS) ที่เกิดขึ้นซึ่งคาดว่าจะได้รับเซลล์และเนื้อเยื่อเฉพาะอวัยวะประเภทต่างๆเพื่อเอาชนะข้อ จำกัด และความเสี่ยงดังกล่าว
อย่างไรก็ตามมีปัญหาหลายประการที่ต้องแก้ไขในการได้มาซึ่งเซลล์และเนื้อเยื่อเฉพาะอวัยวะ โยโกกาวา มุ่งเน้นไปที่ความท้าทายทางเทคโนโลยีสองประการโดยเฉพาะ ความท้าทายประการแรกคือเทคโนโลยียังไม่ได้ถูกกำหนดขึ้นสำหรับการผลิตเซลล์เป้าหมายขนาดใหญ่ที่มีเสถียรภาพจากเซลล์ iPS ส่งผลให้คุณภาพของเซลล์ไม่คงที่ ความท้าทายประการที่สองคือการขาดเทคโนโลยีในการสร้างเซลล์และเนื้อเยื่อที่ได้จาก iPS ซึ่งทำหน้าที่ได้เช่นเดียวกับเซลล์และอวัยวะที่แท้จริงในร่างกาย โยโกกาวา กำลังทำงานเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีการควบคุมคุณภาพในสายการผลิตและเทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเซลล์เพื่อให้ได้เนื้อเยื่อที่มีประสิทธิภาพสูงเพื่อนำไปสู่การผลิตเซลล์และเนื้อเยื่อที่ทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพ

เทคโนโลยี

เรามุ่งมั่นที่จะแก้ปัญหาในการผลิตเซลล์โดยใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพแบบไม่รุกรานซึ่งมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อเซลล์

1. เทคโนโลยีการประเมินเซลล์ตามภาพ

การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ด้วยตนเองและการถ่ายภาพเซลล์ซึ่งมีผลเพียงเล็กน้อยต่อเซลล์เป็นวิธีมาตรฐานที่ใช้ในการประเมินเซลล์ระหว่างการเพาะเลี้ยงเซลล์ เพื่อสนับสนุนการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตขั้นสูง โยโกกาวา มีระบบที่สามารถรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมจากข้อมูลการถ่ายภาพเซลล์และช่วยให้สามารถสร้างภาพอัตโนมัติที่ทำซ้ำได้สูง เรากำลังดำเนินการเพื่อใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพนี้ในการตั้งค่าการผลิตเซลล์เพื่อแก้ปัญหาทั้งสองที่อธิบายไว้ข้างต้น

1-1. เทคโนโลยีการควบคุมคุณภาพในสายการผลิต

คุณภาพของเซลล์ที่ผลิตได้รับการประเมินเป็นประจำโดยการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ด้วยตนเอง อย่างไรก็ตามความไม่สอดคล้องกันในคุณภาพของเซลล์ไม่สามารถป้องกันได้ด้วยวิธีนี้เนื่องจากความแตกต่างระหว่างผู้สังเกตและความเป็นไปได้ที่จะมองข้ามความผิดปกติ เพื่อให้ได้คุณภาพของเซลล์ที่มีความสม่ำเสมอสูงการประเมินสภาพเซลล์ในเชิงปริมาณจึงเป็นสิ่งสำคัญ โยโกกาวา กำลังพัฒนาเทคโนโลยีที่ช่วยให้สามารถประเมินสภาพเซลล์ในเชิงปริมาณได้โดยไม่ต้องสุ่มตัวอย่างจากเส้นและไม่ทำลายเซลล์

เทคโนโลยีนี้แสดงสถานะของดัชนีต่างๆรวมถึงการเติบโตของเซลล์และลักษณะทางสัณฐานวิทยาเป็นค่าเชิงปริมาณซึ่งแสดงการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของเซลล์ในช่วงเวลาหนึ่ง คุณภาพของเซลล์เพาะเลี้ยงได้รับการประเมินตามอัตภาพโดยผู้สังเกตการณ์ตามประสบการณ์ของพวกเขา แต่ด้วยเทคโนโลยีของเราการผลิตเซลล์สามารถควบคุมได้โดยอาศัยข้อมูลเชิงปริมาณ เทคโนโลยีนี้ใช้ซอฟต์แวร์ที่เรียนรู้ที่จะระบุเซลล์ที่ดีและไม่เอื้ออำนวยจากข้อมูลที่ได้รับในช่วงหลายปีที่ผ่านมาโดยใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพสดของ Yokogawa ทำให้สามารถประเมินคุณภาพของเซลล์ได้โดยอัตโนมัติ เทคโนโลยีการควบคุมการผลิตดังกล่าวสร้างมูลค่าด้วยวิธีต่อไปนี้ (1) ลดต้นทุนแรงงานและต้นทุนทรัพยากรมนุษย์ (2) ลดต้นทุนการพัฒนาและ (3) ลดอัตราการปฏิเสธซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการผลิต

1-2. ระบบการประเมินคุณภาพสำหรับเซลล์เริ่มต้น

ลักษณะของสายเซลล์ iPS แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับผู้บริจาคและวิธีการตั้งโปรแกรมใหม่ นอกจากนี้คุณภาพของเซลล์อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวิธีการจัดการ ดังนั้นจึงต้องประเมินคุณภาพของเซลล์ที่จะขยายพันธุ์เพื่อการผลิตเซลล์ที่มีเสถียรภาพและมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามตามอัตภาพจำเป็นต้องมีการทดสอบที่ยากลำบากเกี่ยวกับการหยุดชะงักของเซลล์เพื่อประเมินคุณภาพของเซลล์ ด้วยความร่วมมือกับสถาบันการศึกษาและ บริษัท อื่น ๆ โยโกกาวา กำลังพัฒนาเทคโนโลยี AI ที่ช่วยในการประเมินคุณภาพของเซลล์ iPS ซึ่งใช้เป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับผลิตภัณฑ์เซลล์ต่างๆ

2. เทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเซลล์

เทคโนโลยียังไม่ได้รับการจัดตั้งขึ้นเพื่อให้ได้มาซึ่งเซลล์และอวัยวะที่ได้จาก iPS ซึ่งทำหน้าที่ได้เช่นเดียวกับเซลล์และอวัยวะที่แท้จริงในร่างกายและนี่เป็นอีกปัญหาหนึ่งในการผลิตเซลล์ ปัจจุบันเซลล์ได้รับการเพาะเลี้ยงบนจานเพาะเลี้ยงภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างจากเงื่อนไขการพัฒนา นี่เป็นไปได้ว่าทำไมเซลล์และอวัยวะที่ได้จาก iPS จึงมีความบกพร่องในการทำงาน
โยโกกาวา ได้ดำเนินการตามแนวคิดที่ว่าสภาพแวดล้อมการเพาะเลี้ยงเซลล์ที่การส่งสัญญาณของเซลล์เกิดขึ้นควรคล้ายกับสภาพแวดล้อมทางสรีรวิทยาโดยให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับโครงกระดูก (เมทริกซ์นอกเซลล์) สารส่งสัญญาณและสารอาหาร ขณะนี้เรากำลังพัฒนาเทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเซลล์ที่ปรับสภาพการเพาะเลี้ยงเซลล์ให้เหมาะสม ตัวอย่างของเทคโนโลยีนี้ ได้แก่ ระบบสำหรับการปรับเปลี่ยนโครงเซลล์ระบบสำหรับการวัดส่วนประกอบนอกเซลล์ที่สำคัญและกลไกวาล์วที่ทำให้สามารถควบคุมการเพิ่มส่วนประกอบที่สำคัญได้จากระยะไกล

 

วิสัยทัศน์สำหรับอนาคต

โยโกกาวา เป้าที่จะสร้างระบบการผลิตเซลล์ที่ใช้เทคโนโลยีการควบคุมคุณภาพในสายการผลิตร่วมกับเทคโนโลยีของเราเพื่อปรับสภาพการเพาะเลี้ยงเซลล์ให้เหมาะสม ระบบนี้จะนำไปสู่การผลิตเซลล์ที่มีเสถียรภาพและมีคุณภาพสูงและส่งผลให้ประสิทธิภาพทางธุรกิจดีขึ้นและการพัฒนาเวชศาสตร์ฟื้นฟู
กระบวนการเพาะเลี้ยงเซลล์เพื่อหาตับหรือตับอ่อนจากเซลล์ iPS ซึ่งบางครั้งใช้เวลานานกว่า 30 วันมีความซับซ้อนและต้องปรับเปลี่ยนองค์ประกอบของอาหารเลี้ยงเชื้อ เทคโนโลยีการควบคุมคุณภาพในสายการผลิตของเราจะช่วยรักษาเสถียรภาพของกระบวนการผลิตที่ยาวนานและด้วยลักษณะที่ไม่รุกรานจะช่วยเพิ่มผลผลิต นอกจากนี้เทคโนโลยีของเราในการปรับสภาพการเพาะเลี้ยงเซลล์ให้เหมาะสมจะนำเสนอเงื่อนไขการเพาะเลี้ยงที่ดีซึ่งไม่สามารถทำได้โดยการควบคุมคุณภาพด้วยตนเองและการผลิตที่ใช้จานเพาะเลี้ยงแบบเดิม ด้วยเทคโนโลยีนี้สามารถรับเซลล์เพาะเลี้ยงที่ให้การทำงานที่คาดหวังได้อย่างเสถียร
โยโกกาวา จะทำงานในการพัฒนาเทคโนโลยีการควบคุมคุณภาพในสายการผลิตและปรับปรุงการทำงานของเซลล์และเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันโดยมีเป้าหมายเพื่อเร่งความก้าวหน้าของยาปฏิรูป