JP2021072811A - Device and method for generation and culture of 3d cell aggregate - Google Patents

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    • C12N2513/003D culture

Abstract

To provide devices and methods for generation and culture of 3D cell aggregates.SOLUTION: A substrate is provided that contains or comprises an array of microwells or wells. The substrate can form a part of a multiwell plate, a flask, a dish, a tube, a multi-layer cell culture flask, a bioreactor, or any other laboratory container intended to grow cells or spheroids. The microwells or wells provide an environment that is conducive to the formation of spheroids in culture and have spheroid-inducing geometry.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

関連出願の相互参照Cross-reference of related applications

本出願は、各々の全体がここに参照することによって本願に援用される、2014年10月29日出願の米国仮特許出願第62/072015号、2014年10月29日出願の同第62/072103号、2014年10月29日出願の同第62/072088号、及び、2014年12月19日出願の同第62/094471号の優先権を主張する。 This application is incorporated herein by reference in its entirety, US Provisional Patent Application No. 62/072015, filed October 29, 2014, and October 29, 2014, the same No. 62 /. Claims the priority of No. 072103, No. 62/072088 filed on October 29, 2014, and No. 62/094471 filed on December 19, 2014.

本開示は、細胞を培養するための装置、システム、及び方法に関する。特に、3D細胞凝集体の生成及び培養のための装置及び方法が提供される。 The present disclosure relates to devices, systems, and methods for culturing cells. In particular, devices and methods for the production and culture of 3D cell aggregates are provided.

三次元(3D)細胞培養は、細胞が、三次元のすべての次元において、増殖及び/又は主として互いに対する相互作用を可能にする、人工的に作り出された環境における細胞の増殖である。3D細胞培養は、少なくとも、3D条件がインビボ環境をより正確に具現化するという理由で、2D(例えば、ペトリ皿上)での細胞の増殖方法に対する改善を示す。 Three-dimensional (3D) cell culture is the proliferation of cells in an artificially created environment that allows cells to proliferate and / or interact primarily with each other in all three dimensions. 3D cell culture exhibits an improvement over the way cells grow in 2D (eg, on a Petri dish), at least because 3D conditions more accurately embody the in vivo environment.

スフェロイドなどの三次元で培養された細胞は、単層として二次元で培養されたそれらの対応物よりもさらにインビボ様の機能を呈しうる。二次元の細胞培養システムでは、細胞は、それらがその上で培養される基材に付着しうる。しかしながら、スフェロイドなど、細胞が三次元で増殖される場合、細胞は、基材に付着するよりはむしろ、互いに相互作用する。スフェロイドをベースとしたアッセイの問題の1つは、アッセイの結果が、典型的にはスフェロイドの寸法によって変動することである。例えば、システムごとの播種密度及び増殖時間などの変数の変動は、所与のシステム内のシステムごとに又はウェルごとに、アッセイの再現性に影響を及ぼしうる。したがって、別々のウェル内で増殖させたスフェロイド間の一貫性のあるスフェロイド寸法の維持は、課題を提示しうる。 Cells cultured in three dimensions, such as spheroids, may exhibit even more in vivo-like functions than their counterparts cultured in two dimensions as a monolayer. In a two-dimensional cell culture system, cells can attach to the substrate on which they are cultured. However, when cells grow three-dimensionally, such as spheroids, the cells interact with each other rather than attach to the substrate. One of the problems with spheroid-based assays is that the results of the assay typically vary with the size of the spheroid. For example, variations in variables such as seeding density and growth time from system to system can affect assay reproducibility on a system-by-system or well-by-well basis within a given system. Therefore, maintaining consistent spheroid dimensions between spheroids grown in separate wells can present challenges.

細胞培養装置内で増殖する細胞の密度が増加するにつれて、より大きい容積の細胞培養培地、又は、細胞培養培地のより頻繁な交換が、細胞を維持するために必要とされうる。しかしながら、培地交換の頻度の増加は不便でありうる。加えて、細胞培養培地の容積の増加は、培養される細胞の上の培地の高さの望ましくない増加につながりうる。培地の高さが増加するにつれて、培地を通じた細胞のためのガス交換速度は低下する。 As the density of cells growing in the cell culture apparatus increases, a larger volume of cell culture medium, or more frequent replacement of the cell culture medium, may be required to maintain the cells. However, increasing the frequency of medium changes can be inconvenient. In addition, an increase in the volume of the cell culture medium can lead to an undesired increase in the height of the medium above the cells to be cultured. As the height of the medium increases, the rate of gas exchange for cells through the medium decreases.

細胞は、波状のバッグ、スピナ及び振とう機においてスフェロイド塊として高密度で増殖されている。しかしながら、このような装置内で増殖させたスフェロイドの寸法は一貫性がなく、このような装置に特有の剪断は、スフェロイドをより小さい塊へと破壊する傾向がある。さらには、このような装置は、顕在需要を満たすのに十分に高い細胞密度を達成することはできないであろう。 Cells are densely proliferated as spheroid masses in wavy bags, spinners and shakers. However, the dimensions of spheroids grown in such devices are inconsistent, and shearing specific to such devices tends to break the spheroids into smaller masses. Moreover, such devices will not be able to achieve cell densities high enough to meet actual demand.

本開示は、細胞を培養するための装置、システム及び方法に関する。特に、3D細胞凝集体の生成及び培養のための装置及び方法が提供される。例えば、装置及び方法は、細胞の3D培養にとって有害な、当技術分野で知られた又は知られていない問題に対処するために提供される。 The present disclosure relates to devices, systems and methods for culturing cells. In particular, devices and methods for the production and culture of 3D cell aggregates are provided. For example, devices and methods are provided to address problems known or unknown in the art that are detrimental to 3D culture of cells.

スフェロイドなどの三次元で培養された細胞は、単層として二次元で培養されたそれらの対応物よりも高いインビボ様の機能を示しうる。二次元の細胞培養システムでは、細胞は、それらがその上で培養される基材に付着しうる。しかしながら、スフェロイドなど、細胞が三次元で増殖される場合、細胞は、基材に付着するよりはむしろ、互いに相互作用する。三次元で培養された細胞は、細胞間コミュニケーション及び細胞外基質の発現の観点から、インビボ組織によく似ている。よって、スフェロイドは、細胞の移動、分化、生存、及び増殖の優れたモデルを提供し、したがって、研究、診断、並びに、薬効、薬理、及び毒性を試験するためのより良好なシステムを提供する。 Cells cultured in three dimensions, such as spheroids, may exhibit higher in vivo-like function than their counterparts cultured in two dimensions as a monolayer. In a two-dimensional cell culture system, cells can attach to the substrate on which they are cultured. However, when cells grow three-dimensionally, such as spheroids, the cells interact with each other rather than attach to the substrate. Cells cultured in three dimensions resemble in vivo tissues in terms of cell-cell communication and extracellular matrix expression. Thus, spheroids provide an excellent model for cell migration, differentiation, survival, and proliferation, and thus provide a better system for research, diagnosis, and testing of efficacy, pharmacology, and toxicity.

幾つかの実施形態では、マイクロウェル又はウェルのアレイを備えた又は含む基材が提供される。基材は、細胞培養装置又はデバイスの一部を形成しうる。例えば、基材は、マルチウェルプレート、フラスコ、皿、管、多層細胞培養フラスコ、バイオリアクタ、若しくは、細胞又はスフェロイドの増殖を意図した他の研究用容器などの一部を形成しうる。マイクロウェル又はウェル(用語「マイクロウェル」及び「ウェル」は、本開示において同じ意味で用いられる)は、培養におけるスフェロイドの形成を促進する環境を提供するように構造化及び配置される。すなわち、実施形態において、マイクロウェルは、スフェロイドを誘発する幾何学形状を有する。加えて、ウェルは、基材とウェル内に取り込まれた液体又は液滴との間に空気を閉じ込めることなく、ウェルの内外への液体の移動をもたらすように構造化及び配置される。すなわち、実施形態において、マイクロウェルは毛管構造を有する。例えば、細胞がその中で増殖されるウェルは、ウェル内の細胞が互いに会合して球状物を形成するように、細胞に対して非接着性でありうる。スフェロイドは、ウェルの幾何学形状によって課せられた寸法の許容限界まで拡大する。幾つかの実施形態では、ウェルは、ウェルを細胞に対して非接着性にするために超低結合性の材料でコーティングされる。 In some embodiments, a substrate comprising or containing a microwell or an array of wells is provided. The substrate can form part of a cell culture device or device. For example, the substrate can form part of a multi-well plate, flask, dish, tube, multi-layer cell culture flask, bioreactor, or other research vessel intended for cell or spheroid growth. Microwells or wells (the terms "microwell" and "well" are used interchangeably in the present disclosure) are structured and arranged to provide an environment that facilitates the formation of spheroids in culture. That is, in embodiments, the microwells have a spheroid-inducing geometry. In addition, the wells are structured and arranged to allow the liquid to move in and out of the wells without trapping air between the substrate and the liquids or droplets taken into the wells. That is, in embodiments, the microwells have a capillary structure. For example, the wells in which the cells grow can be non-adhesive to the cells so that the cells in the wells associate with each other to form spheres. The spheroid extends to the dimensional tolerance imposed by the well geometry. In some embodiments, the wells are coated with an ultra-low binding material to make the wells non-adhesive to the cells.

幾つかの実施形態では、細胞培養装置は、該装置の設置面積を含むフレームを有しており、該装置の基材は、装置内で培養された細胞がスフェロイドを形成するように構成されている。例えば、装置内の細胞培養基材は、細胞が基材の代わりに互いに会合するように、細胞に対して非接着性である。細胞培養基材はさらに、その幾何学形状によって、ウェル内で増殖した細胞が同様の大きさの細胞凝集体又はスフェロイドを形成可能にする、複数のマイクロウェル(又はウェル)から構成される。スフェロイドは、マイクロウェルの幾何学形状によって課せられた寸法の許容限界まで拡大する。幾つかの実施形態では、ウェルは、該ウェルを細胞に対して非接着性にするために、低結合化処理を有するか、又は、超低結合性の材料でコーティングされる。 In some embodiments, the cell culture device has a frame that includes the footprint of the device, and the substrate of the device is configured such that the cells cultured in the device form spheroids. There is. For example, the cell culture substrate in the device is non-adhesive to the cells so that the cells associate with each other instead of the substrate. The cell culture substrate is further composed of multiple microwells (or wells) that, due to their geometry, allow cells grown in the wells to form cell aggregates or spheroids of similar size. Spheroids extend to the dimensional tolerances imposed by the geometry of the microwells. In some embodiments, the wells have a hypobinding treatment or are coated with an ultra-low binding material to make the wells non-adhesive to cells.

非接着性の材料の例としては、パーフルオロ化ポリマー、オレフィン、又は同様のポリマー、若しくはそれらの混合物が挙げられる。他の例としては、アガロース、ポリアクリルアミドなどの非イオン性ヒドロゲル、ポリエチレンオキシドなどのポリエーテル及びポリビニルアルコールなどのポリオール、又は同様の材料、若しくはそれらの混合物が挙げられる。例えば、非接着性のウェル、ウェルの幾何学形状(例えば、寸法及び形状)、及び/又は重力の組合せは、ウェル内で培養された細胞を、スフェロイドへと自己組織化するように誘発する。一部のスフェロイドは、単層で増殖させた細胞と比較して、よりインビボ様の応答を示す、分化された細胞機能を維持する。間葉系間質細胞などの他の細胞型は、スフェロイドとして培養された場合、それらの多能性を保持する。 Examples of non-adhesive materials include perfluoropolymers, olefins, or similar polymers, or mixtures thereof. Other examples include nonionic hydrogels such as agarose and polyacrylamide, polyols such as polyethers such as polyethylene oxide and polyols such as polyvinyl alcohol, or similar materials, or mixtures thereof. For example, a combination of non-adhesive wells, well geometry (eg, dimensions and shape), and / or gravity induces cells cultured in the wells to self-assemble into spheroids. Some spheroids maintain differentiated cell function with a more in vivo-like response compared to cells grown in a single layer. Other cell types, such as mesenchymal stromal cells, retain their pluripotency when cultured as spheroids.

幾つかの実施形態では、本明細書に記載のシステム、装置、及び方法は、1つ以上の細胞を含む。幾つかの実施形態では、細胞は冷凍保存される。幾つかの実施形態では、細胞は、三次元培養におけるものである。幾つかのこのような実施形態では、システム、装置、及び方法は、1つ以上のスフェロイドを含む。幾つかの実施形態では、1つ以上の細胞は、活発に分裂する。幾つかの実施形態では、システム、装置、及び方法は、培養培地(例えば、栄養素(例えば、タンパク質、ペプチド、アミノ酸)、エネルギー(例えば、炭水化物)、必須金属及びミネラル(例えば、カルシウム、マグネシウム、鉄、リン酸塩(phosphates)、硫酸塩(sulphates))、緩衝剤(例えば、リン酸塩、酢酸塩)、pH変化の指示薬(例えば、フェノールレッド、ブロモクレゾールパープル)、選択剤(例えば、化学薬剤、抗微生物剤)等を含む)を含む。幾つかの実施形態では、1つ以上の試験化合物(例えば、薬物)が、システム、装置、及び方法に含まれる。 In some embodiments, the systems, devices, and methods described herein include one or more cells. In some embodiments, the cells are stored frozen. In some embodiments, the cells are in a three-dimensional culture. In some such embodiments, the system, device, and method comprises one or more spheroids. In some embodiments, one or more cells actively divide. In some embodiments, the system, apparatus, and method comprises a culture medium (eg, nutrients (eg, proteins, peptides, amino acids), energy (eg, carbohydrates), essential metals and minerals (eg, calcium, magnesium, iron). , Phosphates, sulfates), buffers (eg phosphates, acetates), pH change indicators (eg phenol red, bromocresol purple), selective agents (eg chemicals) , Anti-microbial agents), etc.) are included. In some embodiments, one or more test compounds (eg, drugs) are included in the system, device, and method.

多種多様の細胞型が培養されうる。幾つかの実施形態では、スフェロイドは単一の細胞型を含む。幾つかの実施形態では、スフェロイドは2つ以上の細胞型を含む。幾つかの実施形態では、2つ以上のスフェロイドが増殖される場合、各スフェロイドは同じ型のものであるが、他の実施形態では、2つ以上の異なる型のスフェロイドが増殖される。スフェロイド内で増殖した細胞は、天然の細胞又は改変された細胞(例えば、1つ以上の非天然型の遺伝子改変を含む細胞)でありうる。幾つかの実施形態では、細胞は体細胞である。幾つかの実施形態では、細胞は、分化の所望の状態(例えば、多能性(pluripotent、multi-potent)、運命が決定された、不死化した等)にある、幹細胞又は前駆細胞(例えば、胚性幹細胞、人工多能性幹細胞)である。幾つかの実施形態では、細胞は疾患細胞又は疾患モデル細胞である。例えば、幾つかの実施形態では、スフェロイドは、1つ以上の型のがん細胞又は過剰増殖性の状態へと誘発されうる細胞(例えば、形質転換細胞)を含む。細胞は、任意の所望の組織又は臓器の種類に由来するか、又はそれらから誘導されてよく、副腎、胆嚢(bladder)、血管、骨、骨髄、脳、軟骨、頸部、角膜、子宮内膜、食道、胃腸、免疫システム(例えば、Tリンパ球、Bリンパ球、白血球、マクロファージ、及び樹状細胞)、肝臓、肺、リンパ腺、筋肉(例えば、心筋)、神経、卵巣、膵臓(例えば、膵島細胞)、下垂体、前立腺、腎臓、唾液腺、皮膚、腱、精巣、及び甲状腺が挙げられるが、それらに限られない。幾つかの実施形態では、細胞は、哺乳動物細胞(例えば、ヒト、マウス、ラット、ウサギ、イヌ、ネコ、ウシ、ブタ、ニワトリ、ヤギ、ウマ等)である。 A wide variety of cell types can be cultured. In some embodiments, the spheroid comprises a single cell type. In some embodiments, the spheroid comprises two or more cell types. In some embodiments, when two or more spheroids are grown, each spheroid is of the same type, but in other embodiments, two or more different types of spheroids are grown. A cell proliferated in a spheroid can be a natural cell or a modified cell (eg, a cell containing one or more non-naturally modified genes). In some embodiments, the cell is a somatic cell. In some embodiments, the cell is a stem or progenitor cell (eg, pluripotent, multi-potent), fate-determined, immortalized, etc., in a desired state of differentiation. Embryonic stem cells, induced pluripotent stem cells). In some embodiments, the cells are disease cells or disease model cells. For example, in some embodiments, the spheroid comprises one or more types of cancer cells or cells that can be induced into a hyperproliferative state (eg, transformed cells). Cells may be derived from or derived from any desired tissue or organ type, adrenal gland, bladder, blood vessels, bones, bone marrow, brain, cartilage, cervix, corneal gland, endometrial membrane. , Esophageal, gastrointestinal, immune system (eg, T lymphocytes, B lymphocytes, white blood cells, macrophages, and dendritic cells), liver, lungs, lymph glands, muscles (eg, myocardium), nerves, ovaries, pancreas (eg, eg) Pancreatic islet cells), pituitary glands, prostate, adrenal glands, salivary glands, skin, tendons, testis, and thyroid, but not limited to them. In some embodiments, the cell is a mammalian cell (eg, human, mouse, rat, rabbit, dog, cat, cow, pig, chicken, goat, horse, etc.).

培養された細胞は、多種多様な研究、診断、薬物のスクリーニング及び試験、治療及び産業上の用途における利用が見出されている。 Cultured cells have been found to be used in a wide variety of research, diagnostics, drug screening and testing, therapeutic and industrial applications.

幾つかの実施形態では、細胞は、タンパク質又はウイルスの産生に用いられる。多数のスフェロイドを並行して培養するシステム、装置、及び方法は、タンパク質の産生にとって特に有効である。三次元培養は、細胞増殖表面積1平方センチメートル当たりの細胞密度の増加、及びタンパク質収量の増加を可能にする。ワクチン生産のための所望のタンパク質又はウイルスは、細胞内で増殖させることができ、所望の用途のために単離又は精製されうる。幾つかの実施形態では、タンパク質は、細胞にとって天然型のタンパク質である。幾つかの実施形態では、タンパク質は、非天然型である。幾つかの実施形態では、タンパク質は、組換え的に発現される。好ましくは、タンパク質は、非天然型プロモータを使用して過剰発現される。タンパク質は、融合タンパク質として発現されてもよい。幾つかの実施形態では、精製又は検出用のタグが、対象とするタンパク質の融合パートナーとして発現されて、その精製及び/又は検出を促進する。幾つかの実施形態では、融合は、精製後の融合パートナーの分離を可能にするための開裂可能なリンカーを伴って発現される。 In some embodiments, cells are used for the production of proteins or viruses. Systems, devices, and methods for culturing a large number of spheroids in parallel are particularly effective for protein production. Three-dimensional culture allows for increased cell density per square centimeter of cell proliferation surface area and increased protein yield. The desired protein or virus for vaccine production can be propagated intracellularly and can be isolated or purified for the desired use. In some embodiments, the protein is a natural protein for the cell. In some embodiments, the protein is non-natural. In some embodiments, the protein is expressed recombinantly. Preferably, the protein is overexpressed using a non-natural promoter. The protein may be expressed as a fusion protein. In some embodiments, a tag for purification or detection is expressed as a fusion partner of the protein of interest to facilitate its purification and / or detection. In some embodiments, the fusion is expressed with a cleaving linker to allow separation of the fusion partner after purification.

幾つかの実施形態では、タンパク質は、治療用タンパク質である。このようなタンパク質としては、欠乏している又は異常なタンパク質を置換する(例えば、インスリン)、既存経路を増強する(例えば、阻害剤又はアゴニスト)、新規の機能又は活性を提供する、分子又は有機体に干渉する、又は他の化合物又はタンパク質を送達する(例えば、放射性核種、細胞傷害性薬物、エフェクタータンパク質等)、タンパク質及びペプチドが挙げられるが、それらに限られない。幾つかの実施形態では、タンパク質は、任意の種類(例えば、ヒト化、二重特異性、多特異性等)の抗体(例えば、モノクローナル抗体)など、免疫グロブリンである。治療用タンパク質の分類としては、抗体ベースの薬物、Fc融合タンパク質、抗凝固剤、抗原、血液因子、骨形成タンパク質、改変タンパク質足場、酵素、増殖因子、ホルモン、インターフェロン、インターロイキン、及び血栓溶解剤が挙げられるが、それらに限られない。治療用タンパク質は、がん、免疫異常、代謝異常、遺伝性遺伝病(inherited genetic disorders)、感染症、及び他の疾患及び状態の予防又は治療に使用されうる。 In some embodiments, the protein is a therapeutic protein. Such proteins include molecules or presents that replace deficient or abnormal proteins (eg, insulin), enhance existing pathways (eg, inhibitors or agonists), and provide novel functions or activities. Proteins and peptides that interfere with the aircraft or deliver other compounds or proteins (eg, radionuclides, cytotoxic drugs, effector proteins, etc.), but are not limited thereto. In some embodiments, the protein is an immunoglobulin, such as an antibody of any kind (eg, humanized, bispecific, multispecific, etc.) (eg, a monoclonal antibody). The therapeutic proteins are classified as antibody-based drugs, Fc fusion proteins, anticoagulants, antigens, blood factors, bone morphogenetic proteins, modified protein scaffolds, enzymes, growth factors, hormones, interferons, interleukins, and thrombolytic agents. However, it is not limited to them. Therapeutic proteins can be used to prevent or treat cancer, immune disorders, metabolic disorders, inherited genetic disorders, infectious diseases, and other diseases and conditions.

幾つかの実施形態では、タンパク質は、診断用タンパク質である。診断用タンパク質としては、抗体、親和性結合パートナー(例えば、レセプタ結合リガンド)、阻害剤、アンタゴニストなどが挙げられるが、それらに限られない。幾つかの実施形態では、診断用タンパク質は、検出用部分(例えば、蛍光部分、発光部分(例えば、ルシフェラーゼ)、比色分析用部分等)であるか、又はそれらを伴って発現される。 In some embodiments, the protein is a diagnostic protein. Diagnostic proteins include, but are not limited to, antibodies, affinity binding partners (eg, receptor binding ligands), inhibitors, antagonists and the like. In some embodiments, the diagnostic protein is, or is expressed with, a detection moiety (eg, a fluorescent moiety, a luminescent moiety (eg, luciferase), a colorimetric moiety, etc.).

幾つかの実施形態では、タンパク質は産業用タンパク質である。産業用タンパク質としては、食物成分、産業用酵素、農業用タンパク質、分析用酵素等が挙げられるが、これらに限られない。 In some embodiments, the protein is an industrial protein. Examples of industrial proteins include, but are not limited to, food components, industrial enzymes, agricultural proteins, analytical enzymes, and the like.

幾つかの実施形態では、細胞は、創薬、特性付け、有効性試験、及び毒性試験に用いられる。このような試験としては、薬理効果評価、発癌性評価、医療用造影剤特性評価、半減期評価、放射線安全評価、遺伝毒性試験、免疫毒性試験、生殖及び発生試験、薬物相互作用評価、用量評価、吸着性評価、体内動態評価(disposition assessment)、代謝評価、除去研究等が挙げられるが、それらに限られない。特定の細胞型が、特定の試験に用いられうる(例えば、肝毒性には肝細胞、腎毒性には腎臓近位尿細管上皮細胞、血管毒性には血管内皮細胞、神経毒性には神経細胞及びグリア細胞、心毒性には心筋細胞、横紋筋融解には骨格筋細胞等)。処理された細胞は、膜統合性、細胞内代謝物含量、ミトコンドリア機能、リソソーム機能、アポトーシス、遺伝子変異、遺伝子発現の差異などを含むがそれらに限られない、あらゆる所望のパラメータについて評価されうる。 In some embodiments, cells are used for drug discovery, characterization, efficacy testing, and toxicity testing. Such tests include pharmacological effect evaluation, carcinogenicity evaluation, medical contrast agent characteristic evaluation, half-life evaluation, radiation safety evaluation, genetic toxicity test, immunotoxicity test, reproduction and development test, drug interaction evaluation, and dose evaluation. , Adsorption evaluation, pharmacokinetic evaluation (disposition assessment), metabolism evaluation, removal research, etc., but not limited to them. Specific cell types can be used in specific tests (eg, hepatocytes for hepatotoxicity, proximal renal tubule epithelial cells for nephropathy, vascular endothelial cells for vascular toxicity, nerve cells for neurotoxicity and Glial cells, myocardial cells for cardiotoxicity, skeletal muscle cells for collateral lysis). Treated cells can be evaluated for any desired parameter including, but not limited to, membrane integrity, intracellular metabolite content, mitochondrial function, lysosomal function, apoptosis, gene mutations, differences in gene expression, and the like.

幾つかの実施形態では、細胞培養装置は、より大きいシステムの構成要素である。幾つかの実施形態では、システムは、複数(例えば、2、3、4、5、…、10、…、20、…、50、…、100、…、1000等)のこのような細胞培養装置を含んでいる。幾つかの実施形態では、システムは、最適な培養条件(例えば、温度、雰囲気、湿度等)に培養装置を維持するためのインキュベータを備えている。幾つかの実施形態では、システムは、細胞を撮像又は他の方法で解析するための検出器を備えている。このような検出器としては、蛍光光度計、照度計、カメラ、顕微鏡、プレートリーダ(例えば、PERKIN ELMER社のEnVisionプレートリーダ;PERKIN ELMER社のViewLuxプレートリーダ)、細胞分析器(例えば、GE社のINセルアナライザー2000及び2200;THERMO社のCELLOMICS CELLNSIGHTハイコンテントスクリーニングプラットフォーム)、及び共焦点結像システム(例えば、PERKIN ELMER社のOperaPhenixハイスループットコンテントスクリーニングシステム;GE社のINCELL6000細胞結像システム)が挙げられるが、それらに限られない。幾つかの実施形態では、システムは、培養細胞に、培養培地又は他の成分を供給、再供給、及び循環させるための灌流システム又は他の構成要素を備えている。幾つかの実施形態では、システムは、培養装置の取り扱い、使用、及び/又は解析を自動化するためのロボット構成要素(例えば、ピペット、アーム、プレートムーバー等)を備えている。 In some embodiments, the cell culture apparatus is a component of the larger system. In some embodiments, the system is a plurality of such cell culture devices (eg, 2, 3, 4, 5, ..., 10, ..., 20, ..., 50, ..., 100, ..., 1000, etc.). Includes. In some embodiments, the system comprises an incubator to maintain the incubator under optimal culture conditions (eg, temperature, atmosphere, humidity, etc.). In some embodiments, the system comprises a detector for imaging or otherwise analyzing cells. Such detectors include fluorescence photometers, luminometers, cameras, microscopes, plate readers (eg, EnVision plate readers from PERKIN ELMER; ViewLux plate readers from PERKIN ELMER), cell analyzers (eg, GE). IN cell analyzers 2000 and 2200; THERMO's CELLOMICS CELLNSIGHT high-content screening platform) and confocal imaging systems (eg, PERKIN ELMER's OperaPhenix high-throughput content screening system; GE's INCELL6000 cell imaging system). However, it is not limited to them. In some embodiments, the system comprises a perfusion system or other component for supplying, resupplying, and circulating the culture medium or other components to the cultured cells. In some embodiments, the system comprises robotic components (eg, pipettes, arms, plate movers, etc.) for automating the handling, use, and / or analysis of the incubator.

マイクロウェルフォーマットのマイクロプレート又はマイクロウェルを有する他の容器の取り扱いにおいて、及び、特にマイクロウェルへの液体の添加の際には、水性液体の導入時にマイクロウェルからの空気の完全な排除を確実にすることに配慮すべきである。ウェルを含む容器に液体を添加する際に、空気は、特にウェルが円形の断面を有する場合には、液下で、かつ、ウェル(例えば、マイクロウェル)内に閉じ込められうる。ウェルに加えられる水性液体の表面張力は強力であるため、液滴は球形を保持しやすい。球形液滴は、同様の寸法の円形孔を容易に閉塞することができ、空気を孔(例えば、マイクロウェル)内に閉じ込めてしまう。 Ensure complete elimination of air from the microwells during the introduction of aqueous liquids in the handling of microwell-formatted microplates or other containers with microwells, and especially when adding liquids to the microwells. You should be careful about what you do. When adding a liquid to a container containing the wells, air can be trapped under the liquid and in the wells (eg, microwells), especially if the wells have a circular cross section. Since the surface tension of the aqueous liquid applied to the wells is strong, the droplets tend to retain a spherical shape. Spherical droplets can easily block circular holes of similar size, trapping air in the holes (eg, microwells).

幾つかの実施形態では、ウェルの細胞培養特性(例えば、3D細胞培養における有用性)を維持しつつ、空気がマイクロウェル内に閉じ込められる可能性を低下させるウェルの幾何学形状が、本明細書において提供される。幾つかの実施形態では、ウェルの幾何学形状(例えば、マイクロウェルの幾何学形状)は、ウェルへの液体の導入の際に、空気の効率的な排除を可能にする。幾つかの実施形態では、ウェルの幾何学形状は、ウェルからの空気の抜けを遮断することなく、ウェル内への液体の流れのための経路を提供する。幾つかの実施形態では、ウェルの幾何学形状は、閉じ込められた空気を逃がすための経路を提供する。幾つかの実施形態では、細胞の凝集のための閉じ込め寸法を維持すると同時に、マイクロウェル内の空気の排除を促進し、かつ、マイクロウェル内への液体の流入を可能にする、さまざまなウェルの幾何学形状が、本明細書に提供される。 In some embodiments, the geometry of the wells, which reduces the likelihood of air being trapped in the microwells, while maintaining the cell culture properties of the wells (eg, usefulness in 3D cell culture), is described herein. Provided at. In some embodiments, the geometry of the wells (eg, the geometry of the microwells) allows for the efficient removal of air during the introduction of liquid into the wells. In some embodiments, the geometry of the wells provides a path for the flow of liquid into the wells without blocking the escape of air from the wells. In some embodiments, the geometry of the wells provides a path for the trapped air to escape. In some embodiments, the various wells maintain a confinement dimension for cell aggregation while at the same time facilitating the elimination of air within the microwells and allowing the influx of liquid into the microwells. Geometric shapes are provided herein.

実施形態において、本開示は、例えば、スフェロイド細胞塊又は他の凝集細胞群を、培養及び評価するための装置(例えば、マルチウェルプレート、ペトリ皿、フラスコ、多層フラスコ、又はHyperStack)を提供する。幾つかの実施形態では、装置は、開口部(例えば、開口)、1つ又は複数の側壁、及び、1つ以上のマイクロウェルを有する底面を備えた、少なくとも1つのチャンバ(例えば、ウェル(例えば、マクロウェル)、フラスコ等)を備えている。幾つかの実施形態では、開口部、側壁、及び底部の幾何学形状は、チャンバ内での細胞(例えば、細胞凝集体、スフェロイド等)の3D培養、並びに、次のうち1つ以上(例えば、すべて)を可能にする:(1)チャンバへの試薬(例えば、液体試薬)の分配の際のチャンバからの空気の排除(例えば、空気が液下又は液体内に閉じ込められることなく)、(2)マイクロウェル内の液体の表面下の空気の閉じ込めの可能性を低下させる、マイクロウェルへの液体の流れのルート、(3)マイクロウェルへの液体の導入の際の空気の抜けのための経路、及び/又は(4)液面下に閉じ込められた空気の抜けのための経路。 In embodiments, the disclosure provides, for example, a device for culturing and evaluating spheroid cell masses or other aggregated cell populations (eg, multi-well plates, Petri dishes, flasks, multi-layer flasks, or HyperStack). In some embodiments, the device has at least one chamber (eg, well (eg, well)) with an opening (eg, an opening), one or more side walls, and a bottom surface having one or more microwells. , Macrowell), flask, etc.). In some embodiments, the geometry of the openings, sidewalls, and bottom is a 3D culture of cells (eg, cell aggregates, spheroids, etc.) in a chamber, as well as one or more of the following (eg, spheroids, etc.). (Everything) is possible: (1) Elimination of air from the chamber during distribution of the reagent (eg, liquid reagent) to the chamber (eg, without air being trapped under or in the liquid), (2). ) Routes of liquid flow to the microwells that reduce the possibility of air trapping under the surface of the liquids in the microwells, (3) Routes for air bleeding during the introduction of liquids into the microwells And / or (4) Paths for the escape of air trapped under the liquid surface.

幾つかの実施形態では、装置は、ウェル(例えば、マイクロウェル)及び表面が多角形の角度(例えば、90度の角度)を有しない、1つ以上のウェル(例えば、マイクロウェル)を含む表面を伴って準備される。 In some embodiments, the device comprises a well (eg, a microwell) and a surface containing one or more wells (eg, a microwell) whose surface does not have a polygonal angle (eg, an angle of 90 degrees). Prepared with.

幾つかの実施形態では、ウェル(例えばマイクロウェル)は、正弦波に似た断面形状を有する。このような実施形態では、ウェルの底部は丸みを帯び(例えば半球円形)、側壁はウェルの底部から上部へと直径が増大し、ウェル間の境界は丸みを帯びている。このように、ウェルの上部は直角には終結しない。幾つかの実施形態では、ウェルは、底部と上部との間の中間点における直径D(D中間ともいわれる)、ウェルの上部における直径D上部、及び、ウェルの底部から上部までの高さHを有する。これらの実施形態では、D上部は、Dよりも大きい。ウェルの相対寸法及び絶対寸法は両方とも、所望の培養条件について選択されうる。スフェロイドの増殖では、直径Dは、好ましくは、ウェル内で培養される3D細胞凝集体の所望の直径の1〜3倍である。高さHは、Dの0.7〜1.3倍である。直径D上部は、Dの1.5〜2.5倍である。Dは、好ましくは、100マイクロメートル(μm)〜約2000マイクロメートルである(以下の値のうちのいずれか2つの値の間の範囲(例えば、200〜1000μm、200〜750μm、300〜750μm、400〜600μm等)を含む、例えば、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、又は2000マイクロメートル)。しかしながら、代替的な相対寸法又は絶対寸法を使用してもよい。例えば、Dは、細胞凝集体の所望の直径の1〜10倍(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9)、若しくは、それらの間の任意の値又は範囲(例えば、1、1〜1.5、1〜2、2、1〜2.5、1〜3、2〜3、1〜5、3〜5、2〜7等)でありうる。Dは、100μm〜10,000μm、若しくは、それらの間の任意の値(例えば、100、200、500、1000、2000、5000)又は範囲(例えば、100〜2000、200〜1000、300〜700、400〜600、500等)でありうる。Hは、Dの0.5〜10倍(例えば、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、若しくは、それらの間の任意の値又は範囲)でありうる。D上部は、Dの1.1〜5倍(例えば、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、3、4、5、若しくは、それらの間の任意の値又は範囲)でありうる。 In some embodiments, the wells (eg, microwells) have a cross-sectional shape that resembles a sine wave. In such an embodiment, the bottom of the well is rounded (eg, hemispherical), the sidewalls increase in diameter from the bottom to the top of the well, and the boundaries between the wells are rounded. Thus, the top of the well does not terminate at a right angle. In some embodiments, the well has a diameter D (also referred to as the middle D) at the midpoint between the bottom and top, a diameter D top at the top of the well, and a height H from the bottom to the top of the well. Have. In these embodiments, the upper part of D is larger than D. Both relative and absolute dimensions of the wells can be selected for the desired culture conditions. For spheroid growth, the diameter D is preferably 1-3 times the desired diameter of the 3D cell aggregates cultured in the wells. The height H is 0.7 to 1.3 times D. The upper part of the diameter D is 1.5 to 2.5 times D. D is preferably in the range of 100 micrometers (μm) to about 2000 micrometers (range between any two of the following values (eg, 200 to 1000 μm, 200 to 750 μm, 300 to 750 μm,). 400-600 μm, etc.), eg, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, or 2000 micrometers. ). However, alternative relative or absolute dimensions may be used. For example, D is 1 to 10 times the desired diameter of the cell aggregate (eg, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9), or any value or range between them (eg, 2), 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9). 1, 1 to 1.5, 1 to 2, 2, 1 to 2.5, 1 to 3, 2 to 3, 1 to 5, 3 to 5, 2 to 7 and the like). D is 100 μm to 10,000 μm, or any value (eg, 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000) or range (eg, 100-2000, 200-1000, 300-700,) between them. 400-600, 500, etc.). H is 0.5 to 10 times D (for example, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or any value or range between them). The upper part of D is 1.1 to 5 times that of D (for example, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9). , 2, 3, 4, 5, or any value or range between them).

隣接するウェル(例えば、マイクロウェル)間の障壁は、隣接したウェルとは逆の同一形状を有してもよく、より大きい又はより小さい直径Dを有してもよく、あるいは、別の方式で形状が異なっていてもよい(例えば、ウェル底部の形状は、ウェル/障壁上部の形状とは異なっていてもよい、例えば、図2参照)。所与の表面におけるウェルの数を最大化するため、Dは、D未満であることが好ましい。Dは、Dより1.1〜5倍(例えば、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、3、4、5、若しくは、それらの間の任意の値又は範囲)、大きくても小さくてもよい。 Adjacent wells (eg, microwell) barrier between the the adjoining wells may have a reverse of the same shape, it may have a larger or smaller diameter D B, or another method (For example, the shape of the bottom of the well may be different from the shape of the top of the well / barrier, see, for example, FIG. 2). To maximize the number of wells in a given surface, D B is preferably less than D. D B is 1.1 to 5 times greater than D (e.g., 1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9 , 2, 3, 4, 5, or any value or range between them), which may be large or small.

ある特定の実施形態では、本明細書の細胞培養装置は、ウェル内で培養された細胞が特定の直径のスフェロイドを形成するように各々が構成された、複数のウェルを備えている。細胞培養装置は、複数のウェルを画成する構造を含みうる。幾つかの実施形態では、複数のウェルの各々は、上部開口、ウェル底部、及び上部開口からウェル底部まで延びる側壁表面を画成する。側壁表面は、上部開口とウェル底部との間のペン先領域を画成する。細胞培養容積は、底面、側壁表面の一部、及びペン先領域によって画成される。幾つかの実施形態では、ペン先領域は、50マイクロメートル〜700マイクロメートルの範囲(例えば、50μm、75μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、及びそれらの間の任意の範囲)のウェル底部からの高さにおいて、100マイクロメートル〜700マイクロメートルの範囲(例えば、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、及びそれらの間の任意の範囲)の直径寸法によって画成される。側壁表面又は細胞培養容積は、各ウェル内で増殖するスフェロイドの寸法を制御するように寸法決めされる。ペン先領域は、スフェロイドを誘発する幾何学形状をしている。 In certain embodiments, the cell culture apparatus herein comprises a plurality of wells, each configured such that cells cultured in the wells form spheroids of a particular diameter. The cell culture apparatus may include a structure that defines a plurality of wells. In some embodiments, each of the plurality of wells defines a top opening, a well bottom, and a side wall surface extending from the top opening to the well bottom. The side wall surface defines the nib area between the top opening and the bottom of the well. The cell culture volume is defined by the bottom surface, a portion of the side wall surface, and the nib region. In some embodiments, the nib region is in the range of 50 micrometers to 700 micrometers (eg, 50 μm, 75 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, and any range between them. ) From the bottom of the well, by diameter dimensions in the range of 100 micrometers to 700 micrometers (eg, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, and any range between them). Made. The sidewall surface or cell culture volume is sized to control the size of the spheroids that grow in each well. The nib area has a geometric shape that induces spheroids.

実施形態は、例えば:細胞の播種又は培地交換の間の気泡の取り込みがないこと、培地交換の間の3D細胞凝集体の高い保持性、大面積の表面からのスフェロイドの採取の容易性、ガス透過性、複数のウェルの上の培地リザーバ、スフェロイド含有ウェル、及び/又は、大量かつ均一寸法でのスフェロイド生成能を含む、多くの特徴を提供する。 Embodiments include: for example: no uptake of air bubbles during cell seeding or medium exchange, high retention of 3D cell aggregates during medium exchange, ease of collection of spheroids from large area surfaces, gas. It provides many features, including permeability, medium reservoirs above multiple wells, spheroid-containing wells, and / or the ability to produce spheroids in large quantities and in uniform dimensions.

幾つかの実施形態では、本明細書に記載のウェルは、ウェル内部の上部開口部から延びる、1つ以上の毛管構造(例えば、リッジ、割れ目、角部、鋭角、波形、ピラー等)を備えており、この毛管構造は、上部開口部からウェル底部へ又は上部開口部から口部の底部へと延びてよく、これが、ウェル内への液体の流入の際に空気を逃がすためのルートを提供する。本明細書に記載の実施形態の範囲内の適切なウェルの幾何学形状としては、次のものが挙げられる:(a)正方形の断面の上部開口部、丸みを帯びた(例えば、凹形)ウェル底部、及び、ウェルの上部の正方形の断面からウェル底部の円形の断面へと移行する側壁を有するウェル;(b)上部開口部(例えば、円形の断面の上部開口部)からウェル底部(例えば、丸みを帯びた(例えば、凹形)ウェル底部)まで延びる1つ以上の突出するリッジ線を有するウェル(例えば、図1B参照);(c)上部開口部(例えば、円形の断面の上部開口部からウェル底部(例えば、丸みを帯びた(例えば、凹形)ウェル底部)まで延びる1つ以上の割れ目を有するウェル(例えば、図2B参照);(d)ウェルを完全には取り囲まない、第1及び第2の側壁によって画成される上部と、丸底を有し、側壁が完全にウェルを囲む、ウェルの下部を有する、ウェル(例えば、図27又は図28参照);(e)1つ以上の側壁が凸状断面を有し、それによって、ピラーによって形成されうる、2つの側壁の間に鋭角を生じる、ウェル(例えば、図5参照)。幾つかの実施形態では、ウェルは、上記幾何学形状のバリエーション及び/又は組合せを含む。 In some embodiments, the wells described herein comprise one or more capillary structures (eg, ridges, crevices, corners, acute angles, corrugations, pillars, etc.) extending from an upper opening within the wells. This capillary structure may extend from the top opening to the bottom of the well or from the top opening to the bottom of the mouth, which provides a route for air to escape as liquid flows into the well. To do. Suitable well geometries within the scope of the embodiments described herein include: (a) upper opening in a square cross section, rounded (eg, concave). A well with a well bottom and a side wall transitioning from a square cross section at the top of the well to a circular cross section at the bottom of the well; (b) from a top opening (eg, a top opening in a circular cross section) to a well bottom (eg, a circular cross section). A well with one or more protruding ridge lines extending to a rounded (eg, concave) well bottom (eg, see FIG. 1B); (c) Top opening (eg, top opening in a circular cross section). Wells with one or more fissures extending from the portion to the bottom of the well (eg, the bottom of a rounded (eg, concave) well (eg, see FIG. 2B); (d) do not completely surround the well. A well having a round bottom, a side wall completely surrounding the well, and a lower part of the well (see, eg, FIG. 27 or 28); (e) 1 A well (see, eg, FIG. 5), wherein one or more side walls have a convex cross section, thereby creating a sharp angle between the two side walls that can be formed by the pillars. In some embodiments, the wells are. Includes variations and / or combinations of the geometric shapes.

実施形態において、本明細書に記載のウェルを備えた細胞培養装置を製造する方法が本明細書に提供される。 In embodiments, a method of making a cell culture apparatus with the wells described herein is provided herein.

実施形態において、例えば、スフェロイド細胞培養又は細胞アッセイにおける、本明細書に記載のウェルを備えた細胞培養装置の使用方法が、本明細書に提供される。 In embodiments, for example, a method of using a cell culture device with a well described herein in a spheroid cell culture or cell assay is provided herein.

幾つかの実施形態では、その中に配置されたウェルを有するフレームを備えた細胞培養装置が、本明細書に提供され、該ウェルは、(a)上部開口部;(b)丸みを帯びた断面形状を有するウェル底部;(c)ウェル底部から上部開口部まで延びる1つ又は複数の側壁;(d)必要に応じて、口部;及び(e)必要に応じて、液体の表面下に持続的な空気溜まりを形成することなく、ウェル内への液体の導入及びウェルからの空気の抜けを促進する毛管構造を備えている。 In some embodiments, a cell culture apparatus with a frame having wells located therein is provided herein in which the wells are (a) an upper opening; (b) rounded. Well bottom with cross-sectional shape; (c) one or more side walls extending from the well bottom to the top opening; (d) mouth as needed; and (e) below the surface of the liquid as needed It has a capillary structure that facilitates the introduction of liquid into the wells and the escape of air from the wells without forming a persistent air pool.

幾つかの実施形態では、ウェル底部は円形の断面形状を有し、ここで、上部開口部は、多角形の断面形状を有し、側壁は、円形から多角形の断面形状へと移行し、それによって、ウェル内への液体の導入及びウェルからの空気の抜けを促進する毛管構造としての役割をする角部を側壁間に生じる。幾つかの実施形態では、側壁の断面形状の移行は、ウェル内外への流体の流れに障害をもたらさない。幾つかの実施形態では、上部開口部は正方形又は六角形の断面形状を有する。 In some embodiments, the bottom of the well has a circular cross-section, where the top opening has a polygonal cross-section, and the side walls transition from a circular to a polygonal cross-section. This creates corners between the side walls that act as capillary structures that facilitate the introduction of liquid into the wells and the escape of air from the wells. In some embodiments, the transition of the cross-sectional shape of the sidewall does not impede the flow of fluid in and out of the well. In some embodiments, the top opening has a square or hexagonal cross-sectional shape.

幾つかの実施形態では、ウェル内への液体の導入及びウェルからの空気の抜けを促進する構造的特徴は、1つ又は複数の側壁から突出し、ウェル底部から上部開口部まで延びるリッジである。幾つかの実施形態では、ウェルは、1つ又は複数の側壁から突出し、ウェル底部から上部開口部まで延びる、又は略そのような形状の1〜20のリッジ(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20)を備えている。幾つかの実施形態では、ウェル底部は円形の断面形状を有し、上部開口部は円形又は多角形の断面形状を有する。幾つかの実施形態では、リッジは、ウェルの外周の周りに対称的に離間されている。幾つかの実施形態では、リッジは、ウェルの外周の周りに非対称的に離間されている。幾つかの実施形態では、リッジは、上部開口部からウェル底部までの距離全体には及ばない。 In some embodiments, the structural feature that facilitates the introduction of liquid into the well and the escape of air from the well is a ridge that projects from one or more side walls and extends from the bottom of the well to the top opening. In some embodiments, the wells project from one or more side walls and extend from the bottom of the wells to the top opening, or approximately 1 to 20 ridges of such shape (eg, 1, 2, 3, 4). , 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20). In some embodiments, the bottom of the well has a circular cross-sectional shape and the top opening has a circular or polygonal cross-sectional shape. In some embodiments, the ridges are symmetrically spaced around the perimeter of the well. In some embodiments, the ridges are asymmetrically spaced around the perimeter of the well. In some embodiments, the ridge does not cover the entire distance from the top opening to the bottom of the well.

幾つかの実施形態では、ウェル内への液体の導入及びウェルからの空気の抜けを促進する構造的特徴は、1つ又は複数の側壁内かつウェル底部から上部開口部まで延びる割れ目である。幾つかの実施形態では、ウェルは、1つ又は複数の側壁内かつウェル底部から上部開口部まで延びる1〜20の割れ目(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20)を備えている。幾つかの実施形態では、ウェル底部は円形の断面形状を有し、上部開口部は円形又は多角形の断面形状を有する。幾つかの実施形態では、割れ目は、ウェルの外周の周りに対称的に離間されている。幾つかの実施形態では、割れ目は、ウェルの外周の周りに非対称的に離間されている。幾つかの実施形態では、割れ目は、上部開口部からウェル底部までの距離全体には及ばない。 In some embodiments, the structural feature that facilitates the introduction of liquid into the well and the escape of air from the well is a fissure that extends within one or more sidewalls and from the bottom of the well to the top opening. In some embodiments, the wells have 1 to 20 fissures (eg, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,) extending within one or more sidewalls and from the bottom of the well to the top opening. 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20). In some embodiments, the bottom of the well has a circular cross-sectional shape and the top opening has a circular or polygonal cross-sectional shape. In some embodiments, the crevices are symmetrically spaced around the perimeter of the well. In some embodiments, the crevices are asymmetrically spaced around the perimeter of the well. In some embodiments, the crevice does not cover the entire distance from the top opening to the bottom of the well.

幾つかの実施形態では、ウェルは、3つ以上(例えば、3、4、5、6、7、8、9、10)の隣接するピラーによって画成され、各ピラーの側部の一部は、ウェルの側壁を形成し;ここで、隣接するピラー同士の間の限定空間は、ウェル内への液体の導入及びウェルからの空気の抜けを促進する構造的特徴を形成する。幾つかの実施形態では、ウェル底部は、円形の断面形状を有し、ピラーの下に延びる。 In some embodiments, the wells are defined by three or more adjacent pillars (eg, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10), with a portion of the side of each pillar , Forming a side wall of the well; where the limited space between adjacent pillars forms a structural feature that facilitates the introduction of liquid into the well and the escape of air from the well. In some embodiments, the bottom of the well has a circular cross-sectional shape and extends below the pillars.

幾つかの実施形態では、その中に配置された複数のウェルを有するフレームを備えた細胞培養装置が、本明細書に提供され;ここで、ウェルは、少なくとも一列に配置され;該列は、側壁同士の間の間隙が各波形に伴って拡大狭小するように位置合わせされた2つの波形状の側壁によって画成され;各ウェルの上部は、隣接するウェルの上部が流体連通するように、側壁の2つの狭くなった間隙の間の拡大した間隙によって画成され;各ウェルの下部は、波形状の側壁の下に延び、円形のウェル底部を形成する。幾つかの実施形態では、装置は、複数の列のウェルを備えている。 In some embodiments, a cell culture apparatus comprising a frame with a plurality of wells arranged therein is provided herein; where the wells are arranged in at least a row; the rows are: The gaps between the sidewalls are defined by two wavy sidewalls that are aligned so that they expand and narrow with each waveform; the top of each well is fluidized so that the tops of adjacent wells communicate with each other. It is defined by an enlarged gap between the two narrowed gaps in the side wall; the bottom of each well extends below the wavy side wall to form a circular well bottom. In some embodiments, the device comprises multiple rows of wells.

幾つかの実施形態では、1つの側壁、複数の側壁、及び/又はウェル底部は、ガス透過性かつ液体非透過性である。すなわち、幾つかの実施形態では、ウェルを形成する基材は、ガス透過性かつ液体非透過性である。 In some embodiments, one side wall, multiple side walls, and / or the bottom of the well are gas permeable and liquid impermeable. That is, in some embodiments, the substrate forming the well is gas permeable and liquid impermeable.

幾つかの実施形態では、1つ又は複数の側壁は不透明であり、ウェル底部は透明である。 In some embodiments, one or more side walls are opaque and the bottom of the well is transparent.

幾つかの実施形態では、ウェル底部は、凹状のアーチ形表面を含む。 In some embodiments, the well bottom comprises a concave arched surface.

幾つかの実施形態では、1つの側壁、複数の側壁、及び/又はウェル底部は、低接着性又は非接着性の材料を含む、及び/又は、低接着性又は非接着性の材料でコーティングされる。 In some embodiments, one side wall, multiple side walls, and / or the bottom of the well comprises a low adhesive or non-adhesive material and / or is coated with a low adhesive or non-adhesive material. To.

幾つかの実施形態では、細胞培養装置は、8〜約10,000のウェル(8、16、24、32、48、64、96、128、256、384、500、600、700、800、1000、1536、2000、2400、3200、4000、10000、又はそれらの中のいずれかの範囲)を備えている。 In some embodiments, the cell culture apparatus has 8 to about 10,000 wells (8, 16, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 256, 384, 500, 600, 700, 800, 1000). , 1536, 2000, 2400, 3200, 4000, 10000, or any range thereof).

幾つかの実施形態では、マイクロウェルパターンを有する表面は、幅広い細胞培養製品に導入される。幾つかの実施形態では、例えば、12−、24−、及び6−ウェルプレートにおける、ウェル(例えば、マクロウェル)の底部は、マイクロウェル表面を伴ってパターン化される。幾つかの実施形態では、マイクロウェル表面は、T25、T75、T125、T175及びT250フラスコなどの大表面積の細胞培養容器、並びに、CellSTACK及びHYPERStackラインの製品に導入される。幾つかの実施形態では、前記マイクロウェルを多数有する大表面積の容器内での細胞の培養は、細胞療法用途、クローン培養、幹細胞ニッチ、又はニッチ細胞の共培養に適用可能な大量の3D細胞凝集体を産生する。 In some embodiments, the surface with the microwell pattern is introduced into a wide range of cell culture products. In some embodiments, the bottom of the wells (eg, macrowells) in, for example, 12-, 24-, and 6-well plates, is patterned with a microwell surface. In some embodiments, the microwell surface is introduced into large surface area cell culture vessels such as T25, T75, T125, T175 and T250 flasks, as well as products from the CellSTACK and HYPERTack lines. In some embodiments, culturing cells in a large surface vessel with a large number of microwells is a large amount of 3D cell coagulation applicable for cell therapy applications, clonal cultures, stem cell niches, or co-cultures of niche cells. Produces aggregates.

幾つかの実施形態では、本明細書の細胞培養装置は、主面を画成する底部プレート、リザーバを画成する、底部プレートから延びる1つ以上の側壁、及び、主面に形成された複数のウェルを備えている。各ウェルは、主面と同一平面上にあり、かつリザーバに対して開放された上部開口、及び、主面の下に位置合わせされたウェル底部の底(nadir)を画成する。通常のウェルプレートとは対照的に、本明細書に記載のプレートは、ウェルの表面の上のリザーバを画成し、これが、使用される細胞培養培地の容積の増加を可能にし、よって、頻繁な培地交換をより少なくする。例えば、図28を参照。 In some embodiments, the cell culture apparatus herein is a bottom plate defining a main surface, one or more side walls extending from the bottom plate defining a reservoir, and a plurality formed on the main surface. Equipped with wells. Each well defines an upper opening that is coplanar with the main surface and open to the reservoir, and a nadir at the bottom of the well that is positioned below the main surface. In contrast to conventional well plates, the plates described herein define a reservoir above the surface of the well, which allows an increase in the volume of cell culture medium used, and thus frequently. Less medium exchange. See, for example, FIG.

さまざまな実施形態において、1つ以上の細胞培養コンパートメントを有する細胞培養装置が記載される。幾つかの実施形態では、細胞培養コンパートメントは積層される。幾つかの実施形態では、各細胞培養コンパートメントは、複数のガス透過性のウェルを画成する構造化された表面を画成する基材を備えている。幾つかの実施形態では、ウェルは、ガス透過性材料を通じて直接、若しくは、通気孔又は導管空間を介して、のいずれかによって装置の外部とガス連通する。幾つかの実施形態では、少なくとも一部に、ウェルがガス透過性材料から作られたマイクロウェルのアレイを有する基材を有する、細胞培養装置が記載される。したがって、幾つかの実施形態では、装置は、効率的な代謝ガスの交換のために、既存の細胞培養装置では高すぎるであろう、ある高さの細胞培養培地を、培養された細胞上に有しつつ、ウェル内で細胞を培養するために用いられる。細胞は、装置の外部とガス連通するガス透過性のウェル内で培養されることから、ガス交換はウェルを通じて行われ、細胞の上の培地の高さに起因する細胞培養培地を通じたガス交換の不足を克服する。 In various embodiments, cell culture devices with one or more cell culture compartments are described. In some embodiments, the cell culture compartments are laminated. In some embodiments, each cell culture compartment comprises a substrate that defines a structured surface that defines multiple gas permeable wells. In some embodiments, the wells gas communicate with the outside of the device either directly through a gas permeable material or through vents or conduit spaces. In some embodiments, at least in part, a cell culture apparatus is described in which the wells have a substrate having an array of microwells made of a gas permeable material. Therefore, in some embodiments, the device puts a height of cell culture medium onto the cultured cells, which would be too high for existing cell culture devices, for efficient exchange of metabolic gases. Used to culture cells in the well while having. Since cells are cultured in gas-permeable wells that communicate with the outside of the device, gas exchange takes place through the wells and gas exchange through the cell culture medium due to the height of the medium above the cells. Overcome the shortage.

ある特定の実施形態では、細胞培養装置は、1つ以上の細胞培養コンパートメントを備えている。幾つかの実施形態では、各細胞培養コンパートメントは内部を有し、第1の主面と、反対側の第2の主面とを有する基材を備えており;第1の主面は、コンパートメントの内部の構造化された表面を画成する。幾つかの実施形態では、構造化された表面は、複数のガス透過性のウェルを画成する。幾つかの実施形態では、ウェルは、装置の外部とガス連通している。 In certain embodiments, the cell culture apparatus comprises one or more cell culture compartments. In some embodiments, each cell culture compartment has an interior and comprises a substrate having a first main surface and a second main surface on the opposite side; the first main surface is a compartment. Define the structured surface inside the cell. In some embodiments, the structured surface defines multiple gas permeable wells. In some embodiments, the wells are in gas communication with the outside of the device.

幾つかの実施形態では、本明細書に記載の細胞培養装置に培養培地を充填する工程;及び、スフェロイド形成細胞を培養培地に加える工程を含む、スフェロイドを培養する方法が本明細書に提供される。幾つかの実施形態では、方法は、培地を置換/交換(例えば、毎日、連続的に等)する工程をさらに含む。 In some embodiments, a method of culturing spheroids is provided herein comprising the step of filling the cell culture apparatus described herein with a culture medium; and the step of adding spheroid-forming cells to the culture medium. To. In some embodiments, the method further comprises the step of substituting / exchanging the medium (eg, daily, continuously, etc.).

幾つかの実施形態では、スフェロイドの培養のための本明細書に記載の細胞培養装置の使用が本明細書に提供される。 In some embodiments, the use of the cell culture apparatus described herein for culturing spheroids is provided herein.

本開示の主題の追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明において記載され、一部にはその説明から当業者に容易に明らかになり又は以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含む本明細書に記載される開示の主題を実施することによって認識されよう。 Additional features and advantages of the subject matter of the present disclosure are described in the detailed description below, some of which will be readily apparent to those skilled in the art or the following detailed description, claims, and attachments. Will be recognized by implementing the subject matter of the disclosure described herein, including the drawings of.

前述の概要及び以下の詳細な説明は両方とも、本開示の主題の実施形態を提示するものであり、特許請求の範囲に記載される本開示の主題の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されているものと解されたい。添付の図面は、本開示の主題のさらなる理解をもたらすために含まれ、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、本開示の主題のさまざまな実施形態を例証しており、その説明とともに本開示の主題の原理及び動作を説明する役割を果たす。加えて、図面及び説明は単に例証することが意図されており、いかなる方法によっても特許請求の範囲を限定することは意図されていない。 Both the above overview and the detailed description below present embodiments of the subject matter of the present disclosure and provide an overview or an overview to understand the nature and characteristics of the subject matter of the present disclosure as set forth in the claims. It should be understood that it is intended to provide a framework. The accompanying drawings are included to provide a better understanding of the subject matter of this disclosure and are incorporated herein by part. The drawings illustrate various embodiments of the subject matter of the present disclosure and serve to illustrate the principles and operations of the subject matter of the present disclosure as well as their description. In addition, the drawings and descriptions are intended to be merely exemplary and are not intended to limit the claims in any way.

ウェルのアレイ100の例示的な実施形態の概略図。図1Aは断面図である。Schematic of an exemplary embodiment of an array of wells 100. FIG. 1A is a cross-sectional view. ウェルのアレイ100の例示的な実施形態の概略図。図1Bは、図1Aの線B−Bで切り取ったウェルのアレイの例示的な実施形態の上視図である。Schematic of an exemplary embodiment of an array of wells 100. FIG. 1B is a top view of an exemplary embodiment of an array of wells cut along line BB of FIG. 1A. ウェルのアレイ100の別の例示的な実施形態の概略図。図2Aは断面図である。Schematic of another exemplary embodiment of array 100 of wells. FIG. 2A is a cross-sectional view. ウェルのアレイ100の別の例示的な実施形態の概略図。図2Bは、図2Aの線B−Bで切り取ったウェルのアレイの例示的な実施形態の上視図である。Schematic of another exemplary embodiment of array 100 of wells. FIG. 2B is a top view of an exemplary embodiment of an array of wells cut along line BB of FIG. 2A. ウェルのアレイ100の別の例示的な実施形態の概略図。図3Aは断面図である。Schematic of another exemplary embodiment of array 100 of wells. FIG. 3A is a cross-sectional view. ウェルのアレイ100の別の例示的な実施形態の概略図。図3Bは、図3Aの線B−Bで切り取ったウェルのアレイの例示的な実施形態の上視図である。Schematic of another exemplary embodiment of array 100 of wells. FIG. 3B is a top view of an exemplary embodiment of an array of wells cut along line BB of FIG. 3A. ウェルのアレイ100の別の例示的な実施形態の概略図。図3Cは、正弦波又は放物面の形状を有するウェルのアレイの図である。Schematic of another exemplary embodiment of array 100 of wells. FIG. 3C is a diagram of an array of wells in the shape of a sinusoidal or paraboloid. ウェルのアレイ100の別の例示的な実施形態の概略図。図3Dは、ある実施形態における、スフェロイドを含むウェルのアレイの側面図である。Schematic of another exemplary embodiment of array 100 of wells. FIG. 3D is a side view of an array of wells containing spheroids in an embodiment. 波形状の実施形態における、スフェロイド含有細胞培養コンパートメント又はウェルのアレイの別の例示的な実施形態を示す概略図。図4Aは、ウェルのアレイを有する基材の波形状の実施形態の上視図である。Schematic showing another exemplary embodiment of an array of spheroid-containing cell culture compartments or wells in a wavy embodiment. FIG. 4A is a top view of a wavy embodiment of a substrate having an array of wells. 波形状の実施形態における、スフェロイド含有細胞培養コンパートメント又はウェルのアレイの別の例示的な実施形態を示す概略図。図4Bは、同じ実施形態の部分切り取り図である。Schematic showing another exemplary embodiment of an array of spheroid-containing cell culture compartments or wells in a wavy embodiment. FIG. 4B is a partial cut-out view of the same embodiment. 波形状の実施形態における、スフェロイド含有細胞培養コンパートメント又はウェルのアレイの別の例示的な実施形態を示す概略図。図4Cは、ウェルのアレイを有する基材の波形状の実施形態の上視図である。Schematic showing another exemplary embodiment of an array of spheroid-containing cell culture compartments or wells in a wavy embodiment. FIG. 4C is a top view of a wavy embodiment of a substrate having an array of wells. 波形状の実施形態における、スフェロイド含有細胞培養コンパートメント又はウェルのアレイの別の例示的な実施形態を示す概略図。4Dは、同じ実施形態の部分切り取り図である。Schematic showing another exemplary embodiment of an array of spheroid-containing cell culture compartments or wells in a wavy embodiment. 4D is a partial cut-out view of the same embodiment. 一連のピラーがウェルを画成する、追加の例示的な実施形態の概略図。図5Aは上視図である。Schematic of an additional exemplary embodiment in which a series of pillars define the wells. FIG. 5A is an upper view. 一連のピラーがウェルを画成する、追加の例示的な実施形態の概略図。図5Bは上視図である。Schematic of an additional exemplary embodiment in which a series of pillars define the wells. FIG. 5B is an upper view. 一連のピラーがウェルを画成する、追加の例示的な実施形態の概略図。図5Cは、例示的な実施形態の部分的な切り取り斜視図である。Schematic of an additional exemplary embodiment in which a series of pillars define the wells. FIG. 5C is a partially cut-out perspective view of an exemplary embodiment. 一連のピラーがウェルを画成する、追加の例示的な実施形態の概略図。図5Dは、例示的な実施形態の部分的な切り取り斜視図である。Schematic of an additional exemplary embodiment in which a series of pillars define the wells. FIG. 5D is a partially cut-out perspective view of an exemplary embodiment. 一連のピラーがウェルを画成する、追加の例示的な実施形態の概略図。図5Eは、例示的な実施形態の部分的な切り取り斜視図である。Schematic of an additional exemplary embodiment in which a series of pillars define the wells. FIG. 5E is a partially cut-out perspective view of an exemplary embodiment. 側壁から突出するリッジの断面形状の例示的かつ非限定的な例An exemplary and non-limiting example of the cross-sectional shape of a ridge protruding from a side wall 側壁から突出するリッジの断面形状の例示的かつ非限定的な例An exemplary and non-limiting example of the cross-sectional shape of a ridge protruding from a side wall 側壁から突出するリッジの断面形状の例示的かつ非限定的な例An exemplary and non-limiting example of the cross-sectional shape of a ridge protruding from a side wall 側壁から突出するリッジの断面形状の例示的かつ非限定的な例An exemplary and non-limiting example of the cross-sectional shape of a ridge protruding from a side wall 側壁から突出するリッジの断面形状の例示的かつ非限定的な例An exemplary and non-limiting example of the cross-sectional shape of a ridge protruding from a side wall 側壁内の割れ目の断面形状の例示的かつ非限定的な例An exemplary and non-limiting example of the cross-sectional shape of a fissure in a side wall 側壁内の割れ目の断面形状の例示的かつ非限定的な例An exemplary and non-limiting example of the cross-sectional shape of a fissure in a side wall 側壁内の割れ目の断面形状の例示的かつ非限定的な例An exemplary and non-limiting example of the cross-sectional shape of a fissure in a side wall 側壁内の割れ目の断面形状の例示的かつ非限定的な例An exemplary and non-limiting example of the cross-sectional shape of a fissure in a side wall 側壁内の割れ目の断面形状の例示的かつ非限定的な例An exemplary and non-limiting example of the cross-sectional shape of a fissure in a side wall マイクロウェルのアレイでマイクロパターン化された底面を有する培養フラスコCulture flask with micropatterned bottom surface in an array of microwells 図8に示されるフラスコの底面を形成する、マイクロウェルのアレイでマイクロパターン化された基材の拡大図Enlarged view of the micro-patterned substrate with an array of microwells forming the bottom surface of the flask shown in FIG. 図8に示されるマイクロパターン化されたT25スフェロイド形成フラスコのマイクロウェルの内部のHT29細胞のスフェロイドHT29 cell spheroids inside the microwells of the micropatterned T25 spheroid forming flask shown in FIG. マイクロパターン化されたT25スフェロイド形成フラスコから採取されたスフェロイドSpheroids taken from a micropatterned T25 spheroid formation flask Nunc/ThermoFisher社から市販されるNUNCLON SPHERA(商標)低結合表面上に形成された、ヒトESC細胞のスフェロイド又は3D凝集体の顕微鏡写真Micrographs of spheroids or 3D aggregates of human ESC cells formed on the NUNCLON SPHERA ™ low-binding surface commercially available from Nunc / Thermo Fisher. Nunc/ThermoFisher社から市販されるNUNCLON SPHERA(商標)低結合表面上に形成された、マウスESC細胞のスフェロイド又は3D凝集体の顕微鏡写真Micrographs of spheroids or 3D aggregates of mouse ESC cells formed on a low-binding surface of NUNCLON SPHERA ™ marketed by Nunc / Thermo Fisher. 実施形態に従ったマルチウェルアレイを有する基材の作製方法を示す図The figure which shows the manufacturing method of the base material which has a multi-well array according to an embodiment. 異なる底部厚さを有するマイクロウェルにおける、マイクロウェルのアレイを有する基材(実施例1に記載されるような)を有する6ウェルプレート内で細胞を増殖後に測定した生細胞カウント数を示すグラフGraph showing viable cell counts measured after proliferation of cells in 6-well plates with substrates with arrays of microwells (as described in Example 1) in microwells with different bottom thicknesses. 平坦な表面に対し、マイクロウェルのアレイを有する基材についての生細胞カウント数を比較したグラフGraph comparing viable cell counts for substrates with an array of microwells against a flat surface 平坦な表面に対し、マイクロウェルのアレイを有する基材についての細胞増殖率を比較したグラフGraph comparing cell proliferation rates for substrates with an array of microwells against a flat surface 平坦な表面に対し、マイクロウェルのアレイを有する基材上で培養されたMH677細胞から排出されたタンパク質の全力価を示すグラフGraph showing the total titer of proteins excreted from MH677 cells cultured on a substrate having an array of microwells against a flat surface. 構造化された表面の実施形態の画像Image of a structured surface embodiment 構造化された表面の実施形態のウェル内で増殖した細胞の写真Photograph of cells grown in wells of structured surface embodiments 多孔膜支持体を含む細胞培養装置の実施形態を示す側面図A side view showing an embodiment of a cell culture apparatus including a porous membrane support. 多孔膜支持体を含む細胞培養装置の追加的な実施形態を示す側面図A side view showing an additional embodiment of a cell culture apparatus including a porous membrane support. 細胞の共培養を示す、多孔膜支持体を含む細胞培養装置の追加的な実施形態を示す側面図Side view showing an additional embodiment of a cell culture apparatus comprising a porous membrane support showing co-culture of cells. 細胞培養装置の実施形態の概略的な斜視図Schematic perspective view of an embodiment of a cell culture apparatus 細胞培養装置の実施形態の概略的な断面図Schematic cross-sectional view of an embodiment of a cell culture apparatus 細胞培養装置の実施形態の概略的な断面図Schematic cross-sectional view of an embodiment of a cell culture apparatus 図21〜23のいずれかに示される装置の一部を形成するために利用可能なトレイの実施形態の概略的な底面図Schematic bottom view of an embodiment of a tray that can be used to form a portion of the apparatus shown in any of FIGS. 21-23. 図24Aに示されるトレイの実施形態の概略的な斜視図Schematic perspective view of the tray embodiment shown in FIG. 24A. 細胞培養装置の実施形態の概略的な側面図Schematic side view of the embodiment of the cell culture apparatus ウェルを有する細胞培養装置の実施形態の斜視図Perspective view of an embodiment of a cell culture apparatus having a well 複数のウェルの実施形態の概略的な断面図Schematic cross-sectional view of an embodiment of a plurality of wells 複数のウェルの実施形態の概略的な断面図Schematic cross-sectional view of an embodiment of a plurality of wells 複数のウェルの実施形態の拡大した概略的な断面図Enlarged schematic cross-section of a plurality of well embodiments プレート及びウェルを有する細胞培養装置の実施形態の概略的な斜視図Schematic perspective view of an embodiment of a cell culture apparatus having plates and wells プレート及びウェルを有する細胞培養装置の実施形態の概略的な斜視図Schematic perspective view of an embodiment of a cell culture apparatus having plates and wells 細胞培養装置及びメッシュを備えたインサートの実施形態の概略的な斜視図Schematic perspective view of an embodiment of an insert with a cell culture device and a mesh 入口及び出口を有する装置の実施形態の概略的な斜視図Schematic perspective view of an embodiment of an apparatus having an inlet and an outlet CHO5/9アルファ細胞における、96ウェルスフェロイドマイクロウェルプレートでの1cmあたりのタンパク質の産生を示すグラフGraph showing protein production per cm 2 in 96-well spheroid microwell plates in CHO5 / 9 alpha cells BHK−21 pc.DNA3−1HC細胞における、96ウェルスフェロイドマイクロウェルプレートでの1cmあたりのタンパク質の産生を示すグラフBHK-21 pc. Graph showing protein production per cm 2 in 96-well spheroid microwell plates in DNA3-1HC cells

本開示のさまざまな実施形態は、図面を参照して詳細に説明される。さまざまな実施形態への言及は、本発明の範囲を限定するものではない。加えて、本明細書に記載される例は、限定するものではなく、単に、特許請求の範囲に記載される発明の多くの可能な実施形態の幾つかを記載するに過ぎない。図面内で用いられる同様の番号は、同様の要素、工程などを示している。しかしながら、所与の図面中の要素について言及するためのある番号の使用は、同じ番号が付された別の図におけるその要素を限定することは意図されていないことが理解されよう。加えて、要素について言及するための異なる番号の使用は、その異なる番号が付された要素が、他の番号が付された要素と同一又は同様でありえないことを示すことは意図されていない。 Various embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. References to various embodiments do not limit the scope of the invention. In addition, the examples described herein are not limiting, but merely describe some of the many possible embodiments of the invention described in the claims. Similar numbers used in the drawings indicate similar elements, processes, and the like. However, it will be understood that the use of a number to refer to an element in a given drawing is not intended to limit that element in another figure with the same number. In addition, the use of different numbers to refer to elements is not intended to indicate that the differently numbered elements cannot be the same or similar to other numbered elements.

本明細書で用いられるすべての科学及び技術用語は、他に明記されない限り、当技術分野で通常用いられる意味を有する。本明細書に提供される定義は、本明細書において頻繁に用いられるある特定の用語の理解を容易にするためのものであって、本開示の範囲を限定することは意図されていない。 All scientific and technical terms used herein have meanings commonly used in the art unless otherwise specified. The definitions provided herein are intended to facilitate the understanding of certain terms frequently used herein and are not intended to limit the scope of this disclosure.

ある特定の実施形態では、本明細書に記載の装置並びにこのような装置の製造及び使用方法は、例えば以下に論じられるものを含む、1つ以上の有利な特徴又は態様を提供する。特許請求の範囲に列挙される特徴又は態様は、概して、本発明のすべての態様に適用可能である。任意の1つの請求項における任意の記述された単一又は複数の特徴又は態様は、任意の他の請求項における任意の他の記述された特徴又は態様と組み合わせる、又は、それらの特徴又は態様で置き換えることができる。 In certain embodiments, the devices described herein and the methods of making and using such devices provide one or more advantageous features or embodiments, including, for example, those discussed below. The features or aspects listed in the claims are generally applicable to all aspects of the invention. Any one or more described features or aspects in any one claim may be combined with, or in those features or aspects, any other described feature or aspect in any other claim. Can be replaced.

「含む(Include, includes)」などの用語は、すなわち、包含的であって排他的ではないことを含むが、それらに限られないことを意味する。 Terms such as "Include, include" mean that they include, but are not limited to, being inclusive and not exclusive.

本開示の実施形態の説明に用いられる、例えば、組成物中の成分の量、濃度、容積、処理温度、処理時間、収量、流量、圧力、粘度等の値及びそれらの範囲、又は、構成要素の寸法等の値及びそれらの範囲を修飾する「約」とは、例えば:材料、組成物、複合体、濃縮物、構成部品、製造物品、又は使用配合物(use formulations)の調製に用いられる典型的な測定及び取り扱い手順を通じて;これらの手順における不注意による誤りを通じて;製造、供給源、又は、方法の実施に用いられる出発材料又は原料の純度における差異を通じて;などによって生じうる数量の変動のことを指す。用語「約」はまた、特定の初期濃度を有する組成物又は配合物若しくは混合物の劣化に起因して異なる量、及び、特定の初期濃度を有する組成物又は配合物若しくは混合物の混合又は加工に起因して異なる量も包含する。 Values such as, for example, the amount, concentration, volume, treatment temperature, treatment time, yield, flow rate, pressure, viscosity, etc. of the components in the composition and their ranges or components used in the description of the embodiments of the present disclosure. The "about" that modifies the values such as the dimensions of and the range thereof is, for example, used in the preparation of materials, compositions, composites, concentrates, components, manufactured articles, or use formulations. Through typical measurement and handling procedures; through inadvertent errors in these procedures; through differences in the purity of the starting materials or raw materials used to carry out the manufacture, source, or method; etc. Point to that. The term "about" also results from different amounts due to deterioration of the composition or formulation or mixture having a particular initial concentration, and from the mixing or processing of a composition or formulation or mixture having a particular initial concentration. And also include different amounts.

「随意的な」又は「必要に応じて」は、その後に記載される工程、特徴、状態、特性、又は構造が、記載される範囲内にありつつも、生じる/存在する、又は、生じない/存在しないことを意味する。 "Optional" or "as needed" occurs / exists or does not occur, even though the steps, features, conditions, properties, or structures described thereafter are within the stated range. / Means that it does not exist.

語句「好ましい」及び「好ましくは」は、ある特定の状況下において、ある特定の利益を提供しうる本開示の実施形態を指す。しかしながら、同一又は他の状況下において、他の実施形態が好ましい場合もありうる。さらには、1つ以上の好ましい実施形態についての記述は、他の実施形態が有用ではないという意味を含蓄せず、本発明に係る技術の範囲から他の実施形態を除外することは意図されていない。 The terms "favorable" and "preferably" refer to embodiments of the present disclosure that may provide a particular benefit under certain circumstances. However, under the same or other circumstances, other embodiments may be preferred. Furthermore, the description of one or more preferred embodiments does not imply that the other embodiments are not useful and is intended to exclude the other embodiments from the scope of the art according to the invention. Absent.

本明細書に記載の装置、その作製方法、及びその使用方法は、本明細書に記載の構成要素又は工程に加えて、本明細書に記載されない他の構成要素又は工程も含みうる。 The devices described herein, methods of making them, and methods of using them may include, in addition to the components or steps described herein, other components or steps not described herein.

本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられる場合、用語「又は」は、別段の明確な指示がない限り、概して、「及び/又は」を含む意味で用いられる。用語「及び/又は」は、列挙された要素の1つ又はすべて、若しくは、列挙された要素の任意の2つ以上の組合せを意味する。 As used herein and in the appended claims, the term "or" is generally used to include "and / or" unless otherwise stated. The term "and / or" means one or all of the listed elements, or any combination of two or more of the listed elements.

本明細書で用いられる場合には、「有する(have、has、having)」、「含む(include、includes、including、comprise、comprises、comprising)」などは、非限定的な(open ended)包含的意味で用いられ、概して、「〜を含むが、それらに限られない(include, but not limited to; includes, but not limited to; including, but not limited to)」ことを意味する。 As used herein, "have, has, having", "includes, includes, including, compute, complements, complementing" and the like are open ended inclusive. Used in a sense, it generally means "include, but not limited to; includes, but not limited to; including, but not limited to".

範囲は、本明細書では、「約」1つの特定の値から、及び/又は、「約」別の特定の値までとして表されうる。このような範囲が表される場合、例には、その1つの特定の値から、及び/又は、他の特定の値までが含まれる。同様に、値が、先行詞「約」を用いて近似値として表される場合、その特定の値は別の態様を形成すると解される。範囲の各々の端点は、他の端点に関連して、及び、他の端点とは無関係に、の両方の意味を表すこともさらに理解されよう。 The range may be expressed herein as from "about" one particular value and / or "about" another particular value. When such a range is represented, examples include from that one particular value and / or to another particular value. Similarly, when a value is expressed as an approximation using the antecedent "about", it is understood that the particular value forms another aspect. It will also be further understood that each endpoint of the range represents both meanings in relation to the other endpoints and independently of the other endpoints.

本明細書で用いられる名詞は、他に明記されない限り、少なくとも1つ、又は1つ以上の対象を指す。 As used herein, nouns refer to at least one or more objects, unless otherwise stated.

当業者によく知られている略語が、使用されうる(例えば、時間についての「h」又は「hrs」、グラムについての「g」又は「gm」、ミリリットルについての「mL」、及び、室温についての「rt」、ナノメートルについての「nm」など)。 Abbreviations familiar to those skilled in the art can be used (eg, "h" or "hrs" for time, "g" or "gm" for grams, "mL" for milliliters, and room temperature. "Rt", "nm" for nanometers, etc.).

構成要素、成分、添加剤、寸法、状態、及び同様の態様についての特定の値及び好ましい値、並びにそれらの範囲は、単に例証のためであって;それらは、他に記載されない限り、他の定められた値又は定められた範囲内の他の値を除外しない。本開示の装置及び方法は、明示又は黙示の中間値及びそれらの間の範囲を含む、本明細書に記載される任意の値又は、その値、特定の値、さらに特定の値、及び好ましい値の任意の組合せを含む。 Specific and preferred values for components, ingredients, additives, dimensions, conditions, and similar embodiments, as well as their range, are for illustration purposes only; they are other unless otherwise stated. Do not exclude defined values or other values within the defined range. The devices and methods of the present disclosure are any value described herein, including explicit or implied intermediate values and ranges between them, or any value thereof, a particular value, a particular value, and a preferred value. Includes any combination of.

同様に本明細書において、端点による数値範囲の記述は、その範囲内に含まれるすべての数を含む(例えば、1〜5は、1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等を含む)。値の範囲が、ある特定の値「より大きい」、ある特定の値「より小さい」等の場合、その数値はその範囲内に含まれる。 Similarly, in the present specification, the description of the numerical range by the end points includes all the numbers included in the range (for example, 1 to 5 are 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3. 80, 4, 5, etc.). If the range of values is "greater than" a particular value, "less than" a particular value, etc., the number is included within that range.

「上部」、「底部」、「左」、「右」、「上方」、「下方」、「上」、「下」、及び他の方向及び方向付けなど、本明細書において言及される方向は、図面に関して明確性の目的で本明細書に記載され、実際の装置又はシステム、若しくは、その装置又はシステムの使用を限定するものではない。本明細書に記載される多くの装置、物品、又はシステムは、多くの方向及び方向付けにおいて使用されうる。細胞培養装置に関して本明細書で用いられる方向記述子は、多くの場合、装置内で細胞を培養する目的でその装置が方向付けされる場合の方向のことを指す。 The directions referred to herein, such as "top," "bottom," "left," "right," "up," "down," "top," "bottom," and other directions and orientations, are , The drawings are described herein for the purpose of clarity and are not intended to limit the actual device or system, or the use of that device or system. Many devices, articles, or systems described herein can be used in many directions and orientations. As used herein with respect to a cell culture device, the directional descriptor often refers to the direction in which the device is oriented for the purpose of culturing cells within the device.

他に明記されない限り、本明細書に記載されるいかなる方法も決して、その工程が特定の順番で実施されることを要すると解釈されることを意図していない。したがって、方法の請求項が、その工程が従うべき順番について実際に記述していない場合、又は工程がある特定の順番に限定されるべきであることが、特許請求の範囲又は説明において他に明示されていない場合、任意の特定の順番が推測されることは、決して意図されていない。任意の1つの請求項における任意の記述された単一又は複数の特徴又は態様は、任意の他の請求項における任意の他の記述された特徴又は態様と組み合わせる、又は、それらの特徴又は態様で置き換えることができる。 Unless otherwise stated, no method described herein is intended to be construed as requiring the steps to be performed in a particular order. Therefore, it is otherwise stated in the claims or description that the claims of the method do not actually describe the order in which the steps should be followed, or that the steps should be limited to a particular order. If not, it is never intended that any particular order be inferred. Any one or more described features or aspects in any one claim may be combined with, or in those features or aspects, any other described feature or aspect in any other claim. Can be replaced.

本明細書における記述とは、特定の方法において機能するように「構成」又は「適合」された構成要素を指すことにも留意されたい。この点において、このような記述が、意図される用途の記述とは対照的に、構造的な記述である場合、このような構成要素は、特定の態様における特定の特性又は機能を具体化するように「構成」又は「適合」される。より詳細には、本明細書において、ある構成要素が「構成」又は「適合」された態様についての言及は、その構成要素の存在する物理的条件を意味し、このように、その構成要素の構造的な特徴の明確な記述と捉えられるべきである。 It should also be noted that the description herein refers to a component that has been "configured" or "adapted" to function in a particular manner. In this regard, when such a description is a structural description as opposed to a description of the intended use, such a component embodies a particular property or function in a particular embodiment. As such, it is "configured" or "adapted". More specifically, in the present specification, the reference to an embodiment in which a component is "constituent" or "adapted" means the physical condition in which the component exists, and thus the component of the component. It should be regarded as a clear description of structural features.

特定の実施形態のさまざまな特徴、要素、又は工程は、移行句「〜を含む」を用いて開示されうるが、移行句「〜からなる」又は「〜から本質的になる」を使用して記載されうるものを含む代替的な実施形態が含蓄されるものと解されたい。よって、例えば、複数のウェルを画成する構造を含む細胞培養装置に含蓄された代替的な実施形態は、細胞培養装置が複数のウェルを画成する構造からなる実施形態、及び、細胞培養装置が複数のウェルを画成する構造から本質的になる実施形態を含む。 Various features, elements, or steps of a particular embodiment may be disclosed using the transition phrase "contains", but using the transition phrase "consists of" or "consists of essentially". It should be understood that alternative embodiments, including those that may be described, are implied. Thus, for example, alternative embodiments impregnated in a cell culture apparatus containing a structure defining a plurality of wells include an embodiment having a structure in which the cell culture apparatus defines a plurality of wells, and a cell culture apparatus. Includes embodiments that are essentially composed of structures that define multiple wells.

さまざまな実施形態において、本開示は、ウェル(例えば、マイクロウェル)を画成する基材を備えた、細胞培養装置などの装置について記載する。ウェルは、1つの側壁(又は複数の側壁)、ウェル底部(又は底)、及び開放された上部(例えば、上部開口)を備えている。実施形態において、ウェルは、例えば、細胞培養又は細胞アッセイに用いられる組成物などの水性液体組成物を含むように構成される。例えば、水性液体組成物は、細胞アッセイに用いられる細胞培養培地、バッファ又は他の溶液又は混合物を含みうる。 In various embodiments, the present disclosure describes a device, such as a cell culture device, that comprises a substrate that defines wells (eg, microwells). The well comprises one side wall (or multiple side walls), a well bottom (or bottom), and an open top (eg, top opening). In embodiments, wells are configured to include aqueous liquid compositions such as those used in cell cultures or cell assays. For example, the aqueous liquid composition can include cell culture media, buffers or other solutions or mixtures used in cell assays.

本明細書に記載の実施形態は、例えば、液体を含むように構成された小さい(例えば、マイクロスケール)ウェル又は他の容器、若しくはチャンバを備えた、任意の装置を用いる用途を見出す。特定の実施形態では、本明細書に記載の装置のウェルは、細胞の培養における用途を見出す。より詳細には、装置及びその内部のマイクロウェルは、細胞凝集体又はスフェロイドの3D細胞培養における用途を見出す。 The embodiments described herein find applications using any device, eg, with small (eg, microscale) wells or other containers, or chambers configured to contain a liquid. In certain embodiments, the wells of the devices described herein find use in culturing cells. More specifically, the device and the microwells within it find use in 3D cell culture of cell aggregates or spheroids.

凝集体としての細胞の培養に使用されている幾つかの異なる形状が存在する。幾つかの実施形態では、細胞凝集体は、細胞の塊、胚様体、又はスフェロイドである。細胞凝集体を形成するための一般的な幾何学形状は、丸みを帯びたウェル底部のマイクロプレート上に見られる半球である。幾つかの実施形態では、細胞が表面に付着するのを防ぐために、非接着性表面が用いられる。非接着性の材料は、ウェル又はチャンバ(例えば、マイクロプレート内)が製造された後に施されてもよく、あるいは、ウェル又はチャンバ材料は、生来の非付着特性を有していてもよい。 There are several different shapes used to culture cells as aggregates. In some embodiments, the cell aggregate is a cell mass, embryoid body, or spheroid. A common geometry for forming cell aggregates is the hemisphere found on the rounded well-bottomed microplate. In some embodiments, a non-adhesive surface is used to prevent cells from adhering to the surface. The non-adhesive material may be applied after the well or chamber (eg, in the microplate) has been manufactured, or the well or chamber material may have innate non-adhesive properties.

図1は、個々のウェル115を示す、ウェルのアレイ100の例示的な実施形態の概略図である。図1に示される実施形態では、ウェル115は口部110を有する。口部110は、ウェルが縮小されて、細胞が沈降してスフェロイドを形成する、ウェルの底部を形成する前に、より大きい開放領域をもたらす、ウェル115の上部開口部111に隣接したウェルの上部の領域である。実施形態において、口部110は、円錐状(口部の底部より口部の上部の方が幅広い)及び環形状(ウェルが円形である図1A及び図2Aに示されるように)でありうる。追加の実施形態では、例えば、図3Aに示されるように、ウェルが、円形の開口部を有するが、放物面の形状である場合、口部110は放物面でありうるか、又は図27及び図28に示されるように、口部は各ウェル115内へと延びうる。実施形態において、口部は存在しない。口部構造の存在は、2つの機能をもたらしうる。第一に、口部はウェルの開口部を拡大し、液体がウェルの開口部内に導入されて、ウェルの底部へと流れ落ちることを可能にする。これは、ウェルの底部における細胞の凝集を促進し、かつ、培養におけるスフェロイドの形成を促進する。加えて、口部は、口部の環状の内面からウェルの内面への移行を作り出し、それによって、ウェル内への空気の閉じ込めを防ぐことができる幾何学形状の特徴を提供する。ウェルの上部とウェルの側壁との間の90度の角度の存在は、気泡の形成のための場所を提供しうる。口部は、90度の角度ではない、ウェルの上部と側壁との間の移行をもたらし、それによって、口部構造を有するウェル内における気泡の形成を低減する。 FIG. 1 is a schematic representation of an exemplary embodiment of an array of wells 100 showing individual wells 115. In the embodiment shown in FIG. 1, the well 115 has a mouth 110. The mouth 110 is the top of the well adjacent to the top opening 111 of the well 115, which results in a larger open area before the well shrinks and cells settle to form spheroids and form the bottom of the well. Area of. In embodiments, the mouth 110 can be conical (wider at the top of the mouth than at the bottom of the mouth) and ring-shaped (as shown in FIGS. 1A and 2A where the wells are circular). In additional embodiments, for example, if the well has a circular opening but is in the shape of a paraboloid, as shown in FIG. 3A, the mouth 110 can be a paraboloid, or FIG. 27. And as shown in FIG. 28, the mouth can extend into each well 115. In the embodiment, there is no mouth. The presence of the mouth structure can provide two functions. First, the mouth widens the opening of the well, allowing liquid to be introduced into the opening of the well and flow down to the bottom of the well. This promotes cell aggregation at the bottom of the well and promotes spheroid formation in culture. In addition, the mouth provides a geometric feature that can create a transition from the annular inner surface of the mouth to the inner surface of the well, thereby preventing air from being trapped in the well. The presence of a 90 degree angle between the top of the well and the side wall of the well may provide a place for the formation of bubbles. The mouth provides a transition between the top and side walls of the well that is not at a 90 degree angle, thereby reducing the formation of air bubbles within the well having the mouth structure.

凝集体細胞培養法における使用のためのウェルの寸法は、おおよそマイクロメートル〜ミリメートル(例えば、100μm〜50mm)でありうる。細胞培養のためのウェルを備えた装置は、多くのさまざまな製造業者(例えば、Corning、Nunc、Greiner等)から市販されている。「マイクロウェル」は、概して、約マイクロメートル(例えば、≦1mm、≦500μm、≦400μm、≦200μm)又は数ミリメートル(例えば、≦10mm、≦5mm、≦3mm等)の寸法を有し、凝集体としての細胞の増殖にも使用されうるウェルである。幾つかの実施形態では、マイクロウェルは、3D細胞培養のための閉じ込めを提供する。本明細書の適切な実施形態では、用語「ウェル」は、文脈がそうでないことを説明又は示唆している場合(例えば、ウェルが複数のマイクロウェルを備えたウェル底部を有すると記載される場合)を除き、マイクロウェルの使用を包含する。マイクロウェル寸法以外であることが意図されたウェルは、「マクロウェル」又は単に「ウェル」と称されうる。幾つかの実施形態では、ウェルの高さ又はウェルの深さ(例えば、上部開口からウェル底部まで)は、上部開口におけるウェルの直径の100%以上(例えば、100%、110%、120%、130%、140%、150%、160%、170%、180%、190%、200%、225%、250%、275%、300%、325%、350%、375%、400%、又はそれらの間の任意の範囲)である。幾つかの実施形態では、ウェルの深さ(例えば、上部開口からウェル底部まで)は、上部開口とウェル底部との間の中間点におけるウェルの直径の100%以上(例えば、100%、110%、120%、130%、140%、150%、160%、170%、180%、190%、200%、225%、250%、275%、300%、325%、350%、375%、400%、又はそれらの間の任意の範囲)である。 The dimensions of the wells for use in aggregate cell culture methods can be approximately micrometers to millimeters (eg, 100 μm to 50 mm). Devices with wells for cell culture are commercially available from many different manufacturers (eg, Corning, Nunc, Greener, etc.). "Microwells" generally have dimensions of about micrometers (eg, ≤1 mm, ≤500 μm, ≤400 μm, ≤200 μm) or a few millimeters (eg, ≤10 mm, ≤5 mm, ≤3 mm, etc.) and aggregates. Wells that can also be used for cell proliferation. In some embodiments, microwells provide containment for 3D cell culture. In a suitable embodiment herein, the term "well" explains or suggests that the context is not (eg, if the well is described as having a well bottom with multiple microwells). ) Except for the use of microwells. Wells intended to be non-microwell dimensions may be referred to as "macro wells" or simply "wells." In some embodiments, the height of the well or the depth of the well (eg, from the top opening to the bottom of the well) is greater than or equal to 100% (eg, 100%, 110%, 120%) of the diameter of the well at the top opening. 130%, 140%, 150%, 160%, 170%, 180%, 190%, 200%, 225%, 250%, 275%, 300%, 325%, 350%, 375%, 400%, or theirs. Any range between). In some embodiments, the depth of the well (eg, from the top opening to the bottom of the well) is greater than or equal to 100% (eg, 100%, 110%) of the diameter of the well at the midpoint between the top opening and the bottom of the well. , 120%, 130%, 140%, 150%, 160%, 170%, 180%, 190%, 200%, 225%, 250%, 275%, 300%, 325%, 350%, 375%, 400 %, Or any range between them).

最も一般的に用いられるマイクロウェル製品の1つは、標準フォーマットのマイクロプレートウェルの底部に配列された、直径400又は800マイクロメートルの逆ピラミッド型の形状の幾何学形状を提示する、市販の「Aggrewell」プレート(Stem Cell technologies社から市販される)である。細胞を凝集体として増殖させるための別の幾何学形状は、「微細空間細胞培養」を用いた「Elplasia」マイクロプレート(Kuraray社)である;これらのプレートは、細胞を凝集可能にする、標準フォーマットのマイクロプレートウェルの底部に配列された直径200マイクロメートルの正方形のマイクロウェルを有する。細胞を凝集体として培養するためのマイクロウェルを作製するためのさまざまなパラメータ、寸法、及び方法は、当技術分野で理解されている(参照することによってそれらの全体が本明細書に取り込まれる、米国特許出願公開第2004/0125266号;米国特許出願公開第2012/0064627号;米国特許出願公開第2014/0227784号;国際公開第2008/106771号;国際公開第2014/165273号)。米国特許第6,348,999号には、微細な凹凸要素、及びそれらがどのように構築されるかについて、ポリマーレンズアレイとして以外のこれらの構築物の目的について言及することなく記載されている。米国特許第5,151,366号、同第5,272,084号、及び同第6,306,646号の各明細書には、基材上の細胞付着のための表面積を増加させるためにさまざまな種類の微細な凹凸パターンを有する容器、及び、培養パターンの作製方法について記載されているが、そのパターン自体は、細胞凝集体の形成を促進しないであろう。他の装置、組成物、試薬及び方法は、当技術分野において、例えば、参照することによってそれらの全体が本明細書に取り込まれる、米国特許出願公開第2014/0322806号;米国特許第8,906,685号明細書;Haycock. Methods Mol Biol. 2011; 695: 1-15;米国特許出願公開第2014/0221225号明細書;国際公開第2014/165273号;米国特許出願公開第2009/0018033号明細書に記載されている。 One of the most commonly used microwell products is a commercially available "commercial" that presents an inverted pyramid-shaped geometry with a diameter of 400 or 800 micrometers, arranged at the bottom of a standard format microplate well. "Aggrewell" plate (commercially available from Stem Cell technologies). Another geometry for growing cells as aggregates is the "Elprasia" microplate (Kuraray) using "microspace cell culture"; these plates allow cells to aggregate, standard. It has square microwells 200 micrometers in diameter arranged at the bottom of the format microplate wells. Various parameters, dimensions, and methods for making microwells for culturing cells as aggregates are understood in the art (the whole of them is incorporated herein by reference). U.S. Patent Application Publication No. 2004/0125266; U.S. Patent Application Publication No. 2012/0064627; U.S. Patent Application Publication No. 2014/02277784; International Publication No. 2008/106771; International Publication No. 2014/165273). U.S. Pat. No. 6,348,999 describes fine concavo-convex elements and how they are constructed without reference to the purpose of these structures other than as polymer lens arrays. U.S. Pat. Nos. 5,151,366, 5,272,084, and 6,306,646 are described in order to increase the surface area for cell adhesion on the substrate. Containers with various types of fine concavo-convex patterns and methods of making culture patterns have been described, but the patterns themselves will not promote the formation of cell aggregates. Other devices, compositions, reagents and methods are incorporated herein by reference, eg, in their entirety, in the art, U.S. Patent Application Publication No. 2014/0322806; U.S. Pat. No. 8,906. , 685; Haycock. Methods Mol Biol. 2011; 695: 1-15; US Patent Application Publication No. 2014/0221225; International Publication No. 2014/165273; US Patent Application Publication No. 2009/0018033 It is described in the book.

幾つかの市販されるウェルの幾何学形状は、細胞凝集体の形成を促進するが、必ずしも「閉じ込め」を促進しない。凝集体化された細胞が閉じ込められない場合、それらは、通常、それらの環境が許す限り大きく成長する。直径150超〜400マイクロメートル(細胞型に応じて決まる)の細胞凝集体は、壊死性のコアを形成しうる。壊死は、例えば、細胞塊が大きすぎて、凝集体の中心への栄養素の拡散及び凝集体の中心の外への代謝廃棄物の排出が制限されることから生じる。幾つかの実施形態では、閉じ込めを生じさせるために、細胞凝集体の所望される最大直径寸法に非常に似ている(例えば、50%以内、40%以内、30%以内、20%以内、15%以内、10%以内、5%以内、2%以内、1%以内、又はそれらの中の適切な範囲内)が、深さが直径の少なくとも1.5〜2倍(例えば、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.52.6、2.6、2.8、3.0、3.5、4.0、又はそれらの中の適切な範囲内)である、マイクロウェルの幾何学形状が用いられる。幾つかの実施形態では、閉じ込めウェルの幾何学形状はまた、該閉じ込めウェルの外に細胞スフェロイドを持ち上げることなく、灌流又は手動のピペット操作を通じた液体培養培地の交換も可能にする。 The geometry of some commercially available wells promotes the formation of cell aggregates, but not necessarily "confinement". If aggregated cells are not trapped, they usually grow as large as their environment allows. Cell aggregates> 150 to 400 micrometers in diameter (depending on the cell type) can form a necrotic core. Necrosis results from, for example, that the cell mass is too large to limit the diffusion of nutrients into the center of the aggregate and the discharge of metabolic waste out of the center of the aggregate. In some embodiments, it closely resembles the desired maximum diameter dimension of cell aggregates to cause confinement (eg, within 50%, within 40%, within 30%, within 20%, 15). Within%, within 10%, within 5%, within 2%, within 1%, or within the appropriate range within them, but at least 1.5 to 2 times the diameter (eg, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.52.6, 2.6, 2.8, Microwell geometry is used, which is 3.0, 3.5, 4.0, or within the appropriate range within them. In some embodiments, the geometry of the confinement well also allows the exchange of liquid culture medium through perfusion or manual pipetting without lifting the cell spheroids out of the confinement well.

既存の装置(例えば、マイクロウェルフォーマットのマイクロプレート又はマイクロウェルを有する他の容器)は、3D細胞凝集構造の形成のためのこのような装置の使用に悪影響を及ぼす、設計上の欠陥を示す。マイクロウェルフォーマットのマイクロプレートの取り扱いは、かなり簡単ではあるが、液体(例えば、培地)の導入の際にマイクロウェルから空気が排除されないと、多くの場合、問題が生じる。空気の取り込みは、特にウェルが円形の場合における、384−ウェルフォーマットの大きさの幾何学形状を有するマイクロプレートウェルにおける一般的な問題である。水性液体の表面張力は強力であるため、液滴は球状のまま保たれる。球状の液滴は、同様の寸法の円形孔(例えば、ウェル断面形状)を塞ぐことができる。ウェル内の空気の存在は、そのウェル内の細胞の培養に悪影響を及ぼす、及び/又は、細胞の培養を抑制する。 Existing devices (eg, microplates in microwell format or other containers with microwells) exhibit design flaws that adversely affect the use of such devices for the formation of 3D cell aggregate structures. Although handling of microwell-formatted microplates is fairly straightforward, problems often arise if air is not removed from the microwells during the introduction of a liquid (eg, medium). Air uptake is a common problem with microplate wells having a geometry of 384-well format size, especially when the wells are circular. The surface tension of the aqueous liquid is so strong that the droplets remain spherical. Spherical droplets can close circular holes of similar size (eg, well cross-sectional shape). The presence of air in a well adversely affects and / or suppresses cell culture in that well.

非接着性の表面を有するスフェロイド形成ウェルのアレイを有する基材上に高密度で細胞培養容器内のスフェロイドを増殖させるためには、多くの変数の平衡を保つ培養表面が必要とされる。例えば、達成可能な最大スフェロイド密度、流体交換作業の間のスフェロイドの位置を維持すると同時に所望される場合にはそれらを取り出すことを可能にする能力、及び、容器が充填されるときにスフェロイド形成ウェル内の空気の取り込みの回避などのバランスをとることができる設計は、このような容器を扱う際の問題を避けるためには非常に望ましい。本明細書の実施形態は、閉じ込め寸法を維持するとともに、マイクロウェル内の空気の排除を助け、かつ、マイクロウェル内への液体の流入を可能にするウェルの幾何学形状を提供することによって、従来のウェルの空気の取り込みの問題に対処する。例えば、丸みを帯びたウェル底部の幾何学形状を有する、正方形の上部ウェルは、空気が水性液滴の周りのウェルの角部を伝って上ることができるため、液体を加えるときに空気を取り込む可能性がかなり低い。幾つかの実施形態では、ウェルの開口部からウェル底部まで延びるさまざまな構造(例えば、ピラー、波形、角部、リッジ、割れ目等)を包含することにより、ウェルに液体を導入する際に空気を逃がすための経路がもたらされる。幾つかの実施形態は、本明細書に記載の特徴に加えて、当技術分野に記載される及び/又は当技術分野で理解される幾何学形状、材料等も含む。 In order to grow spheroids in a cell culture vessel at high density on a substrate having an array of spheroid formation wells with a non-adhesive surface, a culture surface that balances many variables is required. For example, the maximum spheroid density achievable, the ability to maintain the position of spheroids during fluid exchange operations while allowing them to be removed if desired, and the spheroid formation wells when the container is filled. A balanced design, such as avoiding the uptake of air inside, is highly desirable to avoid problems when handling such containers. Embodiments herein provide a well geometry that maintains confinement dimensions, aids in the elimination of air in the microwells, and allows the inflow of liquid into the microwells. Addresses the problem of air uptake in traditional wells. For example, a square top well, which has a rounded well bottom geometry, allows air to travel up the corners of the well around the aqueous droplets, thus capturing air when adding liquid. Very unlikely. In some embodiments, air is introduced into the well by including various structures extending from the well opening to the well bottom (eg, pillars, corrugations, corners, ridges, crevices, etc.). It provides a route for escape. In addition to the features described herein, some embodiments also include geometric shapes, materials, etc. described and / or understood in the art.

高密度スフェロイド増殖基材における空気の取り込みの問題を回避するために、一般的に用いられている設計特徴の1つは、鋭角の角部又は基材の幾何学形状の階段状の変化の回避、特に、表面を横切る液体の流路に対して直角に走るものの回避である。例えば、AggreWellプレートは、90度に近い角度で傾斜する壁を有する。これは、空気で満たされたウェルを残して容器が満たされる際に、表面からの液切りを促進する。 One of the commonly used design features to avoid the problem of air uptake in high density spheroid growth substrates is the avoidance of stepped changes in sharp corners or the geometry of the substrate. In particular, avoiding those running at right angles to the flow path of the liquid across the surface. For example, the AggreWell plate has a wall that slopes at an angle close to 90 degrees. This facilitates drainage from the surface as the container is filled, leaving air-filled wells.

個別のスフェロイドの増殖及び高密度の維持を促進するウェル特徴(例えば、丸みを帯びたウェル底部)を維持する、液体の導入の間の空気の取り込みの問題に対処する表面幾何学形状が、本明細書に提供される。 A surface geometry that addresses the problem of air uptake during liquid introduction, which maintains well features that facilitate the growth and maintenance of high density of individual spheroids (eg, rounded well bottoms). Provided on the specification.

幾つかの実施形態では、ウェル形状の移行は、ウェルに液体を導入する際に空気を逃がす問題を軽減するために用いられる。例えば、幾つかの実施形態では、円形断面のウェル底部(又はウェルの底部部分)がスフェロイド形成に用いられる。しかしながら、円形の断面は、ポケットの形成なしに空気を逃がすためには特に問題でありうる。この問題を軽減するため、円形のウェル底部断面及び非円形(例えば、三角形、正方形、矩形、五角形、六角形等)の上部開口部を有するウェルが形成される。このような実施形態では、側壁は、非円形(例えば、多角形)の上部開口部から円形のウェル底部へと移行する。幾つかの実施形態では、移行は、ウェルに液体を導入する際に、ウェルから逃げる気泡の「ハングアップ(hanging up)」を生じうるような、干渉する、ギザギザした、又は水平を呈する側壁特徴を導入しないように、漸進的に移行する。幾つかの実施形態では、移行する壁及び上部開口部の非円形(例えば、多角形)の形状によって作り出された側壁の角部は、液体の流入及び/又は空気の抜けのための経路を提供する。 In some embodiments, well-shaped transitions are used to alleviate the problem of escaping air as the liquid is introduced into the wells. For example, in some embodiments, a well bottom (or well bottom portion) of a circular cross section is used for spheroid formation. However, the circular cross section can be particularly problematic for allowing air to escape without the formation of pockets. To alleviate this problem, wells are formed with a circular well bottom cross section and a non-circular (eg, triangular, square, rectangular, pentagonal, hexagonal, etc.) top opening. In such an embodiment, the sidewalls transition from a non-circular (eg, polygonal) top opening to a circular well bottom. In some embodiments, the transition is an interfering, jagged, or horizontal side wall feature that can cause a "hanging up" of bubbles escaping from the well as the liquid is introduced into the well. Gradually migrate so as not to introduce. In some embodiments, the corners of the side walls created by the non-circular (eg, polygonal) shape of the transitioning wall and top opening provide a path for liquid inflow and / or air escape. To do.

幾つかの実施形態では、ウェルの幾何学形状は、ウェルに液体を導入する際に空気の抜けを促進するために、ウェル壁内に毛管構造(例えば、口部、リッジ、割れ目、丸みを帯びた又は放物面の上部開口部等を含む)を含む。図1Bは、リッジ170を示す、図1Aの線B−Bで切り取った上視図である。図1Bに示されるように、リッジは、ウェルの口部110又は側壁113からの隆起(bump)又は突起である。実施形態において、リッジは、上部開口部111からウェル底部116までのマイクロウェルの長さを延長する。追加の実施形態では、リッジは、口部の上部111から口部の底部112まで延びる。リッジ170のいずれかの側に形成される鋭角は、水性流体に毛管力を作り出して、空気溜まりのない、マイクロウェルへの流体の流入をもたらす。図2Bは、図2Aにおける断面を示す、ウェルのアレイ100の上視図である。図2Bは、割れ目270を示している。図2Bに示されるように、割れ目は、ウェル115の側壁113における刻み目(indentation)である。割れ目270のいずれかの側に形成される鋭角は、水性流体がマイクロウェル内へ流入可能にする毛管力を作り出す。 In some embodiments, the geometry of the well has a capillary structure (eg, mouth, ridge, crevice, rounded) within the well wall to facilitate air bleeding as the liquid is introduced into the well. Or including the upper opening of the paraboloid). FIG. 1B is an upper view taken along line BB of FIG. 1A showing the ridge 170. As shown in FIG. 1B, the ridge is a bump or protrusion from the mouth 110 or side wall 113 of the well. In an embodiment, the ridge extends the length of the microwell from the top opening 111 to the well bottom 116. In additional embodiments, the ridge extends from the top 111 of the mouth to the bottom 112 of the mouth. The acute angles formed on either side of the ridge 170 create capillary forces in the aqueous fluid, resulting in the inflow of the fluid into the microwells without air pools. FIG. 2B is a top view of the well array 100 showing a cross section in FIG. 2A. FIG. 2B shows the crevice 270. As shown in FIG. 2B, the fissure is an indentation on the side wall 113 of the well 115. The acute angles formed on either side of the crevice 270 create a capillary force that allows the aqueous fluid to flow into the microwells.

図3A及びBは、ウェルのアレイ100の別の例示的な実施形態の概略図である。図3Aは断面図である。図3Bは、図3Aの線B−Bで切り取ったウェルのアレイの例示的な実施形態の上視図である。図3A及びBは、各ウェル115が2つ以上のリッジ170又は割れ目270を有しうること、及び、リッジ170又は割れ目270がウェル115内にアレイ状に配置されうることを示している。図3A及びBに示されるように、実施形態において、リッジ及び/又は割れ目の径方向分布が想定されている。毛管構造の数は、1マイクロウェルあたり1つに限られない。幾つかの実施形態では、毛管の数が多いほうが、マイクロウェル内への流体の流入速度を低下させる。 3A and 3B are schematic views of another exemplary embodiment of the array 100 of wells. FIG. 3A is a cross-sectional view. FIG. 3B is a top view of an exemplary embodiment of an array of wells cut along line BB of FIG. 3A. 3A and 3B show that each well 115 can have more than one ridge 170 or crevice 270, and that the ridge 170 or crevice 270 can be arranged in an array within the well 115. As shown in FIGS. 3A and 3B, radial distribution of ridges and / or fissures is assumed in embodiments. The number of capillary structures is not limited to one per microwell. In some embodiments, the higher the number of capillaries, the slower the rate of fluid inflow into the microwells.

図3A〜Dは、単一のウェル内に複数の(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、16、20、24、28、32、又はそれらの中のいずれかの範囲)垂直に方向づけられた毛管構造を包含することを実証している。特徴は、一定間隔で離間されてよく(図3に示すように)、不規則な間隔で離間されてもよく、集団化(grouped)/隆起等であってもよい。幾つかの実施形態では、毛管構造は、ウェルの上部開口部からウェル底部まで延びる。単一のウェル内に複数の毛管構造が存在する場合、その複数の特徴は、異なる種類(例えば、リッジ線及び/又は割れ目)のものであってよく、異なる形状(例えば、方形、円形等)を含んでいてもよい。 3A-D show multiple (eg, 2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,16,20,24,28,32, or theirs) in a single well. Demonstrates to include vertically oriented capillary structures (in any range of). The features may be spaced at regular intervals (as shown in FIG. 3), may be spaced at irregular intervals, may be grouped / raised, and the like. In some embodiments, the capillary structure extends from the top opening of the well to the bottom of the well. If there are multiple capillary structures within a single well, the features may be of different types (eg, ridge lines and / or crevices) and of different shapes (eg, square, circular, etc.). May include.

図3Cは、ウェルのアレイ100が、正弦波又は放物面の形状を有しうることを示している。この形状は、丸みを帯びた上部エッジ又はウェルエッジを作り出し、このことにより、実施形態において、ウェルの上部の鋭角の角部又は90度の角度における空気の取り込みを低減する。この正弦波又は放物面のウェル形状、又は丸みを帯びた上部ウェルエッジもまた、毛管構造である。図3Cに示されるように、ウェル115は、上部直径D上部、ウェルの底部116からウェルの上部までの高さH、及びウェルの上部とウェルの底部116との間の高さの中間点におけるウェルの直径D中間を有する、上部開口部を有する。 FIG. 3C shows that the array 100 of wells can have a sinusoidal or paraboloidal shape. This shape creates a rounded top edge or well edge, which, in embodiments, reduces air uptake at sharp corners or 90 degree angles at the top of the well. This sinusoidal or parabolic well shape, or rounded upper well edge, is also a capillary structure. As shown in FIG. 3C, wells 115, upper diameter D top, at the midpoint of the height between the bottom 116 of the upper and the well height H, and the well from the bottom 116 of the well to the top of the well It has an upper opening with a well diameter D middle.

図3Dは、上記図1〜3、及び実施形態に記載されるウェルのアレイの概略図である。図3Dは、基材1114内にアレイ状に配置された複数のマイクロウェル115を示している。複数のマイクロウェル115内に存在する複数のスフェロイド500もまた図3Dに示されている。 FIG. 3D is a schematic view of the array of wells described in FIGS. 1-3 and embodiments. FIG. 3D shows a plurality of microwells 115 arranged in an array within the substrate 1114. A plurality of spheroids 500 present in the plurality of microwells 115 are also shown in FIG. 3D.

図4A及び4Bは、スフェロイド含有細胞培養コンパートメント、又はウェルのアレイの別の例示的な実施形態を示す概略図である。図4Aは、ウェルのアレイの波形状の実施形態の上視図であり、図4Bは、同じ実施形態の部分切り取り図である。図4A及び4Bに示される実施形態では、ウェルは隔離されておらず、ウェル同士間の液体の流れを可能にする。図4A〜Bに示されるように、波形状の側壁403が該波形状の側壁403同士の間の間隙にマイクロウェル401を生成するように位置合わせされた、例示的な実施形態が示されている。図4A及び4Bに示された波形状の側壁は、フレーム402によって取り囲まれ、マイクロウェル401の列が作り出す周期でそれらが遠く離れ、次には互いに近づく(例えば、接触して又は接触せずに)領域を有する。幾つかの実施形態では、マイクロウェルのくぼみは、より遠く離れた壁によって画成される、各セグメントのベースに位置している(例えば、スフェロイド500を収容するため)。図4C及び4Dは、波形状のマイクロウェルアレイの実施形態の追加の概略図である。図4Cは実施形態の上視図であり、図4Dは実施形態の斜視図である。図4Dに示されるように、実施形態において、フレームは存在しない。図4C及び4Dは、スフェロイド形成を誘発するのに適した幾何学形状を有する空間401を形成する、波形状又は波状の側壁403を示している。ウェル内に存在するスフェロイド500もまた図4C及び4Dに示されている。図4A及びBに示される実施形態に液体が導入される場合、排除された空気は、壁が互いに近づく領域を通じて局所領域の外に移動することができる。より幅広いウェルの領域の内外への流体及び空気の移動は、狭隘部によって促進され、空気の取り込みを回避する。これらの波形はまた、縮小された増殖領域をもたらすことによってスフェロイドの形成を促進する。すなわち、波形は、毛管構造であり、かつ、スフェロイドを誘発する幾何学形状である。 4A and 4B are schematics showing another exemplary embodiment of a spheroid-containing cell culture compartment, or array of wells. FIG. 4A is a top view of the wave-shaped embodiment of the array of wells, and FIG. 4B is a partial cut-out view of the same embodiment. In the embodiments shown in FIGS. 4A and 4B, the wells are not isolated, allowing the flow of liquid between the wells. As shown in FIGS. 4A-B, exemplary embodiments are shown in which the wavy side walls 403 are aligned to form microwells 401 in the gaps between the wavy side walls 403. There is. The wavy sidewalls shown in FIGS. 4A and 4B are surrounded by a frame 402, which are separated from each other in the cycle created by the rows of microwells 401 and then approach each other (eg, with or without contact). ) Has an area. In some embodiments, the indentations in the microwells are located at the base of each segment, defined by a wall farther away (eg, to accommodate the Spheroid 500). 4C and 4D are additional schematics of a wavy microwell array embodiment. FIG. 4C is an upper view of the embodiment, and FIG. 4D is a perspective view of the embodiment. As shown in FIG. 4D, in the embodiment, there is no frame. 4C and 4D show a wavy or wavy side wall 403 that forms a space 401 with a geometry suitable for inducing spheroid formation. The spheroids 500 present in the wells are also shown in FIGS. 4C and 4D. When the liquid is introduced into the embodiments shown in FIGS. 4A and 4B, the excluded air can move out of the local area through the area where the walls approach each other. The movement of fluids and air in and out of the wider well area is facilitated by the narrows to avoid air uptake. These waveforms also promote spheroid formation by providing a reduced proliferative region. That is, the waveform is a capillary structure and a geometric shape that induces spheroids.

図5A及び5Bは、一連のピラーがウェルを画定する、ウェルのアレイ100の例示的な実施形態の概略的な上視図を示している。図5C〜5Eは、ウェル515を形成するようにアレイ状に配置されたピラー501を示すマイクロウェルのアレイの実施形態の斜視図である。実施形態において、ピラー501の上部510は、平坦でありうる(図5Aに示される)。この実施形態では、ピラー501によって作り出される凸面壁は、ピラー形成側壁間の接合部に非常に鋭角又は不連続性を作り出す。図5Bは、培養においてスフェロイド500の形成を誘発するのに適した閉じ込めの幾何学形状を作り出すようにピラーによって取り囲まれたマイクロウェルのくぼみを示している。ピラー501間の空間505を通って、空気は逃げ、流体が入る。ピラー501は上部510を有する。実施形態において、ピラー上部510は、図5B、5D及び5Eに示されるように、図3Aに示される放物面又は正弦波の形状を有するウェルを生じるであろう、丸みを帯びうる。ピラーはまた、縮小された増殖領域をもたらすことによってスフェロイドの形成も促進する。すなわち、ピラーは毛管構造であり、かつ、スフェロイドを誘発する幾何学形状である。 5A and 5B show a schematic top view of an exemplary embodiment of an array of wells 100 in which a series of pillars define the wells. 5C-5E are perspective views of an embodiment of an array of microwells showing pillars 501 arranged in an array to form wells 515. In embodiments, the top 510 of pillar 501 can be flat (shown in FIG. 5A). In this embodiment, the convex wall created by the pillar 501 creates a very sharp angle or discontinuity at the junction between the pillar forming sidewalls. FIG. 5B shows a microwell recess surrounded by pillars to create a confinement geometry suitable for inducing the formation of spheroid 500 in culture. Air escapes and fluid enters through the space 505 between the pillars 501. Pillar 501 has an upper 510. In an embodiment, the pillar top 510 may be rounded, as shown in FIGS. 5B, 5D and 5E, which will give rise to wells having the parabolic or sinusoidal shape shown in FIG. 3A. Pillars also promote spheroid formation by providing reduced proliferative regions. That is, the pillars have a capillary structure and a geometric shape that induces spheroids.

例えば、リッジ、割れ目、隆起、ディボット、上部開口又は口部構造の開放環構造、ピラー、不連続な壁、口部構造、放物面又は正弦波のウェル形状、丸みを帯びたウェル開口部、又はウェルの側壁の滑らかな内面における中断、若しくは、これらの特徴の任意の組合せを含む、これらの構造は、毛管構造である。毛管構造はまた、液体を加えた後に閉じ込められうる空気を逃がすルートも提供する。幾つかの実施形態では、不連続な壁、リッジ又は割れ目を含む壁、若しくは、ウェルの側壁の滑らかさを中断する他の特徴は、充填の間に、ウェル内に通気場所を設けることによって、空気の取り込みを回避するために使用される。 For example, ridges, crevices, ridges, dibots, open ring structures of top openings or mouth structures, pillars, discontinuous walls, mouth structures, parabolic or sinusoidal well shapes, rounded well openings, etc. Or these structures, including breaks in the smooth inner surface of the side wall of the well, or any combination of these features, are capillary structures. Capillary structure also provides a route to allow air to escape that can be trapped after the addition of liquid. In some embodiments, discontinuous walls, walls with ridges or crevices, or other features that interrupt the smoothness of the side walls of the wells are provided by providing ventilation areas within the wells during filling. Used to avoid ingestion of air.

幾つかの実施形態では、毛管構造は、ウェルの壁の垂直方向の長さに沿って延びる。幾つかの実施形態では、毛管構造は、ウェルの上部開口部まで又はその上まで延びる。他の実施形態では、毛管構造は、ウェルの上部開口部の近くに延びる(例えば、上部開口部から<0.1μm、0.1μm、0.2μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、10μm、又は20μm(又はそれらの間の範囲))。幾つかの実施形態では、毛管構造は、ウェル底部まで延びる。他の実施形態では、毛管構造は、ウェル底部の近くまで延びる(例えば、ウェル底部から<0.1μm、0.1μm、0.2μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、10μm、又は20μm(又はそれらの間の範囲))。 In some embodiments, the capillary structure extends along the vertical length of the well wall. In some embodiments, the capillary structure extends to or above the top opening of the well. In other embodiments, the capillary structure extends near the top opening of the well (eg, <0.1 μm, 0.1 μm, 0.2 μm, 0.5 μm, 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm from the top opening. 5, 10 μm, or 20 μm (or the range between them). In some embodiments, the capillary structure extends to the bottom of the well. In other embodiments, the capillary structure extends close to the bottom of the well (eg, <0.1 μm, 0.1 μm, 0.2 μm, 0.5 μm, 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 10 μm from the bottom of the well. , Or 20 μm (or the range between them)).

幾つかの実施形態では、毛管特徴は、ウェルに入る液体が、ウェル内に空気を取り込むことなく移動するための経路をもたらすという利益を提供する。幾つかの実施形態では、毛管構造は、ウェルに入る液体の導入に応答してウェルを出る空気のための経路を提供する。技術は、空気の取り込みを防ぐための特定の作用機構に限られず、また、本発明の実施するためには機構の理解は必要ではない。 In some embodiments, the capillary feature provides the benefit that the liquid entering the well provides a pathway for movement without taking air into the well. In some embodiments, the capillary structure provides a pathway for air exiting the well in response to the introduction of liquid entering the well. The technique is not limited to a specific mechanism of action for preventing the uptake of air, and understanding of the mechanism is not required for the practice of the present invention.

急速な容器の充填又は別の流体導入事象が空気の取り込みにつながる場合には、このような取り込みを防ぐように構成されたウェルの幾何学形状にもかかわらず、毛管特徴は、閉じ込められた空気下での液体の移動を可能にし、それによってウェルから空気を放出する。例えば、図4に示される波形状の実施形態では、液体及び空気は、アレイの狭隘部を通じて、1つのウェル領域から次のウェル領域へと開放ウェル構造を通って流れることができる。あるいは、図5に示されるピラーの実施形態では、液体又は閉じ込められた空気は、ピラー間の空間を通じてウェルから出ることができる。幾つかの実施形態では、毛管構造を通る液体の下向きの力は、ウェル壁から空気を分離し、空気を液体で取り囲み、それによって空気溜まりを泡としてウェルの外へと上昇させる役割をする。 If rapid vessel filling or another fluid introduction event leads to air uptake, the capillary feature is trapped air, despite the well geometry configured to prevent such uptake. Allows the movement of liquid underneath, thereby expelling air from the wells. For example, in the wavy embodiment shown in FIG. 4, liquids and air can flow through an open well structure from one well region to the next through the narrow portion of the array. Alternatively, in the pillar embodiment shown in FIG. 5, liquid or trapped air can exit the well through the space between the pillars. In some embodiments, the downward force of the liquid through the capillary structure serves to separate the air from the well wall and surround the air with the liquid, thereby raising the air pool as bubbles out of the well.

さまざまな異なる垂直に方向づけられた構造は、毛管特徴としての用途を見出す。例えば、ある特定の実施形態では、特徴は、隆起したリッジ(例えば、図1A及び図1Bに示すように)、若しくは、隠れ溝又は割れ目(例えば、図2A及びBに示されるように)である。本明細書の実施形態における用途を見出すリッジ線及び割れ目は、図示される物理的な幾何学形状に限られない。幾つかの実施形態では、特徴は、水平に移動することなく、ウェルの側壁に沿って垂直に延びる。大抵の場合、水平な構造特徴は、既存のウェル幾何学形状に用いられる急角度と同様の方式でウェル内の空気の取り込みを促進する。リッジの適切な断面形状は図6に示されており、丸みを帯びた(図6A)、角のある(図6B)、針状(図6C)、半六角形(図6D及び6E)の形状等が挙げられる。割れ目の適切な断面形状は図7に示されており、丸みを帯びた(図7A)、角のある(図7B)、針状(図7C)、半六角形(図7D及び7E)の形状等が挙げられる。リッジ及び/又は割れ目は、任意の適切な断面寸法のものでありうる(例えば、0.1〜20マイクロメートル(例えば、0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、15、20、又はそれらの間のいずれかの適切な範囲)の幅、長さ等を有する)。リッジ及び/又は割れ目の形状及び寸法を最適化して、液面下に空気溜まりを形成することなく、液体の導入及び空気の排出を促進するため、及び/又は、閉じ込められた空気溜まりの除去を促進するために、工学的原理及びマイクロ流体原理を本明細書の実施形態と組み合わせて使用してもよい。 A variety of different vertically oriented structures find use as capillary features. For example, in certain embodiments, the feature is a raised ridge (eg, as shown in FIGS. 1A and 1B), or a hidden groove or fissure (eg, as shown in FIGS. 2A and B). .. Ridge lines and crevices for which use is found in the embodiments herein are not limited to the physical geometry shown. In some embodiments, the features extend vertically along the side walls of the well without moving horizontally. In most cases, the horizontal structural features facilitate the uptake of air in the wells in a manner similar to the steep angles used for existing well geometry. Suitable cross-sectional shapes of the ridge are shown in FIG. 6, which are rounded (FIG. 6A), angular (FIG. 6B), needle-like (FIG. 6C), and semi-hexagonal (FIGS. 6D and 6E) shapes. And so on. Suitable cross-sectional shapes of the crevice are shown in FIG. 7, which are rounded (FIG. 7A), angular (FIG. 7B), needle-like (FIG. 7C), and semi-hexagonal (FIGS. 7D and 7E) shapes. And so on. Ridges and / or crevices can be of any suitable cross-sectional size (eg 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10). , 15, 20, or any suitable range between them) has a width, length, etc.). To optimize the shape and dimensions of ridges and / or crevices to facilitate fluid introduction and air drainage without forming air pools below the liquid surface, and / or to remove trapped air pools. To facilitate, engineering and microfluidic principles may be used in combination with embodiments herein.

幾つかの実施形態では、ウェル内への液体の移動及びウェル外への空気の移動は、不連続な側壁の幾何学形状を介して行われる。不連続なウェルの幾何学形状は、ウェルの側壁の不連続性という形態を取る。不連続な側壁の形状の例は、図4の「波状の壁」又は「波形状」の幾何学形状、及び図5の「ピン壁」又は「ピラー壁」の幾何学形状に示されるようなものである。これらの形状は単なる例証にすぎず、側壁の一部分(例えば、上部)に間隙又は他の不連続性を導入する他の側壁の方向性は、本明細書の実施形態における用途を見出しうる。これらの幾何学形状において、壁における中断は、流体が容器に入る際に、空気を、その低粘着性によって、ウェルの外へと急速に移動可能にする。幾つかの実施形態では、不連続な幾何学形状は、基材の壁の特徴における鋭角での変化の回避(例えば、水平の障害物(obstructions)を作り出す特徴の回避)を維持する。幾つかの実施形態では、不連続な側壁の幾何学形状は、ウェル形状の移行及び/又は毛管の壁構造とともに用いられて、液体の導入の際に泡の放出及び/又は空気の排出を助ける。 In some embodiments, the movement of liquid into the wells and the movement of air out of the wells is through the geometry of the discontinuous side walls. The geometry of the discontinuous wells takes the form of discontinuities in the side walls of the wells. Examples of discontinuous side wall shapes are as shown in the "wavy wall" or "wavy" geometry of FIG. 4 and the "pin wall" or "pillar wall" geometry of FIG. It is a thing. These shapes are merely illustrations, and the orientation of other sidewalls that introduce gaps or other discontinuities in a portion (eg, top) of the sidewalls may find use in the embodiments herein. In these geometries, breaks in the wall allow air to move rapidly out of the wells as the fluid enters the vessel, due to its low stickiness. In some embodiments, the discontinuous geometry maintains avoidance of sharp changes in the wall features of the substrate (eg, avoidance of features that create horizontal obstacles). In some embodiments, the discontinuous side wall geometry is used in conjunction with well-shaped transitions and / or capillary wall structures to aid in the release of bubbles and / or the release of air during liquid introduction. ..

幾つかの実施形態では、1つ以上のウェルは、半球面又は丸底を有する円錐面、及び同様の表面形状又はそれらの組合せなど、凹曲面を有する。ウェル及びウェル底部は、くぼみ又はウェル、及び同様の凹形円錐台状の起伏表面など、丸みを帯びた面又は曲面、若しくはそれらの組合せにおいて、最終的に終結、終端、又は底付き(bottom-out)しうる。スフェロイドを助長するウェルの他の形状及び構成は、本開示と矛盾しない限り、その全体がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第14/087,906号明細書に記載されている。実施形態において、ウェル底部は平坦であるか、又は先が細くなっている。ウェル底部は、任意の他の適切な形状又は寸法を有していてもよい。例えば、実施形態において、ウェル底部は丸みを帯びた面又は曲面を有し、あるいは、ウェル底部は、縮小された増殖領域をもたらすことによってスフェロイドの形成を促進する、くぼみ、凹み、及び同様の凹形円錐台状の起伏表面、複数のくぼみ又はペン先領域、若しくはそれらの組合せなどの構造を有しうる。すなわち、丸みを帯びた又は曲面状の又はくぼみのあるウェル底部若しくはペン先領域若しくは波形若しくはピラーは、スフェロイドを誘発する幾何学形状である。 In some embodiments, the one or more wells have a concave curved surface, such as a conical surface with a hemispherical or round bottom, and similar surface shapes or combinations thereof. Wells and well bottoms are finally terminated, terminated, or bottomed on rounded surfaces or curved surfaces, such as recesses or wells, and similar concave truncated cone undulating surfaces, or combinations thereof. out) can be done. Other shapes and configurations of wells that facilitate spheroids are incorporated herein by reference in their entirety, unless inconsistent with the present disclosure. / 087,906. In embodiments, the bottom of the well is flat or tapered. The well bottom may have any other suitable shape or size. For example, in embodiments, the bottom of the well has a rounded surface or curved surface, or the bottom of the well promotes the formation of spheroids by providing a reduced growth area, recesses, recesses, and similar recesses. It can have structures such as truncated cone-shaped undulating surfaces, multiple indentations or nib regions, or a combination thereof. That is, a rounded or curved or recessed well bottom or nib region or corrugation or pillar is a spheroid-inducing geometry.

例示的なウェルの幾何学形状及び寸法は、例えば、図1及び2に示されている。幾つかの実施形態では、本明細書に記載のウェル100は、下記の値のうちのいずれか2つの値の間の範囲(例えば、200〜1000μm、200〜750μm、300〜750μm、400〜600μm等)を含む、例えば、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、又は2000マイクロメートルなど、約100マイクロメートル〜約2000マイクロメートルの範囲のウェル底部直径130/230を有する。このような直径寸法は、スフェロイドの内部の細胞が健康な状態に維持されるように、その中で増殖するスフェロイドの寸法を制御する。すなわち、これらの寸法は、縮小された増殖領域をもたらすことによって、スフェロイドの形成を促進する。すなわち、これらの寸法は、スフェロイドを誘発する幾何学形状である。 An exemplary well geometry and dimensions are shown, for example, in FIGS. 1 and 2. In some embodiments, the wells 100 described herein are in the range between any two of the following values (eg, 200-1000 μm, 200-750 μm, 300-750 μm, 400-600 μm). Etc.), eg, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, or 2000 micrometers, etc. It has a well bottom diameter of 130/230 in the range of 100 micrometers to about 2000 micrometers. Such diameter dimensions control the dimensions of the spheroids that proliferate in them so that the cells inside the spheroids remain healthy. That is, these dimensions promote the formation of spheroids by providing a reduced growth area. That is, these dimensions are geometric shapes that induce spheroids.

幾つかの実施形態では、本明細書に記載のウェル100/200は、下記の値のうちのいずれか2つの値の間の範囲を含む、例えば、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、又は2000マイクロメートルなど、約100マイクロメートル〜約2000マイクロメートルの範囲の上部開口部の断面寸法120/220(例えば、直径又は幅)を有する。幾つかの実施形態では、ウェル100は、下記の値のうちのいずれか2つの値の間の範囲を含む、例えば、100、200、300、400、500、600、700、800、900、又は1000マイクロメートルなど、約500マイクロメートル〜約1500マイクロメートルの範囲の上部開口部からウェル底部までの深さ160/260を有する。幾つかの実施形態では、ウェル100/200は、下記の値のうちのいずれか2つの値の間の範囲を含む、例えば、50、60、70、80、90,100、200、300、400、又は500マイクロメートルなど、約50マイクロメートル〜約500マイクロメートルの範囲の深さ140/240を有する上部を有する。幾つかの実施形態では、ウェル100は、下記の値のうちのいずれか2つの値の間の範囲を含む、例えば、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1200、又は1400マイクロメートルなど、約100マイクロメートル〜約1400マイクロメートルの範囲の深さ150/250を有する下部を有する。当然ながら、他の適切な寸法もまた用いられうる。 In some embodiments, the wells 100/200 described herein include a range between any two of the following values, eg, 100, 150, 200, 250, 300, 350. , 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, or 2000 micrometers, the cross-sectional dimensions of the upper opening in the range of about 100 micrometers to about 2000 micrometers 120. Has / 220 (eg, diameter or width). In some embodiments, the well 100 comprises a range between any two of the following values, eg, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, or. It has a depth of 160/260 from the top opening to the bottom of the well in the range of about 500 micrometers to about 1500 micrometers, such as 1000 micrometers. In some embodiments, the well 100/200 includes a range between any two of the following values, eg, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400. , Or having an upper part with a depth of 140/240 in the range of about 50 micrometers to about 500 micrometers, such as 500 micrometers. In some embodiments, the well 100 includes a range between any two of the following values, eg, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600. , 700, 800, 900, 1000, 1200, or 1400 micrometers, with a lower part having a depth of 150/250 in the range of about 100 micrometers to about 1400 micrometers. Of course, other suitable dimensions can also be used.

幾つかの実施形態では、移行ウェルの構造及び特性、並びに、ウェルへの液体の導入の際に空気の抜けを可能にするように構成された1つ以上の設計要素及び/又は物理的特徴に加えて、本明細書に記載の装置及びウェル(例えば、マイクロウェル)は、例えば、マイクロウェル内での細胞の3D培養に関する特化された機能を提供するように、追加の特徴を備えうる。以下の段落は、上述の実施形態と組み合わせた用途を見出しうる、このような特徴に対処するものである。 In some embodiments, the structure and properties of the transition well, as well as one or more design elements and / or physical features configured to allow air to escape upon introduction of the liquid into the well. In addition, the devices and wells described herein (eg, microwells) may have additional features, eg, to provide specialized functionality for 3D culture of cells within microwells. The following paragraph addresses such features that may be used in combination with the embodiments described above.

幾つかの実施形態では、ウェルの側壁及び/又はウェル底部のすべて又は一部は、ガス透過性である。幾つかの実施形態では、ガス透過性は、ウェル内に含まれる液体又は培地に溶解する酸素及び他のガスのウェル内への移動を可能にする。透過性の側壁、ウェル底部、又はそれらの一部は、ウェル液体内に空気溜まり又は泡を形成させない。 In some embodiments, all or part of the side walls and / or bottom of the well is gas permeable. In some embodiments, gas permeability allows the transfer of oxygen and other gases dissolved in the liquid or medium contained within the wells into the wells. Permeable sidewalls, well bottoms, or parts of them do not form air pools or bubbles in the well liquid.

幾つかの実施形態では、複数のガス透過性のウェルを画成する構造化された表面を有する細胞培養装置が提供される。幾つかの実施形態では、ウェルは、装置の外部表面を画成する外面を備えうる。幾つかの実施形態では、ウェルは、装置の外部と連通した外部又は非培養表面を含みうる。幾つかの実施形態では、とりわけ、各々が複数のガス透過性のウェルを画成する構造化された表面を有する、複数の積層された細胞培養コンパートメントを有する細胞培養装置が、本明細書に提供される。幾つかの実施形態では、さまざまな実施形態におけるウェルは、通気孔を通じて又は導管空間を通じて間接的に、若しくは、外部壁を通じて直接的になど、装置の外部とガス連通している。 In some embodiments, a cell culture device is provided that has a structured surface that defines multiple gas permeable wells. In some embodiments, the wells may include an outer surface that defines the outer surface of the device. In some embodiments, the well may include an external or non-cultured surface communicating with the outside of the device. In some embodiments, among others, a cell culture apparatus having a plurality of stacked cell culture compartments, each having a structured surface defining a plurality of gas permeable wells, is provided herein. Will be done. In some embodiments, the wells in various embodiments gas communicate with the outside of the device, such as indirectly through vents or through conduit spaces, or directly through external walls.

幾つかの実施形態では、ウェルは、ウェル内で培養された細胞がスフェロイドを形成するように構成される。例えば、幾つかの実施形態では、ウェルは、該ウェル内の細胞を互いに会合させる(例えば、スフェロイドを形成する)ように、細胞に対して非接着性である。スフェロイドは、ウェルの幾何学形状によって課せられた寸法の許容限界まで拡大する。幾つかの実施形態では、ウェルは、該ウェルを細胞に対して非接着性にするために超低結合性の材料でコーティングされる。 In some embodiments, the wells are configured such that cells cultured in the wells form spheroids. For example, in some embodiments, the wells are non-adhesive to the cells so that the cells within the wells associate with each other (eg, form spheroids). The spheroid extends to the dimensional tolerance imposed by the well geometry. In some embodiments, the wells are coated with an ultra-low binding material to make the wells non-adhesive to cells.

スフェロイドなどの三次元(3D)細胞凝集体の形成は、細胞が表面に単層を形成する二次元細胞培養とは対照的に、細胞培養装置内で増殖する細胞の密度を増加させるが、それにより、装置内で培養される細胞の栄養要求も増大させうる。代謝ガスの交換は、細胞がその中で培養されるガス透過性のウェルを通じて生じうることから、細胞培養装置内の培地容積は、代謝ガスの交換が、細胞培養培地を通じた拡散に本質的に制限される装置を用いた場合に可能な容積よりも大きくすることができる。したがって、本明細書に記載の細胞培養装置に用いる細胞培養培地の高さをより高くすることができ、したがって、容積もより大きくできる。 The formation of three-dimensional (3D) cell aggregates, such as spheroids, increases the density of cells growing in a cell culture device, as opposed to two-dimensional cell culture, in which cells form a monolayer on the surface. This can also increase the nutritional requirements of the cells cultured in the device. Since the exchange of metabolic gas can occur through the gas permeable wells in which the cells are cultured, the medium volume in the cell culture apparatus is essentially that the exchange of metabolic gas causes diffusion through the cell culture medium. It can be larger than is possible with restricted equipment. Therefore, the height of the cell culture medium used in the cell culture apparatus described herein can be increased, and therefore the volume can also be increased.

幾つかの実施形態では、細胞は、細胞培養培地が細胞の上2mm以上の高さにある、本明細書に記載の装置のウェル内で培養される。幾つかの実施形態では、細胞培養培地は、細胞の上5mm以上の高さにある。細胞が培養される基材又はその表面、又はその近くが、代謝ガスに対して非透過性又は比較的非透過性である場合(例えば、細胞培養培地と比較して)など、代謝ガスの交換が本質的に培地を通した交換に制限される場合には、細胞培養培地の最大高さ2mm〜5mmは、概して、培地の高さの上限と考えられる。 In some embodiments, the cells are cultured in the wells of the apparatus described herein, where the cell culture medium is at a height of 2 mm or more above the cells. In some embodiments, the cell culture medium is at a height of 5 mm or more above the cells. Exchange of metabolic gas, such as when the substrate on which the cells are cultured, or its surface, or near it, is opaque or relatively opaque to the metabolic gas (eg, compared to cell culture medium). A maximum height of 2 mm to 5 mm of cell culture medium is generally considered to be the upper limit of the height of the medium if is essentially restricted to exchange through the medium.

効率的な代謝ガス交換の目的で、幾つかの実施形態では、装置内の細胞培養培地が、細胞の上2mm以上、細胞の上5mm以上、又は細胞の上10mm以上など、細胞の上の任意の高さにある場合、細胞は、本明細書に記載の装置のウェルの培養物内で維持される。しかしながら、当業者は、装置内の細胞培養培地の高さが細胞の上に増加するにつれて、細胞に与えられる静水圧も増加することを理解するであろう。したがって、細胞の上の細胞培養培地の高さには実施上の制限が存在しうる。幾つかの実施形態では、本明細書に記載の物品のウェル内で培養される細胞の上の細胞培養培地の高さは、以下のいずれか2つの間の範囲を含む、例えば5、6、7、8、9、10、15又は20mmなど、例えば5mm〜15mm、6mm〜15mm、5mm〜10mm又は6mm〜10mmなどの5mm〜20mmの範囲内にある。 For the purpose of efficient metabolic gas exchange, in some embodiments, the cell culture medium in the apparatus is arbitrary on the cells, such as 2 mm or more above the cells, 5 mm or more above the cells, or 10 mm or more above the cells. When at the height of, cells are maintained in the culture of wells of the devices described herein. However, those skilled in the art will appreciate that as the height of the cell culture medium in the device increases above the cells, so does the hydrostatic pressure exerted on the cells. Therefore, there may be practical restrictions on the height of the cell culture medium above the cells. In some embodiments, the height of the cell culture medium above the cells cultured in the wells of the articles described herein comprises a range between any two of the following, eg, 5, 6, It is in the range of 7, 8, 9, 10, 15 or 20 mm, for example, 5 mm to 20 mm such as 5 mm to 15 mm, 6 mm to 15 mm, 5 mm to 10 mm or 6 mm to 10 mm.

ある特定の実施形態では、装置の外部とガス連通した非培養表面を有する細胞培養基材又は層は、本明細書に記載のガス透過性のウェルを画成する構造化された表面を有するように適合されうる。このような細胞培養装置の例としては、Tフラスコ、TRIPLE−FLASK細胞培養容器(Nunc.,Intl.社)、HYPERFLASK細胞培養容器(Corning,Inc.社)、CELLSTACK培養チャンバ(Corning,Inc.社)、CELLCUBEモジュール(Corning,Inc.社)、CELL FACTORY培養装置(Nunc,Intl.社)、及び、本明細書に提示される開示と矛盾しない限りにおいて、それぞれの全体がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、国際公開第2007/015770号、米国特許出願公開第2014/0315296号、米国特許第8,846,399号、米国特許第8,178,345号、及び米国特許第7,745,209号の各明細書に記載の細胞培養物品が挙げられる。 In certain embodiments, the cell culture substrate or layer having a non-cultured surface that is gas communication with the outside of the device will have a structured surface that defines the gas permeable wells described herein. Can be adapted to. Examples of such a cell culture apparatus include a T-flask, a TRIPLE-FLASK cell culture vessel (Nunc., Inc.), a HYPERFLASK cell culture vessel (Corning, Inc.), and a CELLSTACK culture chamber (Corning, Inc.). ), CELLCUBE module (Corning, Inc.), CELL FACTORY incubator (Nunc, Intl.), And, to the extent consistent with the disclosures presented herein, by reference in their entirety. International Publication No. 2007/015770, U.S. Patent Application Publication No. 2014/0315296, U.S. Pat. No. 8,846,399, U.S. Pat. No. 8,178,345, and U.S. Patent No. 7 incorporated herein. , 745, 209, the cell culture articles described in each specification.

幾つかの実施形態では、ガス透過性/液体不透過性の材料は、本明細書の細胞培養装置、又はそれらの一部(例えば、ウェル、微細構造等)の構成に用いられる。任意の適切なガス透過性/液体不透過性の材料、例えば、ポリスチレン、ポリカーボネート、エチレン酢酸ビニル、ポリスルホン、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)又は相容性のフッ素ポリマー、シリコーンゴム又は共重合体、ポリ(スチレン−ブタジエン−スチレン)、若しくは、ポリエチレン又はポリプロピレンなどのポリオレフィン、若しくは、これらの材料の組合せなどが用いられうる。基材は、ウェルの少なくとも一部に適切なガス透過性を有する、任意の適切な材料から形成されうる。適切な基材の例としては、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、(ポリ)4−メチルペンテン(PMP)、ポリエチレン(PE)、及びポリスチレン(PS)が挙げられる。PDMSは、高度のガス透過性を有することができ、最大40mmの厚さにおいて十分なガス透過性を達成することができる。PMPは、最大約01mmの厚さにおいて十分なガス透過性を達成することができる。幾つかの実施形態では、PMPは、約0.02〜1mmの範囲の厚さを有する。より薄い基材は十分な構造健全性を有しない可能性があるが、PE又はPSは、最大0.2mmの厚さにおいて十分なガス透過性を達成することができる。乏しい構造健全性を補償するために、開口フレーム、スタンドオフなどが、底部から基材を支持するために用いられうる。実施形態において、ウェルの厚さは、下記のいずれか2つの間の範囲を含む、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、20又は40mmでありうる。実施形態において、ウェルは、2000cm/m/日以上のガス透過性のポリマー材料を通る酸素透過速度を有する。幾つかの実施形態では、ウェルは、3000cm/m/日以上の基材を通るガス透過性を有する。幾つかの実施形態では、ウェルは、5000cm/m/日以上の基材を通るガス透過性を有する。 In some embodiments, gas-permeable / liquid-impermeable materials are used to construct cell culture devices herein, or parts thereof (eg, wells, microstructures, etc.). Any suitable gas permeable / liquid permeable material, such as polystyrene, polycarbonate, ethylene vinyl acetate, polysulfone, polymethylpentene (PMP), polytetrafluoroethylene (PTFE) or compatible fluoropolymers, silicones. Rubber or copolymer, poly (styrene-butadiene-styrene), polyolefin such as polyethylene or polypropylene, or a combination of these materials can be used. The substrate can be formed from any suitable material that has suitable gas permeability in at least a portion of the wells. Examples of suitable substrates include polydimethylsiloxane (PDMS), (poly) 4-methylpentene (PMP), polyethylene (PE), and polystyrene (PS). PDMS can have a high degree of gas permeability and can achieve sufficient gas permeability at thicknesses up to 40 mm. PMP can achieve sufficient gas permeability at thicknesses up to about 01 mm. In some embodiments, the PMP has a thickness in the range of about 0.02-1 mm. Although thinner substrates may not have sufficient structural integrity, PE or PS can achieve sufficient gas permeability at thicknesses up to 0.2 mm. To compensate for poor structural integrity, opening frames, standoffs, etc. can be used to support the substrate from the bottom. In embodiments, well thicknesses include a range between any two of the following: 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, It can be 20 or 40 mm. In embodiments, the wells have an oxygen permeation rate through a gas permeable polymer material of 2000 cm 3 / m 2 / day or greater. In some embodiments, the wells have gas permeability through a substrate of 3000 cm 3 / m 2 / day or more. In some embodiments, the wells have gas permeability through a substrate of 5000 cm 3 / m 2 / day or more.

このような材料は、外側と内部コンパートメントとの間の有効なガス交換を可能にし、液体又は汚染物質の通過を防ぐと同時に、酸素及び他のガスの進入を可能にする。 Such materials allow for effective gas exchange between the outer and inner compartments, preventing the passage of liquids or contaminants while allowing the ingress of oxygen and other gases.

幾つかの実施形態では、ウェル基材材料の厚さは、最適化されたガス交換を可能にするように調整される。幾つかの実施形態では、ウェルの厚さは、10〜100μm(例えば、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、及びそれらの間のいずれかの範囲)である。本明細書の実施形態の開発中に行われた実験は、厚さがより薄いウェルを用いると、産生される生細胞数がより多くなることを実証した(例えば、17μm>30μm>57μm)。 In some embodiments, the thickness of the well substrate material is adjusted to allow optimized gas exchange. In some embodiments, the well thickness is 10-100 μm (eg, 10 μm, 15 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 35 μm, 40 μm, 45 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, and theirs. Any range between). Experiments performed during the development of the embodiments herein have demonstrated that the use of thinner wells produces more viable cells (eg, 17 μm> 30 μm> 57 μm).

図8は、細胞培養装置の表面として含まれる、マイクロウェルのアレイを有する基材を包含する実施形態を示す図である。図8では、細胞培養装置はフラスコ800である。しかしながら、実施形態において、基材は、限定はしないが、マルチウェルプレート、フラスコ、皿、管、多層細胞培養フラスコ、バイオリアクタ、若しくは、細胞又はスフェロイドの増殖が意図されている任意の他の研究用容器を含む、任意の種類の細胞培養装置の一部を形成しうるものと解されたい。マイクロウェルのアレイを有する基材は、ガス透過性材料でありうる。図9は、図8に示されるフラスコの底面を形成する、マイクロウェルのアレイでマイクロパターン化された、9で示される基材の拡大図を示している。 FIG. 8 is a diagram showing an embodiment including a substrate having an array of microwells, which is included as the surface of a cell culture apparatus. In FIG. 8, the cell culture device is a flask 800. However, in embodiments, the substrate is a multi-well plate, flask, dish, tube, multi-layer cell culture flask, bioreactor, or any other study intended for cell or spheroid growth. It should be understood that it can form part of any type of cell culture device, including a flask. The substrate with the array of microwells can be a gas permeable material. FIG. 9 shows an enlarged view of the substrate shown in 9, micropatterned with an array of microwells, forming the bottom surface of the flask shown in FIG.

図8及び図9に示される実施形態に関して、図示される装置は、細胞培養チャンバ850を備えたフラスコ又は筐体である。筐体は、マイクロウェルのアレイを有する基材(図9に示される)を含む。筐体はまた、上面815、及び構造化された表面110から上面815まで延びる1つ以上の側壁820も有する。幾つかの実施形態では、筐体800は、円筒型の壁など、単一の取り囲む側壁を備えている。このような装置の追加の例は、例えば、本開示と矛盾しない限り、その全体が参照することによって本明細書に取り込まれる、本発明の譲受人に譲渡された米国仮特許出願第62/072,015号に記載されている。 For the embodiments shown in FIGS. 8 and 9, the device illustrated is a flask or enclosure with a cell culture chamber 850. The housing includes a substrate (shown in FIG. 9) having an array of microwells. The housing also has an upper surface 815 and one or more side walls 820 extending from the structured surface 110 to the upper surface 815. In some embodiments, the housing 800 comprises a single surrounding side wall, such as a cylindrical wall. Additional examples of such devices are, for example, the United States Provisional Patent Application No. 62/072 assigned to the assignee of the invention, which is incorporated herein by reference in its entirety, unless inconsistent with the present disclosure. , 015.

筐体はポート860を備えている。ねじぶた861を有する開口部が図8に示されている。しかしながら、実施形態において、筐体は、液体及び細胞を筐体に出し入れ可能にするための任意の種類のポートを有しうる。ポート860は、側壁、上面815又は細胞培養表面110に存在しうる。ポート860は、細胞培養チャンバ850内へ細胞及び細胞培養培地を導入する又は取り出すために、管又は他の連結部に連結されうる。 The housing is provided with port 860. An opening with a screw lid 861 is shown in FIG. However, in embodiments, the enclosure may have any type of port that allows liquids and cells to move in and out of the enclosure. Port 860 can be on the side wall, top surface 815 or cell culture surface 110. Port 860 may be linked to a tube or other connection for introducing or removing cells and cell culture medium into the cell culture chamber 850.

図8に示される筐体は固定された側壁820を示しているが、実施形態において、側壁は、細胞培養チャンバ850内に入る細胞培養培地の可変容積を可能にするように、可撓性又は拡張性かつ折り畳み式でありうる。追加の細胞培養培地がポート860を介して細胞培養チャンバ850内へ導入される際に、可撓性の側壁820は伸長可能であり、また、細胞培養培地がポート860を介して細胞培養チャンバ850から取り出される際には、可撓性の側壁820はしぼみうる。幾つかの実施形態では、側壁820及び上部815は、バッグから形成される。加えて、細胞培養チャンバ850は、最大で筐体の固定容積まで、細胞培養培地の容積で満たされうる。幾つかの実施形態では(図示せず)、内部容積全体又はそれに近い容積が細胞培養培地で満たされる。 The housing shown in FIG. 8 shows a fixed side wall 820, but in embodiments, the side wall is flexible or flexible to allow variable volume of cell culture medium that enters the cell culture chamber 850. It can be expandable and foldable. The flexible side wall 820 is extensible as additional cell culture medium is introduced into the cell culture chamber 850 via port 860, and the cell culture medium is extensible through port 860 and cell culture chamber 850. When removed from, the flexible side wall 820 can deflate. In some embodiments, the side wall 820 and top 815 are formed from a bag. In addition, the cell culture chamber 850 can be filled with the volume of cell culture medium up to a fixed volume of the enclosure. In some embodiments (not shown), the entire internal volume or a volume close to it is filled with cell culture medium.

図8に示される実施形態では、細胞培養チャンバ850内の細胞培養培地の容積は、細胞の上の培地の高さHで存在する。上述のように、本明細書に記載される筐体内の培養された細胞の上の培地の高さHは、ウェルがガス透過性ではない場合に可能であろう高さよりも高くできる。幾つかの実施形態では、細胞培養チャンバ850は、装置内で細胞を培養する目的で、その限度容量まで満たされる。 In the embodiment shown in FIG. 8, the volume of the cell culture medium in the cell culture chamber 850 exists at the height H m of the medium above the cells. As described above, the height H m of the medium on the cells cultured in the housing as described herein, the well can be higher than possible will try height if not gas permeable. In some embodiments, the cell culture chamber 850 is filled to its limit capacity for the purpose of culturing cells in the apparatus.

図10Aは、図9に示されるマイクロパターン化されたT25スフェロイド形成フラスコのマイクロウェル110内のHT29細胞のスフェロイド500を示している。図10Bは、マイクロパターン化されたT25スフェロイド形成フラスコから採取されたスフェロイド500を示しており、両方とも、後述する実施例2に従っている。図11A及びBは、Nunc社から市販されるNUNCLON SPHERA(商標)低結合表面上で形成された3D凝集体(図11AのヒトESC細胞及び図11BのマウスESC)の広範囲のサイズ分布を示す顕微鏡写真である。NUNCLON SPHERA(商標)低結合表面は、低細胞結合表面処理を有するが、均一なスフェロイドの形成を可能にする本明細書に開示される幾何学形状を欠いている。 FIG. 10A shows the spheroid 500 of HT29 cells in the microwell 110 of the micropatterned T25 spheroid forming flask shown in FIG. FIG. 10B shows a spheroid 500 taken from a micropatterned T25 spheroid forming flask, both of which follow Example 2 below. 11A and 11B are microscopes showing a wide range of size distributions of 3D aggregates (human ESC cells of FIG. 11A and mouse ESC of FIG. 11B) formed on a low-binding surface of NUNCLON SPHERA ™ marketed by Nunc. It is a photograph. The NUNCLON SPHERA ™ low-binding surface has a low-cell binding surface treatment, but lacks the geometry disclosed herein that allows the formation of uniform spheroids.

図12は、実施形態に従い、かつ、下記実施例1に記載される、マルチウェルアレイ基材の作製方法の図である。図12は、熱エンボス/熱成形法を示しているが、コイニング、射出成形、エンボス加工及び当技術分野で知られた他の方法を含む、実施形態に従ったマイクロウェルアレイを製造する他の方法も予定されている。 FIG. 12 is a diagram of a method for producing a multi-well array base material according to the embodiment and described in Example 1 below. FIG. 12 shows a thermal embossing / thermoforming method, but other methods of making microwell arrays according to embodiments, including coining, injection molding, embossing and other methods known in the art. The method is also planned.

図13、図14A及びB、及び図15は、平坦な表面に対し、マイクロウェルのアレイを有する基材についての生細胞カウント数(図13及び図14A)及び細胞増殖率(図14B及び図15)を比較するグラフである。ウェルのガス透過性は、基材の材料及びウェルに沿った基材の厚さに部分的に依存しうる。実施形態において、ウェルのマイクロアレイを有する基材におけるウェルの側壁及び底部の厚さは一定であって差し支えなく、比較的薄くてよい。あるいは、実施形態において、マイクロウェルのアレイにおけるウェルの壁は、ウェル内への開口部の最も近くで比較的厚く、ウェルの底部で比較的薄くなっていてもよい。あるいは、実施形態において、マイクロウェルのアレイにおけるウェルの壁は、ウェル内への開口部の最も近くで比較的薄く、ウェルの底部で比較的厚くなっていてもよい。使用される材料及び採用される厚さに応じて、マイクロウェルのアレイを有する基材は、本開示の目的でガス透過性でありうる。 13, 14A and B, and 15 show viable cell counts (FIGS. 13 and 14A) and cell proliferation rates (FIGS. 14B and 15) for substrates with an array of microwells on a flat surface. ) Is a graph for comparison. The gas permeability of the wells may depend in part on the material of the substrate and the thickness of the substrate along the wells. In the embodiment, the thickness of the side wall and the bottom of the well in the base material having the microarray of the well may be constant and may be relatively thin. Alternatively, in embodiments, the well walls in the array of microwells may be relatively thick near the opening into the well and relatively thin at the bottom of the well. Alternatively, in embodiments, the well walls in the array of microwells may be relatively thin near the opening into the well and relatively thick at the bottom of the well. Depending on the material used and the thickness used, the substrate with the array of microwells can be gas permeable for the purposes of the present disclosure.

図15は、平坦な表面に対し、マイクロウェルのアレイを有する基材の上で培養されたMH677細胞から排出されたタンパク質の全力価を表すグラフを示している。これらのデータは下記実施例2で論じられる。 FIG. 15 shows a graph showing the total titer of proteins excreted from MH677 cells cultured on a substrate with an array of microwells against a flat surface. These data will be discussed in Example 2 below.

図8に示される装置は、側部硬質性のフラスコ又は側部軟質性の細胞培養フラスコでありうるが、細胞培養装置の外面を画成する、又は、装置の外部とガス連通した、表面を有する構造化されたマイクロウェルアレイを備えた任意の他の細胞培養装置は、本明細書に記載のガス透過性材料から形成されるマイクロウェルのアレイを有する基材を有しうることが理解されよう。 The apparatus shown in FIG. 8 may be a side hard flask or a side soft cell culture flask, but has a surface that defines the outer surface of the cell culture apparatus or is gas-communicated with the outside of the apparatus. It is understood that any other cell culture device with a structured microwell array having can have a substrate having an array of microwells formed from the gas permeable materials described herein. Yeah.

本明細書に記載のマイクロウェルのアレイを有する細胞培養装置の構造化された表面は、適切な寸法又は形状を有しうる、適切な数のウェルを画成しうる。ウェルは、その寸法及び形状に基づいて容積を定める。多くの実施形態では、1つ以上又はすべてのウェルは、対称であり、及び/又は、長手方向軸の周りに対称に回転可能である。幾つかの実施形態では、1つ以上又はすべてのウェルの長手方向軸は、互いに平行である。ウェルは、均一又は不均一に離間されうる。幾つかの実施形態では、ウェルは、均一に離間される。1つ以上又はすべてのウェルは、同一の寸法及び形状を有していても、異なる寸法及び形状を有していてもよい。 The structured surface of the cell culture apparatus with the array of microwells described herein can define the appropriate number of wells, which can have the appropriate size or shape. Wells determine their volume based on their size and shape. In many embodiments, one or more or all wells are symmetrical and / or rotatable around a longitudinal axis. In some embodiments, the longitudinal axes of one or more or all wells are parallel to each other. Wells can be uniformly or non-uniformly separated. In some embodiments, the wells are evenly spaced. One or more or all wells may have the same size and shape or may have different sizes and shapes.

幾つかの実施形態では、ウェルの周りの基材の厚さ及び形状は、内面に入り、外面から出る光の反射を補正するように構成される。幾つかの実施形態では、補正は、ウェルを形成する基材材料の厚さを調整することによって達成される。幾つかの実施形態では、ウェル底部(又は底)の最も近くにおける基材材料の厚さは、側壁及び/又は上部開口の最も近くの基材材料の厚さより大きい。幾つかの実施形態では、基材材料の厚さは、ウェル底部の底における最大から上部開口における最小まで、漸進的に低下する。例えば、形状及び厚さは、本開示と矛盾しない限り、その全体がここに参照することによって取り込まれる、本発明の譲受人に譲渡された米国仮特許出願第62/072,019号明細書に記載されるものでありうる。 In some embodiments, the thickness and shape of the substrate around the well is configured to compensate for the reflection of light entering and exiting the inner surface. In some embodiments, the correction is achieved by adjusting the thickness of the substrate material forming the wells. In some embodiments, the thickness of the substrate material closest to the bottom (or bottom) of the well is greater than the thickness of the substrate material closest to the sidewall and / or top opening. In some embodiments, the thickness of the substrate material is progressively reduced from a maximum at the bottom of the well bottom to a minimum at the top opening. For example, the shape and thickness are incorporated herein by reference in their entirety, as long as they are not inconsistent with the present disclosure, in US Provisional Patent Application No. 62/072,019 transferred to the assignee of the invention. It can be described.

例えば、非接着性のウェル、スフェロイドを誘発するウェルの幾何学形状、及び重力の組合せは、ウェル内で培養される細胞の増殖が制限される閉じ込め容積を画成することができ、それにより、結果的に、閉じ込め容積によって画成される寸法を有するスフェロイドの形成を生じる。 For example, a combination of non-adhesive wells, spheroid-inducing well geometry, and gravity can define a confinement volume that limits the growth of cells cultured in the wells, thereby. The result is the formation of spheroids with dimensions defined by the confinement volume.

幾つかの実施形態では、ウェル2115の内面は、細胞に対して非接着性である。ウェルは、非接着性の材料から形成されて差し支えなく、あるいは、非接着性の材料でコーティングされて、非接着性のウェルを形成してもよい。非接着性の材料の例としてはパーフルオロ化ポリマー、オレフィン、又は同様のポリマー、若しくはそれらの混合物が挙げられる。他の例としては、アガロース、ポリアクリルアミドなどの非イオン性ヒドロゲル、ポリエチレンオキシドなどのポリエーテル及びポリビニルアルコールなどのポリオール、又は同様の材料、若しくはそれらの混合物が挙げられる。例えば、非接着性のウェル、ウェルの幾何学形状、及び重力の組合せは、ウェル内で培養された細胞を、スフェロイドへと自己組織化するように誘発しうる。一部のスフェロイドは、単層において増殖させた細胞と比較してより大きいインビボ様応答を示す、分化された細胞機能を維持することができる。 In some embodiments, the inner surface of well 2115 is non-adhesive to cells. The wells may be formed from a non-adhesive material or may be coated with a non-adhesive material to form a non-adhesive well. Examples of non-adhesive materials include perfluoropolymers, olefins, or similar polymers, or mixtures thereof. Other examples include nonionic hydrogels such as agarose and polyacrylamide, polyols such as polyethers such as polyethylene oxide and polyols such as polyvinyl alcohol, or similar materials, or mixtures thereof. For example, a combination of non-adhesive wells, well geometry, and gravity can induce cells cultured in the wells to self-assemble into spheroids. Some spheroids can maintain differentiated cell function with a greater in vivo-like response compared to cells grown in a monolayer.

幾つかの実施形態では、1つ以上のウェルは、半球面などの凹曲面、丸底を有する円錐面などの表面幾何学形状、又はそれらの組合せを有する。ウェル及びウェル底部は、最終的には、くぼみ、凹み、及び同様の凹形円錐台状の起伏表面、又はそれらの組合せなど、スフェロイドを助長する丸みを帯びた面又は曲面に終結、終端、又は底付きしうる。ガス透過性のスフェロイドを助長するウェルの他の形状及び構成は、本開示と矛盾しない限り、その全体がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第14/087,906号明細書に記載されている。 In some embodiments, the one or more wells have a concave surface such as a hemispherical surface, a surface geometry such as a conical surface with a round bottom, or a combination thereof. Wells and well bottoms eventually terminate, terminate, or terminate on rounded surfaces or curved surfaces that facilitate spheroids, such as recesses, recesses, and similar truncated cone-shaped undulating surfaces, or combinations thereof. Can bottom out. Other shapes and configurations of wells that promote gas permeable spheroids are incorporated herein by reference in their entirety, unless inconsistent with the present disclosure, the United States of America assigned to the assignee of the invention. It is described in Patent Application No. 14/087,906.

幾つかの実施形態では、ウェル底部は平坦であるか、又は先が細くなっている。ウェル底部は、任意の他の適切な形状又は寸法を有しうる。 In some embodiments, the bottom of the well is flat or tapered. The well bottom may have any other suitable shape or size.

幾つかの実施形態では、本明細書に記載のウェル115は、下記の値のうちのいずれか2つの値の間の範囲を含む、例えば、200、250、300、350、400、450又は500マイクロメートルなど、約200マイクロメートル〜約500マイクロメートルの範囲の直径寸法wを有する。このような直径寸法によって、スフェロイドの内部の細胞が健康な状態に維持されるように、その中で増殖するスフェロイドの寸法を制御することができる。幾つかの実施形態では、ウェル115は、下記の値のうちのいずれか2つの値の間の範囲を含む、例えば、100、150、200、250、300、350、400、450又は500マイクロメートルなど、約100マイクロメートル〜約500マイクロメートルの範囲の高さHを有する。当然ながら、他の適切な寸法もまた使用されうる。 In some embodiments, the wells 115 described herein include a range between any two of the following values, eg, 200, 250, 300, 350, 400, 450 or 500. It has a diameter dimension w in the range of about 200 micrometers to about 500 micrometers, such as micrometers. Such diametrical dimensions can control the dimensions of the spheroids that proliferate in them so that the cells inside the spheroids remain healthy. In some embodiments, the well 115 comprises a range between any two of the following values, eg, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 or 500 micrometers. Etc., have a height H in the range of about 100 micrometers to about 500 micrometers. Of course, other suitable dimensions can also be used.

幾つかの実施形態では、ウェルを画成する構造化された表面は、六方最密充填型のウェル構造のアレイを含む。六角形のマイクロウェルのアレイ100を有するこのような基材の実施形態の画像が、六角形のウェル1601のアレイを有する基材を示す図16に示されている。図17は、六方最密充填型のウェル構造を有するマイクロウェルのアレイ100を有する基材の実施形態のウェル1601内で増殖させた細胞(スフェロイド)500を示す概略図である。幾つかの実施形態では、各ウェル1601内の細胞は、図示されるように、単一のスフェロイド500を形成する。 In some embodiments, the structured surface that defines the wells comprises an array of hexagonal close-packed well structures. An image of an embodiment of such a substrate having an array of hexagonal microwells 100 is shown in FIG. 16 showing a substrate having an array of hexagonal wells 1601. FIG. 17 is a schematic diagram showing cells (spheroids) 500 grown in well 1601 of a substrate embodiment having an array of microwells 100 with a hexagonal close-packed well structure. In some embodiments, the cells within each well 1601 form a single spheroid 500, as shown.

図18は、多孔膜支持体を含む細胞培養装置の実施形態を示す側面図である。多孔膜支持体2500を取り込む細胞培養装置2100のさまざまな実施形態が図18〜20に示されている。多孔膜支持体2500は、筐体の内部を別々の培養チャンバ2152及び2154へとコンパートメント化するように、筐体を横断して(例えば、1つ以上の側壁2120に連結されて)装置に配置される。第1の培養チャンバ2152は、装置の外部とガス連通したガス透過性のウェル2200を画成する構造化された表面を形成する基材を備えている。チャンバ2152の上部は、多孔膜2500によって画成される。第2の培養チャンバ2154の底部は、多孔膜2500によって画成される。したがって、細胞の第1の集団2200は、第1のチャンバ2152における、基材2110によって形成された構造化された表面のウェル2115内で培養されてよく、細胞の第2の集団2202は、第2のチャンバ2154内の多孔膜2500上で培養されうる。 FIG. 18 is a side view showing an embodiment of a cell culture apparatus including a porous membrane support. Various embodiments of the cell culture apparatus 2100 incorporating the porous membrane support 2500 are shown in FIGS. 18-20. The porous membrane support 2500 is placed across the enclosure (eg, coupled to one or more side walls 2120) so that the interior of the enclosure is compartmentalized into separate culture chambers 2152 and 2154. Will be done. The first culture chamber 2152 comprises a substrate that forms a structured surface that defines a gas permeable well 2200 that communicates with the outside of the device. The upper part of the chamber 2152 is defined by the porous membrane 2500. The bottom of the second culture chamber 2154 is defined by a porous membrane 2500. Thus, the first population of cells 2200 may be cultured in the structured surface wells 2115 formed by the substrate 2110 in the first chamber 2152, and the second population 2202 of cells is the second. It can be cultured on the porous membrane 2500 in the chamber 2154 of 2.

図18〜20に示される装置は、第1のチャンバ2152と連通した第1のポート2162、及び、第2のチャンバ2154と連通した第2のポート2164を備えている。追加の実施形態では、第1のチャンバ2152又は第2のチャンバ2154は、チャンバを通って液体が流れることができるように、必要に応じて、追加のポート(出口ポート、図示せず)を有しうる。ポート2162、2164は、例えば、下記図21〜23に関して図示及び論述されるポート(例えば、ポート2160)と同様のポートでありうる。ポート2162、2164は、図示されるように、装置2100の同一の側にあって差し支えなく、両側にあってもよく、又は、チャンバ又はチャンバ2152、2154を通る流れに対して別のアクセスを提供するために、任意の他の適切な方式で方向づけられてもよい。 The devices shown in FIGS. 18-20 include a first port 2162 communicating with the first chamber 2152 and a second port 2164 communicating with the second chamber 2154. In additional embodiments, the first chamber 2152 or the second chamber 2154 has additional ports (exit ports, not shown) as needed to allow liquid to flow through the chambers. Can be done. Ports 2162, 2164 can be, for example, ports similar to the ports illustrated and discussed with respect to FIGS. 21-23 below (eg, port 2160). Ports 2162, 2164 can be on the same side of the device 2100, on both sides, as shown, or provide different access to the chamber or the flow through the chambers 2152, 2154. To do so, it may be oriented in any other suitable manner.

図18では、装置は、上部空間がない(限度容量まで細胞培養培地で満たされている)状態で操作されるように示されている。図19〜20では、装置は、上部空間を有する(限度容量までは培養培地で満たされていない)状態で操作されるように示されている。支持体2500の多孔性の性質に起因して、チャンバ2152は、培養培地で満たされたままの状態にあるが、チャンバ2154は、上部空間を有する又は有しない状態で操作されうる。ウェル2115のガス透過性の性質に起因して、細胞2200の上の培地の高さは、例えば上述のように、重大な懸念事項ではないかもしれない。しかしながら、筐体が他の方法でガス透過性ではない場合、多孔膜支持体2500上で培養された細胞の上の培地の高さを制限することが望ましいことがある。図20に示されるように、多孔膜支持体2500は、例えば上述のように、マイクロウェルのアレイを有する基材を形成しうる。 In FIG. 18, the device is shown to be operated with no upper space (filled with cell culture medium to the limit). In FIGS. 19-20, the device is shown to be operated with an upper space (not filled with culture medium to the limit). Due to the porosity of the support 2500, the chamber 2152 remains filled with the culture medium, while the chamber 2154 can be operated with or without an upper space. Due to the gas permeable nature of well 2115, the height of the medium above cells 2200 may not be a significant concern, for example, as mentioned above. However, if the enclosure is otherwise not gas permeable, it may be desirable to limit the height of the medium above the cells cultured on the porous membrane support 2500. As shown in FIG. 20, the porous membrane support 2500 can form a substrate having an array of microwells, eg, as described above.

図18〜20に示される実施形態によれば、細胞の2つ以上の集団の共培養が予定されている。例えば、細胞の第1の集団は第1のチャンバ2152内に存在しうると同時に、細胞の第2の集団は第2のチャンバ2154内に存在しうる。これらの細胞集団は、透過性の膜2500によって隔てられうる。この膜は、細胞の第1の集団と細胞の第2の集団との化学連通を可能にする。実施形態において、これらの細胞集団のうちの1つ又は両方は、スフェロイドでありうる。例えば、図20に示されるように、スフェロイド細胞2200の第1の集団は、細胞培養基材のスフェロイドを誘発する幾何学形状に起因してスフェロイドを形成する第1のチャンバ2152内で増殖しうるとともに、第2の細胞培養チャンバ内に存在する細胞培養基材のスフェロイドを誘発する幾何学形状に起因してスフェロイドを形成するスフェロイド細胞2202の第2の集団もまた、第2のチャンバ2154内で増殖しうる。多孔膜2500を通じて、スフェロイド細胞2202の第2の集団は、スフェロイド細胞2200の第1の集団と化学連通している。このように、スフェロイド細胞の2つの別々の集団を互いに化学連通可能にしつつ、スフェロイド細胞の2つの別々の集団を共培養することが可能である。あるいは、実施形態において、図18に示されるように、細胞の第1の集団は、第1の細胞培養チャンバ2152内で増殖するスフェロイド細胞であってよく、スフェロイド細胞ではない細胞の第2の集団(第2の細胞培養チャンバはスフェロイドを誘発する幾何学形状を有しないため)は、第2の細胞培養チャンバ2154内で増殖されうると同時に、多孔膜2500の存在が細胞の第1及び第2の集団を互いに化学連通可能にする。図19に示されるように、細胞の第2の集団は、上部空間の存在下で増殖されてよく、あるいは、図18に示されるように、細胞の第2の集団は、上部空間の不存在下で増殖されてもよい。同様に、上部空間は、第1の細胞培養チャンバに存在してもしていなくてもよい。あるいは、スフェロイドを誘発する幾何学形状は、第1の細胞培養チャンバに存在してもしていなくてもよい。当業者は、これらの特徴の多くの組合せが、ユーザの細胞培養要求に応じて、望ましい場合があることを認識するであろう。 According to the embodiments shown in FIGS. 18-20, co-culture of two or more populations of cells is planned. For example, a first population of cells can reside in the first chamber 2152, while a second population of cells can reside in the second chamber 2154. These cell populations can be separated by a permeable membrane 2500. This membrane allows chemical communication between a first population of cells and a second population of cells. In embodiments, one or both of these cell populations can be spheroids. For example, as shown in FIG. 20, a first population of spheroid cells 2200 can grow in a first chamber 2152 that forms spheroids due to the spheroid-inducing geometry of the cell culture substrate. Along with this, a second population of spheroid cells 2202 that form spheroids due to the spheroid-inducing geometry of the cell culture substrate present in the second cell culture chamber is also in the second chamber 2154. Can multiply. Through the porous membrane 2500, the second population of spheroid cells 2202 is chemically communicated with the first population of spheroid cells 2200. In this way, it is possible to co-culture two separate populations of spheroid cells while allowing two separate populations of spheroid cells to be chemically communicated with each other. Alternatively, in embodiments, as shown in FIG. 18, the first population of cells may be spheroid cells proliferating within the first cell culture chamber 2152, a second population of cells that are not spheroid cells. (Because the second cell culture chamber does not have a spheroid-inducing geometry) can grow in the second cell culture chamber 2154, while the presence of the porous membrane 2500 is the first and second of the cells. Make groups of cells chemically communicated with each other. As shown in FIG. 19, a second population of cells may be proliferated in the presence of upper space, or as shown in FIG. 18, a second population of cells is absent of upper space. It may be propagated below. Similarly, the upper space may or may not be present in the first cell culture chamber. Alternatively, the spheroid-inducing geometry may or may not be present in the first cell culture chamber. Those skilled in the art will recognize that many combinations of these features may be desirable, depending on the cell culture requirements of the user.

幾つかの実施形態では、装置の筐体はガス透過性である。例として、ガス透過性のフィルム又はバッグは、筐体の少なくとも一部を形成しうる。 In some embodiments, the housing of the device is gas permeable. As an example, a gas permeable film or bag can form at least a portion of the housing.

幾つかの実施形態では、1つ以上のウェルは、少なくとも一部には、それらの画定された寸法及び形状に基づいて、画定された寸法の単一のスフェロイドを増殖するように構成される。スフェロイドは、それらがその中で培養されるウェルの幾何学形状によって課せられた寸法の許容限界まで拡大しうる。例えば、各ウェルは、スフェロイドをある特定の直径まで増殖可能にするマイクロウェル又は細胞培養容積を含みうる。言い換えれば、マイクロウェル又は細胞培養容積の幾何学的寸法は、スフェロイドの直径が最大値に達し、その最大値にとどまるように、スフェロイドの増殖を強制しうる。一貫した寸法のスフェロイドの産生は、アッセイ結果の再現性の改善にとって理想的でありうる、組織様の、非膨張性スフェロイドを生じうる。一貫性のあるスフェロイドの産生は、1つ以上のウェルの内部によって画成されるさまざまな形作られ、寸法決めされた容積(例えば、マイクロウェル又は細胞培養容積)の結果として生じうる。例えば、マイクロウェル又は細胞培養容積は、約200マイクロメートル〜500マイクロメートル又は前述の値内のいずれかの範囲(例えば、100マイクロメートル〜200マイクロメートル、100マイクロメートル〜500マイクロメートル、又は200マイクロメートル〜700マイクロメートル)など、約100マイクロメートル〜約700マイクロメートルの範囲の直径寸法を有しうる。マイクロウェル又は細胞培養容積は、約100マイクロメートル〜500マイクロメートル、又は前述の値内のいずれかの範囲など、約50マイクロメートル〜約700マイクロメートルの範囲の深さを有しうる。 In some embodiments, the one or more wells are configured to propagate a single spheroid of defined dimensions, at least in part, based on their defined dimensions and shape. Spheroids can be extended to the dimensional tolerances imposed by the geometry of the wells in which they are cultured. For example, each well may include a microwell or cell culture volume that allows the spheroid to grow to a certain diameter. In other words, the geometric dimensions of the microwell or cell culture volume can force the growth of spheroids so that the diameter of the spheroids reaches and remains at its maximum. Production of spheroids of consistent size can result in tissue-like, non-expandable spheroids, which can be ideal for improving the reproducibility of assay results. Consistent spheroid production can occur as a result of various shaped and sized volumes (eg, microwells or cell culture volumes) defined by the interior of one or more wells. For example, the microwell or cell culture volume is about 200 micrometers to 500 micrometers or any of the above values (eg, 100 micrometers to 200 micrometers, 100 micrometers to 500 micrometers, or 200 micrometers). It can have diameter dimensions ranging from about 100 micrometers to about 700 micrometers), such as (meters to 700 micrometers). Microwells or cell culture volumes can have depths in the range of about 50 micrometers to about 700 micrometers, such as from about 100 micrometers to 500 micrometers, or any range within the values described above.

図19は、多孔膜支持体を含む細胞培養装置の追加的な実施形態を示す側面図である。図20は、細胞の共培養を示す、多孔膜支持体を含む細胞培養装置の追加的な実施形態を示す側面図である。 FIG. 19 is a side view showing an additional embodiment of a cell culture apparatus including a porous membrane support. FIG. 20 is a side view showing an additional embodiment of a cell culture apparatus comprising a porous membrane support showing co-culture of cells.

図21に関して、複数の積層された細胞培養コンパートメント1410A、1410B、1410Cを有する細胞培養装置1400の実施形態が示されている。各細胞培養コンパートメントは、本明細書に記載のマイクロウェルのアレイを有する基材を備えうる。装置1400は、そこを通って細胞培養培地が導入及び除去されうる開口部1435を有する充填マニホルド1430を備えている。充填マニホルド1430は、複数の開口(図示せず)を備えている。各細胞培養コンパートメント1410A、1410B、1410Cは、開口部1435を通して導入される細胞培養培地が細胞培養コンパートメント1410A、1410B、1410C内へと流れることができるように、マニホルド1430の開口と流体連通した少なくとも1つの開口(図示せず)を有する。装置1400が細胞培養位置に方向づけられる場合、開口部1435は、キャップ(図示せず)などで覆われてよい。装置1400はまた、必要に応じて、そこを通って空気、代謝ガスなどが流れうる開口部1425を画成する通気マニホルド1420を備えている。通気マニホルド1420は、複数の開口(図示せず)を備えている。各細胞培養コンパートメント1410A、1410B、1410Cは、細胞培養代謝ガスが開口部1425を介して細胞培養チャンバの内部と装置の外部1400との間で交換可能なように、マニホルド1420の開口とガス連通した少なくとも1つの開口(図示せず)を有する。装置1400が細胞培養位置に方向づけられる場合、開口部1425は、通気キャップ(図示せず)、フィルタ(図示せず)などで覆われうる。 With respect to FIG. 21, an embodiment of a cell culture apparatus 1400 having a plurality of stacked cell culture compartments 1410A, 1410B, 1410C is shown. Each cell culture compartment may comprise a substrate having an array of microwells as described herein. The device 1400 comprises a packed manifold 1430 having an opening 1435 through which the cell culture medium can be introduced and removed. The filled manifold 1430 has a plurality of openings (not shown). Each cell culture compartment 1410A, 1410B, 1410C has at least one fluid communication with the opening of the manifold 1430 so that the cell culture medium introduced through the opening 1435 can flow into the cell culture compartments 1410A, 1410B, 1410C. It has two openings (not shown). If the device 1400 is oriented to the cell culture position, the opening 1435 may be covered with a cap (not shown) or the like. The device 1400 also comprises an aerated manifold 1420 defining an opening 1425 through which air, metabolic gas, etc. can flow, if necessary. The vented manifold 1420 comprises a plurality of openings (not shown). Each cell culture compartment 1410A, 1410B, 1410C communicated with the opening of the manifold 1420 so that the cell culture metabolic gas could be exchanged between the inside of the cell culture chamber and the outside 1400 of the device through the opening 1425. It has at least one opening (not shown). If the device 1400 is oriented to the cell culture position, the opening 1425 may be covered with a ventilation cap (not shown), a filter (not shown), or the like.

次に、図22を参照すると、図21に示されるタイプの装置でありうる、細胞培養装置1400の断面図が示されている。装置1400は、各々が上述のガス透過性のウェルのアレイを有する構造化された表面を画成する基材1110を有する、複数の積層された細胞培養コンパートメント1410A、1410B、1410Cを有する。図22に示す実施形態では、積層における最上部のコンパートメント1410Aを除き、各コンパートメント(例えば、1410B、1410C)は、隣接するコンパートメントの構造化された基材1110の第2の主面によって画成される上面1450を有する。例えば、コンパートメント1410Bの基材1110の第2の主面は、コンパートメント1410Cの上部内面としての役割をする。したがって、隣接するコンパートメントの内部は、底部の構造化された表面/上面を形成する一般的な基材1110を通じて、互いにガス連通する。最上部のコンパートメント1410は、プレートでありうる、上部によって形成された上部内面1450を有している。 Next, with reference to FIG. 22, a cross-sectional view of the cell culture apparatus 1400, which may be the type of apparatus shown in FIG. 21, is shown. The apparatus 1400 has a plurality of stacked cell culture compartments 1410A, 1410B, 1410C, each having a substrate 1110 defining a structured surface with an array of gas permeable wells described above. In the embodiment shown in FIG. 22, with the exception of the top compartment 1410A in the stack, each compartment (eg, 1410B, 1410C) is defined by a second main surface of a structured substrate 1110 in an adjacent compartment. Has an upper surface of 1450. For example, the second main surface of the substrate 1110 of the compartment 1410B serves as the upper inner surface of the compartment 1410C. Thus, the interiors of adjacent compartments communicate with each other through a common substrate 1110 that forms a structured surface / top surface at the bottom. The top compartment 1410 has an top inner surface 1450 formed by the top, which can be a plate.

コンパートメント(例えば、コンパートメント1410A、1410B、1410C)の内部は、マイクロウェルのアレイを有する基材(例えば、図9に示されるアレイ100)、上記コンパートメントの基材の外部の第2の主面によって画成される上面、及び、1つ以上の側壁1440によって画成される。1つ以上の側壁1440は、マニホルド1420によって画成された1つ以上の開口部1425、1426を介して装置の外部と連通した、マニホルド1420によって画成された通気カラム1429と連通した通気開口1442を有する。通気開口1442は、装置が細胞培養に方向付けられる場合(例えば、図22に示されるように)、細胞培養チャンバの内部に存在しうる細胞培養培地1300の最大容積を画成する。コンパートメント内の細胞培養培地の容積は、最大未満でありうる。通気開口1442はまた、細胞培養コンパートメントの内部の最小上部空間容積も画成する。コンパートメントの内部の上部空間の容積は、最小上部空間容積より大きくなりうる(細胞培養培地容積が最大の培地容積未満の場合)。 The interior of a compartment (eg, compartments 1410A, 1410B, 1410C) is imaged by a substrate having an array of microwells (eg array 100 shown in FIG. 9), a second main surface outside the substrate of the compartment. It is defined by an upper surface formed and one or more side walls 1440. The one or more side walls 1440 communicate with the outside of the device through one or more openings 1425, 1426 defined by the manifold 1420, and the ventilation openings 1442 communicating with the ventilation column 1429 defined by the manifold 1420. Has. The aeration opening 1442 defines the maximum volume of cell culture medium 1300 that may be present inside the cell culture chamber when the device is oriented towards cell culture (eg, as shown in FIG. 22). The volume of cell culture medium in the compartment can be less than maximum. The vent opening 1442 also defines the minimum upper space volume inside the cell culture compartment. The volume of the upper space inside the compartment can be greater than the minimum upper space volume (if the cell culture medium volume is less than the maximum medium volume).

したがって、隣接するチャンバ(例えば、チャンバ1410C)の上のチャンバ(例えば、チャンバ1410B)の基材1110によって画成される構造化された表面のウェル内で培養される細胞は、ガス透過性のウェルを介して、隣接するチャンバ(例えば、チャンバ1410C)の上部空間1441とガス連通する。上部空間1441は、1つ以上の開口部1425、1426を介して装置の外部と連通した、マニホルドによって画成されるカラム1429と連通している。 Thus, cells cultured in structured surface wells defined by a substrate 1110 in a chamber (eg, chamber 1410B) above an adjacent chamber (eg, chamber 1410C) are gas permeable wells. Gas communicates with the upper space 1441 of an adjacent chamber (eg, chamber 1410C) via. The upper space 1441 communicates with a column 1429 defined by a manifold, which communicates with the outside of the device through one or more openings 1425, 1426.

随意的なフィルタ1427は、代謝ガスを通気するために、開口部1425又はキャップ1422内に導入されうる。装置の底部に通気孔を有することは、幾つかの実施形態では有利でありうる。例えば、代謝廃棄物ガスの二酸化炭素は大気よりも高密度であり、底部の通気孔を有しない培養装置の底部において最高濃度となる勾配を形成する傾向にある。したがって、装置の底部における通気孔の存在(例えば、通気カラム1429及び開口部1426によって形成される)は、廃棄物二酸化炭素の装置外への移動を促進しうる。 A voluntary filter 1427 can be introduced into the opening 1425 or cap 1422 to vent the metabolic gas. Having a vent at the bottom of the device can be advantageous in some embodiments. For example, carbon dioxide, a metabolic waste gas, is denser than the atmosphere and tends to form the highest concentration gradient at the bottom of a culture device that does not have vents at the bottom. Thus, the presence of vents at the bottom of the device (eg, formed by the vent columns 1429 and openings 1426) can facilitate the transfer of waste carbon dioxide out of the device.

次に、図23を参照すると、図21に示されるタイプの装置でありえ、かつ、図22に示される装置の一部でありうる、細胞培養装置1400の断面図が示されている。図23における各参照番号が明確に論じられない限り、図22に関して上に述べた同様に番号付けされた構成要素の説明を参照されたい。例証される実施形態において、コンパートメント(例えば、コンパートメント1410A、1410B、1410C)の内部は、基材1110の内部の構造化された表面、上記コンパートメントの基材の外面によって画成される上面、及び1つ以上の側壁1440によって画成される。1つ以上の側壁1440は、装置が細胞培養に方向付けられる場合、キャップ1432によって覆われうる、マニホルド1430によって画成される開口部1435を介して装置の外部と連通した、充填マニホルド1430によって画成されるカラム1439と連通した開口1443を有する。細胞培養培地1300は、装置の操作によって、カラム1439及び開口部1435を介して、細胞培養コンパートメント(例えば、コンパートメント1410A、1410B、1410C)内に導入又は細胞培養コンパートメントから除去されうる。 Next, with reference to FIG. 23, a cross-sectional view of the cell culture apparatus 1400, which may be the type of apparatus shown in FIG. 21 and may be part of the apparatus shown in FIG. 22 is shown. Unless each reference number in FIG. 23 is explicitly discussed, refer to the description of similarly numbered components described above with respect to FIG. In an exemplary embodiment, the interior of a compartment (eg, compartments 1410A, 1410B, 1410C) is a structured surface inside the substrate 1110, an upper surface defined by the outer surface of the substrate of the compartment, and 1 It is defined by one or more side walls 1440. One or more side walls 1440 are imaged by a filled manifold 1430, which communicates with the outside of the device through an opening 1435 defined by a manifold 1430, which can be covered by a cap 1432 when the device is oriented to cell culture. It has an opening 1443 that communicates with the column 1439 formed. The cell culture medium 1300 can be introduced into or removed from the cell culture compartment (eg, compartments 1410A, 1410B, 1410C) via the column 1439 and opening 1435 by operating the device.

次に、図24A及び24Bを参照すると、複数のトレイが互いの上部に積層される場合に、細胞培養コンパートメント(例えば、図21〜23に示されるコンパートメント1410A、1410B、1410C)を形成する役割をしうる、トレイ1415の概略的な底面図(24A)及び概略的な斜視図(24B)が示されている。トレイ1415は、マイクロウェルのアレイを有する基材を画成する、基材1110から延びる側壁1440A、1440B、1440C、1440Dを備えている。幾つかの実施形態では、トレイは、単一の取り囲む側壁(図示せず)を備えている。部分的な高さの壁1472は、側壁1440A及び側壁1440Dに連結している。部分的な高さの壁1472及び側壁1440A、1440Dは、通気開口1442を取り囲み、それを画成する。細胞培養装置が積層されたトレイから組み立てられる場合、トレイ1415によって形成されたチャンバの内部の代謝ガスは、部分的な壁1472を越えて、開口1442を通って流れうる。積層されたトレイ1415の通気開口1442、部分的な壁1472及び連結する側壁は、通気カラム(例えば、図22に示される通気カラム1429)の少なくとも一部を形成しうる。 Next, referring to FIGS. 24A and 24B, the role of forming cell culture compartments (eg, compartments 1410A, 1410B, 1410C shown in FIGS. 21-23) when multiple trays are stacked on top of each other. A schematic bottom view (24A) and a schematic perspective view (24B) of the tray 1415 are shown. Tray 1415 comprises side walls 1440A, 1440B, 1440C, 1440D extending from substrate 1110 defining a substrate with an array of microwells. In some embodiments, the tray comprises a single surrounding sidewall (not shown). A partially heighted wall 1472 connects to side walls 1440A and 1440D. Partial height walls 1472 and side walls 1440A, 1440D surround and define the ventilation opening 1442. When the cell culture device is assembled from stacked trays, the metabolic gas inside the chamber formed by the tray 1415 can flow through the opening 1442 over the partial wall 1472. The vent openings 1442, partial walls 1472 and connecting sidewalls of the stacked trays 1415 may form at least a portion of the vent column (eg, vent column 1429 shown in FIG. 22).

トレイ1415はまた、側壁1440A及び側壁1440Bに連結した部分的な高さの壁1473も備えている。部分的な高さの壁1473及び側壁1440A、1440Bは、充填開口1443を取り囲み、それを画成する。細胞培養装置が積層されたトレイから組み立てられる場合、培養培地は、組み立てられた装置の操作によって、部分的な壁1473を越えて、充填開口1443を通って、トレイ1415によって形成されたチャンバの内部に導入され又はそこから除去されうる。積層されたトレイ1415の充填開口1443、部分的な壁1473及び連結する側壁は、充填カラム(例えば、図23に示される充填カラム1439)の少なくとも一部を形成しうる。 Tray 1415 also includes a partially heighted wall 1473 connected to sidewalls 1440A and 1440B. Partial height walls 1473 and side walls 1440A, 1440B surround and define the filling opening 1443. When the cell culture device is assembled from the stacked trays, the culture medium is operated by the assembled device, over the partial wall 1473, through the filling opening 1443, and inside the chamber formed by the tray 1415. Can be introduced into or removed from it. The filling opening 1443, the partial wall 1473 and the connecting side walls of the stacked tray 1415 may form at least a portion of the filling column (eg, the filling column 1439 shown in FIG. 23).

部分的な壁1473の高さは、トレイ1415によって形成された細胞培養コンパートメント内に含まれうる、細胞培養培地の最大の高さ及び容積を画成する。部分的な壁1473の上部は、構造化された表面を形成する基材1110から任意の適切な距離にありうる。幾つかの実施形態では、距離は、下記のいずれか2つの間の範囲を含む、6、7、8、9、10、12、15、又は20mmなど、5mm以上である。このようなトレイから組み立てられた細胞培養装置の構造化された表面のガス透過性のウェルが、装置の外部と連通していることから、細胞の上の細胞培養培地の高さは、ガス交換が主に細胞培養培地を通して生じる、通常の細胞培養装置を用いた場合に利用できる高さよりも高くなりうる。 The height of the partial wall 1473 defines the maximum height and volume of the cell culture medium that can be contained within the cell culture compartment formed by the tray 1415. The top of the partial wall 1473 can be at any suitable distance from the substrate 1110 forming the structured surface. In some embodiments, the distance is 5 mm or more, such as 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, or 20 mm, including a range between any two of the following: The height of the cell culture medium above the cells is gas exchange, as the gas permeable wells on the structured surface of the cell culture device assembled from such trays communicate with the outside of the device. Can be higher than the height available with conventional cell culture equipment, which occurs primarily through the cell culture medium.

部分的な壁1472の上部から基材1110までの距離は、部分的な壁1473の上部から基材1110までの距離と同一又はそれ以上でありうる。したがって、コンパートメントが培養培地を過充填される場合、過剰の培地は、通気開口1442よりはむしろ、充填開口1443を通して排出される。通気カラムに底部フィルタ(図22のフィルタ1427など)を採用する実施形態では、底部フィルタは、培地で汚染されないであろう。当然ながら、組み立てられた装置の適切な操作によっても、底部フィルタの培地による汚染を防ぐことができよう。 The distance from the top of the partial wall 1472 to the substrate 1110 can be equal to or greater than the distance from the top of the partial wall 1473 to the substrate 1110. Therefore, if the compartment is overfilled with culture medium, the excess medium is drained through the filling opening 1443 rather than through the aeration opening 1442. In embodiments that employ a bottom filter (such as filter 1427 in FIG. 22) for the aeration column, the bottom filter will not be contaminated with medium. Of course, proper operation of the assembled device will also prevent media contamination of the bottom filter.

次に、図25を参照すると、複数の積層された細胞培養コンパートメント1410A、1410B、1410Cを有する細胞培養装置1400の実施形態の概略的な側面図が示されている。各コンパートメントは、上述の構造化された表面を画成する基材1110を含みうる。装置1400は、構造化された表面を形成する基材1110に隣接して位置づけられ、かつ、チャンバの外部への空気流のための通路を提供する、スペーサ1500を備えており、該通路は「導管空間」(例えば、導管空間1460A、1460B、1460C)と称される。構造化された表面は、細胞がその中で培養されうるガス透過性のウェルを画成することから、代謝ガスはウェルを通して、装置の外部1400までスペーサ1500によって画成される導管空間1460A、1460B、1460Cへと交換されうる。装置1400はまた、細胞培養培地がそこを通って導入又は除去されうる開口部を画成するマニホルド1430も備えている。マニホルド1430は、複数の開口(図示せず)を備えている。各細胞培養コンパートメント1410A、1410B、1410Cは、マニホルド1430を通って導入される細胞培養培地が細胞培養コンパートメント1410A、1410B、1410C内に流れうるように、マニホルド1430の開口と流体連通した少なくとも1つの開口(図示せず)を有する。 Next, with reference to FIG. 25, a schematic side view of an embodiment of the cell culture apparatus 1400 having a plurality of stacked cell culture compartments 1410A, 1410B, 1410C is shown. Each compartment may include a substrate 1110 that defines the structured surface described above. The apparatus 1400 comprises a spacer 1500, which is positioned adjacent to a substrate 1110 forming a structured surface and provides a passage for airflow to the outside of the chamber, the passage being ". It is referred to as a "conduit space" (eg, conduit spaces 1460A, 1460B, 1460C). Since the structured surface defines gas permeable wells in which cells can be cultured, metabolic gas passes through the wells and is defined by spacers 1500 to 1400 outside the device, conduit spaces 1460A, 1460B. , Can be exchanged for 1460C. The apparatus 1400 also comprises a manifold 1430 that defines an opening through which the cell culture medium can be introduced or removed. The manifold 1430 has a plurality of openings (not shown). Each cell culture compartment 1410A, 1410B, 1410C has at least one opening in fluid communication with the opening of the manifold 1430 so that the cell culture medium introduced through the manifold 1430 can flow into the cell culture compartments 1410A, 1410B, 1410C. (Not shown).

図25における細胞培養装置1400の底部は、スペーサ1500がその上に配置されたプレート1510を備えている。実施形態において、プレート1510及びスペーサ1500は、成形されたパーツなど、単一化されたパーツである。このようなプレートは、他の細胞培養コンパートメント(例えば、コンパートメント1410A、1410B、1410C)の上面を形成しうる。各コンパートメントについて、1つ以上の側壁1440は、構造化された表面を画成する基材1100から上面まで延び、この上面は、スペーサを備えたプレートから形成されうる。ポート1430の開口(図示せず)と連通した開口(図示せず)は、側壁によって画成されうる。 The bottom of the cell culture apparatus 1400 in FIG. 25 comprises a plate 1510 on which the spacer 1500 is placed. In embodiments, the plate 1510 and spacer 1500 are unified parts, such as molded parts. Such plates can form the top surface of other cell culture compartments (eg, compartments 1410A, 1410B, 1410C). For each compartment, one or more side walls 1440 extend from the substrate 1100, which defines the structured surface, to the top surface, which top surface can be formed from a plate with spacers. An opening (not shown) that communicates with the opening (not shown) of port 1430 can be defined by a side wall.

積層された細胞培養トレイ又はチャンバは、任意の適切な方式で組み立てられうる。例えば、このような構成要素は、溶接技法(例えば、熱、レーザ、長波IR又は超音波溶接など)、接着、溶剤接合などを使用して接合されうる。 The stacked cell culture trays or chambers can be assembled in any suitable manner. For example, such components can be bonded using welding techniques (eg, heat, laser, long wave IR or ultrasonic welding, etc.), bonding, solvent bonding and the like.

幾つかの実施形態では、構造化された表面は、バッグに連結される。細胞培養に適したバッグは、加熱封止、レーザ溶接、接着剤の塗布、又は膨張式のバッグ製造の分野で知られたいずれかの他の方法によって、フィルムから形成されうる。バッグの壁又はそれらの一部は、壁を横切るガスの効率的な移動を可能にする厚さを有しうる。所望の厚さは、壁を形成する材料に応じて変化しうると解されたい。例として、壁又は壁を形成するフィルムは、約0.02ミリメートル〜0.8ミリメートルの厚さでありうる。バッグは、細胞の培養に適した任意の材料から作製されうる。さまざまな実施形態において、バッグは、該バッグ内で培養された細胞の目視検査を可能にするために、場合に応じて透明な材料から形成される。バッグの形成に用いられうる、場合に応じて透明な、ガス透過性材料の例としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)、ポリスルホン、ポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)又は相容性のフッ素ポリマー、シリコーンゴム又は共重合体、ポリ(スチレン−ブタジエン−スチレン);又は、ポリエチレン又はポリプロピレンなどのポリオレフィン;若しくはこれらの材料の組合せが挙げられる。 In some embodiments, the structured surface is attached to the bag. Bags suitable for cell culture can be formed from film by heat sealing, laser welding, adhesive application, or any other method known in the field of inflatable bag manufacturing. The walls of the bag or parts thereof may have a thickness that allows efficient movement of gas across the walls. It should be understood that the desired thickness can vary depending on the material forming the wall. As an example, the wall or the film forming the wall can be about 0.02 mm to 0.8 mm thick. The bag can be made from any material suitable for cell culture. In various embodiments, the bag is optionally formed from a transparent material to allow visual inspection of the cells cultured in the bag. Examples of optionally transparent, gas permeable materials that can be used to form bags include polystyrene, polycarbonate, poly (ethylene-vinyl acetate), polysulfone, polymethylpentene, polytetrafluoroethylene (PTFE) or Compatible fluoropolymers, silicone rubbers or copolymers, poly (styrene-butadiene-styrene); or polyolefins such as polyethylene or polypropylene; or combinations of these materials.

本明細書に記載される細胞培養装置は、構造化された表面のウェル内で細胞を培養するために用いられうる。上述のように、装置内の細胞培養培地は、細胞の上の任意の適切な高さで存在しうる。幾つかの実施形態では、細胞の上(例えば、ウェルの上部又は底の上)の装置における細胞培養培地の高さは、約5mm以上である。幾つかの実施形態では、細胞の上(例えば、ウェルの上部又は底の上)の装置における細胞培養培地の高さは、約6mm以上、約7mm以上、約8mm以上、約9mm以上又は約10mm以上である。 The cell culture apparatus described herein can be used to culture cells in structured surface wells. As mentioned above, the cell culture medium in the device can be present at any suitable height above the cells. In some embodiments, the height of the cell culture medium in the device above the cells (eg, above the top or bottom of the well) is about 5 mm or greater. In some embodiments, the height of the cell culture medium in the device above the cells (eg, above or below the well) is about 6 mm or more, about 7 mm or more, about 8 mm or more, about 9 mm or more, or about 10 mm. That is all.

ウェルのガス透過性の理由から、細胞培養培地のこのような高さは、細胞を健康な状態に維持するために用いられうる。したがって、本明細書に記載の装置内で培養された細胞は、このような高さの細胞培養培地とともに、長期間、培養されうる。例えば、細胞は、このような高さの培地とともに、24時間以上、48時間以上、72時間以上、96時間以上、又は、培地が交換されるまで、連続的に培養されうる。 Due to the gas permeability of the wells, such a height of the cell culture medium can be used to keep the cells healthy. Therefore, cells cultured in the apparatus described herein can be cultured for long periods of time with cell culture medium of such height. For example, cells can be continuously cultured with medium of such height for 24 hours or longer, 48 hours or longer, 72 hours or longer, 96 hours or longer, or until the medium is replaced.

ウェルが細胞に対して非接着性の実施形態では、細胞は、重力によって細胞をウェルから移動可能にするために装置を反転させることによって、採取されうる。 In embodiments where the wells are non-adhesive to the cells, the cells can be harvested by flipping the device to allow the cells to move out of the wells by gravity.

幾つかの実施形態では、多孔膜は、同一装置内であるが、装置の外部とガス連通した構造化された表面上で培養された第1の細胞型とは分離して、第2の細胞型の増殖を支援するために(又は、同一の型の追加の細胞の増殖を支援するために)、本明細書に記載される細胞培養装置内に配置される。幾つかの実施形態では、幹細胞は、装置の外部と連通したガス透過性のウェルを有する構造表面で培養され、支持細胞が、多孔膜上で培養される。当然ながら、このような装置を使用して、細胞とコンパートメント化の任意の他の所望される組合せも採用されうる。 In some embodiments, the porous membrane is in the same device, but separate from the first cell type cultured on a structured surface that is gas-communicating with the outside of the device, the second cell. To support the growth of the type (or to support the growth of additional cells of the same type), they are placed in the cell culture apparatus described herein. In some embodiments, stem cells are cultured on a structural surface with gas permeable wells communicating with the outside of the device, and supporting cells are cultured on a porous membrane. Of course, using such a device, any other desired combination of cells and compartments can also be employed.

多孔膜は、筐体を2つの増殖チャンバへとコンパートメント化するために、細胞培養装置の筐体内に配置されうる。好ましくは、透過性の膜は、膜を通じた細胞移動を制限するが、生体分子の通過を可能にする。多孔膜の形成に用いられうる材料の例としては、トラックエッチドメンブレン若しくは、織られた又は織られていない多孔質の材料が挙げられる。多孔膜の材料は、細胞に対してより接着性又はより非接着性にするために処理又はコーティングされうる。処理は、プラズマ放電、コロナ放電、ガスプラズマ放電、イオン衝撃、電離放射、及び高輝度UV光線を含む、当技術分野で知られたあらゆる方法によって達成されうる。コーティングは、印刷、噴霧、凝縮(condensation)、放射エネルギー、イオン化法又は浸漬を含む、当技術分野で知られた任意の適切な方法によって導入することができる。コーティングは、次に、共有又は非共有のいずれかの結合部位を提供しうる。このような部位は、細胞培養成分(例えば、増殖又は接着を促進するタンパク質)などの部分を結合させるために用いられうる。さらには、コーティングはまた、細胞(例えば、ポリリシン)の結合を高めるために用いられうる。あるいは、上述の細胞非接着性のコーティングは、細胞結合を防止又は抑制するために用いられうる。幾つかの実施形態では、多孔膜は、複数のガス透過性のウェルを画成する構造化された表面を形成する基材に関して上述されるような複数のウェルを有する構造化された表面を有するように製作されうる。しかしながら、この事例では、多孔膜材料は、構造化された表面を有するように形成される。 The porous membrane can be placed within the housing of the cell culture apparatus to compartmentalize the housing into two growth chambers. Preferably, the permeable membrane limits cell migration through the membrane but allows the passage of biomolecules. Examples of materials that can be used to form porous membranes include track-etched membranes or woven or non-woven porous materials. The material of the porous membrane can be treated or coated to make it more adhesive or non-adhesive to the cells. The treatment can be accomplished by any method known in the art, including plasma discharge, corona discharge, gas plasma discharge, ion shock, ionized radiation, and high intensity UV light. The coating can be introduced by any suitable method known in the art, including printing, spraying, condensation, radiant energy, ionization or immersion. The coating may then provide either a shared or non-shared binding site. Such sites can be used to bind moieties such as cell culture components (eg, proteins that promote proliferation or adhesion). In addition, coatings can also be used to enhance the binding of cells (eg, polylysine). Alternatively, the cell non-adhesive coating described above can be used to prevent or suppress cell binding. In some embodiments, the porous membrane has a structured surface with a plurality of wells as described above with respect to a substrate forming a structured surface defining a plurality of gas permeable wells. Can be manufactured as However, in this case, the porous membrane material is formed to have a structured surface.

構造化された表面のガス透過性のウェル(例えば、上述のもの)は、細胞増殖を可能にするように装置を配置したインキュベータ内のガス濃度を調節することによって、酸素張力を制御可能にする。透過性の膜支持体は、生物学的に活性な成分の移動を可能にしつつ、異なる細胞集団を物理的に分離する方法を提供する。 Gas permeable wells on the structured surface (eg, those mentioned above) allow control of oxygen tension by adjusting the gas concentration in the incubator where the device is placed to allow cell proliferation. .. Permeable membrane supports provide a way to physically separate different cell populations while allowing the transfer of biologically active components.

多孔膜は、任意の適切な方式で装置の筐体(例えば、側壁等)に取り付けられうる。例えば、多孔膜は、上述の複数のガス透過性のウェルを有する構造化された表面を画成する基材を形成する基材の導入と同様の方式で装置内に導入されうる。 The porous membrane can be attached to the housing of the device (eg, side walls, etc.) in any suitable manner. For example, the porous membrane can be introduced into the apparatus in a manner similar to the introduction of the substrate forming the substrate defining the structured surface having the plurality of gas permeable wells described above.

図26に示す実施形態では、細胞培養装置3100は、フレーム3113によって取り囲まれたプレート3111内にウェル3115を有する96−ウェルマルチウェルプレートである。しかしながら、上述のように、細胞培養装置は、適切な数のウェルを有しうる(例えば、3、6、12、96、又は任意の他の数のウェルが提供されうる)。図示された実施形態では、複数のウェル3115の各々の少なくとも一部は、マイクロウェルのアレイを有する基材を備え、かつ、上述のスフェロイドを形成するための位置を提供する。細胞の培養に使用されるウェルを有する、ほとんどあらゆる種類の細胞培養装置は、幾つかの実施形態では、ウェルの全容積を形成することができ、あるいは、幾つかの実施形態では、ウェルの細胞培養部分容積(sub-volume)を形成することができる、マイクロウェルのアレイを有する基材を採用することによって、設計されうる。幾つかの実施形態では、マイクロウェルの設計がそれを用いて実施されうる細胞培養装置は、例えば、96−ウェルマルチウェルプレート、384−ウェルマルチウェルプレート、1536−ウェルマルチウェルプレートなどのマルチウェルプレートでありうる。幾つかの実施形態では、マルチウェルプレートの少なくとも表面はガス透過性である。 In the embodiment shown in FIG. 26, the cell culture apparatus 3100 is a 96-well multi-well plate having wells 3115 within a plate 3111 surrounded by a frame 3113. However, as mentioned above, the cell culture apparatus may have an appropriate number of wells (eg, 3, 6, 12, 96, or any other number of wells may be provided). In the illustrated embodiment, at least a portion of each of the plurality of wells 3115 comprises a substrate having an array of microwells and provides a position for forming the spheroids described above. Almost any type of cell culture device having wells used for culturing cells can form the full volume of the wells in some embodiments, or in some embodiments the cells of the wells. It can be designed by adopting a substrate with an array of microwells capable of forming a sub-volume of culture. In some embodiments, the cell culture apparatus in which the microwell design can be performed using it is a multiwell such as a 96-well multiwell plate, a 384-well multiwell plate, a 1536-well multiwell plate. It can be a plate. In some embodiments, at least the surface of the multiwell plate is gas permeable.

スフェロイドが形成されるように細胞を凝集可能にする複数のウェルの能力、並びに、複数のウェルにわたって一貫性のある寸法を維持するようにスフェロイドを複数のウェルの各々内に形成可能にする能力は、任意の適切な方式で達成されうる。例えば、複数のウェル3115は、細胞がその中でスフェロイド500として増殖する図1〜5、又は16に示されるマイクロウェルのように構造化及び配置されたマイクロウェルのアレイを備えうる。 The ability of multiple wells to allow cells to aggregate to form spheroids, as well as the ability to form spheroids within each of multiple wells to maintain consistent dimensions across multiple wells. , Can be achieved in any suitable manner. For example, the plurality of wells 3115 may comprise an array of microwells structured and arranged such as the microwells shown in FIGS. 1-5, or 16 in which cells proliferate as spheroids 500.

幾つかの実施形態では、1つ以上のウェルは、少なくとも一部には、それらの画定された寸法及び形状に基づいて、画定された寸法の単一のスフェロイドを増殖させるように構成される。スフェロイドは、それらがその中で培養されるウェルの幾何学形状によって課せられた寸法の許容限界まで拡大しうる。例えば、各ウェルは、スフェロイドをある特定の直径まで成長可能にするマイクロウェル又は細胞培養容積を備えうる。言い換えれば、マイクロウェル又は細胞培養容積の幾何学的寸法は、スフェロイドの直径が最大値に達し、その最大値にとどまるように、スフェロイドの成長を強いることができる。一貫した大きさのスフェロイドの生成は、アッセイ結果の再現性を改善するために理想的でありうる、組織様の非膨張性スフェロイドを結果的に生じうる。一貫性のあるスフェロイドの生成は、1つ以上のウェルの内部によって画成された、さまざまな形作られ、かつ寸法決めされた容積(例えば、マイクロウェル又は細胞培養容積)の結果でありうる。例えば、マイクロウェル又は細胞培養容積は、約200マイクロメートル〜500マイクロメートル又は前述の値内のいずれかの範囲(例えば、100マイクロメートル〜200マイクロメートル、100マイクロメートル〜500マイクロメートル、又は200マイクロメートル〜700マイクロメートル)など、約100マイクロメートル〜約700マイクロメートルの範囲の直径寸法を有しうる。マイクロウェル又は細胞培養容積は、約100マイクロメートル〜500マイクロメートル、又は前述の値内のいずれかの範囲など、約50マイクロメートル〜約700マイクロメートルの範囲の深さを有しうる。 In some embodiments, the one or more wells are configured to propagate a single spheroid of defined dimensions, at least in part, based on their defined dimensions and shape. Spheroids can be extended to the dimensional tolerances imposed by the geometry of the wells in which they are cultured. For example, each well may have a microwell or cell culture volume that allows the spheroid to grow to a certain diameter. In other words, the geometric dimensions of the microwells or cell culture volumes can force the growth of spheroids so that the diameter of the spheroids reaches and remains at its maximum. The production of consistently sized spheroids can result in tissue-like non-expansive spheroids, which can be ideal for improving the reproducibility of assay results. Consistent spheroid production can be the result of various shaped and sized volumes (eg, microwells or cell culture volumes) defined by the interior of one or more wells. For example, the microwell or cell culture volume is about 200 micrometers to 500 micrometers or any of the above values (eg, 100 micrometers to 200 micrometers, 100 micrometers to 500 micrometers, or 200 micrometers). It can have diameter dimensions ranging from about 100 micrometers to about 700 micrometers), such as (meters to 700 micrometers). Microwells or cell culture volumes can have depths in the range of about 50 micrometers to about 700 micrometers, such as from about 100 micrometers to 500 micrometers, or any range within the values described above.

本明細書に記載の複数のウェルの各々は、その中に堆積された細胞がスフェロイドを形成するように補助しうる。複数のウェルの各々はまた、各スフェロイドの直径を、約、例えば、500マイクロメートル以下、400マイクロメートル以下、300マイクロメートル以下、250マイクロメートル以下、150マイクロメートル以下等又は前述の値内のいずれかの範囲(例えば、150〜250、150〜300、150〜400、150〜500、250〜300、250〜400等)の値に制限又は強いることができる。幾つかの実施形態では、複数のウェルの各々は、該複数のウェル内で増殖したすべてのスフェロイドの平均直径とは、約、例えば、20%以下、15%以下、10%以下、5%以下、2%以下等又は前述の値内のいずれかの範囲だけ異なる直径によって画成されたスフェロイドを形成する。 Each of the plurality of wells described herein can assist cells deposited therein to form spheroids. Each of the plurality of wells also has a diameter of each spheroid about, eg, 500 micrometers or less, 400 micrometers or less, 300 micrometers or less, 250 micrometers or less, 150 micrometers or less, etc., or any of the above values. Values in this range (eg, 150-250, 150-300, 150-400, 150-500, 250-300, 250-400, etc.) can be limited or enforced. In some embodiments, each of the plurality of wells has an average diameter of all spheroids grown in the plurality of wells, such as about 20% or less, 15% or less, 10% or less, 5% or less. It forms spheroids defined by diameters that differ by no more than 2, 2%, etc., or by any range within the above values.

図27〜29に示される実施形態では、マイクロウェル3115のアレイは、基材3110内に形成される。複数のウェル3115の各々は、上部開口3118、底面3112、及び、上部開口3118から底面3112まで延びる側壁表面3120を有しうる。加えて、側壁表面3120は、上部開口3118と底面3112の間に、ウェルの底部における縮小された領域がペンの先端のように見えるためにそのように呼ばれる、ペン先領域3116(図29参照)を画成しうる。ペン先領域は、スフェロイドを誘発する幾何学形状をしている。 In the embodiments shown in FIGS. 27-29, an array of microwells 3115 is formed within the substrate 3110. Each of the plurality of wells 3115 may have an upper opening 3118, a bottom surface 3112, and a side wall surface 3120 extending from the top opening 3118 to the bottom surface 3112. In addition, the side wall surface 3120 is so called between the top opening 3118 and the bottom surface 3112 because the reduced area at the bottom of the well looks like the tip of a pen, the nib area 3116 (see FIG. 29). Can be defined. The nib area has a geometric shape that induces spheroids.

複数のウェル3115の各々の上部開口3118は、そこを通って細胞を複数のウェル3115の各々に播種するための開口部として利用されうる。上部開口3118は、さまざまな異なる形状及び寸法を有しうる。例えば、上部開口3118は、円形、楕円形、正方形、矩形、六角形、四辺形等である、形状によって画成されうる。上部開口3118はまた、直径寸法(形状に応じて、例えば、直径、幅等)によっても画成されうる。上部開口3118の直径寸法は、最も幅の広い地点における、上部開口を横切る距離として定義されうる。上部開口3118の直径寸法は、約、例えば、300マイクロメートル以上、500マイクロメートル以上、800マイクロメートル以上、1000マイクロメートル以上、1500マイクロメートル以上、2000マイクロメートル以上等、又は、7000マイクロメートル以下、6000マイクロメートル以下、4000マイクロメートル以下、2500マイクロメートル以下、1700マイクロメートル以下、1200マイクロメートル以下等、若しくは前述の値内のいずれかの範囲でありうる。 Each upper opening 3118 of the plurality of wells 3115 can be utilized as an opening through which cells are seeded into each of the plurality of wells 3115. The top opening 3118 can have a variety of different shapes and dimensions. For example, the upper opening 3118 can be defined by a shape, such as a circle, an ellipse, a square, a rectangle, a hexagon, a quadrilateral, and the like. The top opening 3118 can also be defined by diameter dimensions (depending on shape, eg diameter, width, etc.). The diametrical dimension of the top opening 3118 can be defined as the distance across the top opening at the widest point. The diameter dimension of the upper opening 3118 is about, for example, 300 micrometers or more, 500 micrometers or more, 800 micrometers or more, 1000 micrometers or more, 1500 micrometers or more, 2000 micrometers or more, or 7000 micrometers or less. It can be 6000 micrometers or less, 4000 micrometers or less, 2500 micrometers or less, 1700 micrometers or less, 1200 micrometers or less, etc., or any of the above values.

複数のウェル3115の各々の底面3112は、それらの上又はそれらの上方での細胞の培養を可能にするように促しうる。底面3112は、さまざまな異なる形状及び寸法を有しうる。例えば、底面3112は、円形、半球状、平坦、円錐状等でありうる。さらなる例として、底面3112はまた、円形、楕円形、正方形、矩形、六角形、四辺形等の形状によっても画成されうる。図27〜29に示されるように、底面3112は平坦であり、直径寸法によって画成される。底面の直径寸法は、約、例えば、0マイクロメートル以上、50マイクロメートル以上、75マイクロメートル以上、100マイクロメートル以上、200マイクロメートル以上、275マイクロメートル以上等、又は、700マイクロメートル以下、500マイクロメートル以下、400マイクロメートル以下、300マイクロメートル以下、250マイクロメートル以下、150マイクロメートル以下等、若しくは、前述の値内のいずれかの範囲でありうる。底が最下点に位置づけられた、丸底又は同様の表面(例えば、半球状、円錐状等)を有する底面3112については、底面3112の直径寸法は、ゼロと見なされる。幾つかの実施形態では、上部開口3118の直径寸法は、底面3112の直径寸法より大きい。他の実施形態では、上部開口3118の直径寸法は、底面3112の直径寸法に等しい。 The bottom surface 3112 of each of the plurality of wells 3115 may prompt to allow cell culture above or above them. The bottom surface 3112 can have a variety of different shapes and dimensions. For example, the bottom surface 3112 can be circular, hemispherical, flat, conical, or the like. As a further example, the bottom surface 3112 can also be defined by shapes such as circles, ellipses, squares, rectangles, hexagons, quadrilaterals and the like. As shown in FIGS. 27-29, the bottom surface 3112 is flat and defined by diameter dimensions. The diameter dimension of the bottom surface is about, for example, 0 micrometer or more, 50 micrometers or more, 75 micrometers or more, 100 micrometers or more, 200 micrometers or more, 275 micrometers or more, or 700 micrometers or less, 500 micrometers or more. It can be meters or less, 400 micrometers or less, 300 micrometers or less, 250 micrometers or less, 150 micrometers or less, or any of the above values. For a bottom surface 3112 having a round bottom or similar surface (eg, hemispherical, conical, etc.) with the bottom positioned at the lowest point, the diameter dimension of the bottom surface 3112 is considered to be zero. In some embodiments, the diameter dimension of the top opening 3118 is greater than the diameter dimension of the bottom surface 3112. In another embodiment, the diameter dimension of the top opening 3118 is equal to the diameter dimension of the bottom surface 3112.

幾つかの実施形態では、複数のウェル3115の各々の底面3112は、ウェルのマイクロアレイを有する基材を伴って、均一に構築されうる(図29も参照)。他の実施形態では、底面3112は、基材3110の形成に用いられる材料とは異なる材料から製造されうる。複数のウェルを製造するさまざまな方法について以下にさらに記載する。底面3112又は側壁表面3120は、ウェル3115内で培養される細胞又はスフェロイド3130への酸素の供給を助けるためにガス透過性でありうる。幾つかの実施形態では、底面3112を画成する基材3150は、ガス透過性の基材でありうる。幾つかの実施形態では、基材3150は、ガス透過性のフィルムを含みうる。外部に対する底面3112のガス透過性は、該底面3112の材料及び底面3112の厚さに部分的に依存する。例えば、ウェルのガス透過性は、本開示と矛盾しない限り、その全体がここに参照することによって取り込まれる、2014年10月29日に出願した、「ガス透過性の培養フラスコ(GAS PERMEABLE CULTURE FLASK)」という発明の名称の米国仮特許出願第62/072,088号に記載されうる。 In some embodiments, the bottom surface 3112 of each of the plurality of wells 3115 can be uniformly constructed with a substrate having a microarray of wells (see also FIG. 29). In other embodiments, the bottom surface 3112 can be made from a material different from the material used to form the substrate 3110. The various methods of producing multiple wells are further described below. The bottom surface 3112 or side wall surface 3120 may be gas permeable to aid the supply of oxygen to cells or spheroids 3130 cultured in wells 3115. In some embodiments, the substrate 3150 defining the bottom surface 3112 can be a gas permeable substrate. In some embodiments, the substrate 3150 may include a gas permeable film. The gas permeability of the bottom surface 3112 to the outside depends in part on the material of the bottom surface 3112 and the thickness of the bottom surface 3112. For example, the gas permeability of a well is incorporated herein by reference in its entirety, unless inconsistent with the present disclosure, filed October 29, 2014, "GAS PERMEABLE CULTURE FLASK". ) ”, Which can be described in US Provisional Patent Application No. 62/072,088.

ペン先領域3116(図29参照)は、上部開口3118と底面3112との間の側壁表面3120によって画成されうる。ペン先領域3116の位置は、ウェルの他の構成要素によって画成されてもよい。例えば、ペン先領域3116は、側壁表面3120を横切る直径寸法3144によって画成されうる。ペン先領域3116の直径寸法3144は、ペン先領域3116における側壁表面3120を横切る距離として定義されうる。ペン先領域3116は、約、例えば、50マイクロメートル以上、100マイクロメートル以上、200マイクロメートル以上、300マイクロメートル以上、400マイクロメートル以上、550マイクロメートル以上等、又は、800マイクロメートル以下、700マイクロメートル以下、600マイクロメートル以下、500マイクロメートル以下、450マイクロメートル以下、350マイクロメートル以下等、若しくは、前述の値内のいずれかの範囲の直径寸法3144によって画成されうる。ペン先領域3116はまた、約、例えば、50マイクロメートル以上、100マイクロメートル以上、150マイクロメートル以上、250マイクロメートル以上、350マイクロメートル以上、450マイクロメートル以上等、又は、800マイクロメートル以下、700マイクロメートル以下、600マイクロメートル以下、500マイクロメートル以下、400マイクロメートル以下、300マイクロメートル以下等、若しくは、前述の値内のいずれかの範囲の底面3112からの高さ3142によっても画成されうる。高さ3142は、底面3112の最下点から測定されうる。このような実施形態では、ウェル3115の全容積は細胞培養容積3140である。 The nib region 3116 (see FIG. 29) can be defined by the side wall surface 3120 between the top opening 3118 and the bottom surface 3112. The location of the nib region 3116 may be defined by other components of the well. For example, the nib region 3116 can be defined by a diameter dimension of 3144 that crosses the side wall surface 3120. The diameter dimension 3144 of the nib region 3116 can be defined as the distance across the side wall surface 3120 in the nib region 3116. The pen tip area 3116 is about, for example, 50 micrometers or more, 100 micrometers or more, 200 micrometers or more, 300 micrometers or more, 400 micrometers or more, 550 micrometers or more, or 800 micrometers or less, 700 micrometers. It can be defined by a diameter dimension of 3144, such as meters or less, 600 micrometers or less, 500 micrometers or less, 450 micrometers or less, 350 micrometers or less, or any of the above values. The pen tip area 3116 is also about, for example, 50 micrometers or more, 100 micrometers or more, 150 micrometers or more, 250 micrometers or more, 350 micrometers or more, 450 micrometers or more, or 800 micrometers or less, 700. It can also be defined by a height of 3142 from the bottom surface 3112, such as micrometer or less, 600 micrometers or less, 500 micrometers or less, 400 micrometers or less, 300 micrometers or less, or any of the above values. .. The height 3142 can be measured from the lowest point of the bottom surface 3112. In such an embodiment, the total volume of wells 3115 is the cell culture volume 3140.

上部開口3118の直径寸法は、ペン先領域3116の直径寸法3144以上でありうる。ペン先領域3116の直径寸法3144は、底面3112の直径寸法以上でありうる。底面3112の直径寸法は、ペン先領域3116の直径寸法3144以下である、あるいは、ペン先領域3116の直径寸法3144は、上部開口3118の直径寸法以下でありうると記載することもできる。幾つかの実施形態では、上部開口3118はペン先領域3116でありうる。 The diameter dimension of the top opening 3118 can be greater than or equal to the diameter dimension 3144 of the pen tip region 3116. The diameter dimension 3144 of the pen tip region 3116 can be greater than or equal to the diameter dimension of the bottom surface 3112. It can also be stated that the diameter dimension of the bottom surface 3112 is less than or equal to the diameter dimension of the pen tip region 3116, or the diameter dimension 3144 of the pen tip region 3116 can be less than or equal to the diameter dimension of the upper opening 3118. In some embodiments, the top opening 3118 can be the nib region 3116.

複数のウェルの各々の側壁表面3120は、上部開口3118から底面3112まで延びる。側壁表面3120は、上部側壁表面3124及び下部側壁表面3122を含みうる。上部側壁表面3124は、上部開口3118とペン先領域3116との間に画成されうる。下部側壁表面3122は、ペン先領域3116と底面3112との間に画成されうる。幾つかの実施形態では、複数のウェル3115の各々の側壁表面3120は、細胞非接着性の表面を画成しうる。細胞非接着性の表面は、先に述べた細胞培養容積3140におけるスフェロイド3130への細胞の増殖を促進する。細胞非接着性の上部側壁表面3124は、細胞培養容積3140内への播種された細胞の沈降を促進しうる。上部側壁表面3124が細胞非接着性であるかどうかにかかわらず、上部側壁表面3124は、幾つかの実施形態では、ウェル内に播種された細胞のペン先領域3116内への沈降を生じさせ、重力の結果として細胞培養容積3140を形成するように構成されうる。 The side wall surface 3120 of each of the plurality of wells extends from the top opening 3118 to the bottom surface 3112. The side wall surface 3120 may include an upper side wall surface 3124 and a lower side wall surface 3122. The upper side wall surface 3124 may be defined between the upper opening 3118 and the nib region 3116. The lower side wall surface 3122 may be defined between the pen tip region 3116 and the bottom surface 3112. In some embodiments, each side wall surface 3120 of the plurality of wells 3115 may define a cell non-adhesive surface. The non-adhesive surface promotes the growth of cells to spheroids 3130 in the previously mentioned cell culture volume 3140. The cell non-adhesive upper sidewall surface 3124 can facilitate the sedimentation of seeded cells within the cell culture volume 3140. Regardless of whether the upper side wall surface 3124 is cell non-adhesive, the upper side wall surface 3124, in some embodiments, causes the cells seeded in the wells to settle into the nib region 3116. It can be configured to form a cell culture volume of 3140 as a result of gravity.

幾つかの実施形態では、上部側壁表面3124及び下部側壁表面3122は、例えば、放物面、円錐状、階段状、さまざまな角度、曲線状等の形状によって画成されうる。上部及び下部側壁表面3124、3122は、同一又は異なる形状を有しうる。幾つかの実施形態では、側壁表面3120は、上部及び下部側壁表面3124、3122が出会う位置に、変曲点3121を有しうる(例えば、図29に示される)。他の実施形態では、側壁表面3120は、上部及び下部側壁3124、3122の表面が出会う変曲点3121に、連続した傾斜を有しうる。 In some embodiments, the upper side wall surface 3124 and the lower side wall surface 3122 can be defined by shapes such as paraboloids, cones, steps, various angles, curves and the like. The upper and lower side wall surfaces 3124 and 3122 may have the same or different shapes. In some embodiments, the side wall surface 3120 may have an inflection point 3121 at the location where the upper and lower side wall surfaces 3124 and 3122 meet (eg, shown in FIG. 29). In other embodiments, the side wall surface 3120 may have an inflection point 3121 where the surfaces of the upper and lower side walls 3124 and 3122 meet.

幾つかの実施形態では、底面112と隣接している側壁3120の一部は、底面3112に対して垂直又は底面3112に対してある角度で存在しうる。底面3112と隣接する側壁3120の一部は、下部側壁表面3122として記載されうる。側壁3120の一部が底面3112と交差する角度は、底面3112に対して、例えば、90度以上、92度以上、95度以上、100度以上等、又は、110度以下、105度以下、102度以下、97度以下等、若しくは、前述の値内のいずれかの範囲で画成されうる。幾つかの実施形態では、側壁表面3120を横切る直径寸法は、底面3112から上部開口3118の方へと増加するように説明されうる。側壁の幾何学形状は、細胞を複数のウェル3115の各々内に十分に沈降可能にするような幾何学形状でありうる。 In some embodiments, a portion of the side wall 3120 adjacent to the bottom surface 112 may be perpendicular to the bottom surface 3112 or at an angle to the bottom surface 3112. A portion of the side wall 3120 adjacent to the bottom surface 3112 may be described as a lower side wall surface 3122. The angle at which a part of the side wall 3120 intersects the bottom surface 3112 is, for example, 90 degrees or more, 92 degrees or more, 95 degrees or more, 100 degrees or more, or 110 degrees or less, 105 degrees or less, 102 with respect to the bottom surface 3112. It can be defined in the range of degrees or less, 97 degrees or less, or any of the above values. In some embodiments, the diametrical dimension across the side wall surface 3120 can be described as increasing from the bottom surface 3112 towards the top opening 3118. The geometry of the sidewalls can be such that the cells are sufficiently submerged within each of the plurality of wells 3115.

平坦な表面を有しない底面3112に関しては、側壁3120の角度は、底面3112の底の接線方向にある仮想平面に対するものと考えられる。他の実施形態では、仮想平面はまた、仮想平面が底の接線方向であるかどうかにかかわらず、上部開口3118と同一平面上にあるものとして定められうる。 For a bottom surface 3112 that does not have a flat surface, the angle of the side wall 3120 is considered to be relative to the tangential plane of the bottom surface of the bottom surface 3112. In other embodiments, the virtual plane can also be defined as coplanar with the top opening 3118, regardless of whether the virtual plane is tangential to the bottom.

底面3112、ペン先領域3116及び側壁表面3120の一部の組合せは、細胞培養容積3140を画成しうる。細胞培養容積3140を画成する側壁表面3120の一部は、下部側壁表面3122とも説明されうる。細胞は、細胞培養容積3140内でのみ培養されるように限定されない。しかしながら、複数のウェル3115の各々内に堆積された細胞は、スフェロイド3130を形成及び増殖するように、細胞培養容積3140内で凝集しうる。また、スフェロイド3130の寸法は、細胞培養容積3140の形状及び寸法の結果でありうる。例えば、複数のウェル3115の各々の細胞培養容積3140は、スフェロイド3130が、約、例えば、500マイクロメートル以下、400マイクロメートル以下、300マイクロメートル以下、250マイクロメートル以下、150マイクロメートル以下等又は前述の値内のいずれかの範囲の直径まで増殖するように構成される。幾つかの実施形態では、複数のウェル3115の各々の細胞培養容積3140は、複数のウェル3115内で増殖したすべてのスフェロイド3130の平均直径とは、約、例えば、20%以下、15%以下、10%以下、5%以下、2%以下等だけ異なる、又は前述の値内のいずれかの範囲だけ異なる直径によって画成される、スフェロイド3130を形成する。 A partial combination of the bottom surface 3112, the nib region 3116 and the side wall surface 3120 can define a cell culture volume 3140. A portion of the side wall surface 3120 that defines the cell culture volume 3140 can also be described as the lower side wall surface 3122. Cells are not limited to being cultured only within a cell culture volume of 3140. However, cells deposited within each of the plurality of wells 3115 can aggregate within the cell culture volume 3140 to form and proliferate the spheroid 3130. Also, the dimensions of the spheroid 3130 may be the result of the shape and dimensions of the cell culture volume 3140. For example, each cell culture volume 3140 of the plurality of wells 3115 has a spheroid 3130 of about, for example, 500 micrometers or less, 400 micrometers or less, 300 micrometers or less, 250 micrometers or less, 150 micrometers or less, or the like or described above. It is configured to grow to a diameter in any range within the value of. In some embodiments, the cell culture volume 3140 of each of the plurality of wells 3115 is approximately, for example, 20% or less, 15% or less, with respect to the average diameter of all spheroids 3130 grown in the plurality of wells 3115. It forms spheroids 3130, which are defined by diameters that differ by 10% or less, 5% or less, 2% or less, etc., or by any range within the above values.

上部開口3118、ペン先領域3116及び側壁表面3120の一部の組合せは、第2の容積3145を画成する。第2の容積3145を画成する側壁表面3120の一部は、上部側壁表面3124としても説明されうる。第2の容積3145は、細胞培養容積3140よりも大きくてよい。例えば、第2の容積3145は、細胞培養容積3140の約、100%以上、200%以上、500%以上、1,000%以上、10,000%以上、100,000%以上、200,000%以上等、又は前述の値内のいずれかの範囲でありうる。例として、96−ウェルプレートは、0.1マイクロリットルの容積によって画成される細胞培養容積と、200マイクロリットルの容積によって画成される、結果的に細胞培養容積よりも2,000倍大きい容積を生じうる、第2の容積とを有しうる。 A partial combination of the top opening 3118, the nib area 3116 and the side wall surface 3120 defines a second volume 3145. A portion of the side wall surface 3120 that defines the second volume 3145 can also be described as the upper side wall surface 3124. The second volume 3145 may be larger than the cell culture volume 3140. For example, the second volume 3145 is about 100% or more, 200% or more, 500% or more, 1,000% or more, 10,000% or more, 100,000% or more, 200,000% of the cell culture volume 3140. It can be the above, or any of the above values. As an example, a 96-well plate is defined by a cell culture volume defined by a volume of 0.1 microliter and a volume of 200 microliters, resulting in 2,000 times larger than the cell culture volume. It can have a second volume that can produce a volume.

細胞培養装置3100の一実施形態が図27に示されている。図27に示されるように、複数のウェル3115の各々の側壁表面3120は、上部開口3118から底面3112へと次第に細くなっている。特に、側壁表面3120は、ほぼ上部開口3118に垂直な方向であるが、側壁表面3120が底面3112の方へと延びるにつれて側壁表面3120を横切る直径寸法を低下させる僅かな角度で、上部開口3118から延びている。上部開口3118とペン先領域3116との間の側壁表面3120に沿った点3123において、側壁表面3120の角度は、側壁表面3120が底面3112の方へ延びるにつれて、側壁表面3120を横切る直径寸法をさらに低下させるように変化する。ペン先領域3116において、側壁表面3120の角度は、この場合も変化し、かつ底面3112の方へと延びる。側壁表面3120のこの最後の部分は、時折、下部側壁表面3122と記載される。図27に示されるように、実施形態において、下部側壁表面3122は、底面3112に対して垂直から僅かに角度をなしてよく、側壁表面3120を横切る直径寸法は、側壁表面3120が底面3112の方に延びるにつれて低下する。スフェロイド3130は、下部側壁表面3122内かつ底面3112に対して位置づけられるように示されている(すなわちペン先領域3116内)。下部側壁表面3122は、スフェロイド3130が増殖可能な寸法を制限又は限定しうる。 One embodiment of the cell culture apparatus 3100 is shown in FIG. As shown in FIG. 27, the side wall surface 3120 of each of the plurality of wells 3115 gradually narrows from the top opening 3118 to the bottom surface 3112. In particular, the side wall surface 3120 is approximately perpendicular to the top opening 3118, but from the top opening 3118 at a slight angle that reduces the diameter dimension across the side wall surface 3120 as the side wall surface 3120 extends toward the bottom surface 3112. It is extending. At a point 3123 along the side wall surface 3120 between the top opening 3118 and the nib area 3116, the angle of the side wall surface 3120 further increases the diameter dimension across the side wall surface 3120 as the side wall surface 3120 extends towards the bottom surface 3112. Change to lower. In the nib region 3116, the angle of the side wall surface 3120 also changes and extends towards the bottom surface 3112. This last portion of the side wall surface 3120 is sometimes referred to as the lower side wall surface 3122. As shown in FIG. 27, in the embodiment, the lower side wall surface 3122 may be slightly angled from the vertical with respect to the bottom surface 3112, and the diameter dimension across the side wall surface 3120 is such that the side wall surface 3120 is the bottom surface 3112. It decreases as it extends to. The spheroid 3130 is shown to be positioned within the lower sidewall surface 3122 and with respect to the bottom surface 3112 (ie, within the nib region 3116). The lower sidewall surface 3122 may limit or limit the dimensions in which the spheroid 3130 can grow.

細胞培養装置3100の一実施形態が図28に示されている。図28に示されるように、複数のウェル3115の各々の側壁表面3120は、上部開口3118から底面3112へと次第に細くなっている。詳細には、側壁表面3120は、最初に、上部開口3118から該上部開口3118に垂直な角度で伸び、次に、ペン先領域3116の方へ放物線軌道に沿って延びる。ペン先領域3116では、側壁表面3120の角度は変化し、かつ底面3112の方へと延びる。側壁表面3120のこの最後の部分は、時折、下部側壁表面3122と記載される。図29に示されるように、下部側壁表面3122は、底面3112に対して垂直から僅かに角度をなし、側壁表面3120を横切る直径寸法は、側壁表面3120が底面3112の方に延びるにつれて低下する。スフェロイド3130は、ペン先領域3116内において下部側壁表面3122内かつ底面3112に対して位置づけられるように示されている。下部側壁表面3122は、スフェロイド3130が成長可能な寸法を制限又は限定しうる。ペン先領域は、スフェロイドを誘発する幾何学形状をしている。 One embodiment of the cell culture apparatus 3100 is shown in FIG. As shown in FIG. 28, the side wall surface 3120 of each of the plurality of wells 3115 gradually narrows from the top opening 3118 to the bottom surface 3112. Specifically, the side wall surface 3120 first extends from the top opening 3118 at an angle perpendicular to the top opening 3118 and then extends toward the nib region 3116 along a parabolic trajectory. In the nib region 3116, the angle of the side wall surface 3120 changes and extends towards the bottom surface 3112. This last portion of the side wall surface 3120 is sometimes referred to as the lower side wall surface 3122. As shown in FIG. 29, the lower side wall surface 3122 is slightly angled from perpendicular to the bottom surface 3112, and the diametrical dimension across the side wall surface 3120 decreases as the side wall surface 3120 extends toward the bottom surface 3112. The spheroid 3130 is shown to be positioned within the nib region 3116 within the lower sidewall surface 3122 and with respect to the bottom surface 3112. The lower sidewall surface 3122 may limit or limit the dimensions in which the spheroid 3130 can grow. The nib area has a geometric shape that induces spheroids.

次に、図30に着目すると、幾つかの実施形態では、細胞培養装置3650は、図30に示されるように、底部プレート3610と1つ以上の側壁3620とを備えうる。底部プレート3610は主面3611を画成することができ、1つ以上の側壁3620は、底部プレート3610から延びうる。底部プレート3610は、全体的に又は部分的に、マイクロウェル3615のアレイを有する基材から形成されうる。図30は、底部プレートがマイクロウェル3615の複数のアレイのうちの1つのアレイを有しうることを示している。すなわち、図30に示されるマイクロウェル3615のアレイとして識別される領域の各々は、はるかに小さいマイクロウェルのアレイを含みうる。実施形態において、細胞培養装置3650はまた、底部プレート3610の主面3611に形成された複数のウェル3615も備えうる。マイクロウェル3615の複数のアレイの各ウェルは、スフェロイドの増殖を促進又は誘発する、先に記載したマイクロウェル又は細胞培養容積を画成しうる。底部プレート3610の主面3611及び1つ以上の側壁3620は、リザーバの容積を画成する。本明細書に記載のリザーバプレートは、培養培地の添加を可能にし、その過剰分が典型的にはマイクロウェルプレートの個々の浅いウェルを満たすのに用いられ、流体連通する異なるウェル内での細胞培養を可能にする。 Next, focusing on FIG. 30, in some embodiments, the cell culture apparatus 3650 may include a bottom plate 3610 and one or more side walls 3620, as shown in FIG. The bottom plate 3610 can define the main surface 3611 and one or more side walls 3620 can extend from the bottom plate 3610. The bottom plate 3610 can be formed entirely or partially from a substrate having an array of microwells 3615. FIG. 30 shows that the bottom plate can have one of a plurality of arrays of microwells 3615. That is, each of the regions identified as an array of microwells 3615 shown in FIG. 30 may contain a much smaller array of microwells. In an embodiment, the cell culture device 3650 may also include a plurality of wells 3615 formed on the main surface 3611 of the bottom plate 3610. Each well of the plurality of arrays of microwells 3615 can define the microwells or cell culture volumes described above that promote or induce the growth of spheroids. The main surface 3611 of the bottom plate 3610 and one or more side walls 3620 define the volume of the reservoir. The reservoir plates described herein allow the addition of culture medium, the excess of which is typically used to fill the individual shallow wells of the microwell plate and cells in different wells that communicate with the fluid. Allows culture.

幾つかの実施形態では、1つ以上の側壁3620は、幾つかの現行の市販される細胞培養装置よりも、底部プレート3610からさらに遠くに(例えば、側壁の高さ)延伸でき、リザーバが培地の通常の容積より多くの培地を保持可能にする。リザーバにとってより大きい限度容量の条件により、スフェロイドが、各個々のウェル内の培地の量にのみに依拠する必要がなくなりうるように、過剰の培養培地をリザーバに加えることを可能になりうる。言い換えれば、スフェロイドは、該スフェロイドが標準的なマイクロプレートウェル内で増殖する場合ほど頻繁には、細胞培養培地を供給する必要がなくなりうる。図30に示されるように、リザーバ内の細胞培養培地はリザーバ内のすべてのウェルと連通していることから、栄養素及び代謝物は、細胞培養培地全体を通じて交換されうる。 In some embodiments, one or more side walls 3620 can be extended further from the bottom plate 3610 (eg, side wall height) than some current commercially available cell culture devices, and the reservoir is medium. Allows the retention of more medium than the normal volume of. Larger capacity conditions for the reservoir may allow excess culture medium to be added to the reservoir so that the spheroids do not have to rely solely on the amount of medium in each individual well. In other words, spheroids may not need to be supplied with cell culture medium as often as the spheroids grow in standard microplate wells. As shown in FIG. 30, since the cell culture medium in the reservoir communicates with all wells in the reservoir, nutrients and biotransformers can be exchanged throughout the cell culture medium.

幾つかの実施形態では、細胞培養組立体3600は、細胞培養装置3650及び流体透過性のメッシュ3670を備えうる。流体透過性のメッシュ3670は、細胞がウェル内に播種された後に、ウェル3615の上部に配置されうる。複数のウェル3615間で共通に連通する細胞培養培地は、ウェル内の細胞をかき乱すことなく、手動のバッチ供給プロセスの間に隔離及び置換されうる。細胞は、幾つかの実施形態では、ウェルの表面に対して非接着性でありうることから、スフェロイドをかき乱す又は失うことのない細胞培養培地の交換は困難でありうる。しかしながら、上述のメッシュ3670を使用することにより、このような困難さが緩和されうる。例えば、細胞培養装置と流体透過性のメッシュとの組合せは、本開示と矛盾しない限り、その全体がここに参照することによって取り込まれる、「リザーバ・スフェロイド・プレート(RESERVOIR SPHEROID PLATE)」という発明の名称で2014年10月29日に出願の、米国仮特許出願第62/072,103号明細書に記載されるようなものでありうる。 In some embodiments, the cell culture assembly 3600 may comprise a cell culture apparatus 3650 and a fluid permeable mesh 3670. The fluid permeable mesh 3670 can be placed on top of the well 3615 after the cells have been seeded into the wells. Cell culture medium that communicates well among multiple wells 3615 can be sequestered and replaced during a manual batch feeding process without disturbing the cells in the wells. Since the cells can be non-adhesive to the surface of the wells in some embodiments, it can be difficult to replace the cell culture medium without disturbing or losing the spheroids. However, by using the mesh 3670 described above, such difficulties can be alleviated. For example, the combination of a cell culture device and a fluid permeable mesh is incorporated herein by reference in its entirety, as long as it is not inconsistent with the present disclosure, according to the invention of the "RESERVOIR SPHEROID PLATE". It may be as described in US Provisional Patent Application No. 62 / 072,103, filed October 29, 2014 by name.

本明細書に記載の細胞培養装置3650のウェル3615は、任意の寸法、形状又は構成でありうることが理解されよう。幾つかの実施形態では、ウェルは、図17に示されるように六方最密充填型のウェル構造から形成される。小さい容積のウェルは、追加のリザーバ容積のない、細胞培養培地の頻繁な交換を必要とするであろうことから、密に充填された小さい容積のウェルを有する構造化された表面を有するリザーバプレート装置は、特に有利でありうる。 It will be appreciated that the wells 3615 of the cell culture apparatus 3650 described herein can be of any size, shape or configuration. In some embodiments, the wells are formed from a hexagonal close-packed well structure, as shown in FIG. Reservoir plates with a structured surface with tightly packed small volume wells, as small volume wells will require frequent replacement of cell culture medium without additional reservoir volume. The device can be particularly advantageous.

本明細書に記載のリザーバプレートは、例えば、培養培地の添加を可能にし、その過剰分は、典型的にはマイクロウェルプレートの個々の浅いウェルを満たすのに用いられ、かつ、異なるウェル内で培養された細胞を流体連通可能にする。 The reservoir plates described herein allow, for example, the addition of culture medium, the excess of which is typically used to fill the individual shallow wells of the microwell plate and within different wells. Allows cultured cells to communicate with fluid.

図31に示されるように、細胞培養装置4100は、底部プレート4110及び1つ以上の側壁4120を備えうる。底部プレートは主面を画成してよく、1つ以上の側壁4120は、底部プレートから延びうる。底部プレートと1つ以上の側壁との組合せは、リザーバを画成しうる。細胞培養装置はまた、底部プレートの主面に形成されたマイクロウェル4115のアレイを有する基材を、全体又は一部に含みうる。マイクロウェルアレイ内の複数のウェルの各ウェルは、上部開口及び底を画成しうる。上部開口は、主面と同一平面上にあってよく、底は、主面の下に位置づけされうる、すなわち、底は、1つ以上の側壁が底部プレートから延びる方向とは逆の方向に位置づけされうる。上部プレート(図示せず)は、細胞をインキュベートする間に、所望されるリザーバ上に配置されうる。 As shown in FIG. 31, the cell culture apparatus 4100 may include a bottom plate 4110 and one or more side walls 4120. The bottom plate may define the main surface and one or more side walls 4120 may extend from the bottom plate. The combination of the bottom plate and one or more side walls can define a reservoir. The cell culture apparatus may also include, in whole or in part, a substrate having an array of microwells 4115 formed on the main surface of the bottom plate. Each well of the plurality of wells in the microwell array can define a top opening and a bottom. The top opening may be coplanar with the main surface and the bottom may be positioned below the main surface, i.e. the bottom is oriented opposite to the direction in which one or more side walls extend from the bottom plate Can be done. The top plate (not shown) can be placed on the desired reservoir while incubating the cells.

幾つかの実施形態では、1つ以上の側壁は、典型的なものよりも底部プレートから遠くに延伸でき、したがって、リザーバを培地の通常の容積より大きい容積を保持可能にする。リザーバにとってより大きい限度容量の条件は、スフェロイドが、各個々のウェル内の培地の量にのみ依拠する必要がなくなりうるように、過剰の培養培地をリザーバに添加可能にしうる。言い換えれば、スフェロイドは、該スフェロイドが標準的なマイクロプレートウェル内で増殖する場合ほど頻繁には、細胞培養培地を供給する必要をなくしうる。図31に示されるように、リザーバ内の細胞培養培地はリザーバ内のすべてのウェルと連通していることから、栄養素及び代謝物は、細胞培養培地全体を通じて交換されうる。 In some embodiments, the one or more sidewalls can extend farther from the bottom plate than typical, thus allowing the reservoir to retain a larger volume than the normal volume of the medium. Larger capacity conditions for the reservoir may allow excess culture medium to be added to the reservoir so that the spheroids may not have to rely solely on the amount of medium in each individual well. In other words, spheroids may eliminate the need to supply cell culture medium as often as the spheroids grow in standard microplate wells. As shown in FIG. 31, since the cell culture medium in the reservoir communicates with all wells in the reservoir, nutrients and biotransformers can be exchanged throughout the cell culture medium.

幾つかの実施形態では、細胞培養組立体4200は本明細書に記載される。組立体は、装置4100(例えば、図31に関して示しかつ述べたような装置)及び流体透過性のメッシュ4570を備えうる。流体透過性のメッシュ4570は、細胞がウェル内に播種された後に、ウェル4115の上部に配置されうる。共通に連通する細胞培養培地は、ウェル内の細胞をかき乱すことなく、手動のバッチ供給プロセスの間に隔離及び置換されうる。 In some embodiments, the cell culture assembly 4200 is described herein. The assembly may include a device 4100 (eg, a device as shown and described with respect to FIG. 31) and a fluid permeable mesh 4570. The fluid permeable mesh 4570 can be placed on top of the well 4115 after the cells have been seeded into the wells. Commonly communicated cell culture media can be sequestered and replaced during a manual batch feeding process without disturbing the cells in the wells.

幾つかの実施形態(例えば、図32に示される)では、フレーム4560は、図示されるようにメッシュ4570に連結しうる。フレーム4560は、メッシュ4570をウェルの第1のウェル4515上の適所に維持するように構成されうる。幾つかの実施形態では、メッシュ4570は、装置4100の側壁4120の上部エッジ上に配置されるように構成されうる。フレーム4560は、締まり嵌め、スナップ嵌め、又はメッシュをプレート4110の主面上に保持するための任意の他の適切な機構を介して、1つ以上の側壁4120を係合することができる。幾つかの実施形態では、ユーザは、メッシュがウェル4115上のプレート4110の主面に保持されるように、フレーム4560を適所に手動で保持することができる。 In some embodiments (eg, shown in FIG. 32), the frame 4560 can be connected to the mesh 4570 as shown. The frame 4560 may be configured to keep the mesh 4570 in place on the first well 4515 of the wells. In some embodiments, the mesh 4570 may be configured to be placed on the upper edge of the side wall 4120 of the device 4100. The frame 4560 can engage one or more side walls 4120 via a tight fit, snap fit, or any other suitable mechanism for holding the mesh onto the main surface of the plate 4110. In some embodiments, the user can manually hold the frame 4560 in place so that the mesh is held on the main surface of the plate 4110 on the well 4115.

流体透過性のメッシュ4570は、任意の適切な材料から形成されうる。幾つかの実施形態では、流体透過性のメッシュは、細孔を画成する。細孔は、任意の適切な寸法のものでありうる。幾つかの実施形態では、細孔は、10マイクロメートル〜100マイクロメートルの範囲の平均細孔寸法を画成する。幾つかの実施形態では、細孔は、40マイクロメートル以下の平均細孔寸法を画成する。好ましくは、メッシュの細孔は、スフェロイドがメッシュを通り抜けるのを防ぐのに十分に小さい寸法のものである。 The fluid permeable mesh 4570 can be formed from any suitable material. In some embodiments, the fluid permeable mesh defines the pores. The pores can be of any suitable size. In some embodiments, the pores define an average pore size in the range of 10 micrometers to 100 micrometers. In some embodiments, the pores define an average pore size of 40 micrometers or less. Preferably, the pores of the mesh are small enough to prevent spheroids from passing through the mesh.

幾つかの実施形態では、メッシュは、本開示と矛盾しない限り、その全体がここに参照することによって取り込まれる、例えば、本発明の譲受人に譲渡された米国仮特許出願第62/072094号明細書に記載されている。 In some embodiments, the mesh is incorporated herein by reference in its entirety, as long as it is not inconsistent with the present disclosure, eg, US Provisional Patent Application No. 62/072094, assigned to the assignee of the invention. It is described in the book.

幾つかの実施形態では、細胞培養培地を手動で置換する代わりに、本明細書に記載のリザーバプレートは、細胞培養培地をウェルの主面上のリザーバを越えて流すことができる、灌流装置として製作されうる。 In some embodiments, instead of manually replacing the cell culture medium, the reservoir plate described herein is as a perfusion device that allows the cell culture medium to flow over the reservoir on the main surface of the well. Can be manufactured.

例えば及び図33を参照すると、図31に記載され、かつ図31に関して論じられる細胞培養装置4100は、1つ以上の側壁が入口4140を形成し、かつ、1つ以上の側壁が出口4145を形成するように、適合されうる。細胞培養流体は、入口から出口までリザーバ全体に灌流されうる。図33に示される装置の形状因子は、開放された上部の形状因子であってよく、あるいは、閉じられた上部であってもよい。形状因子が開放された上部である場合、図2に関して論じられたフレーム及びメッシュを含むインサートは、そうでなければ高い灌流速度がスフェロイドなどの細胞をウェルから移動させてしまうかもしれない場合に、細胞をウェル4115内に保持するために用いられうる。 For example and with reference to FIG. 33, in the cell culture apparatus 4100 described in FIG. 31 and discussed with respect to FIG. 31, one or more side walls form an inlet 4140 and one or more side walls form an outlet 4145. Can be adapted to do so. The cell culture fluid can be perfused throughout the reservoir from inlet to outlet. The device shape factor shown in FIG. 33 may be an open top shape factor or a closed top shape factor. If the Scherrer equation is an open top, inserts containing the frames and meshes discussed with respect to FIG. 2 would otherwise move cells such as spheroids out of the wells at high perfusion rates. It can be used to hold cells in well 4115.

本明細書に記載される細胞培養装置は、任意の適切な方式で製造されうる。さまざまな実施形態において、細胞培養装置の製造方法は、ポリマー材料、又は本明細書に記載の任意の他の適切な材料を成形して、細胞培養装置を形成する工程を含む。ポリマー材料は、細胞培養装置の複数のウェルを画成しうる。複数のウェルの各々は、上部開口、底面、及び、上部開口から底面まで延びる側壁表面を画成しうる。側壁表面はまた、上部開口と底面との間のペン先領域も画成しうる。ポリマー材料は、ピンの周りに成形されたポリマー材料が本明細書に記載の複数のウェルの特性を有するように、ピンを有する鋳型内へと注がれうる。 The cell culture apparatus described herein can be manufactured in any suitable manner. In various embodiments, the method of making a cell culture device comprises molding a polymeric material, or any other suitable material described herein, to form the cell culture device. The polymeric material can define multiple wells of the cell culture apparatus. Each of the plurality of wells can define a top opening, a bottom surface, and a side wall surface extending from the top opening to the bottom surface. The side wall surface can also define the nib area between the top opening and the bottom surface. The polymeric material can be poured into a mold with pins so that the polymeric material formed around the pins has the properties of the multiple wells described herein.

幾つかの実施形態では、ポリマー材料は、基材上に被覆成形されて細胞培養装置を形成する。基材は底面を画成し、ポリマー材料と基材との組合せは複数のウェルを画成する。ポリマー材料は、ピンの周りに成形されたポリマー材料が本明細書に記載の複数のウェルの特性を有するように、ピンを有する鋳型内へと注がれうる。 In some embodiments, the polymeric material is coated and molded onto a substrate to form a cell culture device. The substrate defines the bottom surface, and the combination of the polymer material and the substrate defines multiple wells. The polymeric material can be poured into a mold with pins so that the polymeric material formed around the pins has the properties of the multiple wells described herein.

幾つかの実施形態では、本明細書に記載の細胞培養装置がどのように製造されるかにかかわらず、複数のウェルの各々の側壁表面は、本明細書にさらに記載される細胞非接着性の材料でコーティングされうる。 In some embodiments, regardless of how the cell culture apparatus described herein is manufactured, the side wall surface of each of the plurality of wells is non-adhesive to the cells further described herein. Can be coated with the following materials.

幾つかの実施形態では、ウェルは、側壁の一部又は側壁に付け加えられた、さまざまな特徴を含む。このような基材の特徴は、直接射出成形されてもよく、あるいは、それらは、形成された基材上に型押しされてもよい。特徴の材料は、任意のポリマー、ポリマーブレンド、共重合体、ガラス、金属、若しくは、本明細書に記載の又は当技術分野で理解されている任意の他の材料でありうる。 In some embodiments, the well comprises a portion of the side wall or various features added to the side wall. Features of such substrates may be directly injection molded, or they may be embossed onto the formed substrate. The characteristic material can be any polymer, polymer blend, copolymer, glass, metal, or any other material described herein or understood in the art.

本明細書に記載の装置、ウェル、側壁、ウェル底部、及び他の特徴は、任意の適切な材料で形成される。好ましくは、細胞又は培養培地との接触が意図される材料は、細胞及び培地と相容性である。典型的には、細胞培養構成要素は、ポリマー材料から形成される。適切なポリマー材料の例としては、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリスチレン共重合体、フッ素ポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレンブタジエン共重合体、完全水素化スチレンポリマー、ポリカーボネートPDMS共重合体、並びに、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン共重合体及び環状オレフィン共重合体などのポリオレフィンなどが挙げられる。 The devices, wells, sidewalls, well bottoms, and other features described herein are made of any suitable material. Preferably, the material intended for contact with the cell or culture medium is compatible with the cell and medium. Typically, the cell culture components are formed from a polymeric material. Examples of suitable polymer materials are polystyrene, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polycarbonate, polysulfone, polystyrene copolymers, fluoropolymers, polyesters, polyamides, polystyrene butadiene copolymers, fully hydride styrene polymers, polycarbonate PDMS. Examples thereof include copolymers and polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polypropylene copolymers and cyclic olefin copolymers.

実施形態において、ウェルの内面は細胞に対して非接着性である。ウェルは、非接着性の材料から形成されて差し支えなく、あるいは、非接着性の表面を形成するように非接着性の材料でコーティングされてもよい。例となる非接着性の材料としては、パーフルオロ化ポリマー、オレフィン、又は同様のポリマー、若しくはそれらの混合物が挙げられる。他の例としては、アガロース、ポリアクリルアミドなどの非イオン性ヒドロゲル、ポリエチレンオキシドなどのポリエーテル、及びポリビニルアルコールなどのポリオール、又は同様の材料、若しくはそれらの混合物が挙げられる。幾つかの実施形態では、例えば、非接着性のウェル、ウェルの幾何学形状、及び/又は重力のうちの2つ以上の組合せにより、ウェル内で培養された細胞がスフェロイドへと自己組織化するように誘発される。一部のスフェロイドは、単層において増殖した細胞と比較して、より大きいインビボ様応答を示す、分化された細胞機能を維持する。ウェルが細胞に対して非接着性の実施形態では、細胞は、重力によって細胞をウェルから移動可能にするように、装置を逆さまにすることによって採取されうる。 In embodiments, the inner surface of the well is non-adhesive to the cells. The wells may be formed from a non-adhesive material or may be coated with a non-adhesive material to form a non-adhesive surface. Examples of non-adhesive materials include perfluoropolymers, olefins, or similar polymers, or mixtures thereof. Other examples include nonionic hydrogels such as agarose and polyacrylamide, polyethers such as polyethylene oxide, and polyols such as polyvinyl alcohol, or similar materials, or mixtures thereof. In some embodiments, for example, a combination of two or more of non-adhesive wells, well geometry, and / or gravity causes cells cultured in the wells to self-assemble into spheroids. Is triggered. Some spheroids maintain differentiated cell function with a greater in vivo-like response compared to cells proliferated in a monolayer. In embodiments where the wells are non-adhesive to the cells, the cells can be harvested by turning the device upside down so that the cells can move out of the wells by gravity.

幾つかの実施形態では、材料の表面改質は、所望の特性を達成するために用いられる。このような改質は、表面化学の改質を含み、機械的特性は、生物学的コーティング(例えば、Matrigel(商標)、コラーゲン、ラミニン等)及び合成コーティング(例えば、Synthemax(登録商標)、シリコーンハイドロゲル等)を使用して利用されうる。材料に対する他の表面改質(例えばウェル又は微細構造内)は、本発明の範囲内にある。 In some embodiments, surface modification of the material is used to achieve the desired properties. Such modifications include surface chemistry modifications and mechanical properties include biological coatings (eg, Matrigel ™, collagen, laminin, etc.) and synthetic coatings (eg, Synthemax®, silicones). It can be used using (hydrogel, etc.). Other surface modifications to the material (eg, within wells or microstructures) are within the scope of the invention.

本明細書に記載される構造化された表面を有する基材は、任意の適切な方式で、細胞培養チャンバ又はトレイへと組み立てられうる。例えば、細胞培養チャンバ又はトレイの構造化された表面及び1つ以上の他の構成要素は、単一のパーツとして成形されうる。幾つかの実施形態では、構造化された表面又はその一部は、底部及び1つ以上の構成要素を形成するように被覆成形され、該構造化された表面は、細胞培養装置の1つ以上の他の構成要素に、溶接(例えば、熱、レーザ、長波IR又は超音波溶接など)、接着、溶剤結合等がなされる。 Substrates with structured surfaces as described herein can be assembled into cell culture chambers or trays in any suitable manner. For example, the structured surface of a cell culture chamber or tray and one or more other components can be molded as a single part. In some embodiments, the structured surface or portion thereof is coated and molded to form a bottom and one or more components, the structured surface being one or more of cell culture devices. Other components include welding (eg, heat, laser, long wave IR or ultrasonic welding, etc.), bonding, solvent bonding and the like.

さまざまな実施形態において、細胞培養システムは、上述の細胞培養装置の構成要素を2つ以上備えうる。例として、装置の構成要素は、細胞培養システムを形成するように積層されうる。本明細書に記載の細胞培養装置の構成要素を取り込みうる積層された細胞培養システムの例としては、例えば、それらが本開示と矛盾しない限り、それぞれの全体がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、(i)「多層培養容器(MULTILAYER CULTURE VESSEL)」という発明の名称で2014年10月29日出願の米国仮特許出願第62/072,015号明細書;(ii)「灌流バイオリアクタプラットフォーム(PERFUSION BIOREACTOR PLATFORM)」という発明の名称で2014年10月29日出願の米国仮特許出願第62/072,039号明細書が挙げられる。 In various embodiments, the cell culture system may include two or more components of the cell culture apparatus described above. As an example, the components of the device can be stacked to form a cell culture system. Examples of stacked cell culture systems capable of incorporating the components of the cell culture apparatus described herein are described herein by reference in their entirety, for example, unless they are inconsistent with the present disclosure. (I) US Provisional Patent Application No. 62 / 072,015 filed on October 29, 2014 under the name of the invention "MULTILAYER CULTURE VESSEL"; (ii) "Perfusion bioreactor". US Provisional Patent Application No. 62/072,039, filed October 29, 2014, under the name of the invention "PERFUSION BIOREACTOR PLATFORM".

本明細書に記載される細胞培養装置は、装置のウェル内の細胞を任意の適切な方式で培養するために用いられうる。例えば、細胞を培養するための方法は、本明細書に記載される細胞培養装置の複数のウェルの1つ以上に細胞及び細胞培養培地を導入する工程を含む。細胞培養培地は、細胞培養容積のみに、又は、細胞培養容積及び第2の容積を含む、複数のウェルの各々の全体に、含まれうる。本方法はまた、複数のウェルの1つ以上における培地内で細胞を培養する工程も含む。複数のウェルの1つ以上において細胞を培養する工程は、1つ以上のウェル内でスフェロイドを形成する工程を含みうる。1つ以上のウェル内で培養されたスフェロイドは、約、例えば、500マイクロメートル以下、400マイクロメートル以下、300マイクロメートル以下、250マイクロメートル以下、150マイクロメートル以下等、又は前述の値内のいずれかの範囲の直径によって画成されうる。1つのスフェロイドの直径は、複数のウェル内で増殖したすべてのスフェロイドの平均直径とは、約、例えば、20%以下、15%以下、10%以下、5%以下、2%以下等又は前述の値内のいずれかの範囲で異なりうる。 The cell culture apparatus described herein can be used to incubate the cells in the wells of the apparatus in any suitable manner. For example, a method for culturing cells comprises the step of introducing cells and cell culture medium into one or more of the plurality of wells of the cell culture apparatus described herein. The cell culture medium can be contained only in the cell culture volume or in each of the plurality of wells, including the cell culture volume and the second volume. The method also includes culturing cells in a medium in one or more of a plurality of wells. The step of culturing cells in one or more of the plurality of wells may include the step of forming spheroids in the one or more wells. Spheroids cultured in one or more wells are approximately, for example, 500 micrometers or less, 400 micrometers or less, 300 micrometers or less, 250 micrometers or less, 150 micrometers or less, or any of the above values. It can be defined by the diameter of the range. The diameter of one spheroid is about, for example, 20% or less, 15% or less, 10% or less, 5% or less, 2% or less, etc. or the above-mentioned average diameter of all spheroids grown in a plurality of wells. It can vary in any range within the value.

幾つかの実施形態では、ウェル底部は、凹状のアーチ形表面又は「カップ」の幾何学形状、例えば、半球面、丸底を有する円錐面、及び同様の表面形状、又はそれらの組合せなどを含む。ウェル(例えば、マイクロウェル)及びウェル底部は、くぼみ、凹形円錐台状の起伏表面、又はそれらの組合せなど、スフェロイドに「フレンドリー」な丸みを帯びた面又は曲面内で最終的には終結、終端、又は底付きしうる。 In some embodiments, the well bottom comprises a concave arched surface or a "cup" geometry, such as a hemisphere, a conical surface with a round bottom, and similar surface shapes, or a combination thereof. .. Wells (eg, microwells) and well bottoms eventually terminate within a spheroid-friendly rounded surface or curved surface, such as a recess, a concave truncated cone undulating surface, or a combination thereof. Can be terminated or bottomed out.

ある特定の実施形態では、側壁の一部及び/又はウェル底部は、可視及び/又はUVスペクトル内の波長に対してさまざまな度合いの不透明性/透明性のものである。例えば、不透明な側壁は、透明なマイクロウェル底部と組み合わせられうる。不透明な部分から透明な部分への移行は、漸進的又は激的でありうる。 In certain embodiments, the portion of the sidewall and / or the bottom of the well is of varying degrees of opacity / transparency with respect to wavelengths within the visible and / or UV spectrum. For example, an opaque side wall can be combined with a transparent microwell bottom. The transition from opaque to transparent can be gradual or radical.

幾つかの実施形態では、ウェル(例えば、マイクロウェル)は、少なくとも1つの凹状のアーチ形表面上など、ウェルの一部の上に、低接着性、非接着性、又は高接着性のコーティングを含む。 In some embodiments, the well (eg, a microwell) has a low-adhesive, non-adhesive, or high-adhesive coating on a portion of the well, such as on at least one concave arched surface. Including.

幾つかの実施形態では、本装置はさらに、吸引用のピペットの先端を受け入れるため、例えば、ウェル付属部(well annex)、ウェル拡張領域、又は補助サイドチャンバを備えている。幾つかの実施形態では、ウェル付属部又はウェル拡張部(例えば、サイドポケット)は、例えば、ウェル(例えば、マイクロウェル)に隣接し、かつ、流体連通した一体型表面である。幾つかの実施形態では、ウェル付属部は、ウェルのガス透過性の透明な底部から離間された底部を有する。ウェル付属部及びチャンバウェルの第2の底部は、例えば、より高い位置又は比較的高所など、ガス透過性の透明な底部から離間されている。幾つかの実施形態では、ウェル付属部の第2の底部は、スフェロイドの分裂又はかく乱を避けるために、ピペットから分配される流体を透明な底部から離すように偏向させる。 In some embodiments, the device further comprises, for example, a well annex, a well expansion region, or an auxiliary side chamber to receive the tip of a suction pipette. In some embodiments, the well attachment or well extension (eg, side pocket) is, for example, an integral surface adjacent to the well (eg, microwell) and in fluid communication. In some embodiments, the well appendage has a bottom separated from the gas permeable transparent bottom of the well. The well attachment and the second bottom of the chamber well are separated from the transparent bottom of the gas permeable, for example at a higher position or at a relatively higher position. In some embodiments, the second bottom of the well appendage deflects the fluid distributed from the pipette away from the clear bottom to avoid spheroid splitting or disruption.

ある特定の実施形態では、装置はさらに、ウェルの一部の内部に位置した、ウェル付属部の一部の内部に位置した、又はウェル及びウェル付属部分の両方の内部に位置した、ライナ又はメンブレンインサートなどの多孔膜を備えている。多孔膜は、底部近くの1つ又は両方のウェルの下部の第1の細胞材料から、ウェルの上部に位置した、多孔膜によって形成されたウェルの上部に位置した、又は両方のウェルの上部に位置した、異なる細胞型又は異なる細胞状態などの第2の細胞材料の単離又は分離を提供しうる。 In certain embodiments, the device is further located inside a portion of the well, inside a portion of the well appendage, or inside both the well and the well appendage, a liner or membrane. It has a porous membrane such as an insert. The porous membrane is located from the first cell material below the bottom of one or both wells near the bottom, to the top of the well, to the top of the well formed by the porous membrane, or to the top of both wells. It can provide isolation or isolation of a second cellular material, such as a located, different cell type or different cellular state.

装置及びウェルの幾何学形状は、当技術分野で知られた任意の適切な技法によって製造される。幾つかの実施形態では、熱エンボス加工、熱変形、及び/又は射出成形法が、細胞培養と相容性のプラスチックにおけるマイクロパターン化された表面の生成に使用される。図12は、本明細書において使用される熱エンボス/熱成形の製造プロセスの図式を示している。幾つかの実施形態では、特定の厚さのポリスチレンフィルム(又は別の適切なポリマーフィルム)が耐熱性のシリコーン支持体上に配置される。次に、鋳型が下向きのマイクロポストを有するフィルム上に配置される。組立体全体が、130℃で10分間、予備加熱したプレートの間で、5Nの荷重下で押圧される。10分後、プレートが100℃未満に冷却されて、マイクロパターン化され、型押し/熱成形されたフィルムが組立体から取り外され、3D凝集促進表面として標準的な(regular)細胞培養容器内に取り込まれる。他の温度、時間、圧力、及び材料は、本発明の範囲内でありうる。 The geometry of the device and wells is manufactured by any suitable technique known in the art. In some embodiments, thermal embossing, thermal deformation, and / or injection molding methods are used to generate micropatterned surfaces in plastics that are compatible with cell culture. FIG. 12 shows a diagram of the thermal embossing / thermoforming manufacturing process used herein. In some embodiments, a polystyrene film of a particular thickness (or another suitable polymer film) is placed on a heat resistant silicone support. The mold is then placed on a film with downward microposts. The entire assembly is pressed between preheated plates at 130 ° C. for 10 minutes under a load of 5N. After 10 minutes, the plate was cooled to less than 100 ° C., the micropatterned, embossed / thermoformed film was removed from the assembly and placed in a regular cell culture vessel as a 3D aggregation promoting surface. It is captured. Other temperatures, times, pressures, and materials can be within the scope of the invention.

細胞付着を防ぐために、幾つかの実施形態では、マイクロパターン化された表面は、poly−HEMA、プルロニック(Pluronic)、又は商標名ULA(超低接着表面)処理など、細胞付着を抑制するポリマーを用いて処理される。初期のポリマーフィルムの厚さ及び処理パラメータに応じて、異なる底部厚さを有するマイクロウェルを有する表面が生成される。幾つかの実施形態では、マイクロウェル底部のポリマーの厚さは、酸素透過性に直接的影響を有する。より薄いマイクロウェル底部は、マイクロウェル内部に位置する細胞へのより良好な酸素供給を可能にする。上記作製方法は、高度に酸素透過性のマイクロウェルを有する表面をもたらす。 To prevent cell adhesion, in some embodiments, the micropatterned surface is a polymer that suppresses cell adhesion, such as poly-HEMA, Pluronic, or brand name ULA (ultra-low adhesion surface) treatment. Processed using. Depending on the thickness of the initial polymer film and the processing parameters, a surface with microwells with different bottom thicknesses is produced. In some embodiments, the thickness of the polymer at the bottom of the microwell has a direct effect on oxygen permeability. The thinner bottom of the microwell allows for a better oxygen supply to the cells located inside the microwell. The fabrication method results in a surface with highly oxygen permeable microwells.

幾つかの実施形態では、本明細書に記載の装置及びシステムは、このような装置におけるさまざまなコンパートメント、ウェル等の内外への流体(例えば、培地)及び細胞(例えば、スフェロイド)の移動のためのマイクロ流体要素を備えている。マイクロ流体要素としては、チャネル、リザーバ、弁、ポンプ等が挙げられうる。 In some embodiments, the devices and systems described herein are for the movement of fluids (eg, media) and cells (eg, spheroids) in and out of various compartments, wells, etc. in such devices. Equipped with microfluidic elements. Microfluidic elements may include channels, reservoirs, valves, pumps and the like.

インビトロ3D腫瘍細胞培養は、単純な二次元細胞単層よりも正確な複合インビボ微小環境を反映する。幾つかの実施形態では、本明細書に記載のマイクロウェルパターン化表面を有する細胞培養フォーマットは、日常的なハイスループットの薬物開発及び前臨床研究と相容性の均一寸法の3D培養物(例えば、腫瘍スフェロイド)の大量の生成をもたらす。 In vitro 3D tumor cell cultures reflect a more accurate complex in vivo microenvironment than a simple two-dimensional cell monolayer. In some embodiments, the cell culture formats with microwell patterned surfaces described herein are uniform dimensional 3D cultures compatible with routine high-throughput drug development and preclinical studies (eg,). , Causes the production of large amounts of tumor spheroids).

幾つかの実施形態では、本明細書に記載の培養容器は、均一かつ容易な大規模の凝集体形成を可能にする、誘発された多能性幹(iPS)細胞及び胚性幹細胞(ESC)からの胚様体(EB)の形成に用いられる。幾つかの実施形態では、培地交換は、EBが連続的に数週間、増殖するように行われる。幾つかの実施形態では、寸法は、播種された細胞の数及び培養時間に応じて決まることから、各凝集体の寸法は制御される。幾つかの実施形態では、凝集体は、より大きい培地容積又はスフェロイドの解析が可能な従来のウェルプレートへと移される。幾つかの実施形態では、多数形成されたEBは、単一のプレート内でのトランスフェクトされた標的又は小分子のハイスループット解析に由来する統計的に重要なデータを提供する。1つの培養容器内での多数の3D細胞凝集体の形成を支援する能力は、例えば改変されたペトリ皿などのこれらの容器を、細胞の再プログラミングのためのEB形成クローンの選択に適用可能にする。幾つかの実施形態では、本明細書に記載の容器はまた、肝細胞及び胚性幹細胞など、毒性に関連するさまざまな細胞型の3D細胞凝集体の形成を支援する。幾つかの実施形態では、マイクロウェル表面の容器は、例えば、生体処理工学の分野におけるタンパク質生成の目的で、3D凝集体の細胞培養に用いられる。幾つかの実施形態では、本明細書に記載のマイクロウェルパターン化された表面を有する細胞培養フォーマットは、幹細胞ニッチ共培養、特に、クローン培養の単一の幹細胞とニッチの共培養を可能にする手段を提供する。幹細胞表面マーカー又は幹細胞分化マーカーについての確立された染色プロトコル、並びに画像処理と組み合わせて、単一の幹細胞とニッチの共培養のコンピュータによる同定が行われうる。 In some embodiments, the culture vessels described herein are induced pluripotent stem (iPS) and embryonic stem cell (ESC) cells that allow uniform and easy large-scale aggregate formation. It is used for the formation of embryoid bodies (EBs) from. In some embodiments, the medium exchange is carried out so that the EB grows continuously for several weeks. In some embodiments, the size of each aggregate is controlled because the size depends on the number of seeded cells and the culture time. In some embodiments, the aggregates are transferred to a conventional well plate that allows for larger medium volume or spheroid analysis. In some embodiments, the multi-formed EBs provide statistically important data from high-throughput analysis of transfected targets or small molecules within a single plate. The ability to support the formation of multiple 3D cell aggregates within a single culture vessel makes these vessels, such as modified Petri dishes, applicable to the selection of EB-forming clones for cell reprogramming. To do. In some embodiments, the vessels described herein also support the formation of 3D cell aggregates of various cell types associated with toxicity, such as hepatocytes and embryonic stem cells. In some embodiments, the microwell surface vessel is used, for example, for cell culture of 3D aggregates for the purpose of protein production in the field of bioprocessing engineering. In some embodiments, the cell culture formats with microwell patterned surfaces described herein allow stem cell niche co-culture, in particular single stem cell and niche co-culture in clonal cultures. Provide means. Computer identification of single stem cell and niche co-cultures can be performed in combination with established staining protocols for stem cell surface markers or stem cell differentiation markers, as well as image processing.

マイクロパターン化された容器はまた、3Dフォーマットで細胞を保存するための細胞の保管目的でも用いられる。幾つかの実施形態では、スフェロイドがひとたび特定の寸法まで増殖されると(典型的には、安定状態以前の過渡的状態において)、それらはマイクロウェルから移され、回収されたスフェロイドは冷凍保存され、後日使用するために保管される。過渡的スフェロイドとは、スフェロイドの寸法が連続的に成長可能であることを意味し、一方、安定なスフェロイドとは、スフェロイドが、その固有の寸法の許容限界に達した時点で、寸法の成長を停止することを意味する。さまざまな凍結保存方法が本発明の範囲内にあり、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ウシ胎児血清(FBS)等が挙げられるがこれらに限られない。 Micropatterned containers are also used for cell storage purposes to store cells in 3D format. In some embodiments, once the spheroids have grown to a certain size (typically in a pre-stable transient state), they are removed from the microwells and the recovered spheroids are stored frozen. , Stored for later use. Transient spheroids mean that the dimensions of the spheroids can grow continuously, while stable spheroids mean that the spheroids grow when they reach their inherent dimensional tolerances. Means to stop. Various cryopreservation methods are within the scope of the present invention, including, but not limited to, dimethyl sulfoxide (DMSO), fetal bovine serum (FBS), and the like.

実施例1:基材の製造
実施形態に従った基材を、図12に示されるエンボス加工法を使用して製造した。図12は、ポリマーフィルムにおけるマイクロウェル形成の熱エンボス/熱成形法を示している。ホットプレート1を提供する。ホットプレートを130℃まで予備加熱した。所望のウェルプロファイルを反映する、エンボス加工の鋳型2を提供した。ポリマーフィルム3の層を提供し、シリコーンマット4をポリマーフィルムの後ろに提供した。ホットプレートを加熱し、シリコーン層で支えられたポリマーフィルムに対して押圧した。ホットプレートを取り外したときに、その内部で型押しされた所望のウェルプロファイルを有するマイクロウェルのアレイを有するポリマーフィルムを得た。
Example 1: Manufacture of base material A base material according to the embodiment was produced by using the embossing method shown in FIG. FIG. 12 shows a thermal embossing / thermoforming method for microwell formation in polymer films. A hot plate 1 is provided. The hot plate was preheated to 130 ° C. An embossed mold 2 that reflects the desired well profile was provided. A layer of polymer film 3 was provided and a silicone mat 4 was provided behind the polymer film. The hot plate was heated and pressed against a polymer film supported by a silicone layer. When the hot plate was removed, a polymer film having an array of microwells with the desired well profile embossed inside was obtained.

実施例2:細胞培養
本明細書に記載の実施形態の開発中に行われた実験は、例えば、3D細胞凝集体の所望の直径の約1〜3倍の直径(D)を有する、各々が半球形の円形底部及び丸みを帯びた上部を有する、個別の空間的に離間されたマイクロウェルのアレイにおいて、均一な直径の3D細胞培養凝集体が形成及び培養されることを実証するものである。マイクロウェル高さ(H)は、円形の底部部分の直径の約0.7〜1.3倍に等しく、マイクロウェルの上部開口部の直径(D上部)は、円形の底部の直径の約1.5〜2.5倍に等しい。
Example 2: Cell Culture Experiments performed during the development of the embodiments described herein have, for example, a diameter (D) of about 1-3 times the desired diameter of the 3D cell aggregate, each It demonstrates the formation and culture of uniform diameter 3D cell culture aggregates in an array of separate, spatially spaced microwells with a hemispherical circular bottom and a rounded top. .. The height of the microwell (H) is equal to about 0.7-1.3 times the diameter of the bottom of the circle, and the diameter of the top opening of the microwell ( top D) is about 1 of the diameter of the bottom of the circle. .Equal to 5 to 2.5 times.

マイクロウェルパターン化された表面を有するT25細胞培養フラスコのプロトタイプを製造し、提示された設計のスフェロイド形成の一様性、及び、保持/採取の利益について検証するために、細胞培養用途において試験される、実験を行った。図8は、円形の底部幾何学形状を有するT25プロトタイプのマイクロウェル断面の逆複製(reverse replica)の画像を含む。プロトタイプのT25フラスコ内でHT29細胞によって形成されたスフェロイドの画像が図10Aに示されている。図10Bは、フラスコから採取されたスフェロイドを示しており、これは、図11に示される、Nunc Nunc/Thermo Fisher社から市販される、市販のNUNCLON SPHERA(商標)低結合表面フラスコを用いて増殖させたものと比較可能であり、低結合表面を有するがスフェロイドの生成を画成及び制御するためのウェルを有しない市販の対照と比較して、本明細書に記載のウェルの優れた性能が、実施形態において生成されたスフェロイドの均一性に表れている。円形の底部幾何学形状は、スフェロイドを誘発する幾何学形状である。本明細書の実施形態の開発中に、細胞培養性能におけるマイクロウェルの酸素透過性の影響を実証するための実験を行った。上記実施例1に記載されるように、異なる厚さのマイクロウェルを有する、6ウェル及び12ウェルプレートを製造した。図13は、異なる底部厚さを有するマイクロウェルにおける、マイクロウェルのアレイを備えた基材(実施例1に記載される)を有する6ウェルプレートで細胞を増殖させた後に測定した生細胞カウント数を実証するグラフを示している。図13に示されるように、Aは70μmの厚さであり、Bは120μmの厚さであり、Cは320μmである。対照は、TCT処理された1mm厚の平坦なポリスチレンであった。図13に示される結果から分かるように、より薄い材料(よりガス透過性を示す)は、実施形態において、より力強い細胞増殖を支援した。 A prototype of a T25 cell culture flask with a microwell patterned surface was produced and tested in cell culture applications to verify the uniformity of spheroid formation and retention / harvest benefits of the presented design. I conducted an experiment. FIG. 8 includes an image of a reverse replica of a microwell cross section of a T25 prototype with a circular bottom geometry. An image of spheroids formed by HT29 cells in a prototype T25 flask is shown in FIG. 10A. FIG. 10B shows a spheroid taken from a flask, which is propagated using a commercially available NUNCLON SPHERA ™ low binding surface flask, commercially available from Nunc Nunc / Thermo Fisher, shown in FIG. The superior performance of the wells described herein is comparable to that of commercial controls that have a low binding surface but no wells for defining and controlling spheroid formation. , It is reflected in the uniformity of the flask produced in the embodiment. The circular bottom geometry is a geometry that induces spheroids. During the development of the embodiments herein, experiments were performed to demonstrate the effect of microwell oxygen permeability on cell culture performance. 6-well and 12-well plates with different thickness microwells were made as described in Example 1 above. FIG. 13 shows viable cell counts measured after growing cells on a 6-well plate with a substrate with an array of microwells (described in Example 1) in microwells with different bottom thicknesses. The graph demonstrating is shown. As shown in FIG. 13, A is 70 μm thick, B is 120 μm thick, and C is 320 μm. The control was TCT-treated 1 mm thick flat polystyrene. As can be seen from the results shown in FIG. 13, thinner materials (which show more gas permeability) supported stronger cell proliferation in embodiments.

図13は、異なる底部厚さを有するマイクロウェルにおける、マイクロウェルのアレイを備えた基材(実施例1に記載される)を有する6ウェルプレート内で細胞を増殖させた後に測定した生細胞カウント数を実証するグラフを示している。図14A及びBは、平坦な表面に対し、マイクロウェルのアレイを有する基材についての生細胞カウント数及び細胞増殖率を比較するグラフを示している。図15は、平坦な表面に対し、マイクロウェルのアレイを有する基材上で培養されたMH677細胞から排出されたタンパク質の全力価を示すグラフを示している。 FIG. 13 shows viable cell counts measured after growing cells in 6-well plates with a substrate with an array of microwells (described in Example 1) in microwells with different bottom thicknesses. A graph demonstrating the numbers is shown. 14A and 14B show graphs comparing viable cell counts and cell proliferation rates for substrates with an array of microwells against a flat surface. FIG. 15 shows a graph showing the total titer of proteins excreted from MH677 cells cultured on a substrate having an array of microwells against a flat surface.

MH677細胞の培養を、2日ごとに培地交換しつつ、7日間又は9日間の間、行った。図13に提示される結果は、マイクロウェル底部の厚さに対する全生細胞カウント数の依存を実証している。酸素透過性のマイクロウェル(カラムA、70μm厚の底部)内で培養された細胞は、より低酸素透過性のカラムCの320μm厚の底部と比較して82%高い生細胞カウント数を得た。全体的に、マイクロウェルパターン化された表面での培養は、標準的な平坦な非接着性の表面と比較して、より高い生細胞カウント数(図14A)及び、1細胞当たりのより高い増殖率(図14B)を生じる(図14)。これは、85%高いタンパク質収率を生じる(図15)。 Culture of MH677 cells was performed for 7 or 9 days, changing medium every 2 days. The results presented in FIG. 13 demonstrate the dependence of the total viable cell count on the thickness of the bottom of the microwell. Cells cultured in oxygen permeable microwells (column A, 70 μm thick bottom) obtained an 82% higher viable cell count compared to the 320 μm thick bottom of the less oxygen permeable column C. .. Overall, cultures on microwell-patterned surfaces have higher viable cell counts (FIG. 14A) and higher proliferation per cell compared to standard flat, non-adhesive surfaces. It produces a rate (FIG. 14B) (FIG. 14). This results in an 85% higher protein yield (Fig. 15).

本明細書の実施形態の開発中に、本明細書に記載の細胞培養装置及びウェルを使用して、2D培養に対し3D培養での細胞の有利な増殖を実証するために、実験を行った。CHO5/9アルファ細胞(図34A)及びBHK−21細胞(図34B)の両方において、2Dと比較した場合に、3D培養では1cmあたり、はるかに多いタンパク質(図34Aのhm−CSF;図34BのEPO)を生成した。 During the development of embodiments herein, experiments were performed using the cell culture devices and wells described herein to demonstrate the advantageous growth of cells in 3D culture over 2D culture. .. Much more protein per cm 2 in 3D culture (hm-CSF in FIG. 34A; FIG. 34B) in both CHO5 / 9 alpha cells (FIG. 34A) and BHK-21 cells (FIG. 34B) when compared to 2D. EPO) was generated.

本明細書で言及した及び/又は以下に列挙するすべての刊行物及び特許文献は、参照することによって本明細書に取り込まれる。本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、本明細書に記載される特徴及び実施形態のさまざまな改質、組み換え、及びバリエーションは、当業者にとって明白であろう。特定の実施形態について記載してきたが、特許請求の範囲に記載される発明は、このような特定の実施形態に不当に限定されるべきではないと解されたい。実際、当業者にとって自明な、記載されるモード及び実施形態のさまざまな修正は、以下の特許請求の範囲内にあることが意図されている。 All publications and patent documents mentioned herein and / or listed below are incorporated herein by reference. Various modifications, modifications, and variations of the features and embodiments described herein will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention. Although the specific embodiments have been described, it should be understood that the inventions described in the claims should not be unreasonably limited to such specific embodiments. In fact, various modifications of the modes and embodiments described that are obvious to those skilled in the art are intended to be within the claims below.

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in terms of terms.

実施形態1
少なくとも1つの毛管構造と、スフェロイドを誘発する幾何学形状とを含むマイクロウェルのアレイを有する細胞培養基材。
Embodiment 1
A cell culture substrate having an array of microwells comprising at least one capillary structure and a spheroid-inducing geometry.

実施形態2
前記少なくとも1つの毛管構造が、リッジ、割れ目、ピラー、不連続な壁、波形状の壁、口部、放物面又は正弦波のウェル形状、若しくは組合せからなる群より選択されることを特徴とする、実施形態1に記載の細胞培養基材。
Embodiment 2
The at least one capillary structure is selected from the group consisting of ridges, crevices, pillars, discontinuous walls, wavy walls, mouths, paraboloids or sinusoidal wells, or combinations. The cell culture substrate according to the first embodiment.

実施形態3
前記リッジが、円形状、角形状、針状、又は六角形の形状であることを特徴とする、実施形態2に記載の細胞培養基材。
Embodiment 3
The cell culture substrate according to the second embodiment, wherein the ridge has a circular shape, a square shape, a needle shape, or a hexagonal shape.

実施形態4
前記割れ目が、円形状、角形状、針状、又は六角形の形状であることを特徴とする、実施形態2に記載の細胞培養基材。
Embodiment 4
The cell culture substrate according to the second embodiment, wherein the fissure has a circular shape, a square shape, a needle shape, or a hexagonal shape.

実施形態5
前記スフェロイドを誘発する幾何学形状が、ピラー、不連続な壁、波形状の壁、丸みを帯びたセル底部、くぼみのあるウェル底部、凹み、ペン先領域、不連続な壁、又は組合せを含むことを特徴とする、実施形態1〜4のいずれかに記載の細胞培養基材。
Embodiment 5
The spheroid-inducing geometry includes pillars, discontinuous walls, wavy walls, rounded cell bottoms, recessed well bottoms, recesses, nib regions, discontinuous walls, or combinations. The cell culture substrate according to any one of Embodiments 1 to 4, wherein the cell culture substrate is characterized by the above.

実施形態6
前記基材が、前記細胞培養基材の表面1平方センチメートル当たり、前記マイクロウェルを2〜10000個含むことを特徴とする、実施形態1〜5のいずれかに記載の細胞培養基材。
Embodiment 6
The cell culture substrate according to any one of embodiments 1 to 5, wherein the substrate contains 2 to 10,000 microwells per square centimeter of the surface of the cell culture substrate.

実施形態7
前記マイクロウェルの少なくとも前記底部が、非接着性の表面を含むことを特徴とする、実施形態1〜6のいずれかに記載の細胞培養基材。
Embodiment 7
The cell culture substrate according to any one of embodiments 1 to 6, wherein at least the bottom of the microwell comprises a non-adhesive surface.

実施形態8
前記マイクロウェルの少なくとも前記底部が、ガス透過性材料を含むことを特徴とする、実施形態1〜7のいずれかに記載の細胞培養基材。
8th Embodiment
The cell culture substrate according to any one of embodiments 1 to 7, wherein at least the bottom of the microwell contains a gas permeable material.

実施形態9
前記基材が、前記細胞培養基材の表面1平方センチメートル当たり、前記マイクロウェルを2〜10000個含むことを特徴とする、実施形態1〜8のいずれかに記載の細胞培養基材。
Embodiment 9
The cell culture substrate according to any one of embodiments 1 to 8, wherein the substrate contains 2 to 10,000 microwells per square centimeter of the surface of the cell culture substrate.

実施形態10
前記細胞培養基材が、細胞培養容器の少なくとも一部を含むことを特徴とする、実施形態1〜9のいずれかに記載の細胞培養基材。
Embodiment 10
The cell culture substrate according to any one of embodiments 1 to 9, wherein the cell culture substrate contains at least a part of a cell culture container.

実施形態11
前記細胞培養容器が、マルチウェルプレート、皿、フラスコ、管、多層フラスコ、側部軟質性のフラスコ及びバッグからなる群より選択されることを特徴とする、実施形態10に記載の細胞培養基材。
Embodiment 11
The cell culture substrate according to embodiment 10, wherein the cell culture vessel is selected from the group consisting of a multi-well plate, a dish, a flask, a tube, a multi-layer flask, a side soft flask, and a bag. ..

実施形態12
前記細胞培養容器が、透過性の膜によって互いに分離された少なくとも2つの細胞培養チャンバを備えていることを特徴とする、実施形態10に記載の細胞培養基材。
Embodiment 12
The cell culture substrate according to embodiment 10, wherein the cell culture vessel comprises at least two cell culture chambers separated from each other by a permeable membrane.

実施形態13
前記マイクロウェルが、該マイクロウェルの少なくとも1つと単一の液体貯槽との間の流体連通を可能にするように構成されることを特徴とする、実施形態1〜12のいずれかに記載の細胞培養基材。
Embodiment 13
The cell according to any of embodiments 1-12, wherein the microwell is configured to allow fluid communication between at least one of the microwells and a single liquid reservoir. Culture substrate.

実施形態14
前記細胞培養容器が、前記マイクロウェルの上部に配置されたメッシュを備えていることを特徴とする、実施形態1〜10のいずれかに記載の細胞培養基材。
Embodiment 14
The cell culture substrate according to any one of embodiments 1 to 10, wherein the cell culture vessel comprises a mesh arranged above the microwells.

実施形態15
各マイクロウェルが、上部開口、ウェル底部、及び、1つ以上の側壁を備えており、
前記上部開口が有効直径D上部を有し、前記1つ以上の側壁が前記ウェル底部から前記上部開口まで延びる高さHを有し、前記マイクロウェルが前記上部開口とウェル底部との間の有効直径の中間点D中間を有し、D上部:D中間の比が1.5:2.5である
ことを特徴とする、実施形態1〜14のいずれかに記載の細胞培養基材。
Embodiment 15
Each microwell has a top opening, a well bottom, and one or more side walls.
The top opening has an effective diameter D top , the one or more side walls have a height H extending from the well bottom to the top opening, and the microwell is effective between the top opening and the well bottom. has a midpoint D intermediate diameter, D top: D ratio of the intermediate is 1.5: 2.5, characterized in that a cell culture substrate according to any of embodiments 1 to 14.

実施形態16
上部=1.5〜2.5D中間であることを特徴とする、実施形態15に記載の細胞培養基材。
Embodiment 16
The cell culture substrate according to embodiment 15, wherein the upper part of D is in the middle of 1.5 to 2.5D.

実施形態17
H=0.7〜1.3D中間であることを特徴とする、実施形態15に記載の細胞培養基材。
Embodiment 17
The cell culture substrate according to embodiment 15, characterized in that H = 0.7 to 1.3D intermediate.

実施形態18
中間が200〜1000μmであることを特徴とする、実施形態15に記載の細胞培養基材。
Embodiment 18
The cell culture substrate according to embodiment 15, wherein the middle D is 200 to 1000 μm.

実施形態19
実施形態10〜12のいずれかに記載の細胞培養容器に培養培地を充填する工程;及び、
スフェロイド形成細胞を前記培養培地に加える工程
を含む、スフェロイドを培養する方法。
Embodiment 19
The step of filling the cell culture vessel according to any one of embodiments 10 to 12 with a culture medium;
A method for culturing spheroids, which comprises the step of adding spheroid-forming cells to the culture medium.

実施形態20
前記培養培地を置換又は交換する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態19に記載の方法。
20th embodiment
19. The method of embodiment 19, further comprising the step of replacing or exchanging the culture medium.

参照文献References

1. H. Dolznig, A. Walzl, Organotypic spheroid cultures to study tumor- stroma interactions during cancer development. Drug discovery today, V 8., No 2-3, 2011, 113-118
2. J. Engelberg, G. Ropella, Essential operating principles for tumor spheroid grwth. BMC Systems Biology 2008, 2, 110
3. Y. Tung, A. Hsiao, S. Alen. High-throughput 3D spheroid culture and drug testing using 384 hanging drop array. Analyst, 2011, 136, 473-478
4. J. Friedrich, C. Seidel, R. Ebner. Spheroid -based drug screen: considerations and practical approach. Nature protocols, 2009, vol4 no3, 309-323
5. F. Hirschhaeuser, H. Menne, C. Dittfeld, Multicellular tumor spheroids: An underestimated tool is catching up again. Journal of Biotechnology, 2010, 148, 3-15
6. T. Bartosh, J. Ylostalo, A. Mohammadipoor. Aggregation of human mesenchymal stromal cells into 3D spheroids enhances their antiinflammatory properties. PNAS,2010, 107, no 31, 13724-13729
7. J. Frith, M. Res, B. Thomson. Dynamic three-dimensional culture methods enhance mesenchymal stem cell properties and increase therapeutic potential. Tissue engineering, 2010, 16, no 4, 735-749
8. S. Sart, A.Tsai, Y. Li. Three-dimensional aggregates of mesenchymal stem cells: cellular mechanisms, biological properties and applications. Tissue engineering, 2013, Part B, 00, no 00, 1-16
1. H. Dolznig, A. Walzl, Organotypic spheroid cultures to study tumor- stroma interactions during cancer development. Drug discovery today, V 8., No 2-3, 2011, 113-118
2. J. Engelberg, G. Ropella, Essential operating principles for tumor spheroid grwth. BMC Systems Biology 2008, 2, 110
3. Y. Tung, A. Hsiao, S. Alen. High-throughput 3D spheroid culture and drug testing using 384 hanging drop array. Analyst, 2011, 136, 473-478
4. J. Friedrich, C. Seidel, R. Ebner. Spheroid -based drug screen: considerations and practical approach. Nature protocols, 2009, vol4 no3, 309-323
5. F. Hirschhaeuser, H. Menne, C. Dittfeld, Multicellular tumor spheroids: An underestimated tool is catching up again. Journal of Biotechnology, 2010, 148, 3-15
6. T. Bartosh, J. Ylostalo, A. Mohammadipoor. Aggregation of human mesenchymal stromal cells into 3D spheroids enhances their anti-inflammatory properties. PNAS, 2010, 107, no 31, 13724-13729
7. J. Frith, M. Res, B. Thomson. Dynamic three-dimensional culture methods enhance mesenchymal stem cell properties and increase therapeutic potential. Tissue engineering, 2010, 16, no 4, 735-749
8. S. Sart, A.Tsai, Y. Li. Three-dimensional aggregates of mesenchymal stem cells: cellular mechanisms, biological properties and applications. Tissue engineering, 2013, Part B, 00, no 00, 1-16

100 ウェルのアレイ
110 口部
111 上部開口部/口部の上部
112 口部の底部
113 側壁
115 ウェル
116 ウェルの底部
170 リッジ
270 割れ目
401 マイクロウェル
402 フレーム
403 側壁
500 スフェロイド
501 ピラー
505 空間
510 上部
515 ウェル
800 フラスコ
815 上面
820 側壁
850 細胞培養チャンバ
860 ポート
861 ねじぶた
1110 基材
1114 基材
1300 細胞培養培地
1400 細胞培養装置
1410A〜C 細胞培養コンパートメント
1415 トレイ
1420 通気マニホルド
1422 キャップ
1425 開口部
1426 開口部
1427 フィルタ
1429 通気カラム
1430 充填マニホルド
1432 キャップ
1435 開口部
1439 列
1440 側壁
1441 上部空間
1442 通気開口
1443 充填開口
1450 上部内面/上面
1460A〜C 通路/導管空間
1500 スペーサ
1510 プレート
1601 六角形のウェル
2100 細胞培養装置
2110 基材
2115 ウェル
2120 側壁
2152 培養チャンバ
2154 第2のチャンバ
2162 第1のポート
2164 第2のポート
2202 スフェロイド細胞
3100 細胞培養装置
3110 基材
3111 プレート
3113 フレーム
3115 ウェル
3116 ペン先領域
3118 上部開口
3120 側壁表面
3121 変曲点
3122 下部側壁表面
3123 点
3124 上部側壁表面
3130 スフェロイド
3140 細胞培養容積
3142 高さ
3144 直径寸法
3145 第2の容積
3150 基材
3600 細胞培養組立体
3610 底部プレート
3611 主面
3615 マイクロウェル/ウェル
3620 側壁
3650 細胞培養装置
3670 メッシュ
4100 細胞培養装置
4110 底部プレート
4115 マイクロウェル/ウェル
4120 側壁
4140 入口
4145 出口
4200 細胞培養組立体
4560 フレーム
4570 メッシュ
100-well array 110 Mouth 111 Top opening / Top Mouth 112 Mouth bottom 113 Side wall 115 Well 116 Well bottom 170 Ridge 270 Crack 401 Microwell 402 Frame 403 Side wall 500 Spheroid 501 Pillar 505 Space 510 Top 515 Well 800 Flask 815 Top Top 820 Side Wall 850 Cell Culture Chamber 860 Port 861 Screw Lid 1110 Base Material 1114 Base Material 1300 Cell Culture Medium 1400 Cell Culture Equipment 1410A-C Cell Culture Compartment 1415 Tray 1420 Aeration Manifold 1422 Cap 1425 Opening 1426 Opening 1426 1429 Ventilation column 1430 Filled manifold 1432 Cap 1435 Opening 1439 Row 1440 Side wall 1441 Upper space 1442 Ventilation opening 1443 Filled opening 1450 Upper inner surface / Upper surface 1460A-C Passage / Conduit space 1500 Spacer 1510 Plate 1601 Hexagonal well 2100 Cell culture device Base material 2115 Well 2120 Side wall 2152 Culture chamber 2154 Second chamber 2162 First port 2164 Second port 2202 Spheroid cell 3100 Cell culture device 3110 Base material 3111 Plate 3113 Frame 3115 Well 3116 Pen tip area 3118 Top opening 3120 Side wall surface 3121 Variation points 3122 Lower side wall surface 3123 points 3124 Upper side wall surface 3130 Spheroid 3140 Cell culture volume 3142 Height 3144 Diameter dimension 3145 Second volume 3150 Base material 3600 Cell culture assembly 3610 Bottom plate 3611 Main surface 3615 Microwell / well 3620 Side wall 3650 Cell culture device 3670 Mesh 4100 Cell culture device 4110 Bottom plate 4115 Microwell / well 4120 Side wall 4140 Entrance 4145 Exit 4200 Cell culture assembly 4560 Frame 4570 mesh

Claims (10)

マイクロウェルのアレイを含む細胞培養基材であって、各マイクロウェルが、上部ウェルエッジ、波形状のマイクロウェルの側壁、及び、丸みを帯びたウェル底部によって画成された前記マイクロウェル内への開口部を備え、
複数の前記波形状の側壁の間の間隙に、複数の前記マイクロウェルが生成されるように、複数の前記波形状の側壁が位置合わせされている、細胞培養基材。
A cell culture substrate containing an array of microwells, each microwell into said microwell defined by an upper well edge, a corrugated microwell side wall, and a rounded well bottom. With an opening,
A cell culture substrate in which a plurality of the wavy side walls are aligned so that a plurality of the microwells are generated in a gap between the plurality of the wavy side walls.
少なくとも前記丸みを帯びたウェル底部が、非接着性表面を含み、前記丸みを帯びたウェル底部が、ガス透過性材料を含む、請求項1に記載の細胞培養基材。 The cell culture substrate according to claim 1, wherein at least the rounded well bottom comprises a non-adhesive surface and the rounded well bottom comprises a gas permeable material. 前記細胞培養基材が、細胞培養容器の少なくとも一部を含む、請求項1又は2に記載の細胞培養基材。 The cell culture substrate according to claim 1 or 2, wherein the cell culture substrate contains at least a part of a cell culture container. 前記細胞培養容器が、マルチウェルプレート、皿、フラスコ、管、多層フラスコ、側部軟質性のフラスコ、及びバッグからなる群より選択される、請求項3に記載の細胞培養基材。 The cell culture substrate according to claim 3, wherein the cell culture vessel is selected from the group consisting of a multi-well plate, a dish, a flask, a tube, a multi-layer flask, a side soft flask, and a bag. 前記マイクロウェルが、該マイクロウェルの少なくとも1つと単一の液体貯槽との間の流体連通を可能にするように構成される、請求項1に記載の細胞培養基材。 The cell culture substrate of claim 1, wherein the microwells are configured to allow fluid communication between at least one of the microwells and a single liquid reservoir. 前記マイクロウェルの側壁が、前記マイクロウェルの前記開口部から前記マイクロウェルの底部まで波形で延びている、請求項1に記載の細胞培養基材。 The cell culture substrate according to claim 1, wherein the side wall of the microwell extends from the opening of the microwell to the bottom of the microwell in a corrugated manner. 前記マイクロウェルの各々の下部が、前記波形状のマイクロウェルの側壁の下に延び、円形のウェル底部を形成する、請求項1に記載の細胞培養基材。 The cell culture substrate according to claim 1, wherein each lower portion of the microwell extends below the side wall of the corrugated microwell to form a circular well bottom. 前記マイクロウェルの側壁は、複数の前記側壁が周期的に互いに遠く離れ次には近づくような領域を有することにより、波形状になっている、請求項1に記載の細胞培養基材。 The cell culture substrate according to claim 1, wherein the side wall of the microwell has a wavy shape by having a region in which the plurality of side walls are periodically separated from each other and then approached. 前記側壁の周期的な前記領域は、前記側壁が、遠く離れ次には互いに接触することなく近づくような領域であり、前記波形状の側壁の間の間隙にマイクロウェルの列が形成される、請求項8に記載の細胞培養基材。 The periodic region of the side wall is a region in which the side walls are far apart and then approach without contacting each other, and rows of microwells are formed in the gaps between the wavy side walls. The cell culture substrate according to claim 8. 前記側壁の周期的な前記領域は、前記側壁が、遠く離れ次には互いに接触するように近づくような領域であり、前記波形状の側壁の間の間隙にマイクロウェルの列が形成される、請求項8に記載の細胞培養基材。 The periodic region of the side wall is a region in which the side walls are far apart and then approach each other so as to come into contact with each other, and a row of microwells is formed in the gap between the wavy side walls. The cell culture substrate according to claim 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9790465B2 (en) 2013-04-30 2017-10-17 Corning Incorporated Spheroid cell culture well article and methods thereof
SG11201703500XA (en) 2014-10-29 2017-05-30 Corning Inc Perfusion bioreactor platform
CN109196087A (en) * 2016-05-11 2019-01-11 康宁股份有限公司 Structuring bag for cell culture
US20180057784A1 (en) 2016-08-27 2018-03-01 3D Biotek, Llc Bioreactor
JP6256853B1 (en) * 2016-09-13 2018-01-10 次郎 大野 Method for producing three-dimensional cell structure and support used therefor
JP2018108038A (en) * 2016-12-28 2018-07-12 クアーズテック株式会社 Cell culture carrier
JP2020043764A (en) * 2016-12-28 2020-03-26 Agcテクノグラス株式会社 Cell culture substrate and method for manufacturing the same
CN106754364A (en) * 2017-03-14 2017-05-31 南京九寿堂医药科技有限公司 A kind of cell culture container for improving lung cancer stem cell enrichment efficiency
EP3652293A2 (en) * 2017-07-13 2020-05-20 Greiner Bio-One North America, Inc. Culture plates for imaging
US11584906B2 (en) 2017-07-14 2023-02-21 Corning Incorporated Cell culture vessel for 3D culture and methods of culturing 3D cells
US11857970B2 (en) 2017-07-14 2024-01-02 Corning Incorporated Cell culture vessel
WO2019014621A1 (en) * 2017-07-14 2019-01-17 Corning Incorporated Cell culture vessel
JP2020526217A (en) * 2017-07-14 2020-08-31 コーニング インコーポレイテッド Handling feature structure for microcavity cell culture vessels
PL3652290T3 (en) 2017-07-14 2022-08-22 Corning Incorporated 3d cell culture vessels for manual or automatic media exchange
JP7197557B2 (en) 2017-07-14 2022-12-27 コーニング インコーポレイテッド Cell culture vessel with porous support
KR101847044B1 (en) * 2017-09-07 2018-04-09 한국기초과학지원연구원 3 dimensional cell culture plate
JP6978045B2 (en) * 2017-10-03 2021-12-08 Heartseed株式会社 A system for culturing undifferentiated stem cells to induce differentiation of cardiomyocytes and a method for producing cardiomyocytes
WO2019121984A1 (en) * 2017-12-20 2019-06-27 Philip Morris Products S.A. Improved cell culture device
JP7280618B2 (en) * 2017-12-28 2023-05-24 国立大学法人 東京大学 Artificial tissue perfusion device, drug evaluation method using artificial tissue
EP3536402A1 (en) 2018-03-09 2019-09-11 Ibidi Gmbh Sample chamber
CA3102043A1 (en) * 2018-05-30 2019-12-05 Sun Bioscience Sa Well for cultivating biological material
CN111032851B (en) 2018-07-13 2024-03-29 康宁股份有限公司 Microcavity dish having a sidewall with a liquid medium transfer surface
PL3649229T3 (en) 2018-07-13 2021-12-06 Corning Incorporated Cell culture vessels with stabilizer devices
US11661574B2 (en) 2018-07-13 2023-05-30 Corning Incorporated Fluidic devices including microplates with interconnected wells
CN108949524B (en) * 2018-07-26 2021-10-08 上海大学 Cage-structured microporous culture dish for in-vitro cell three-dimensional micro-tissue formation and preparation method thereof
CN109022281A (en) * 2018-08-16 2018-12-18 英诺维尔智能科技(苏州)有限公司 A kind of novel cell culture vessel
WO2020055623A1 (en) 2018-09-11 2020-03-19 Corning Incorporated Pipette structure and methods utilizing same
CN111073816B (en) * 2018-10-19 2023-07-11 博讯生物科技股份有限公司 Culture bottle and culture bottle assembly
CN109456892A (en) * 2018-12-12 2019-03-12 河南医学高等专科学校 A kind of incubator of accelerated cell growth rate
JP2020115781A (en) * 2019-01-23 2020-08-06 ウシオ電機株式会社 Cell culture chip
CN109913371B (en) * 2019-02-01 2020-04-10 南方医科大学珠江医院 Three-dimensional poly-ball culture cavity mould
CN109810895B (en) * 2019-02-27 2021-12-03 西北工业大学 Open type three-dimensional cell culture chip based on contour microcolumn and preparation technology thereof
CN111748470B (en) * 2019-03-29 2023-02-17 北京大橡科技有限公司 3D high-flux organ microchip and preparation method and application thereof
CN111748443B (en) * 2019-03-29 2023-11-17 北京大橡科技有限公司 3D multilayer high-flux organ chip and preparation method and application thereof
CN113924356A (en) * 2019-08-02 2022-01-11 积水化学工业株式会社 Scaffold material for cell culture and vessel for cell culture
US20220290080A1 (en) * 2019-08-16 2022-09-15 Corning Incorporated Cell culture assemblies and methods of using the same
WO2021039882A1 (en) * 2019-08-28 2021-03-04 学校法人東海大学 Method for culturing tie2-positive stem/progenitor cell-containing cell population using culture substrate, and utilization thereof
JP2022550794A (en) 2019-10-03 2022-12-05 コーニング インコーポレイテッド Kits and methods for producing digestive spheroid-stabilized hydrogels
FR3102187A1 (en) 2019-10-17 2021-04-23 D.I.V.A Expertise PROCESS FOR OBTAINING CELL SPHEROIDS
CN110643512B (en) * 2019-11-03 2023-12-29 南京周子未来食品科技有限公司 Porous reticular cultured meat production mould, porous reticular muscle tissue production method based on mould and application of porous reticular cultured meat production mould
US20210147779A1 (en) * 2019-11-15 2021-05-20 City Of Hope System, device and method for production of bioproduct including high density cell respirator (hdcr) for intensified production of adeno-associated viruses (aav) and cell-based production
WO2021108346A1 (en) * 2019-11-25 2021-06-03 Wake Forest University Health Sciences Microwell perfusion plates for organoids and related systems and methods
US20210371788A1 (en) * 2020-05-26 2021-12-02 Cesco Bioengineering Co., Ltd. Apparatus and method for culturing cells
US20220010282A1 (en) * 2020-06-16 2022-01-13 The Broad Institute, Inc. Three-dimensional cell culture, devices, and use thereof
WO2022108968A2 (en) * 2020-11-20 2022-05-27 Corning Incorporated Open-well microcavity plate
AU2022266430A1 (en) * 2021-04-30 2023-12-14 Riken Cord-like aggregates of retinal pigment epithelial cells, device and production method for producing same, and therapeutic agent comprising said cord-like aggregates
JP2023064377A (en) * 2021-10-26 2023-05-11 住友化学株式会社 Cell culture substrate
WO2023074090A1 (en) * 2021-10-29 2023-05-04 株式会社島津製作所 Cell culturing container, cell culturing method, and method for manufacturing cell culturing container
WO2023176949A1 (en) * 2022-03-17 2023-09-21 日産化学株式会社 Cell culture container having high cell utilization efficiency
WO2023212695A2 (en) * 2022-04-29 2023-11-02 The Trustees Of Indiana University Device and methods for engineering and measuring flattened 3d cell cultures
KR20240044258A (en) 2022-09-28 2024-04-04 성균관대학교산학협력단 Device and Method for 3D Artificial tissue culture using mold-based bioprinting

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5256570A (en) * 1992-10-20 1993-10-26 Clyde Robert A Bioreactor configured for various permeable cell supports and culture media
WO2012036011A1 (en) * 2010-09-14 2012-03-22 旭硝子株式会社 Culture substrate
US20140315296A1 (en) * 2006-12-07 2014-10-23 Wilson Wolf Manufacturing Corporation Highly efficient gas permeable devices and methods for culturing cells

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5151366A (en) 1991-05-24 1992-09-29 Invitro Scientific Products, Inc. Cell culture flask
US5272084A (en) * 1991-12-18 1993-12-21 Corning Incorporated Cell culture vessels having interior ridges and method for cultivating cells in same
CN2186755Y (en) * 1994-03-25 1995-01-04 中国科学院成都生物研究所 Multipurpose culture plate
GB9509487D0 (en) 1995-05-10 1995-07-05 Ici Plc Micro relief element & preparation thereof
WO1998015355A2 (en) * 1996-10-10 1998-04-16 Corning Incorporated Tool and method for transfer of drops
CH692583A5 (en) 1998-03-03 2002-08-15 Weidmann H Ag Culture vessel.
JP2004065087A (en) * 2002-08-06 2004-03-04 National Institute For Materials Science Cell culture product for high-density culture and its culture module
EP1400584B1 (en) * 2002-09-20 2007-04-18 Becton Dickinson and Company Roller Bottle
US20040125266A1 (en) 2002-10-30 2004-07-01 Akihiro Miyauchi Functioning substrate with a group of columnar micro pillars and its manufacturing method
US8597597B2 (en) * 2003-06-26 2013-12-03 Seng Enterprises Ltd. Picoliter well holding device and method of making the same
US20080268515A1 (en) * 2004-03-30 2008-10-30 Roy Cullimore Method and apparatus for production and refinement of microbial consortia for the generation of selective therapeutic chemical agents
US7745209B2 (en) 2005-07-26 2010-06-29 Corning Incorporated Multilayered cell culture apparatus
US8361781B2 (en) 2006-01-24 2013-01-29 Brown University Cell aggregation and encapsulation device and method
WO2008106771A1 (en) 2007-03-02 2008-09-12 Mark Ungrin Devices and methods for production of cell aggregates
JP5233187B2 (en) * 2007-07-11 2013-07-10 パナソニック株式会社 Cell electrophysiological sensor
US8178345B2 (en) 2008-05-30 2012-05-15 Corning Incorporated Multilayer cell culture vessels
WO2009148507A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-10 Corning Incorporated Cell culture apparatus having variable topography
WO2010085751A2 (en) 2009-01-26 2010-07-29 The Regents Of The University Of California Apparatus and method for culturing stem cells
US20120129208A1 (en) * 2009-03-18 2012-05-24 Michelle Khine Honeycomb shrink wells for stem cell culture
WO2010110754A1 (en) * 2009-03-26 2010-09-30 Agency For Science, Technology And Research Apparatus for cell or tissue culture
CN102947710B (en) 2010-01-28 2015-01-14 3D生物母体公司 Hanging drop devices, systems and/or methods
GB201105226D0 (en) 2011-03-29 2011-05-11 Univ Leiden Methods
JP2012249547A (en) * 2011-05-31 2012-12-20 Oji Holdings Corp Cell culture substrate and method for manufacturing the same
WO2013042360A1 (en) 2011-09-20 2013-03-28 株式会社クラレ Adherent cell culture method
US9862918B2 (en) * 2012-01-19 2018-01-09 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Well plate and suction device provided with well plate
WO2014165273A1 (en) 2013-03-13 2014-10-09 Innovative Surface Technologies, Inc. Conical devices for three-dimensional aggregate (s) of eukaryotic cells
WO2014156455A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 富士フイルム株式会社 Cell culturing tool
US9790465B2 (en) * 2013-04-30 2017-10-17 Corning Incorporated Spheroid cell culture well article and methods thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5256570A (en) * 1992-10-20 1993-10-26 Clyde Robert A Bioreactor configured for various permeable cell supports and culture media
US20140315296A1 (en) * 2006-12-07 2014-10-23 Wilson Wolf Manufacturing Corporation Highly efficient gas permeable devices and methods for culturing cells
WO2012036011A1 (en) * 2010-09-14 2012-03-22 旭硝子株式会社 Culture substrate

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