JP2014224800A5

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Publication number: JP2014224800A5
Application number: JP2014052830A
Authority: JP
Filing date: 2014-03-15
Publication date: 2016-06-16
Anticipated expiration: 2034-03-15

Description

本明細書において開示する事項は、粒子または細胞の混合集団から生物学的細胞、細胞小器官、および他の粒子を分離および操作するのに用いることが可能である。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１）米国特許第７，９９３，９０８号明細書
（特許文献２）国際公開第２００５／０３６１３９号
（特許文献３）国際公開第２００９／１３１６４５号
（特許文献４）国際公開第２０１１／０６６４９７号
（特許文献５）国際公開第２０１０／０１１９３４号
（特許文献６）国際公開第２０１０／１２９４４１号
（特許文献７）国際公開第２０１２／１３９２０９号
（非特許文献）
（非特許文献１）ＳＥＯＮＹＯＵＮＧＫＩＭＥＴＡＬ："ＣｉｒｃｕｌａｔｉｎｇＴｕｍｏｒＣｅｌｌＭｉｃｒｏｓｅｐａｒａｔｏｒＢａｓｅｄｏｎＬａｔｅｒａｌＭａｇｎｅｔｏｐｈｏｒｅｓｉｓａｎｄＩｍｍｕｎｏｍａｇｎｅｔｉｃＮａｎｏｂｅａｄｓ"，ＡＮＡＬＹＴＩＣＡＬＣＨＥＭＩＳＴＲＹ，ｖｏｌ．８５，ｎｏ．５，５Ｍａｒｃｈ２０１３（２０１３−０３−０５），ｐａｇｅｓ２７７９−２７８６，ＸＰ０５５１５２９０８
（非特許文献２）ＶＡＮＫＲＵＮＫＥＬＳＶＥＮＳＥＴＡＬ："ＡＮＯＶＥＬＭＩＣＲＯＳＴＥＰＤＥＶＩＣＥＦＯＲＴＨＥＳＩＺＥＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮＯＦＣＥＬＬＳ"，ＥＬＥＣＴＲＯＰＨＯＲＥＳＩＳ，ＷＩＬＥＹＩＮＴＥＲＳＣＩＥＮＣＥ，ＤＥ，ｖｏｌ．２５，２Ｊｕｎｅ２００４（２００４−０６−０２），ｐａｇｅｓ１７１４−１７２２，ＸＰ００２３２０６２３

前縁部の横幅は、実質的に前記より大きな粒子の特徴的寸法より大きい（例えば、少なくとも１００倍）ことがあり、そのような多くの粒子は前縁部を通過するバルク流体の流れを実質的に阻止することなく前縁部で捕捉することが可能である。本発明の装置における前記前縁部の横幅はまた、分離領域（またはチャネル内の分離段部の幅）で、チャネルの全幅より大幅に（すなわち、少なくとも２０倍、例えば、５０倍、１００倍、５００倍、１０００倍、１００００倍、または１０００００倍）大きい。例として、前記下流部分（すなわち、分離段部の前縁部のチャネルの部分）の高さは、選択された細胞型（例えば、血中循環腫瘍細胞またはヒト胎児幹細胞様細胞）の通過を阻止するのに十分小さい高さ、選択された細胞型（例えば、ヒト赤血球）の通過を阻止しない程度に十分大きな高さ、またはこれらの組合せとなるように選択することができる。

本発明の装置における任意の前記分離段部の前縁部は波形形状を有する。当該波形形状は陥入した形状、または不規則な形状であってもよい。前記分離段部は、その注入口側において、前記チャネルの下流部分を画成する段の部分に対してほぼ垂直である上流面を有することが可能である。

例えば、（図１に図示する）米国特許第７９９３９０８号明細書で開示される類似装置とは対照的に、本発明の装置の分離段部における少なくとも１つの前縁部３１および移行面４１は当該分離段部の幅より実質的に大きな（少なくとも２０倍、例えば２５倍の）横幅（ｂｒｅａｄｔｈ）を有する（すなわち、分離段部１１が配置される段状通路５５の幅より大きい）。分離段部１１を通過し流れているバルク流体における粒子の分離は段の前縁部および面２１においてほとんどの場合生じる傾向にあるため、分離段部１１および通路の幅と比較して当該前縁部および面の横幅を増加させることでいくつかの有利な効果を奏することが可能である。

分離段部１１を通過して流動するバルク流体中の粒子は、少なくとも１寸法において、当該分離段部１１の上方の分離通路１０１の高さ（すなわち、分離通路の狭い寸法）より小さい寸法であるサイズを必然的に有する（さもなければ、粒子はバルク流体とともに当該通路を通過することができない）。同様に、分離段部１１の上方の分離通路１０１の高さより大きい寸法を有する粒子は、分離段部１１の前縁部３１または移行面２１、またはその近位でバルク流体とともに流動を停止し、そこで蓄積する傾向がある。分離段部１１が内部に配置されている通路の全幅を越えて移行面２１および前縁部３１の横幅を増加させることにより、複数の粒子を前縁部３１に、または、（例えば、面が傾斜を有する場合）移行面２１に沿った別の場所に集合させることを可能にする。このように、前縁部が分離通路１０１の全幅より大きい横幅を有する装置は、分離段部１１の前縁部３１で、またはその近位で、１若しくはそれ以上のサイズに基づいて分離された粒子を捕捉するのに用いられることが可能である。分離段部１１の前縁部３１の横幅を増加させることで、装置を目詰りさせることなくサイズに基づいて分離されたより多くの数の粒子をその移行面２１で捕捉することが可能となる。上述したように、本発明では分離段部における前縁部の両端を結ぶことにより形成される通路の幅より実質的に大きい（少なくとも２０倍、例えば、５０倍、１００倍、５００倍、または１０００倍より大きい）分離段部の横幅の比率が提供される。

分離エレメント
本明細書の特許請求の範囲に記載される装置の分離エレメント１は、これまでに米国特許第７９９３９０８号明細書において、ＰＣＴ公開ＷＯ２０１１／０６６４９７において、または他の明細書において記載された装置とは区別されるものである。本発明の装置の分離エレメント１は、波形形状を有する前縁部３１を備える少なくとも１つの分離段部１１を含み、当該前縁部３１は、分離段部が存在する通路の全幅よりもかなり大きい（少なくとも２０倍大きい）横幅を有する。言い換えれば、分離エレメント１の少なくとも１つの段の前縁部の形は、その前縁部の横幅が段の全幅よりかなり大きいようなものである。さらに言い換えれば、その輪郭に沿って形成される段の前縁部の横幅は、（すなわち、段の端がその最短の線をたどるかどうかに関わらず）段の端の２つの終点の間で最も短い直線距離より大きい。例として、前縁部は、陥入した形状（図６を参照）、例えば、蛇行形状（図８を参照）であることが可能である。通路幅に対する段横幅の比の上限は、段を作成するのに用いられる製造方法の許容範囲および段を通過する粒子のサイズによってのみに実質的に制限される。

上記のように、本発明の装置の特徴の１つは、分離段部１１の前縁部３１の横幅が段の全幅および／または段により画成される分離通路１０１の幅より大幅に大きくなる（少なくとも２０倍より大きくなる）ように、当該前縁部３１の形状を形成することにある。例えば、それぞれ波形形状の不規則な端を有する段を表す図２および３に図示されるように、その前縁部が波形形状または非常に不規則な端形を有するような段を形成することにより、これは達成されることが可能である。図２において、分離段部１１は、その移行面２１において指形の突起物を有する平面な平板である。指形の突起物の周長により形成される段の前縁部３１の横幅は、図２Ａにおいて明らかに認めることが可能であるように、段の幅より実質的に大きい。同様に、図３に図示される分離段部１１の前縁部の波形形状および不規則性は、図３Ａにおいて明らかに認めることが可能であるように、前縁部の横幅を段の全幅より大幅に大きくさせる。

Claims

より小さな粒子とより大きな粒子を分離する装置であって、
本体（２）と、
前記本体（２）との間に間隙（５０）を形成するカバー（４）とを有し、
前記間隙（５０）は、当該間隙（５０）における注入口領域（５２）および排出口領域（５８）を分離する分離エレメント（１）を含み、
前記分離エレメント（１）は前記間隙（５０）の表面と共にチャネルを画成し、
前記チャネルは、分離部を経由して前記注入口領域と前記排出口領域を流体連通させ、
前記分離部における全幅と、
前記分離エレメント（１）と前記間隙（５０）の表面との間の距離により定義される高さと
を有するものであり、
前記本体（２）、前記カバー（４）、および前記分離エレメント（１）のうちの少なくとも１つは、その内部に配置され、且つ前記チャネルの前記分離部を完全に横切って延長する前縁部を有する分離段部を備え、それにより前記チャネルは前記前縁部より注入口側にある上流部分および前記前縁部より排出口側にある薄層状（ｌａｍｅｌｌａｒ）の下流部分に分割されるものであり、
前記上流部分の高さは、より大きな粒子およびより小さな粒子の両方の通過を容易にするのに十分な高さであり、
前記下流部分の高さは、前記より小さな粒子の通過を容易にするのに十分大きく、且つ前記より大きな粒子の通過を阻止するのに十分に小さいものであり、
前記前縁部の長さは、分離領域における前記チャネルの全幅より少なくとも２０倍大きいものであり、
前記チャネルの上流部分は前記注入口領域（５２）と前記分離エレメント（１）との間の領域において薄層状であり、
前記前縁部は波形形状を有するものであり、
前記粒子が前記チャネルを通過し、前記分離段部を横断する能力に基づいて回収されることにより、前記粒子を分離することができるものである
装置。
請求項１記載の装置において、前記下流部分の高さは血中循環腫瘍細胞の通過を阻止し、ヒト赤血球の通過を容易にするものである装置。
請求項２記載の装置において、前記血中循環腫瘍細胞は、卵巣がん、前立腺がん、または乳がんによる腫瘍などの固形腫瘍に由来するものである装置。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置において、前記下流部分の高さは、ヒト胎児細胞、ヒト胎児幹細胞様細胞、血液循環内皮細胞、心臓由来の肥大化した血液循環内皮細胞の少なくとも１つの通過を阻止し、ヒト赤血球の通過を容易にするものである装置。
請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置において、前記本体（２）、前記カバー（４）、および前記分離エレメント（１）のうちの少なくとも１つは、その内部に配置され、且つ前記分離段部の前記注入口側において前記チャネルを完全に横切って延長する集束段部を備え、前記チャネルは当該集束段部の前記排出口側より前記注入口側においてより大きな高さを有し、前記集束段部は選択的に前記チャネルを垂直に横切って延長するものである装置。
請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置において、前記本体（２）、前記カバー（４）、および前記分離エレメント（１）のうちの少なくとも１つは、前記分離部内に連続的に配置される複数の分離段部を備えるものであり、前記分離段部の各々は、
ａ）前記分離部を横切って延長し、前記分離部における前記チャネルの全幅より大きい長さを有する前縁部を有し、
ｂ）前記分離段部の前記前縁部を基準として前記チャネルを上流部分および薄層状の下流部分に分割するものであり、前記分離段部の直後に位置する前記下流部分のチャネルの高さは、前記分離段部の直前に位置する前記上流部分のチャネルの高さより小さいものである、
装置。
請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置において、前記前縁部は蛇行形状を有するものである装置。
請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置において、前記分離段部はその注入口側に上流面を有し、当該上流面は前記下流部分を画定する段部分に対し垂直である装置。
請求項１〜８のいずれか１つに記載の装置において、前記分離エレメント（１）は前記本体および前記カバーの少なくとも１つに一体化しているものである装置。
請求項１〜９のいずれか１つに記載の装置において、この装置は、さらに、
前記チャネルの高さを維持するための支持体を有し、当該支持体は前記チャネル内に配置され、前記分離エレメントと間隙の表面との間に延在するものである装置。
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の装置において、当該装置は、一般的な顕微鏡スライドとほぼ等しいサイズを有するものである装置。
より大きな粒子とより小さな粒子を分離する方法であって、
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の装置の前記注入口においてより大きな粒子とより小さな粒子を含む流体懸濁液を提供する工程と、
前記チャネルを通過するように前記流体を促す工程と、
前記粒子が前記分離段部を横断する能力に応じて前記粒子を分離する工程と、
分離され、前記排出口領域（５８）まで到達しなかった前記より大きな粒子を選択的に回収する工程と
を有する方法。
請求項１２記載の方法において、さらに、前記装置の前記排出口領域から前記注入口の方向に向かって前記流体を逆流させて前記より大きな粒子を回収する工程を有するものである方法。
請求項１２または１３記載の方法において、前記流体は血液サンプルである方法。
請求項１２〜１４のいずれか１つに記載の方法において、前記より大きな粒子は血中循環腫瘍細胞（ＣＴＣ）であり、前記より小さな粒子は血液細胞である方法。
請求項１２〜１４のいずれか１つに記載の方法において、前記より大きな粒子は胎児細胞であり、前記より小さな粒子は血液細胞である方法。
請求項１２〜１４のいずれか１つに記載の方法において、前記より大きな粒子は血液循環内皮細胞であり、前記より小さな粒子は血液細胞である方法。
請求項１７記載の方法において、前記血液循環内皮細胞は心臓由来の肥大化した血液循環内皮細胞である方法。
請求項１５〜１７のいずれか１つに記載の方法において、血液細胞は赤血球である方法。
腫瘍に苦しむ対象のための腫瘍治療の有効性を評価する方法であって、
請求項１５または請求項１５に従属する請求項１９の方法を用いた治療の前後に対象から採取した血液サンプルから複数の血中循環腫瘍細胞（ＣＴＣｓ）を単離する工程と、
前記血液サンプルから単離した前記複数の血中循環腫瘍細胞の少なくとも１つの特徴を比較する工程と
を有し、
前記血液サンプルから単離した血中循環腫瘍細胞の特徴における違いは治療の有効性の指標であり、
前記特徴は選択的に前記血液サンプルにおける血中循環腫瘍細胞濃度である
方法。
脊椎動物の対象における腫瘍の発生を診断する方法であって、
請求項１５または請求項１５に従属する請求項１９の方法を用いて、対象から採取した血液サンプルから血中循環腫瘍細胞（ＣＴＣ）を分離する工程を有し、
前記下流部分の高さは血中循環腫瘍細胞の通過を阻止する高さであり、
少なくとも１つの血中循環腫瘍細胞の存在は腫瘍が対象に生じている指標である、
方法。
請求項２１記載の方法において、さらに、
前記分離段部の前記前縁部の上流側に位置する前記装置の部分において少なくとも１つの血中循環腫瘍細胞（ＣＴＣ）が存在するかどうかを分析する工程を有するものである方法。
請求項２１または２２記載の方法において、さらに、
上記工程の後に、存在した前記少なくとも１つの分離された血中循環腫瘍細胞における腫瘍細胞の特徴を評価する診断テストを行う工程を有するものである方法。
請求項２３記載の方法において、前記診断テストは組織特異抗体との結合、および／または、腫瘍特異性抗体との結合であり、および／または、
前記診断テストは、存在した前記少なくとも１つの分離された血中循環腫瘍細胞から採取された核酸の分析、および／または、前記血中循環腫瘍細胞の増殖能の評価を含み、および／または、
前記診断テストは前記血中循環腫瘍細胞の形態の顕微鏡観察である
方法。
請求項２１〜２４のいずれか１つに記載の方法において、前記血中循環腫瘍細胞は、卵巣がん、前立腺がん、または乳がんによる腫瘍などの固形腫瘍に由来するものである方法。
血液サンプル中の血液循環内皮細胞の存在に基づいて、ヒトにおける外傷の存在または外傷の発生についての指標を決定する方法であって、
請求項１７または請求項１７に従属する請求項１９の方法を用いて、前記ヒトから採取した血液サンプルから血液循環内皮細胞を分離する工程
を有する方法。
血液サンプル中の心臓由来の肥大化した血液循環内皮細胞の存在に基づいて、患者が最近心筋梗塞を発症した、若しくは、現在心筋梗塞を発症している、若しくは、心筋梗塞の発症の危険性が非常に高いことについての指標を決定する方法であって、
請求項１８の方法を用いて、前記患者から採取した血液サンプルから肥大化した血液循環内皮細胞を分離する工程
を有する方法。