JP2010051176A - Module, apparatus, and method for cell coupling - Google Patents

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JP2010051176A JP2008216377A JP2008216377A JP2010051176A JP 2010051176 A JP2010051176 A JP 2010051176A JP 2008216377 A JP2008216377 A JP 2008216377A JP 2008216377 A JP2008216377 A JP 2008216377A JP 2010051176 A JP2010051176 A JP 2010051176A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a module, an apparatus, and a method for cell coupling which simply and accurately carry out cell coupling in a microchannel. <P>SOLUTION: The cell coupling module includes an ovum transport channel 12 for transporting an ovum 13 together with a transport medium, an ovum catching channel 16 that is connected to the ovum transport channel 12 and has a V-shape for mooring the ovum 13, a donor transport channel 14 that is connected to the ovum catching channel 16 and transport a donor cell 15 to be coupled with the ovum 13 moored to the ovum catching channel 16 together with the transport medium, and a carrying and transport channel 18 for transporting the ovum 13 and the donor cell 15 after coupling together with the transport medium. The ovum catching channel 16 has both the ends of the V-shape connected to the ovum transport channel 12 and the carrying and transport channel 18, the central bent part 16c of the V-shape has a width narrower than the widths at both ends of V-shape, and the donor transport channel 14 is connected to a part to which the ovum 13 of the ovum catching channel 16 is moored. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、細胞カップリングモジュール、細胞カップリング装置及び細胞カップリング方法に関し、更に詳細には、クローン胚の作出、細胞融合などに際して、簡便にしかも確実に細胞同士をカップリングさせることができる細胞カップリングモジュール、細胞カップリング装置及び細胞カップリング方法に関する。   The present invention relates to a cell coupling module, a cell coupling apparatus, and a cell coupling method, and more specifically, a cell capable of easily and reliably coupling cells together in producing a cloned embryo, cell fusion, and the like. The present invention relates to a coupling module, a cell coupling device, and a cell coupling method.

生化学の分野を中心に微小流路をガラス基板やプラスチック基板に形成し、その微小閉空間内で化学反応を起こすマイクロ(化学)チップが開発されている。特にDNAのPCR(Polymerase Chain Reaction)法の応用として従来技術と比較し、数倍〜十数倍の高速分離検出が可能となり、多くの製品開発がされている(例えば、非特許文献1参照。)。現在その応用先は生化学反応を中心とした応用であり、細胞の分離や加工といった細胞単体の個別搬送、個別加工といった技術は、確立されていない。   In the field of biochemistry, a micro (chemical) chip has been developed in which a micro flow channel is formed on a glass substrate or a plastic substrate, and a chemical reaction occurs in the micro closed space. In particular, as an application of DNA PCR (Polymerase Chain Reaction), compared to the prior art, high-speed separation detection of several to tens of times is possible, and many products have been developed (for example, see Non-Patent Document 1). ). Currently, its application is centered on biochemical reactions, and technologies such as individual transfer of individual cells such as separation and processing of cells and individual processing have not been established.

ところで、クローン技術の確立は今後の医療・化学産業を革新的に変化させると期待される技術である。ファンクショナルジェノミクスの分野では、遺伝子影響を調べるために特定の遺伝子を持ったマウス(KOマウス)を作成し、様々な創薬や治療の研究に使われている。KOマウスの作成方法では主に、ES細胞からキメラマウスを作り、その子孫からKOマウスを作成する方法が取られているが、安定したクローン技術により、ES細胞から直接クローン技術でKOマウスを作る方法や、体細胞で遺伝子をKOしクローンマウスを作る方法が有用となってくる。特に、ES細胞が樹立されていない動物種やマウスの系統では体細胞からのクローン体の作成は非常に有効である。一方で、現状のクローニングにおける核移植作業は、移植工程中に多くの手作業が含まれており(例えば、非特許文献2参照。)、研究の効率化、妥当な評価の障害になっている。例えば、移植後の卵細胞に対し、添加薬品の効果を比較する場合、手作業による卵子の損傷のばらつきが大きいと薬品の効果を正確に評価することができない。   By the way, the establishment of clone technology is a technology that is expected to revolutionize the future medical and chemical industries. In the field of functional genomics, mice with specific genes (KO mice) have been created to investigate genetic effects and are used for various drug discovery and treatment studies. In the method for producing KO mice, chimera mice are mainly produced from ES cells, and KO mice are produced from their progeny. However, KO mice are produced directly from ES cells by a clone technique by a stable cloning technique. The method and the method of making a cloned mouse by KO of a gene in somatic cells become useful. In particular, in animal species and mouse strains in which ES cells have not been established, the creation of clones from somatic cells is very effective. On the other hand, the current nuclear transfer operation in cloning involves many manual operations during the transfer process (see, for example, Non-Patent Document 2), which is an obstacle to efficient research and reasonable evaluation. . For example, when comparing the effects of added chemicals on transplanted egg cells, the effects of the chemicals cannot be accurately evaluated if there is a large variation in ovum damage due to manual labor.

このように自動化による研究の省力化と実験条件の安定化はファンクショナルジェノミクスの技術発展に必要不可欠であり、また、今後の産業化を考慮する上でも作業の自動化は重要であることに鑑み、種々の検討が行われている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2006−325429号公報 ANDREW J.DEMELLO, “Microfluidics: DNA amplification moves on”, Nature 422, 28-29 (06March 2003); doi:10.1038/422028a. T. WAKAYAMA,A. C. F. PERRY, M. ZUCCOTTI, K. R. JOHNSON, R. YANAGIMACHI, “Full-termdevelopment of mice from enucleated oocytes injected with cumulus cell nuclei”,Nature 394, 369-374 (23 July 1998); doi:10.1038/28615.
In this way, labor saving research and stabilization of experimental conditions are indispensable for the development of functional genomics technology, and in view of future industrialization, automation of work is important. Various studies have been made (for example, see Patent Document 1).
JP 2006-325429 A ANDREW J. DEMELLO, “Microfluidics: DNA amplification moves on”, Nature 422, 28-29 (06March 2003); doi: 10.1038 / 422028a. T. WAKAYAMA, ACF PERRY, M. ZUCCOTTI, KR JOHNSON, R. YANAGIMACHI, “Full-termdevelopment of mice from enucleated oocytes injected with cumulus cell nuclei”, Nature 394, 369-374 (23 July 1998); doi: 10.1038 / 28615.

本発明の目的は、マイクロ流路内での細胞カップリングを簡便かつ正確に行うことができる細胞カップリングモジュール、細胞カップリング装置及び細胞カップリング方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a cell coupling module, a cell coupling device, and a cell coupling method capable of simply and accurately performing cell coupling in a microchannel.

本発明の細胞カップリングモジュールは、マイクロ流路内の搬送媒体中で第1の細胞と第2の細胞とのカップリングを行う細胞カップリングモジュールであって、前記搬送媒体とともに前記第1の細胞を搬送する第1の搬送流路と、該第1の搬送流路に接続され前記第1の細胞を係留するためのV字形状を有する捕捉流路と、該捕捉流路に接続され前記捕捉流路に係留された前記第1の細胞にカップリングするための前記第2の細胞を搬送媒体とともに搬送する第2の搬送流路と、カップリング後の前記第1及び前記第2の細胞を搬送媒体とともに搬送する第3の搬送流路とを備え、前記捕捉流路は、V字形状の両端がそれぞれ第1の搬送流路と第3の搬送流路とに接続されるとともにV字形状の中央の屈曲部がV字形状の両端より幅が狭くなっており、前記第2の搬送流路は、前記捕捉流路の前記第1の細胞が係留される部分に接続されていることを特徴とする。   The cell coupling module of the present invention is a cell coupling module that couples a first cell and a second cell in a carrier medium in a microchannel, and the first cell together with the carrier medium A first transport channel for transporting the gas, a capture channel connected to the first transport channel and having a V-shape for mooring the first cells, and the capture channel connected to the capture channel A second transport channel for transporting the second cells for coupling to the first cells anchored in the flow channel together with a transport medium; and the first and second cells after coupling A third transport channel that transports the transport medium together with the transport medium, and the capture channel is connected to the first transport channel and the third transport channel at both ends of the V shape, and has a V shape. The center bend is narrower than the V-shaped ends. And Tsu, said second conveying passage, characterized in that the first cell of the trapping channel is connected to the part to be anchored.

細胞はある程度変形させてもその機能に障害になく元に戻るという復元性があるため、本発明ではその特性を利用して、V字形状を有する捕捉流路の中央の屈曲部で第1の細胞を係留し、第2の搬送流路から第2の細胞を搬送することにより、第1の細胞に第2の細胞を容易にカップリングさせることができる。   Since the cell can be restored to its original function without any obstacle even if it is deformed to some extent, the present invention uses this characteristic to make the first bent portion at the center of the V-shaped capture channel. By tethering the cells and transporting the second cells from the second transport channel, the second cells can be easily coupled to the first cells.

ここで、前記捕捉流路は、V字形状の前記第1の搬送流路に接続された端部からV字形状の中央の屈曲部に向かって次第に幅が狭くなるテーパー状であることが好ましい。   Here, it is preferable that the capture channel has a tapered shape in which the width gradually decreases from the end connected to the V-shaped first transport channel toward the bent portion at the center of the V-shape. .

また、前記第1の細胞の直径をdとした場合に、前記捕捉流路のV字形状の中央部の幅Bが、0.7d≦B<dの範囲であることが好ましく、0.8d≦B≦0.95dの範囲であることがより好ましい。   In addition, when the diameter of the first cell is d, the width B of the V-shaped central portion of the capture channel is preferably in the range of 0.7d ≦ B <d, 0.8d More preferably, it is in the range of ≦ B ≦ 0.95d.

前記第1の搬送流路、前記捕捉流路、前記第2の搬送流路及び前記第3の搬送流路は、それぞれ断面が矩形とすることができる。これにより、例えばリソグラフィーなどにより容易にマイクロ流路を形成することができる。また、捕捉流路の断面が矩形であれば、ほぼ球形の細胞を係止する場合にも矩形の角の部分から搬送媒体が流れることが可能であるため、第1の細胞によって完全に捕捉流路が閉塞されてしてしまうことを防止することができる。   Each of the first transport channel, the capture channel, the second transport channel, and the third transport channel may have a rectangular cross section. Thereby, a microchannel can be easily formed by lithography, for example. Further, when the cross section of the trapping channel is rectangular, the carrier medium can flow from the corner of the rectangle even when a substantially spherical cell is locked. Therefore, the trapping flow is completely captured by the first cell. It is possible to prevent the road from being blocked.

本発明の細胞カップリングモジュールは、前記第1の細胞が卵子であり、前記第2の細胞がドナー細胞である場合に好適である。   The cell coupling module of the present invention is suitable when the first cell is an egg and the second cell is a donor cell.

本発明の細胞カップリング装置は、上記の細胞カップリングモジュールと、前記第1の搬送流路に前記第1の細胞を搬送するための前記搬送媒体を送出する第1の送液ポンプと、前記第2の搬送流路に前記第2の細胞を搬送するための前記搬送媒体を送出する第2の送液ポンプとを備えたことを特徴とする。   The cell coupling device of the present invention includes the above-described cell coupling module, a first liquid feeding pump that sends out the carrier medium for conveying the first cells to the first carrier channel, And a second liquid feed pump for feeding the transport medium for transporting the second cells to the second transport flow path.

第1の送液ポンプの送液を調節することにより、第1の細胞の移動、停止等の制御が可能となる。また、第2の送液ポンプの送液を調節することにより、第2の細胞の移動、第1の細胞とのカップリング、停止等の制御が可能となる。   By adjusting the liquid feeding of the first liquid feeding pump, it is possible to control the movement and stop of the first cell. Further, by adjusting the liquid feeding of the second liquid feeding pump, it is possible to control the movement of the second cell, the coupling with the first cell, the stoppage, and the like.

また、本発明の細胞カップリング装置は、前記捕捉流路における画像を撮像する画像センサと、該画像センサで撮像された画像に基づいて、前記第1の送液ポンプ及び前記第2の送液ポンプの送液をコントロールするコントローラとを更に備えた構成とすることが可能である。   The cell coupling device according to the present invention includes an image sensor that captures an image in the capture channel, and the first liquid feed pump and the second liquid feed based on an image captured by the image sensor. It is possible to further comprise a controller for controlling the pump liquid supply.

このように、画像センサとコントローラとを備えた構成により、細胞のカップリングを自動化することが可能となる。   As described above, the configuration including the image sensor and the controller makes it possible to automate cell coupling.

本発明の細胞カップリング方法は、上記の細胞カップリングモジュールを用いた細胞カップリング方法であって、前記第1の搬送流路に前記搬送媒体を送出して前記捕捉流路内に前記第1の細胞を搬送し、前記第1の細胞が前記捕捉流路のV字形状中央の屈曲部に到達して係留された時点で前記第1の搬送流路からの前記搬送媒体の送出を低減又は停止し、前記第2の搬送流路に前記搬送媒体を送出して前記第2の細胞を前記捕捉流路に係留されている前記第1の細胞にカップリングさせ、前記第1の搬送流路及び/又は前記第2の搬送流路から前記搬送媒体を送出してカップリング後の前記第1及び前記第2の細胞を第3の搬送流路に搬送することを特徴とする。   The cell coupling method of the present invention is a cell coupling method using the above-described cell coupling module, wherein the carrier medium is sent out to the first carrier channel and the first channel into the capture channel. Reducing the delivery of the carrier medium from the first conveying channel when the first cell reaches the bent portion at the center of the V shape of the capture channel and is anchored. Stop and send the carrier medium to the second carrier channel to couple the second cells to the first cells moored to the capture channel, the first carrier channel And / or sending the transport medium from the second transport flow path to transport the coupled first and second cells to a third transport flow path.

このように、第1の搬送流路における搬送媒体の送出を調節して第1の細胞の移動、係留等を行い、第2の搬送流路における搬送媒体の送出を調節して第2の細胞を係留されている第1の細胞にカップリングさせることができるので、複雑な機構を設けることなく、細胞のカップリングを容易に行うことができる。   In this way, the transfer of the transport medium in the first transport flow path is adjusted to move and moor the first cell, and the transport of the transport medium in the second transport flow path is adjusted to the second cell. Can be coupled to the anchored first cell, so that the cell can be easily coupled without providing a complicated mechanism.

本発明の細胞カップリングモジュール、細胞カップリング装置及び細胞カップリング方法を使用すれば、複雑な機構を設けることなく、第1の搬送流路における搬送媒体の送出を調節することにより第1の細胞を確実に捕捉流路の中央の屈曲部に係留することができる。続いて、第2の搬送流路における搬送媒体の送出を調節することにより、第2の細胞を第1の細胞に確実かつ簡便にカップリングさせることができる。これにより、簡便かつ確実に細胞カップリングを行うことができる。   If the cell coupling module, the cell coupling device, and the cell coupling method of the present invention are used, the first cell can be adjusted by adjusting the delivery of the carrier medium in the first carrier channel without providing a complicated mechanism. Can be securely anchored to the central bent portion of the capture channel. Subsequently, the second cell can be reliably and easily coupled to the first cell by adjusting the delivery of the carrier medium in the second carrier channel. Thereby, cell coupling can be performed simply and reliably.

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。本実施形態では、卵子からクローン胚を作出する際の操作を例として説明する。クローン胚の作出に際しては、卵子の透明帯が除去された後、卵子が二分割され、分割されたうちの核の無い方にドナー細胞がカップリングされる。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. In the present embodiment, an operation when creating a cloned embryo from an egg will be described as an example. When producing a cloned embryo, after removing the zona pellucida of the ovum, the ovum is divided into two, and the donor cell is coupled to the one without the nucleus.

図1は、本発明の一実施形態に係る細胞カップリング装置の概略構成図である。本実施形態の細胞カップリング装置は、マイクロ流路11を形成した細胞カップリングモジュール10と、培地、生理食塩水などの搬送媒体を送出する卵子用送液ポンプ20及びドナー用送液ポンプ22と、卵子用送液ポンプ20及びドナー用送液ポンプ22の送液量(速度)を制御するコントローラ24と、マイクロ流路11の画像を撮像する画像センサ28と、マイクロ流路11の画像の監視と装置全体の運転状況を表示及び監視するためのモニタ26とを備えている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cell coupling device according to an embodiment of the present invention. The cell coupling device of this embodiment includes a cell coupling module 10 in which a microchannel 11 is formed, an egg feeding pump 20 and a donor feeding pump 22 that deliver a carrier medium such as a culture medium and physiological saline. , A controller 24 for controlling the amount (speed) of feeding of the egg feeding pump 20 and the donor feeding pump 22, an image sensor 28 for taking an image of the microchannel 11, and monitoring of the image of the microchannel 11 And a monitor 26 for displaying and monitoring the operation status of the entire apparatus.

本実施形態における細胞カップリングモジュール10の詳細を図2に示す。本実施形態の細胞カップリングモジュール10には、図1及び図2に示すように、卵子13(二分割された卵子のうちの核の無い方をいう。以下同様。)を搬送媒体とともに搬送する卵子搬送流路12(第1の搬送流路)と、卵子搬送流路12に続くV字形状を有する卵子捕捉流路16と、卵子にカップリングするためのドナー細胞を搬送媒体とともに搬送するドナー搬送流路14(第2の搬送流路)と、カップリング後の卵子及びドナー細胞を搬送媒体とともに搬出する搬出搬送流路18(第3の搬送流路)とを有している。本実施形態では、卵子捕捉流路16は、V字形状の卵子搬送流路12に接続された端部からV字形状の中央の屈曲部16cに向かって次第に幅が狭くなるテーパー状に形成されているとともに、V字形状の搬出搬送流路18に接続された端部からV字形状の中央の屈曲部16cに向かって次第に幅が狭くなるテーパー状に形成されている。本実施形態では、マイクロ流路11は、卵子搬送流路12、卵子捕捉流路16、ドナー搬送流路14及び搬出搬送流路18によって構成されている。   Details of the cell coupling module 10 in this embodiment are shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the cell coupling module 10 according to the present embodiment transports an ovum 13 (which means a nuclei having no nucleus among the bisected eggs, the same applies hereinafter) together with a transport medium. An egg transport channel 12 (first transport channel), an egg catching channel 16 having a V-shape following the egg transport channel 12, and a donor cell for transporting donor cells for coupling to the egg together with a transport medium It has a transport channel 14 (second transport channel) and an unloading transport channel 18 (third transport channel) for transporting the coupled eggs and donor cells together with the transport medium. In the present embodiment, the egg catching channel 16 is formed in a tapered shape whose width gradually decreases from the end connected to the V-shaped egg transport channel 12 toward the bent portion 16c at the center of the V-shape. In addition, it is formed in a tapered shape whose width gradually decreases from the end connected to the V-shaped carry-out conveyance channel 18 toward the bent portion 16c at the center of the V-shape. In the present embodiment, the micro flow path 11 includes an ovum transport flow path 12, an egg capture flow path 16, a donor transport flow path 14, and a carry-out transport flow path 18.

本実施形態におけるマイクロ流路11は、以下のようにして作成される。まず、基板上にリソグラフィー用の光硬化剤(レジスト)の塗膜を形成し、次に、フォトマスクを用いてマイクロ流路11の形状の部分に光照射して硬化させる。更に、未照射の部分を除去することにより、マイクロ流路11の形状の凸状パターンを基板上に形成する。次に、このパターンを覆って基板上にPDMS(ポリジメチルシロキサン)を塗布し、これを硬化させた後に基板から取り外することにより、凹状のマイクロ流路11が形成された細胞カップリングモジュール10が得られる。このようにして作成したマイクロ流路11の断面形状はほぼ矩形であり、例えば0.05mm×0.05mm〜0.2mm×0.2mmの形状である。   The microchannel 11 in the present embodiment is created as follows. First, a coating film of a photo-curing agent (resist) for lithography is formed on the substrate, and then the portion of the shape of the microchannel 11 is irradiated with light and cured using a photomask. Furthermore, a convex pattern having the shape of the microchannel 11 is formed on the substrate by removing the unirradiated portion. Next, PDMS (polydimethylsiloxane) is applied on the substrate so as to cover this pattern, and after curing this, the cell coupling module 10 in which the concave microchannel 11 is formed is removed from the substrate. can get. The cross-sectional shape of the microchannel 11 created in this way is substantially rectangular, for example, 0.05 mm × 0.05 mm to 0.2 mm × 0.2 mm.

本実施形態におけるマイクロ流路11の形状について、図2を参照しながら説明する。通常、卵子13の径(d)は、通常約80〜約120μmであるが、本実施形態ではd=100μmの卵子を用いた。卵子搬送流路12の幅(W)は、卵子13の移動を妨げる大きさでなければ特に制限はないが、本実施形態ではW=200μm(=2d)とした。また、卵子捕捉流路16の卵子搬送流路12の側面からの突出長さ(A)は、A=100μm(=d=1/2W)である。また、V字形状の一方の幅(C1又はC2)は、C1=C2=200μm(=W)とした。更に、卵子捕捉流路16の屈曲部16cのV字形状の中央部の幅(B)は、B=90μm(0.9d)とした。また、ドナー搬送流路14は卵子捕捉流路16の凸側の側面16bに対して直角に設けられ、卵子捕捉流路16の凹側の頂部16aから側面16bに対して直角に降ろした線の距離Dが最小となる位置に設けられている。 The shape of the microchannel 11 in this embodiment will be described with reference to FIG. Usually, the diameter (d) of the ovum 13 is usually about 80 to about 120 μm, but in this embodiment, an ovum with d = 100 μm was used. The width (W) of the ovum transfer channel 12 is not particularly limited as long as it is not large enough to prevent the movement of the ovum 13, but in this embodiment, W = 200 μm (= 2d). Further, the protruding length (A) of the egg capturing channel 16 from the side surface of the egg transport channel 12 is A = 100 μm (= d = 1/2 W). Further, one width (C 1 or C 2 ) of the V-shape was C 1 = C 2 = 200 μm (= W). Furthermore, the width (B) of the V-shaped central portion of the bent portion 16c of the egg catching channel 16 was set to B = 90 μm (0.9d). Further, the donor transport channel 14 is provided at a right angle to the convex side surface 16b of the egg catching channel 16, and is a line that is lowered from the concave top 16a of the egg catching channel 16 at a right angle to the side surface 16b. It is provided at a position where the distance D is minimized.

本実施形態では、図1に示すように、卵子搬送流路12には卵子用送液ポンプ20から搬送媒体が送出される。卵子用送液ポンプ20からの搬送媒体の送出量は、0.5〜1μl/分である。また、ドナー搬送流路14にはドナー用送液ポンプ22から搬送媒体が送出される。ドナー用送液ポンプ22からの搬送媒体の送出量は、0.05〜0.1μl/分である。卵子用送液ポンプ20及びドナー用送液ポンプ22からの搬送媒体の送出量は、画像センサ28からの卵子捕捉流路16の画像に基づいてコントローラ24により制御されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a carrier medium is sent from the egg feeding liquid pump 20 to the egg carrier flow path 12. The delivery amount of the carrier medium from the egg feeding pump 20 is 0.5 to 1 μl / min. In addition, a transport medium is sent from the donor liquid pump 22 to the donor transport flow path 14. The delivery amount of the carrier medium from the donor liquid pump 22 is 0.05 to 0.1 μl / min. The delivery amount of the carrier medium from the egg feeding pump 20 and the donor feeding pump 22 is controlled by the controller 24 based on the image of the egg catching channel 16 from the image sensor 28.

以上の構成を有する装置における細胞カップリング方法について説明する。まず、卵子用送液ポンプ20及びドナー用送液ポンプ22から搬送媒体を送出し、マイクロ流路11のすべてを搬送媒体で満たす。次に、マイクロピペット、ガラス毛細管などを用いて卵子13を卵子搬送流路12に導入する。なお、卵子13及び後述するドナー細胞15は、接着性を高めるために予めPHA(Phytohemagglutinin)で処理してある。   A cell coupling method in the apparatus having the above configuration will be described. First, the carrier medium is sent out from the ovum feeding pump 20 and the donor feeding pump 22 to fill the entire microchannel 11 with the carrier medium. Next, the ovum 13 is introduced into the ovum transport channel 12 using a micropipette, a glass capillary tube, or the like. In addition, the egg 13 and the donor cell 15 which will be described later are previously treated with PHA (Phytohemagglutinin) in order to enhance adhesion.

次に、卵子用送液ポンプ20からの搬送媒体の送出を開始する。画像センサ28からの画像により、図3に示すように、卵子13が卵子捕捉流路16の中央の屈曲部16cに係止されたことが検出されると、卵子用送液ポンプ20からの搬送媒体の送出量を低減し又は停止する。ここで、卵子13はある程度変形させても元に戻るという復元性を有しているので、図3に示すように変形して屈曲部16cに保持されても、機能的に障害が生じることはない。   Next, the feeding of the carrier medium from the egg feeding pump 20 is started. When it is detected from the image from the image sensor 28 that the ovum 13 is locked to the central bent portion 16c of the ovum capturing flow path 16 as shown in FIG. Reduce or stop media delivery. Here, since the egg 13 has a restoring property that it returns to the original state even if it is deformed to some extent, even if it is deformed and held in the bent portion 16c as shown in FIG. Absent.

次に、ドナー搬送流路14にマイクロピペット、ガラス毛細管などを用いてドナー細胞15を導入する。続いて、ドナー用送液ポンプ22からの搬送媒体の送出を開始する。画像センサ28からの画像により、ドナー細胞15がドナー搬送流路14内を移動して卵子13まで到達した後、ドナー細胞15が卵子13に接着したことが確認されると、再び卵子用送液ポンプ20からの搬送媒体の送出が開始される。これにより、互いに接着した卵子13及びドナー細胞15は、搬送媒体の圧力により、変形しつつ搬出搬送流路18に押し出されることとなる。押し出された卵子13及びドナー細胞15は、搬出搬送流路18からマイクロピペット、ガラス毛細管などを用いて取り出される。以上により、本実施形態の細胞カップリング装置を用いた卵子13とドナー細胞15とのカップリングが完了する。   Next, donor cells 15 are introduced into the donor transport channel 14 using a micropipette, a glass capillary tube, or the like. Subsequently, the delivery of the transport medium from the donor liquid pump 22 is started. When it is confirmed by the image from the image sensor 28 that the donor cell 15 has moved through the donor transport channel 14 and reached the ovum 13 and then has adhered to the ovum 13, the ovum solution is fed again. Delivery of the transport medium from the pump 20 is started. Thereby, the ovum 13 and the donor cell 15 adhered to each other are pushed out to the carry-out conveyance channel 18 while being deformed by the pressure of the conveyance medium. The extruded egg 13 and donor cell 15 are taken out from the carry-out transport channel 18 using a micropipette, a glass capillary tube, or the like. By the above, the coupling of the ovum 13 and the donor cell 15 using the cell coupling device of this embodiment is completed.

本実施形態の細胞カップリング装置では、卵子用送液ポンプ20及びドナー用送液ポンプ22による搬送媒体の送出量の制御のみによって卵子13とドナー細胞15とのカップリングが行われるので、特にメカニカルな機構を用いることなく、簡便かつ確実にカップリング操作を行うことが可能である。また、卵子用送液ポンプ20及びドナー用送液ポンプ22として特に送液精度の高いものを使用する必要がないので、安価にカップリング装置を構築することが可能である。   In the cell coupling device of the present embodiment, the coupling between the ovum 13 and the donor cell 15 is performed only by controlling the delivery amount of the carrier medium by the ovum feeding pump 20 and the donor feeding pump 22. It is possible to perform the coupling operation easily and reliably without using a simple mechanism. Moreover, since it is not necessary to use a liquid feeding pump 20 for eggs and a liquid feeding pump 22 for donors that have particularly high liquid feeding accuracy, it is possible to construct a coupling device at low cost.

なお、上記で説明した実施形態では、第1の細胞が分割した卵子であり、第2の細胞がドナー細胞である場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、2つの細胞をカップリングする操作について適用することができる。その場合、第1の細胞及び第2の細胞の大きさに応じて、第1の搬送流路、第2の搬送流路、捕捉流路及び第3の搬送流路の幅を変更する必要があることは言うまでもない。   In the embodiment described above, the case where the first cell is a divided egg and the second cell is a donor cell has been described, but the present invention is not limited to this, and two This can be applied to the operation of coupling cells. In that case, it is necessary to change the widths of the first transport channel, the second transport channel, the capture channel, and the third transport channel according to the sizes of the first cell and the second cell. Needless to say.

また、本実施形態では、マイクロ流路11の断面形状が矩形の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、断面が矩形以外の例えば円形であっても差し支えない。   In the present embodiment, the case where the cross-sectional shape of the microchannel 11 is rectangular has been described. However, the present invention is not limited to this, and the cross-section may be, for example, a circle other than a rectangle.

本発明の細胞カップリングモジュール、細胞カップリング装置及び細胞カップリング方法は、細胞融合、クローン家畜生産などに有用なので、バイオ産業、畜産業などにおいて利用可能である。   The cell coupling module, cell coupling device and cell coupling method of the present invention are useful for cell fusion, clonal livestock production, and the like, and thus can be used in the bio industry, livestock industry and the like.

本発明の一実施形態に係る細胞カップリング装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the cell coupling apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1における細胞カップリングモジュールの平面図である。It is a top view of the cell coupling module in FIG. 図2の細胞カップリングモジュールにおける細胞のカップリング方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cell coupling method in the cell coupling module of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 細胞カップリングモジュール
11 マイクロ流路
12 卵子搬送流路(第1の搬送流路)
13 卵子(第1の細胞)
14 ドナー搬送流路(第2の搬送流路)
15 ドナー細胞(第2の細胞)
16 卵子捕捉流路(捕捉流路)
16c 屈曲部
16b 側面
16a 頂部
18 搬出搬送流路(第3の搬送流路)
20 卵子用送液ポンプ
22 ドナー用送液ポンプ
24 コントローラ
28 画像センサ
26 モニタ
10 Cell Coupling Module 11 Micro Channel 12 Egg Transfer Channel (First Transfer Channel)
13 Ovum (first cell)
14 Donor transport channel (second transport channel)
15 Donor cells (second cells)
16 Oocyte capture channel (capture channel)
16c Bending part 16b Side face 16a Top part 18 Unloading conveyance flow path (3rd conveyance flow path)
20 Oocyte Delivery Pump 22 Donor Delivery Pump 24 Controller 28 Image Sensor 26 Monitor

Claims (8)

マイクロ流路内の搬送媒体中で第1の細胞と第2の細胞とのカップリングを行う細胞カップリングモジュールであって、
前記搬送媒体とともに前記第1の細胞を搬送する第1の搬送流路と、
該第1の搬送流路に接続され前記第1の細胞を係留するためのV字形状を有する捕捉流路と、
該捕捉流路に接続され前記捕捉流路に係留された前記第1の細胞にカップリングするための前記第2の細胞を搬送媒体とともに搬送する第2の搬送流路と、
カップリング後の前記第1及び前記第2の細胞を搬送媒体とともに搬送する第3の搬送流路と
を備え、
前記捕捉流路は、V字形状の両端がそれぞれ第1の搬送流路と第3の搬送流路とに接続されるとともにV字形状の中央の屈曲部がV字形状の両端より幅が狭くなっており、前記第2の搬送流路は、前記捕捉流路の前記第1の細胞が係留される部分に接続されていることを特徴とする細胞カップリングモジュール。
A cell coupling module for coupling a first cell and a second cell in a carrier medium in a microchannel,
A first transport channel for transporting the first cells together with the transport medium;
A capture channel connected to the first transport channel and having a V-shape for anchoring the first cells;
A second transport flow path for transporting the second cells together with a transport medium for coupling to the first cells tethered to the capture flow path connected to the capture flow path;
A third transport flow path for transporting the first and second cells after coupling together with a transport medium;
The capture channel has V-shaped ends connected to the first transfer channel and the third transfer channel, respectively, and the central bent portion of the V-shape is narrower than the V-shaped ends. The cell coupling module is characterized in that the second transport channel is connected to a portion of the capture channel where the first cells are anchored.
前記捕捉流路は、V字形状の前記第1の搬送流路に接続された端部からV字形状の中央の屈曲部に向かって次第に幅が狭くなるテーパー状である請求項1記載の細胞カップリングモジュール。   2. The cell according to claim 1, wherein the capture channel has a tapered shape with a width that gradually decreases from an end connected to the V-shaped first transport channel toward a bent portion at the center of the V-shape. Coupling module. 前記第1の細胞の直径をdとした場合に、前記捕捉流路のV字形状の中央部の幅Bが、0.7d≦B<dの範囲である請求項1又は2記載の細胞カップリングモジュール。   The cell cup according to claim 1 or 2, wherein a width B of a V-shaped central portion of the capture channel is in a range of 0.7d≤B <d, where d is the diameter of the first cell. Ring module. 前記第1の搬送流路、前記捕捉流路、前記第2の搬送流路及び前記第3の搬送流路は、それぞれ断面が矩形である請求項1乃至3の何れかに記載の細胞カップリングモジュール。   The cell coupling according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the first transport channel, the capture channel, the second transport channel, and the third transport channel has a rectangular cross section. module. 前記第1の細胞が卵子であり、前記第2の細胞がドナー細胞である請求項1乃至4の何れかに記載の細胞カップリングモジュール。     The cell coupling module according to any one of claims 1 to 4, wherein the first cell is an egg and the second cell is a donor cell. 請求項1乃至5の何れかに記載の細胞カップリングモジュールと、
前記第1の搬送流路に前記第1の細胞を搬送するための前記搬送媒体を送出する第1の送液ポンプと、
前記第2の搬送流路に前記第2の細胞を搬送するための前記搬送媒体を送出する第2の送液ポンプと
を備えたことを特徴とする細胞カップリング装置。
The cell coupling module according to any one of claims 1 to 5,
A first liquid feed pump for delivering the carrier medium for conveying the first cells to the first carrier channel;
A cell coupling device, comprising: a second liquid feeding pump that delivers the transport medium for transporting the second cells to the second transport channel.
前記捕捉流路における画像を撮像する画像センサと、
該画像センサで撮像された画像に基づいて、前記第1の送液ポンプ及び前記第2の送液ポンプの送液をコントロールするコントローラと
を更に備えたことを特徴とする請求項6記載の細胞カップリング装置。
An image sensor that captures an image in the capture channel;
The cell according to claim 6, further comprising: a controller that controls liquid feeding of the first liquid feeding pump and the second liquid feeding pump based on an image captured by the image sensor. Coupling device.
請求項1乃至5の何れかに記載の細胞カップリングモジュールを用いた細胞カップリング方法であって、
前記第1の搬送流路に前記搬送媒体を送出して前記捕捉流路内に前記第1の細胞を搬送し、
前記第1の細胞が前記捕捉流路のV字形状中央の屈曲部に到達して係留された時点で前記第1の搬送流路からの前記搬送媒体の送出を低減又は停止し、
前記第2の搬送流路に前記搬送媒体を送出して前記第2の細胞を前記捕捉流路に係留されている前記第1の細胞にカップリングさせ、
前記第1の搬送流路及び/又は前記第2の搬送流路から前記搬送媒体を送出してカップリング後の前記第1及び前記第2の細胞を第3の搬送流路に搬送する
ことを特徴とする細胞カップリング方法。
A cell coupling method using the cell coupling module according to any one of claims 1 to 5,
Transporting the first medium into the capture channel by delivering the transport medium to the first transport channel;
Reducing or stopping the delivery of the transport medium from the first transport channel when the first cell reaches the bent portion at the center of the V shape of the capture channel and is anchored;
Sending the carrier medium to the second carrier channel to couple the second cells to the first cells anchored in the capture channel;
Feeding the transport medium from the first transport channel and / or the second transport channel and transporting the first and second cells after coupling to the third transport channel. A cell coupling method characterized.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012039927A (en) * 2010-08-18 2012-03-01 Univ Of Fukui Apparatus and method for analyzing cell image
JP2012095603A (en) * 2010-11-02 2012-05-24 Univ Of Fukui System for tracking expression state of gene

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