がん研究とイメージング
- Orange Science
- 7 日前
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皮膚T細胞リンパ腫（CTCL）のルマスコープによるイメージング
Etaluma社 蛍光顕微鏡 ルマスコープで撮影された画像
応用例：Etaluma社 ルマスコープ によるがん研究支援
「増殖を評価するため、Ki67に対する免疫蛍光染色を実施した…可視化と写真はルマスコープ顕微鏡で取得した」
マギル大学とハーバード大学の研究者らが主導した最近の査読付き研究では、希少な皮膚癌である皮膚T細胞リンパ腫（CTCL）に関与する分子因子が調査されました。研究で使用された数多くのツールの中でも、Etaluma ルマスコープ蛍光顕微鏡は免疫蛍光イメージングによる細胞活動の可視化と定量化において重要な役割を果たしました。
研究チームはルマスコープを用いて、細胞増殖の評価に広く用いられるマーカーであるKi67で染色しCTCL細胞株のイメージングを実施しました。高品質な蛍光画像を取得することで、研究者らは対照群と遺伝子発現が変化した実験群の増殖差を評価できました。これにより、GTSF1と呼ばれる遺伝子のがん進行への潜在的影響を評価する助けとなりました。
本研究では前世代のルマスコープが使用されましたが、現在のルマスコープは生細胞および固定細胞の蛍光アプリケーションにおいてさらに優れたイメージング性能を提供します。
ルマスコープが選ばれる理由
Etalumaのルマスコープシリーズは、信頼性が高く省スペースなイメージングシステムを必要とする学術・臨床研究者を継続的に支援しています。このCTCL研究において、ルマスコープにより研究チームは以下のことが可能となりました。
最小限の作業スペースで培養細胞の詳細な蛍光画像を撮影
一般的な核マーカーを用いた増殖の画像ベース定量化を実施
インキュベーター環境下で生検体または固定検体を維持しながら作業
直感的なソフトウェアと大型部品不要の設計により、ルマスコープシリーズは画質を損なうことなく柔軟性を提供します。LED照明と広視野光学系を備え、複数日にわたる作業やハイスループットワークフローにおいて一貫した結果を求めるユーザーにとって信頼性の高い選択肢です。
ルマスコープで収集したイメージングデータを含む全文はこちらでご覧いただけます。
がん研究
がん研究とは、がんの発生メカニズム、進行、転移、治療、予防などについて科学的に解明し、より効果的な診断法・治療法を開発することを目的とした学術研究の総称です。医学、分子生物学、細胞生物学、免疫学、薬学、工学など、多領域が関わる総合的な研究分野です。
主な内容は以下のとおりです。
発生メカニズムの解明 がん細胞がどのように正常細胞から変化するのか、遺伝子変異、細胞周期、シグナル伝達異常などの仕組みを研究します。
がんの進行・転移の研究 腫瘍の増殖、周囲組織への浸潤、血管新生、遠隔転移などを解析し、制御方法を探ります。
診断法の開発 バイオマーカー探索、画像診断技術、液体生検など、早期発見につながる技術開発を行います。
治療法の開発 化学療法、放射線治療、免疫療法、分子標的薬、細胞療法などの新規治療の研究・改良が含まれます。
予防研究 生活習慣、環境因子、遺伝要因を調べ、発症リスク低減のための予防戦略を検討します。
がん研究は、基礎から臨床応用まで幅広く、がんによる死亡率低減と患者のQOL向上を目的として進められています。
がん研究の目的
がん研究の目的は、がんの発生・進行メカニズムを科学的に理解し、より効果的な 予防・診断・治療 を実現することです。最終的には、がんによる死亡率の低下と、患者の生活の質（QOL）の向上を目指しています。
1. がんの発生メカニズムの解明
正常細胞がどのようにがん化するのか、遺伝子変異、エピジェネティクス、シグナル伝達の異常など、根本的な仕組みを明らかにします。これにより、がんの本質的理解が進み、新しい治療標的の発見につながります。
2. がんの進行・転移の理解
がんは増殖だけでなく、浸潤や転移を起こすことが致命的です。腫瘍の形成、血管新生、転移メカニズムなどを解明し、それを防ぐ手法を探ります。
3. 早期診断技術の開発
がんは早期発見が生存率に大きく影響します。そのため、バイオマーカー探索、画像診断技術、液体生検など、新しい診断法の開発が重要な目的です。
4. 新規治療法の開発
化学療法、放射線治療、免疫療法、分子標的治療、細胞療法など、より安全で効果の高い治療法の開発を目指します。治療抵抗性がんの克服も大きな課題です。
5. 再発・転移の抑制
治療後の再発はがん研究の重要テーマです。再発や休眠がん細胞の仕組みを解明し、それを防ぐ治療戦略を開発します。
6. 予防戦略の確立
生活習慣、遺伝、環境因子ががん発症にどのように関わるかを調べ、予防策（生活改善、ワクチン、スクリーニングなど）を確立します。
7. 患者のQOL向上
副作用軽減、個別化医療、緩和ケアの改善など、患者がより良い生活を送れるようにすることもがん研究の重要な目的です。
がん研究は「がんを理解する」「がんを防ぐ」「がんを治す」「がんと共に生きる」をすべて包括する総合的な研究分野です。
がん研究の研究分野
がん研究は、基礎科学から医療応用まで多分野にまたがる総合的な研究領域で、以下のような分野で広範に行われています。
1. 分子生物学
遺伝子変異、シグナル伝達、エピジェネティクス、タンパク質発現など、がんの発生・進行の分子メカニズムを解明します。
2. 細胞生物学
細胞増殖、細胞死（アポトーシス）、浸潤・転移、細胞周期など、がん細胞のふるまいを細胞レベルで解析します。
3. 生化学・構造生物学
がん関連タンパク質の機能、酵素活性、阻害剤作用などを調べ、新たな治療標的を探索します。
4. 免疫学
免疫チェックポイント、腫瘍免疫、CAR-T細胞療法など、免疫システムとがんの関係を研究し、免疫療法につなげます。
5. 遺伝学・ゲノミクス
がんゲノム解析、遺伝性腫瘍研究、RNA-seq 解析などにより、がんの本質を遺伝レベルで理解します。
6. 薬理学・創薬科学
抗がん剤、分子標的薬、免疫治療薬などの新規薬剤を設計・評価します。細胞アッセイ、動物実験などが中心になります。
7. 病理学
腫瘍組織の形態、グレード、ステージ、微小環境（血管、免疫細胞、間質）などを解析し、診断・予後推定に貢献します。
8. 医学（腫瘍内科、外科、放射線科など）
臨床試験を含む治療法開発、早期診断技術の導入、患者ケアなど医療現場での研究が行われます。
9. 公衆衛生学・疫学
生活習慣、環境因子、地域差などががんの発症に与える影響を統計的に解析し、予防戦略に活かします。
10. 医工学（バイオエンジニアリング）
イメージング技術、マイクロ流体デバイス、オルガノイド、腫瘍モデル、ドラッグスクリーニングプラットフォームなどを開発します。
11. 計算生物学・バイオインフォマティクス
ゲノムデータ解析、AIによる予後予測、治療応答モデル化など、大規模データを活用する研究が発展しています。
12. 化学・材料科学
ドラッグデリバリーシステム（ナノ粒子、リポソーム）、光線力学療法材料など、新規治療技術の材料開発が行われます。
がん研究は生命科学 + 医学 + 工学 + データ科学が統合された極めて広範な分野で進められています。
がん研究のアプリケーション例
がん研究には多様なアプリケーション（具体的な研究・技術応用）が存在します。代表的な例をいくつか分野別に整理して示します。
1. がんの早期診断とモニタリング
血液中の循環腫瘍DNA（ctDNA）や循環腫瘍細胞（CTC）を解析する液体生検
がん特異的バイオマーカー探索
高感度イメージング技術（蛍光イメージング、PET、MRI）の開発
AIを用いた画像診断支援システムの構築
2. 新規治療法の開発
分子標的薬（EGFR阻害剤、ALK阻害剤など）の評価
免疫チェックポイント阻害剤の研究（PD-1、PD-L1、CTLA-4）
CAR-T細胞療法、NK細胞療法などの細胞療法開発
がんワクチン（ペプチドワクチン、mRNAワクチン）の研究
腫瘍微小環境（免疫細胞、線維芽細胞、血管新生）を標的とした治療検討
3. がん細胞の特性解析
細胞増殖、細胞周期解析
アポトーシスやプログラム細胞死（ネクロプトーシス、フェロトーシス）研究
がん細胞の浸潤・転移メカニズム解析
遺伝子発現解析（RNA-seq、qPCR、蛍光レポーター）
4. 腫瘍モデルの構築
3D細胞培養、スフェロイド、オルガノイドの作成
ヒト腫瘍を移植したマウスモデル（PDXモデル）
マイクロ流体デバイスを用いた腫瘍オンチップ
遺伝子改変マウスによるがん発生モデルの生成
5. 創薬・薬剤スクリーニング
ハイスループットスクリーニング（HTS）による候補薬探索
3D培養系・オルガノイドを使った薬剤応答評価
コンビネーション治療（併用療法）の検証
耐性メカニズムの解析と耐性克服戦略の開発
6. 遺伝子編集・ゲノム操作
CRISPR-Cas9によるがんドライバー遺伝子の機能解析
遺伝子ノックアウト・ノックインによる治療標的検証
遺伝子修復・転写制御を利用した治療アプローチの研究
7. 腫瘍微小環境解析
免疫細胞（T細胞、マクロファージ、NK細胞）の腫瘍内挙動解析
腫瘍関連線維芽細胞（CAF）の役割解析
血管新生や低酸素環境の観察
腫瘍間質の代謝性変化の研究
8. AI・データサイエンス応用
がんゲノムデータのクラスタリング・予後予測
AI画像解析による病理診断支援
治療応答を予測する機械学習モデル構築
大規模がんデータベースの活用（TCGAなど）
がん研究のアプリケーションは診断・治療・解析・創薬・モデル化・データ解析など多方面に広がっており、基礎研究と臨床応用が密接につながっています。
がん研究における「イメージング」「細胞増殖」「遺伝子発現」との関わり
がん研究において「イメージング」「細胞増殖」「遺伝子発現」は、がんの特徴や治療効果を多面的に理解するために密接に連動しています。それぞれは別の技術・現象ですが、組み合わせることでがん細胞のふるまいをより深く解析できます。
1. イメージングとの関わり
がん研究では、細胞や組織の状態を「可視化」するために蛍光顕微鏡やライブセルイメージングが使われます。 イメージングによって、以下が観察できます。
がん細胞の形態変化
細胞増殖の様子（分裂回数、コロニー形成）
がん細胞の移動や浸潤
治療薬による変化（細胞死・縮小など）
特に、蛍光タンパク質や蛍光抗体を使ったイメージングでは、特定の遺伝子やタンパク質の発現動態をリアルタイムで追跡できます。
2. 細胞増殖との関わり
がんは「制御不能な細胞増殖」が最大の特徴です。そのため、細胞増殖の評価はがん研究の中心的テーマです。
増殖解析では、以下の内容が調べられます。
がん細胞の分裂速度
細胞周期の異常
薬剤による増殖抑制効果
腫瘍形成能やコロニー形成能
これらの増殖データは、治療薬の効果やがんの悪性度を評価する重要な指標になります。
3. 遺伝子発現との関わり
がんは多くの場合、遺伝子変異や発現異常によって発生します。 遺伝子発現解析（RNA-seq、qPCR、蛍光レポーターなど）では以下を調べます。
がん化に関与する遺伝子の活性
増殖関連遺伝子（例：Cyclin、CDK）がどれだけ発現しているか
免疫回避や転移に関わる遺伝子の異常
薬剤投与による発現変化（治療ターゲットの検証）
発現データによって、どのシグナル伝達経路が活性化しているか、どの遺伝子ががんの性質を決めているかが分かります。
4. 三者の統合的な関係
最も重要なのは、これらが単独ではなく 相互に補完してがん細胞の理解を深める という点です。
遺伝子発現の異常 → がん特有の 異常増殖 を引き起こす → その結果を イメージングで可視化 できる
治療薬が遺伝子発現を変化させる → 増殖抑制や細胞死が起きる → イメージングでその変化を確認できる
イメージングの蛍光レポーター → 遺伝子発現の強弱を直接観察できる → 増殖や浸潤などの表現型と照らし合わせられる
このように、がん研究では「イメージング」「細胞増殖」「遺伝子発現」を組み合わせて解析し、がんの本質と治療法評価を多面的に行います。
がん研究でのEtaluma社 イメージングシステム LS850 の活用
Etaluma社のイメージングシステム LS850 は、「インキュベーター内で使える全自動・3色蛍光ライブセル顕微鏡」として設計されており、がん研究では主に以下のような用途で活用できます。
1. がん細胞のライブセルイメージング（増殖・運動・形態解析）
LS850 は ・倒立型、3色蛍光＋明視野／位相差 ・自動XYステージ（96 well 等を高速スキャン） ・オートフォーカス＋Zスタック ・インキュベーター内での長期ライブセルイメージング を特徴とする全自動蛍光顕微鏡です。
このため、がん研究では例えば次のように使えます。
がん細胞株の増殖・コンフルエンシーの時系列モニタリング
形態変化、細胞死（アポトーシス）、細胞周期レポーターの蛍光変化の観察
傷害（スクラッチ）アッセイやマトリゲル上での侵襲・遊走のライブイメージング
がん細胞と線維芽細胞・免疫細胞との共培養系での相互作用の観察
Etaluma の LS シリーズは、細胞増殖やコンフルエンシー、細胞死、細胞周期、発現解析などのアプリケーション向けに設計されており、これらはそのままがん細胞でも応用可能です。
2. 抗がん薬・分子標的薬のスクリーニング／用量反応評価
LS850 は 96 well プレートを 3チャネル蛍光で約 6分30秒でスキャン可能な throughput を持ち、タイムラプス撮影やビデオ撮影にも対応します。
これにより、
多数の薬剤・濃度条件に対する ・細胞生存率 ・細胞増殖速度 ・アポトーシスマーカー（例：caspase 活性、Annexin V など）の蛍光シグナル を、時間軸を含めて自動で収集できます。
実際に LS850 は、チューブ形成アッセイにおける細胞の管状構造形成を、数時間にわたるタイムラプスで自動記録する「自動ライブセルモニタリングシステム」として使用されています。同様の手法で、がん細胞や共培養系における薬剤応答を定量的に評価できます。
3. 血管新生・腫瘍微小環境モデルのイメージング
がん研究では、腫瘍血管新生や腫瘍微小環境（免疫細胞、線維芽細胞など）の解析が重要です。
LS850 はインキュベーター内で長期タイムラプスが可能で、位相差＋蛍光で構造と分子情報を同時に取得できるため、
血管内皮細胞のチューブ形成アッセイ
がん細胞と内皮細胞の共培養における血管新生様構造の形成
腫瘍微小環境における細胞間相互作用（接着、遊走）の観察
といった「血管新生・微小環境」モデルをがん研究へ応用することができます。
4. 3D スフェロイド・オルガノイドを用いた腫瘍モデル観察
Etaluma の LS シリーズは、スフェロイドやマイクロ流体デバイスと組み合わせた研究（がん細胞の変形・移動、スフェロイド形成など）にも使われています。
LS850 の Zスタック機能と 3色蛍光を活用することで、
がんスフェロイドの成長や壊死領域の形成
オルガノイドモデルにおけるがん細胞の増殖・浸潤
マイクロ流体デバイス内でのがん細胞の遊走・変形挙動
など、より腫瘍に近い 3D モデルを、高解像度かつ時間分解能をもって観察できます。
5. 長期ライブセル実験の「省力化プラットフォーム」として
LS850 は ・インキュベーター内設置 ・自動XYステージとオートフォーカス ・スクリプト制御や Python 連携可能なソフトウェア ・“walk-away automation” として設計
という特徴から、がん研究においては次のような「実験基盤」として機能します。
数日～数週間にわたる腫瘍細胞の増殖・薬剤応答のタイムラプス
同一プレート内での複数がん細胞株・複数薬剤条件の並列評価
AI／画像解析パイプライン（コンフルエンシー測定、細胞数カウント、蛍光強度解析）との連携
Etaluma社 LS850 は
インキュベーター内長期ライブセルイメージング
3色蛍光＋明視野／位相差
自動ステージ・オートフォーカス・タイムラプス・Zスタック
といった特長を活かし、がん研究では
がん細胞の増殖・死・運動性のライブ観察
抗がん薬や分子標的薬のスクリーニング
腫瘍血管新生・微小環境モデルの解析
3D スフェロイド／オルガノイド腫瘍モデルの観察
などに幅広く活用可能なイメージングプラットフォームとして活用できます。
Etaluma社 イメージングシステム LS850
がん研究の精度と効率を高めるライブセルイメージングプラットフォーム
Etaluma社のイメージングシステム LS850 は、がん研究に求められる長時間・高解像度のライブセル観察を実現する次世代型イメージングシステムです。細胞の動態をインキュベーター内で継続的に記録できるため、細胞増殖や形態変化、治療薬応答の変動をリアルタイムで把握できます。
また、3色蛍光イメージングにより、遺伝子発現レポーターや発現変動に伴う蛍光シグナルを正確に検出できます。がん細胞の増殖速度、細胞死誘導、シグナル伝達異常の可視化など、がん研究に不可欠な指標を安定した条件下で取得できる点が大きな特長です。
自動ステージ・オートフォーカス・タイムラプス撮影などの高度な自動化機能を備え、研究者の作業負荷を軽減しながら、再現性の高いデータ取得を可能にします。抗がん薬の用量反応評価、がん細胞と周辺細胞の相互作用解析、遺伝子発現動態の時系列追跡など、多様なアプリケーションに柔軟に対応します。
Etaluma社のイメージングシステム LS850 は、がん研究の現場において、細胞増殖解析と遺伝子発現評価を統合的に実施できる信頼性の高いソリューションです。精度の高いインサイトが求められる研究環境において、効率的かつ高品質なイメージングワークフローを提供します。
etaluma社 ライブセルイメージングシステム Lumascope
エタルマのLumascope（ルマスコープ）は、優れた感度、解像度、ゼロピクセルシフトを備えた、半導体光学の新しいコンセプトで設計された、倒立型小型蛍光顕微鏡です。
そのコンセプトのデザインにより、インキュベーター、ドラフトチャンバーなどの限られたスペースの中で使用でき、幅広いラボウエアでのライブセルイメージングを可能にします。
LS820 は、現行のモデルにオートフォーカス機能が追加され、低コストでのオートフォーカス3色蛍光観察が可能になりました。ソフトウエアも新しくなり、より簡単に、高画質な画像データの取得ができます。
LS850 は、現行の自動XYステージのついたLS720全自動モデルの改良版です。新たな位相差技術により、位相差照明をコンパクトにし、オプションのタレットにより、4つの対物レンズを搭載することが可能となりました。
各モデルの詳細は下記からご確認下さい。
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