JP7068384B2 - 生物学的アクティビティをアッセイするための微少流体デバイス - Google Patents
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Description
本願は、U.S.変更仮特許出願第14/060,423号の仮ではない(したがって、その利益および/またはそれに対する優先権を主張する)。
生物科学および関連分野において、細胞などの微小物体の生物学的アクティビティ(biological activity)をアッセイすることは、有用であり得る。本発明のいくつかの態様は、微少流体デバイスの保持用囲い(holding pens)中の生物学的アクティビティをアッセイするための装置および処理を含む。
いくつかの態様において、本発明は、微少流体デバイス中の生物学的アクティビティをアッセイするための処理を提供する。生物学的アクティビティは、生体細胞などによる、目的の生体材料の生産であり得る。したがって、処理は、微少流体デバイスの保持用囲い中の目的の生体材料を生産する1以上の生体細胞の培養を含み得る。処理は、さらに、保持用囲いの中に1以上の捕捉微小物体(capture micro-objects)を導入すること、および、1以上の生体細胞によって生産される目的の生体材料が、1以上の捕捉微小物体に結合することを可能にすることを含み得る。捕捉微小物体は、例えば、前目的の生体材料を特異的に結合する結合物質を含み得る。処理はまた、結合された目的の生体材料のために捕捉微小物体を評価することを含み得る。
本明細書は、本発明の例示態様および適用を記載する。しかしながら、本発明は、これらの例示態様および適用に、あるいは、例示態様および適用が動作するかまたは本明細書に記載されるやり方に限定されない。また、図は、簡略化されたかまたは部分的な図を示してもよく、図中の要素の寸法は、明確化のため、大きく見せてもよいし、またはそうでなければ、釣り合いが取れていなくてもよい。加えて、用語「の上にある(on)」、「に付着されている(attached to)」または「とカップリングされている(coupled to)」が本明細書に使用されるとき、1つの要素(例えば材料、層、基板など)は、1つの要素が直接、他の要素の上に、それに付着されているか、または、それとカップリングされているか否かにかかわらず、あるいは、1以上の介在要素が一方の要素と他方の要素との間にあるか否かにかかわらず、別の要素「の上にある」か、それ「に付着されている」か、または、それ「とカップリングされてい」てもよい。提供される場合、方向(例えば、上へ(above)、下へ(below)、上端(top)、下端(bottom)、横へ(side)、上方へ(up)、下方へ(down)、下へ(under)、上へ(over)、上方へ(upper)、下方へ(lower)、水平の(horizontal)、垂直の(vertical)、「x」、「y」、「z」など)もまた相対的なものであって、説明および検討を容易にするため例を用いて単に提供されるものであり、限定する目的はない。加えて、要素の一覧(例えば要素a、b、c)を参照する場合、かかる参照は、載せられた要素のいずれか1つそれ自体、載せられた要素の全部より少ないものからなるいずれかの組み合わせ、および/または、載せられた要素の全部からなる組み合わせを含むことを意図する。
Claims (30)
- 流れ領域及び前記流れ領域に開いている保持用囲いを有する包囲体を備えるハウジングを備える微少流体デバイスであって、
前記保持用囲いが、第1部分、第2部分、及び当該保持用囲いの前記第2部分から当該保持用囲いの前記第1部分を分離する壁を備え、
前記第1部分が前記流れ領域に開いており、
前記第2部分が前記流れ領域に開いており、
前記壁が、前記保持用囲いの前記第1部分に配置された生体細胞が、前記保持用囲いの前記第2部分に配置された捕捉物体と接触することを妨げ、かつ、前記保持用囲いの前記第1部分と前記保持用囲いの前記第2部分の間で拡散が生じることを可能にするよう構成されている、
微少流体デバイス。 - 前記ハウジングが、
基部と、
前記基部上に配置された微少流体構造物と、
を備え、
前記微少流体構造物と前記基部が、前記流れ領域と前記保持用囲いを規定し、
前記保持用囲いが前記基部上に配置されている、
請求項1に記載の微少流体デバイス。 - 前記流れ領域がチャネルを備える、請求項1又は2に記載の微少流体デバイス。
- 前記保持用囲いが、単離領域及び接続領域を備え、
前記接続領域が、前記チャネルへの近位開口と、前記単離領域への遠位開口を有し、
前記保持用囲いの前記単離領域が、微少流体デバイスの非掃引領域である、
請求項3に記載の微少流体デバイス。 - 前記保持用囲いの前記接続領域の前記近位開口が、前記チャネルの横に開いている、請求項4に記載の微少流体デバイス。
- アッセイ領域をさらに備える、請求項3から5のいずれか1項に記載の微少流体デバイス。
- 前記保持用囲いが前記チャネルに開いており、前記アッセイ領域が前記チャネル内に配置された停留部を備える、請求項6に記載の微少流体デバイス。
- 前記アッセイ領域が、前記チャネルへの開口を有するアッセイチャンバーを備え、前記アッセイチャンバーが、前記保持用囲いに並んで配置されている、請求項6に記載の微少流体デバイス。
- 前記アッセイ領域が、前記チャネルへの開口を有するアッセイチャンバーを備え、前記チャネルへの前記開口が、前記保持用囲いの前記開口から前記チャネルへの前記チャネルを横切って直接位置づけられる、請求項6に記載の微少流体デバイス。
- 前記アッセイチャンバーが、単離領域を実質的に有しない、請求項8又は9に記載の微少流体デバイス。
- アッセイ領域をさらに備える、請求項1又は2に記載の微少流体デバイス。
- 前記流れ領域の内表面に誘電泳動(DEP)電極をさらに備える、請求項1から11のいずれか1項に記載の微少流体デバイス。
- 第1電極、第2電極、電極起動基板、電源、及び光源をさらに備え、
前記流れ領域及び前記電極起動基板が、前記第1電極及び前記第2電極の間に配置され、
前記光源からの光のパターンを変化させることが、前記流れ領域の前記内表面上の前記DEP電極の変化するパターンを選択的に起動及び起動停止させる、請求項12に記載の微少流体デバイス。 - 複数の保持用囲いをさらに備える、請求項1から13のいずれか1項に記載の微少流体デバイス。
- 前記包囲体内で磁力を発生させる手段をさらに備える、請求項1から14のいずれか1項に記載の微少流体デバイス。
- 請求項1から15のいずれか1項に記載の微少流体デバイスにおいて生物学的アクティビティをアッセイする処理であって、
前記生物学的アクティビティが、目的の生体材料の産生を含み、
前記微少流体デバイスの前記保持用囲いの前記第1部分で、前記目的の生体材料を産生する一又は複数の生体細胞を培養することと、
前記微少流体デバイスの前記保持用囲いの前記第2部分に、一又は複数の捕捉微小物体であって、それぞれが前記目的の生体材料に特異的に結合する結合物質を備える一又は複数の捕捉微小物体を導入することと、
前記保持用囲いの前記第1部分の前記一又は複数の生体細胞によって産生された前記目的の生体材料を、前記保持用囲いの前記第2部分の前記一又は複数の捕捉微小物体に結合させることと、
前記捕捉微小物体に結合された前記目的の生体材料を評価することと、
を含む、生物学的アクティビティをアッセイする処理。 - 前記評価が、前記一又は複数の捕捉微小物体が前記保持用囲いの前記第2部分にある間に実施される、請求項16に記載の処理。
- 前記目的の生体材料を前記一又は複数の捕捉微小物体に結合させた後、かつ、前記一又は複数の捕捉微小物体に結合された前記目的の生体材料を評価する前に、前記保持用囲いから前記一又は複数の捕捉微小物体を除去することをさらに含む、請求項16に記載の処理。
- 前記一又は複数の捕捉微小物体を除去することが、前記一又は複数の捕捉微小物体を、
前記微少流体デバイス内に配置されたアッセイ領域に移動させることを含み、
前記アッセイ領域が、停留部及びチャンバーから選択される少なくとも一つであり、
前記停留部が、前記微少流体デバイスのチャネル内に位置し、
前記停留部が、前記チャネル内の媒体の流れに対して、微小物体を所定の場所に保持するよう、構成されており、
前記チャンバーが、前記微少流体デバイス内に配置されている、
請求項18に記載の処理。 - 前記一又は複数の捕捉微小物体を除去することが、
前記一又は複数の捕捉微小物体を前記微少流体デバイス内のチャネルに移動させることと、
前記微少流体デバイスから前記一又は複数の捕捉微小物体を搬出することと、
を含む、請求項18に記載の処理。 - 前記一又は複数の捕捉微小物体を除去することが、
(i)少なくとも一つの前記捕捉微小物体を取り囲む光パターンを前記微少流体デバイスの内表面上に投影することにより、前記保持用囲いの前記第2部分の前記捕捉微小物体の少なくとも一つを捕らえる光トラップを生成し、前記光トラップを前記保持用囲いの前記第2部分から前記微少流体デバイスのチャネルに移動させること;
(ii)前記少なくとも一つの捕捉微小物体に隣接する前記微少流体デバイスの内表面上に光パターンを投影することにより、前記保持用囲いの前記第2部分の前記捕捉微小物体の少なくとも一つに隣接する光誘起DEP電極を起動させ、前記光パターンを前記保持用囲いの前記第2部分から前記微少流体デバイスの前記チャネルに移動させることによって、前記起動されたDEP電極が、前記少なくとも一つの捕捉微小物体を前記チャネルに遠ざけること;及び
(iii)前記一又は複数の捕捉微小物体が磁気を帯びており、前記微少流体デバイスに磁場を与えること;
からなる群から選択される一つである、請求項18から20のいずれか1項に記載の処理。 - 前記捕捉微小物体に結合された前記目的の生体材料を評価することが、
前記一又は複数の捕捉微小物体に結合された前記目的の生体材料の種類を決定すること;
前記一又は複数の捕捉微小物体に結合された前記目的の生体材料の活性を決定すること;及び
前記一又は複数の捕捉微小物体に結合された前記目的の生体材料の量を決定すること;
からなる群から選択される一又は複数である、請求項16から21のいずれか1項に記載の処理。 - 前記決定することが、
前記一又は複数の捕捉微小物体に結合された前記目的の生体材料に、検知可能な放射をすることができるアッセイ材料を結合することと、
前記一又は複数の捕捉微小物体と前記アッセイ材料から生じた放射との間の関連を検知することと、
を含む、請求項22に記載の処理。 - 前記目的の生体材料が、抗体を含むタンパク質である、請求項16から23のいずれか1項に記載の処理。
- 前記一又は複数の捕捉微小物体の前記結合物質が、前記目的の生体材料に、少なくとも1μMの結合親和性を有する、請求項16から24のいずれか1項に記載の処理。
- 前記保持用囲い中の前記一又は複数の生体細胞が、生体細胞のクローンコロニー及び単一の細胞からなる群から選択される一つである、請求項16から25のいずれか1項に記載の処理。
- 前記一又は複数の捕捉微小物体が、単一の捕捉微小物体であるか、複数の捕捉微小物体を備え、前記複数のそれぞれが、前記複数の中の他の捕捉微小物体の結合物質とは異なる結合物質を備える、請求項16から26のいずれか1項に記載の処理。
- 前記目的の生体材料が抗体であり、
(i)前記複数の捕捉微小物体のそれぞれが、前記複数における他の捕捉微小物体の結合物質により結合される抗体アイソタイプとは異なる抗体アイソタイプに結合する結合物質を備える;
(ii)前記複数の捕捉微小物体のそれぞれが、前記抗体により認識される抗原のエピトープに対応する結合物質を備える;及び
(iii)前記複数の捕捉微小物体の一つの捕捉微小物体が、前記抗体により認識される抗原又は前記抗原のエピトープに対応する結合物質を備え、前記複数の捕捉微小物体の他の捕捉微小物体が、それぞれ、異なる種由来の前記抗原の相同体又は前記抗原の相同体のエピトープに対応する結合物質を備える;
からなる群から選択される一つである、
請求項27に記載の処理。 - 前記一又は複数の細胞が、異なるn種の目的の生体材料を産生し、
前記一又は複数の捕捉微小物体が、異なるn種の捕捉微小物体を備え、前記捕捉微小物体のそれぞれの種が、前記異なるn種の目的の生体材料の一つに特異的に結合する結合物質を備え、
前記一又は複数の生体細胞によって産生された前記異なるn種の目的の生体材料を、前記異なるn種の捕捉微小物体に結合させることを含み、
前記捕捉微小物体に結合した前記目的の生体材料を評価することが、前記異なるn種の目的の生体材料と、前記異なるn種の捕捉微小物体と、の間の結合を検出することを含む、
請求項16から28のいずれか1項に記載の処理。 - 前記微少流体デバイスが、複数の保持用囲いを備え、
前記複数の保持用囲いのそれぞれに一又は複数の生体細胞があり、
前記複数の保持用囲いのそれぞれの前記一又は複数の生体細胞を評価する、
請求項16から29のいずれか1項に記載の処理。
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