JP2014519373A - エレクトロポレーション装置 - Google Patents

Abstract

装置（１０）は第１及び第２電極（１２，１４）を担持している鉗子部材（２０）と、第３電極（１６）を担持しているグリップ部材（３４）とを備える。第３電極（１６）は、装置（１０）によって生成される電場の空間構造を変化させるために、最初の２つの電極（１２，１４）から独立して可動する。このようにして、装置（１０）の作用範囲及び効果を増大させることができる。

Description

本発明は、独立請求項１の前文に記載された特徴を有するエレクトロポレーション装置に関する。

エレクトロポレーションは、外部からの電場の印加によって、他の方法では細胞膜を通り抜けることができないであろうＤＮＡ分子又は化学療法薬のような分子を細胞内へ導入するために、分子生物学で使用される方法である。電気パルスの伝送によって細胞に対して電場を印加することで、細胞内に導入される物質の透過を可能にする孔を細胞膜に形成できる。例えば、エレクトロポレーションは、形質移入（transfection）過程として公知のものに使用されており、言い換えれば、外因性の生体物質（特に遺伝子物質、一般的にはＤＮＡを含む）を真核細胞に導入する過程である。エレクトロポレーションは近年、脳内の遺伝子機能及び神経活動に関する生体内調査に上手く使用されてきている。特に、子宮内のエレクトロポレーションは、一連の電圧パルスを神経前駆細胞にＤＮＡを形質移入するのに使用し、大脳皮質、線条体、及び海馬に関する出生前の発達調査を可能にしている。様々な遺伝子が今や、終脳、間脳、中脳、菱脳、及び脊髄のような脳の様々な部位の細胞内に上手く導入されてきている。

エレクトロポレーションを行うために必要な電場を印加するという目的での、ピンセットないしは鉗子を備える装置の使用が公知であり、ピンセットないしは鉗子の２つの顎が、対応する極性に接続された各電極をそれぞれ担持する。公知のエレクトロポレーション装置に関するこの２つの電極構成には、簡単に画像解析できる大脳皮質の全ての箇所及び海馬のような脳の他領域において、エレクトロポレーションの成功率が低いという欠点がある。

米国特許第５８１０７６２号明細書は、支持部材と、エレクトロポレーションの対象となる物体の一部の反対側に位置するように、互いに接近及び離反可能に支持部材に取り付けられた一対の電極と、電極間の距離を検知し、対応する信号を供給するように構成されているセンサーと、２つの電極上に電極間の距離に比例した強度を有する電気パルスを生成するように構成されている制御手段とを備えるエレクトロポレーション装置を開示している。従って、この公知の装置は、電極間の距離を調節可能にすることによって、作用範囲を拡大させ、且つ、電極間の距離の関数として電極に印加される電気パルスを制御することによって、エレクトポレーションの効果を改善できるという、利点を有する。

米国特許第５７１８２４６号明細書は、鉗子型部材によって担持される一対の電極を備えるエレクトロポレーション装置を提供している。また、本文献で開示されている装置は、第３電極（更に詳しくは、「パッチクランプ」電極）を備える。この電極はエレクトロポレーションには使用されていないが、電気的な測定を行うために使用されている。従って、このような装置を用いると、エレクトロポレーションによる電場の方向が定められる。

この目的は、エレクトロポレーションの作用範囲及び効果をさらに改善でき、安価で、取り扱い及び使用が簡単である、エレクトロポレーション装置を提供することである。

本発明の目的及び他の目的は、添付の独立請求項１の特徴部分で定義された特徴を有するエレクトロポレーション装置によって、本発明に従い、十分に達成される。

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に説明されており、その内容は以下の説明の組み合わせ及びその部分の組み合わせとして考えられるべきである。

簡単には、本発明は、３つの電極を備えるエレクトロポレーション装置を提供するという考えに基づいている。このうち２つは鉗子型部材によって、互いに接近及び離反可能に担持される一方で第３電極は最初の２つの電極から独立して可動する。

第３電極は最初の２つの電極を担持している鉗子型部材から分離したグリップ部材によって担持されるのが好ましい。

１つの実施形態では、鉗子によって担持されている２つの電極は同じ極性に接続される一方、第３電極はその他の極性に接続されている。これに代えて、鉗子によって担持されている２つの電極は、異なる極性に接続されてもよく、その場合には、第３電極は、鉗子によって担持されている２つの電極のうちの１つと同じ極性に接続される。

３つの電極が存在するため、本発明に係るエレクトロポレーション装置では、装置によって生成される電場の空間構造を変更できるため、明らかに、装置の作用範囲を拡大することが可能であり、従って、単に最初の２つの電極に対して第３電極の相対位置を変化させることで、及び／又は３つの電極の極性を変化させることで、脳内の異なる点の細胞をエレクトロポレーションの対象とすることが可能である。それゆえに、本発明に係るエレクトロポレーション装置により、例えば、大脳皮質、海馬、及び小脳のような脳内の異なる点で、さらに効率的且つ信頼性を有する方法で、エレクトロポレーションを行うことが可能である。特に、大脳皮質の場合には、本発明に係るエレクトロポレーション装置は、画像技術によって生体内で簡単に調査できる点に位置する細胞に形質移入を行うために使用してもよい。

また、本発明に係るエレクトロポレーション装置は、生産するのに経済的であり、有利なことに、すでに市場で入手可能な鉗子型のエレクトロポレーション装置を使用し、第３電極を追加することで、制作できる。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照する非限定的な例によって与えられる以下の詳述から明らかになるだろう。

市場で入手可能な２電極型のエレクトロポレーション装置を使用して制作された、本発明の好ましい実施形態に係るエレクトロポレーション装置の斜視図。 図１の装置の主要構成部分を拡大スケールで示す斜視図。 胎芽の大脳皮質（cerebral cortex）細胞のエレクトロポレーションについての、矢状面と冠状面の双方における、本発明に係るエレクトロポレーション装置の電極配置の概略図。 胎芽の海馬（hippocampus）細胞のエレクトロポレーションについての、矢状面と冠状面の双方における、本発明に係るエレクトロポレーション装置の電極配置の概略図。 胎芽の小脳（cerebellum）細胞のエレクトロポレーションについての、矢状面と冠状面の双方における、本発明に係るエレクトロポレーション装置の電極配置の概略図。

まず図１及び図２を参照すると、本発明の実施形態に係るエレクトロポレーション装置は、全体に１０で示されている。エレクトロポレーション装置１０（これ以降は単に「装置１０」という）は、第１電極１２、第２電極１４、及び第３電極１６を備える。例えば、最初の２つの電極１２，１４は、それらが互いに接近及び離反可能に、公知の型の鉗子２０の顎１８の端に取り付けられている。第１及び第２電極１２，１４は異なる極性に接続されてもよいし、又は両方同じ極性に接続されてもよい。図示の実施形態では、使用されている鉗子２０は、市場で入手可能な鉗子であってもよく、各コネクタ２２，２４によって、電極１２，１４のうち一方は、１つの極性に接続され、もう一方の電極はそれ以外の極性に接続されてもよい。それゆえに、もし両方の電極１２，１４が同じ極性に接続されるなら（図１と図２に示されている例のように）、装置１０はさらに、鉗子２０のコネクタ２２，２４に接続される一組のインプットコネクタ２８，３０を有するアダプタ２６と、前記２つの極性のうち１つに接続される単一のアウトプットコネクタ３２を備える。図示の実施形態では、第３電極１６はグリップ部材３４の端に取り付けられている。グリップ部材３４は、例えば棒の形に作られており、例えばプラスチック材料からなり、コネクタ３６によって、前記の各極性に接続されている。グリップ部材３４は、装置によって生成される電場の空間構造を変化させるために、第３電極の位置が最初の２つの電極１２，１４に対して変化できるように、鉗子２０から分離した部材であるか、又は少なくとも鉗子２０に対して可動する部材である。装置１０は３つの電極構成であるので、最初の２つの電極１２，１４に対する第３電極１６の相対位置だけでなく、電極１２，１４，１６の極性も変化させることが可能である。装置１０は、適切な持続時間及び強度の電気パルスを生成し、コネクタ３２，３６を介して電極１２，１４，１６に伝送するように構成されている電気パルス生成手段をさらに備える。電気パルス生成手段は公知の型のものであり、本発明の一部ではないので、前記の図に示されておらず、ここでは詳細に説明しない。

最後に、図３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、装置１０によって提供され得る３つの電極１２，１４，１６のいくつかの可能な配置を示している（これらの図において単に模式的に示されている）。前記構成では、第１及び第２電極１２，１４は、胎芽の大脳細胞のエレクトロポレーションのために、両方同じ極性に接続されている。各配置は矢状面と冠状面の双方において、示されている。特に図３Ａは、胎芽の大脳皮質細胞に関するエレクトロポレーションに使用される電極の配置を示している。ここでは最初の２つの電極１２，１４は負極に接続されており、一方で第３電極１６は正極に接続されている。特に図３Ｂは、胎芽の海馬細胞に関するエレクトロポレーションに使用される電極の配置を示している。ここでは最初の２つの電極１２，１４は正極に接続されており、一方で第３電極１６は負極に接続されている。特に図３Ｃは、胎芽の小脳細胞に関するエレクトロポレーションに使用される電極の配置を示している。ここでは最初の２つの電極１２，１４は正極に接続されており、一方で第３電極１６は負極に接続されている。

当然、本発明の原理は不変のまま、実施形態及び構造の詳細は、純粋に非限定的な例として説明及び図示されているものから広く変更することができる。

１０ エレクトロポレーション装置
１２ 第１電極
１４ 第２電極
１６ 第３電極
１８ 顎
２０ 鉗子
２２，２４，３６ コネクタ
２６ アダプタ
２８，３０ インプットコネクタ
３２ アウトプットコネクタ
３４ グリップ部材

Claims (4)

1. 鉗子型部材（２０）と、互いに接近及び離反可能に、前記鉗子型部材（２０）によって担持されている第１及び第２電極（１２，１４）と、を備え、
   第１及び第２電極（１２，１４）から独立して可動する第３電極（１６）をさらに備えることを特徴とする、エレクトロポレーション装置（１０）。
2. 前記第１及び第２電極（１２，１４）は同じ極性に両方接続されるように設計される一方、前記第３電極（１６）はその他の極性に接続されるように設計されている、請求項１に記載のエレクトロポレーション装置。
3. 第１及び第２電極（１２，１４）は異なる極性に接続されるように設計されている、請求項１又は２に記載のエレクトロポレーション装置。
4. さらに、鉗子型部材（２０）から分離し、第３電極（１６）を担持しているグリップ部材（３４）を備える、請求項１から３のいずれかに記載のエレクトロポレーション装置。

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