JP2016512020A - 組織試料から細胞を抽出するためのシステム - Google Patents

Abstract

組織試料から細胞を抽出するためのシステムは、主装置（１）と、主装置と使用するためのディスポーザブルキット（４）とを備える。主装置（１）は、少なくとも１つのディスポーザブルキットを受け入れるとともに少なくとも１つの予め設定されたプログラムを実行するように構成される。ディスポーザブルキット（４）は、組織試料のためのワークチャンバ（１１）と、複数の溶液バッグ（１２）とを有し、ディスポーザブルキットは、ワークチャンバと溶液バッグ（１２）との間で機能する流体移送手段（１４，１９）も有し、これは、主装置によって、適切なインタフェース手段を介して制御される。好ましい実施形態では、ディスポーザブルキット（４）は、ドラムに取り付けられて、アクティブカプセルに収容され、そしてこれが回転棚に保持される。請求項は、このシステムで使用するためのディスポーザブルキットにも関する。

Description

本発明は、組織試料から細胞を抽出するためのシステムに関する。本システムは、幹細胞の抽出、特に脂肪組織からのヒト間葉系幹細胞（ｈＭＳＣ）の抽出のために用いることができる。

成体幹細胞は、医薬・医療の分野において潜在的な関心が極めて高い。脂肪組織は、一般的な細胞治療に適した有望な幹細胞源である。脂肪組織からの間葉系幹細胞の抽出は、再建手術との併用に極めて大きな可能性がある。現在、脂肪組織由来幹細胞は、乳房部分切除後の乳房再建に用いられている。さらなる利用の可能性は、パーキンソン病、アルツハイマー病、骨髄疾患、心臓発作及び脳発作、熱傷、糖尿病、関節リウマチなどを含む、数多くの疾患の治療に関するものである。個人の体重の少なくとも１０％を占める脂肪組織は利用しやすく、成体から脂肪組織を採取することは、簡単な処置であって、倫理的に問題はない。

脂肪由来間葉系幹細胞を抽出するための現在の技術は、主に再建手術で用いるために開発されたものである。外科的処置中に試料を採取して処理し、抽出は、繊細で長いプロトコルに従って約１．５時間を要する。特に、組織から幹細胞を抽出することの問題は、専用の部屋を必要とするいくつかの工程（例えば、洗浄、消化など）を試料が受けるということであり、従って、生成物と接触するいくつかの部品があり、それらを再び使用するのであれば、その前に滅菌する必要がある。

大いに期待される将来の用途に関して、例えば幹細胞バンクによって運用できる、ヒト成体脂肪組織から間葉系幹細胞を採取して保存することに大きな関心が寄せられている。しかしながら、上記の技術は、大規模な用途には適していない。上記技術は、外科的処置中の用途のために開発されたものであることから、より大規模な場合には、いくつかの欠点を露呈し、それには、１回の抽出にかなりの時間を要することと、試料を人体からの抽出後直ちに処理する必要があることと、手動操作の数と、大規模な場合には共通の適正製造基準を満たさないこと及び最高水準の無菌性及び清浄性を確保できないこととが含まれる。本発明は、この問題に対する解決策を提供することを目的とする。

国際公開第２０１１／０７１６４３号明細書は、遠心ロータの形態の主ユニットとディスポーザブルバッグのセットとを備える血液処理装置について開示している。バッグのセットは、フレキシブル一次分離バッグと、フレキシブルチューブによって接続された成分バッグとを備えている。バッグのセットは、そのコンテナにバッグを収容することにより、主ユニットに装着される。主ユニットは、バッグのセットの接続用フレキシブルチューブを閉鎖または解放するためのピンチバルブを有し、さらに、バッグに出入りする成分の移送を生じさせるバッグ圧搾システムを有する。圧搾システムは、各バッグコンテナに固定されたフレキシブルダイヤフラムと、ポンプステーションの駆動による液圧回路とを備えている。ところが、この血液処理装置は、ピンチバルブ及び圧搾システムを介する流体移送では、脂肪組織から間葉系幹細胞を採取する場合に要求される高精度を提供できないという欠点がある。例えば、その精度は、例えばガスケットまたは液体の摩耗または劣化による液圧回路の標準性能からの逸脱を含む予測不可能な要因による影響を受けることがある。バッグの圧搾によって生じる流れパターンも正確ではない。もう一つの欠点は、主ユニットに液圧回路が必要であることである。

他の従来技術による血液処理システムの説明は、国際公開第２０１０／０６１８６６号明細書及び国際公開第０３／０８２０２７号明細書に見つけることができる。

国際公開第２００６／１００６５１号明細書は、成体幹細胞を含む細胞サブセットを採取して、処理し、移植するための統合システムについて開示している。

本発明の目的は、組織試料からの幹細胞の抽出、特に脂肪組織からの間葉系幹細胞の抽出を、全自動かつ確実に実施する医療機器を提供することである。本発明は、組織試料の無菌かつ完全閉鎖型の処理を提供するとともに、処理時間及びコストを大幅に低減することを目的とする。本発明のさらなる目的は、単一のマシンで複数の試料の同時処理を提供することである。

これらの目的は、独立請求項１に記載のシステムによって達成される。そのシステムは基本的に、主装置と、主装置で使用するためのディスポーザブルキットとを備えている。本発明の重要な態様は、独立請求項１８に記載のディスポーザブルキットでもある。いくつかの好ましい特徴を、従属請求項に記載している。

主装置は、試料からの細胞の所望の抽出のためのプロトコルに対応する少なくとも１つの予め設定されたプログラムを実行するように構成されている。

本発明の根底にある基本的な考えは、組織試料及び抽出プロセスに関わる任意の試薬または溶液をディスポーザブルキットで受容するものとすることである。従って、抽出プロセス中に、ディスポーザブルキットのみが組織及び中間生成物に接触する。この目的のため、ディスポーザブルキットは基本的に、処理すべき組織試料を受容するためのワークチャンバと、少なくとも１つの付加的な容器とを備えている。いくつかの実施形態では、容器はプラスチックバッグの形態である。ディスポーザブルキットは好ましくは、空の状態かつ真空状態で出荷されるが、いくつかの実施形態では、ディスポーザブルキットを、その溶液バッグのうちのいくつかまたは全てに必要な試薬を予め充填して提供することができる。

ディスポーザブルキットは、ワークチャンバ及び容器のいずれかに出入りする、ある量の流体を移送するように機能する流体移送手段を備えている。例えば、この流体移送手段により、主装置によって実行されるプログラムに従って、洗浄液または消化酵素またはいずれかの試薬または中間生成物を、主ワークチャンバに出入りするように充填または放出させることが可能となる。

流体移送手段は、主装置とディスポーザブルキットとの間の適切なインタフェース手段によって制御される。

ディスポーザブルキット内に電気部品がないようにして、コスト及び複雑さを低減するため、好ましくは、ディスポーザブルキットに直接関連付けられるインタフェース手段は、ロータリジョイントのような機械的なものである。

流体移送手段は、ポンプシステムとバルブシステムとを含んでいる。ポンプシステムという用語は、ワークチャンバ及び１つの付加的な容器または複数の付加的な容器のうちの１つに出入りするように、ある量のプロセス流体を放出または吸引するように構成されたシステムを意味する。

例えば、好ましい実施形態では、ディスポーザブルキットの流体移送手段は、ワークチャンバの内部でスライド可能なピストンと、選択バルブとを備えている。そのピストンは、ワークチャンバに出入りするように、ある量の流体を充填または放出させるためのシリンジとして機能し、一方、選択バルブは、ディスポーザブルキットの一部であるワークチャンバと複数の容器のうちの１つとの間で、選択的な流体連通を提供する。

より好ましくは、ディスポーザブルキットは、第１のロータリジョイントと第２のロータリジョイントとを有し、これらは使用時には、ピストン及びバルブを作動させるために、それぞれ第１のモータ手段と第２のモータ手段に接続されている。これらのモータ手段は好ましくは、サーボモータエンコーダであり、これらを、主装置で使用するために、主装置またはその一部に関連付けることができ、例えば、ディスポーザブルキットが収容されるコンテナに関連付けることができる。

好ましくは、ピストンは、静止部材とピストンに固定された移動部材とを有するスクリューシステムによって動かされ、一方、バルブは、固定体と回転部材とによって実現することができる。

好ましい実施形態では、システムは、主装置と使用するために、ディスポーザブルキットを封入するコンテナを備えている。そして、このコンテナは、遠心分離のために回転するキャリアに取り付けられている。コンテナは、ディスポーザブルキットの前述の流体移送手段を作動させるためのサーボモータと、ワークチャンバまたは溶液バッグの温度を制御するための加熱または冷却手段と、主装置との適切な電力接続及び信号接続とを含むことから、アクティブコンテナと呼ばれる。好ましい実施形態では、加熱手段はペルチェ効果によって機能する。

好ましくは、アクティブコンテナは、ディスポーザブルキットと直接接触する第１の内側部品と、主装置に関連付けられる、例えば遠心分離のための回転棚に関連付けられる第２の外側部品とを少なくとも含む多重構成部品を有している。第１の構成部品は好ましくは、オートクレーブ耐性のものである。好ましい実施形態では、第１の構成部品はドラムであり、第２の構成部品は、アクティブカプセルと呼ばれるカプセルである。より好ましくは、アクティブコンテナは、ドラムとディスポーザブルキットとを受容するための、水密性かつオートクレーブ耐性のカプセルである第３の部材も備える。

特に好ましい形態では、ディスポーザブルキットは、ワークチャンバを含む実質的に円筒状の本体と、円筒状の本体の周囲に放射状に配置された複数のバッグとを備えている。円筒状の本体の頂部には、回転式選択バルブが取り付けられており、導管が、選択バルブを介して、ワークチャンバの内部をバッグのそれぞれに接続している。ワークチャンバは、スライド可能なピストンを収容しており、これが、選択バルブと協働することで、ワークチャンバとそれらのバッグとの間で制御された量の流体を移送することを可能にしている。ワークチャンバと、バッグと、バルブと、導管とはすべて、好ましくはプラスチックで作られたディスポーザブルキットの一部である。

主装置は、同時に処理される複数のディスポーザブルキットを受け入れるように構成することができる。

好ましい実施形態では、主装置は回転棚を備え、この回転棚に上記のアクティブコンテナが複数取り付けられている。回転棚は、主装置の内部に取り付けられると、遠心分離の主軸の周りに回転することができ、アクティブコンテナのそれぞれは、回転棚に対して傾斜軸の周りに回転することができる。この傾斜自由度によって、所望のプロセス工程に応じて、主チャンバの軸を、遠心分離軸に対して方向付けることができる。

上述のように、本発明の重要な態様は、ディスポーザブルキットである。好ましい実施形態によれば、ディスポーザブルキットは、
処理すべき組織試料を受容するためのワークチャンバと、少なくとも１つの容器と、
ある量の流体を少なくとも１つの容器からワークチャンバへ充填するように、または、ある量の流体をワークチャンバから少なくとも１つの容器へ放出するように機能する流体移送手段と、
ディスポーザブルキットが装置で使用される際に流体移送手段を作動させるための受動制御手段と
を備える。

ディスポーザブルキットの制御手段は、ディスポーザブルキットにモータが組み込まれていないため、受動と呼ばれ、それらは、ディスポーザブルキットの外部から制御される。これは、例えば、主装置及び／または上述のアクティブコンテナによって、試料、中間生成物、最終生成物（幹細胞のペレット）に接触することなく実施される。

本発明のさらなる態様は、添付の特許請求の範囲に記載の、ペレットを含む幹細胞の蓄積及び凝縮を促進させるのに適した、ディスポーザブルキットのバルブ部材の好ましい構成である。バルブ部材は、ワークチャンバ内に収容されたプロセス流体の移送の間にペレットの蓄積を促進させるように設計されたチャンバを有している。

好ましくは、バルブ部材は、軸方向流路と接線方向流路とを有し、蓄積チャンバは、軸方向流路と同軸状に整列されたテーパ状のチャンバであって、接線方向流路は、この蓄積チャンバの側面で開口している。より好ましくは、この蓄積チャンバの端部は球面を有し、それは例えば、いくつかの実施形態では球の一部または半球である。

本発明には以下の利点がある。抽出は、全自動で、いくつかの組織試料から同時に実施される。従って、本発明のシステムにより、年間で数千の試料を処理することが可能である。別の利点は、試料及び試薬（溶液）が、ディスポーザブルキットの中に密閉されて、これにより、主装置と、回転棚またはアクティブコンテナのような関連する構成部品とから完全に隔離されることである。従って、プロセス全体にわたって、オペレータの安全性と、無菌性と、生体適合性とが確保される。いくつかの実施形態では、ディスポーザブルキットを、シールされたオートクレーブ耐性のカプセルに受容することができ、このため、ディスポーザブルキットに直接接触するアイテムはいずれも、再び使用する前に、最大限の無菌性のためにオートクレーブ滅菌することが可能である。本発明の別の利点は、予め設定されたプログラムに主装置が従うものであって、高度な技能を持つオペレータを必要とすることなく、誤りのリスクが低減されるということである。従って、本システムは、大規模な用途に特に適している。

別の利点は、標準化された全自動の手順によって、処置を最適化することが可能になるということである。本発明によれば、脂肪組織からｈＭＳＣを抽出するための処理時間は約７５分とすることができ、予想される成果は、１０³〜１０⁴ＭＳＣ／ｇである。１つのシステムで、年間で数千の試料を処理することが可能であり、脂肪組織からの幹細胞の大規模な採取に適している。

なお、留意すべきことは、本発明は、ディスポーザブルセットの一部である流体移送手段を提供するものであり、これは、場合によってはフレキシブルチューブで接続されるバッグで基本的に構成される従来のディスポーザブルセットに比して、新規の特徴であるということである。この流体移送手段は、プログラムを実行している間、主ユニットによって、適切な電気的及び／または機械的インタフェースを介して制御される。ポンプシステム及びバルブシステムのような流体移送手段がディスポーザブルキットの一部であることによって、長い期間にわたって一定の性能が確保される。選択された量のプロセス流体または中間生成物の移送が、従来技術によるバッグ圧搾システムと比較して、より高精度で制御される。さらに、主装置に、バッグを圧搾するための液圧回路は必要ない。

本発明のさらなる顕著な利点は、ペレットを含む幹細胞を採取するように特殊設計されたバルブ部材の蓄積チャンバによって得られる。したがって、幹細胞ペレットを、プロセス流体から容易に分離して、所望の高純度で取り出すことができる。

本発明のこれら及び他の利点について、好ましい非限定的な実施形態を示す図面を用いて説明する。

主装置及びディスポーザブルキットを含む、本発明の好ましい実施形態によるシステムの主要構成要素を示す図である。 図１のシステムのディスポーザブルキットの斜視図である。 図２のディスポーザブルキットの円筒状の本体の破断図であり、内部のワークチャンバを示す図である。 ディスポーザブルキットの構成要素を示す図である。 図４の実施形態によるディスポーザブルキットのバルブ部材の断面図である。 別の実施形態によるディスポーザブルキットのバルブ部材の断面図である。 バルブ部材の中の流体パターンを示す図である。 ディスポーザブルキットの構成要素を示す図である。 ディスポーザブルキットの構成要素を示す図である。 ディスポーザブルキットを受容することができるドラムを示す図である。 ディスポーザブルキットを受容することができるドラムを示す図である。 加熱モジュールの好ましい実施形態を示す図である。 図７のドラムを、図２のディスポーザブルキットと共に受容することができるシールされたカプセルを示す図である。 図８のドラムを、図２のディスポーザブルキットと共に受容することができるシールされたカプセルを示す図である。 図１１は、図９、１０のシールされたカプセルを受容することができるオープンフレーム型アクティブカプセルの実施形態を示している。 図１２は、図１１のオープンフレーム型アクティブカプセルと図９、１０のシールされたカプセルからなるアセンブリを示している。 図１３は、図１１のオープンフレーム型アクティブカプセルの底部の分解図である。 図１４は、図１１のオープンフレーム型アクティブカプセルのような、いくつかのアクティブカプセルを受容することが可能な回転棚であって、これは主装置に受容される。

図１は、組織試料から細胞を自動的に抽出するためのシステムを示している。本発明の好適な用途によれば、本システムは、ヒト脂肪組織試料からｈＭＳＣを抽出するプロトコルを実施するために用いられる。

本システムは、複数のコンテナ３を保持する回転棚２を有する主装置１を備えている。それらのコンテナは、アクティブコンテナと呼ばれる。本システムの重要な部分は、試料が導入されるディスポーザブルキット４である。各コンテナ３は、個々の脂肪組織試料を含むディスポーザブルキット４を受け入れるものであり、これによって、本システムは、一度に複数の試料を処理することが可能である。例えば、図１の実施形態によれば、４つの試料が同時に処理される。図１におけるアイテムは、一定の縮尺ではない。

次に図２及び３を参照すると、ディスポーザブルキット４の図示された実施形態は、ワークチャンバ１１を画定する円筒状の本体１０と、本体１０の周囲に放射状に配置されたいくつかの溶液バッグ１２と、ペレットバッグ１３とを備えている。

溶液バッグ１２及びペレットバッグ１３は、バルブ１４及び個々の導管１５によって、ワークチャンバ１１の内部に接続されている。バルブ１４は、それぞれの溶液バッグ１２及びペレットバッグ１３のためのいくつかの導管１５のコレクタとして機能する。バルブ１４には、シリンジを接続するとともに組織試料をワークチャンバ１１内に導入するためのインレットチューブ１６及びバルブ１７も装着されている。

バルブ１４は、ディスポーザブルキットの他の部品からワークチャンバ１１を切り離しつつ、ワークチャンバ１１と、溶液バッグ１２のうちの１つまたはペレットバッグ１３またはインレットチューブ１６との間に、選択的連通を提供することが可能である。この目的のため、好ましい実施形態では、バルブ１４は、矩形フィッティング１８の回転によって駆動される回転部材を備えている。

図３を参照すると、ワークチャンバ１１の内部にスライドピストン１９が配置され、スライドピストン１９は、軸方向の静止ロッドスクリュー２０と移動ナットスクリュー２１とを含むスクリューシステムによって作動する。移動ナットスクリュー２１はスライドピストン１９に堅固に固定されおり、これにより、静止ロッドスクリュー２０の回転によって、ワークチャンバ１１内でスライドピストン１９を軸方向にスライドさせる。静止ロッドスクリュー２０は、円筒状の本体１０の基部において、ワークチャンバ１１の外側からアクセスできる矩形フィッティング２２によって駆動することができる。

ワークチャンバ１１は、ワークチャンバ１１内に流体を流入させるため、または逆に、ある量の流体をワークチャンバから流出させるために、バルブ１４と連通した上部ポート２３を有している。好ましくは、図示された実施形態によれば、ワークチャンバ１１の上部領域２４は、上部ポート２３へと収束する実質的に円錐状であり、より好ましくは、スライドピストン１９のヘッド２５も円錐状である。

バルブ１４は、ワークチャンバ１１の上部ポート２３と、導管１５のうちの１つまたは試料の導入のためのインレットチューブ１６との間に選択的連通を提供する。図４に示されるようなバルブの主要構成要素は、バルブ本体３０及び回転部材３１である。

バルブ本体３０は、回転部材３１が収容される中央開口３２を備えた環状形状を有している。導管１５またはインレットチューブ１６のそれぞれに対して１つずつのいくつかのフィッティング３３が、バルブ本体３０から出ており、各フィッティング３３は、個々の流路３４を介して中央開口３２と連通している。

回転部材３１は、互いに連通した第１のポートと第２のポートとを有している。このバルブアセンブリが取り付けられると、第１のポートは、ワークチャンバ１１の上部ポート２３と直接連通し、一方、第２のポートは、バルブ本体３０に対する回転部材３１の相対位置に応じて、バルブ本体３０の流路３４のうちの１つと選択的に連通させることができる。図示された実施形態では、第１のポートは軸方向流路３５であり、第２のポートは径方向の孔３６である。孔３６が流路３４のうちの１つに面しているときに、ワークチャンバ１１は、対応するフィッティング３３と、関連する溶液バッグ１２またはペレットバッグ１３またはインレットチューブ１６と連通する。

回転部材３１は、上述の矩形フィッティング１８を保持する作動部材と接続するための適切なピン３７または同等の手段も有している。

回転部材３１の断面を図４Ａに示している。好ましくは、同図に見られるように、軸方向流路３５は、このバルブ１４を流体が通過する間に所望の幹細胞ペレットを蓄積させるために、実質的に円錐状のスロート３８で終端している。

図４Ｂも参照すると、バルブの回転部材３１のような、ディスポーザブルキットのバルブ部材の好ましい実施形態は、軸方向流路３５と、孔３６によって具現化される接線方向流路とを有している。蓄積チャンバ３８は、軸方向流路３５と同軸状に整列されたテーパ状のチャンバであって、側面３８Ａと先端面３８Ｂとを有している。孔３６の接線方向流路は、側面３８Ａで開口している。側面３８Ａは好ましくは円錐状であり、先端面３８Ｂは好ましくは半球状または球面の一部である。側面３８Ａの円錐角を、図４Ｂにα（アルファ）で示しており、これは好ましくは、１０°〜３０°の間であり、より好ましくは約２０°である。

図４Ｃは、径方向の孔３６に流入する流れについての計算流体力学解析を示している。蓄積チャンバ３８の特別な形状及び位置によって、流線３８Ｃで示す強循環密度の領域が蓄積チャンバの先端辺りに位置することに起因して、幹細胞を含むより高重量かつ高密度のペレットが、蓄積チャンバ３８の先端で採取されることが分かる。このことは、これによってプロセスの中間工程においてプロセス流体がワークチャンバ１１から放出される際に貴重なペレットを失うことが回避されるので、本発明の顕著な利点である。

ワークチャンバ１１と溶液バッグ１２またはペレットバッグ１３のいずれかとに出入りするような流体の導入または放出が、試料に直接接触することなく矩形フィッティング１８（回転バルブ）及び２２（ピストン）によってディスポーザブルキット４の外部から正確に制御できることを認めることができる。使用時には、矩形フィッティング１８及び２２が、後述するサーボモータエンコーダのような専用のモータ手段に接続されることで、主装置で実行されるプログラムの各種ステップに従って、バルブ部材３１及びスライドピストン１９の両方の位置の正確な制御が可能となる。

溶液バッグ１２及びペレットバッグ１３について、いくつかの好ましい詳細を図５及び６に示している。溶液バッグは、溶液バッグ１２が空で出荷された場合にディスポーザブルキット４の使用前に溶液を導入するための、入口キャップ４０を有している。ペレットバッグ１３は、プロセスの最後に細胞がワークチャンバ１１からペレットバッグ１３に送られる際に、抽出された細胞の試料を収集するための、少なくとも１つの小チャンバ４１によって特徴付けられる導管１５を有している。

図７〜１４は、主装置１においてディスポーザブルキット４を使用するための、システムのさらなるいくつかの構成要素の好ましい実施形態を示している。それらの構成要素は、図１に図式化されたアクティブコンテナ３を形成している。

基本的に、アクティブコンテナ３は、より密接にディスポーザブルキットと接触する、オートクレーブ耐性のドラム及びカプセルと、回転棚２に取り付けるためのアクティブカプセルとを備えている。

図７及び８は、ディスポーザブルキット４の１つを受容するように構成されたドラム５０を示している。ドラム５０は、ディスポーザブルキット４の円筒状の本体１０を受容するように構成された、中央通路５１を備えた実質的に円筒状の本体を備えている。ドラム５０は、上フランジ５２及び下フランジ５３も備え、上下のフランジの間に、溶液バッグ１２及びペレットバッグ１３を受容するための複数の座部５４も備えている。上フランジ５２は、導管１５またはインレットチューブ１６を収容するためのいくつかの座部５５を有し、これにより、ドラム及びディスポーザブルキットは、相互に組み付けられると、実質的な剛体を形成する。

好ましくは、ドラム５０には、ワークチャンバ１１または溶液バッグ１２を加熱するため、さらに場合によっては冷却するための適切な熱素子が組み込まれている。それらの熱素子は、ドラム５０の適切な電気的接続によって通電されるものであり、このような熱素子をドラム５０に関連付けることの利点は、ディスポーザブルキット４内に電気部品を設けないことで、ディスポーザブルキットのコストが削減されることである。

さらに好ましくは、それらの熱素子は、公知のペルチェ効果によって加熱作用または冷却作用を与える熱電素子を含むものである。図示されるような好ましい実施形態では、ドラム５０は、溶液バッグ１２と接触する座部５４の壁を形成している複数の熱電素子５６を含んでいる。これらの熱素子５６は、下フランジ５３（図８）に設けられた電力接続部５７によって通電される。

図８Ａは、支持フランジ５６Ｃに取り付けられたペルチェ効果による２つの加熱モジュール５６Ｂを含むとともに裏側断熱層５６Ｄ及び表側断熱材５６Ｅを有する加熱モジュール５６Ａによって通電される熱素子５６の好ましい実施形態を示している。表側断熱材は、加熱モジュール５６Ｂから熱素子５６への熱の伝導を可能とするための２つの窓５６Ｆを有している。

いくつかの実施形態では、熱素子５６のそれぞれの温度を独立に制御することが可能である。

好ましくは、ドラム５０はオートクレーブ耐性のものであって、このため、使用後に滅菌することが可能である。このことは、ドラム５０がディスポーザブルキットと直接接触するものであることから、好ましい方策である。

ディスポーザブルキット４をドラム５０に装着したら、システムの、より具体的にはアクティブコンテナ３の他の構成要素である水密性かつオートクレーブ耐性のカプセル６０（図９，１０）内に、ドラム及びディスポーザブルキットのアセンブリを挿入する。

このシールされたカプセル６０は、伝動シャフト６３，６４を備えたキャップ６１及び底部６２を有している。ディスポーザブルキットがカプセル６０内にあるときに、伝動シャフト６３，６４の終端は、ディスポーザブルキット４の矩形フィッティング１８及び２２に合致し、これにより、バルブ及びピストンを、カプセル６０の外部から制御することが可能である。底部６１は、ドラム５０の接点５７に合致する電気接点６５も有している。

シールされたカプセル６０は、アクティブカプセル７０（図１１）の中に受容されて、回転棚２に取り付け可能な状態のアクティブコンテナ３（図１２）を形成する。図１１は、アクティブカプセル７０のオープンフレーム型の実施形態を示しているが、一体ボディ型の実施形態も同様に可能である。

より詳細には、アクティブカプセル７０の図示された実施形態は、コネクタ７４を保持した垂直ビーム７３によって接続された、アクティブキャップ７１及び底部７２を備えている。コネクタ７４は好ましくは、軸Ｂ−Ｂ（図１２）の周りに回転するためのベアリング７５を含み、さらに、電力リンク及び信号リンクを含む。

キャップ７１及び底部７２は、バルブ１４及びスライドピストン１９を作動させるためのモータと、カプセル６０の伝動シャフト６３または６４にそれぞれ合致する適切な伝動手段とを収容している。例えば、図１１は、伝動シャフト６４に合致するカプセル６０の底部の雌型コネクタ７６を示している。同図は、キャップ７１のアクティブキャップロック７７も示している。

図１３は、底部７２の可能な実施形態の分解図であり、内部のモータアセンブリ７８を示している。モータアセンブリ７８は、内蔵エンコーダを備えたサーボモータ７９を備え、これは、ベース板８０に取り付けられており、ベルト８２及びウォームギア８３を介して伝動部材８１を駆動する。伝動部材８１は、トルクを伝道シャフト６４に伝達するための雌型コネクタ７６を保持している。同様に、バルブ１４を作動させるために、第２のモータアセンブリがキャップ７１内に収容されている。

前述のように、カプセル３または複数のカプセルが、回転棚に取り付けられる。図１４は、４つのアーム９１を備えた本体９０を有する回転棚２の好ましい実施形態を示している。各アーム９１は、９０°で配置された結合フランジ９２を保持しており、これにより、隣接するアーム９１の２つのフランジ間に１つのカプセル３を装着することができ、それらのフランジの座部９３内にコネクタ７４が受容される。各アーム８１は、軸Ｂ−Ｂのような２つのフランジ間の軸の周りに各カプセル３の回転を独立に提供するためのモータユニット９４（例えば、エンコーダ付きサーボモータ）も保持している。

主装置１は、アクティブカプセル３及び関連する構成要素によって、ディスポーザブルキット４の内容物に対して機械的操作及び加熱／冷却操作を実行可能であることを認めることができる。

より詳細には、スライドピストン１９は、アクティブカプセル７０の基部の中のモータアセンブリ７８によって、シールされたカプセル６０のコネクタ６４及びディスポーザブルキット４の矩形フィッティング２２を介して制御され、一方、キャップ７１に収容された他方のモータアセンブリが、コネクタ６３及び矩形フィッティング１８を介して、バルブ１４の回転部材３１の位置を制御する。

従って、主装置１は、プロセスの開始時に試料をワークチャンバ１１内に導入する際に、溶液バッグ１２のいずれかから、またはインレットチューブ１６からワークチャンバ１１内への流体内容物の吸引を正確に制御することが可能である。同様に、主装置は、プロセスが完了するときに、ワークチャンバ１１から溶液バッグ１２のいずれかへの、またはペレットバッグ１３への流体内容物の送出を制御することが可能である。さらに、主装置１は、ドラム５０の熱電素子によって、関連する電力接続を介して、溶液バッグ１２のいずれかの内容物を加熱または冷却することが可能である。回転棚２の回転により、カプセルの遠心分離を提供する。

本発明のシステムは、好ましい実施形態において、以下のように機能する。

溶液バッグ１２は、入口キャップ４０に挿入されるシリンジによって充填され、脂肪組織を収容したシリンジがバルブ１７に接続される。脂肪組織は、手動で、または主装置１により実施される自動手順によって導入される。試料の導入後に、シリンジは取り外されて、インレットチューブ１６は溶着することができる。次に、ドラム５０の全周囲に装着されるとともにアクティブカプセル７０内に挿入されたディスポーザブルキット４を、主装置内に装着して、全自動手順を開始させる。

以下は、本発明の装置及びディスポーザブルキットを用いて実施されるプロトコルの一例である。このプロトコルは、脂肪組織及び親水性流体が、遠心分離を必要とすることなく、２相に自然分離することに基づくものである。

装置内部のワークチャンバ１１のスライドピストン１９を用いて、試料を洗浄するため、吸引脂肪を解離させるため、または解離した脂肪組織から細胞を抽出するために使用される溶液を取り込みまたは排出する。

ディスポーザブルキットに、１５０ｇの脂肪組織が充填される。最初の工程として、第１の溶液バッグからワークチャンバ１１内に１５０ｍｌのＰＢＳ／Ｃａ⁺⁺Ｍｇ⁺⁺を充填し、最初の洗浄工程が、装置内部のアクティブカプセルの弱い撹拌によって実施される。その後、攪拌を停止し、そして数分間カプセルを垂直に立てることで相分離を可能とし、スライドピストン１９を押し込むことにより、下側の水相を廃棄する。この手順を、２回繰り返す。

次に、洗浄して残った１５０ｍｌの脂肪組織を酵素処理することで、水相中の細胞を遊離させる。この目的で、１５ｍｌのＰＢＳ／Ｃａ⁺⁺Ｍｇ⁺⁺中に希釈された適量の酵素によって、カプセルの一定の弱い撹拌で、３７℃で３０分間、組織を消化させる。１％ヒトアルブミンを補充した６０ｍｌの（Ｃａ⁺⁺及びＭｇ⁺⁺を含まない）ＰＢＳを添加することにより酵素反応を停止させる。ワークチャンバ内の遊離細胞を含む１５０ｍｌの溶液は、さらなる操作のためにバッグに放出される。

ワークチャンバ内に残った組織を、１５０ｍｌのＰＢＳ／１％ヒトアルブミンによって再度洗浄し、その洗浄液は、再び同じバッグに貯蔵する。ワークチャンバに残った組織を、今度は廃棄用の別のバッグに放出させる。その後、ＰＢＳ／ヒトアルブミン中の３００ｍｌの細胞を、ワークチャンバ１１内に吸引して戻し、１５℃で５分間、４００ｇで遠心分離させる。そして、ワークチャンバの底に形成されたペレットを、１５℃で５分間、４００ｇでの遠心分離により、ＰＢＳ／ヒトアルブミンによって再度洗浄し、そしてペレットを、２２．５ｍｌの（Ｃａ⁺⁺及びＭｇ⁺⁺を含まない）ＰＢＳ／１％ヒトアルブミン中に再び懸濁させると、凍結保存用の最終バッグ（クライオバッグ）内に放出させることが可能な状態となる。

Claims (35)

1. 主装置（１）と、該主装置と使用するためのディスポーザブルキット（４）とを備える、組織試料から細胞を抽出するためのシステムであって、
   前記主装置（１）は、少なくとも１つのディスポーザブルキットを受け入れるように構成されているとともに、少なくとも１つのディスポーザブルキットが装着されているときに、少なくとも１つの予め設定されたプログラムを実行するように構成されていることと、
   前記ディスポーザブルキット（４）は、処理すべき組織試料を受容するためのワークチャンバ（１１）と、少なくとも１つのさらなる容器（１２，１３）とを備えることと、
   前記ディスポーザブルキットは、前記容器（１２）から前記ワークチャンバ（１１）内に所定量の流体を選択的に導入するように、または、前記ワークチャンバ（１１）から前記ディスポーザブルキットに含まれる前記容器または前記容器（１２，１３）のうちの１つへ所定量の流体を選択的に放出するように機能する少なくともポンプシステム及びバルブシステム（１４，１９）を備えることと、
   前記主装置は第１のインタフェース手段を備え、前記ディスポーザブルキットは、前記主装置の前記第１のインタフェース手段と合致するように構成された第２のインタフェース手段を備えることと、
   前記ディスポーザブルキット（４）の前記ポンプシステム及びバルブシステム（１４，１９）は、予め設定されたプログラムを実行している間に前記主装置（１）によって、前記主装置と前記ディスポーザブルキットとの間の前記第１のインタフェース手段及び前記第２のインタフェース手段を介して制御可能であることと
   を特徴とするシステム。
2. 前記主装置とディスポーザブルキット（４）との間の前記第１のインタフェース手段及び前記第２のインタフェース手段は、機械的接続、電力接続、電気信号接続、前記ディスポーザブルキットの遠心分離のための回転棚のうちの１つ以上を含む、請求項１または２に記載のシステム。
3. 前記ディスポーザブルキット（４）は複数の容器（１２）を備え、前記ポンプシステム及びバルブシステムは、選択された容器（１２）から前記ワークチャンバ内へ、または、前記ワークチャンバから選択された容器（１２）へ、ある量の流体を導入するように機能することを特徴とする、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記ディスポーザブルキット（４）は、前記ワークチャンバの内部にスライドピストンを有するとともに、前記ディスポーザブルキット（４）の前記ワークチャンバと前記容器（１２，１３）のいずれかとの間を選択的に接続するためのバルブ部材を有し、前記第１のインタフェース手段及び前記第２のインタフェース手段は、前記スライドピストンを作動させるための第１のロータリジョイントと、前記バルブ部材を作動させるための第２のロータリジョイントとを備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記第１のインタフェース手段及び前記第２のインタフェース手段は、前記スライドピストンの動作のための第１のサーボモータエンコーダと、前記バルブ部材の動作のための第２のサーボモータエンコーダとを少なくとも備えることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
6. 前記ディスポーザブルキット（４）のそれぞれのための個々のコンテナ（３）を備え、前記ディスポーザブルキット（４）は、前記主装置と使用するために、前記コンテナに収容されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記コンテナ（３）は、前記ディスポーザブルキット（４）に直接接触する第１の内側部品（５０）と、前記主装置（１）に関連付けられる第２の外側部品（７０）とを少なくとも含む多重構成部品コンテナである、請求項６に記載のシステム。
8. 前記第１の内側部品は、前記ディスポーザブルキットの前記ワークチャンバ（１１）または前記容器（１２）のいずれかを加熱または冷却するための熱交換手段（５６）を備える、請求項７に記載のシステム。
9. 前記熱交換手段は、ペルチェ効果によって機能する熱電手段である、請求項８に記載のシステム。
10. 前記ディスポーザブルキットは、前記ワークチャンバ（１１）を含む実質的に円筒状の本体（１０）と、前記円筒状の本体の周囲に放射状に配置された複数の容器（１２）とを備え、前記第１の内側部品は、前記円筒状の本体（１０）を収容するための中央通路（５１）と、前記容器（１２）を収容するための複数の周辺座部（５４）とを有するドラム（５０）であることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記コンテナ（３）は、シールされたオートクレーブ耐性のカプセル（６０）である第３の中間部品を備えることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 前記第２の外側部品は、前記ディスポーザブルキットのピストン及びバルブ部材の動作のための第１のサーボモータエンコーダ及び第２のサーボモータエンコーダを含むカプセル（７０）であり、該カプセルは、前記第１のサーボモータエンコーダ及び前記第２のサーボモータエンコーダの動作のための電力接続及び信号接続も含むことを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記カプセル（７０）または複数のカプセルを、前記主装置の回転キャリアに取り付けることが可能であり、各カプセルは、前記回転キャリアに対して傾斜可能であり、前記回転キャリアは、前記主装置により実行される予め設定されたプログラムに従って、前記カプセルまたは前記カプセルの各々の傾斜を独立に制御するために、前記主装置及び個々の電動手段との信号接続を備えることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記カプセル・キャリアは、前記カプセルの４つ及び４つのディスポーザブルキットを受け入れるように構成された回転棚である、請求項１２または１３に記載のシステム。
15. 前記主装置は、少なくとも１つの予め設定されたプログラムを備え、前記予め設定されたプログラムは、遠心分離と、前記ワークチャンバ及び前記少なくとも１つの容器に出入りする所定量の流体の移送との一連のステップを少なくとも含み、前記一連のステップは、前記プログラムの実行に少なくとも１つのディスポーザブルキットが装着された前記主装置により、及び、前記第１のインタフェース手段及び前記第２のインタフェース手段を介して前記ディスポーザブルキットの前記ポンプシステム及びバルブシステムを作動させることにより実行される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
16. 前記少なくとも１つの予め設定されたプログラムは、前記主装置に装着された前記ディスポーザブルキットの前記容器のうちの少なくとも１つの制御された加熱または冷却のステップも含む、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記少なくとも１つの予め設定されたプログラムは、脂肪組織試料から幹細胞を抽出するように、好ましくはヒト成体脂肪組織から間葉系幹細胞を抽出するように構成されている、請求項１５または１６に記載のシステム。
18. 前記プログラムは、洗浄、酵素消化、制御された加熱、制御された冷却、遠心分離、極低温保存できる状態の細胞ペレットの抽出のステップを含む、請求項１７に記載のシステム。
19. 脂肪組織から幹細胞を抽出するための、特にヒト成体脂肪組織から間葉系幹細胞を抽出するための、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のシステムの使用。
20. 組織試料から細胞を抽出するための装置（１）と使用するためのディスポーザブルキット（４）であって、
    該ディスポーザブルキット（４）は、
    処理すべき組織試料を受容するためのワークチャンバ（１１）及び少なくとも１つの容器と、
    ある量の流体を前記少なくとも１つの容器から前記ワークチャンバ内に充填するように、または、ある量の流体を前記ワークチャンバから前記少なくとも１つの容器へ放出するように機能する少なくともポンプシステム及びバルブシステム（１４，１９）と
    を備え、
    前記ディスポーザブルキットは、該ディスポーザブルキットが前記装置（１）で使用される際に、前記ポンプシステム及びバルブシステムを作動させるための制御手段を含むインタフェース手段も備えるディスポーザブルキット。
21. 前記制御手段は、ロータリジョイントを少なくとも含む、請求項１８に記載のディスポーザブルキット。
22. 複数の前記容器（１２，１３）を備えるとともに、前記ディスポーザブルキット（４）の前記ワークチャンバと前記容器（１２，１３）のいずれかとの間を選択的に接続するためのバルブ部材を備える、請求項１８または１９に記載のディスポーザブルキット。
23. 前記ワークチャンバの内部にスライドピストンを備える、請求項２３に記載のディスポーザブルキット。
24. 前記バルブ部材は回転部材であり、前記ディスポーザブルキット（４）は、前記スライドピストンの動作のためのスクリューシステムを備え、前記制御手段は、前記バルブ部材を制御するための第１のロータリジョイントと、前記スクリューシステムを制御するための第２のロータリジョイントとを少なくとも備えることを特徴とする、請求項２１または２２に記載のディスポーザブルキット。
25. 前記スクリューシステムは、軸方向の静止部材と移動部材とを備え、前記移動部材は前記スライドピストンと一体であり、前記静止部材は、終端を前記ワークチャンバの外部に有して、これにより前記第２のロータリジョイントを形成する、請求項２５に記載のディスポーザブルキット。
26. 前記ワークチャンバは上部円錐状領域を有し、前記スライドピストンは円錐状ヘッドを有する、請求項２０〜２５のいずれか一項に記載のディスポーザブルキット。
27. 前記バルブ部材は、ペレットを含む幹細胞を採取するためのチャンバ（３８）を有する、請求項２０〜２６のいずれか一項に記載のディスポーザブルキット。
28. 前記バルブ部材は、軸方向流路（３５）と接線方向流路（３６）とを有し、前記チャンバ（３８）は、前記軸方向流路と同軸状に整列されたテーパ状のチャンバであり、前記接線方向流路（３６）は、前記チャンバの側面（３８Ａ）で開口している、請求項２７に記載のディスポーザブルキット。
29. 前記側面（３８Ａ）は円錐状であって、好ましくは１０°〜３０°の間の、より好ましくは約２０°の円錐角を有する、請求項２８に記載のディスポーザブルキット。
30. 前記ワークチャンバを含む実質的に円筒状の本体と、前記円筒状の本体の周囲に放射状に配置された複数の容器とを備える、請求項２０〜２９のいずれか一項に記載のディスポーザブルキット。
31. 前記ディスポーザブルキットの前記容器は、組織試料から抽出した細胞を受容するためのバッグ（１３）を含む、請求項２０〜３０のいずれか一項に記載のディスポーザブルキット。
32. 前記ディスポーザブルキットは、熱可塑性の生体適合性材料からなる、請求項２０〜３１のいずれか一項に記載のディスポーザブルキット。
33. 前記ディスポーザブルキットは、空の状態で、好ましくは真空状態で出荷される、請求項２０〜３２のいずれか一項に記載のディスポーザブルキット。
34. 脂肪組織から幹細胞を抽出するプロセスで使用するための、請求項２０〜３３のいずれか一項に記載のディスポーザブルキット。
35. 組織試料から細胞を抽出する、特に脂肪組織から幹細胞を抽出する方法であって、
    請求項１〜１８のいずれか一項に記載のシステムまたは請求項２０〜３４のいずれか一項に記載のディスポーザブルキットを使用することによって特徴付けられる方法。

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