[发明专利]三维发光图像的生成方法和摄像系统

说明书

技术领域

本发明涉及三维发光图像的生成方法和三维发光图像生成用的摄像系统。

背景技术

近年来，来自iPS细胞或ES细胞这样的干细胞的拟胚体或球体这样的组织体作为新的研究材料而受到关注，使用它们进行研究。一般情况下，来自干细胞的拟胚体或球体是在非接触状态下培养的干细胞集中凝集而构筑球状立体构造而得到的细胞群。拟胚体或球体中包含的细胞具有根据培养条件而变化成各种细胞的分化能力。例如，在以脏器等的再生为目的的再生医疗、或评价新药对人体的药效/毒性的新药研发的研究中，与此前使用的平面状培养的细胞相比，优选使用具有更加接近体内环境的立体构造的细胞。因此，特别是在近年来的再生医疗或新药研发领域的研究中，来自干细胞的拟胚体或球体作为研究材料而受到关注。

在现有的二维培养细胞的评价中，作为细胞中引起的变化的检测方法，公知利用发光蛋白质或荧光蛋白质标识细胞来检测发光或荧光的方法(例如日本特开2014-89193号公报、日本特开2006-320335号公报)。在使用具有立体构造的拟胚体等进行研究时，优选采用能够高精度掌握分化程度这样的拟胚体等的状态的观察方法。这里，优选立体观察拟胚体等的内部的变化。

例如在日本特许第5424528号公报中公开了如下的解析方法和解析系统。即，该方法和系统将产生微弱光、并且具有多个应该测定的部位的具有厚度的作为活样本的胚或组织设为对象。在该方法和系统中，按照每个测定部位而从不同的位置取得微弱光信号，根据该信号进行解析。并且，例如在日本特开2014-119762号公报中公开了使对焦位置变化来拍摄亮视野图像和发光图像或荧光图像的显微镜系统。

并且，在立体的三维试样的内部的解析中，例如以一定间隔使焦点位置偏移并进行拍摄，由此取得焦平面不同的多个二维图像，通过基于这些二维图像的重构处理，能够构筑三维图像。公知通过这种三维图像的构筑，能够对立体样本的内部构造及其变化进行解析(例如日本特开2012-122829号公报、日本特表2010-532487号公报)。该情况下，例如使用由发光蛋白质或荧光蛋白质标识的细胞，能够针对活状态的细胞取得各种信息。

例如，在利用以往使用的荧光观察法进行拟胚体内部的基因表达的解析的情况下，可能产生存在激励光的光毒性或自身荧光、以及当拟胚体大到某种程度时激励光无法到达内部这样的不期望的事项。与此相对，如果采用使用发光蛋白质的发光观察法，则不会受到激励光的光毒性或自身荧光的影响，能够观察到拟胚体这样的具有厚度的样本的内部。

但是，一般情况下，发光蛋白质的发光强度比荧光蛋白质的荧光强度弱，在一次拍摄中需要进行长时间的曝光。因此，在通过重构以一定间隔使焦点位置偏移并拍摄的发光图像从而构筑发光三维图像的方法中，图像构筑需要时间。并且，在得到多个二维图像时，如果缩短焦点位置的拍摄间隔，则三维图像的信息量增多，成为高精细的图像。另一方面，拍摄所需要的时间变长，数据尺寸也变大。相反，如果延长焦点位置的拍摄间隔，则数据尺寸减小，但是，三维图像中包含的信息量减少，分辨率降低。

例如，在使用拟胚体调查新药的药效/毒性的情况下，根据希望评价的化合物的不同，有时在拟胚体中引起反应需要时间，并且，所引起的反应有时长时间变化。因此，需要进行长时间的观察。并且，在对拟胚体分化成心肌或肝细胞等各种细胞的分化过程进行监视的情况下，有时也需要进行长时间的观察。

发明内容

例如，在使用拟胚体这样的三维试样的解析中，通过进行按照规定时间间隔取得上述三维重构图像的三维缩时观察，能够对基于时间经过的三维试样的变化进行解析。在这种解析中，所得到的数据的数据量可能成为庞大的量。并且，为了得到庞大的数据，需要较多的时间。另一方面，解析所需要的数据是一部分。并且，在活的试样中，解析所需要的数据可能随着时间经过而变化。进而，不仅来自干细胞的拟胚体或球体，构成这些组织体的各个细胞有时示出不同的基因表达量。

本发明的目的在于，提供如下的三维发光图像的生成方法和摄像系统：在包含被调制成进行发光的多个细胞的具有三维形状的三维试样的观察中，能够取得充分必要的数据。