JP2010227013A - 細胞捕捉デバイスおよび細胞捕捉システム - Google Patents
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Abstract
【課題】がん細胞を含む血液試料等の細胞分散液からがん細胞を選択的かつ効率的に捕捉または除去することができる細胞捕捉デバイス、および細胞捕捉システムを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係る細胞捕捉デバイスは、少なくともがん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも1種の作用を付与する細胞捕捉デバイスであって、前記細胞分散液を流すための流路と、前記流路の一端に設けられた注入部と、前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して表面が平行になるように複数のフィルム状基材を配置して形成され、前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面の最小幅は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】本発明に係る細胞捕捉デバイスは、少なくともがん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも1種の作用を付与する細胞捕捉デバイスであって、前記細胞分散液を流すための流路と、前記流路の一端に設けられた注入部と、前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して表面が平行になるように複数のフィルム状基材を配置して形成され、前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面の最小幅は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、細胞分散液中に含まれるがん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも1種の作用を付与する細胞捕捉デバイス、および細胞捕捉システムに関する。
がんによる人の死亡は、がんの転移再発によるものがほとんどである。がんの転移再発は、がん細胞が原発巣から血管またはリンパ管を経由して、別臓器組織の血管壁に定着、浸潤して微小転移巣新を形成することで起こる。このような血管やリンパ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)と呼ばれている。
従来、がんの再発を防ぐ方法として、抗がん剤等の化学療法や放射線治療が行われてきた。また近年では、新規治療法として抗体/分子標的薬、がんワクチン、さらに遺伝子治療が開発されつつある。しかしながら、これらの治療法は、がん細胞を攻撃するものではあるが、がんの転移に対して必ずしも十分な効果が得られているとはいえなかった。また、これらの治療法は、正常細胞に対するダメージが避けられず、副作用を併発することで患者のQOL(Quality of Life)の著しい低下を招くことがあった。
例えば、特許文献1には、循環がん細胞の単離方法および試薬について開示されている。かかる方法は、磁性粒子にがん細胞と特異的に結合するリガンド分子を結合させて、該磁性粒子にがん細胞を捕捉させることでがん細胞を単離するというものである。しかしながら、かかる方法では、対象が採取した血液のみで診断用途であること、がん患者へ投与できないこと、非特異吸着が起こること等の理由から、がんの転移再発リスクを低減するには至らなかった。
以上のように、患者のQOLを高い状態で維持しつつ、がんの転移再発を有効的に防止する手法は未だ存在しない。
本発明は、がん細胞を含む血液試料等の細胞分散液からがん細胞を選択的かつ効率的に捕捉または除去することができる細胞捕捉デバイス、および細胞捕捉システムを提供することを課題とする。
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]
本発明に係る細胞捕捉デバイスの一態様は、
少なくともがん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも1種の作用を付与するデバイスであって、
前記細胞分散液を流すための流路と、
前記流路の一端に設けられた注入部と、
前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、
前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して表面が平行になるように複数のフィルム状基材を配置して形成され、
前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面の最小幅は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする。
本発明に係る細胞捕捉デバイスの一態様は、
少なくともがん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも1種の作用を付与するデバイスであって、
前記細胞分散液を流すための流路と、
前記流路の一端に設けられた注入部と、
前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、
前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して表面が平行になるように複数のフィルム状基材を配置して形成され、
前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面の最小幅は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする。
かかる構成によれば、前記流路の断面の最小幅ががん細胞の平均直径よりも小さいため、細胞分散液中に含まれるがん細胞を物理的作用により捕捉することができる。また、本細胞捕捉デバイスを通過した細胞分散液は、化学物質等を別途添加したものではないため、該細胞分散液が患者から採取したものである場合、再び患者の体内へ戻すことができる。以上のように、本細胞捕捉デバイスは、試薬投与をすることなく細胞分散液を通過させるだけでがん細胞を捕捉することができるので、人体に対する影響が少ない。
[適用例2]
適用例1において、
前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面形状が、スリット形状であるようにすることができる。
適用例1において、
前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面形状が、スリット形状であるようにすることができる。
かかる構成によれば、流路の断面形状が長孔型のスリット形状であるため、細胞による目詰まりを回避できると共に、流路の口径を大きくすることができる。これにより、細胞分散液の処理量を稼ぐことができる。
[適用例3]
適用例1において、
前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面形状が、格子形状であるようにすることができる。
適用例1において、
前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面形状が、格子形状であるようにすることができる。
かかる構成によれば、流路の断面形状が格子形状であるため、フィルム状基材の表面と細胞分散液との接触機会を高めることができる。
[適用例4]
適用例1において、
前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面形状が、ハニカム形状であるようにすることができる。
適用例1において、
前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面形状が、ハニカム形状であるようにすることができる。
かかる構成によれば、流路の断面形状がハニカム形状であるため、フィルム状基材の表面と細胞分散液との接触機会を高めることができる。また、本細胞捕捉デバイスは、前記細胞分散液が導入される方向に対して平行に流路が形成されている。そのため、細胞分散液が導入される方向に対して、流路を構成するフィルム状基材の機械的強度を高めることが望ましいが、流路の断面形状をハニカム形状とすることでフィルム状基材の機械的強度を高めることができる。
[適用例5]
適用例1ないし適用例4のいずれか一項において、
前記フィルム状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に反応するリガンド分子を固定することができる。
適用例1ないし適用例4のいずれか一項において、
前記フィルム状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に反応するリガンド分子を固定することができる。
かかる構成によれば、細胞分散液中に含まれるがん細胞とフィルム状基材表面に固定されたリガンド分子とを接触させることで、生理活性作用によりがん細胞をフィルム状基材表面に捕捉することができる。
[適用例6]
適用例1ないし適用例5のいずれか一例において、
前記フィルム状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に結合する抗体を固定することができる。
適用例1ないし適用例5のいずれか一例において、
前記フィルム状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に結合する抗体を固定することができる。
かかる構成によれば、細胞分散液中に含まれるがん細胞の抗原とフィルム状基材表面に固定された抗体とを接触させることで、生理活性作用によりがん細胞をフィルム状基材表面に捕捉することができる。
[適用例7]
適用例1ないし適用例6のいずれか一例において、
前記フィルム状基材の表面に、前記がん細胞に特異的に作用するサイトカイン類を固定することができる。
適用例1ないし適用例6のいずれか一例において、
前記フィルム状基材の表面に、前記がん細胞に特異的に作用するサイトカイン類を固定することができる。
かかる構成によれば、細胞分散液中に含まれるがん細胞とフィルム状基材表面に固定されたサイトカイン類とを接触させることで、該がん細胞に直接的に生理活性作用を付与することができる。これにより、がん細胞の数を減少させることができる。
[適用例8]
適用例1ないし適用例7のいずれか一例において、
前記フィルム状基材の表面形状は、凹凸形状であることができる。
適用例1ないし適用例7のいずれか一例において、
前記フィルム状基材の表面形状は、凹凸形状であることができる。
かかる構成によれば、細胞分散液中に含まれるがん細胞とフィルム状基材表面との接触機会を高めることができる。これにより、上述した生理活性作用をがん細胞に対して効率的に付与することができる。
[適用例9]
本発明に係る細胞捕捉システムの一態様は、
細胞分散液を流すための流路と、前記流路の一端に設けられた注入部と、前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して表面が平行になるように複数のフィルム状基材を配置して形成され、前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面の最小幅は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする細胞捕捉デバイスを備えたものである。
本発明に係る細胞捕捉システムの一態様は、
細胞分散液を流すための流路と、前記流路の一端に設けられた注入部と、前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して表面が平行になるように複数のフィルム状基材を配置して形成され、前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面の最小幅は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする細胞捕捉デバイスを備えたものである。
かかる構成によれば、がん患者のQOLを維持しながら、がんの転移再発を有効的に防止することができる。
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
1.細胞捕捉デバイス
図1〜図4は、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス100を示す図である。図1は、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス100を示す斜視図である。図2〜図4は、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス100を模式的に示す断面図である。図2は、図1のA−A断面部に、図3は、図1のB−B断面部に対応する。図4は、図2のC−C断面部に対応する。
図1〜図4は、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス100を示す図である。図1は、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス100を示す斜視図である。図2〜図4は、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス100を模式的に示す断面図である。図2は、図1のA−A断面部に、図3は、図1のB−B断面部に対応する。図4は、図2のC−C断面部に対応する。
図1に示すように、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス100は、直方体形状を有するデバイス本体10aの内部に流路12aが形成されている。図2ないし図4に示すように、デバイス本体10aの内部には、複数のフィルム状基材14aが等間隔で同方向(z方向)に並列して配置されている。かかるフィルム状基材14aの壁面によってスリット孔16aが形成されて、流路12aが構成される。流路12aの一端には、細胞分散液を注入するための注入部18aが設けられ、流路12aの他端には、細胞分散液を排出するための排出部20aが設けられている。図1に示す細胞捕捉デバイス100では、注入部18aおよび排出部20aを各1個備えているが、それぞれ複数個設けてもよい。なお、注入部18aには、図示しないポンプ(例えば、チューブポンプ)がシリコーンチューブ等を介して接続される。
上記細胞捕捉デバイス100は、少なくともがん細胞を含む細胞分散液を試料とする。かかる細胞分散液としては、少なくともがん細胞を含んでいれば特に制限されないが、人工的にがん細胞を添加した細胞分散液等も含まれる。代表的な試料としては、がん患者から採取した循環がん細胞(以下、「CTC」ともいう。)等のがん細胞および白血球等の免疫細胞を含む血液試料やリンパ液試料等が挙げられる。以下、かかる細胞分散液として、がん患者から採取した血液試料を上記細胞捕捉デバイス100に適用する場合について具体的に説明する。
スリット孔16a(流路12a)の幅は、血液試料からCTCを選択的に除去する観点から、CTCの平均直径よりも小さく設定する。スリット孔16a(流路12a)の幅は、血液試料中の赤血球の平均直径が約7μm、白血球の平均直径が約8〜20μm、血小板の平均直径が約2〜3μm、CTCの平均直径が約20μm以上であることが報告されており、例えば8μm以上20μm以下であることが好ましく、8μm以上15μm以下であることがより好ましい。スリット孔16a(流路12a)の幅が8μm未満であると、血液試料中の白血球やCTC等の細胞による目詰まりが起こりやすくなる。一方、スリット孔16a(流路12a)の幅が20μmを超えると、CTCを物理的作用により捕捉することが困難となる。
がん患者から採取された血液試料は、注入部18aから流路12aに流れ込む。血液試料中のCTCは、スリット孔16a(流路12a)の幅よりも大きな平均直径を有するので、スリット孔16aによってフィルタリングされる。一方、CTC以外の赤血球、白血球、血小板等の成分は、フィルタリングされず、排出部20aから排出されてがん患者の体内へと還元される。
デバイス本体10aの材質は、特に制限されないが、必要に応じて生体適合処理を施したガラス基板、樹脂基板、シリコン基板、ステンレス、クロム−コバルト合金、ポリテトラフルオロエチレン等であることが好ましい。
フィルム状基材14aの材質は、特に制限されないが、生体適合性に優れる観点から、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等のセルロース系や、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエステル系ポリマーアロイ、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等の合成高分子系の基材であることが好ましい。
ところで、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス100では、スリット孔16a(流路12a)の幅がCTCの平均直径よりも小さく設定されているため、CTCは通常流路12aの入り口でフィルタリングされるはずである。しかしながら、CTCの表面は、正常な細胞に比べて柔軟性に富むため、流路12aの内部に侵入してくることがある。
このような観点から、フィルム状基材14aの表面には、CTC表面に発現しているレセプターと特異的に反応するリガンド分子を固定しておいてもよい。これにより、フィルム状基材14aの表面と接触したCTCは、その表面に固定されたリガンド分子と特異的に反応して(生理活性作用により)捕捉される。リガンド分子としては、例えば、葉酸等のビタミン類、ガラクトース等の糖類、トランスフェリン−Fe等の合成高分子、ペプチド、糖鎖、アプタマー、およびこれらの複合体が挙げられる。標的とするCTCに特異的に発現するレセプターに対応するリガンド分子を用いることで、CTCを選択的に捕捉することができる。これらの中でも、CTCには葉酸レセプターが高発現しているため、葉酸を用いることが好ましい。
リガンド分子をフィルム状基材等の基材に固定する手段としては、以下に掲げる方法が挙げられる。
(1)リガンド分子を基材の表面に直接固定する方法。この方法によれば、特に葉酸等の低分子量の分子は、基材の表面に密に固定されるため、CTC表面のレセプターとの接触機会を向上させることができる。
(2)基材の表面に自己組織化単分子膜(以下、「SAM」ともいう。)を形成し、SAMにリガンド分子を結合させて固定する方法。この方法によれば、基材の表面にムラなくリガンド分子を表出させることができるので、CTC表面のレセプターとの接触機会を向上させることができる。
(3)基材の表面に分岐ポリマーを修飾し、分岐ポリマーの側鎖先端にリガンド分子を結合させて固定する方法。この方法によれば、分岐ポリマーの側鎖先端にリガンド分子を固定することで、リガンド分子の揺らぎを生じさせることができ、CTC表面のレセプターとの接触機会を向上させることができる。該分岐ポリマーは、基材の表面に直接塗布することができるため、表面修飾が容易である。また、分岐ポリマー塗布手段として、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も可能となる。
以上例示したリガンド分子の固定手段は、標的とするCTC表面レセプターの数や種類に応じて、適宜選択することができる。
フィルム状基材14aの表面には、CTCと特異的に結合する抗体を固定しておいてもよい。これにより、フィルム状基材14aの表面と接触したCTCは、その表面に固定された抗体と結合して(生理活性作用により)捕捉される。固定する抗体は、がんの種類に応じて、そのがん抗原にだけ特別に結合する抗体を適宜選択することができる。そのような抗体として、例えば、乳がんに対して使われるHER2/neu、大腸がんに対して使われるNS19−9抗体、悪性B細胞に対して使われる抗CD25抗体、前立腺がんに対して使われるCD49、CD54、CD59等が挙げられる。また、固定する抗体は、上皮がん共通のがん抗原に結合する抗体を適宜選択してもよい。そのような抗体として、例えば、Ep−CAM抗体、N−カドヘリン抗体等が挙げられる。
例えば、フィルム状基材等の基材の表面にEp−CAM抗体を固定する手段は、以下の2段階の工程で行われる。
まず、基材の表面を必要に応じ、シランカップリング処理、プラズマ処理等で活性化し、活性基(例えば、カルボキシル基)を生成させる。この基板表面に下記液体を1時間反応させ、スクシンイミドエステル中間体を生成させる。
・1−エチル−3−[3−ジメチルアミノプロピル]カルボジイミド塩酸塩(EDC)4.0mg/mL
・N−ヒドロキシル−スクシンイミド(NHS)6.0mg/mL、2−(4−モルフォリン)−エタンスルホン酸(MES)pH=6(Fisher Biotec社製)、生理食塩水緩衝液(シグマアルドリッチ社製)
・N−ヒドロキシル−スクシンイミド(NHS)6.0mg/mL、2−(4−モルフォリン)−エタンスルホン酸(MES)pH=6(Fisher Biotec社製)、生理食塩水緩衝液(シグマアルドリッチ社製)
次いで、EDC/NHS溶液を下記溶液によって流体力学的に置換し、反応のため4時間放置した後、PBS溶液にて非特異吸着した抗EpCAM抗体を洗い流す。
・抗EpCAMモノクローナル抗体 1.0mg/mL(R&Dシステムズ社製)、PBS pH=7.4(シグマアルドリッチ社製)
以上の工程により、基材の表面にEp−CAM抗体を固定することができる。
フィルム状基材14aの表面には、CTCおよび免疫細胞の少なくとも一方と作用するサイトカイン類を固定しておいてもよい。サイトカイン類としては、アポトーシス因子、免疫細胞活性化因子、がん細胞増殖抑制因子等が挙げられる。
アポトーシス因子としては、例えば、TNF−α、TNF−γ、TRAIL、FasL、リンホトキシン、非環式レチノイド、ビクニン、パラスポリン、マイトマイシン、タキソール、アディポネクチン等が挙げられる。アポトーシス因子をフィルム状基材14aの表面に固定しておくことで、それと接触したCTCは、スリット孔16aによってフィルタリングされた状態でアポトーシスを起こし(生理活性作用により)死滅する。または、CTCがスリット孔16aをすり抜けて患者の体内へ戻されたとしてもその体内でアポトーシスを起こし(生理活性作用により)死滅する。
免疫細胞活性化因子としては、例えば、インターロイキン2(IL−2)、インターロイキン12(IL−12)、インターフェロン(IFN−α、IFN−β、IFN−γ)等が挙げられる。これらの免疫細胞活性化因子をフィルム状基材14aの表面に固定しておくことで、それと接触したT細胞やNK細胞が活性化され、(生理活性作用により)免疫反応を高めた血液試料を得ることができる。
上述したリガンド分子、抗体またはサイトカイン類は、デバイス本体10aの内壁面に固定しても同様の作用効果を奏することができる。
上述したリガンド分子、抗体またはサイトカイン類は、デバイス本体10aの内壁面およびフィルム状基材14aの表面の少なくとも一方において、異なる領域に固定してもよいし、同一領域に混合して固定してもよい。デバイス本体10aの内壁面およびフィルム状基材14aの表面の少なくとも一方に、リガンド分子、抗体またはサイトカイン類を固定する手段として、インクジェットプリンターを使用してもよい。インクジェットプリンターを使用することで、微小領域ごとにリガンド分子、抗体またはサイトカイン類を塗り分けることができる。また、高価な抗体を必要な箇所にのみ必要量塗布することができ、かつ、複数の抗体を組み合わせて塗布することもできる。
また、フィルム状基材14aに固定されたリガンド分子、抗体またはサイトカイン類とCTCとの接触機会を高めるため、フィルム状基材14aの表面に凹凸等の微細構造を設けてもよい。図5は、フィルム状基材14aの形状を模式的に示す断面図である。図5に示すように、フィルム状基材14aの表面に凹凸形状を設けることにより、血液試料との接触面積が増大すると共に、流路壁面付近において血液試料の乱流を発生させることができるので、リガンド分子、抗体またはアポトーシス因子と、CTC22または白血球24と、の接触機会を高めることができる。フィルム状基材14aの表面の凹凸形状は、上述したような作用効果を奏するのであれば、特に限定されない。
デバイス本体10aの内壁面およびフィルム状基材14aの表面の少なくとも一方において、リガンド分子、抗体またはサイトカイン類を固定した部分以外の部分は、親水化処理、撥水化処理、またはブロッキング処理を行うことが好ましい。かかる処理を行うことで、赤血球や白血球等のCTC以外の細胞がデバイス本体10aの内壁面やフィルム状基材14aの表面に非特異吸着することを抑制することができる。かかる処理としては、例えば電荷を持たない疎水性(例えば、メチル基、エチル基等)や親水性(例えば、水酸基等)の表面官能基を有するアルカンチオールより調製されたSAM等で修飾する方法が挙げられる。
以上のように、上記細胞捕捉デバイス100によれば、血液試料中のCTCをスリット孔16aの物理的作用により捕捉することができる。さらに、上記細胞捕捉デバイス100は、リガンド分子や抗体によるCTCの捕捉(生理活性作用)や、サイトカイン類によるCTCへの攻撃(生理活性作用)、サイトカイン類による免疫細胞の活性化(生理活性作用)等、CTCを排除するための多段階のステップを設けることができる。これらにより、上記細胞捕捉デバイス100は、血液試料中のCTC除去効果をより一層高めることができる。
2.変形例
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内で変形することができる。以下に、かかる変形例について説明する。
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内で変形することができる。以下に、かかる変形例について説明する。
2.1 第1の変形例
図6は、第1の変形例に係る細胞捕捉デバイス200を示す斜視図である。第1の変形例に係る細胞捕捉デバイス200は、図6に示すように、円筒形状のデバイス本体10bを有する点で、直方体形状のデバイス本体10aを有する細胞捕捉デバイス100とは異なる。デバイス本体10bの内部には、上述した細胞捕捉デバイス100と同様に、流路が形成されている。流路の一端には、細胞分散液を注入するための注入部18bが設けられ、流路の他端には、細胞分散液を排出するための排出部20bが設けられている。図6に示す細胞捕捉デバイス200では、注入部18bおよび排出部20bを各1個備えているが、それぞれ複数個設けてもよい。なお、注入部18bには、図示しないポンプ(例えば、チューブポンプ)がシリコーンチューブ等を介して接続される。
図6は、第1の変形例に係る細胞捕捉デバイス200を示す斜視図である。第1の変形例に係る細胞捕捉デバイス200は、図6に示すように、円筒形状のデバイス本体10bを有する点で、直方体形状のデバイス本体10aを有する細胞捕捉デバイス100とは異なる。デバイス本体10bの内部には、上述した細胞捕捉デバイス100と同様に、流路が形成されている。流路の一端には、細胞分散液を注入するための注入部18bが設けられ、流路の他端には、細胞分散液を排出するための排出部20bが設けられている。図6に示す細胞捕捉デバイス200では、注入部18bおよび排出部20bを各1個備えているが、それぞれ複数個設けてもよい。なお、注入部18bには、図示しないポンプ(例えば、チューブポンプ)がシリコーンチューブ等を介して接続される。
第1の変形例に係る細胞捕捉デバイス200は、デバイス本体10bを円筒形状とすることで、細胞分散液を細胞捕捉デバイス200全体に行きわたらせることができるので、デッドボリュームを減少させることができる。
2.2 第2の変形例
第2の変形例に係る細胞捕捉デバイス300は、上述した細胞捕捉デバイス100または細胞捕捉デバイス200の内部構造を変形したものである。図7は、第2の変形例に係る細胞捕捉デバイス300の内部構造を模式的に示す断面図である。図7は、細胞捕捉デバイス100の断面を示した図4に対応するものである。第2の変形例に係る細胞捕捉デバイス300は、図7に示すように、格子形状に成形されたフィルム状基材14cの壁面によって流路12cが形成されている点で、フィルム状基材14aの壁面によってスリット孔16aを形成している細胞捕捉デバイス100とは異なる。
第2の変形例に係る細胞捕捉デバイス300は、上述した細胞捕捉デバイス100または細胞捕捉デバイス200の内部構造を変形したものである。図7は、第2の変形例に係る細胞捕捉デバイス300の内部構造を模式的に示す断面図である。図7は、細胞捕捉デバイス100の断面を示した図4に対応するものである。第2の変形例に係る細胞捕捉デバイス300は、図7に示すように、格子形状に成形されたフィルム状基材14cの壁面によって流路12cが形成されている点で、フィルム状基材14aの壁面によってスリット孔16aを形成している細胞捕捉デバイス100とは異なる。
フィルム状基材14cは、例えば樹脂シートの射出成型や押出成型等により成形することができる。
第2の変形例に係る細胞捕捉デバイス300は、格子形状に成形されたフィルム状基材14cの壁面によって流路12cを形成することで、細胞分散液とフィルム状基材14cとの接触面積を大きくすることができる。これにより、フィルム状基材14cの表面に固定されたリガンド分子、抗体またはサイトカイン類と、がん細胞または免疫細胞と、の接触機会を高めることができる。
2.3 第3の変形例
第3の変形例に係る細胞捕捉デバイス400は、第2の変形例に係る細胞捕捉デバイス300と同様に、上述した細胞捕捉デバイス100または細胞捕捉デバイス200の内部構造を変形したものである。図8は、第3の変形例に係る細胞捕捉デバイス400の内部構造を模式的に示す断面図である。図8は、細胞捕捉デバイス100の断面を示した図4に対応するものである。第3の変形例に係る細胞捕捉デバイス400は、図8に示すように、ハニカム形状に成形されたフィルム状基材14dの壁面によって流路12dが形成されている点で、フィルム状基材14aの壁面によってスリット孔16aを形成している細胞捕捉デバイス100とは異なる。
第3の変形例に係る細胞捕捉デバイス400は、第2の変形例に係る細胞捕捉デバイス300と同様に、上述した細胞捕捉デバイス100または細胞捕捉デバイス200の内部構造を変形したものである。図8は、第3の変形例に係る細胞捕捉デバイス400の内部構造を模式的に示す断面図である。図8は、細胞捕捉デバイス100の断面を示した図4に対応するものである。第3の変形例に係る細胞捕捉デバイス400は、図8に示すように、ハニカム形状に成形されたフィルム状基材14dの壁面によって流路12dが形成されている点で、フィルム状基材14aの壁面によってスリット孔16aを形成している細胞捕捉デバイス100とは異なる。
フィルム状基材14dは、例えば樹脂シートの射出成型や押出成型等により成形することができる。
第3の変形例に係る細胞捕捉デバイス400は、ハニカム形状に成形されたフィルム状基材14dの壁面によって流路12dを形成することで、細胞分散液とフィルム状基材14dとの接触面積を大きくすることができる。これにより、フィルム状基材14dの表面に固定されたリガンド分子、抗体またはアポトーシス因子と、がん細胞または免疫細胞と、の接触機会を高めることができる。また、本細胞捕捉デバイス400は、細胞分散液が導入される方向に対して平行に流路12dが形成されている。そのため、細胞分散液が導入される方向に対して、流路12dを構成するフィルム状基材14dの機械的強度を高めることが望ましいが、流路12dの断面形状をハニカム形状とすることでフィルム状基材14dの機械的強度を高めることができる。
3.細胞捕捉システム
本実施の形態に係る細胞捕捉システム500は、上記の細胞捕捉デバイスを備えたものである。図9は、本実施の形態に係る細胞捕捉システム500を模式的に示す概念図である。本実施の形態に係る細胞捕捉システム500は、がん患者から血液試料を採取した後、上記の細胞捕捉デバイスを通過させることによりがん細胞を除去し、がん細胞が除去された血液試料をがん患者へ返戻する体外循環系システムである。
本実施の形態に係る細胞捕捉システム500は、上記の細胞捕捉デバイスを備えたものである。図9は、本実施の形態に係る細胞捕捉システム500を模式的に示す概念図である。本実施の形態に係る細胞捕捉システム500は、がん患者から血液試料を採取した後、上記の細胞捕捉デバイスを通過させることによりがん細胞を除去し、がん細胞が除去された血液試料をがん患者へ返戻する体外循環系システムである。
本実施の形態に係る細胞捕捉システム500は、圧力モニター30やポンプ40を備えておくとよい。圧力モニター30によってがん患者の血流状態を観察しながら、ポンプ40によりがん患者に対する負担や危険がないように血液量を調整することができる。圧力モニター30やポンプ40は、一般的に血液透析で使用されているものと同様のものを使用することができる。また、血液試料がチューブ内で凝固することを防ぐため、適宜抗凝固剤50を添加することもできる。
本実施の形態に係る細胞捕捉システム500は、細胞捕捉デバイス70の前後にがん細胞の数や種類を特定するためのモニター(以下、「がん細胞モニター」という。)60を備えておくとよい。細胞捕捉デバイス70の前に設置されたがん細胞モニター60は、細胞捕捉デバイス70通過前の血液試料の状態を記録しておくためのものである。細胞捕捉デバイス70の後に設置されたがん細胞モニター60は、がん細胞が十分に除去されているか否か、細胞捕捉デバイス70のがん細胞除去能力の劣化状態等を確認するためのものである。がん細胞モニター60は、細胞捕捉デバイス70の前後に設置しておくと、がん細胞が適切に除去されているか否かについて前後のがん細胞モニター結果を比較することで正確に評価することができ最も望ましいが、少なくとも細胞捕捉デバイス70の前には設置しておくことが望ましい。
がん細胞をモニターする手段としては、特に制限されず、公知技術を使用することができる。例えば、流路中のがん細胞の数を抗体で捕捉してモニターする方法(米国特許第6103479号明細書)、流路中のがん細胞を磁気ビーズ等で捕捉してモニターする方法(特許第3834326号公報)、電気的なインピーダンスでモニターする方法、光学的にがん細胞か否かを判断する方法(米国特許第6821484号明細書、米国特許第6143535号明細書)、CTC検査機器(米国Veridex LLC社製)等の公知技術が挙げられる。がん細胞モニター結果から、細胞捕捉デバイスの適正な数や、アポトーシス因子等の処理の必要性等を判断することができる。
細胞捕捉デバイス70としては、上述した細胞捕捉デバイスを適用する。上述した細胞捕捉デバイスを適用すれば、血液試料中のがん細胞の存在率を転移可能性のない濃度以下にまで低減させることができる。危険ながん細胞を含有する使用済みの細胞捕捉デバイス70は、体外循環系システムの経路から切り離すことができるため、そのまま廃棄することができる。このように使用済みの細胞捕捉デバイス70を廃棄することで、除去したがん細胞が体外循環系システムの経路に混入してがん患者の体内へ戻される心配がない。また、使用済みの細胞捕捉デバイス70内に捕捉されたがん細胞を調べることで、今後の治療や予防に役立てることもできる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、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(例えば、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。
10a、10b…デバイス本体、12a、12c、12d…流路、14a、14c、14d…フィルム状基材、16a…スリット孔、18a、18b…注入部、20a、20b…排出部、22…CTC、24…白血球、26…赤血球、30…圧力モニター、40…ポンプ、50…抗凝固剤、60…がん細胞モニター、70、100、200、300、400…細胞捕捉デバイス、500…細胞捕捉システム
Claims (9)
- 少なくともがん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも1種の作用を付与する細胞捕捉デバイスであって、
前記細胞分散液を流すための流路と、
前記流路の一端に設けられた注入部と、
前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、
前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して表面が平行になるように複数のフィルム状基材を配置して形成され、
前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面の最小幅は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする、細胞捕捉デバイス。 - 請求項1において、
前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面形状が、スリット形状である、細胞捕捉デバイス。 - 請求項1において、
前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面形状が、格子形状である、細胞捕捉デバイス。 - 請求項1において、
前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面形状が、ハニカム形状である、細胞捕捉デバイス。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか一項において、
前記フィルム状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に反応するリガンド分子が固定されている、細胞捕捉デバイス。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか一項において、
前記フィルム状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に結合する抗体が固定されている、細胞捕捉デバイス。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか一項において、
前記フィルム状基材の表面に、前記がん細胞に特異的に作用するサイトカイン類が固定されている、細胞捕捉デバイス。 - 請求項1ないし請求項7のいずれか一項において、
前記フィルム状基材の表面形状は、凹凸形状である、細胞捕捉デバイス。 - 細胞分散液を流すための流路と、前記流路の一端に設けられた注入部と、前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、
前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して表面が平行になるように、複数のフィルム状基材を配置して形成され、
前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向の前記流路の断面の最小幅は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする細胞捕捉デバイスを備えた、細胞捕捉システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009078457A JP2010227013A (ja) | 2009-03-27 | 2009-03-27 | 細胞捕捉デバイスおよび細胞捕捉システム |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2014083000A (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Foundation For The Promotion Of Industrial Science | 目的細胞の分離方法およびその目的細胞の分離装置 |
CN107407626A (zh) * | 2014-09-26 | 2017-11-28 | 加利福尼亚大学董事会 | 评估癌症的疾病状况的方法 |
-
2009
- 2009-03-27 JP JP2009078457A patent/JP2010227013A/ja not_active Withdrawn
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