Quanticell：高感度・定量的・局在解析可能な免疫染色サービス

独自開発の蛍光ナノ粒子が標的分子を見える化し、粒子数によるデジタル解析と高解像度な分布イメージングを可能とする

提供価値

高感度かつ高再現性な定量的蛍光イメージングと、高解像度な局在/分布評価を実現する、 免疫組織化学染色・解析サービス

本ソリューションは、病理組織切片の中に存在する特定の分子を、高感度かつ高い再現性で可視定量化する、解析サービスです。創薬分野で求められる、タンパク質や医薬品候補化合物が「組織内のどこに分布しているか」や「目的の組織や細胞や分子にどの程度作用しているのか」をイメージングして定量的に評価することができます。その結果、医薬品候補化合物の作用機序の解明や薬効評価を裏付ける科学的エビデンスの取得に役立てることができます。

本ソリューションの特長として、（1）従来の免疫組織化学染色では難しかった高感度な検出が可能なこと、（2）定量解析の再現性が高いこと、（3）高解像度に組織内分布や局在をイメージングして解析できること、が挙げられます。

（1）コニカミノルタは、高輝度かつ高耐光性の蛍光粒子を開発しました。1粒子から検出できるため、従来の染色技術では難しかった低密度の分子も見える化できるようになりました。
（2）コニカミノルタは、物理的でわかりやすい指標として「粒子数」をカウントできる解析アルゴリズムも開発しました。単に蛍光強度を数値化するだけでなく、標的分子量に応じた定量値を安定して取得できるようになりました。
（3）蛍光粒子によるイメージングは、高解像度な位置情報を与え、かつ定量評価も可能です。そのため、組織内分布の定量的イメージングや、より高解像度な局在の解析にも役立ちます。

本ソリューションは、検体毎、領域毎、そして細胞毎の粒子数や粒子密度の情報を提供します。

Quanticellは、コニカミノルタがこれまでの開発で培ってきた高度な材料技術と、独自の解析アルゴリズムを融合し、創薬研究の高度化を支援するサービスとして提供しています。ご関心をお持ちの方は、ぜひ問い合わせからご相談ください。

技術概要

本サービスは、大きく分けて２つの技術によって成り立っています。

１つ目の技術は、免疫組織化学染色です。この技術では、まず、標的となる分子に抗体を結合させます。次に、その抗体に対して色素標識を付与することで、標的分子の存在場所を色や光として検出します。

ここで使用されるのが、PID（Phosphor Integrated Dots）と呼ばれる蛍光ナノ粒子です。当社は、多数の蛍光色素を1つの粒子内に高密度に内包したPIDを、安定的に作成する技術を開発しました。一般的な蛍光色素と比べて1万倍強く、安定した光を発します。また、粒子径が均一であることも特徴です。この粒子径を揃える技術は、当社の写真フィルム（銀塩）で用いられていた粒子の製造で培った技術を活用しています。

PIDは、免疫組織化学染色の標識物として用いられます。標的分子に結合した抗体に対し、ストレプトアビジンなどを介してPIDを結合させることで、「標的分子がある場所に強く光る粒子を付ける」仕組みになっています。

当社のPIDは高輝度かつ高耐光性であるため、1粒子単位での検出が可能です。その結果、従来法では検出が難しかった低密度の分子も高感度に解析できます。

２つ目の技術は、独自開発した解析アルゴリズムです。従来の蛍光染色では光の強さを指標に評価するのが一般的ですが、本手法では光の強さを指標に粒子の数を算出します。この独自の解析アルゴリズムが、PIDで染色された組織スライド画像の「粒子数」を自動でカウントします。このとき、粒子径が均一であることが、正確な粒子数カウントにつながります。従来法にはなかった粒子数という物理的な指標で評価することで、再現性の高い定量解析が可能です。

このように、本技術は「強く光る粒子による可視化」と「粒子数の自動定量」を組み合わせることで、高感度かつ信頼性の高い解析サービスを実現します。

適用例1：高感度定量（DAB染色との比較）

１つ目の適用例は、免疫組織化学染色の高感度定量です。
免疫組織化学染色は、抗原抗体反応を利用したイメージング技術です。一般的な免疫組織化学染色に、標的タンパク質を茶褐色に着色させるDAB染色があり、臨床でも利用されています。例えば、乳がんでは、がん組織で発現するHER2タンパク質をDABで染色し、発色強度と陽性細胞の割合に基づいたHER2スコア（0, 1+, 2+, 3+）を評価することで、治療方法の決定に用います。
DAB染色の課題は、病理医による目視評価となるため、評価者間でばらつきが生じやすいという点です。一方、Quanticellの特長は、「粒子数」という数値で評価を行うため、評価者によるばらつきが生じず、定量解析できる点にあります。また、Quanticellは、DAB染色で陰性と評価されるスコア0, 1+の検体でも、高感度に検出することが可能です。

適用例2：定量的蛍光イメージング（組織切片全体のマクロな分布解析）

2つ目の適用例は、蛍光イメージングによる定量的な組織内分布解析です。
Quanticellは、組織切片全体の蛍光イメージングを取得し、組織内のマクロな分布を定量的に評価することが可能です。これは、標的タンパク質や医薬品候補化合物が「組織内のどの場所にどの程度分布するか」を定量的に”見たい”という要望を実現します。
Quanticellの特長は、蛍光イメージングから「粒子数」として定量可能な点です。 この粒子数をWhole Slide Image（組織切片全体の画像）上にヒートマップで示すことができます。ヒートマップは、標的分子の分布の強弱を疑似カラーで表現して作成します。ヒートマップイメージは、組織内のどの領域にタンパク質が多く存在するか、目的の領域に医薬品化合物が到達しているか、等の情報を視覚的に確認することを可能にします。

適用例3：定量的局在イメージング（細胞小器官レベルのミクロな分布解析）

3つ目の適用例は、高解像度なイメージングによる局在/分布の定量解析です。
PIDは、ドット状の輝点で表示されるため、一般的な蛍光染色に比べて、重心位置が特定しやすいことが特長です。共焦点顕微鏡等を活用し、Z方向の位置情報を含む高解像度な画像を取得することで、細胞小器官レベルでの空間分布解析が可能となります。
局在解析の例として、PIDで染色したEstrogen Receptor (ER) の細胞核内/外の分布解析を下図に示します。
この手法は、医薬品開発において、投与した医薬品候補化合物が細胞内のどこに到達しているか、といった作用機序の理解にも応用できます。

適用例4：同時定量（2色のPIDによる標的分子の同時検出）

4つ目の適用例は、2色のPIDで染色した標的分子の同時定量です。
Quanticellは、赤と緑の2色のPIDで同時に染色することが可能です（下図）。これは、2種の分子を同時に定量したい、2種の分子の位置関係を把握したい、といった要望を叶えます。
同時定量の例として、2色のPIDを用いて、医薬品候補化合物とその治療ターゲットとなるタンパク質を染め分けることで、薬効薬理評価に応用できます。

また、2色以上の多重染色は、一般的な蛍光色素と組み合わせることで、蛍光5色まで実現できます。これは、例えば、目的の細胞内の標的分子を定量したいといった要望に応えます。この場合、PIDで定量したい標的分子を、蛍光色素で目的の細胞を染色して、PID（標的分子）が蛍光色素（目的の細胞）内に分布するかを解析して評価します。

適用分野・キーワード

適用分野：創薬
・薬物動態
・薬効/薬理
・毒性/安全性
・バイオマーカー探索　等

キーワード
・患者層別（バイオマーカー定量）
・薬効との相関（薬物の定量的解析）
・薬物分布評価（医薬品の生体内分布）
・薬物作用機序の可視化（細胞核・細胞小器官内/外の局在、ADCバイスタンダー効果）

その他に想定される適用例
・細胞評価　等

 

*Quanticellは、コニカミノルタ株式会社の登録商標です。