横河電機株式会社
横河ソリューションサービス株式会社

ハイスループット細胞機能探索システム CellVoyagerCV8000

ハイコンテント解析ソフトウェアCellPathfinderがアップデート
新オプション「ディープラーニング」に対応しました:ディープラーニング詳細

ハイスループット細胞機能探索システムCellVoyager CV8000は細胞培養機能を強化し、長時間のライブセルスクリーニングに対応しました。また、ラベルフリー解析・3次元解析・機械学習が可能な、ハイコンテント画像解析ソフトウエア「CellPathfinder」をラインアップに追加、医薬品市場における新薬開発のスピードアップやiPS細胞やES細胞など最先端の生物学・医学の基礎研究の効率向上に貢献します。

蛍光励起光源 405nm、445nm、488nm、561nm、640nm固体レーザ
対物レンズ 2x - 60x
(ドライ、位相差、水浸、長作動)
カメラ sCMOS 有効画素数:2000×2000、 画素サイズ:6.5µm
最大4台
オートフォーカス レーザ方式、イメージベース方式
ソフトウェア CellPathfinder、CellLibrarian

 

はじめに

Valley of death

創薬市場において、薬効評価スクリーニングにおけるハイコンテントアナリシスシステムへの需要は、Cell-based assay、Phenotypic Screeningの必要性に従い増え続け、スクリーニング効率を高める為、装置はより高速性(ハイスループット)が求められています。
一方で創薬過程での「死の谷」を乗り越えるためには、スクリーニングによるヒットの質を高める必要があり、3D培養系やライブセルイメージング、より高精細な画像解析による多面的なパラメータを用いたより複雑な評価系の構築が求められます。
現在の創薬研究においては、スループットスクリーニングと複雑な評価系スクリーニングをいかに並行して実施するかが課題となっています。

ソリューション

CellVoyager CV8000はスクリーニングにおけるこの矛盾した課題を解決するハイエンドハイコンテントアナリシスシステムです。
横河独自の高速共焦点スキャナ、水浸レンズ、最大4台搭載可能な広視野高感度カメラ、細胞培養環境を備えた顕微鏡ステージ、組み込みロボットピペッタを備え、ハイスループットで高精細なイメージングを可能とするのみならず、より複雑な評価系によるPhenotypic Screeningを実現します。
また、専用の解析ソフトCellPathfinderはDeep Learningや機械学習機能を用いて解析対象を高精度に認識、画像解析からグラフによる結果表示までをサポートします。

横河のアドバンテージ

  • 共焦点スキャナ ユニット搭載
  • ライブ/カイネティクス 実験に対応
  • ハイスループット
  • 信頼と実績の テクノロジー

Voyage to unknown worlds

Real time confocal、label-free imagingが研究の可能性を広げます

長時間ライブ

長時間ライブ

ステージインキュベータを標準装備。湿度供給、温度、CO2濃度コントロールで 3日以上の長時間観察をノンストップで実現。

左:スタート時 右:68時間

カイネティクスアッセイ

カイネティクスアッセイ

ディスポーザブルチップ使用の 組み込みロボットピペッタにより、撮像しながら薬物添加が可能。ハイスピードな現象を観察するカイネティクス実験に最適。

左:滴下前 右:滴下後

オルガノイド・スフェロイド

オルガノイド・スフェロイド

綺麗に素早くイメージングすることが 困難な3D培養サンプルも、横河のスピニングディスク共焦点技術なら深度のあるサンプルの画像取得にも威力を発揮し、生体内に近い評価を実現。

左:原画像 右:認識画像

ラベルフリー解析

ラベルフリー解析

複数のZ位置で明視野撮像し、付属の解析ソフトCellPathfinderでCE Bright Field画像を作成することで、認識、解析が可能。新オプションの Deep Learningでさらに解析精度が向上。

左:CE Bright Field画像 右:細胞認識画像

「やりたい」を可能にする、最先端のテクノロジー

ありのままの細胞を観察するデュアルスピニングディスク共焦点

デュアルスピニングディスク共焦点

約20,000個のピンホールを等ピッチ螺旋配置した「ピンホールアレイディスク」と、個々のピンホールに励起光レーザを集光する「マイクロレンズアレイディスク」の2枚のディスクを連動して高速回転させ、観察領域を約1,000本のレーザビームでマルチスキャンする当社独自の方式です。高速撮影のみならず、光毒性、蛍光退色を大幅に抑えられます。

より深く鮮明に観察するディスク切替機構

ディスク切替機構
 
ディスク切替機構

サンプルに応じて2種類のピンホールディスク(25/50μm)を切り替えることができます。厚みのあるサンプルはピンホール径を小さくすることでより高いコンフォカリティーでキレのある画像が、暗いサンプルにはピンホール径を大きくすることでより明るい画像を得ることができます。

オルガノイド撮影例 上:25μmピンホール 下:50μmピンホール

よりハイスループットにスクリーニングする光学システム構成

光路図

用途に応じて光学システム構成を選択でき、高感度広視野sCMOSカメラを4台搭載することで、96well-plate1枚を4色1分で撮像できます。また、FRETやCellPaintingアッセイにも対応できます。

より微細な構造を捉える専用水浸レンズ

水浸レンズ

水浸レンズは液体中の細胞を高解像にとらえることに優れています。CV8000では40倍、60倍の水浸対物レンズを搭載可能、特に40倍水浸レンズは球面収差補正を極限まで追求したオリジナルレンズで、広視野全域で明るく高解像な画像が得られます。レンズへの水補給も全自動。水浸レンズによるハイスループットスクリーニングを可能にします。

生きた細胞の動きを捉える高精度インキュベータ・ロボットピペッタ

ロボットピペッタ

サンプル用ステージインキュベータは密閉構造で、湿度・温度・CO2濃度を管理しています。組み込みのロボットピペッタは、チップ拾い→試薬プレートから試薬採取→サンプルプレートへ試薬添加→チップ捨てを全自動で行います。試薬滴下前後の画像を高速にとらえられるだけでなく、1ウェルに複数回の試薬添加や、添加スピード調整等の操作も可能、試薬添加による動態観察の幅が広がります。

よりライブセルフレンドリーなトータルHCA(High content analysis)へ

長時間のライブセルイメージングを可能にする安定した内蔵ステージインキュベータ機能

500cells/wellにてHeLa細胞を播種し、一昼夜培養した96ウェルプレートを内蔵ステージインキュベータにて72時間の細胞培養を行い、ウェル内で細胞が占める総面積(以下Total Areaと記載)を解析した結果、96ウェルプレートの4隅を除き、ウェル間の細胞増殖のバラつきは小さく、一般的なCO2インキュベータと比較しても遜色の無い増殖結果が得られました。

72時間培養後における一般的な CO2インキュベータとの細胞増殖率の比較

72時間培養後における一般的なCO2インキュベータとの細胞増殖率の比較(n=3)

96ウェルの平均:90
最外周36ウェルの平均:81
最外周を除く60ウェルの平均:96
CV8000の72時間後のTotal Area / 0時間でのTotal Area の 値(以下、Tota l Area ratioと記載)/ CO2インキュベータの Total Area ratio×100の値を記載しています。 (100に近いほど、CV8000とCO2インキュベータにて同じように細胞が増殖したことを意味します。) ウェルプレートの4隅を除き、CO2インキュベータと近い細胞の増殖が確認できました。

96ウェルプレートの各ウェルでの細胞増殖曲線

96ウェルプレートの各ウェルでの細胞増殖曲線

縦軸: Total Area 横軸:時間(0~72時間) ウェルプレートの4隅では細胞の増殖率が低下していますが、他の ウェルでは増殖を続けました。

培養後のTotal Area ratio

培養後(24、48、72時間後)のTotal Area ratio (n=3)

ウェルプレートの4隅を除き、72時間後でも増殖比に大きな差はありませんでした。
ウェル間での細胞増殖のスピードのバラつきが少ないことが分かります。

詳細はこちら 内蔵ステージインキュベータの培養環境保持性能評価

システムインテグレーション

培養環境から搬送、撮像、解析、データ管理までのプロセスを一元管理。お客様のご要望に合わせて必要な機器を選択・ご提案いたします。

システムインテグレーション

詳細はこちら システムソリューション

ハイコンテント解析ソフトウェア CellPathfinder

CV8000で撮影した画像データを解析し、グラフを作成、各種データを出力します。 豊富なテンプレートと柔軟なプロトコル編集機能により、初心者からエキスパートまで、広くご使用いただけます。 また、CE Bright Fieldと機械学習機能搭載で、ラベルフリー解析も可能です。 新たにDeep Learningオプションも加わり、細胞認識の精度が大幅に向上しました。

詳細はこちら ハイコンテント解析ソフトウェア CellPathfinder

解析はメニューのクリックから

解析はメニューのクリックから

解析は画面上部のフローに従うだけ。解析メニューはわかりやすいアイコンで表示してあり、目的メニューをクリックするだけでプロトコルをロード。

結果は即時に検証・考察 算出された数値データは様々な形でグラフ表

結果は即時に検証・考察

算出された数値データは様々な形でグラフ表示可能。グラフのプロットと細胞画像がリンクしており、結果の確認・考察・検証が簡単。

AIはフェノタイプをバイアス無く評価

AIはフェノタイプをバイアス無く評価

機械学習機能は見た目で評価していた実験もバイアス無く数値化。ソフトに学習させたい形状をクリックするだけで、形状の自動認識が可能。

ラベルせずにフェノタイプ解析

ラベルせずにフェノタイプ解析

細胞ラベルによる時間、コスト、細胞へ影響を排除したフェノタイプ解析が可能。Deep Learningと合わせることで、さらに高精度に分類可能。

製品仕様

ハイスループット細胞機能探索システム

形名 CV8000
対応観察容器 ウェルプレート (6, 12, 24, 48, 96, 384, 1536 ウェル)、スライドガラス
観察画像 共焦点画像 最大同時4色
明視野画像
位相差画像(10x、20x : 6、12、24ウェルプレートに対応)
デジタル位相差画像(10x、20x)
出力データ形式 画像データ : 16ビットTIFF形式、PNG形式
数値データ : CSV形式 、独自形式
蛍光励起光源 405/445/488/561/640nm固体レーザ (最大5波長)
【オプション】365nmLED
透過照明 LED
オートフォーカス レーザ方式、イメージベース方式
対物レンズ 下記より最大6本搭載可能  レンズ自動切り替え機能付き
ドライ: 2x、4x、 10x、 20x、 40x
水浸: 40x、60x
長作動: 20x
位相差:10x、20x
共焦点 マイクロレンズ付き広視野ニポウディスク方式共焦点スキャナ
50um ピンホールサイズディスク
【オプション】25umピンホールディスクおよびピンホールディスク切替機構
カメラ sCMOS 有効画素数:2000×2000、 画素サイズ:6.5µm
最大4台
ステージインキュベータ ライブセル対応 温度:35~40℃
CO2供給ユニット(CO2:5%、 強制加湿)

ロボットピペッタ

【オプション】ディスポーサブルチップ型ディスペンサ
(96tipまたは384tipタイプから選択)
バーコードリーダ 【オプション】1次元、2次元対応
ワークステーション 制御用ワークステーション(デュアルモニタ) 1台
解析用ワークステーション(デュアルモニタ) 1台
解析ソフトウェア ハイコンテント解析ソフトウェア CellPathfinder
顆粒解析、神経突起解析、核形態解析、核トランスロケーション解析、細胞膜トランスロケーション解析、
マシンラーニング、ラベルフリー解析、3D解析、テクスチャー解析、Deep Learning 他
動作環境 15~30℃ 30~70%RH(結露なきこと)
消費電力 計測部:AC100-240V、50/60Hz、2KVA max
制御用ワークステーション:AC100-240V、50/60Hz、1.3KVA max
解析用ワークステーション:AC100-240V、50/60Hz、950VA max
外形寸法 計測部 : W1280×D895×H1450 mm
質量 計測部 : 510Kg

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アプリケーションノート
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概要:

CQ1でタイムラプス撮像、ハイコンテント解析ソフトウェアCellPathfinderでオートファジー解析を行った実験例をご紹介します。

アプリケーションノート
概要:

CQ1を用いて、高密度に培養したヒト肝由来腫瘍細胞株HepG2の3D撮影と一細胞単位で解析します。

アプリケーションノート
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概要:

ハイスループット細胞機能探索システムCellVoyager CV8000、CV7000、CV6000の論文リストです

アプリケーションノート
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アプリケーションノート
アプリケーションノート
概要:

本チュートリアルでは血管内皮細胞のAngiogenesis(血管新生能)の解析を通して、CellPathfinder で網目状の構造を解析する方法を学ぶことができます。

概要:

本チュートリアルではHeLa 細胞の明視野画像からCE Bright Field(Contrast-enhanced Bright Field)画像を生成し、核、細胞質の認識を機械学習で行います。

概要:

本チュートリアルではスフェロイドの直径やスフェロイド内の細胞(核)をカウントします。

概要:

本チュートリアルではiPS細胞由来心筋細胞のカルシウムイメージングを通して、CellPathfinderで動きの少ない物体に対する時系列の解析を行う方法を学ぶことができます。

概要:

本チュートリアルでは、Oleic acid またはTriacsin C(アシル-CoA合成酵素阻害剤)を添加した条件で、細胞質内の脂肪滴の数と総面積をControl の条件と比較します。

概要:

本チュートリアルでは、崩壊していくストレスファイバを画像解析して、濃度依存曲線を描画し、定量的に評価します。

概要:

本チュートリアルではPC12 細胞における神経成長因子(NGF)刺激による神経突起の数と長さの変化を観察します。

概要:

本チュートリアルでは核内と細胞質内のNFκB を測定し比率を求め、DoseResponse Curveを作成します。

概要:

本チュートリアルではテスト画像の解析を通して、CellPathfinderで細胞の追跡を行う方法を学ぶことができます。

概要:

本チュートリアルでは、血管がEGFP で染色されたゼブラフィッシュの画像に対してタイリングと任意領域の細胞の認識を行います。

製品概要

    製品概要
    概要:

    The CV8000 features a cell incubator with an improved airtight design that facilitates the observation of cell behavior over long periods of time. In addition, the CV8000 comes with CellPathfinder, a new program that can analyze images of unlabeled cells and 3D images of samples. With these features, the CV8000 improves the efficiency of drug discovery research and biomedical research on leading-edge subjects such as iPS and ES cells.

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