JP2012185008A - Channel chip for cell assay and inspection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、細胞培養が可能な細胞アッセイ用流路チップに係り、さらに詳細には、培養中の細胞に対するストレスの付与を抑制することの可能な細胞アッセイ用流路チップ、及び当該細胞アッセイ用流路チップを使用して細胞の生理活性を評価することが可能な検査装置に関する。 The present invention relates to a cell assay channel chip capable of culturing cells. More specifically, the present invention relates to a cell assay channel chip capable of suppressing the application of stress to cells in culture, and the cell assay. The present invention relates to an inspection apparatus capable of evaluating a physiological activity of a cell using a channel chip.
従来、細胞の生理活性を測定するには、先ず、例えば細胞接着性のプラスチック製ウエル(数100μL程度)内に細胞を植付け、次に細胞と反応させる試薬の存在下で細胞を培養し、最後に発色/発光染色処理をして、光学的検出をすることにより、行っている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, in order to measure the physiological activity of a cell, first, for example, the cell is implanted in a cell-adhesive plastic well (about several hundred μL), and then the cell is cultured in the presence of a reagent that reacts with the cell. This is performed by performing color development / luminescence staining treatment and optical detection (for example, Patent Document 1).
ところで、前述したように、プラスチック製ウエル内に細胞を植付けてから細胞の生理活性を測定するまでの一連の工程において、培地の交換、試薬の注入、ウエル内の洗浄などの操作は、人の手によるピペット操作によって実施されている。したがって、操作工数が多く煩雑である。例えば、ピペット操作による溶液の交換時には、ウエル内の溶液を攪拌し、細胞を舞上げることがあり、培養中の細胞にストレスを付与することが多い、という問題がある。 By the way, as described above, in a series of steps from planting a cell into a plastic well to measuring the physiological activity of the cell, operations such as medium replacement, reagent injection, and well washing are performed by humans. It is carried out by hand pipetting. Therefore, the number of operation steps is large and complicated. For example, at the time of exchanging the solution by pipetting, there is a problem that the solution in the well may be agitated to soar the cells, and stress is often applied to the cells being cultured.
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、細胞培養が可能な細胞アッセイ用流路チップであって、当該細胞アッセイ用流路チップ本体の上面に溶液の注入口と排出口とを備え、前記注入口と排出口とを連通した流路中に、前記注入口から注入された溶液内の細胞をせき止めするためのせき止め部を備え、当該せき止め部の上流側に培養室を備えると共に、前記せき止め部の下流側に、前記せき止め部を流れる溶液の流速を低速に抑制するために、細胞培養時には前記せき止め部よりも液面高さを高く保持する液溜室を備えていることを特徴とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a cell assay channel chip capable of culturing cells, and a solution injection port and a discharge port on the upper surface of the cell assay channel chip body. And a damming portion for damaging cells in the solution injected from the inlet, and a culture chamber upstream of the damming portion. In addition, in order to suppress the flow rate of the solution flowing through the damming portion at a low speed on the downstream side of the damming portion, a liquid reservoir chamber that holds a higher liquid level than the damming portion during cell culture is provided. It is characterized by.
また、前記細胞アッセイ用流路チップにおいて、前記注入口及び排出口に、溶液を所定高さに保持する溶液保持カップを備えていることを特徴とするものである。 In the cell assay channel chip, the inlet and the outlet have a solution holding cup for holding the solution at a predetermined height.
また、前記細胞アッセイ用流路チップにおいて、前記培養室の容積よりも前記液溜室の容積を小さく構成し、かつ前記培養室の上部壁又は下部壁の少なくとも一方の壁は透明であることを特徴とするものである。 In the cell assay channel chip, the volume of the liquid storage chamber is configured to be smaller than the volume of the culture chamber, and at least one of the upper wall and the lower wall of the culture chamber is transparent. It is a feature.
また、前記細胞アッセイ用流路チップにおいて、前記せき止め部に、前記培養室と前記液溜室とを連通した複数の微細連通路を備えていることを特徴とするものである。 In the cell assay channel chip, the damming portion is provided with a plurality of fine communication paths communicating the culture chamber and the liquid reservoir chamber.
また、前記細胞アッセイ用流路チップにおいて、前記細胞アッセイ用流路チップ本体は、ベース本体と当該ベース本体に一体的に接合した上部プレートを備え、前記培養室及び前記液溜室は前記ベース本体に備え、前記注入口及び排出口は前記上部プレートに備えられており、前記せき止め部における堰部材(堰部)は前記ベース本体又は前記上部プレートの適宜一方或は両方に備えていることを特徴とするものである。 In the cell assay channel chip, the cell assay channel chip body includes a base body and an upper plate integrally joined to the base body, and the culture chamber and the liquid storage chamber are the base body. The inlet and the outlet are provided in the upper plate, and the dam member (dam part) in the damming part is provided in one or both of the base body and the upper plate as appropriate. It is what.
また、前記細胞アッセイ用流路チップを使用した検査装置であって、複数の細胞アッセイ用流路チップを並列して支持したチップホルダを出入自在のCO2インキユベータと、当該CO2インキユベータの前側に備えられ、前記チップホルダの大きさに対応した開口部を備えると共に前記CO2インキユベータに対して出し入れされるチップホルダを支持するホルダ支持プレートと、当該ホルダ支持プレートの前記開口部に対応した位置に配置されたチップホルダに支持されている全ての細胞アッセイ用流路チップを、前記開口部を介して下側から撮像するための撮像手段と、を備えていることを特徴とするものである。 Also, the A test apparatus using cellular assays for channel chip, and CO 2 Inkiyubeta freely and out the tip holder which supports multiple simultaneous cellular assay channel chip, on the front side of the CO 2 Inkiyubeta A holder support plate that has an opening corresponding to the size of the chip holder and supports a chip holder that is inserted into and removed from the CO 2 ink evacuator; and a position corresponding to the opening of the holder support plate. And an imaging means for imaging all the cell assay flow path chips supported by the arranged chip holders from below through the openings.
本発明によれば、細胞アッセイ用流路チップにおける培養室内での溶液の流れは一方向の流れになると共に、急速な流れを抑制することができる。したがって、例えば、培養室内の細胞が舞上るようなことがなく、細胞にストレスを付与するようなことがないものである。 According to the present invention, the flow of the solution in the culture chamber in the cell assay channel chip is a one-way flow, and a rapid flow can be suppressed. Therefore, for example, the cells in the culture chamber do not fly, and the cells are not stressed.
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係る細胞アッセイ用流路チップについて説明するに、細胞アッセイ用流路チップ1は、図1に概念的、概略的に示すように、平面視したときに矩形状を呈する細胞アッセイ用流路チップ本体3を備えている。そして、この細胞アッセイ用流路チップ本体3の上面には複数の注入口5が備えられていると共に、各注入口5と対をなす複数の排出口7が備えられている。さらに、前記細胞アッセイ用流路チップ本体3には、前記各注入口5、排出口7のX,Y軸方向の基準位置となる矩形状の切欠部9が適宜位置の角部に備えられている。
Hereinafter, a cell assay channel chip according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The cell
前記細胞アッセイ用流路チップ本体3に備えた前記注入口5と前記排出口7は、図2に示すように、流路11を介して連通してある。より詳細には、前記細胞アッセイ用流路チップ本体3は、透明なベース本体(下部壁)13の上面に透明な上部プレート(上部壁)15を一体的に接合した構成であって、前記上部プレート15に前記注入口5及び排出口7が形成してあり、かつ上部プレート15の上面には、前記注入口5、排出口7に対応して溶液保持カップ17がそれぞれ備えられている。
As shown in FIG. 2, the
該ベース本体13の素材は、光の透過性に優れた素材であれば特に限定はされないが、蛍光検出を行う場合は、例えば低自家蛍光ポリスチレン、紫外線透過ガラス、及びシクロオレフィン等の、自家蛍光が低い素材が好ましい。
The material of the
前記ベース本体13には、前記注入口5と前記排出口7とを連通した前記流路(接続路)11が形成してあり、この接続路(流路)11の途中には、前記注入口5から注入された溶液の流れは許容するが、溶液中の細胞19をせき止めるためのせき止め部21を構成する堰部23が備えられている。すなわち、前記流路11中に前記せき止め部21を備えたことにより、前記流路11は、前記注入口5に連通した上流側の培養室25と前記排出口7に連通した下流側の液溜室27とに区画してある。本実施例では、多くの細胞が培養可能なように、前記培養室25の容積は前記液溜室27の容積より大きく構成してある。
The
前記せき止め部21における前記堰部23の上面には、前記培養室25と前記液溜室27とを連通した複数の微細連通路29を備えている。この微細連通路29は、溶液の流れは許容するが、溶液内の前記細胞19をせき止める作用をなすものであって、例えば深さは20μm以下であり、幅は200μm以下に形成してある。したがって、前記注入口5から細胞19を含む溶液を注入すると、溶液中の細胞19がせき止められて、前記培養室25内に定着又は浮遊した状態となるものである。この際、前記培養室25及び液溜室27内の溶液の液面31は前記せき止め部21よりも常に高く保持されるものである。
A plurality of
換言すれば、前記せき止め部21は常に溶液内に没入した状態に保持されるものであって、前記微細連通路29の流出側(前記液溜室27側の出口)が溶液の液面31よりも高くなるようなことがなく、微細連通路29の出口側には前記溶液溜室27の液面31が高いことに起因する液圧が、常に背圧として作用しているものである。よって、前記液溜室27は一種の背圧付与室を構成するものである。
In other words, the
前記構成により、前記培養室25に対する培地や試薬溶液などの溶液の注入は注入口5側から行われ、溶液の排出は排出口7側で行われるものである。細胞培養用の培地は、細胞アッセイに使用する細胞の生育に適した液体培地である限り、特に限定はされない。したがって、溶液の交換を行うときは、前記注入口5から新しい溶液を注入し、排出口7側において排出することにより容易に行い得るものである。この際、溶液の流れは注入口5側から排出口7側への一定方向の流れであり、かつ前記培養室25及び液溜室27の液面31を前記せき止め部21よりも高く保持して溶液の交換を行うことが可能である。
With the configuration described above, the injection of a solution such as a medium or a reagent solution into the
よって、前記せき止め部21における前記微細連通路29の出口側には、前記液溜室27内の液圧が背圧として作用するので、前記微細連通路29における溶液の流速が低速に保持されるものである。したがって、例えば、前記培養室25内における溶液の交換による乱流等の発生が抑制されるため、前記培養室25内で培養されている細胞19に物理的なストレス等を付与することなく、溶液の交換を行い得るものである。
Therefore, since the liquid pressure in the
なお、前記構成においては、前記せき止め部21の堰部23をベース本体13に備えた場合について例示したが、前記堰部23は上部プレート15に備えた構成とすることも可能である。この場合、せき止め部21における前記微細連通路29は、堰部23の下面に備えた構成となるものである。また、ベース本体13及び上部プレート15にそれぞれ中間高さの堰部23を備え、この上下の堰部23の間に微細通路29を形成することも可能である。
In addition, in the said structure, although illustrated about the case where the
前記細胞アッセイ用流路チップ1をCO2インキユベータ内に収納して細胞19の培養を行うために、細胞アッセイ用流路チップ1を保持するチップホルダ33が備えられている。チップホルダ33は、図4に示すように、複数の細胞アッセイ用流路チップ1を並列した状態に収容保持するための複数の収容部35を備えている。上記各収容部35は、収容した細胞アッセイ用流路チップ1を下側から観察可能に構成してあり、かつ各収容部35には、細胞アッセイ用流路チップ1における前記切欠部9と係合して位置決めを行う位置決め突出部37が備えられている。
A
したがって、前記チップホルダ33における各収容部35に細胞アッセイ用流路チップ1をそれぞれ収容すると、複数の細胞アッセイ用流路チップ1は、前記位置決め突出部37に切欠部9を係合して位置決めされることになる。よって、各細胞アッセイ用流路チップ1の方向性は全て同一方向性に揃えられた状態にあるものである。
Therefore, when the cell
前記細胞アッセイ用流路チップ1を用いて培養した細胞19の検査を行うための検査装置は、次のごとき構成である。すなわち、図5、図6に概念的、概略的に示すように、検査装置39は箱状に構成してあって、前記チップホルダ33を出入自在のCO2インキユベータ41を備えている。そして、前記CO2インキユベータ41の前側には、前記チップホルダ33を支持するホルダ支持プレート43が備えられている。このホルダ支持プレート43には、前記チップホルダ33の大きさに対応した開口部45が備えられている。そして、前記ホルダ支持プレート43の下方位置には、前記開口部45に対応して位置決めしたチップホルダ33に支持されている全ての細胞アッセイ用流路チップ1の照明を行うための適数の光源47が備えられていると共に、前記開口部45を介して全ての細胞アッセイ用流路チップ1を下側から撮像するCCDカメラなどの撮像手段49が備えられている。
An inspection apparatus for inspecting
したがって、前記CO2インキユベータ41において培養した後に、チップホルダ33に保持されている全てのチップホルダ33を撮像手段49によって撮像し、細胞の生理活性の観察のための光学的検出を行うことができるものである。なお、撮像手段49によって細胞アッセイ用流路チップ1の撮像を行う際には、全ての細胞アッセイ用流路チップ1を同時に撮像することが望ましい。しかし、個別に又は連続的に撮像することも可能である。
Therefore, after culturing in the CO 2 incubator 41, all the
該光学的検出の例としては、蛍光検出等の発光検出、吸光度検出などが挙げられる。 Examples of the optical detection include luminescence detection such as fluorescence detection, and absorbance detection.
本発明において細胞は、付着性細胞等の任意の細胞でよい。細胞の具体的な例としては、癌細胞、神経細胞、肝細胞、繊維芽細胞、筋芽細胞、平滑筋細胞、心筋細胞、骨格筋細胞、幹細胞、中胚葉系幹細胞、胚性幹細胞、グリア細胞、胎性幹細胞、造血幹細胞、肥満細胞、脂肪細胞、神経幹細胞、及び血球細胞などが挙げられる。 In the present invention, the cell may be any cell such as an adherent cell. Specific examples of cells include cancer cells, nerve cells, hepatocytes, fibroblasts, myoblasts, smooth muscle cells, cardiomyocytes, skeletal muscle cells, stem cells, mesodermal stem cells, embryonic stem cells, glial cells Embryonic stem cells, hematopoietic stem cells, mast cells, adipocytes, neural stem cells, blood cells and the like.
また、細胞アッセイには、細胞の生理活性等、細胞の種々の特性の測定を包含する。細胞アッセイの具体的な例としては、エストロゲン応答アッセイ、アセチルコリンステラーゼアッセイ等の神経細胞分化アッセイ、乳酸デヒドロゲナーゼアッセイ、DNA細分化アッセイ等のアポトーシスアッセイ、抗アレルギーアッセイ、HSP47細胞アッセイ等のストレス応答・回復アッセイ、神経細胞保護アッセイ等の抗アルツハイマー症アッセイ、α―グルコシダーゼ阻害アッセイ等の糖吸収抑制アッセイ、MTTアッセイ等の抗腫瘍アッセイ、ニュートラルレッドアッセイ等の細胞毒性アッセイ、PC12細胞等を用いる神経細胞伸張アッセイ、アルカリフォスファターゼ活性化アッセイ、脂肪細胞分化アッセイ等の脂肪生成アッセイ、毛乳頭細胞成長アッセイ、及びメラニン生成抑制アッセイ等の皮膚美白アッセイなどが挙げられる。 In addition, the cell assay includes measurement of various characteristics of the cell such as the physiological activity of the cell. Specific examples of cell assays include stress response and recovery such as estrogen response assay, neuronal differentiation assay such as acetylcholinesterase assay, apoptosis assay such as lactate dehydrogenase assay, DNA fragmentation assay, anti-allergy assay, HSP47 cell assay, etc. Anti-Alzheimer's disease assay such as assay, neuronal protection assay, sugar absorption inhibition assay such as α-glucosidase inhibition assay, antitumor assay such as MTT assay, cytotoxicity assay such as neutral red assay, neuronal cell extension using PC12 cells, etc. Adipogenesis assay such as assay, alkaline phosphatase activation assay, adipocyte differentiation assay, skin whitening assay such as dermal papilla cell growth assay, and melanogenesis inhibition assay It is.
1 細胞アッセイ用流路チップ
3 細胞アッセイ用流路チップ本体
5 注入口
7 排出口
9 切欠部
11 流路
13 ベース本体
15 上部プレート
17 溶液保持カップ
19 細胞
21 せき止め部
23 堰部
25 培養室
27 液溜室
29 微細連通路
33 チップホルダ
35 収容部
39 検査装置
43 ホルダ支持プレート
45 開口部
49 撮像手段
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