JP2010227012A - がん細胞捕捉デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】血液等の細胞分散液に含有される、がん細胞を捕捉することができるがん細胞捕捉デバイスを提供すること。
【解決手段】本発明にかかるがん細胞捕捉デバイスは、がん細胞を含む細胞分散液を通過させて、該がん細胞を捕捉するデバイスであって、細胞分散液を注入する注入部２と、細胞分散液を排出する排出部４と、注入部２および排出部４の間に流路１０を形成する流路形成部６と、を含み、流路形成部６には、がん細胞のレセプターに特異的に結合するリガンド分子が固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、細胞分散液中のがん細胞を捕捉するがん細胞捕捉デバイスに関する。

がんによる人の死亡は、がんの転移に原因するものが多い。一般に、がんの転移は、以下のようにして起きると考えられている。まず、原発巣のがんを形成するがん細胞が血管やリンパ管に侵入する。次に、血管やリンパ管に侵入したがん細胞は、血液やリンパ液の流れによって移送される。次に、移送されたがん細胞は、原発巣から離れた別の組織等の管壁に定着、浸潤する。そして、当該別の組織等において、新たながん（転移巣）を形成すると考えられている。血管を通じて人の体内を循環するがん細胞は、循環がん細胞（ＣＴＣ：Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｔｕｍｏｒ Ｃｅｌｌ）（循環腫瘍細胞）と呼ばれている。

細胞分散液中の特定の細胞を分離する方法としては、たとえば、特許文献１には、循環がん細胞の単離方法および試薬が開示されている。同文献には、がん細胞と特異的に結合するリガンド分子を結合させた磁性粒子に、がん細胞を捕捉させることによって循環がん細胞を効率的に単離、計数できる等の記載がある。また、特許文献２には、抗体を用いた細胞の分離方法が開示されている。

特開２００５−０１０１７７号公報 特開平０８−１０８０６９号公報

しかしながら、循環がん細胞を単離する方法は、がんの早期発見等の診断を行うためのものであった。このような方法では、患者から採取した血液は検体として用いられ、磁性粒子等の異物が添加されている。そのため、診断に用いた血液は、血液製剤として使用することが難しかった。このような方法を、血液から循環がん細胞を除去するために適用すると、血液に異物を混入させることとなり、これを投与すると、ＱＯＬの著しい低下や生命の危険が危惧されるものであった。

また、抗体を用いる方法によってがん細胞を捕捉するためには、大量の抗体が必要であった。抗体は、一般に高価であり、大量に使用することは不経済である。

本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、血液等の細胞分散液に含有される、がん細胞を捕捉することができるがん細胞捕捉デバイスを提供することにある。

本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。

［適用例１］
本発明にかかるがん細胞捕捉デバイスの一態様は、
がん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞を捕捉するデバイスであって、
前記細胞分散液を注入する注入部と、
前記細胞分散液を排出する排出部と、
前記注入部および前記排出部の間に流路を形成する流路形成部と、
を含み、
前記流路形成部には、前記がん細胞のレセプターに特異的に結合するリガンド分子が固定されている。

このようながん細胞捕捉デバイスは、血液等の細胞分散液に含有される、がん細胞を捕捉することができる。また、リガンド分子は、抗体に比較して容易に製造することができるため、経済的にも負担が少ない。

［適用例２］
適用例１において、
前記リガンド分子は、葉酸、ガラクトース、トランスフェリン、およびこれらの誘導体から選択される少なくとも一種である、がん細胞捕捉デバイス。

このようながん細胞捕捉デバイスは、血液等の細胞分散液に含有される、がん細胞を効率よく捕捉することができる。

［適用例３］
適用例１または適用例２において、
前記リガンド分子は、葉酸または葉酸の誘導体である、がん細胞捕捉デバイス。

このようながん細胞捕捉デバイスは、葉酸が比較的低分子であるため、リガンド分子を密に配置することができる。これにより、さらにがん細胞を捕捉する効果を高めることができる。

［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか一項において、
前記流路形成部は、第１面および第２面を有し、前記第１面から前記第２面に貫通し一方向に沿って延びるスリット形状を有する貫通孔が形成された、スリット部材を含み、
前記貫通孔は、テーパー部を有し、
前記テーパー部の前記一方向に直交する断面における幅は、前記第１面から前記第２面側に向かって減少し、前記第２面側の端において前記がん細胞の平均直径よりも小さくなっており、
前記細胞分散液は、前記第１面側から前記貫通孔を通って前記第２面側に通過される、がん細胞捕捉デバイス。

このようながん細胞捕捉デバイスは、がん細胞をテーパー部に接触させることができる。そのため、がん細胞を捕捉する能力をより高めることができる。

［適用例５］
適用例４において、
前記第１面および前記第２面は、互いに平行である、がん細胞捕捉デバイス。

このようながん細胞捕捉デバイスは、平板状のスリット部材を有するため、さらに、小型化が可能で、製造が容易である。

［適用例６］
適用例４または適用例５において、
前記貫通孔は、さらに、狭窄部を有し、
前記狭窄部は、前記テーパー部の前記第２面側の端に連続し、
前記狭窄部の前記幅は、前記テーパー部の前記第２面側の端における前記幅以下である、がん細胞捕捉デバイス。

このようながん細胞捕捉デバイスは、狭窄部にがん細胞を接触させることができる。そのため、がん細胞を捕捉する能力をより高めることができる。

［適用例７］
適用例６において、
前記リガンド分子は、前記狭窄部に固定されている、がん細胞捕捉デバイス。

このようながん細胞捕捉デバイスは、狭窄部にがん細胞を効率よく捕捉することができる。

実施形態にかかるがん細胞捕捉デバイス１０００を模式的に示す平面図。 実施形態にかかるがん細胞捕捉デバイス１０００の断面の模式図。 実施形態にかかるがん細胞捕捉デバイス１０００の断面の模式図。 がん細胞捕捉デバイス１０００の表面付近の模式図。 がん細胞捕捉デバイス１０００の表面付近の模式図。 がん細胞捕捉デバイス１０００の表面付近の模式図。 がん細胞捕捉デバイス１０００の表面付近の模式図。 実施形態にかかるがん細胞捕捉デバイス２０００の断面の模式図。 実施形態にかかるがん細胞捕捉デバイス３０００を模式的に示す平面図。 実施形態にかかるがん細胞捕捉デバイス３０００の断面の模式図。 実施形態にかかるがん細胞捕捉デバイス３０００の断面の模式図。 実施形態にかかるスリット部材１００の断面の模式図。 実施形態にかかるスリット部材１００の断面の模式図。

以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例を説明するものである。

本実施形態にかかるがん細胞捕捉デバイスは、がん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞を捕捉する。

１．細胞分散液
本実施形態のがん細胞捕捉デバイスは、細胞分散液を通過させる。細胞分散液としては、たとえば、人間等の動物の体液、すなわち、血液、リンパ液、組織液、体腔液などでがん細胞が含まれるものを挙げることができる。また、本実施形態にかかる細胞分散液としては、生体由来のものに限定されず、試験、研究等のために人工的にがん細胞を分散させて調製された細胞の分散体であってもよい。

本実施形態のがん細胞捕捉デバイスを通過させる細胞分散液は、がん細胞を含む。細胞分散液は、がん細胞以外の他の細胞が分散されていてもよい。たとえば細胞分散液は、免疫細胞を含んでいてもよい。また、たとえば、血液のように、がん細胞の他に、白血球（免疫細胞）、赤血球、血小板等の細胞が分散していてもよい。

本明細書において、がん細胞とは、がん（悪性腫瘍）を構成する細胞のことを指す。がんは、転移する性質を有し、がん細胞は、がんが転移する際に、上述した血液等の体液に混入する。血液に混入して生体内を循環できる状態になったがん細胞は、循環がん細胞（ＣＴＣ：Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｔｕｍｏｒ Ｃｅｌｌ）（または循環腫瘍細胞）と呼ばれている。したがって、本実施形態のがん細胞捕捉デバイスを通過する細胞分散液は、循環がん細胞を含む血液であってもよい。本明細書において、免疫細胞とは、白血球、すなわち、顆粒球、リンパ球および単球などの細胞のことをいう。

２．がん細胞捕捉デバイス
図１は、本実施形態にかかるがん細胞捕捉デバイス１０００を模式的に示す平面図である。図２および図３は、がん細胞捕捉デバイス１０００の断面の模式図である。図２および図３は、図１のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線の断面に相当する。

本実施形態にかかるがん細胞捕捉デバイス１０００は、注入部２と、排出部４と、流路形成部６と、を含む。

注入部２は、細胞分散液を注入する部分である。図１には、細胞分散液の注入の様子を矢印で模式的に示してある。注入部２の形状は限定されない。たとえば、図１〜３に示すように、注入部２の形状は、円筒状とすることができる。注入部２には、流路１０に接続する注入路１２が形成される。したがって細胞分散液は、がん細胞捕捉デバイス１０００外から、注入路１２を通って流路１０に注入される。

排出部４は、細胞分散液を排出する部分である。図１には、細胞分散液の排出の様子を矢印で模式的に示してある。排出部４の形状は限定されない。たとえば、図１〜３に示すように、排出部４の形状は、円筒状とすることができる。排出部４には、流路１０に接続する排出路１４が形成されている。したがって細胞分散液は、流路１０から排出路１４を通ってがん細胞捕捉デバイス１０００外に排出される。

流路形成部６は、細胞分散液を通過させる部分である。流路形成部６の形状は限定されない。たとえば、図１〜３に示すように、流路形成部６の形状は、円筒状とすることができる。また、図１〜図３に示す例では、流路形成部６の径は、注入部２および排出部４の径よりも大きくなっているが、これに限定されない。たとえば、流路形成部６の径は、注入部２および排出部４の径よりも小さく形成してもよい。流路形成部６は、流路形成部材３０によって形成される。流路形成部材３０は、内部に空間を有する部材であり、該空間によって流路１０が形成される。流路１０は、注入路１２および排出路１４に連通している。流路形成部材３０は、注入部２および排出部４を形成する部材と、別体であっても一体であってもよい。また、流路形成部材３０は、他の構成を含んでもよい。たとえば、流路形成部材３０は、ファイバー等の構成を含んでもよく、これによりたとえばリガンド層２０の細胞分散液に接触するための表面積を増やすことができる。このような流路形成部６の変形例については、別項を設けて詳述する。

がん細胞捕捉デバイス１０００の材質としては、無機材料および有機材料が挙げられ、たとえば、ステンレス、クロム−コバルト合金等の金属材料、酸化物材料、セラミックス材料、シリコン等の半導体材料、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリエステル系樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル共重合体、ポリアミド、ポリイミド、シリコーン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、およびこれらのアロイ等の高分子材料、再生セルロース、表面改質再生セルロース、セルロースアセテート系等のセルロース系材料などを用いることができる。

がん細胞捕捉デバイス１０００は、生体適合性の良好な材質であることがより好ましい。生体適合性の材質としては、たとえば、上述したうち、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエステル系樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル共重合体、セルロース系の材料、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂などが挙げられる。

がん細胞捕捉デバイス１０００が生体適合性を有する材質で形成されると、たとえば、細胞分散液中の正常細胞の欠損等を抑えることができ、また、細胞分散液に免疫細胞が含まれる場合には、該免疫細胞等ががん細胞捕捉デバイス１０００を異物として認識しにくくすることができる。さらに、細胞分散液が血液である場合は、がん細胞捕捉デバイス１０００の材質に生体適合性材料を選択すると、血液凝固作用を抑制することができる。

がん細胞捕捉デバイス１０００の流路形成部６には、リガンド層２０が形成されている。リガンド層２０は、表面に、がん細胞のレセプターに特異的に作用するリガンド分子Ｌが固定された層である。リガンド層２０は、図１ないし図３の例では、流路形成部材３０の流路１０を形成する側の表面に形成されている（破線で表示されている）。流路形成部６においてリガンド層２０の形成される位置は限定されない。リガンド層２０は、流路形成部６の全体に形成されることができる。また、リガンド層２０は、流路形成部６の一部に形成されることができる。

３．リガンド分子
リガンド層２０は、流路形成部６に形成されている。したがって、リガンド分子Ｌは、流路形成部材３０のリガンド層２０の表面において細胞分散液に接触することができる。

リガンド分子Ｌの機能としては、がん細胞が有するレセプターＲと結合することが挙げられる。リガンド分子Ｌとしては、細胞分散液中のがん細胞が有するレセプターＲに特異的に結合するものを用いる。したがって、リガンド層２０の表面にがん細胞が接触した場合、リガンド分子と対応するレセプターとが結合するため、がん細胞を捕捉することができる。

リガンド分子Ｌの具体例としては、葉酸などのビタミン類、ガラクトースなどの糖類、トランスフェリン−Ｆｅなどの高分子化合物、およびそれらの誘導体などを例示することができる。特に細胞分散液が循環がん細胞を含む場合、循環がん細胞の表面には、葉酸レセプターが高い頻度で発現していることが一般的であるため、リガンド分子Ｌとしては、葉酸またはその誘導体を用いることがより好ましい。また、葉酸は低分子のリガンド分子であるため、流路形成部材３０の表面に、より密に固定することができるため、葉酸レセプターとの接触機会を高めることができる。

図４ないし図６は、がん細胞捕捉デバイス１０００の流路形成部材３０の流路１０を形成している表面付近と、リガンド層２０の断面（たとえば、図３におけるＲの部位）を拡大した模式図である。

流路形成部材３０の表面に、リガンド分子Ｌを固定する方法としては、たとえば、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）を流路形成部材３０の表面に形成し、該ＳＡＭにリガンド分子を吸着または結合させる方法（図４）、流路形成部材３０の表面に直接リガンド分子Ｌを吸着または結合させる方法（図５）、リガンド分子Ｌを側鎖等に有する高分子（以下、リガンド変性高分子Ｐということがある。）を合成して、該高分子を流路形成部材３０に塗布する方法などが挙げられる。

これらのうち、ＳＡＭにリガンド分子Ｌを吸着または結合させる方法によれば、リガンド分子Ｌをむら無く、または規則正しく配置して固定することができる。そのため、流路形成部材３０の表面に高密度にリガンド分子Ｌを固定することができる。図４に示すように、ＳＡＭは、流路形成部材３０の表面に規則的な構造を有して形成される。そのため、ＳＡＭの表面にリガンド分子Ｌを吸着または結合させると、リガンド分子Ｌが規則的に配置されたリガンド層２０を得ることができる。

ＳＡＭを形成する化合物の例としては、チオール類、ジスルフィド類、アルコキシシラン類、アルキルシラン類、ハロゲン化シラン類等が挙げられる。このような化合物を流路形成部材３０の表面に適宜結合させることにより、ＳＡＭを形成することができる。その際、流路形成部材３０には、さらに表面処理等が施されてもよい。たとえば、流路形成部材３０の表面に金コートを施すと、チオール類によって容易にＳＡＭを形成することができる。図４の例では、スルフィド結合によってＳＡＭの下面が流路形成部材３０に固定され、ＳＡＭの反対側の面にリガンド分子Ｌが固定されている。そして、リガンド層２０の表面側にリガンド分子Ｌが存在している。

また、リガンド変性高分子Ｐを流路形成部材３０に塗布する方法によれば、リガンド分子Ｌの運動の自由度（ゆらぎ）を高めることができる。たとえば、図６に示すように、流路形成部材３０の表面に塗布されたリガンド変性高分子Ｐは、リガンド分子Ｌが結合された側鎖を、流路１０側に偏在させることができる。このような側鎖、および側鎖が結合されている主鎖は、運動性を有するため、金属等に固定された場合に比較して、リガンド分子Ｌの運動に自由度を付与することができる。そのため、リガンド分子Ｌは、一定の空間的範囲内で運動することができる。これにより、リガンド分子Ｌと、がん細胞のレセプターＲとの接触機会を増大させることができる。また、リガンド変性高分子Ｐは基材の表面に直接塗布することができるため、リガンド層２０の形成が容易である。また、リガンド変性高分子Ｐの塗布手段として、インクジェットプリンターを用いれば、任意に選択した微小領域への塗布が可能となる。

図７は、リガンド分子Ｌおよびがん細胞のレセプターＲが結合する様子を模式的に示す図である。リガンド分子Ｌは、レセプターＲのうちリガンド分子Ｌに対応するものに特異的に結合することができる。したがって、流路形成部材３０の表面に、リガンド分子Ｌが固定されたリガンド層２０が形成されることにより、リガンド層２０の表面にがん細胞を捕捉することができる。

４．作用効果
以上説明した本実施形態にかかるがん細胞捕捉デバイス１０００は、血液等の細胞分散液に含有されるがん細胞を捕捉することができる。すなわち、がん細胞捕捉デバイス１０００は、流路を形成する流路形成部材３０の表面に、がん細胞のレセプターＲに特異的に結合するリガンド分子Ｌを有している。そのため、がん細胞は、リガンド分子ＬとレセプターＲとの結合によって捕捉されることができる。また、リガンド分子Ｌは、一般的な抗体に比較して、より容易に製造することができるため、経済的にも有利である。

５．変形例
本実施形態のがん細胞捕捉デバイスは、各種の変形実施が可能である。以下にそのいくつかを例示する。なお、本実施形態のがん細胞捕捉デバイスは、これらの変形例に限定されるものではない。

５．１．流通経路の延長等
本実施形態のがん細胞捕捉デバイスは、流路形成部６において、細胞分散液の通過する経路を延長すること、および細胞分散液とリガンド層２０との接触面積を増加させることの少なくとも一方を行う変形が可能である。このようにすれば、さらにがん細胞を捕捉する作用を高めることができる。

図８は、変形例にかかるがん細胞捕捉デバイス１０１０の断面の模式図である。がん細胞捕捉デバイス１０１０は、流路形成部材３０の流路１０側の表面に突起３２を有している以外は、上述のがん細胞捕捉デバイス１０００と同様である。

突起３２は、流路形成部材３０の一部である。突起３２の形状は、特に限定されない。図８の例では、突起３２は、細胞分散液の流動方向に対して交差する方向の板状の形状を有している。突起３２の数は限定されない。図示の例では、複数の突起３２が形成されている。突起３２は、たとえば、流路１０を螺旋状に形成する形状を有していてもよい。これにより、細胞分散液の通過する経路を延長することができる。

突起３２の表面には、リガンド層２０が設けられる。これにより、細胞分散液中のがん細胞がリガンド層２０の面積を増やすことができる。そのため、細胞分散液中のがん細胞が、リガンド層２０に接触する機会を増やすことができる。

５．２．接触頻度の向上等
本実施形態のがん細胞捕捉デバイスは、流路形成部６において、細胞分散液中のがん細胞をリガンド層２０に非常に高い確率で接触させるように変形することができる。

図９は、変形例にかかるがん細胞捕捉デバイス１０２０を模式的に示す平面図である。図１０および図１１は、がん細胞捕捉デバイス１０２０の断面の模式図である。図１０および図１１は、それぞれ図９のＡ−Ａ線、およびＢ−Ｂ線の断面に相当する。

がん細胞捕捉デバイス１０２０は、流路形成部材３００を有し、流路形成部材３００の内側にスリット部材１００が設けられている。流路形成部材３００は、細胞分散液を注入する注入口３２０および細胞分散液を排出する排出口３４０を有する。がん細胞捕捉デバイス１０２０は、細胞分散液を注入口３２０から排出口３４０に通過させることができる。また、がん細胞捕捉デバイス１０２０では、流路形成部材３００は、がん細胞捕捉デバイス１０２０の注入部２、流路形成部６、および排出部４を一体的に形成しており、流路形成部６には、貫通孔１１０を有するスリット部材１００が設けられている。

注入口３２０は、一次側流路３２２に連通している。排出口３４０は、二次側流路３４２に連通している。スリット部材１００は、一次側流路３２２と二次側流路３４２の間に設けられる。したがって、注入口３２０から注入された細胞分散液は、スリット部材１００の貫通孔１１０を通過して排出口３４０まで導かれることができる。がん細胞捕捉デバイス１０２０において、流路形成部６に形成される流路１０には、一次側流路３２２、貫通孔１１０および二次側流路３４２が相当する。

流路形成部材３００、注入口３２０、排出口３４０の形状および大きさは、上記の機能を有する限り特に限定されない。流路形成部材３００の材質についても限定されない。

スリット部材１００は、第１面１０１および第２面１０２を有する。図９ないし図１１の例では、スリット部材１００は板状の形状を有し、一方の主面が第１面１０１であり、他方の主面が第２面１０２である。

スリット部材１００は、一次側流路３２２に第１面１０１が面し、二次側流路３４２に第２面１０２が面するように設けられる。したがって、細胞分散液は、がん細胞捕捉デバイス１０２０を通過するときに、スリット部材１００を、第１面１０１側から第２面１０２側に向かって通過する。スリット部材１００は、流路形成部材３００と一体的であってもよい。

スリット部材１００の大きさおよび形状は限定されない。たとえば、スリット部材１００の平面的な形状は、矩形、円形等とすることができる。図９〜図１１の例では、スリット部材１００の平面的な形状は、矩形となっている。

スリット部材の厚みｔは、後述する貫通孔１１０の機能に応じて設計されることができる。スリット部材の厚みｔは、たとえば、１μｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。スリット部材の厚みｔが１μｍ以下であると、がん細胞捕捉デバイス１０２０の強度が不足する場合がある。

スリット部材１００に形成される貫通孔１１０の数は限定されない。貫通孔１１０の数を増すと、細胞分散液の流量を増やすことができる。

スリット部材１００の材質は特に限定されず、「２．がん細胞捕捉デバイス」の項で述べたがん細胞捕捉デバイス１０００の材質と同様とすることができる。

貫通孔１１０は、スリット部材の第１面１０１から第２面１０２に貫通し、一方向に沿って延びるスリット形状を有する。貫通孔１１０は、スリット部材を厚みｔの方向に貫通する。貫通孔１１０は、スリット部材の第１面１０１から第２面１０２に貫通することによって、第１面１０１および第２面１０２を接続している。

スリット形状とは、板状の物体を貫通する孔であって、該物体を平面的に見たときに、該孔が特定の方向に長く延びている孔の形状のことをいう。貫通孔１１０がスリット状に延びる方向は特に限定されない。たとえば、貫通孔１１０は、スリット部材１００の例においては、図９に示すように、平面的に見て矩形の外形の一辺に沿う方向に細長く延びた形状を有している。貫通孔１１０の長さを大きくすると、細胞分散液の流量を増やすことができる。

図１２は、貫通孔１１０を説明するための、スリット部材１００の断面の模式図である。以下では、１個の貫通孔１１０について説明する。貫通孔１１０の各部の幅は、貫通孔１１０が延びる方向に直交する断面（たとえば、図１２に描かれた断面）において規定される。

貫通孔１１０は、テーパー部１２を有する。テーパー部１２は、貫通孔１１０の一部または全部である。テーパー部１２は、貫通孔１１０のうちの、スリット部材の第１面１０１に接続する部分を含む。テーパー部１２を形成するスリット部材１００の表面は、以下、テーパー面１１２と呼ぶことがある。テーパー面１１２は、少なくともスリット部材１００の第１面１０１と接続している。

テーパー部１２の幅は、第１面１０１から第２面１０２側に向かって減少する。テーパー部１２の幅は、図１２に示すように、第１面１０１から第２面１０２側に向かって減少している。図１２の例では、テーパー部１２の幅は、第１面１０１から第２面１０２側に向かって単調に減少している。テーパー部１２の幅の減少の程度、すなわち、第１面１０１および第２面１０２に対するテーパー面１１２の傾きは限定されない。また、図１２の例では、テーパー面１１２の断面は、直線状となっているが、折れ線や曲線であってもよい。

テーパー部１２の幅は、第２面１０２側の端においてがん細胞の平均直径よりも小さくなっている。テーパー部１２の第２面１０２側の端以外の部分の幅は、第１面１０１から第２面１０２側に向かって減少するかぎり限定されない。図１２の例では、テーパー部１２の第２面１０２側の端における幅Ｗｔｅは、がん細胞の平均直径よりも小さくなっている。

がん細胞の平均直径については、以下のような報告がある。循環がん細胞は、血液中の通常の細胞よりも平均的な直径が大きいという報告がある（たとえば、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐａｔｈｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ． １５６， Ｎｏ． １， ５７−６３， Ｊａｎｕａｒｙ ２０００）。この報告では、複数種の循環がん細胞について、光学顕微鏡写真を撮影している。そして、各種の循環がん細胞の平均的な投影面積は、３９６μｍ^２以上７９６μｍ^２以下であったと報告している。したがって、各種の循環がん細胞の形状を球と仮定すると、上記文献の循環がん細胞の平均的な直径は、２２μｍ以上３２μｍ以下であることがわかる。

たとえば、上記文献の２２μｍの平均直径を有する循環がん細胞が細胞分散液に含まれる場合は、テーパー部１２の第２面１０２側の端における幅Ｗｔｅは、２２μｍ以下となる。同様に、上記文献の３２μｍの平均直径を有する循環がん細胞が細胞分散液に含まれる場合は、テーパー部１２の第２面１０２側の端における幅Ｗｔｅは、３２μｍ以下となる。このように、スリット部材１００の貫通孔１１０のテーパー部１２の第２面１０２側の端における幅Ｗｔｅは、細胞分散液の処理の種類に応じて、上記の範囲で特定の値を選択することができる。

テーパー部１２のスリット部材１００の厚みｔ方向における大きさ（深さｄｔ）は、限定されない。スリット部材１００の厚みｔに対するテーパー部１２の深さｄｔは、１％以上１００％以下とすることができる。図１２の例では、テーパー部１２の深さｄｔは、スリット部材の厚みｔと同一（１００％）となっている。

図１２には、がん細胞および他の細胞が模式的に描かれている。既述したが細胞分散液は、スリット部材１００の第１面１０１側から第２面１０２側に通過される。図１２の例では、上から下へと細胞分散液が通過される。細胞分散液には、がん細胞ｇが含まれている。スリット部材１００が上述のテーパー部１２を有するため、図１２に示すように、がん細胞ｇを少なくともテーパー部１２の第２面１０２側の端において、スリット部材１００に高確率で接触させることができる。

がん細胞捕捉デバイス１０２０は、テーパー面１１２にリガンド層２０を有する。したがって、細胞分散液に含まれるがん細胞ｇを、非常に高い確率でリガンド層２０に接触させることができる。そのため、がん細胞捕捉デバイス１０２０は、より確実にがん細胞ｇを捕捉することができる。

一方、細胞分散液にがん細胞ｇよりも小さい直径を有する細胞が含まれている場合、このような小さい細胞は、スリット部材１００によって捕捉されることなく、がん細胞捕捉デバイス１０２０を通過することができる。たとえば、細胞分散液が循環がん細胞を含む血液である場合は、赤血球や血小板等は、スリット部材１００によって捕捉されることなく、がん細胞捕捉デバイス１０２０を通過することができる。

なお、貫通孔１１０は、スリット形状を有している。そのため、貫通孔１１０の一部分において、がん細胞ｇが捕捉された場合、他の部分は、依然として貫通孔１１０としての機能を十分に有することができる。すなわち、貫通孔１１０は、スリット状の形状を有するため、がん細胞ｇを捕捉しても、閉塞しにくく、細胞分散液の流路を十分に確保することができる。そのため細胞分散液が血液である場合、がん細胞捕捉デバイス１０２０は目詰まりが生じにくい。

がん細胞ｇの種類によっては、形状に柔軟性を有するものがある。図１３に示すように、細胞分散液が通過する際に、がん細胞ｇが変形して通過しようとする場合がある。このような場合に備えて、貫通孔１１０は、狭窄部１４を有することができる。図１３は、貫通孔１１０が狭窄部１４を有する場合のスリット部材１００の断面の模式図である。

狭窄部１４は、テーパー部１２の第２面１０２側の端に連続して形成される。狭窄部１４は、貫通孔１１０の一部である。狭窄部１４は、貫通孔１１０のテーパー部１２に連続し、テーパー部１２よりも第２面１０２側の位置にある。狭窄部１４を形成するスリット部材の表面は、以下、狭窄面１１４と呼ぶことがある。狭窄面１１４は、テーパー面１１２と連続している。狭窄面１１４は、スリット部材の第２面１０２と接続していてもよい。

狭窄部１４のスリット部材の厚みｔ方向における大きさ（深さｄｓ）は、限定されない。スリット部材の厚みｔに対する狭窄部１４の深さｄｓは、０％以上９９％以下とすることができる。図１３の例では、狭窄部１２の深さｄｓは、スリット部材の厚みｔの約５０％となっている。同図では、テーパー部１２の深さｄｔは、スリット部材の厚みｔの約５０％となっている。

狭窄部１４の幅は、テーパー部１２の第２面１０２側の端における幅Ｗｔｅ以下である。したがって、狭窄部１４の幅は、がん細胞の平均直径よりも小さい。図１３の例では、狭窄部１４は一定の幅（テーパー部１２の第２面１０２側の端における幅Ｗｔｅ）で形成されている。

がん細胞捕捉デバイス１０２０は、狭窄面１１４にリガンド層２０を有する。したがって、細胞分散液に含まれるがん細胞ｇを、非常に高い確率でリガンド層２０に接触させることができ、かつ、がん細胞ｇが変形して通過しようとする場合、がん細胞ｇとリガンド層２０との接触面積を大きく採ることができる。そのため、このような狭窄部１４が形成されることにより、がん細胞捕捉デバイス１０２０を細胞分散液が通過する際に、特に、がん細胞ｇが変形して通過しようとする場合、がん細胞ｇをさらに確実に捕捉することができる。

以上説明したスリット部材１００において、リガンド分子Ｌが固定される位置（リガンド層２０が形成される位置）は、特に限定されないが、リガンド分子Ｌは、テーパー面１１２および狭窄面１１４の少なくとも一方に固定されることにより、がん細胞ｇを捕捉する作用を高めることができる。すなわち、がん細胞ｇが流路中で必ず接触するように狭窄部１４および狭窄面１１４を形成し、この狭窄面１１４にリガンド層２０を形成することは、がん細胞ｇを確実に捕捉するという効果を奏することができる。また、リガンド分子Ｌは、テーパー面１１２および狭窄面１１４の少なくとも一方に固定されることにより、がん細胞ｇを非常に効率よく捕捉できるため、流路形成部６の他の部位にリガンド分子Ｌを固定しなくてもよい場合がある。このようにすれば、リガンド分子Ｌの量を削減することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（たとえば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２…注入部、４…排出部、６…流路形成部、１０…流路、１２…テーパー部、
１４…狭窄部、２０…リガンド層、３０，３００…流路形成部材、３２…突起、
１００…スリット部材、１０１…第１面、１０２…第２面、１１２…テーパー面、
１１４…狭窄面、３２０…注入口、３２２…一次側流路、３４０…排出口、
３４２…二次側流路、１０００，１０１０，１０２０…がん細胞捕捉デバイス

Claims (7)

1. がん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞を捕捉するデバイスであって、
   前記細胞分散液を注入する注入部と、
   前記細胞分散液を排出する排出部と、
   前記注入部および前記排出部の間に流路を形成する流路形成部と、
   を含み、
   前記流路形成部には、前記がん細胞のレセプターに特異的に結合するリガンド分子が固定されている、がん細胞捕捉デバイス。
2. 請求項１において、
   前記リガンド分子は、葉酸、ガラクトース、トランスフェリン、およびこれらの誘導体から選択される少なくとも一種である、がん細胞捕捉デバイス。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記リガンド分子は、葉酸または葉酸の誘導体である、がん細胞捕捉デバイス。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
   前記流路形成部は、第１面および第２面を有し、前記第１面から前記第２面に貫通し一方向に沿って延びるスリット形状を有する貫通孔が形成された、スリット部材を含み、
   前記貫通孔は、テーパー部を有し、
   前記テーパー部の前記一方向に直交する断面における幅は、前記第１面から前記第２面側に向かって減少し、前記第２面側の端において前記がん細胞の平均直径よりも小さくなっており、
   前記細胞分散液は、前記第１面側から前記貫通孔を通って前記第２面側に通過される、がん細胞捕捉デバイス。
5. 請求項４において、
   前記第１面および前記第２面は、互いに平行である、がん細胞捕捉デバイス。
6. 請求項４または請求項５において、
   前記貫通孔は、さらに、狭窄部を有し、
   前記狭窄部は、前記テーパー部の前記第２面側の端に連続し、
   前記狭窄部の前記幅は、前記テーパー部の前記第２面側の端における前記幅以下である、がん細胞捕捉デバイス。
7. 請求項６において、
   前記リガンド分子は、前記狭窄部に固定されている、がん細胞捕捉デバイス。

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