JP2016106623A - 細胞回収のための標本作製方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 保持部に導入した細胞の標本化方法であって、液交換等を行なっても前記細胞が保持部外へ脱離せず、かつその後の回収操作により前記細胞を回収できるよう、前記細胞を標本化する方法を提供すること。【解決手段】 保持部へ細胞を導入する工程と、0.01(w/v)%以下のポリ−L−リジンを含む試薬を前記保持部に添加して前記接着物質を修飾させた保持部により前記細胞を接着させる工程と、30から65(v/v)%のエタノールを含む細胞膜透過試薬を前記保持部に添加し前記細胞を標本化する工程とを含む、標本作製方法により、前記課題を解決する。【選択図】 図3

Description

本発明は、保持部に導入された細胞を前記保持部に接着させることで細胞標本を作製する方法に関する。特に本発明は、細胞回収手段により前記細胞を回収可能な細胞標本を作製する方法に関する。
溶液中に同じ種類の細胞が含まれていたとしても、当該細胞の性質が個々に異なることが知られている(非特許文献1)。一方で、溶液中に含まれる細胞から通常得られる情報は、個々の細胞の情報が平均化された情報となるため、個々の細胞の情報を得ることは難しい。そのため、溶液中に含まれる細胞を個別に解析し、個々の細胞の情報を得ることへの関心が高まっている。
溶液中に含まれる細胞を個別に解析する例として、血中循環癌細胞(Circulating Tumor Cells、以下CTC)の解析があげられる。CTCは癌の転移や再発に重要な役割を果たすと考えられており、CTCの解析が可能になると、癌患者の術後診断や投薬方針を決定することができるため、治療の最適化や効率化につながると考えられる。しかしながら、CTCは未解明な点が多く、またCTCが有する遺伝子の変異やコピー数変化が個々の細胞で異なるという報告もあるため、個別に細胞を解析する必要がある(非特許文献2)。
CTCは血液中に存在する数が血球細胞と比較して非常に少ない。具体的には、血液1mLあたり、赤血球細胞は50億個、白血球細胞は300万から1000万個含まれているのに対し、CTCは10個程度しか含まれない。そのためCTCを解析する際は、多数の血球細胞と少数のCTCとが混合された状態から、CTCを極力ロスすることなく血球細胞から分離した上で解析する必要がある。
溶液中に含まれる細胞を個々に解析する方法として、FACS(Fluorescence−Activated Cell Sorting)、光ピンセット、誘電泳動、マイクロマニピュレーションを用いた方法が知られている(非特許文献3から5、特許文献1)。しかしながらFACSは、特定の細胞を確実に選別することが困難であり、またソーティングにより細胞が損傷する可能性がある。光ピンセット、誘電泳動、マイクロマニピュレーションを利用した解析では、細胞と同程度の大きさのウェルに細胞を導入し、当該導入した細胞について形状や光学的情報の解析を行なう。光学的情報の解析は、細胞膜表面または内部に存在するタンパク質または遺伝子へ蛍光物質を結合させ、当該蛍光物質を蛍光顕微鏡で観察する方法が一般的である。しかしながら、結合していない蛍光物質の除去/洗浄をするため、細胞が導入されたウェル(保持部)に対し液交換を行なう際、ウェル内に導入された細胞がウェル外へと脱離し、細胞をロスするおそれがあった。特にCTCのように、溶液中に含まれる細胞の数が少ない場合は、当該ロスによる影響が大きい。
特許5006117号公報
Groria,H.H.,Cancer Research,44,2259−2265(1984) Martina,Auer.et al.,Oncotarget,4,812−813(2013) Fu,AY.et al.,Nature Biotechnology,17,1109−1111(1999) Hellmich,W.et al.,Electrophoresis,26,3689−3696(2005) Voldman,J.,Annual Review of Biomedical Engineering,8,425−454(2006)
本発明の課題は、保持部に導入した細胞の標本化方法であって、液交換等を行なっても前記細胞が保持部外へ脱離せず、かつその後の回収操作により前記細胞を回収できるよう、前記細胞を標本化する方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。
すなわち本発明の第一の態様は、
保持部へ細胞を導入する工程と、接着物質を含む試薬を前記保持部に添加して前記接着物質を修飾させた保持部により前記細胞を接着させる工程と、細胞固定試薬を含む細胞膜透過試薬を前記保持部に添加して前記細胞を標本化する工程とを含む、標本作製方法であって、
接着物質を含む試薬が0.01(w/v)%以下のポリ−L−リジンを含む試薬であり、
細胞膜透過試薬が30から65(v/v)%のエタノールを含む試薬である、前記方法である。
また本発明の第二の態様は、細胞固定試薬が0.1から5%のホルムアルデヒドである、前記第一の態様に記載の方法である。
また本発明の第三の態様は、保持部へ細胞を導入する工程が、誘電泳動力を利用して保持部へ細胞を導入する工程である、前記第一または第二の態様に記載の方法である。
さらに本発明の第四の態様は、前記第一から第三の態様のいずれかに記載の方法で保持部に細胞を標本化する工程と、回収手段により前記標本化した細胞を回収する工程とを含む、細胞回収方法である。
また本発明の第五の態様は、回収手段により標本化した細胞を回収する工程が、回収手段により、当該細胞を標本化した保持部の中心から水平方向に一定距離ずらした位置で、垂直方向に吸引することで細胞を回収する工程である、前記第四の態様に記載の方法である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、保持部へ細胞を導入する工程と、接着物質を含む試薬を前記保持部に添加して前記接着物質を修飾させた保持部により前記細胞を接着させる工程と、細胞固定試薬を含む細胞膜透過試薬を前記保持部に添加し前記細胞を標本化する工程とを含む、標本作製方法において、接着物質を含む試薬が0.01(w/v)%以下のポリ−L−リジンを含む試薬であり、細胞膜透過試薬が30から65(v/v)%のエタノールを含むことを特徴としている。
接着物質を含む試薬による前記接着物質の保持部への修飾は、保持部へ細胞を導入する工程の前に行なってもよいし、保持部へ細胞を導入する工程の後に行なってもよい。保持部へ細胞を導入する工程の後に行なう場合は、細胞へのダメージを少なくするために、修飾処理を短時間で完了させた方がよい。具体的には処理時間が5分以内だと好ましく、3分以内だとより好ましい。
保持部に修飾された接着物質により接着された細胞は、細胞固定試薬を含む細胞膜透過試薬を前記保持部に添加することで標本化される。本発明では、細胞膜透過試薬として30から65(v/v)%のエタノールを含む試薬を用いればよいが、40から65(v/v)%のエタノールを含む試薬を用いると、接着した細胞が十分な透過性を有するため好ましい。また40から50(v/v)%のエタノールを含む試薬を用いると、接着した細胞が十分な透過性を有し、かつその後の細胞回収工程を容易に行なえる点でさらに好ましい。なお本発明では、細胞膜透過試薬として30から65(v/v)%のエタノールを含む試薬を用いるが、細胞膜透過試薬としてはこの他にも、界面活性剤であるサポニン、Tween 20(商品名)、Triton X−100(商品名)、ジギトニンなどを含む試薬が使用でき、これら界面活性剤を本発明で用いる細胞膜透過試薬にさらに含んでもよい。一方、細胞膜透過試薬に含まれる細胞固定試薬は、当業者が細胞固定に通常用いる試薬の中から適宜選択することができ、具体的には、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド、パラホルムアルデヒドといったアルデヒド類や、金属塩、有機溶媒系固定液が例示できる。細胞固定試薬としてホルムアルデヒドを用いる場合は0.1から5%含むと好ましく、0.1から1%含むと細胞膜内外タンパク質の架橋反応による抗原のマスキングが防止できる点でより好ましい。
本発明のうち、保持部へ細胞を導入する方法に特に限定はなく、単に保持部に細胞を含む液体を導入するだけでもよいし、細胞を含む液体を導入した後、遠心力を利用して保持部へ強制的に細胞を導入させてもよい。中でも細胞を含む液体を導入した後、誘電泳動力を利用して保持部へ細胞を導入させると、細胞を保持部へ効率的に保持させることができる点で好ましい。
本発明は、保持部へ細胞を導入する工程と、接着物質を含む試薬を前記保持部に添加して前記接着物質を修飾させた保持部により前記細胞を接着させる工程と、細胞固定試薬を含む細胞膜透過試薬を前記保持部に添加して前記細胞を標本化する工程とを含む、標本作製方法において、接着物質を含む試薬として0.01(w/v)%以下のポリ−L−リジンを含む試薬を、細胞膜透過試薬として30から65(v/v)%のエタノールを含む試薬を、それぞれ用いることを特徴としている。
本発明の方法により、0.01(w/v)%以下のポリ−L−リジンを含む試薬のみで細胞を接着させる場合と比較して、保持部に導入した細胞を当該保持部により強く接着させることができる。そのため、保持部内の液置換等による細胞のロスを極力少なくでき、保持部へ細胞を導入する工程を再度行なう必要がなくなるため、その後の細胞解析を短時間かつ効率的に解析することができる。
一方、本発明の方法により標本化した細胞は、回収手段により容易に回収できる。そのため、前記標本化した細胞の中から光学的情報等により選別した細胞の更なる解析(遺伝子解析等)が容易となる。
本発明の標本作製方法を利用可能な装置の一例を示した図(分解図)。 図1に示す装置の正面図。 図1に示す装置を用いた、本発明の標本作製方法および細胞回収方法の一例を示した図。
以下、図面を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の標本作製方法を利用可能な装置の一例(分解図)を図1に示す。また図1に示した装置の正面図を図2に示す。
図1に示す装置100は、貫通孔11aを有した平板状の遮光部材11と、貫通孔12aを有した平板状の絶縁体12と、導入口13a、排出口13bおよび貫通部13cを有した平板状のスペーサ13とからなる細胞導入保持手段10と、細胞導入保持手段10を上下方向に密着して挟むよう設けた電極基板21・22と、電極基板21・22同士を接続する導線30と、電極基板21・22に信号を印加する信号発生器40と、を備えている。遮光部材11が有する貫通孔11aと絶縁体12が有する貫通孔12aとは互いに同一の寸法および形状であり、かつそれぞれの貫通孔の位置が一致するよう遮光部材11および絶縁体12を設けている。貫通孔11a、貫通孔12aおよび遮光部材11の下部に密着して設けた電極基板21により保持部50が構成され、導入口13aから細胞を含む液体を導入すると、貫通部13cを通じて保持部50へ細胞が導入される。電極基板22はスペーサ13上部に密着して設けており、導入口13aから導入した、細胞を含む液体の飛散や蒸発を防止している。なお保持部50に保持した細胞の回収を容易にするため、電極基板22はスペーサ13から取り外し可能な構造となっている。
次に図1に示す装置を用いた、本発明の標本作製方法および細胞回収方法の一例を図3を用いて説明する。
(1)保持部へ細胞を導入する工程
導入口13aから細胞60を含む液体を導入し、細胞60を保持部50へ導入させる。図1に示す装置では細胞60を保持部50へ導入させる際、誘電泳動力70を利用して導入する。具体的には、信号発生器40から電極基板21・22へ交流電圧を印加することで誘電泳動力70を発生させ、保持部50へ細胞60を導入する。図1に示す装置に導入する細胞を含む液体は、誘電泳動力で細胞が移動できるよう懸濁された液であればよく、例えば、マンニトール、グルコース、スクロース等の糖類を含んだ水溶液や、当該水溶液に塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の電解質、および/またはBSA(ウシ血清アルブミン)等のタンパク質をさらに含んだ水溶液に、細胞を含んだ試料を懸濁させた液体があげられる。特に細胞を含む液体として、マンニトールを含む水溶液に細胞を含んだ試料を懸濁させた液体を用いると、細胞へのダメージが少なくなる点で好ましい。添加するマンニトールの濃度は等張液となる濃度とすればよく、具体的には250mMから350mMの間とするとよい。信号発生器40から電極基板21・22へ印加する交流電圧は、保持部50に保持された細胞60の充放電が周期的に繰り返される波形を有した交流電圧とすると好ましく、周波数を100kHzから3MHzまでの間とし、電界強度を1×10から5×10V/mまでの間とすると特に好ましい(WO2011/149032号および特開2012−013549号公報参照)。
(2)接着物質80を含む試薬を添加する工程
導入口13aから接着物質80を含む試薬を導入することで、保持部50を接着物質80で修飾し、接着物質80を介して保持部50と保持部50に導入した細胞60とを接着させる。なお接着物質80による保持部50の修飾は前記(1)の工程の前に実施してもよい。
本発明の方法では、接着物質として、細胞表面と静電気的に結合することで、比較的短時間に細胞と保持部との接着が可能なポリ−L−リジンを用い、その濃度は0.01(w/v)%以下とする。なお本工程は、細胞へのダメージを少なくするために、短時間で完了させるとよい。本工程の具体例として、ポリ−L−リジンを0.01(w/v)%含む溶液を導入口13aから3分間導入して、保持部50を置換する工程があげられる。
本工程を前記(1)の工程の後に実施する場合、信号発生器40から電極基板21・22へ交流電圧を印加した状態(つまり細胞への誘電泳動力が存在する状態)で実施すると好ましい。前記好ましい態様で本工程を実施する場合、接着物質80を含む試薬に、前記(1)で導入した、細胞60を含む液体と同じ濃度の糖類(例えば、250mMから350mMのマンニトール)を含むとよい。
(3)細胞膜透過試薬を添加する工程
排出口13bから接着物質80を含む試薬を排出した後、導入口13aから細胞固定試薬を含む細胞膜透過試薬を導入することで、保持部50に導入した細胞60を標本化する。細胞膜透過試薬は30から65(v/v)%のエタノールを含んでいればよい。細胞膜透過試薬に含まれる細胞固定試薬は、当業者が細胞固定に通常用いる試薬の中から適宜選択することができ、例えば0.1から1%のホルムアルデヒドがあげられる。細胞固定試薬を含む細胞膜透過試薬の導入時間(保持部への試薬置換時間)は5から15分が好ましく、10分前後がより好ましい。
(4)ブロッキング試薬を添加する工程
後述の標識工程における非特異標識の発生を防止するため、導入口13aから洗浄液を導入して、残存した細胞膜透過試薬を除去した後、導入口13aから非特異標識を防止するためのブロッキング試薬を導入する。洗浄液は、細胞膜透過試薬に含まれる有機溶媒成分(エタノール、ホルムアルデヒド等)を除去可能な水系溶媒であればよく、例えば、Phosphate Buffered Saline(PBS)があげられる。また洗浄液に界面活性剤を添加すると、液置換による洗浄が容易に行なえるため好ましく、前記好ましい洗浄液の一例として、Tween 20(商品名)を0.05(v/v)%添加したPBSがあげられる。
ブロッキング試薬としては、タンパク質や界面活性剤を含んだ水溶液が例示できる。具体的にはタンパク質としてはBSA、ゼラチン、カゼインなどが、界面活性剤としてはサポニン、Tween 20(商品名)、Triton X−100(商品名)、ジギトニンなどが、それぞれ例示できる。ブロッキング試薬を導入する時間(保持部への試薬置換時間)は含まれる成分およびその濃度によって異なるが、BSAを1(w/v)%含んだPBSをブロッキング試薬として用いる場合、5から15分導入すればよく、10分前後の導入時間とすると好ましい。
(5)標識試薬を添加する工程
排出口13bからブロッキング試薬を排出した後、導入口13aから標識試薬を導入して、標本化した細胞を標識させる(標識化細胞61)。標識試薬は、目的細胞の検出に適した標識物質の中から適宜選択すればよい。例えば目的細胞が血中循環癌細胞(CTC)の場合、蛍光標識された抗サイトケラチン抗体もしくは抗EpCAM抗体を含む溶液や、白血球染色試薬である抗CD45抗体と細胞核染色試薬である4’,6−diamidino−2−phenylindole(DAPI)、Hoechst 33258、Hoechst33342等との混合溶液が使用できる。なお抗原抗体反応を利用して目的細胞を標識する場合であって、当該細胞における抗原発現量が少ないときは、当該抗原に対する抗体を含む標識試薬を添加後、添加した抗体に対する抗体を順次添加していくことで蛍光シグナルを増幅させる方法を採用してもよい。
(6)目的細胞を選別する工程
標識試薬に由来するバックグラウンドの上昇を防止するため、導入口13aから洗浄液を導入して、残存した標識試薬を除去した後、光学検出器200で標本化された細胞の光情報(可視光または蛍光)および位置情報を取得し、目的細胞61の位置を検出する。洗浄液としては、標識試薬を除去できる水系の溶媒であればよく、一例として前記(4)の工程で洗浄液として用いた、PBSやTween20を0.05(v/v)%添加したPBSがあげられる。目的細胞がCTCの場合、光学検出器200により、抗サイトケラチン抗体または抗EpCAM抗体由来の蛍光が確認され、DAPI等の細胞核染色試薬由来の蛍光が確認され、かつ抗CD45抗体由来の蛍光が確認されない細胞を選別すればよい。
(7)目的細胞を回収する工程
光学検出器200で検出した目的細胞61を回収するために、電極基板22をスペーサ13から取り外した後、回収装置300で吸引することで目的細胞61を回収する。電極基板22を取り外す際は、スペーサ13を剥がさないよう取り外す必要がある。もしスペーサ13が絶縁体12から剥がれると、装置内に保持されている溶液が系外に流れてしまい、目的細胞61が破壊されるからである。
回収装置300による目的細胞61の吸引は、前記(6)の工程で検出した目的細胞61が標本化されている保持部50に回収装置300を移動させ、回収装置300により液を吸引することで目的細胞61を回収する。なお回収装置300による目的細胞61の吸引位置を、目的細胞61を標本化した保持部50の中心から水平方向に一定距離ずらした位置とすると、目的細胞61の吸引を容易に行なえるため好ましい。具体的には目的細胞61の吸引位置を、保持部50の中心から水平方向に保持部50の直径の0.1倍から2倍の長さ分(ただし隣接する保持部50間の距離の2分の1以下)ずらし、かつ保持部50の高さから垂直方向に保持部50の高さの0.01倍から2倍の高さ分高い位置とすると好ましい。また回収装置300による目的細胞61の吸引操作の前に、目的細胞61と保持部50との接着性を弱める酵素を含む溶液を添加する操作を行なってもよい。
回収装置300による目的細胞61を吸引する方法として、ポンプを用いた陰圧による吸引や、電気浸透流による吸引が例示できる。目的細胞61は保持部50に比較的強く接着されていることから、回収装置300としてシリンジポンプを用いる場合は高流速で吸引する必要があり、具体的には0.01μL/s以上の流量が必要である。しかしながら流量を大きくしすぎると、流路内に気泡が発生し、著しく流量が低下してしまうため、流量は0.01から5.0μL/sの間が好ましい。
回収装置300による目的細胞61の吸引で用いる細管の材質としては、ガラス、金属、樹脂等があげられるが、耐衝撃性および光透過性が高いガラスが好ましい。また細管の内径は、吸引後の細管内での詰まりを防ぐため、吸引する細胞の直径よりも大きくするとよい。例えば、直径30μmの保持部(保持部間の距離は50μm)に導入された細胞を吸引する場合は、細管の内径を25μmから35μmの間とするとよい。
(8)回収した目的細胞を回収チューブへ吐出する工程
回収装置300による吸引で回収した目的細胞61を回収チューブ400へ吐出し、回収チューブ400へ目的細胞61が吐出されたかどうかを光学検出器200で検出する。回収チューブ400に回収された目的細胞61はその後遺伝子解析等さらなる解析に供される。
以下、実施例および参考例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら例の内容に限定されるものではない。
実施例1 細胞膜透過試薬のエタノール濃度検討
(1)ヒト非小細胞肺がん由来のH1975細胞を、10(v/v)%のFBSを含むRPMI−1640培地を用いて、5%CO存在下、37℃で培養した。
(2)細胞がサブコンフルエントに達した後、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で洗浄し、トリプシン−EDTAを用いて個々の細胞がばらばらになるよう細胞を剥がした。
(3)処理した細胞を遠心し(200×g、25℃、5分間)、上清を捨てた後、10個/mLの細胞密度になるよう、300mMマンニトール水溶液に懸濁させた。
(4)(3)で調製した懸濁液を図1に示す装置100に導入し、誘電泳動力を利用して保持部へ細胞を導入した。なお各保持部50の大きさは直径30μm、深さ40μmであり、各保持部50間の距離は50μmである。信号発生器40から電極基板21・22に印加する交流電圧は、電圧20Vpp、周波数3MHzの矩形波である。交流電圧を印加してから1分程度で、保持部50へ細胞を1つずつ導入することができた。
(5)(4)に記載の条件で交流電圧を印加しながら、0.01(w/v)%のポリ−L−リジンを含む300mMマンニトール水溶液を導入し、2分間静置後、前記交流電圧の印加を停止し、前記水溶液を吸引除去した。
(6)エタノールと1%ホルムアルデヒドを含む水溶液(以下、細胞膜透過試薬)を導入し、10分間静置することで、細胞膜を透過させ、保持部に導入した細胞を標本化した。
なおエタノール濃度は40(v/v)%、45(v/v)%、50(v/v)%、55(v/v)%、60(v/v)%、65(v/v)%、70(v/v)%、75(v/v)%、80(v/v)%、86(v/v)%、90(v/v)%、95(v/v)%のいずれかとした。
(7)細胞膜透過試薬を吸引除去し、PBSを導入することで、残留した細胞膜透過試薬を洗浄した。
(8)細胞膜内外のタンパク質と特異的に結合可能な蛍光標識された抗体と、細胞核を標識する蛍光試薬を含む水溶液(以下、標識試薬)を導入し、10分間静置した。
(9)標識試薬を吸引除去し、PBSを導入することで、残留した標識試薬を除去した。
(10)電極基板22をスペーサ13から取り外した後、蛍光顕微鏡のステージ上に載置した。
(11)蛍光顕微鏡による蛍光観察で、細胞が保持部で標本化されていることを確認した後、円筒状の細管(回収装置300)を用いて任意の保持部から細胞を吸引できるか検証した。
結果を表1に示す。細胞透過試薬におけるエタノール濃度を70(v/v)%以上とすると細胞回収率(吸引成功率)が大きく低下することがわかる。一方、65(v/v)%以下の濃度では保持部からの細胞回収率(吸引成功率)が70%以上と、高い確率で細胞を吸引することができた。
Figure 2016106623
比較例1
(1)ヒト非小細胞肺がん由来のH1975細胞を、10(v/v)%のFBSを含むRPMI−1640培地を用いて、5%CO存在下、37℃で培養した。
(2)細胞がサブコンフルエントに達した後、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で洗浄し、トリプシン−EDTAを用いて個々の細胞がばらばらになるよう細胞を剥がした。
(3)処理した細胞を遠心し(200×g、25℃、5分間)、上清を捨てた後、10個/mLの細胞密度になるよう、300mMマンニトール水溶液に懸濁させた。
(4)(3)で調製した懸濁液を図1に示す装置100に導入し、誘電泳動力を利用して保持部へ細胞を導入した。なお各保持部50の大きさは直径30μm、深さ40μmであり、各保持部50間の距離は50μmである。信号発生器40から電極基板21・22に印加する交流電圧は、電圧20Vpp、周波数3MHzの矩形波である。交流電圧を印加してから1分程度で、保持部50へ細胞を1つずつ導入することができた。
(5)(4)に記載の条件で交流電圧を印加しながら、0.01(w/v)%のポリ−L−リジンを含む300mMマンニトール水溶液を導入し、2分間静置後、前記交流電圧の印加を停止し、前記水溶液を吸引除去した。
(6)電極基板22をスペーサ13から取り外した後、蛍光顕微鏡のステージ上に載置した。
(7)蛍光顕微鏡による蛍光観察で、細胞が保持部で標本化されていることを確認した後、円筒状の細管(回収装置300)を用いて任意の保持部から細胞を吸引できるか検証した。
その結果、保持部からの細胞回収率(吸引成功率)は100%であり、高い確率で細胞を吸引することができた。
実施例1と比較例1の結果から、接着物質を含む試薬として0.01(w/v)%以下のポリ−L−リジンを含む試薬を、細胞膜透過試薬として30から65(v/v)%のエタノールを含む試薬を、それぞれ用いることで、0.01(w/v)%以下のポリ−L−リジンを含む試薬のみで細胞を接着させる場合と比較して、保持部に導入した細胞を当該保持部により強く接着させることができることがわかる。
実施例2
実施例2のうち、細胞膜透過試薬として、86(v/v)%エタノールと1%ホルムアルデヒドを含む溶液を用いて細胞の標本化を行なった後、細胞と保持部の接着性を弱める目的でトリプシンを添加し、保持部から細胞を吸引できるか検討した。
(1)ヒト非小細胞肺がん由来のH1975細胞を、10(v/v)%のFBSを含むRPMI−1640培地を用いて、5%CO存在下、37℃で培養した。
(2)細胞がサブコンフルエントに達した後、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で洗浄し、トリプシン−EDTAを用いて個々の細胞がばらばらになるよう細胞を剥がした。
(3)処理した細胞を遠心し(200×g、25℃、5分間)、上清を捨てた後、10個/mLの細胞密度になるよう、300mMマンニトール水溶液に懸濁させた。
(4)(3)で調製した懸濁液を図1に示す装置100に導入し、誘電泳動力を利用して保持部へ細胞を導入した。なお各保持部50の大きさは直径30μm、深さ40μmであり、各保持部50間の距離は50μmである。信号発生器40から電極基板21・22に印加する交流電圧は、電圧20Vpp、周波数3MHzの矩形波である。交流電圧を印加してから1分程度で、保持部50へ細胞を1つずつ導入することができた。
(5)(4)に記載の条件で交流電圧を印加しながら、0.01(w/v)%のポリ−L−リジンを含む300mMマンニトール水溶液を導入し、2分間静置後、前記交流電圧の印加を停止し、前記水溶液を吸引除去した。
(6)86(v/v)%エタノールと1%ホルムアルデヒドを含む水溶液(以下、細胞膜透過試薬)を導入し、10分間静置することで、細胞膜を透過させ、保持部に導入した細胞を標本化した。
(7)細胞膜透過試薬を吸引除去し、PBSを導入することで、残留した細胞膜透過試薬を洗浄した。
(8)細胞膜内外のタンパク質と特異的に結合可能な蛍光標識された抗体と、細胞核を標識する蛍光試薬を含む水溶液(以下、標識試薬)を導入し、10分間静置した。
(9)標識試薬を吸引除去し、PBSを導入することで、残留した標識試薬を除去した。
(10)蛍光顕微鏡による蛍光観察で、細胞が保持部で標本化されていることを確認した。
(11)0.25w/v%トリプシン−1mol/l EDTA・4Na溶液(和光純薬工業製)をPBSで1/20に希釈したもの(以下、トリプシン溶液)を導入し、室温で20分間静置した。
(12)トリプシン溶液を吸引除去し、PBSを導入することで残留したトリプシン溶液を除去した。
(13)電極基板22をスペーサ13から取り外した後、蛍光顕微鏡のステージ上に載置した。
(14)蛍光顕微鏡による蛍光観察で、細胞が保持部で標本化されていることを確認した後、円筒状の細管(回収装置300)を用いて任意の保持部から細胞を吸引できるか検証した。
その結果、保持部からの細胞回収率(吸引成功率)は、トリプシン溶液を導入後20分間静置した場合は100%であった。以上の結果から、標本化した細胞をトリプシン溶液で処理することで、高い確率で細胞を吸引できることが分かった。
比較例2
実施例1のうち、細胞膜透過試薬として、86(v/v)%エタノールと1%ホルムアルデヒドを含む溶液を用いて細胞の標本化を行なった後、以下の(i)から(v)に示す、ポリ−L−リジンによる静電相互作用を阻害する処理を行なうことで、保持部から細胞を吸引ができるか検討した。
(i)pH変化
スペーサ13から電極基板22を取り外した後、細胞を標本化した保持部へ、HClまたはNaOHを添加することでpHを変動させた。
(ii)塩強度変化
10×Tris−EDTA緩衝液(pH8.0)、5×Tris−EDTA緩衝液(pH8.0)または1M NaCl溶液を導入し、30分間静置した。
(iii)シアル酸分解酵素処理
0.1から5.0U/mLのノイラミニダーゼ(Sigma Aldrich社製)と40mMのCaClとを添加した酢酸緩衝液(pH5.0)を導入し、1時間静置した。
(iv)ポリ−L−リジン分解酵素処理(その1)
50から500μg/mLのパパイン(和光純薬工業製)と10mMのEDTAと60mMの2−メルカプトエタノールと50mMのシステイン塩酸塩とを含むPBSを導入し、37℃で30分間静置した。
(v)ポリ−L−リジン分解酵素処理(その2)
0.05から1.0mg/mLのα―キモトリプシン(和光純薬工業製)と80mMのTrisと8mMのEDTAと200mMのCaClとを含む水溶液を導入し、37℃で30分間静置した。
結果、前記(i)から(v)に示す処理を行なっても、標本化された細胞を吸引することはできなかった。
100:細胞導入装置
200:光学検出器
300:回収装置
400:回収チューブ
10:細胞導入保持手段
11:遮光部材
12:絶縁体
11a、12a:貫通孔
13:スペーサ
13a:導入口
13b:排出口
13c:貫通部
21・22:電極基板
30:導線
40:信号発生器
50:保持部
60:細胞
61:標識化細胞(目的細胞)
70:誘電泳動力
80:接着物質

Claims (6)

  1. 保持部へ細胞を導入する工程と、接着物質を含む試薬を前記保持部に添加して前記接着物質を修飾させた保持部により前記細胞を接着させる工程と、細胞固定試薬を含む細胞膜透過試薬を前記保持部に添加して前記細胞を標本化する工程とを含む、標本作製方法であって、
    接着物質を含む試薬が0.01(w/v)%以下のポリ−L−リジンを含む試薬であり、
    細胞膜透過試薬が30から65(v/v)%のエタノールを含む試薬である、前記方法。
  2. 細胞固定試薬が0.1から5%のホルムアルデヒドである、請求項1に記載の方法。
  3. 保持部へ細胞を導入する工程が、誘電泳動力を利用して保持部へ細胞を導入する工程である、請求項1または2に記載の方法。
  4. 請求項1から3のいずれかに記載の方法で保持部に細胞を標本化する工程と、回収手段により前記標本化した細胞を回収する工程とを含む、細胞回収方法。
  5. 前記細胞回収方法において、細胞を、保持部との接着力を弱める酵素を含む溶液で処理する工程を含む、請求項4に記載の細胞回収方法。
  6. 回収手段により標本化した細胞を回収する工程が、回収手段により、当該細胞を標本化した保持部の中心から水平方向に一定距離ずらした位置で、垂直方向に吸引することで細胞を回収する工程である、請求項4または5に記載の方法。
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