JP2023507824A

JP2023507824A - 収縮性組織ベースの分析装置

Info

Publication number: JP2023507824A
Application number: JP2022538398A
Authority: JP
Inventors: ケアクリステンセン，リー; ウィルソン，サンドラ; スカフテーペデルセン，ピーザ; ルイーセラウプブスク，マリー; ベントラーセン，ニルス; ハリングライア，クリストフェルヴォン
Original assignee: Danmarks Tekniskie Universitet
Current assignee: Danmarks Tekniskie Universitet
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2023-02-27
Also published as: US20230023752A1; WO2021123407A1; EP4078175A1

Abstract

収縮性組織ベースの分析装置が提供され、当該分析装置において、収縮性組織のストリップが支持構造によって支持される。支持構造は、実質的に平面のベース要素と、前記ベース要素から延びる第１の支持ピラー及び第２の支持ピラーとを備える。光学検出デバイスは、支持ピラーの反対側のベース要素の側に配置され、支持ピラーのヘッド部分の少なくとも１つから画像データを取得するように配置される。このようにして、収縮性組織のストリップによって引き起こされる支持ピラーの動きは、下から、すなわち、平面のベース要素を通して捉えることができる。

Description

本技術は、収縮性組織ベースの分析装置に関し、当該分析装置において、天然又は人工収縮性組織（ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｃｏｎｔｒａｃｔｉｌｅｔｉｓｓｕｅ）のストリップが支持構造によって支持される。支持構造は、実質的に平面のベース要素と、第１の支持ピラー及び第２の支持ピラーとを備える。収縮性組織のストリップによって引き起こされる一方又は両方の支持ピラーの動きは、下から、すなわち、平面のベース要素を通して捉えることができる。

人工筋肉組織のストリップ(ＭＴＳ：ｍｕｓｃｌｅｔｉｓｓｕｅｓｔｒｉｐ)などの収縮性組織は、薬物スクリーニング、個別化医療、疾患モデリング、組織移植などの応用分野で広く注目されている。特に、医薬品開発パイプラインの医薬品候補は、心臓への悪影響についてスクリーニングする必要がある。これは、人工心筋組織においてｉｎｖｉｔｒｏで最も便利に実行される。

心筋組織の最も重要で最もよく理解されている機能の１つは、その収縮特性である。多くの研究が、３Ｄ、ストリップ形式、力を発生する人工心臓組織(ＥＨＴ)のｉｎｖｉｔｒｏ成長について行われた。ｉｎｖｉｔｒｏ成長した心筋組織の収縮特性の分析により、有人試験なしで人間の心機能の変化を試験することができる。とりわけ、このような試験を利用して、薬物による薬物誘発性心房細動などの心臓関連の副作用が引き起こされる可能性を迅速且つ早期に示すことができる。

生物学的又は合成高分子から作られたコンプライアント材料（ｃｏｍｐｌｉａｎｔｍａｔｅｒｉａｌ）は、分析や高度な細胞培養を含むライフサイエンス分野で広く応用されている。例えば、ヒドロゲルは、調整可能なタンパク質及び細胞接着特性、広く変化する機械的特性、及び溶解した化合物の制御可能な拡散性を提供する。ハイドロゲルなどのコンプライアント材料は、従来、目標とする最終的な３Ｄ形状にキャストされてきたため、実現可能な設計の自由度が制限される。最近の３Ｄプリント方法の出現により、非常に複雑な３Ｄ形状を直接且つ迅速に製造することが可能となった。コンプライアント材料の主要な３Ｄプリント方法には、ポリマー溶液の機械的押し出し (バイオプリンティング)、及び高分子の空間選択的光化学架橋(ステレオリソグラフィー：ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ)が含まれる。

収縮性微小組織工学における主な課題は、その後の失敗につながる「ネッキング（ｎｅｃｋｉｎｇ）」動作に対する、構築された組織の堅牢性である。以前の研究では、人工組織の堅牢性において、ピラーの剛性及びマトリックスの組成の重要性が示された。しかしながら、ピラー自体の幾何学的特徴の影響は、従来の成形アプローチ、例えば、Ｈａｎｓｅｎｅｔａｌ．，ＣｉｒｃｕｌａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１０年７月９日，３５－４４による制限された３Ｄ設計の自由度に依存する可能性が高いため、広く研究されていない。

同様の技術に関する他の出版物には、ＵＳ２０１５／０３１３７０４、及びＬａｒｉｅｔａｌ．，ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＥｙｅＲｅｓｅａｒｃｈ，９４（２０１２）１２８－１３５がある。

上記の問題の少なくともいくつかは、本開示の技術で対処される。

本発明は、収縮性組織ベースの分析装置を提供し、前記分析装置は、少なくとも１つの支持構造を備え、
前記支持構造は、
実質的に平面のベース要素と、
第１の支持ピラー及び第２の支持ピラーであって、各支持ピラーは、前記ベース要素から、前記ベース要素の平面に対して実質的に垂直な方向に延びる、前記第１の支持ピラー及び第２の支持ピラーと、
を備え、
各支持ピラーは、ステム部分とヘッド部分とを含み、各ステム部分は、前記ベース要素と各前記ヘッド部分との間に延在し、
前記支持ピラーの少なくとも一方、好ましくは前記支持ピラーの両方は、前記支持ピラーのヘッド部分の間に延在する軸Ｙ－Ｙに沿って曲がることができ、
収縮性組織のストリップが、前記第１の支持ピラー及び前記第２の支持ピラーのヘッド部分の間に延在し、
前記分析装置は、前記支持ピラーの反対側のベース要素の側に配置された光学検出デバイスを更に備え、
少なくとも１つの支持ピラーのヘッド部分、好ましくは両方の支持ピラーのヘッド部分は、前記光学検出デバイスによって検出できる少なくとも１つの基準マーカーを備え、
少なくとも１つの前記基準マーカーは、ヘッド部分から、少なくとも前記ベース要素の平面に実質的に平行な方向における延長部を有し、
少なくとも１つの前記基準マーカーは、前記支持ピラーの反対側のベース要素の側から、前記光学検出デバイスによって光学的に識別可能であり、
前記光学検出デバイスは、前記ヘッド部分の少なくとも１つの前記基準マーカーのうちの少なくとも１つから画像データを取得するように構成されている。

薬物に対する収縮性組織のストリップの応答を分析するための方法も提供され、前記方法は、
本発明による分析装置を提供するステップと、
前記光学検出デバイスによって、前記第１の支持ピラー及び前記第２の支持ピラーのヘッド部分の少なくとも１つの少なくとも１つの基準マーカーから、第１画像データのセットを取得するステップと、
収縮性組織のストリップに接触するように、薬物を分析装置に導入するステップと、
前記光学検出デバイスによって、前記第１の支持ピラー及び前記第２の支持ピラーのヘッド部分のうちの少なくとも１つから、第２画像データのセットを取得するステップと、
を含む。

本発明の追加の態様は、従属請求項、図面、及び以下の説明文により提供される。

収縮性組織のない状態の支持構造の実施形態を示す図である。収縮性組織のない状態の支持構造の別の実施形態を示す図である。収縮性組織のない状態の支持構造の別の実施形態を示す図である。収縮性組織のない支持構造の実施形態を示す図であって、ピラーのヘッド部分の間に延在するＹ－Ｙ軸に沿って見た図である。図１Ａの支持構造に基づく分析装置を示す図である。組織形成のために統合されたピラーを有するウェル（ｗｅｌｌ）を備える支持構造の設計を示す図であって、（ａ）長方形ピラーを用いた１７０個のマイクロウェルを有するマイクロウェル支持構造であり、（ｂ）長方形ピラーを用いた１０個のミニウェルを有するミニウェル支持構造であり、（ｃ）筋肉の微小組織の形成における局所的なストレスを最小限に抑えるように設計された、涙滴形状のピラーヘッドを有する１０個のミニウェルを備える支持構造である。この設計には、ヘッドに３Ｄ三角形の基準マーカーが追加されており、これによって、ピラー端部の変位の自動的光学的追跡が容易となる。スケールバーは、２ｍｍ(上段)及び５００μｍ(下段)である。図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の支持構造設計に細胞を装填してから、４日間にわたって組織形成を観察し、３日目に圧縮された組織が観察されるまでの観察結果を示す図である。白いスケールバーは２５０μｍであって、黒いスケールバーは５００μｍである。図３ｃの分析装置の代替設計の上面図であって、３つの同一の支持構造が「三つ葉のクローバー」配置のように配置されている(そのうちの１つのみが完全に示されている)。各支持構造は、一対（第１及び第２）の支持ピラーを含み、そのうち、中央に配置されたものは、前記支持ピラーのヘッド部分２２、３２の間で延在する軸Ｙ－Ｙに沿って曲がることができる。図５ａの各ヘッド部分２２、３２は、垂直から約４５度の角度で突出する２つの基準マーカー２６、３６を含む。固定基準マーカーは、３つの支持構造が結合する基準点(中央の十字形)として規定される。図５は、平面ベース要素１０及びレセプタクル（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）４０も示している。図５ａの３Ｄプリンティングされた筋肉組織分析装置の底面図(倒立顕微鏡構成)であって、Ｃ２Ｃ１２マウス筋芽細胞からなる筋肉組織が一対のピラーの間に形成されている。傾斜した移動基準マーカーと水平固定基準マーカーとの両方は、筋肉組織の導入後でも、倒立顕微鏡画像において光学的に異なる特徴を示している。筋肉組織の収縮中の３つの時点(ａ、ｂ、ｃ)で、追跡ソフトウェアとマーカーによって自動的に識別されたヘッド上の基準マーカーを示している。スケールバーは５００μｍである。図３ｃ及び図５ａの分析装置の代替設計の上面図であって、一対の（第１及び第２の）支持ピラーを備える支持構造であって、それぞれが、前記支持ピラーのヘッド部分の間で延在する軸Ｙ－Ｙに沿って曲がることができる。図７ａの各ヘッド部分は、垂直から約４５度の角度で突出する２つの基準マーカーと、ヘッド上のエンボス加工された基準マーカーとを含む。図７ａの３Ｄプリント分析装置の底面図であって、Ｃ２Ｃ１２マウス筋芽細胞からなる筋肉組織は、培養の３日後に支持ピラーの間に形成されている。顕微鏡の対物レンズの焦点面は、突出する基準マーカーの終点と一致するように調整されており、突出する基準マーカーの輪郭が明確に示されている。図７ｂと同じ時点での同じデバイスを示し、焦点面が支持ピラーのエンボス加工されたマーカーの平面と一致するように調整されており、エンボス加工されたマーカーはほとんど検出できない。筋肉組織の更なる圧縮と、それに伴う支持ピラーのより強い偏向を有する４日間の培養の後の同じデバイスを示す図である。焦点面は、輪郭が明確に示されている突出する基準マーカーの終点と一致するように調整されている。この程度の組織の圧縮及び支持ピラーの偏向においては、支持ピラーのエンボス加工された基準マーカーは識別できない。スケールバーは５００μｍである。

したがって、収縮性組織の収縮特性、特に薬物への反応を迅速に分析するために使用できる収縮性組織ベースの分析装置が提供される。

本発明は、筋肉組織などの収縮性組織の収縮挙動の自動分析を可能にする。これは、工業的及び臨床現場での候補薬の毒性及び効果のｉｎｖｉｔｒｏスクリーニングの実行に繋がる。本発明は、倒立顕微鏡構成における収縮挙動の光学的追跡を可能にする設計及び製造方法を含む。本発明は、組織の無菌性を損なうことなく収縮の監視を可能にし、研究中の組織へのアクセスを妨げないため、正立顕微鏡構成で収縮を追跡する方法を採用する従来技術に対する工業的に重要な改善である。

この技術の焦点は「逆幾何学」にあり、本技術において、支持ピラーが固定されている支持構造の側面(すなわち、下)から支持ピラーの偏向が観察される。Ｈａｎｓｅｎらの結果（ＣｉｒｃｕｌａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１０年７月９日、３５－４４ページ)により、その構成でポストの位置を追跡する際の課題が明確に示されている。したがって、Ｈａｎｓｅｎらによれば、自動化された産業環境では明らかに最適ではない筋肉のストリップ自体の目に見える部分を追跡する必要がある。

（支持構造）
分析装置２００は、少なくとも１つの支持構造１００を備える。支持構造は、収縮性組織を支持する装置の構成要素であり、その偏向は光学的手段によって検出することができる。支持構造は、心筋組織などの収縮性組織の原位置（ｉｎ－ｓｉｔｕ）での成長及び支持を可能にする一方で、前記収縮性組織が自律的に又は刺激に応答して収縮することを可能にする。

支持構造の実施形態が図１Ａ－１Ｃに示されている。概括的に言うと、支持構造は、実質的に平面のベース要素１０と、第１の支持ピラー２０及び第２の支持ピラー３０とを備える。必要に応じて追加の支持ピラーが設けられてもよく、一実施形態では、支持構造は１つ以上、例えば、２つ、３つ、又は４つの追加の支持ピラーを更に備えてもよい。

支持構造の実質的に平面のベース要素は、支持ピラーが配置されるベースを提供する。ベース要素が「実質的に平面」であるという点で、それは実質的に平行な上面と下面との間に延在し、上面と下面との間の広がりはこれらの面の広がりよりも遥かに小さい。ベース要素の上面及び下面は、例えば、長方形、正方形、円形、楕円形、又はその他の適切な形状であってもよい。通常、ベース要素の厚さは０．１－１．０ｍｍである。典型的には、ベース要素は、その平面内で２－４０ｍｍの最大延長を有する。ベース要素は、ポリマーマトリックスから適切に形成され、好ましくは、支持ピラーと同じポリマーマトリックスから形成される。

支持構造の支持ピラー２０、３０は、ベース要素１０から、前記ベース要素の平面に対して実質的に垂直な方向に延びる。この方向は、一般に、ベース要素の平面の「上方」として定義される。各支持ピラーは、ステム部分２１、３１及びヘッド部分２２、３２を含み、各ステム部分２１、３１は、ベース要素１０と各前記ヘッド部分２２、３２との間に延在する。好ましくは、各支持ピラーのヘッド部分は、それをステム部分と区別する異なる形状を有するが、ヘッド部分とステム部分とは、同じ形状を有してもよい。重要なことは、前記第１支持ピラー及び第２の支持ピラーの少なくとも一方、好ましくは、前記第１支持ピラー及び第２の支持ピラーの両方が、前記支持ピラーのヘッド部分の間に延在する軸Ｙ－Ｙに沿って曲がることができることである。支持ピラーの柔軟性により、自律的に又は刺激に応じた収縮性組織の収縮が、支持ピラーのヘッド部分に伝達され、そして、分析装置によって検出される。適切的には、軸Ｙ－Ｙは、前記ベース要素の平面に実質的に平行に配置される。これによって、ヘッド部分の光学的追跡とその後の分析を容易にすることができる。

支持ピラーの剛性は、支持ピラーの柔軟性（コンプライアンス）の、好ましくは、０．０１－１０Ｎ／ｍの範囲であって、例えば、０．１－１Ｎ／ｍの範囲である。適切的には、第１の支持ピラー及び第２の支持ピラーのヘッド部分は、軸Ｙ－Ｙに沿って、互いに３ｍｍ以下の距離、例えば、２ｍｍ未満の距離、又は１ｍｍ未満の距離だけ離れている。収縮性組織の全ての部分への酸素の本質的な連続拡散の経路長は、より小さい寸法の組織では短くなるため、この構成により、ヘッド部分間で培養される収縮性組織の生存率が向上する。

第１の支持ピラー及び第２の支持ピラーは、典型的には同じ三次元形状を有する。図１Ａに示す実施形態では、ヘッド部分は実質的に球形であり、ステム部分は実質的に円筒形である。適切的には、この実施形態では、各円筒形ステム部分の軸は、ヘッド部分の各球形体の幾何学的中心を通って延びる。

図１Ｃに示される好ましい実施形態では、各ヘッド部分は、頂点２５、３５に延びる実質的に球状の本体を有する三次元の涙滴形状を有する。各支持ピラーのヘッド部分は、各ヘッド部分の頂点と各球状の本体の幾何学的中心が、前記ヘッド部分の間に延在する同一の軸Ｙ－Ｙに沿って位置するように配置される。各ヘッド部分の頂点は、前記軸Ｙ－Ｙに沿って各球状の本体の前記幾何学的中心の内側に位置する。

図１Ｃによる涙滴形状のピラーヘッドは、鋭い角の周りに同程度の応力集中を導入しない点において、長方形のピラーよりも有利である。これにより、図４ａ及び４ｂの組織に見られる組織が薄くなり、最終的に破壊するリスクが軽減される。ソフトエッジの生体力学キュー（ｃｕｅｓ）を有する涙滴形状のヘッドを使用して、本発明による支持構造で作成された筋肉組織のストリップ（ＭＴＳ）は、培養の３日目に組織損傷を示さない。また、当該ＭＴＳは、図４Ｃに見られるように、より明確な組織形成を示している。

支持ピラーはポリマーマトリックス、好ましくは、ベース要素と同じポリマーマトリックスから適切に形成される。

本発明の分析装置は、固定又は移動光学マーカー（基準マーカー）を含み、これらは、２つの力応答ピラーの製造中に導入され、２つの力応答ピラーの間に筋肉組織が形成し、保持される。基準マーカーは、３Ｄでの材料の選択的削除(エンボス構造)又は材料の選択的追加(突出構造) のいずれかによって規定される３次元物体にすることができる。基準マーカーは、前記ベース要素の平面に垂直する長軸を有するものとして規定することができ、又は、その長軸又は複数の長軸が、前記ベース要素の平面に対して平行でもなく、垂直でもないように規定することができる。例えば、支持ピラーから反対の角度で突出する２つの長方形プリズムであってもよい。

このように、支持構造は、光学的追跡のための基準マーカー２６、３６を備えることができる。基準マーカーを組み込むことによって、筋肉組織の正確な収縮分析が可能となる。ヘッド部分に対して規定された位置でピラーの周りに組織が形成されると、組織付着の高さも明確に規定される。これにより、ピラーの剛性と偏向に基づく収縮力の信頼性の高い計算が可能となる。偏向の長さは、組み込まれた基準マーカーの光学的追跡によって決定できるため、人工筋肉組織のストリップ内の細胞によって加えられる力の計算が可能となる。

高解像度の３Ｄプリンティングにより、デバイスの製造中にサブミリの寸法のこのような非垂直に突出した基準マーカーの導入が可能となる。関連する長さのスケール且つ十分なコンプライアント材料で３Ｄプリンティングによってそのような基準マーカーを製造する能力は、本発明の一部を構成する。これは、Ｈａｎｓｅｎらの先行技術、すなわち、ピラーが成形されるものに対する更なる利点である。

したがって、少なくとも１つの支持ピラー、好ましくは、支持ピラー２０、３０のそれぞれのヘッド部分２２、３２は、光学検出デバイスによって検出できる少なくとも１つの基準マーカー２６、３６を適切に備える。ヘッド部分の光学的追跡を改善するために、各ヘッド部分は、２つ以上の基準マーカーを含むことができる。１つのヘッド部分に２つ以上の基準マーカーが存在する場合、これらはヘッド部分から異なる方向に延びることが好ましい。一態様では、各支持ピラーのヘッド部分は、少なくとも１つの基準マーカーを適切に備える。別の態様では、１つの支持ピラーのヘッド部分は、少なくとも１つの基準マーカーを含み、その移動は、支持構造又は分析装置の他の場所に存在する別の固定基準マーカーに対して追跡される。

基準マーカーがヘッド部分から延びて、ベース要素の平面の下から目視できる場合には、ベース要素の平面の「下」からの基準マーカーの光学的追跡が可能である。平面の下からの基準マーカー及びヘッド部分の可視性は、ヘッド部分の一部を取り囲む収縮性組織の存在によって更に妨げられる可能性がある。したがって、少なくとも１つの基準マーカー２６、３６は、（それぞれの）ヘッド部分２２、３２（その上に配置されている）から、少なくとも前記ベース要素１０の平面に実質的に平行な方向に、好ましくは、且つ前記軸Ｙ－Ｙに実質的に垂直な方向に延長部を有する。

図１Ｄに示す特定の実施形態では、基準マーカー及び各支持ピラーのヘッド部分は、２つのヘッド部分の間に延在する軸Ｙ－Ｙに沿って見たとき、「Ｙ」字形を形成している。好ましくは、各支持ピラーの基準マーカー、ヘッド部分、及びステム部分は、ベース要素の平面に対して垂直に延びる平面において、基本的に同一平面上にある。この設計により、基本要素の平面の「下」から基準マーカーがよく見える。同時に、マーカーとピラーが「Ｙ」字形であって、初期フォーカスがマーカーの下部にある場合、ピラーが曲がるとマーカーの高い部分が鮮鋭なフォーカスとなる。このように、「Ｙ」字形構成において、広範囲の収縮に対して、鮮鋭なフォーカスを維持することができる。

この実施形態に係る分析装置では、少なくとも１つの基準マーカーは、ヘッド部分からの主延長部を有することができ、当該主延長部は、各支持ピラーに沿って、ベース要素の平面に実質的に垂直に延びる軸に対して、３０－６０度、好ましくは。４０－５０度、より好ましくは、４５度の角度で整列される。特に、少なくとも１つの基準マーカーは、ヘッド部分からベース要素から離れる方向に適切に延びる。

分析装置の支持構造は、前記支持ピラーの反対側（すなわち、支持構造の「下」）のベース要素の面に配置された半透明スライド１１０を備えることができる。光学検出デバイス２２０は、前記実質的に平面のベース要素の反対側の半透明スライドの側（すなわち、半透明スライドの下）に配置される。半透明スライドは、支持構造の追加的サポートとして機能する。支持構造は、半透明スライド上に形成することができ、その後、半透明スライドを含む支持構造を分析装置に組み込むことができる。適切には、少なくとも平面ベース要素及び半透明スライド（存在する場合）は、可視光に対して少なくとも部分的に透明である。好ましくは、支持ピラー及び基準マーカーも、可視光に対して少なくとも部分的に透明である。本明細書の文脈において、「可視光」は、４００ｎｍから７００ｎｍの間の波長を有する電磁放射を意味する。

図１Ｂ及び１Ｃに示すように、支持構造は、レセプタクル４０を更に備えることができる。レセプタクルは、底壁４１と少なくとも１つの側壁４２とを備える。底壁は少なくとも２つの開口部を有し、各支持ピラーのステム部分は前記開口部のうちの１つを通って延びる。少なくとも１つの側壁は、レセプタクルが内部容積を規定するように、底壁から、ベース要素から離れる方向に延び、ヘッド部分は完全に前記内部容積内に配置される。レセプタクルは、幹細胞、収縮性前駆細胞、又は収縮性組織細胞、並びに成長培地中の関連する間質細胞及び組織形成前のゲル形成成分を支持する。

支持構造は、組織形成を促進する微細構造を含むことができる。一態様では、微細構造は、ピラー間の軸に沿って形成される組織において方向性を誘導することができる。第２の態様では、組織の滑りを制限するための柱の断面の局所的な縮小又は拡大の存在によって、微細構造は、支持ピラー上の所定の位置で組織形成を誘発することができる。第３の態様では、微細構造は、ピラー間の軸に沿って徐々に変化する寸法の支持を、例えば、柱間の軸に平行な長軸を有する涙滴形状のヘッド部分の形式で提供することによって、組織の形成における過剰な引張応力を低減することができる。

支持構造は、３Ｄプリンティングを利用して製造することができる。３Ｄプリンティングは、より広い設計スペクトルを可能にし、機械的に誘導された組織分化の可能性を更に開拓する可能性を与える。したがって、一態様では、ベース要素、支持ピラー、基準マーカー、及びレセプタクルは、好ましくは、同じポリマーマトリックスから、３Ｄプリンティングにより形成される。ポリマーマトリックスは、好ましくは、コンプライアントポリマーマトリックスであり、より好ましくは、ヒドロゲルポリマーマトリックス、例えば、ポリ（エチレングリコール）ベースのポリマーマトリックスである。

（収縮性組織）
収縮性組織のストリップ２１０は、前記第１の支柱２０及び第２の支柱３０のヘッド部分２２、３２の間に延在する。収縮性組織は、筋肉組織であり、例えば、心筋組織、骨格筋組織、又は平滑筋組織である。これらのうち、心筋組織が好ましい。

筋肉組織は、
細胞の生存を支持する成分及び培地のゲル化を誘導する成分を含む培地であって、フィブリノーゲン、アプロチニン、及びトロンビンの混合物、又はゼラチンメタクリロイルとフリーラジカル光開始剤の混合物、又はＩ型コラーゲンと重炭酸塩との混合物のいずれかである培養培地中に、本明細書に記載の支持構造に筋肉組織前駆細胞又は筋肉組織細胞を播種するステップと、
組織が形成されるまで、前記支持構造及び筋肉組織細胞をインキュベート（ｉｎｃｕｂａｔｉｎｇ）又は照射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇ）するステップと、
前記筋肉組織細胞を、適切的には２－４０日間培養し、電気的刺激、代謝的刺激、及び機械的刺激のうちの１つ以上の組み合わせを介して、形成された組織を刺激するステップと、
そして、前記第１の支持ピラー及び第２の支持ピラーのヘッド部分の間に延在する筋肉組織のストリップを有する、本明細書に記載の支持構造を提供するステップと、
を含む、
方法により、前述した支持構造上に形成することができる。

本技術で使用される細胞は、好適的には哺乳動物幹細胞、前駆細胞、又は筋肉組織細胞であり、好ましくは、ヒト幹細胞、前駆細胞、又は筋肉組織細胞である。細胞が幹細胞に由来する場合、幹細胞は胎児由来又は非胎児由来であってもよく、好ましくは、真皮皮膚細胞（線維芽細胞）などの非胎児由来であってもよい。以下の実施例で使用される細胞は、ヒト人工多能性幹細胞由来の心臓前駆細胞（ｈｉＰＳＣ－心筋細胞）、又はマウス筋芽細胞（Ｃ２Ｃ１２）のいずれかである。

（光学検出デバイス）
分析装置２００は、前記支持ピラーの反対側のベース要素の側（すなわち、支持構造の下方）に配置された光学検出デバイス２２０を更に備える。分析装置は、前記第１の支持ピラー及び第２の支持ピラーのヘッド部分のうちの少なくとも１つから画像データを取得するように構成される。適切的には、光学検出デバイスは、ビデオカメラなどのカメラであり、好ましくは、１倍対物レンズを備えたＣＭＯＳ又はＣＣＤベースのイメージセンサである。画像データは、ビデオ画像データであることが好ましい。画像データは、コンピュータソフトウェアを使用して処理されることによって、筋肉組織の収縮を分析することができる。

支持構造の下に光学検出デバイスを配置するによって、筋肉組織をデバイス内でｉｎ－ｓｉｔｕで成長させ、組織を干渉ことなく、また、支持構造を動かすことなく直接に分析できる利点が得られる。更に、光学的検出及び関連する電子機器は、支持構造の「湿った」上側（細胞増殖培地及び薬物が支持構造に導入される場所）から離れて配置することができる。

（分析装置）
図１Ａの支持装置に基づく分析装置の概略図を図２に示す。

分析装置は、電源に接続され、心筋組織のストリップに電気的刺激を与えるように構成された一対の電極を更に備えることができる。これらは、薬物に対する反応を測定する際に、筋肉組織の収縮を誘発するために使用される。更に、電気的刺激は、幹細胞から筋肉組織を成熟させるときに使用することができる。

分析装置は、少なくとも１つの薬物を前記筋肉組織のストリップに提供するための少なくとも１つの投与手段を更に備えることができる。

（アレイ（Ａｒｒａｙ））
アレイ、例えば、９６ウェル（ｗｅｌｌ）のプラットフォームは、筋肉組織の製造、培養、及び分析のために提供される。

したがって、本明細書に記載の分析装置は、平面アレイに配置された複数の支持構造を備えることができる。アレイ内の全ての支持構造の平面ベース要素は、前記アレイの平面内で実質的に同一平面上にある。アレイ内の全ての支持構造の支持ピラーは、平面アレイの同一の面に配置される。このようなアレイは、薬物に対する筋肉組織の応答の迅速なスクリーニングの機能を提供する。

一態様では、分析装置はマルチウェルプレート（ｍｕｌｔｉｗｅｌｌｐｌａｔｅ）であり、前記マルチウェルプレートは、実質的に平面の上面及び下面を有し、前記上面において開いている複数のウェル（ｗｅｌｌ）を備え、前記マルチウェルプレートの少なくとも１つのウェル、好ましくは全てのウェルが、本明細書で規定される支持構造を備える。

当該アレイは、１つの光学検出デバイスを支持ピラーの反対側の平面アレイの側に配置することができ、当該光学検出デバイスは前記アレイの平面内で移動可能である。このようにして、１つの光学検出デバイスを使用して、筋肉組織の複数のストリップを分析することができる。

代替的に、当該アレイは、複数の光学検出デバイスを支持ピラーの反対側の平面アレイの側に配置することができ、各光学検出デバイスは、各支持構造の前記第１の支持ピラー及び第２の支持ピラーのヘッド部分の少なくとも１つからの画像データを取得するように配置される。

薬物に対する収縮性組織のストリップの応答を分析するための方法も提供され、前記方法は、
本明細書に記載の分析装置を提供するステップと、
前記光学検出デバイスによって、第１の支持ピラー及び第２の支持ピラーのヘッド部分の少なくとも１つの少なくとも１つの基準マーカーから、第１画像データのセットを取得するステップと、
薬物が心筋組織のストリップに接触するように、当該薬物を分析装置に導入するステップと、
前記光学検出デバイスによって、第１の支持ピラー及び第２の支持ピラーのヘッド部分の少なくとも１つから第２画像データのセットを取得するステップと、
を含む。

有利的には、収縮性組織のストリップは、少なくとも第１画像データのセット及び第２画像データのセットの取得中に、パルス電気信号の適用によってペース付けられる。

上記で分析された「応答」は、収縮性組織のストリップの収縮応答であってもよく、第２画像データのセットは、前記薬物に対する前記収縮性組織のストリップの収縮応答の特性であってもよい。第１画像データのセット及び／又は第２画像データのセットは、ビデオ画像データであってもよい。

（実施例）
（材料及び方法）
（光造形３Ｄプリンティング及びプリンティングソリューションの構成）
ポリ(エチレングリコール)ジアクリレートＭｎ７００ｇ・ｍｏｌ^－１(ＰＥＧＤＡ、４５５００８、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ)ヒドロゲルから作られた３Ｄ支持構造は、高解像度３Ｄプリンターを使用した投影光造形によって得られた。プリンターは、横方向の寸法が１０．８μｍのピクセルピッチのデジタルミラー構造（ＤＭＤ）に表示される動的画像の１対１の投影を使用した。水性印刷溶液は、２００ｍｇ／ｍＬのＰＥＧＤＡ (２０％ＰＥＧＤＡ」)又は５００ｍｇ／ｍＬのＰＥＧＤＡ (５０％ＰＥＧＤＡ」)を含む超高純度のＭｉｌｌｉＱ水(ＭＱ，Ｍｅｒｃｋ－Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）に、５ｍｇ／ｍＬの光開始剤(リチウムフェニル－２，４，６－トリメチルベンゾイルホスフィネート、ＬＡＰ、Ａｌｌｅｖｉ又は９００８８９、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ)、及び９ｍｇ／ｍＬの光吸収剤(キノリンイエロー（ｑｕｉｎｏｌｉｎｅｙｅｌｌｏｗ、ＱＹ、３０９０５２、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ)が溶解されたものを含む。溶液成分を室温で混合し、３０分間脱気することで、イニシエーター光と干渉し、３Ｄプリントされる物体の変形を引き起こす気泡を回避した。

コンピュータ支援設計(ＣＡＤ)構造は、ＡｕｔｏｄｅｓｋＩｎｖｅｎｔｏｒＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌを使用して、プリンターのＤＭＤのピクセルピッチ(１０．８μｍ)の倍数に適合する寸法で描画された。これにより、ＣＡＤ設計寸法と比較して、プリントされる物体の最大の可能な寸法の精度が保証される。ＣＡＤ構造は、オープンソースのＳｌｉｃ３ｒソフトウェア(ｗｗｗ．ｓｌｉｃ３ｒ．ｏｒｇ）を使用して２０μｍの厚さでスライスされた。スライスされた構造は、それぞれ５０％ＰＥＧＤＡ及び２０％ＰＥＧＤＡに対して、強度２０ｍＷ／ｃｍ^２の３６５ｎｍの光で３秒又は５秒の露光で、３Ｄプリントされた。構造は、表面処理されたガラスカバースリップ(２２×２２ｍｍ＃４、Ｍｅｎｚｅｌ－Ｇｌａｓｅｒ)に３Ｄプリントされた。表面処理により、カバースリップ上にメタクリレート層が提供され、プリントされた物体とガラスカバースライドとの間の化学的架橋が可能となった。

(支持構造の準備)
筋肉組織のストリップ(ＭＴＳ)を生成するために、５つの異なる支持構造が作製された。支持ピラーを用いた、検討された細胞播種プラットフォームから２つの設計が選択された(図１ａ及び図１ｂ)。第３の設計（図１ｃ、本発明によるもの）は、垂直の支持ピラーの周りの応力集中を最小限に抑えて、より堅牢なＭＴＳ形成を促進するように開発された。第４の設計（図５ａ、本発明によるもの）は、ピラーのヘッド部分から反対の角度で延びる基準マーカーと、固定基準マーカーとを含む。第５の設計（図７ａ、本発明によるもの）は、第４の設計のように、ピラーヘッドから延在する基準マーカーを有し、更にピラーヘッド上のエンボス加工された基準マーカーを有する。

３Ｄプリントされた支持構造は、プリンティングした後少なくとも２４時間、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）で洗浄された。液体を２回交換して、架橋ＰＥＧＤＡネットワークから残留のプリント溶液を洗い流した。滅菌は、プリントされた支持構造を７０％ｖ／ｖエタノール/水に１０分間浸漬した後、ＵＶ－Ｃ(２５４ｎｍ)に１５分間曝露することによって実行された(ＭｉｎｉＵＶＳｔｅｒｉｌｉｓａｔｉｏｎＣａｂｉｎｅｔ，ＣｌｅａｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）。支持構造は、細胞培養前に水をＰＢＳに確実に交換するために、使用するまでＰＢＳで滅菌保存された。細胞を支持構造に播種する前に、ＰＢＳを除去し、糸くずの出ない滅菌紙でプラットフォームを吸いとることで、ウェルが空であることを確保した。

（細胞の播種と培養）
Ｃ２Ｃ１２マウス筋芽細胞(Ｃ３Ｈ筋芽細胞、９１０３１１０１、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ)が使用された。１０％ウシ胎仔血清（ＦＢＳ）（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）を含むＤＭＥＭ高グルコース（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）、及び１％ペニシリン／ストレプトミオシン（Ｐ／Ｓ、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）により構成された増殖培地を使用して、細胞を培養中に維持した。組織形成は、１０ｍｇ／ｍＬフィブリノーゲン(Ｆ８６３０、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ)、０．５μｇ／ｍＬアプロチニン(Ａ１１５３、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ)、２０％(ｖ／ｖ)マトリゲル(３５４２７７、Ｃｏｒｎｉｎｇ)、及び３Ｕ／ｍＬトロンビン(Ｔ７５１３、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ)の溶液中で１０×１０^６細胞／ｍＬで懸濁した細胞をキャスト（ｃａｓｔｉｎｇ）することで開始され、増殖培地に入れ、準備した支持構造に注入した。溶液は、キャストまでゲル化を防ぐために氷上に保たれた。より大きな支持構造のウェル(図１ｂ及び図１ｃ)は、３．５μＬの細胞懸濁液で個別に装填された。より小さい支持構造のウェル(図１ａ)は、２段階のプロセスで装填された。最初に、２００μＬの細胞懸濁液を支持構造の全てのウェルの上に載せた。次に、支持構造を遠心分離機で２００ｇにつき１０秒間回転させ、懸濁液をウェル内に入れ込んだ。装填された支持構造は、増殖培地が添加される前にフィブリンマトリックス（ｆｉｂｒｉｎｍａｔｒｉｘ）を形成させるために、３７℃で３０分間インキュベートされた。培養２日後、培地を２％ＦＢＳ及び１％Ｐ／Ｓを含むＤＭＥＭ高グルコースに交換して、筋芽細胞の筋管への融合を促進した。培地交換は、培養時間を通して２－３日ごとに行われた。

（生存率染色）
染色は、２μｇ／μＬカルセインＡＭ（１５５６０５９７、ＦｉｓｈｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）、４μｇ／ｍＬヨウ化プロピジウム（８１８４５、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）、及び２μｇ／ｍＬＨｏｅｃｈｓｔ３４５８０（Ｈ２１４８６、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）を用いて、３７℃で１時間インキュベートすることによって行われた。次いで、試料を培地で洗浄した後、Ｈｏｅｃｈｓｔ３４５８０、カルセインＡＭ、及びヨウ化プロピジウムのそれぞれについて、４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、及び５５５ｎｍの励起波長で、Ｚｅｉｓｓ１０×／０．３ＮＡＥｐｉｐｌａｎＮｅｏｆｌｕａｒ対物レンズを用いて、ＺｅｉｓｓＬＳＭ７００で共焦点イメージングを行った。記録されたＺ－ｓｔａｃｋｓは、最大強度投影によってＦＩＪＩ／ＩｍａｇｅＪの２Ｄ画像に合成された。

（筋肉組織のストリップ(ＭＴＳ)の形成）
マウス筋芽細胞は、３つの異なる支持構造内のフィブリン／マトリゲルマトリックス（ｆｉｂｒｉｎ／Ｍａｔｒｉｇｅｌｍａｔｒｉｘ）に１０×１０^６細胞／ｍＬでキャストされた。細胞は、互いに近接しているときに分化を開始する。分化すると、筋芽細胞が融合して筋管を形成する。細胞の伸長は分化の兆候であり、細胞収縮に応答してサルコメア（ｓａｒｏｍｅｒｅｓ）の整列を示す。サルコメアが整列すると、細胞は伸長方向においてより大きな力を発揮できる。細胞を含んだフィブリン／マトリゲルマトリックスがピラーの周りに埋め込まれているため、細胞のマトリックスの収縮はピラーによって制限されることによって、細長い構造が形成され、最終的にＭＴＳが形成された。

ピラーの剛性は、細胞が収縮するときに反対の力を提供し続けた。培養の２４時間後、細胞はフィブリンマトリックスを収縮し始め、２つのピラーを囲む組織が形成された(図４)。播種の２日後、明確な組織が全ての設計で見られた。

図３ａの支持構造では、形成された組織は、組織形成に寄与することなく、マトリックスに捕捉された過剰な細胞に囲まれていた。図３ａの設計では、ウェルのサイズが小さいため、ウェルあたりの細胞数が少ないが、多くの細胞が失われるため、非常に非効率的な細胞播種方法を要する。図３ａ及び図３ｂの支持構造の両方において、組織は、図４ａ及び図４ｂに見られるように、ネッキング（ｎｅｃｋｉｎｇ）のために薄くなり、最終的に組織が破壊する危険性がある。ネッキングは、細胞の種類に関係なく、人工組織を破壊することが知られており、組織工学に深刻な課題をもたらしている。本発明による涙滴形状のピラーヘッドは、角の周りに同程度の応力集中を導入しないことで、長方形のピラーよりも有利である。これにより、図４ａ及び図４ｂの組織に見られる組織が薄くなり、最終的に破壊するリスクが軽減される。ソフトエッジの生体力学キュー（ｃｕｅｓ）を有する涙滴形状のヘッドを使用して、本発明による支持構造で作成された筋肉組織のストリップ（ＭＴＳ）は、培養の３日目に組織損傷を示さなかった。このＭＴＳは、図４ｃに見られるように、より明確な組織形成も示した。全ての人工組織は、細胞の生存率が高く、整列した細胞を有するタイトな細胞構造を示した。

図５ａ及び図７ａに示すように、ピラーヘッドに基準マーカーが突出している支持構造の設計は、基準マーカーが突出していない設計と同様にＭＴＳの形成を支持する。図５ｂは、図５ａの設計で形成されたＭＴＳの底面図の顕微鏡写真を示し、図７ｂ－図７ｄは、図７ａの設計で培養の３日目(図７ｂ＋７ｃ)、及び培養の４日目(図７ｄ)で形成されたＭＴＳの底面図をそれぞれ示している。図７ｂ－図７ｄは、不透明な組織がピラーヘッドを包み込み、また、ピラーヘッドの偏向が増加することにより、エンボス加工されたプロファイルの光学的歪みによって、ピラーヘッドにエンボス加工された基準マーカーが時間の経過とともにどのように識別しにくくなるかを示している。突出している基準マーカーのプロファイルと軸方向の位置は、全ての時点ではっきりと見える状態が維持された。ベース平面と一致しない基準マーカーの突出方向の選択は、多数のピラー偏向に対して一定の焦点距離で基準マーカーの少なくとも一部を高光学品質で画像化することを可能にする。

（光学分析）
図３の支持構造設計における組織の収縮は、Ｍｏｔｉｃ実体顕微鏡に取り付けられたカスタムメイドのステージインキュベータ（ｉｎｃｕｂａｔｏｒ）を使用してモニタされた。画像は５分ごとに記録された。カスタムメイドの追跡ソフトウェアを使用して、取得した画像シーケンスにおけるピラーヘッドの光学マーカーを追跡した。図６は、筋肉組織の収縮中の３つの時点(ａ、ｂ、ｃ)で、追跡ソフトウェア及びマーカーによって自動的に識別されたヘッドにおける基準マーカーを示している。スケールバーは５００マイクロメートルである。

Claims

収縮性組織ベースの分析装置（２００）であって、前記分析装置（２００）は、少なくとも１つの支持構造（１００）を備え、
前記支持構造（１００）は、
実質的に平面のベース要素（１０）と、
第１の支持ピラー（２０）及び第２の支持ピラー（３０）であって、各前記支持ピラー（２０，３０）は、前記ベース要素（１０）から、前記ベース要素（１０）の平面に対して実質的に垂直な方向に延びる、前記第１の支持ピラー（２０）及び第２の支持ピラー（３０）と、
を備え、
各前記支持ピラー（２０，３０）は、ステム部分（２１、３１）とヘッド部分（２２、３２）とを含み、各ステム部分（２１、３１）は、前記ベース要素（１０）と各前記ヘッド部分（２２、３２）との間に延在し、
前記支持ピラー（２０、３０）の少なくとも一方、好ましくは前記支持ピラー（２０、３０）の両方は、前記支持ピラー（２０、３０）の前記ヘッド部分（２２、３２）の間に延在する軸Ｙ－Ｙに沿って曲がることができ、
収縮性組織のストリップ（２１０）は、前記第１の支持ピラー（２０）及び第２の支持ピラー（３０）の前記ヘッド部分（２２、３２）の間に延在し、
前記分析装置（２００）は、前記支持ピラー（２０、３０）の反対側の前記ベース要素（１０）の側に配置された光学検出デバイス（２２０）を更に備え、
少なくとも１つの前記支持ピラー（２０、３０）の前記ヘッド部分、好ましくは両方の前記支持ピラー（２０、３０）の前記ヘッド部分（２２、３２）は、前記光学検出デバイス（２２０）によって検出できる少なくとも１つの基準マーカー（２６、３６）を備え、
少なくとも１つの前記基準マーカー（２６、３６）は、前記ヘッド部分（２２、３２）から、少なくとも前記ベース要素（１０）の平面に実質的に平行な方向における延長部を有し、
少なくとも１つの前記基準マーカー（２６、３６）は、前記支持ピラー（２０、３０）の反対側の前記ベース要素（１０）の側から、前記光学検出デバイス（２２０）によって光学的に識別可能であり、
前記光学検出デバイス（２２０）は、前記ヘッド部分（２２、３２）の少なくとも１つの前記基準マーカー（２６、３６）のうちの少なくとも１つから画像データを取得するように構成されている、
分析装置（２００）。
少なくとも１つの前記基準マーカー（２６、３６）は、前記収縮性組織のストリップ（２１０）及び前記支持ピラー（２０、３０）を越えて、少なくとも前記ベース要素（１０）の平面に実質的に平行な方向において延びる、
請求項１に記載の分析装置（２００）。
少なくとも１つの前記基準マーカー（２６、３６）は更に、前記ヘッド部分（２２、３２）から、少なくとも前記軸Ｙ－Ｙに実質的に垂直する方向における延長部を有する、
請求項１又は２に記載の分析装置（２００）。
少なくとも１つの前記基準マーカー（２６、３６）は、前記ヘッド部分（２２、３２）からの主延長部を有し、
前記主延長部は、各前記支持ピラー（２０、３０）に沿って、前記ベース要素（１０）の平面に実質的に垂直に延びる軸に対して、３０－６０度、好ましくは。４０－５０度、より好ましくは、４５度の角度で整列される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の分析装置（２００）。
少なくとも１つの前記基準マーカー（２６、３６）は、前記ヘッド部分（２２、３２）から、前記ベース要素（１０）から離れる方向に延びる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の分析装置（２００）。
電源に接続され、心筋組織のストリップ（２１０）に電気的刺激を与えるように構成された一対の電極（２０１、２０２）を更に備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の分析装置（２００）。
前記分析装置（２００）の前記支持構造（１００）は、前記支持ピラー（２０、３０）の反対側の前記実質的に平面のベース要素（１０）の面に配置された半透明スライド（１１０）を備え、
前記光学検出デバイス（２２０）は、前記実質的に平面のベース要素（１０）の反対側の前記半透明スライド（１１０）の側に配置されている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の分析装置（２００）。
前記ヘッド部分（２２、３２）は、前記軸Ｙ－Ｙに沿って、２ｍｍ以下の距離だけ互いに離れている、
請求項１から７のいずれか１項に記載の分析装置（２００）。
前記軸Ｙ－Ｙは、前記ベース要素（１０）の平面に実質的に平行に配置されている、
請求項１から８のいずれか１項に記載の分析装置（２００）。
少なくとも前記平面のベース要素（１０）及び前記半透明スライド（１１０）、好ましくは、並びに前記支持ピラー（２０、３０）及び前記基準マーカー（２６、３６）は、可視光に対して少なくとも部分的に透明である、
請求項１から９のいずれか１項に記載の分析装置（２００）。
前記ヘッド部分（２２、３２）は、頂点（２５、３５）まで延びる実質的に球状の本体を有する三次元の涙滴形状を有し、
各前記支持ピラー（２０、３０）の前記ヘッド部分（２２、３２）は、前記ヘッド部分（２２、３２）の前記頂点（２５、３５）及び各球状の本体の幾何学的中心が、前記軸Ｙ－Ｙに沿って位置するように配置され、
各前記ヘッド部分（２２、３２）の前記頂点（２５、３５）は、前記軸Ｙ－Ｙに沿って各球状の本体の前記幾何学的中心の内側に位置する、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の分析装置（２００）。
レセプタクル（４０）を更に備え、前記レセプタクル（４０）は、底壁（４１）と少なくとも１つの側壁（４２）とを備え、前記底壁（４１）は、少なくとも２つの開口部（４１’）を有し、
前記支持ピラー（２０、３０）の各ステム部分（２１、３１）は、前記開口部（４１’）のうちの１つを通って延び、
少なくとも１つの前記側壁（４２）は、前記レセプタクル（４０））が内部容積を規定するように、前記底壁（４１）から、前記ベース要素（１０）から離れる方向に延び、
前記ヘッド部分（２２、３２）は、完全に前記内部容積内に配置される、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の分析装置（２００）。
前記筋肉組織のストリップに少なくとも１つの薬物を提供するための少なくとも１つの投与手段を更に備える、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の分析装置（２００）。
前記ベース要素（１０）と、前記支持ピラー（２０、３０）と、前記レセプタクル（４０）とは、同じポリマーマトリックス、好ましくは、コンプライアントポリマーマトリックス、より好ましくは、ヒドロゲルポリマーマトリックス、例えば、ポリ（エチレングリコール）ベースのポリマーマトリックスから形成され、好ましくは、３Ｄプリントされる、
請求項１から１３のいずれか１項に記載の分析装置（２００）。
前記分析装置（２００）は、平面のアレイ（２５０）内に配置された複数の支持構造（１００）を備え、
前記アレイ（２５０）内の全ての支持構造（１００）の前記平面のベース要素（１０）は、前記アレイ（２５０）の平面内で実質的に同一平面上にあり、
前記アレイ内の全ての支持構造（１００）の前記支持ピラー（２０、３０）は、前記平面のアレイ（２５０）の同一の面に配置されている、
請求項１から１４のいずれか１項に記載の分析装置（２００）。
マルチウェルプレートであって、前記マルチウェルプレートは、実質的に平面の上面及び下面を有し、前記上面において開いている複数のウェルを含み、
前記マルチウェルプレートの少なくとも１つのウェル、好ましくは全てのウェルが、請求項１から１３のいずれか１項に記載の前記支持構造（１００）を備える、
請求項１５に記載の分析装置（２００）。
１つの光学検出デバイス（２２０）が、前記支持ピラー（２０、３０）の反対側の前記平面のアレイ（２５０）の側に配置され、
前記光学検出デバイス（２２０）は、前記アレイ（２５０）の平面内で移動可能である、
請求項１５又は１６に記載の分析装置（２００）。
前記支持ピラー（２０、３０）の反対側の前記平面のアレイ（２５０）の側に配置された複数の光学検出デバイス（２２０）を備え、
各前記光学検出デバイス（２２０）は、各支持構造（１００）の前記第１の支持ピラー（２０）及び第２の支持ピラー（３０）の前記ヘッド部分（２２、３２）のうちの少なくとも１つから画像データを取得するように構成されている、
請求項１５から１７のいずれか１項に記載の分析装置（２００）。
薬物に対する心筋組織のストリップ（２１０）の応答を分析するための方法であって、
請求項１から１８のいずれか１項に記載の前記分析装置（２００）を提供するステップと、
前記光学検出デバイス（２２０）によって、前記第１の支持ピラー（２０）及び第２の支持ピラー（３０）の前記ヘッド部分（２２、３２）のうちの少なくとも１つの少なくとも１つの基準マーカー(２６、３６)から、第１画像データのセットを取得するステップと、
前記収縮性組織のストリップ（２１０）に接触するように、前記薬物を前記分析装置（２００）に導入するステップと、
前記光学検出デバイス（２２０）によって、前記第１の支持ピラー（２０）及び第２の支持ピラー（３０）の前記ヘッド部分（２２、３２）のうちの少なくとも１つから、第２画像データのセットを取得するステップと、
を含む、
方法。
前記収縮性組織のストリップ（２１０）は、少なくとも前記第１画像データのセット及び前記第２画像データのセットの取得中に、パルスの電気信号の適用によってペース付けられる、
請求項１９に記載の方法。
前記応答は、前記収縮性組織のストリップ（２１０）の収縮応答であり、
前記第２画像データのセットは、前記薬物に対する前記収縮性組織のストリップ（２１０）の収縮応答の特性である、
請求項１９又は２０に記載の方法。
前記第１画像データのセット及び／又は前記第２画像データのセットは、ビデオ画像データである、
請求項１９から２１のいずれか１項に記載の方法。