CN101711276A - 模型细胞芯片，利用模型细胞芯片的药效评价装置以及药效评价方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够在芯片上执行药剂作用于hERG表达细胞时的药效评价的药效评价装置。提供一种能够在生物体体外(in vitro)进行以往在生物体体内(in vivo)进行的心肌毒性检查的心肌毒性检查装置以及方法。在透明基板上适当分开地配置搏动细胞群和hEGR表达细胞(靶模型细胞)并使两者构成间隙接合。hERG表达细胞被配置在设置于透明基板上的透明电极上。将hERG表达细胞暴露于包含药剂的液体流中使得药剂进行作用。利用从电极得到的电信号捕捉hERG表达细胞的通常搏动与药剂作用时的搏动之间的差异来评价电位变化特性。

Description

模型细胞芯片、利用模型细胞芯片的药效评价装置以及药效评价方法
技术领域
本发明涉及一种模型细胞芯片、利用模型细胞芯片的药效评价装置以及药效评价方法。特别是，本发明涉及一种利用了hERG表达细胞的模型细胞芯片和利用模型细胞芯片的药效评价装置、以及药物对心肌细胞的心肌毒性检查装置、心肌毒性检查芯片以及心肌毒性检查方法。
背景技术
经常使用生物测定来观察细胞的状态变化、细胞对药剂等的响应。在现有的生物测定中，一般来说使用培养细胞的情况较多。在这种系统中使用多个细胞来进行测定，因此如同观察一个细胞的特性那样观察细胞群的值的平均值。
但是，实际上，在群中细胞周期同步的细胞较为罕见，各个细胞以不同的周期表达蛋白质。因此，在解析对刺激的响应结果时，总是伴随着发生波动的问题。
即，由于存在细胞的反应机构自身所普遍具有的响应的波动，因此始终只能得到平均响应。为了解决这些问题，开发了同步培养等方法，但是要始终使用处于相同阶段的细胞群，就必须始终持续供给那样的细胞，因而成为广泛普及生物测定的障碍。
另外，在实际情况下，对细胞的刺激(signal：信号)中存在由包含在细胞周围的溶液中的信号物质、营养、溶解气体的量所带来的刺激以及与其它细胞之间的物理接触和细胞间的相互作用所引起的刺激这两种，因此难以进行关于波动的判断。
通过利用组织碎片那样的细胞块进行生物测定能够在某种程度上解决细胞的物理接触/细胞间交互作用的问题。但是，在这种情况下，与培养细胞不同，无法得到属性始终均匀的细胞块。因此，导致所得到的数据分散或信息被埋没在群中的问题。
为了进行以细胞群的单个细胞为最小结构单位的信息处理模型的测量，本申请的发明者们如日本特开2006-94703(专利文献1)所示那样，提出了如下构造的聚集细胞微阵列(生物测定芯片)：构成用于将细胞关在特定的空间配置中的多个细胞培养区，相邻的区之间通过细胞无法穿过的槽或通道来相互连结，并且，根据需要在槽或通道或者细胞培养区设置用于测量细胞的电位变化的多个电极图案。
专利文献1：日本特开2006-94703号公报
发明内容
发明要解决的问题
在现有的生物测定中，将细胞作为组织碎片进行处理、或者如培养细胞那样作为一个细胞进行处理。当细胞的数量过多时，如在上述现有技术一项中所述的那样，所得到的信息为平均值，因而存在无法正确得到对药剂等的响应的问题。在每次使用一个细胞的情况下，将原本作为多细胞组织的细胞而发挥功能的细胞作为分开的独立状态的细胞来使用，因此不会表现出细胞之间交互作用的影响，在得到正确的药剂响应、即生物测定数据上仍然存在问题。
开发如下一种设备、系统很重要：在评价药剂对细胞的影响的情况下，能够以一个细胞为单位正确地测量细胞电位、细胞形态，并且关于药剂对细胞的毒性检查，能够作为一个细胞的细胞电位、细胞形态来正确地进行测量。
并且，开发如下一种设备、系统很重要：当观察心肌细胞以及成纤维细胞时，关于来自相邻的心肌细胞或成纤维细胞的搏动的传播，能够以一个细胞为单位正确地测量细胞电位、细胞形态，并且关于药物对心肌细胞的毒性检查，能够作为一个细胞的细胞电位、细胞形态来正确地进行测量。
用于解决问题的方案
本发明提供以下的模型细胞芯片、利用该模型细胞芯片的药效评价装置以及包括利用该模型细胞芯片进行药效评价的药效评价方法。
(1)一种模型细胞芯片，其特征在于，具有：
基板；
配置在该基板上的保持细胞群的各个细胞的多个细胞保持部，该细胞群由多个细胞组成且是进行稳定搏动的心肌细胞的细胞群；
保持hERG表达细胞的细胞保持部，该hERG表达细胞能够与该细胞群的一个细胞协作来传播上述细胞群的搏动；
用于填充细胞培养液的壁，其形成在上述基板上，用于对上述细胞群和上述hERG表达细胞周边填充细胞培养液；
微小电极，其设置在上述基板上，载置上述细胞群的一个细胞；
微小电极，其设置在上述基板上，载置上述hERG表达细胞；
比较电极，其设置在由上述壁包围的区域内；以及
与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线。
(2)根据上述(1)所述的模型细胞芯片，在形成有保持上述细胞群的各个细胞的多个细胞保持部的区域与配置有上述hERG表达细胞的细胞保持部的区域之间设置有障壁，该障壁阻碍上述细胞培养液的流动，并且具有用于上述细胞群的一个细胞与上述hERG表达细胞协作的开口部。
(3)根据上述(1)所述的模型细胞芯片，上述细胞保持部被具有上述细胞无法穿过的间隙的对细胞没有粘合性的壁包围。
(4)一种利用模型细胞芯片的药效评价装置，其特征在于，具有：
基板；
配置在该基板上的保持细胞群的细胞保持部，该细胞群由多个进行稳定搏动的心肌细胞组成；
保持hERG表达细胞的细胞保持部，该hERG表达细胞能够与该细胞群的一个细胞协作来传播上述细胞群的搏动；
用于填充细胞培养液的壁，其形成在上述基板上，用于对上述细胞群和上述hERG表达细胞周边填充细胞培养液；
微小电极，其设置在上述基板上，载置上述细胞群的一个细胞；
微小电极，其设置在上述基板上，载置上述hERG表达细胞；
比较电极，其设置在由上述壁包围的区域内；
与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线；
培养液供给和排出单元，其向由上述壁包围的区域内供给上述细胞培养液以及从由上述壁包围的区域内排出上述细胞培养液；
添加单元，其将想要作用于上述细胞的药剂添加到上述细胞培养液；以及
测量记录单元，其使用与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线来测量载置于上述微小电极的细胞的电位并进行记录。
(5)根据上述(4)所述的利用模型细胞芯片的药效评价装置，在形成有上述细胞群的区域与配置有上述hERG表达细胞的区域之间设置有障壁，该障壁阻碍上述细胞培养液的流动，并且具有用于上述细胞群的一个细胞与上述hERG表达细胞协作的开口部。
(6)根据上述(4)所述的利用模型细胞芯片的药效评价装置，
上述细胞保持部被具有上述细胞无法穿过的间隙的对细胞没有粘合性的壁包围。
(7)根据上述(4)所述的利用模型细胞芯片的药效评价装置，
将添加要作用于上述细胞的药剂的单元附加到供给上述细胞培养液的培养液供给单元。
(8)一种利用模型细胞芯片评价要作用于上述细胞的药剂的药效评价方法，使用利用模型细胞芯片的药效评价装置，
在该药效评价方法中，在将想要作用于上述细胞的药剂添加到上述细胞培养液时，评价上述细胞群所产生的搏动是否使上述hERG表达细胞所产生的电信号的振幅降低，
其中，上述利用模型细胞芯片的药效评价装置的特征在于，具有：
基板；
配置在该基板上的保持细胞群的细胞保持部，该细胞群由多个进行稳定搏动的心肌细胞组成；
保持hERG表达细胞的细胞保持部，该hERG表达细胞能够与该细胞群的一个细胞协作来传播上述细胞群的搏动；
用于填充细胞培养液的壁，其形成在上述基板上，用于对上述细胞群和上述hERG表达细胞周边填充细胞培养液；
微小电极，其设置在上述基板上，载置上述细胞群的一个细胞；
微小电极，其设置在上述基板上，载置上述hERG表达细胞；
比较电极，其设置在由上述壁包围的区域内；
与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线；
培养液供给和排出单元，其向由上述壁包围的区域内供给上述细胞培养液以及从由上述壁包围的区域内排出上述细胞培养液；
添加单元，其用于将想要作用于上述细胞的药剂添加到上述细胞培养液；以及
测量记录单元，其使用与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线来测量载置于上述微小电极的细胞的电位并进行记录。
(9)一种模型细胞芯片，具备：
基板；
心肌细胞群保持区域，其包含配置在该基板上的保持细胞群的各个细胞的多个细胞保持部，该细胞群由多个进行稳定搏动的心肌细胞组成；
hERG表达细胞保持区域，其包含保持hERG表达细胞的细胞保持部，该hERG表达细胞能够与该细胞群的一个细胞协作来传播上述细胞群的搏动；
用于填充细胞培养液的区域，由上述基板表面以及形成在上述心肌细胞群保持区域和上述hERG表达细胞保持区域的周围的壁来规定；
载置心肌细胞的微小电极，其设置在上述基板上，在上述心肌细胞群保持区域的一个细胞保持部中载置心肌细胞；
载置hERG表达细胞的微小电极，其设置在上述基板上，在上述hERG表达细胞保持区域的一个细胞保持部中载置hERG表达细胞；
比较电极，其设置在上述用于填充细胞培养液的区域内；以及
与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线。
(10)一种利用模型细胞芯片的药效评价装置，具备：
基板；
心肌细胞群保持区域，其包含配置在该基板上的保持细胞群的各个细胞的多个细胞保持部，该细胞群由多个进行稳定搏动的心肌细胞组成；
hERG表达细胞保持区域，其包含保持hERG表达细胞的细胞保持部，该hERG表达细胞能够与该细胞群的一个细胞协作来传播上述细胞群的搏动；
用于填充细胞培养液的区域，由上述基板表面以及形成在上述心肌细胞群保持区域和上述hERG表达细胞保持区域的周围的壁来规定；
载置心肌细胞的微小电极，其设置在上述基板上，在上述心肌细胞群保持区域的一个细胞保持部中载置心肌细胞；
载置hERG表达细胞的微小电极，其设置在上述基板上，在上述hERG表达细胞保持区域的一个细胞保持部中载置hERG表达细胞；
比较电极，其设置在上述用于填充细胞培养液的区域内；以及
与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线；
培养液供给和排出单元，其向上述用于填充细胞培养液的区域内供给上述细胞培养液以及从上述用于填充细胞培养液的区域内排出上述细胞培养液；
细胞培养液供给单元，其用于将想要作用于上述hERG表达细胞的药剂添加到上述细胞培养液；以及
测量记录单元，其使用与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线来测量载置于上述微小电极的细胞的电位并进行记录。
(11)一种药效评价方法，使用上述(10)所述的利用模型细胞芯片的药效评价装置，在该药效评价方法中，在将想要作用于上述hERG表达细胞的药剂添加到上述细胞培养液时，对由于上述心肌细胞群所产生的搏动而在上述hERG表达细胞中产生的电信号的振幅降低进行评价，从而对作用于上述hERG表达细胞的药剂进行利用模型细胞芯片的药效评价。
本发明利用将一个细胞关在特定的空间配置中的结构，构成管理适当尺寸的心肌细胞群并使其进行稳定搏动来使其作为起搏器而发挥功能。并且，相邻地构成仅容纳一个与该细胞群相互作用的hERG表达细胞的细胞保持部。在通常的培养液的条件下，使心肌细胞群所产生的搏动传播给hERG表达细胞。利用对心肌细胞群的一个心肌细胞设置的电极和对hERG表达细胞设置的电极来测量各自的细胞电位，从而检测该传播状态。
接着，在添加了要作用于hERG表达细胞的药剂的培养液的条件下，进行与上述相同的测量、检测，通过对各自的测量、检测结果进行比较来评价药剂对hERG表达细胞的毒性。
本发明还提供下面的心肌毒性检查装置、心肌毒性检查芯片以及心肌毒性检查方法。
(1)一种心肌毒性检查装置，其特征在于，具有：
透明基板；
细胞群，其配置在该透明基板上，由多个进行稳定搏动的心肌细胞组成；
细胞联络通道，其与该细胞群的一个细胞协作来传播上述细胞群的搏动，由多个直列排列的心肌细胞和成纤维细胞组成；
用于填充细胞培养液的壁，其形成于上述透明基板上，用于对上述细胞群和上述细胞联络通道的周边填充细胞培养液；
培养液供给和排出单元，其向由上述壁包围的区域内供给上述细胞培养液以及从由上述壁包围的区域内排出上述细胞培养液；
添加单元，其将想要作用于上述细胞的药剂添加到上述细胞培养液；
微小电极，其设置在上述透明基板上，载置上述细胞群的一个细胞；
相分离的多个微小电极，该多个微小电极设置在上述透明基板上，分别载置上述细胞联络通道的若干个细胞；
比较电极，其设置在由上述壁包围的区域内；
测量记录单元，其使用与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线来测量载置于上述微小电极的细胞电位并进行记录；以及
光学测量单元，其对配置在上述透明基板上的一个细胞的状态进行光学测量。
(2)根据上述(1)所述的心肌毒性检查装置，上述细胞被具有上述细胞无法穿过的间隙的对细胞没有粘合性的壁包围。
(3)根据上述(1)所述的心肌毒性检查装置，在形成有上述细胞群的区域与形成有上述细胞联络通道的区域之间设置有障壁，该障壁阻碍上述细胞培养液的流动，并且具有用于上述细胞群的一个细胞与上述细胞联络通道的端部的细胞协作的开口部。
(4)根据上述(1)所述的心肌毒性检查装置，将添加要作用于上述细胞的药剂的单元附加到使上述细胞培养液回流的培养液回流单元。
(5)一种心肌毒性检查装置，其特征在于，具有：
透明基板；
细胞群，其配置在该透明基板上，由多个细胞组成；
细胞联络通道，其与该细胞群的一个细胞协作来传播上述细胞群的搏动，由多个直列排列的心肌细胞和成纤维细胞组成；
用于填充细胞培养液的壁，其形成在上述透明基板上，用于对上述细胞群和上述细胞联络通道的周边填充细胞培养液；
培养液供给和排出单元，其向由上述壁包围的区域内供给上述细胞培养液以及从由上述壁包围的区域内排出上述细胞培养液；
添加单元，其将想要作用于上述细胞的药剂添加到上述细胞培养液；
微小电极，其设置在上述透明基板上，载置上述细胞群的一个细胞；
相分离的多个微小电极，该多个微小电极设置在上述透明基板上，分别载置上述细胞联络通道的若干个细胞；
比较电极，其设置在由上述壁包围的区域内；
测量记录单元，其使用与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线来测量载置于上述微小电极的细胞电位并进行记录；
载物台，其在X-Y方向被驱动，并且载置上述透明基板；以及
光学测量单元，其对载置在上述载物台上的上述透明基板上的细胞的状态进行光学测量。
(6)根据上述(5)所述的心肌毒性检查装置，上述细胞被具有上述细胞无法穿过的间隙的对细胞没有粘合性的壁包围。
(7)根据上述(5)所述的心肌毒性检查装置，在形成有上述细胞群的区域与形成有上述细胞联络通道的区域之间设置有障壁，该障壁阻碍上述细胞培养液的流动，并且具有用于上述细胞群的一个细胞与上述细胞联络通道的端部的细胞协作的开口部。
(8)根据上述(5)所述的心肌毒性检查装置，将添加要作用于上述细胞的药剂的单元附加到供给上述细胞培养液的培养液供给单元。
(9)一种心肌毒性检查芯片，其特征在于，具有：
透明基板；
细胞群，其配置在该透明基板上，由多个细胞组成；
细胞联络通道，其与该细胞群的一个细胞协作来传播上述细胞群的搏动，由多个直列排列的心肌细胞和成纤维细胞组成；
用于填充细胞培养液的壁，其形成在上述透明基板上，用于对上述细胞群和上述细胞联络通道的周边填充细胞培养液；
微小电极，其设置在上述透明基板上，载置上述细胞群的一个细胞；
相分离的多个微小电极，该多个微小电极设置在上述透明基板上，分别载置上述细胞联络通道的若干个细胞；
比较电极，其设置在由上述壁包围的区域内；
与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线。
(10)根据上述(9)所述的心肌毒性检查芯片，上述细胞被具有上述细胞无法穿过的间隙的对细胞没有粘合性的壁包围。
(11)根据上述(9)所述的心肌毒性检查芯片，在形成有上述细胞群的区域与形成有上述细胞联络通道的区域之间设置有障壁，该障壁阻碍上述细胞培养液的流动，并且具有用于上述细胞群的一个细胞与上述细胞联络通道的端部的细胞协作的开口部。
(12)一种心肌毒性检查方法，使用心肌毒性检查装置，在该心肌毒性检查方法中，在将想要作用于上述细胞的药剂添加到上述细胞培养液时，评价是否使上述细胞群所产生的搏动在上述细胞联络通道中传播的速度延迟，从而检查要作用于上述细胞的药剂对心肌的毒性，
其中，上述心肌毒性检查装置具有：
透明基板；
细胞群，其配置在该透明基板上，由多个细胞组成；
细胞联络通道，其与该细胞群的一个细胞协作来传播上述细胞群的搏动，由多个直列排列的心肌细胞和成纤维细胞组成；
用于填充细胞培养液的壁，其形成在上述透明基板上，用于对上述细胞群和上述细胞联络通道的周边填充细胞培养液；
培养液供给和排出单元，其向由上述壁包围的区域内供给上述细胞培养液以及从由上述壁包围的区域内排出上述细胞培养液；
添加单元，其将想要作用于上述细胞的药剂添加到上述细胞培养液；
微小电极，其设置在上述透明基板上，载置上述细胞群的一个细胞；
相分离的多个微小电极，该多个微小电极设置在上述透明基板上，分别载置上述细胞联络通道的若干个细胞；
比较电极，其设置在由上述壁包围的区域内；
测量记录单元，其使用与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线来测量载置于上述微小电极的细胞电位并进行记录；以及
光学测量单元，其对配置在上述透明基板上的一个细胞的状态进行光学测量。
(13)一种心肌毒性检查装置，具备：
透明基板；
心肌细胞群保持区域，其包含配置在该透明基板上的多个细胞保持部(CHG)，该多个细胞保持部(CHG)用于保持进行稳定搏动的心肌细胞；
细胞联络通道，其用于与上述细胞保持部的一个细胞协作来传播上述心肌细胞群的搏动，包括直列排列的多个细胞保持部(CHn)，该细胞保持部(CHn)保持心肌细胞或成纤维细胞；
用于填充细胞培养液的区域，由上述透明基板表面以及形成在上述心肌细胞群保持区域和上述细胞联络通道的周围的壁来规定；
培养液供给和排出单元，其用于向由上述壁包围的区域内供给上述细胞培养液以及从由上述壁包围的区域内排出上述细胞培养液；
药剂供给单元，其用于将想要作用于上述细胞的药剂添加到上述细胞培养液；
载置心肌细胞的微小电极，其设置在上述透明基板上，在上述心肌细胞群保持区域的一个细胞保持部(CHG)中载置心肌细胞；
载置上述心肌细胞或成纤维细胞的多个微小电极，该多个微小电极设置在上述透明基板上，在上述细胞联络通道的多个细胞保持部(CHn)中载置上述心肌细胞或成纤维细胞；
比较电极，其设置在由上述壁包围的区域内；
测量记录单元，其使用与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线来测量载置于上述微小电极的细胞的电位并进行记录；以及
光学测量单元，其对配置在上述透明基板上的细胞的状态进行光学测量。
(14)根据上述(13)所述的心肌毒性检查装置，上述细胞保持部(CHG、CHn)各自被规定为由设置在上述透明基板上的对细胞没有粘合性的壁包围的空间，该壁具有上述细胞无法穿过的一个以上的间隙。
(15)根据上述(13)所述的心肌毒性检查装置，在上述心肌细胞群保持区域与形成上述细胞联络通道的区域之间设置有障壁，该障壁阻碍上述细胞培养液的流动，并且具有用于使上述心肌细胞群保持区域的多个细胞保持部(CHG)中的一个细胞保持部所容纳的细胞与上述细胞联络通道的端部的细胞保持部(CHn)的细胞协作的开口部。
(16)一种心肌毒性检查装置，具备：
透明基板；
心肌细胞群保持区域，其包含配置在该透明基板上的多个细胞保持部(CHG)；
细胞联络通道，其与该心肌细胞群保持区域的细胞保持部(CHG)的一个细胞协作来传播上述心肌细胞群的搏动，包括多个直列排列的细胞保持部(CHn)，该细胞保持部(CHn)保持心肌细胞或成纤维细胞；
用于填充细胞培养液的区域，由上述透明基板表面以及形成在上述心肌细胞群保持区域和上述细胞联络通道的周围的壁来规定；
培养液供给和排出单元，其用于向由上述壁包围的区域内供给上述细胞培养液以及从由上述壁包围的区域内排出上述细胞培养液；
药剂供给单元，其用于将想要作用于上述细胞的药剂添加到上述细胞培养液；
载置心肌细胞的微小电极，其设置在上述透明基板上，在上述心肌细胞群保持区域的一个细胞保持部(CHG)中载置心肌细胞；
载置上述心肌细胞或成纤维细胞的多个微小电极，该多个微小电极设置在上述透明基板上，在上述细胞联络通道的多个细胞保持部(CHn)中载置上述心肌细胞或成纤维细胞；
比较电极，其设置在由上述壁包围的区域内；
测量记录单元，其使用与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线来测量载置于上述微小电极的细胞的电位并进行记录；
载物台，其在X-Y方向被驱动，并且载置上述透明基板；以及
光学测量单元，其对载置在上述载物台上的上述透明基板上的细胞的状态进行光学测量。
(17)一种心肌毒性检查芯片，具备：
透明基板；
心肌细胞群保持区域，其包含配置在该透明基板上的多个细胞保持部(CHG)，该多个细胞保持部(CHG)用于保持心肌细胞；
细胞联络通道，其用于与该细胞群的一个细胞协作来传播上述心肌细胞群的搏动，包括直列排列的多个细胞保持部(CHn)，该细胞保持部(CHn)保持心肌细胞或成纤维细胞；
用于填充细胞培养液的区域，由上述透明基板表面以及形成在上述心肌细胞群保持区域和上述细胞联络通道的周围的壁来规定；
载置心肌细胞的微小电极，其设置在上述透明基板上，在上述心肌细胞群保持区域的一个细胞保持部(CHG)中载置心肌细胞；
载置上述心肌细胞或成纤维细胞的多个微小电极，该多个微小电极设置在上述透明基板上，在上述细胞联络通道的多个细胞保持部(CHn)中载置上述心肌细胞或成纤维细胞；
比较电极，其设置在由上述壁包围的区域内；以及
与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线。
(18)一种心肌毒性检查方法，使用上述(13)～(16)中的任一项所述的心肌毒性检查装置，在该心肌毒性检查方法中，在将想要作用于上述细胞的药剂添加到上述细胞培养液时，评价是否使上述心肌细胞群所产生的搏动在上述细胞联络通道中传播的速度延迟，从而检查要作用于上述细胞的药剂对心肌的毒性。
本发明利用将一个细胞关在特定的空间配置中的结构，构成管理适当大小的心肌细胞群并使其进行稳定搏动来使其作为起搏器而发挥功能。并且，构成直列排列多个与该细胞群交互作用的心肌细胞和成纤维细胞而得到的搏动细胞联络通道。在通常的培养液的条件下，使心肌细胞群所产生的搏动传播给搏动细胞联络通道，使该传播在直列排列的心肌细胞和成纤维细胞中依次地传播。利用对心肌细胞群的一个心肌细胞设置的电极以及对直列排列的心肌细胞和成纤维细胞的若干个细胞分别设置的电极来测量细胞电位，从而检测该传播状态。并且，对直列排列的搏动细胞中的心肌细胞进行搏动状态的光学检测。
接着，在添加了要作用于心肌细胞的药剂的培养液的条件下，进行与上述相同的测量、检测，通过对各自的测量、检测结果进行比较来评价药剂对心肌细胞的毒性。
发明的效果
根据本发明，能够正确测量药剂对hERG表达细胞的毒性并进行评价。
根据本发明，能够将心肌细胞和成纤维细胞的每个细胞的搏动传播正确地测量为细胞电位、光学数据并进行评价。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的第一实施方式所涉及的模型细胞芯片以及利用模型细胞芯片的药效评价装置的构造的一例的立体图。
图2是示意性地表示图1所示的模型细胞芯片以及利用模型细胞芯片的药效评价装置的细胞保持部CH的结构的一例的立体图。
图3的(a)、(b)、(c)以及(d)是表示与本发明的第一实施方式中的细胞电位的测量有关的信号的图。
图4是示意性地表示本发明的第二实施方式所涉及的心肌毒性检查装置的构造的一例的立体图。
图5是示意性地表示图4所示的心肌毒性检查装置的细胞保持部CH的结构的一例的立体图。
图6是说明对图4所示的心肌毒性检查装置的细胞保持部CH所保持的细胞进行光学检测的光学系统的图。
图7的(a)、(b)以及(c)是表示与细胞电位的测量有关的信号的图。(a)是由细胞群10G的搏动引起的细胞电位，(b)是在培养液中不包含药物的通常状态下由靶细胞的搏动引起的细胞电位，(c)是在培养液中包含有药物的状态下由靶细胞的搏动引起的细胞电位。横轴表示时间，纵轴表示在微小电极2与比较电极2C之间得到的细胞电位。
图8的(a)、(b)以及(c)是表示与利用光学系统测量细胞伴随搏动的体积变化而得到的结果有关的信号的图。(a)是细胞群10G的细胞伴随搏动的体积变化。(b)的上部分示出在培养液中不包含药物的通常状态下靶细胞伴随搏动的体积变化，下部分示出为了将该体积变化作为电信号来进行评价而将其处理为时间微分值时的波形。(c)是用于评价在培养液中包含有药物的状态下靶细胞伴随搏动的体积变化的说明图，与图8的(a)、图8的(b)相比放大示出时间轴。
图9的(a)是表示在培养液中不包含药物的通常状态下伴随靶细胞的Na+离子、Ca2+离子、K+离子成分的流入流出量的细胞电位变化的图，(b)是表示在培养液中包含有药物的状态下伴随靶细胞的Na+离子、Ca2+离子、K+离子成分的流入流出量的细胞电位变化的图。
附图标记说明
(第一实施方式(图1～3))
1：透明基板；2：微小电极；2c：比较电极；2’：微小电极2的引出线；31、32、33以及34：琼脂糖凝胶壁；41、42、43以及44：间隙；7：包围周边的壁；81、82、83：管；PC：个人计算机；Ms：个人计算机的操作信号；10G：心肌细胞；CHG：细胞群；CH1：细胞保持部；101：hERG表达细胞；11a：障壁；11b：开口；100：利用模型细胞芯片的药效评价装置。
(第二实施方式(图4～9))
1：透明基板；2：微小电极；2c：比较电极；2’：微小电极2的引出线；31、32、33以及34：琼脂糖凝胶壁；41、42、43以及44：间隙；7：包围周边的壁；81、82、83：管；PC：个人计算机；Ms：个人计算机的操作信号；100、101、102、103、…10n：心肌细胞或成纤维细胞；15：光学观察装置的透明载物台；16：X-Y驱动装置；18：Z驱动装置；CH1、CH2、CH3以及CHn：细胞保持部；CC C：细胞联络通道；10G：细胞群；11a：障壁；11b：开口；19：分色镜；20：带通滤波器；21：照相机；22：光源；23：带通滤波器；24：快门；25：聚光透镜；26：物镜；100：心肌毒性检查装置。
具体实施方式
图1是示意性地表示本发明的第一实施方式所涉及的模型细胞芯片以及利用模型细胞芯片的药效评价装置的构造的一例的立体图。图2是示意性地表示图1所示的模型细胞芯片以及利用模型细胞芯片的药效评价装置的细胞保持部CH的结构的一例的立体图。
100是利用模型细胞芯片的药效评价装置，构成为以构建在透明基板1上的部件为主体。透明基板1是光学透明的材料，例如是玻璃基板或硅基板。2是微小电极，例如被设为由ITO构成的透明电极，配置在透明基板1上。2’是微小电极2的引出线。31、32、33以及34是琼脂糖凝胶壁，在微小电极2的周边隔着间隙41、42、43以及44地进行配置。琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34的中心部被切掉而形成成为细胞容纳部的空间。在透明基板1上的由琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34形成的成为细胞容纳部的空间，根据需要来配置微小电极2。与微小电极2的有无无关地，细胞容纳部都能够容纳一个细胞10。在图2中，在透明基板1上的由琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34形成的成为细胞容纳部的空间配置有微小电极2，在该微小电极2上容纳有心肌细胞101。示出微小电极2与引出线2’连接而被引出的情形。最好事先在微小电极2的细胞载置面、以及不设置微小电极2而在透明基板1上直接载置细胞时的细胞载置面涂敷胶原蛋白等有助于细胞与电极表面以及透明基板粘着的材料。关于由琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34形成的细胞容纳部内的细胞，由于琼脂糖凝胶对细胞来说没有粘合性，因此即使将该壁31、32、33以及34的高度设为与细胞相同程度，细胞10也不会越过壁而进行移动。另外，在切掉琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34的中心部而形成的细胞容纳部的周边的间隙41、42、43以及44被设为小于细胞的大小，因此细胞10不会穿过该间隙41、42、43以及44而进行移动。
在图1中，心肌细胞群保持区域包含3×3个细胞保持部CH，细胞保持部CH分别在细胞容纳部保持一个心肌细胞10G。由该3×3个细胞保持部CH的心肌细胞10G构成的细胞群CHG作为进行稳定搏动的起搏器而发挥功能。在细胞群CHG中，仅一个细胞保持部CH具备微小电极2，并引出有引出线2’G。另外，在细胞保持部CH1中保持有hERG表达细胞101，该细胞保持部CH1构成为与细胞群CHG的右侧中央的细胞保持部CH相面对。细胞保持部CH1具备微小电极2，hERG表达细胞101载置在该微小电极2上。从微小电极2引出有引出线2’1。在细胞群CHG的右侧与细胞保持部CH1的左端部之间设置有障壁11a，以隔开hERG表达细胞保持区域与上述心肌细胞群保持区域，其中，上述hERG表达细胞保持区域包含保持hERG表达细胞101的细胞保持部CH1。在该障壁11a的中央部的下部形成较小的开口11b。在该开口11b的两侧分别存在相面对的细胞群CHG的右侧中央的细胞保持部CH和细胞保持部CH1，构成为各自所保持的细胞能够通过各自的细胞容纳部的周边的间隙4而物理接触/细胞间交互作用。在细胞群CHG的下部设置有比较电极2C，并引出有引出线2’C。
7是包围周边的壁，包围细胞群CHG、细胞保持部CH1以及比较电极2C。81和82是用于向壁7的内部区域供给细胞培养液以及从壁7的内部区域排出细胞培养液的管，在图例中，从延伸至基板1的底面附近的管81供给培养液，从延伸至基板1的底面附近的管82排出培养液。在供给培养液的管81的培养液出口附近接合有管83，通过该管83供给想要作用于细胞的药剂。因而，细胞10暴露在通过管81向壁7的内部区域供给的细胞培养液中，并且稳定地保持在微小电极2上。在不需要将细胞暴露在培养液中时，通过管82将培养液从壁7的内部区域排出即可。另外，在将培养液交换成新的培养液时，在排出培养液之后、或者在排出培养液的同时供给培养液即可。另一方面，在想要使药剂作用于细胞时，通过管82排出培养液，并且通过管83将想要作用于细胞的药剂添加到培养液并通过管81与培养液一起供给即可。此时，由于在细胞群CHG与细胞保持部CH1之间设置有障壁11a，因此在通过管81向壁7的内部区域供给包含药剂的培养液时，与细胞保持部CH1的hERG表达细胞受到药剂的影响的程度相比，细胞群CHG的细胞受到药剂的影响的程度较低。即，在通过管81供给包含药剂的培养液时，该培养液越过障壁11a的两侧与壁7之间的缝隙以及障壁11a的上面也供给到细胞群CHG，因此细胞群CHG的细胞也受到药剂的影响。但是，该影响与对细胞保持部CH1的hERG表达细胞的影响相比较为间接，因此并不会给作为起搏器的功能带来影响。此外，管81、管82以及管83的结构、配置可以根据测量的方法而任意地进行变更。例如，可以将管81和管83设为相分离的管，也可以设为省略管82而将管81使用于供给、排出双方。
PC是个人计算机，在细胞保持部CH的微小电极2的引出线2’与比较电极2C的引出线2’之间测量细胞电位并进行记录。另外，对个人计算机9施加操作者的操作信号Ms。
如果示出图1所示的利用模型细胞芯片的药效评价装置100的构造的主要尺寸的示例，则如下。这是将细胞的大小设为10μmφ的例。透明基板1的大小为100mm×150mm，微小电极2的大小为8μm×8μm，琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34各自的大小为20μm×20μm×10μm(高度)，间隙41、42、43以及44的宽度为2μm，由琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34形成的成为细胞容纳部的空间是12μmφ的圆柱状，壁7的外形为5mm×5mm、高度为5mm。障壁11a的高度为1mm。此外，在此，将微小电极2设为8μm×8μm的正方形，但是也可以设为由琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34的整体与间隙41、42、43以及44的宽度构成的成为细胞容纳部的10μmφ的圆状的电极。
下面，说明本发明的利用模型细胞芯片的药效评价装置100的结构例以及使用了该药效评价装置100的具体的测量例。
图3的(a)、图3的(b)、图3的(c)以及图3的(d)是表示与本发明的第一实施方式中的细胞电位的测量有关的信号的图。横轴表示时间，纵轴表示在微小电极2与比较电极2C之间得到的细胞电位。图3的(a)是由心肌细胞的细胞群CHG的搏动引起的细胞电位。在此，是图1所示的从载置有细胞群CHG的一个心肌细胞的电极引出的引出线2’G与从比较电极2C引出的引出线2’C之间的电位。如图所示，示出稳定搏动，从而可知能够作为起搏器而发挥功能。图3的(b)是在培养液中不包含药剂的通常状态下由靶细胞的搏动引起的细胞电位。在此，将测量靶细胞设为细胞保持部CH1的hERG表达细胞，测量从载置有hERG表达细胞101的电极引出的引出线2’1与从比较电极2C引出的引出线2’C之间的电位。与图3的(a)的波形进行比较可知，观察到成为hERG表达细胞101引起的以仅伴随K+离子成分的流入流出量的细胞电位变化为主体的波形。与此相对地，图3的(c)是在培养液中包含有药剂的状态下靶细胞的hERG表达细胞101引起的以仅伴随K+离子成分的流入流出量的细胞电位变化为主体的细胞电位。在此，药剂仅使hERG表达细胞101的K+离子成分的流入流出量降低，因此在信号强度降低的状态下进行了检测。图3的(d)是在培养液中包含有药剂的状态下靶细胞的hERG表达细胞101引起的以仅伴随K+离子成分的流入流出量的细胞电位变化为主体的细胞电位。在此，药剂仅使hERG表达细胞101的K+离子成分的流入流出量降低，因此在信号强度降低的状态下进行了检测。即，能够将药剂对hERG表达细胞的毒性作为信号强度的降低来进行评价。
此外，在第一实施方式中，设为以光学透明的材料构成基板1和电极2，因此虽未具体说明，但是能够同时利用光学显微镜来观察细胞的搏动状态。这样，与仅用脉冲电位进行评价相比，能够多方面地评价药剂的影响。反之，在不利用光学显微镜进行观察的情况下，不需要以光学透明的材料构成基板1和电极2。
图4是示意性地表示本发明的第二实施方式所涉及的心肌毒性检查装置的构造的一例的立体图。图5是示意性地表示图4所示的心肌毒性检查装置的细胞保持部CH的结构的一例的立体图。图6是说明对图4所示的心肌毒性检查装置的细胞保持部CH所保持的细胞进行光学检测的光学系统的图。
100是心肌毒性检查装置，构成为以构建在透明基板1上的部件为主体。透明基板1是光学透明的材料，例如是玻璃基板或硅基板。2是微小电极，例如被设为由ITO构成的透明电极，配置在透明基板1上。2’是微小电极2的引出线。31、32、33以及34是琼脂糖凝胶壁，在微小电极2的周边隔着间隙41、42、43以及44地进行配置。琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34的中心部被切掉而形成成为细胞容纳部的空间。在透明基板1上的由琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34形成的成为细胞容纳部的空间，根据需要而配置微小电极2。与微小电极2的有无无关地，在细胞容纳部能够容纳一个细胞10。在图5中，透明基板1上的由琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34形成的成为细胞容纳部的空间配置有微小电极2，在该微小电极2上容纳有心肌细胞100。示出微小电极2与引出线2’连接而被引出的情形。最好事先在微小电极2的细胞载置面、以及不设置微小电极2而在透明基板1上直接载置细胞时的细胞载置面涂敷胶原蛋白等有助于细胞与电极表面以及透明基板粘着的材料。关于由琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34形成的细胞容纳部内的细胞，由于琼脂糖凝胶对细胞来说没有粘合性，因此即使将该壁31、32、33以及34的高度设为与细胞相同程度，细胞10也不会越过壁而进行移动。另外，在切掉琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34的中心部而形成的细胞容纳部的周边的间隙41、42、43以及44被设为小于细胞的大小，因此细胞10不会穿过该间隙41、42、43以及44而进行移动。
在图4中，细胞保持部CH1、CH2、CH3以及CHn分别在细胞容纳部保持一个心肌细胞或成纤维细胞101、102、103以及10n，并且，虽然在图中不明确，但是分别备有微小电极2，并引出有引出线2’1、2’2、2’3以及2’n。这些心肌细胞或成纤维细胞构成直列排列的细胞联络通道CCC。在此，n例如是20。另外，这20个进行直列排列的心肌细胞以及成纤维细胞的分配可以是随机的，但是最好细胞保持部CH1的细胞以及CH20的细胞是心肌细胞。该细胞联络通道CCC的左端存在心肌细胞群保持区域，在该心肌细胞群保持区域形成有3×3的细胞保持部CHG，包含在各个细胞保持部CH保持心肌细胞10而形成的细胞群10G。该细胞群10G作为进行稳定搏动的起搏器而发挥功能。在细胞群10G中，仅细胞群10G的一个细胞保持部CH具备微小电极2，并引出有引出线2’G。另外，构成为细胞群10G的右侧中央的细胞保持部CH与细胞联络通道CCC的细胞保持部CH1相面对。在细胞群10G的右侧与细胞联络通道CCC的左端部之间设置有障壁11a。在该障壁11a的中央部的下部形成较小的开口11b。在该开口11b的两侧存在相面对的细胞群10G的右侧中央的细胞保持部CH和细胞联络通道CCC的细胞保持部CH1，构成为各自所保持的细胞能够通过各自的细胞容纳部的周边的间隙4进行物理接触/细胞间交互作用。细胞群10G的下部设置有比较电极2C，并引出有引出线2’C。
7是包围周边的壁，包围细胞群10G、细胞联络通道CCC以及比较电极2C。81和82是用于向壁7的内部区域供给细胞培养液以及从壁7的内部区域排出细胞培养液的管，在图的示例中，从延伸至基板1的底面附近的管81供给培养液，从延伸至基板1的底面附近的管82排出培养液。供给培养液的管81的培养液出口附近接合有管83，通过该管83供给想要作用于细胞的药剂。因而，细胞10暴露在通过管81向壁7的内部区域供给的细胞培养液中，并且稳定地保持在微小电极2上。在不需要将细胞暴露在培养液中时，通过管82将培养液从壁7的内部区域排出即可。另外，在将培养液交换成新的培养液时，在排出培养液之后、或者在排出培养液的同时供给培养液即可。另一方面，在想要使药剂作用于细胞时，通过管82排出培养液，并且通过管83将想要作用于细胞的药剂添加到培养液并通过管81与培养液一起供给即可。此时，由于在细胞群10G与细胞联络通道CCC之间设置障壁11a，因此在通过管81向壁7的内部区域供给包含药剂的培养液时，与细胞联络通道CCC的细胞受到药剂的影响的程度相比，细胞群10G的细胞受到药剂的影响的程度较低。即，在通过管81供给包含药剂的培养液时，该培养液越过障壁11a的两侧与壁7之间的缝隙以及障壁11a的上面也供给到细胞群10G，因此细胞群10G的细胞也受到药剂的影响。但是，该影响与对细胞联络通道CCC的细胞的影响相比较为间接，因此不会给作为起搏器的功能带来影响。此外，管81、管82以及管83的结构、配置可以根据测量的方法而任意地进行变更。例如，可以将管81和管83设为相分离的管，也可以设为省略管82而将管81使用于供给、排出双方。
PC是个人计算机，在细胞保持部CH的微小电极2的引出线2’与比较电极2C的引出线2’之间测量细胞电位并进行记录。另外，对个人计算机9施加操作者的操作信号Ms。
心肌毒性检查装置100载置于光学观察装置200的XY载物台15，能够利用光学系统观察细胞联络通道CCC的任意的细胞10的搏动。XY载物台15光学透明，并且根据与操作者的操作信号Ms相应地由个人计算机PC提供的信号而由X-Y驱动装置16移动到任意位置。在图6中，示出观察细胞联络通道CCC的细胞10n的搏动状态的例。12表示培养液。
22是相位差显微镜或微分干涉显微镜的光源，一般使用卤素灯。23是带通滤波器，其仅使相位差等实体显微镜观察光源的光中的特定波长的光透过。例如，在观察细胞10n的情况下，通过使用波长700nm附近的窄带的光能够防止细胞10n的损伤。24是快门，具有在使XY载物台15移动的情况等不进行图像测量的期间遮断光照射的功能。25是聚光透镜，在进行相位差观察的情况下导入相位环，在进行微分干涉观察的情况下导入偏振镜。在XY载物台15上载置形成于基板1上的细胞响应测量装置100，通过X-Y驱动装置16使上述XY载物台15移动，由此能够观察上述细胞响应测量装置100的任意的位置并进行测量。利用物镜17观察上述细胞响应测量装置100内的细胞10n的搏动状态。能够根据个人计算机PC的信号、利用驱动装置18使物镜17的焦点位置在Z轴方向移动。能够使用倍率40倍以上的物镜作为物镜17。利用物镜17观察的是从光源22透过的光引起的细胞10n的相位差像或微分干涉像。利用分色镜19以及带通滤波器20，由照相机21仅观察相位差显微镜像或微分干涉显微镜像，其中，上述分色镜19反射与透过上述带通滤波器23的光相同波长的光。由照相机21观察到的图像信号被导入到个人计算机PC。
如果示出图4所示的心肌毒性检查装置100的构造的主要尺寸的示例则如下。这是将细胞的大小设为10μmφ的例。透明基板1的大小为100mm×150mm，微小电极2的大小为8μm×8μm，琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34各自的大小为20μm×20μm×10μm(高度)，间隙41、42、43以及44的宽度为2μm，由琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34形成的成为细胞容纳部的空间是12μmφ的圆柱状，壁7的外形为5mm×5mm、高度为5mm。障壁11a的高度为1mm。此外，在此，将微小电极2设为8μm×8μm的正方形，但是也可以设为由琼脂糖凝胶壁31、32、33以及34整体与间隙41、42、43以及44的宽度构成的成为细胞容纳部的10μmφ的圆状的电极。
下面，说明本发明的细胞响应测量装置100的结构例以及使用了该细胞响应测量装置100的具体的测量例。
图7的(a)、图7的(b)以及图7的(c)是表示与细胞电位的测量有关的信号的图。横轴表示时间，纵轴表示在微小电极2与比较电极2C之间得到的细胞电位。图7的(a)是由细胞群10G的搏动引起的细胞电位。在此，是图4所示的从细胞群10G的一个引出的引出线2’G与从比较电极2C引出的引出线2’C之间的电位。如图所示，示出稳定搏动，从而可知能够作为起搏器而发挥功能。图7的(b)是在培养液中不包含药物的通常状态下由靶细胞的搏动引起的细胞电位。在此，将测量靶细胞设为细胞联络通道CCC的细胞10n，测量从细胞10n引出的引出线2’n与从比较电极2C引出的引出线2’C之间的电位。与图7的(a)的波形进行比较可知，观察到细胞联络通道CCC的细胞10传达搏动所需的时间滞后了Δt。与此相对地，图7的(c)是在培养液中包含有药物的状态下由靶细胞的搏动引起的细胞电位。在此，也将测量靶细胞设为细胞联络通道CCC的细胞10n，从而使得与图7的(b)之间的比较变得明确。与图7的(a)、图7的(b)的波形进行比较可知，观察到细胞联络通道CCC的细胞10传达搏动所需的时间不是滞后Δt，而是滞后了时间Δt+α。这意味着药物对细胞联络通道CCC的细胞的作用所引起的Na离子抑制的大小被表现为滞后+α的增大。即，能够将药物对心肌细胞的毒性作为Na离子抑制进行评价。
图8的(a)、图8的(b)以及图8的(c)是表示与利用光学系统测量细胞伴随搏动的体积变化而得到的结果有关的信号的图。图8的(a)是细胞群10G的细胞伴随搏动的体积变化。以图6所示的形式对细胞群10G的一个细胞的搏动进行光学检测。细胞伴随搏动的收缩和扩张被认为呈脉冲状变化。该波形的周期与图7的(a)所示的伴随搏动的细胞电位的变化周期相同。图8的(b)的上部分示出在培养液中不包含药物的通常状态下靶细胞伴随搏动的体积变化，下部分示出为了将该体积变化作为电信号来进行评价而将其处理为时间微分值时的波形。在此，也将测量靶细胞设为细胞联络通道CCC的细胞10n，以图6所示的形式对细胞10n的搏动进行光学检测。与图8的(a)的波形进行比较可知，观察到细胞联络通道CCC的细胞10传达搏动所需的时间滞后了Δt。与此相对地，图8的(c)是用于评价在培养液中包含有药物的状态下靶细胞伴随搏动的体积变化的说明图，与图8的(a)、图8的(b)相比放大示出时间轴。上部分是与图8的(b)的上部分的波形对应的波形，与图8的(a)的波形进行比较可知，观察到细胞联络通道CCC的细胞10传达搏动所需的时间滞后比Δt还大β。靶细胞伴随搏动的体积变化由于药物而受到的影响的特征在于，随着该滞后的增大而体积变化的倾向变小。当与在图8的(c)的下部分作为参考波形而示出的不包含药物的培养液中的体积变化比较时，明确可知这一点。图8的(c)的中间部分示出为了评价上部分的波形而处理为时间微分值时的波形。将该时间微分值与图8的(b)的下部分的时间微分值进行比较则可知：峰值变小，并且倾斜变得平缓。这意味着由于药物而心肌的收缩速度降低，心输出量降低。即，能够将药物对心肌细胞的毒性作为收缩速度的降低进行评价。
图9的(a)表示在培养液中不包含药物的通常状态下伴随靶细胞的Na+离子、Ca2+离子、K+离子成分的流入流出量的细胞电位变化。图9的(b)表示在培养液中包含有药物的状态下伴随靶细胞的Na+离子、Ca2+离子、K+离子成分的流入流出量的细胞电位变化。将图9的(a)、图9的(b)进行对比立刻可知：出现QT延迟，波形在时间轴方向延伸。并且伴随K+离子的流入流出而波形大幅变形。为了将其作为电信号来进行评价，对于在图中以虚线示出的“0”与“100”之间的值，将30％、60％以及90％的值的持续时间设为APD30、APD60以及APD90来进行检测。在此，APD是Action Potential Duration(动作电位时程)的开头字母缩写表现。如果对这些值的大小以及比率进行评价，则能够评价该药物给Na+离子、Ca2+离子、K+离子成分的流入流出量带来的影响。
在本发明的第二实施方式的典型例中，在透明基板上配置搏动起搏器细胞群，接着适当分开地配置心肌搏动细胞。在它们之间配置/接合适当数量的成纤维细胞来构成细胞网络。构成网络的心肌搏动细胞和成纤维细胞各自配置在设置于透明基板上的透明电极上。该细胞网络被设为能够进行光学观察。构成网络的细胞暴露于包含药物的液体流中使得药物对其进行作用。利用从电极得到的电信号捕捉从网络的一个心肌搏动细胞向最后的心肌搏动细胞传播搏动的通常的滞后与药物进行作用时传播搏动的滞后之间的差异，从而对Na+离子抑制进行评价。光学捕捉网络的一个心肌搏动细胞的搏动并检测体积变化，由此检测药物进行作用时的收缩速度，从而对心输出量进行评价。通过电气捕捉网络的一个心肌搏动细胞的搏动来算出Na+离子、Ca2+离子、K+离子成分的流入流出量，从而评价由药物引起的QT延迟。
产业上的可利用性
根据本发明，能够以细胞群的作为起搏器的搏动为基础，在生物体体外(in vitro)等效地评价药剂对hERG表达细胞的影响、即药剂的药效。
根据本发明，能够以细胞群的作为起搏器的搏动为基础，在生物体体外(in vitro)等效地评价直列排列心肌细胞或成纤维细胞而得到的细胞联络通道CCC的细胞搏动的传达响应以及药物对其的影响、即药物的心肌毒性。

Claims (13)

1.一种模型细胞芯片，具备：
基板；
心肌细胞群保持区域，其包含配置在该基板上的保持细胞群的各个细胞的多个细胞保持部，该细胞群由多个进行稳定搏动的心肌细胞组成；
hERG表达细胞保持区域，其包含保持hERG表达细胞的细胞保持部，该hERG表达细胞能够与该细胞群的一个细胞协作来传播上述细胞群的搏动；
用于填充细胞培养液的区域，其由上述基板表面以及形成在上述心肌细胞群保持区域和上述hERG表达细胞保持区域的周围的壁来规定；
载置心肌细胞的微小电极，其设置在上述基板上，在上述心肌细胞群保持区域的一个细胞保持部中载置心肌细胞；
载置hERG表达细胞的微小电极，其设置在上述基板上，在上述hERG表达细胞保持区域的一个细胞保持部中载置hERG表达细胞；
比较电极，其设置在上述用于填充细胞培养液的区域内；以及
与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线。
2.根据权利要求1所述的模型细胞芯片，其特征在于，
在上述心肌细胞群保持区域与上述hERG表达细胞保持区域之间设置有障壁，该障壁阻碍上述细胞培养液的流动，并且具有用于上述细胞群的一个细胞与上述hERG表达细胞协作的开口部。
3.根据权利要求1所述的模型细胞芯片，其特征在于，
上述细胞保持部被具有上述细胞无法穿过的间隙的对细胞没有粘合性的壁所包围。
4.一种利用模型细胞芯片的药效评价装置，具备：
基板；
心肌细胞群保持区域，其包含配置在该基板上的保持细胞群的各个细胞的多个细胞保持部，该细胞群由多个进行稳定搏动的心肌细胞组成；
hERG表达细胞保持区域，其包含保持hERG表达细胞的细胞保持部，该hERG表达细胞能够与该细胞群的一个细胞协作来传播上述细胞群的搏动；
用于填充细胞培养液的区域，其由上述基板表面以及形成在上述心肌细胞群保持区域和上述hERG表达细胞保持区域的周围的壁来规定；
载置心肌细胞的微小电极，其设置在上述基板上，在上述心肌细胞群保持区域的一个细胞保持部中载置心肌细胞；
载置hERG表达细胞的微小电极，其设置在上述基板上，在上述hERG表达细胞保持区域的一个细胞保持部中载置hERG表达细胞；
比较电极，其设置在上述用于填充细胞培养液的区域内；
与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线；
培养液供给和排出单元，其向上述用于填充细胞培养液的区域内供给上述细胞培养液以及从上述用于填充细胞培养液的区域内排出上述细胞培养液；
细胞培养液供给单元，其用于将想要作用于上述hERG表达细胞的药剂添加到上述细胞培养液；以及
测量记录单元，其使用与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线来测量载置于上述微小电极的细胞的电位并进行记录。
5.根据权利要求4所述的利用模型细胞芯片的药效评价装置，其特征在于，
在上述心肌细胞群保持区域与上述hERG表达细胞保持区域之间设有障壁，该障壁阻碍上述细胞培养液的流动，并且具有用于上述细胞群的一个细胞与上述hERG表达细胞协作的开口部。
6.根据权利要求4所述的利用模型细胞芯片的药效评价装置，其特征在于，
上述细胞保持部被具有上述细胞无法穿过的间隙的对细胞没有粘合性的壁所包围。
7.一种药效评价方法，使用权利要求4～6中的任一项所述的利用模型细胞芯片的药效评价装置，
在该药效评价方法中，在将想要作用于上述hERG表达细胞的药剂添加到上述细胞培养液时，对由于上述心肌细胞群所产生的搏动而在上述hERG表达细胞中产生的电信号的振幅降低进行评价，从而对要作用于上述hERG表达细胞的药剂进行利用模型细胞芯片的药效评价。
8.一种心肌毒性检查芯片，具备：
透明基板；
心肌细胞群保持区域，其包含配置在该透明基板上的用于保持心肌细胞的多个细胞保持部(CHG)；
细胞联络通道，其用于与该细胞群的一个细胞协作来传播上述心肌细胞群的搏动，包括直列排列的多个细胞保持部(CHn)，该细胞保持部(CHn)保持心肌细胞或成纤维细胞；
用于填充细胞培养液的区域，由上述透明基板表面以及形成在上述心肌细胞群保持区域和上述细胞联络通道的周围的壁来规定；
载置心肌细胞的微小电极，其设置在上述透明基板上，在上述心肌细胞群保持区域的一个细胞保持部(CHG)中载置心肌细胞；
载置上述心肌细胞或成纤维细胞的多个微小电极，该多个微小电极设置在上述透明基板上，在上述细胞联络通道的多个细胞保持部(CHn)中载置上述心肌细胞或成纤维细胞；
比较电极，其设置在由上述壁包围的区域内；以及
与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线。
9.一种心肌毒性检查装置，具备：
透明基板；
心肌细胞群保持区域，其包含配置在该透明基板上的用于保持进行稳定搏动的心肌细胞的多个细胞保持部(CHG)；
细胞联络通道，其用于与上述细胞保持部的一个细胞协作来传播上述心肌细胞群的搏动，包括直列排列的多个细胞保持部(CHn)，该细胞保持部(CHn)保持心肌细胞或成纤维细胞；
用于填充细胞培养液的区域，由上述透明基板表面以及形成在上述心肌细胞群保持区域和上述细胞联络通道的周围的壁来规定；
培养液供给和排出单元，其用于向由上述壁包围的区域内供给上述细胞培养液以及从由上述壁包围的区域内排出上述细胞培养液；
药剂供给单元，其用于将想要作用于上述细胞的药剂添加到上述细胞培养液；
载置心肌细胞的微小电极，其设置在上述透明基板上，在上述心肌细胞群保持区域的一个细胞保持部(CHG)中载置心肌细胞；
载置上述心肌细胞或成纤维细胞的多个微小电极，该多个微小电极设置在上述透明基板上，在上述细胞联络通道的多个细胞保持部(CHn)中载置上述心肌细胞或成纤维细胞；
比较电极，其设置在由上述壁包围的区域内；
测量记录单元，其使用与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线来测量载置于上述微小电极的细胞的电位并进行记录；以及
光学测量单元，其对配置在上述透明基板上的细胞的状态进行光学测量。
10.根据权利要求9所述的心肌毒性检查装置，其特征在于，
各上述细胞保持部(CHG、CHn)被规定为由设置在上述透明基板上的对细胞没有粘合性的壁包围的空间，该壁具有上述细胞无法穿过的一个以上的间隙。
11.根据权利要求9所述的心肌毒性检查装置，其特征在于，
在上述心肌细胞群保持区域与形成有上述细胞联络通道的区域之间设置有障壁，该障壁阻碍上述细胞培养液的流动，并且具有用于上述心肌细胞群保持区域的多个细胞保持部(CHG)中的一个细胞保持部所容纳的细胞与上述细胞联络通道的端部的细胞保持部(CHn)的细胞协作的开口部。
12.一种心肌毒性检查装置，具备：
透明基板；
心肌细胞群保持区域，其包含配置在该透明基板上的多个细胞保持部(CHG)；
细胞联络通道，其用于与该心肌细胞群保持区域的细胞保持部(CHG)的一个细胞协作来传播上述心肌细胞群的搏动，包括多个直列排列的细胞保持部(CHn)，该细胞保持部(CHn)保持心肌细胞或成纤维细胞；
用于填充细胞培养液的区域，由上述透明基板表面以及形成在上述心肌细胞群保持区域和上述细胞联络通道的周围的壁来规定；
培养液供给和排出单元，其用于向由上述壁包围的区域内供给上述细胞培养液以及从由上述壁包围的区域内排出上述细胞培养液；
药剂供给单元，其用于将想要作用于上述细胞的药剂添加到上述细胞培养液；
载置心肌的微小电极，其设置在上述透明基板上，在上述心肌细胞群保持区域的一个细胞保持部(CHG)中载置心肌细胞；
载置上述心肌细胞或成纤维细胞的多个微小电极，该多个微小电极设置在上述透明基板上，在上述细胞联络通道的多个细胞保持部(CHn)中载置上述心肌细胞或成纤维细胞；
比较电极，其设置在由上述壁包围的区域内；
测量记录单元，其使用与各上述微小电极连接的引出线以及与上述比较电极连接的引出线来测量载置于上述微小电极的细胞的电位并进行记录；
载物台，其在X-Y方向被驱动，并且载置上述透明基板；以及
光学测量单元，其对载置在上述载物台上的上述透明基板上的细胞的状态进行光学测量。
13.一种心肌毒性检查方法，使用权利要求9～12中的任一项所述的心肌毒性检查装置，
在该心肌毒性检查方法中，在将想要作用于上述细胞的药剂添加到上述细胞培养液时，评价药剂是否使上述心肌细胞群所产生的搏动在上述细胞联络通道中传播的速度延迟，从而检查作用于上述细胞的药剂对心肌的毒性。
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