JP4812271B2 - 心筋拍動細胞を用いた細胞バイオアッセイチップおよびこれを用いるバイオアッセイ - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施例1に係る心筋細胞バイオアッセイチップの構造の1例を模式的に示した上面図である。図2は、図1のA−A位置において矢印方向に見た断面図である。ただし、心筋細胞は図示していない。1は基板であり、すべての構造物は基板1の上に構築されている。2は心筋細胞保持区画であり、所定の間隔で周期的に複数個構築されている。3は溝またはトンネルであり、隣接する心筋細胞保持区画2を互いに結んでいる。心筋細胞はお互いに溝またはトンネル3を介して突起を伸ばし接触してギャップジャンクションを形成している。100はアガロースゲルであり、基板1の上に形成され、心筋細胞保持区画2とこれらの間を連絡する溝またはトンネル3は、アガロースゲル100を部分的に除去して形成されている。4−1、4−2は電極であり、電極4−1は溝またはトンネル3のすべてに、電極4−2は心筋細胞保持区画2のすべてに設けられる。電極4は細胞観察の邪魔にならないように、透明電極(ITO)で構成されており基板1の表面に蒸着で付けてある。5は外部端子であり、基板1の周辺で電極4に対応してその近傍に設けられる。6は配線で電極4と外部端子5とを接続する。なお、配線6は、図が煩雑となるので、図2では省略されている。電極4ならびに配線6は、100nm程度の厚みであり、透明なITO製である。1−1は壁であり、基板1上に設けられ、アガロースゲル100の周辺部を、この壁で形成、保持するものとしている。9は半透膜であり、心筋細胞保持区画2とこれらの間を連絡する溝またはトンネル3を形成したアガロースゲル100の上面に密着して設けられる。22は上部ハウジングであり、半透膜9の上に適当なスペースをとってアガロースゲル100の上面の全域を覆う。22−1は、上部ハウジング22の立下り部である。21は半透膜9と上部ハウジング22との間に形成される培養液槽である。23は、上部ハウジング22に設けられた開口部であり、これを通して培養液が培養液槽21に供給される。14は共通電極であり、培養液槽21に設けられる。半透膜9を通して培養液が心筋細胞保持区画2に保持された細胞に供給されることにより、培養中の条件変化を防ぐことができる。
実施例2では、心筋細胞バイオアッセイチップとして、心筋拍動細胞のネットワークを構成するために必要な細胞数の検討結果について述べる。
実施例3では、心筋細胞バイオアッセイチップをガラス基板で形成する例である。心筋細胞保持区画2を、30μmの径、深さ20μm、50μmピッチとし、溝3を幅5μm、深さ10μmとして、ガラス基板1上にエッチングで作成し、表面にシランカップリング反応でアミノ基を導入し、無水コハク酸を作用させてアミノ基にカルボキシル基を導入し、このカルボキシル基とストレプトアビジンを水溶性カルボジイミドで縮合結合させたものを作成する。毛細管ピペットを用いて細胞を各心筋細胞保持区画2に挿入し、ビオチン化セルロース膜で蓋をして用いても良い。この上に図2と同様な上部循環漕21を取り付けて常に上部循環漕内の液を循環させる、あるいは、アッセイ用の試薬を添加する構造を設ける。
図6は実施例4の心筋細胞バイオアッセイチップの、図2に対応する断面図である。実施例4の心筋細胞バイオアッセイチップは、図6と図2とを対応して明らかなように、循環漕21が紙面に垂直な方向の3個の心筋細胞保持区画ごとに仕切りを入れ、3分割されている点を除けば、実施例1と同じである。このように、紙面に垂直な方向の3個の心筋細胞保持区画ごとに循環漕21を分離し、それぞれ異なる溶液を循環できるようにして、真ん中の循環漕のみにバイオアッセイ試薬を添加、他の上部循環漕には通常の緩衝液(培養液)のみを流して心筋の拍動を測定してもよい。なお、ここでは、上部ハウジング22に設けられた開口部23を、図の便宜上、隣接して示したが、紙面に垂直な方向の3個の心筋細胞保持区画のそれぞれに、より良く溶液が循環できる位置に配置すべきは当然である。
実施例3でも述べたように、本発明に係る心筋細胞バイオアッセイチップの心筋細胞保持区画間の連絡ルートは、トンネルに限らず、溝としても良い。
Claims (11)
- 基板と、
前記基板上に、
4個以上の心筋拍動細胞が互いに隣接してネットワークを形成するように配置されるための4個以上の微小区画であって、前記心筋拍動細胞を1細胞ずつ保持するための微小区画と、
前記各微小区画をつなぐ溝またはトンネルと、
前記溝またはトンネル内に設けられた、細胞の電位変化を計測するための電極と、
前記各微小区画に心筋拍動細胞の培養液を供給する手段と、
を備える、心筋細胞バイオアッセイチップ。 - 基板と、
前記基板上に、
心筋拍動細胞を1細胞ずつ保持できる互いに隣接してネットワークを形成するように配置された4個以上の微小区画と、
前記4個以上の微小区画の隣接する微小区画間をつなぐ溝またはトンネルと、
前記微小区画内および前記溝またはトンネル内に設けられた、細胞の電位変化を計測するための電極と、
前記各微小区画に心筋拍動細胞の培養液を供給する手段と、
を備え、
4個以上の心筋拍動細胞が互いに隣接してネットワークを形成するように前記微小区画にそれぞれ1個ずつ挿入されて使用される、心筋細胞バイオアッセイチップ。 - 基板と、
前記基板上に、
心筋拍動細胞を1細胞ずつ収納するための微小区画であって、互いに隣接してネットワークを形成するように配置した4個以上の微小区画と、
前記複数の微小区画の互いに隣接する各微小区画をつなぐ溝またはトンネルと、
前記微小区画内および前記溝またはトンネル内に設けられた、細胞の電位変化を計測するための電極と、
前記各微小区画に心筋拍動細胞の培養液を供給する手段と、
を備え、
4個以上32個以下の心筋拍動細胞が互いに隣接してネットワークを形成するように前記4個以上の微小区画にそれぞれ1個ずつ挿入されて使用される、心筋細胞バイオアッセイチップ。 - 前記微小区画を形成する材料の材質がアガロースである請求項1ないし3のいずれか一つに記載の心筋細胞バイオアッセイチップ。
- 前記微小区画が、8個以上形成され、8個以上の心筋拍動細胞が使用される、請求項1〜4のいずれか一つに記載の心筋細胞バイオアッセイチップ。
- 基板上に、4個以上の心筋拍動細胞を隣接して特定の空間配置の中に閉じ込めておくための複数の微小区画と該微小区画間を結ぶ溝またはトンネルを有し、細胞の電位変化を計測するための複数の電極パターンが各溝またはトンネルに設けられ、前記微小区画の上には、光学的に透明な半透膜および培養液槽が配置されていることを特徴とする集合細胞マイクロアレーであって、
4個以上32個以下の心筋拍動細胞がネットワークを形成するように、互いに隣接する前記4個以上の微小区画にそれぞれ1個ずつ挿入され、各溝またはトンネルに設けられた前記電極パターンを用いて細胞間に電気的刺激が与えられ、前記微小区画のそれぞれに収納された細胞の電位変化ないし形状変化が計測されるための、集合細胞マイクロアレー。 - 基板上に形成されるとともに互いに溝またはトンネルで連絡された4個以上の互いに隣接する微小区画のそれぞれに一つずつの心筋拍動細胞を収納し、前記互いに隣接する4個以上の微小区画のそれぞれに検査試料を添加し、前記微小区画内および前記溝またはトンネル内に配置された電極を用いて前記細胞に電気的刺激を与え、前記微小区画のそれぞれに収納された細胞からなる隣接する4個以上の心筋拍動細胞のネットワークにおける前記心筋拍動細胞の電位変化ないし形状の変化を観測するバイオアッセイ法。
- 前記検査試料がペプチドやアミノ酸などの生体物質ないし内分泌かく乱物質や毒性を疑われる化学物質である請求項7記載のバイオアッセイ法。
- 基板上に、4個以上の心筋拍動細胞を隣接して特定の空間配置の中に閉じ込めておくための4個以上の微小区画と該微小区画間を結ぶ溝またはトンネルを有し、細胞の電位変化を計測するための複数の電極パターンが各溝またはトンネルに設けられ、前記微小区画の上には、光学的に透明な半透膜および培養液槽が配置されていることを特徴とする集合細胞マイクロアレーを使用して、互いに隣接する前記4個以上の微小区画のそれぞれに一つずつの心筋拍動細胞を収納し、各溝またはトンネルに配置する電極を用いて細胞間に電気的刺激を与え、前記微小区画のそれぞれに収納された細胞からなる4個以上の心筋拍動細胞のネットワークにおける前記心筋拍動細胞の電位変化ないし形状変化を計測するバイオアッセイ法。
- 前記微小区画が、8個以上基板上に形成され、8個以上の心筋拍動細胞を使用する、請求項7〜9のいずれか一つに記載のバイオアッセイ法。
- 前記微小区画を形成する材料の材質が、アガロースである、請求項7〜10のいずれか一つに記載のバイオアッセイ法。
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