前臨床の薬剤評価は二次元（2D）の単層アッセイに大きく依存しているが、腫瘍微小環境の構造的・機能的複雑性を再現できず、その結果として治療効果を誤って表す可能性がある。ここでは、VITAL（Volumetric Imaging-based Toxicity and Live Analysis）を提示する。VITALは96ウェル形式で、2Dおよび三次元（3D）の細胞外マトリクス（ECM）培養の双方において、増殖と細胞死を単一細胞レベルで直接定量する高スループットなイメージングプラットフォームである。体積イメージングと自動化された単一細胞解析を組み合わせることで、VITALは従来の生存性アッセイやEC₅₀測定を超えて薬剤応答を動的に評価できる。抗がん剤で処理した乳がん細胞株を用いて、2Dと3Dの微小環境間での薬剤応答を体系的に比較した。EC₅₀値は培養形式間でしばしば同程度であった一方で、完全な増殖停止、あるいは正味の細胞喪失を引き起こすのに必要な成長動態と濃度は、3D培養では大きく異なっていた。特に、正味の細胞喪失を誘導するために必要な薬剤濃度は、3Dでは一貫して高かった。これは、EC₅₀だけでは捉えられない微小環境依存的な生存応答を示す。さらに、ER陽性細胞におけるタモキシフェン感受性や、BRCA1変異細胞におけるオラパリブ感受性など、臨床で想定されるサブタイプ特異的応答は、3D培養条件およびより長い処理期間のもとでより正確に解像された。これらの知見は、成長に基づく単一細胞定量が、従来のエンドポイント測定よりも治療有効性を包括的に評価できることを示すとともに、生理学的に妥当な前臨床薬剤スクリーニングのためのスケーラブルなプラットフォームとしてVITALを確立する。
https://doi.org/10.64898/2026.08.31.748448