JP2023553838A - 個人化された医薬品及び薬剤の開発で使用される有機マイクロ球状体 - Google Patents

Abstract

本明細書に開示されるのは、有機マイクロ球状体を形成するシステム、装置、及び方法である。幾つかの変形では、システムは、生体試料と流体の混合物から１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成された有機マイクロ球状体生成器を含み得る。コントローラを撮像デバイスに結合し得る。コントローラは、混合物又は１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数に対応する撮像データを受信し、少なくとも撮像データに基づいて１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数の特性を推定するように構成し得る。

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０２０年１１月２５日付けで出願された米国仮特許出願第６３／１１８，５２８号の優先権を主張するものであり、その内容は全体的に、参照により本明細書に援用される。

技術分野
[0002] 本開示は、一般的には個人化された医薬品及び薬剤の開発に関し、特に、有機マイクロ球状体（micro-organosphere）の生成及び個人化された医薬品及び薬剤の開発におけるそれらの使用に関する。

背景
[0003] モデル細胞及び組織システムは、生物学的研究及び医療研究に有用である。最も一般的な実施は、組織から不死化細胞株を導出し、それらを二次元（２Ｄ）座標（例えばペトリ皿又はウェルプレート）で培養することである。基本的な研究には有用であるが、２Ｄ細胞株は、治療への個々の患者の応答とはあまり相関しない。三次元（３Ｄ）細胞培養モデルは、発生生物学、疾病病理、再生医療、薬剤毒性及び効能試験、並びに個人化された医薬品において特に有用である。例えば、スフェロイド及びオルガノイドは、研究されてきている３Ｄ細胞集塊である。しかしながら、オルガノイドもスフェロイドも、効能を下げる制限を有する。

[0004] オルガノイドとは、主要な細胞系譜の細胞に分化することができる幹細胞の集団を含むｉｎ ｖｉｔｒｏで導出される細胞集塊である。オルガノイドは典型的には、１ｍｍを越える直径を有する。オルガノイドは典型的には、２Ｄ細胞培養よりもゆっくりと成長し増殖する。臨床試料からオルガノイドを生成するためには、入力試料は数十万個の生細胞を含まなければならず、したがって、オルガノイドは、生検等の低容量試料から作成することができないことが多く、オルガノイドは、作成可能な場合、実験に使用できるようになるまでに数週間にわたって培養されなければならない。オルガノイドはまた、サイズ、形状、及び細胞数がかなりばらつく。したがって、追加の３Ｄ組織モデルシステム、デバイス、及び方法が望ましいことがある。

概要
[0005] 本開示は、一般的には有機マイクロ球状体を形成するシステム及び方法に関する。一態様では、本開示は、マイクロ流体デバイスを含み、生体試料と流体の混合物から１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成された有機マイクロ球状体生成器を含むシステムを提供する。コントローラを撮像デバイスに結合し得る。コントローラは、混合物又は１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数に対応する撮像データを受信し、少なくとも撮像データに基づいて１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数の特性を推定するように構成し得る。

[0006] 幾つかの変形では、撮像デバイスは、混合物又は１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数に対応する撮像データを生成するように構成し得る。幾つかの変形では、細胞培養容器を撮像デバイスに結合し得、１組の有機マイクロ球状体を複数のウェルで培養するように構成し得る。コントローラは、少なくとも撮像データに基づいて複数のウェル内の有機マイクロ球状体の数を推定するように構成し得る。幾つかの変形では、細胞培養容器を撮像デバイスに結合し得、１組の有機マイクロ球状体を複数のウェルで培養するように構成し得る。コントローラは、少なくとも撮像データに基づいて複数のウェル内の有機マイクロ球状体の数を推定するように構成し得る。

[0007] 幾つかの変形では、１つ又は複数のセンサをマイクロ流体デバイスに結合し得、混合物又は１組の有機マイクロ球状体に対応するセンサデータを生成するように構成し得る。コントローラは、１つ又は複数のセンサからセンサデータを受信することと、少なくともセンサデータに基づいて１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数の特性を推定することとを行うように構成し得る。幾つかの変形では、１つ又は複数のポンプをマイクロ流体デバイスに結合し得、マイクロ流体デバイスへの流体流を制御するように構成し得る。温度調整器をマイクロ流体デバイス、試料源、又は流体源に結合し得、試料源、流体源、混合物、又は１組の有機マイクロ球状体の温度を制御するように構成し得る。コントローラは、少なくとも撮像データ及びセンサデータに基づいてポンプ又は温度の１つ又は複数を変更するように構成し得る。

[0008] 幾つかの変形では、重合器をマイクロ流体デバイスに流体的に結合し得、混合物を重合して、１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成し得る。幾つかの変形では、解乳化器をマイクロ流体デバイスに流体的に結合し得、混合物を解乳化して１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成し得る。幾つかの変形では、解乳化器は、１組の有機マイクロ球状体を分離するように構成されたフローセパレータを含み得る。幾つかの変形では、フローセパレータは、解乳化器の長さに沿って延在し得る。幾つかの変形では、攪拌器が、所定濃度の流体内の有機マイクロ球状体を攪拌するように構成し得る。

[0009] 幾つかの変形では、１組の有機マイクロ球状体の特性の１つ又は複数は、有機マイクロ球状体の直径、細胞の総数、又は生きている細胞の数の１つ又は複数を含み得る。幾つかの変形では、コントローラは、少なくとも撮像データに基づいて混合物の１つ又は複数の特性を推定するように構成し得る。幾つかの変形では、混合物の特性の１つ又は複数は、細胞の総数及び生きている細胞の数を含み得る。

[0010] 幾つかの変形では、撮像データは生体試料に対応し得、コントローラは、少なくとも撮像データに基づいて生体試料の１つ又は複数の特性を推定するように構成し得る。幾つかの変形では、生体試料の特性の１つ又は複数は、細胞の総数及び生きている細胞の数を含み得る。幾つかの変形では、１組の有機マイクロ球状体は、約２００μｍ～約４００μｍの直径を有し得る。

[0011] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器は、約１ｍＬまでの容量を含む生体試料から１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成し得る。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器は、約１０，０００個未満の細胞を含む生体試料から１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成し得る。幾つかの変形では、生体試料は約３，５００～約７，５００個の細胞を含み得る。

[0012] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器は、約５μＬ～約５ｍＬの容量を有する生体試料から１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成し得る。幾つかの変形では、生体試料は、約５μＬ、約１０μＬ、約２０μＬ、約３５．３μＬ、約５０μＬ、約１００μＬ、約２５０μＬ、約５００μＬ、約１ｍＬ、約１．５ｍＬ、約２ｍＬ、約２．５ｍＬ、約３ｍＬ、約３．５ｍＬ、約４ｍＬ、約４．５ｍＬ、又は約５ｍＬの容量を有し得る。

[0013] 幾つかの変形では、１組の有機マイクロ球状体は１組の非細胞物体を含み得る。幾つかの変形では、１組の非細胞物体は１つ又は複数の不活性粒子を含み得る。幾つかの変形では、１組の非細胞物体は、約１～約５，０００個の不活性粒子を含み得る。

[0014] 本開示の別の態様は、生体試料と流体の混合物から１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成された有機マイクロ球状体生成器と、コントローラであって、１組の有機マイクロ球状体に対応する撮像データを受信することと、少なくとも撮像データに基づいて、約５０～約５００μｍの直径を有する１組の有機マイクロ球状体を識別することとを行うように構成されるコントローラとを含むシステムに関する。

[0015] 幾つかの変形では、撮像デバイスが、１組の有機マイクロ球状体に対応する撮像データを生成するように構成し得る。幾つかの変形では、生体試料は患者の生検に対応する。

[0016] 本開示の別の態様は、システムにおいて有機マイクロ球状体組成物を作成する方法であって、解離された細胞及び非重合性基材を含む生体試料を提供することと、非混和性溶液において生体試料から混合物を形成することと、混合物を重合して、１組の有機マイクロ球状体を形成することとを含む方法に関する。

[0017] 幾つかの変形では、生体試料を解離して解離された細胞を取得し得る。幾つかの変形では、基材は温度の影響を受けやすいことができ、重合は、混合物の温度が上昇するときに生じる。幾つかの変形では、１組の有機マイクロ球状体は、約５０μｍ～約５００μｍの平均直径、約３０％未満、約２０％未満、又は約１０％未満の分散係数（ＣＶ）を有し得る。

[0018] 幾つかの変形では、有機球状体をサイズによりソートして、約５０μｍ～約５００μｍの平均直径、約３０％未満、約２０％未満、若しくは約１０％未満の分散係数（ＣＶ）を有する１組の有機マイクロ球状体を形成し得、又は有機マイクロ球状体内の１つ又は複数の流量を制御して、約５０μｍ～約５００μｍの平均直径、約３０％未満、約２０％未満、又は約１０％未満の分散係数（ＣＶ）を有する１組の有機マイクロ球状体を形成し得る。

[0019] 幾つかの変形では、アッセイを有機マイクロ球状体に実行して、処置応答を特定し得る。幾つかの変形では、アッセイは細胞生存性アッセイ又は細胞染色アッセイであり得る。幾つかの変形では、アッセイは、生体試料が患者から取得されたときから１４日以下以内に実行し得る。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、基材内に分散した約１～約１，０００個の解離した初代細胞を含み得る。幾つかの変形では、生体試料は患者の生検に対応し得る。

[0020] 本開示の別の態様は、基材及び少なくとも１つのオルガノイドを含む複数の有機マイクロ球状体を含む有機マイクロ球状体組成物に関する。複数の有機マイクロ球状体は、１液滴当たり所定数の細胞、組成物当たり所定数の液滴、及び／又は所定の液滴サイズを含むパラメータを有し得る。パラメータの各々は独立して、約３０％未満、約２０％未満、又は約１０％未満の分散係数（ＣＶ）を有し得る。

[0021] 幾つかの変形では、組成物における各有機マイクロ球状体の平均直径は約５０μｍ～約５００μｍであり得る。幾つかの変形では、組成物における各有機マイクロ球状体の平均直径は、約３０％未満、約２０％未満、又は約１０％未満の分散係数（ＣＶ）を有し得る。

[0022] 幾つかの変形では、各有機マイクロ球状体は基材及び１つのみのオルガノイドを含み得る。幾つかの変形では、各有機マイクロ球状体は不活性粒子を更に含み得る。幾つかの変形では、不活性粒子は磁性粒子、磁化可能粒子、蛍光粒子、又はそれらの組合せであり得る。幾つかの変形では、各有機マイクロ球状体は約１～約５，０００個の不活性粒子を含み得る。

[0023] 幾つかの変形では、複数の有機マイクロ球状体は、患者の生検からの組織を含み得る。幾つかの変形では、組織は非培養細胞を含み得る。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、基材内に分散した約１～約１，０００個の解離した初代細胞を含み得る。

[0024] 本開示の別の態様は、ウェル又は培養プレートにおいて有機マイクロ球状体を不動化する方法に関し、本方法は、複数の有機マイクロ球状体を提供することであって、各有機マイクロ球状体は基材、少なくとも１つのオルガノイド、及び磁性粒子又は磁化可能粒子を含む、提供することと、磁場をウェル又は培養プレートに印加することであって、それにより、ウェル又は培養プレートの表面に有機マイクロ球状体を不動化する、印加することとを含む。

[0025] 幾つかの変形では、ウェル又は培養プレートは底部を有し、有機マイクロ球状体は、ウェル又は培養プレートの底部に不動化される。

[0026] 本開示の別の態様は、底部を有するウェル又は培養プレートにおいて有機マイクロ球状体を不動化する方法に関し、本方法は、複数の有機マイクロ球状体を提供することであって、各有機マイクロ球状体は基材及び少なくとも１つのオルガノイドを含む、提供することと、基材に結合する抗体で底部を官能化することと、有機マイクロ球状体を抗体に接触させることであって、それにより、有機マイクロ球状体を底部に不動化する、接触させることとを含む。

[0027] 幾つかの変形では、抗体は、インキュベーションにより底部に不動化し得る。幾つかの変形では、底部は、官能化前、タンパク質Ａ及び／又はタンパク質Ｇで被覆し得る。

[0028] 本開示の別の態様は、処置への患者の応答を特定する方法に関し、本方法は、アッセイを有機マイクロ球状体に実行することを含み、有機マイクロ球状体は、非混和性溶液中で患者からの解離された細胞を含む生体試料を非重合性基材と混合して、混合物を生成し、混合物を重合して１組の有機マイクロ球状体を形成することにより生成される。

[0029] 幾つかの変形では、アッセイは細胞生存性アッセイ又は細胞染色アッセイであり得る。幾つかの変形では、アッセイは、生体試料が患者から取得されたときから１４日以下以内に実行し得る。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、基材内に分散した約１～約１，０００個の解離した初代細胞を含み得る。

[0030] 本発明の追加の変形、特徴、及び利点が、以下の詳細な説明から及び本発明の実施を通して明らかになろう。

図面の簡単な説明
[0031]有機マイクロ球状体形成システムの例示的な一変形のブロック図である。 [0032]有機マイクロ球状体形成システムの例示的な一変形の概略図である。 [0032]解乳化器の例示的な一変形の概略図である。 [0032]有機マイクロ球状体形成システムの別の例示的な変形の概略図である。 [0032]有機マイクロ球状体形成システムの別の例示的な変形の概略図である。 [0033]有機マイクロ球状体形成システムの例示的な一変形の概略図である。 [0033]有機マイクロ球状体形成システムの別の例示的な変形の概略図である。 [0034]有機マイクロ球状体形成システムの例示的な一変形の平面図である。 [0034]閉構成での図４Ａに示される有機マイクロ球状体形成システムの斜視図である。 [0034]開構成での図４Ａに示される有機マイクロ球状体形成システムの斜視図である。 [0035]有機マイクロ球状体生成器の例示的な一変形の断面図である。 [0036]解乳化器の例示的な一変形の概略図である。 [0036]解乳化器の例示的な一変形の断面図である。 [0037]有機マイクロ球状体形成システムの例示的な一変形の画像である。 [0038]有機マイクロ球状体形成方法の例示的な一変形のフローチャートである。 [0039]有機マイクロ球状体形成方法の別の例示的な変形のフローチャートである。 [0040]生体試料及び混合物を推定する方法の例示的な一変形のブロック図であり、ＱＣは品質制御を指す。 [0041]有機マイクロ球状体を推定する方法の例示的な一変形のブロック図である。 [0042]有機マイクロ球状体を出力する方法の例示的な一変形のブロック図である。 [0043]有機マイクロ球状体を推定する方法の別の例示的な変形のブロック図である。 [0044]撮像デバイスの例示的な一変形により生成される画像である。 [0045]種々の成長段階におけるオルガノイドを含む有機マイクロ球状体の例示的な一変形の画像である。 [0046]有機マイクロ球状体内のオルガノイド成長の例示的な一変形のプロットである。 [0047]３日目の乳がん有機マイクロ球状体を３日目における従来のオルガノイドと比較した例示的な一変形の画像である。 [0048]非細胞物体を含む有機マイクロ球状体を生成する例示的な一変形の概略図である。 [0049]ポリスチレンへの直接結合を介してマウス抗ラミニン及び／又はマウス抗コラーゲンＩＶ抗体との培養プレートの誘導体化を示す例示的な変形のグラフである。 [0049]タンパク質Ａ仲介付着を介してマウス抗ラミニン及び／又はマウス抗コラーゲンＩＶ抗体との培養プレートの誘導体化を示す例示的な変形のグラフである。 [0050]有機マイクロ球状体を生成する例示的な変形の概略図である。

詳細な説明
[0051] 有機マイクロ球状体（例えば、液滴、液滴有機マイクロ球状体（ＤＭＯＳ））を形成するシステム及び方法が本明細書に記載される。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体を使用して薬剤組成物をスクリーニングし、患者に適用し得る有効な治療を予測し得る。例えば、健康な組織及び／又は患者からのがん（例えば腫瘍）組織を含む有機マイクロ球状体に基づいて、薬剤又は他の化学組成物の毒性スクリーニングを実行し得る。

[0052] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、培養のために、限定ではなく、がん細胞、間質細胞、細胞株、それらの組合せ等を含む１つ又は複数の生きている細胞をカプセル化するように構成し得る。例えば、システム及び方法は、所定のサイズ又はサイズ分布の所定数の細胞及び所定の濃度を有する有機マイクロ球状体を生成し得る。

[0053] 幾つかの変形では、解離されて基底マトリックス（例えばMatrigel（登録商標））に懸濁された患者由来の腫瘍試料から１組の有機マイクロ球状体を形成し得る。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体はマイクロ流体マイクロウェルアレイにパターニングされてインキュベートされ、それに１つ又は複数の薬剤化合物を投与することができる。この小型化アッセイは、小さな腫瘍試料から有効な薬剤をスクリーニングできるようにし得る。

[0054] 本明細書で使用される場合、「有機マイクロ球状体（有機マイクロ球状体）」という用語は、オルガノイドを形成するように培養された細胞を含む固体又は半固体基材から形成される液滴を指すことができ、液滴は、間の全ての値及び部分範囲を含め、直径約５０μｍ～約５００μｍ、約５０μｍ～約４００μｍ、約５０μｍ～約３００μｍ、及び約５０μｍ～約２５０μｍを有する。幾つかの変形では、基材は細胞外マトリックス（例えばMatrigel（登録商標）等のヒドロゲル）を含むことができる。有機マイクロ球状体は、１、２、３、４、５、又は６以上のオルガノイドを含むことができる。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は最初、間の全ての値及び部分範囲を含め、約１～約１，０００個の基材内に分散した、解離した初代細胞、約１～約７５０個、約１～約５００個、約１～約４００個、約１～約３００個、約１～約２００個、約１～約１５０個、約１～約１００個、約１～約７５個、約１～約５０個、約１～約４０個、約１～約３０個、及び約１～約２０個を含み得る。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は不活性粒子を更に含む。幾つかの変形では、不活性粒子は磁性粒子、磁化可能粒子、蛍光粒子、又はそれらの組合せである。

[0055] 幾つかの変形では、システムは任意選択的に、生体試料と流体の混合物から１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成された有機マイクロ球状体生成器を含み得る。撮像デバイスが、１組の有機マイクロ球状体に対応する撮像データを生成するように構成し得る。コントローラ（例えばプロセッサ及びメモリ）を撮像デバイスに結合し得、コントローラは、撮像デバイスから撮像データを受信し、撮像データ及び／又は他のセンサデータに基づいて、所定の範囲（例えば約５０μｍ～約５００μｍ）内の直径を有する１組の有機マイクロ球状体を識別するように構成し得る。例えば、少なくとも撮像データに基づいて、１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数の特性を推定し得る。

[0056] 本明細書に記載の有機マイクロ球状体を形成するシステム及び方法は、速度、スループット、一貫性、又は異種性の１つ又は複数を含み得る。これとは対照的に、従来のオルガノイドは、典型的には約１ｍｍよりも大きな直径を有するｉｎ ｖｉｔｒｏで導出される細胞集塊であり、オルガノイドのサイズ、形状、及び細胞数に大量のばらつきを有する。従来のオルガノイドはまた、多数（例えば数十万個）の生細胞も必要とし、培養及び増殖に長い時間（例えば１ヶ月）がかかる。

Ｉ．システム
概説
[0057] 本明細書に記載されるのは、有機マイクロ球状体を形成するように構成されたシステム及び装置である。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は所定の基準（例えばサイズ、数、密度）に基づいて形成し得る。有機マイクロ球状体の形成は、生成するステップ、重合するステップ、及び解乳化するステップの１つ又は複数を含み得る。図１は、有機マイクロ球状体生成器１１０、試料源１３０、任意選択的な撮像デバイス１３２、流体源１３４、廃棄物容器１３６、重合器１４０、解乳化器１５０、出力１５２、及び計算デバイス１６０を含む有機マイクロ球状体形成システム１００のブロック図である。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器１１０は、マイクロ流体デバイス１１２（例えばマイクロ流体チップ）、スイッチ１１４、センサ１１６、温度調整器１１８、ポンプ１２０、又はプラットフォーム１２２の１つ又は複数を含み得る。幾つかの変形では、計算デバイス１６０は、プロセッサ１６２、メモリ１６４、通信デバイス１６６、入力デバイス１６８、及びディスプレイ１７０（例えば出力デバイス）を含み得る。

[0058] 本明細書に記載のシステムは、従来のオルガノイド生産方法よりも優れた多くの利点を提供する。例えば、有機マイクロ球状体システム１００により生成される有機マイクロ球状体内の細胞は、従来のオルガノイドに播種された細胞よりも速く確立し成長し得る。幾つかの変形では、本明細書に記載の有機マイクロ球状体は高スループット（例えば１時間当たり数百万個）で生成し得、システムは他の高スループットスクリーニングデバイスと互換性を有し得る。さらに、ウェル１個当たりで播種される液滴数は所定の様式で制御し得る。例えば、本明細書に記載のシステムは、液滴サイズを制御し、液滴がピペット先端部のボアサイズ又は既存の技術のチャネル直径よりも小さいことを保証することにより、ロボット液体ハンドリングシステムの１つ又は複数の構成要素と互換性を有し得る。ロボット液体ハンドリングシステムの構成要素は一般に、マイクロプレート分注器、液体ハンドラ、及びマルチウェルプレート（例えば、２４ウェルプレート、４８ウェルプレート、９６ウェルプレート、１５３６ウェルプレート）を含む。本明細書に記載のシステムは、バキューム、プレート洗浄機、遠心分離機、インキュベータ、イメージャ、顕微鏡、プレートリーダ、シーラー、及びピーラー等の他のオートメーション機器と互換性を有することもできる。

[0059] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、従来のオルガノイドよりも高速で確立し得る。例えば、有機マイクロ球状体内部の局所環境は、培養培地（例えば成長培地）中の成長因子、栄養分、及び他の成分の交換を促進して、オルガノイドの成長を促進し得、一方、従来のオルガノイドドームは栄養分及び成長因子の勾配を生じさせ、これは、ドーム内のオルガノイドの相対位置（例えば中央ｖｓ周縁）に応じてオルガノイドの生物学に劇的に影響する。結果として、解離した腫瘍幹細胞が、それらの増殖及び腫瘍様構造の再取得に向けて最適化された環境に直面する尤度が低くなる。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体環境は、確立成功率を上げる、主要栄養分の拡散に向けて最適化された均質マイクロ環境を提供し得る。

[0060] 本明細書に記載の有機マイクロ球状体は、従来のオルガノイドよりも高い異種性を有することもできる。有機マイクロ球状体の体積は、従来のオルガノイドよりも小さな体積に各原細胞を制限する。したがって、急速に分裂している細胞によるクローン世代交代（clonal takeover）は有機マイクロ球状体のサイズ（例えば直径）により制限される。有機マイクロ球状体のこの特性は、生物学的及び臨床的に関連するサブクローンの解析を促進し得る。この隔離は複数の継代培養を経て失われ得るが、個々の有機マイクロ球状体を回収し、別個に培養し得、特定のサブクローンを分離できるようにする。別個のクローン集団を分ける能力は、薬剤の感受性及び耐性に寄与する分子因子の理解を目的とした研究にも役立つ。幾つかの変形では、撮像を使用して、１つ又は複数の別個のサブクローンを識別し分離し得る。

[0061] 有機マイクロ球状体内で成長した細胞は、従来のオルガノイドよりも確実且つより高速にソース組織又は主要をよりよく表す３Ｄ構造を獲得し得る。例えば、液滴内部の局所環境は、培養培地中の成長因子、栄養分、及び他の成分の交換を促進し得、それにより、オルガノイドの成長を促進し得る。比較的小さな球形液滴全体を通した栄養分の拡散を促進することで、より高速の時間尺度で確立する傾向が高まり得る。

[0062] 有機マイクロ球状体及びそれを形成する装置は、「METHODS AND APPARATUSES FOR PATIENT-DERIVED MICRO-ORGANOSPHERES」と題する国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０２６２７５号に記載されており、この全開示は全体的に参照により本明細書に援用される。

[0063] 図２Ａは、有機マイクロ球状体生成器２１０、試料源２１２、流体源２３０、出力２５２、又は出力２５２と有機マイクロ球状体生成器２１０との間で流通するように構成された１つ若しくは複数の流体導管２１６の１つ又は複数を含む有機マイクロ球状体形成システム２００の概略図である。有機マイクロ球状体生成器２１０は、有機マイクロ球状体を同時に（例えば並列動作で）製造するように構成された複数のマイクロ流体デバイス２１４を含み得る。幾つかの変形では、流体源２３０はバルクオイル及び／又はクリーニング流体を含み得る。幾つかの変形では、出力２５２は、複数のマイクロ流体デバイス２１４の各出力を別個に受け取るように構成された複数の回収容器を含み得る。

[0064] 図２Ｂは、重合器２４０と出力２５２との間に流体的に結合される解乳化器２５０の概略図である。例えば、各流体導管２１６を使用して、解乳化器２５０は重合器２４０の出力に流体的に結合し得、出力２５２は解乳化器２５０の出力に流体的に結合し得る。幾つかの変形では、重合器２４０及び解乳化器２５０は、約３７℃に温度調整し得る。

[0065] 図２Ｃは、有機マイクロ球状体生成器２１０、試料源２１２、流体源２３０、及び重合器２４０を含む有機マイクロ球状体形成システム２０２の概略図である。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器２１０はマイクロ流体デバイス２１４を含み得る。マイクロ流体デバイス２１４は、各流体導管２１６を使用して試料源２１２、流体源２３０、及び重合器２４０に流体的に結合し得る。例えば、マイクロ流体デバイス２１４は、試料源２１２及び流体源２３０から入力を受け取り得、１つ又は複数の有機マイクロ球状体を重合器２４０に出力し得る。図２Ｃでは、有機マイクロ球状体生成器２１０及び重合器２４０は互いと別個である。

[0066] 図２Ｄは、有機マイクロ球状体生成器２１０、試料源２１２、流体源２３０、及び重合器２４０を含む有機マイクロ球状体形成システム２０４の概略図である。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器２１０はマイクロ流体デバイス２１４を含み得る。マイクロ流体デバイス２１４は、各流体導管２１６を使用して試料源２１２、流体源２３０、及び重合器２４０に流体的に結合し得る。例えば、マイクロ流体デバイス２１４は、試料源２１２及び流体源２３０から入力を受け取り得、１つ又は複数の有機マイクロ球状体を重合器２４０に出力し得る。図２Ｄでは、有機マイクロ球状体生成器２１０及び重合器２４０は互いに結合し得る。

[0067] 幾つかの変形では、システム２００、２０２、２０４、及び解乳化器２５０の１つ又は複数は、圧力及び温度制御（例えば調整）し得る。幾つかの変形では、マイクロ流体デバイス２１４の１つ又は複数の部分は可視化し得る（例えば、ユーザにより閲覧可能、撮像デバイスにより撮像される）。例えば、マイクロ流体デバイスの接合部（例えば、交点、Ｔ字形接合部）は、撮像のために可視であり得る。幾つかの変形では、マイクロ流体デバイス２１４の１つ又は複数は、所定の間隔（例えば各ラン後）で滅菌（例えば洗浄）し得る。

[0068] 図３Ａは、有機マイクロ球状体生成器３１０、スイッチ３１４、試料源３３０、流体源３３４、及び出力３５２を含む有機マイクロ球状体形成システム３００の概略図である。幾つかの変形では、システム３００は単一チャネル構成を含み得、この構成では、有機マイクロ球状体生成器３１０は、試料源３３０、流体源３３４、及び出力３５２の各々に単一のチャネルを含む。

[0069] 図３Ｂは、有機マイクロ球状体生成器３１０、スイッチ３１４、試料源３３０、流体源３３４、及び出力３５２を含む有機マイクロ球状体形成システム３０２の概略図である。幾つかの変形では、システム３０２はマルチチャネル構成を含み得、この構成では、有機マイクロ球状体生成器３１０は、試料源３３０、流体源３３４、及び出力３５２の各々に複数のチャネルを含む。マルチチャネル構成では、柔軟性が可能であり得、ランタイムを短縮し得、連続動作及びラン間のクリーニング（例えば、洗浄、滅菌）を促進し得る。

[0070] 図４Ａは、マイクロ流体デバイス４１２、カバー４１３、スイッチ４１４（例えば、組み込まれたスイッチ）、センサ４１６（例えば出力フローセンサ）、流体源４３４（例えば５０ｍＬバルク試薬）、廃棄物容器４３６（例えば５０ｍＬ廃棄物モジュール）、出力４５２（例えば１．７ｍＬ出力アダプタ）、及びリザーバ４５３（例えば試料低減リザーバ）を含む有機マイクロ球状体形成システム４００の平面図である。図４Ｂは、閉構成（例えば、カバー４１３はマイクロ流体デバイス４１２を覆って閉じられる）での有機マイクロ球状体形成システム４００の斜視図であり、図４Ｃは、開構成（例えば、カバー４１３は開かれて、マイクロ流体デバイス４１２へのアクセスを促進する）で示されている有機マイクロ球状体形成システム４００の斜視図である。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成プロセスは、カバー４１３が閉構成であるとき、実行し得る。幾つかの変形では、開構成は、オペレータがマイクロ流体デバイス４１２にアクセスするのを促進する。幾つかの変形では、カバー４１３は、マイクロ流体デバイス４１２への視覚的アクセスを可能にする（例えば撮像デバイスのために）ように構成された透明部分を含み得る。

[0071] 図７は、マイクロ流体デバイス７１２、スイッチ７１４、ポンプ７２０（例えば、流体ポンプ、空気ポンプ）、撮像デバイス７３２、出力７５２（例えば出力ライン）、及び入力デバイス７６８（例えばスイッチ制御）を含む有機マイクロ球状体形成システム７００の例示的な一変形の画像である。

有機マイクロ球状体生成器
[0072] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器１１０（例えば、ＤＭＯＳ、生成器、液滴生成器）は、１つ又は複数の自動有機マイクロ球状体形成ステップが実行される、少なくとも部分的に囲まれたエンクロージャ（例えば筐体）を含み得る。例えば、有機マイクロ球状体生成器１１０は、１つ又は複数のスイッチ１１４、ポンプ１２０、及びプラットフォーム１２２を使用して試料源１３０及び流体源１３４をマイクロ流体デバイス１１２に移送するように構成し得る。温度調整器１１８及びポンプ１２０は、マイクロ流体デバイス１１２における有機マイクロ球状体の形成を促進するように構成し得る。任意選択的に、１つ又は複数のセンサ１１６及び／又は撮像デバイス１３２は、有機マイクロ球状体形成プロセスをモニタするように構成し得る。計算デバイス１６０は、センサデータ及び／又は撮像データを受信するように構成し得、有機マイクロ球状体生成器１１０を制御するのに使用し得る。１つ又は複数の流体導管（例えば、コネクタ、管、コネクタ、ライン）が、マイクロ流体デバイス１１４とポンプ１２０、試料源１３０、流体源１３４、及び／又は廃棄物容器１３６との間に流通し得る。

[0073] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器１１０は、有機マイクロ球状体生成プロセス（例えば、試料、流体、混合物、有機マイクロ球状体）への視覚的アクセスを可能にする透明窓及び／又は開口部を含み得る。

マイクロ流体デバイス
[0074] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器１１０は、試料源１３０又は流体源１３４の１つ又は複数に流体的に結合された１つ又は複数のマイクロ流体デバイス１１２を含み得る。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、全範囲及び間の部分値を含め、約５μＬ～約５ｍＬの試料容量を使用して単一のマイクロ流体デバイス１１４から形成し得る幾つかの変形では、試料容量は、約５μＬ、約１０μＬ、約２０μＬ、約３５．３μＬ、約５０μＬ、約１００μＬ、約２５０μＬ、約５００μＬ、約１ｍＬ、約１．５ｍＬ、約２ｍＬ、約２．５ｍＬ、約３ｍＬ、約３．５ｍＬ、約４ｍＬ、約４．５ｍＬ、又は約５ｍＬであることができる。

[0075] 幾つかの変形では、試料は、全範囲及び間の部分値を含め、約１０，０００個未満～約１００，０００個未満の細胞を含み得る。幾つかの変形では、試料は約３，５００～約１００，０００個の細胞を含み得る。幾つかの変形では、試料は約３，５００～約７，５００個の細胞を含み得る。

[0076] 幾つかの変形では、形成された有機マイクロ球状体は、間の全ての値及び部分範囲を含め、有機マイクロ球状体１７ｎＬ当たり細胞約１０個、有機マイクロ球状体１７ｎＬ当たり細胞約２０個、有機マイクロ球状体１７ｎＬ当たり細胞約１００個の濃度を含み得る。

[0077] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器１１０は、同時に動作する複数のマイクロ流体デバイス１１２を含み得、より高スループットの並列動作を可能にする。幾つかの変形では、マイクロ流体デバイス１１２は、デバイス１１２のクリーニング及び再使用を可能にするように構成された解放可能カバーを含み得る。例えば、１つ又は複数の流体チャネル及びマイクロ流体デバイス１１４は、再使用のために滅菌（例えば洗浄）し得る。幾つかの変形では、マイクロ流体デバイス１１２は、本明細書により詳細に記載されるように、視覚的アクセスに向けて構成されるとともに、撮像を可能にするように構成された透明部分を含み得る。

[0078] 幾つかの変形では、生体試料は、生物安全性キャビネットで準備され、マイクロ流体デバイス１１２内に囲む（例えば封止）することができ、それにより、汚染を回避する。幾つかの変形では、マイクロ流体デバイス１１２は、有機マイクロ球状体生成器１１０と併用し得る。幾つかの変形では、マイクロ流体デバイス１１２は、使い捨て用に（例えば使い捨ての消耗品として）構成し得る。

[0079] 図５は、入力チャネル５１２、出力チャネル５２０、及び係合特徴５３０を含む、例示的な一変形のマイクロ流体デバイス５００の断面図である。幾つかの変形では、係合特徴（例えば切り欠き）は、所定の構成で対応する有機マイクロ球状体システム（例えば筐体）に適合するように構成することができる。即ち、係合特徴は、マイクロ流体デバイス５００が所定の向きで装入され、他の向きで装入されないことを保証し得る。幾つかの変形では、マイクロ流体デバイス５００は、直径約３００μｍを有する有機マイクロ球状体を生成するように構成し得る。幾つかの変形では、チャネル５１２、５２０は、所定の背圧を有する層流を維持しながら、デバイス５００のサイズを最小化するように構成された蛇行形状を有し得る。幾つかの変形では、チャネル５１２、５２０の直径が大きな部分は、主要な試料（例えば、細胞の塊、タンパク質集塊、デブリ）がマイクロ流体デバイス５００を詰まらせないように構成し得る。マイクロ流体デバイス５００は使い切りデバイス又は複数回使用されるデバイスであり得る。

スイッチ
[0080] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器１１０は、マイクロ流体デバイス１１２、試料源１３０、流体源１３４、及び／又は廃棄物容器１３６に結合され、入力／出力制御をマイクロ流体デバイス１１２に提供し、繰り返し可能な出力メトリックを有する試料源１３０の一貫した処理を保証するように構成された１つ又は複数のスイッチ１１４（例えば弁）を含み得る。幾つかの変形では、スイッチ１１４は、計算デバイス１６０により制御され得、例えば、センサ１１６により生成されるセンサデータ及び撮像デバイス１３２により生成される画像データに応答して動作し得る。

センサ
[0081] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器１１０は、有機マイクロ球状体形成プロセスの１つ又は複数の構成要素及び／又はステップをモニタするように構成された１つ又は複数のセンサ１１６を含み得る。幾つかの変形では、１つ又は複数のセンサ１１６は、１つ又は複数の光学センサ、機械センサ、電圧及び／又は抵抗（又はキャパシタンス又はインダクタンス）センサ、力センサ等を含み得る。幾つかの変形では、１つ又は複数のセンサ１１６は、流れ、圧力、ｐＨ、溶解ガス濃度、浸透圧、濁度、水和度、導電率、吸光度、養分濃度、廃棄物濃度、イオン濃度、酸素濃度、温度、それらの組合せ等の１つ又は複数のパラメータを測定するように構成し得る。

[0082] 幾つかの変形では、マイクロ流体デバイス１１２に結合されたフローセンサがセンサデータ（例えば流量データ）を生成するように構成され得、これは、有機マイクロ球状体生成器１１０の１つ又は複数（例えば、スイッチ１１４、温度調整器１１８、ポンプ１２０）、重合器１４０、又は解乳化器１５０を制御するために計算デバイス１６０により受信される。例えば、Matrigel（登録商標）等の細胞外マトリックスは、有機マイクロ球状体の形成に使用される場合、広範囲の粘土を有し得、それにより、一定圧力において流量が変化することになり得る。幾つかの変形では、フローセンサはマイクロ流体デバイス１１２における流量を測定するように構成し得る。測定された流量に応答して圧力を変える（例えばポンプ１２０を介して）ことにより、一貫した流量を維持し得、それにより、液滴形成の一貫性が改善される。幾つかの変形では、センサデータ及び／又は撮像データの１つ又は複数に基づいて圧力及び温度を制御し得る。

[0083] 幾つかの変形では、１つ又は複数のセンサ（例えば近接センサ）が、生成器１１０のエンクロージャの位置（例えば開かれたカバー、閉じられたカバー）を測定するように構成され得る。即ち、近接センサの別個の部分をカバー（例えば蓋）の片面に位置決めし、閉状態及び開状態に対応する信号を生成し得る。

温度調整器
[0084] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器１１０は１つ又は複数の温度調整器１１８を含み得る。温度調整器１２０は、有機マイクロ球状体生成器１１０（例えば、マイクロ流体デバイス１１２、スイッチ１１４、ポンプ１２０、流体導管）、試料源１３０、流体源１３４、重合器１４０、又は解乳化器１５０の１つ又は複数に結合された加熱器、冷却器（例えばペルチェデバイス）、又は温度センサの１つ又は複数を含み得る。幾つかの変形では、計算デバイス１６０は、温度調整器１１８に結合され、例えばセンサデータ及び／又は撮像データに基づいて温度調整器１１８を制御するように構成し得る。幾つかの変形では、温度調整器１１８は、温度活性化ヒドロゲル（例えばMatrigel（登録商標））を重合するように構成し得る。

ポンプ
[0085] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器１１０は、マイクロ流体デバイス１１２への及びマイクロ流体デバイス１１２からの流体流を制御するように構成された１つ又は複数のポンプ１２０（例えば流体ポンプ）を含み得る。幾つかの変形では、１つ又は複数のポンプは、生成器１１０と流通する流体導管に結合され得、生成器１１０を通して所定の流体流量を生み出して、１組の有機マイクロ球状体の形成を促進するように構成し得る。幾つかの変形では、ポンプ１２０は、容積型ポンプ（例えば蠕動ポンプ）、渦巻きポンプ、又はそれらの組合せ等を含み得る。幾つかの変形では、１つ又は複数の試料源１３０は流体ポンプ１２０に結合し得る。

[0086] 幾つかの変形では、ポンプ１２０は１つ又は複数の弁を含み得る。ポンプ１２０は、計算デバイス１６０により所定の様式で制御し得る。例えば、１つ又は複数のポンプ及びスイッチは所定の順序で順次アクティブ化されて、繰り返し可能な出力メトリックを有する試料の一貫した処理を保証し得る。幾つかの変形では、ポンプ１２０は、約１００ミリバール～約１０００ミリバールの圧力を生み出すように構成し得る。

プラットフォーム
[0087] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体生成器１１０は、生成器１１０の１つ又は複数の構成要素を互いに対して位置決めするように構成された１つ又は複数のプラットフォーム１２２（例えば、可動式ステージ、トレイ）を含み得る。例えば、プラットフォーム１２２は、マイクロ流体デバイス１１２をプラットフォーム１２２に対して所定位置に保持（例えば固定）するように構成し得る。プラットフォーム１２２は、マイクロ流体デバイス１１２を、試料源１３０、流体源１３４、及び撮像デバイス１３２に対して所定の位置に位置決めするように移動（例えば、１つ又は複数の自由度で、所定のＸ軸及び／又はＹ軸に沿って並進）するよう更に構成し得る。定位置になると、マイクロ流体デバイス１１２は例えば、撮像及び続くデータ処理を可能にし得る光ビームを撮像デバイス１３２から受信し得る。幾つかの変形では、プラットフォーム１２２は、試料源１３０、流体源１３４、廃棄物容器１３６等の１つ又は複数に流体的に結合された１つ又は複数の流体ラインと接続（流通）するように、マイクロ流体デバイス１１２を移動するように構成し得る。追加又は代替として、プラットフォーム１２２は、静止したマイクロ流体デバイス１１４に向けて流体ラインを移動させるように構成し得る。

試料源
[0088] 幾つかの変形では、試料源１３０は、１つ又は複数のがん細胞、間質細胞、細胞株、非がん細胞、オルガノイド、患者由来異種移植片、制御ストイキオメトリ又は非制御ストイキオメトリでの細胞混合物、単細胞浮遊液、凍結組織（例えばバイオバンク）、新鮮切除片、生検（例えば細針生検）、及び細胞外マトリックス（ＥＣＭ）（例えばMatrigel（登録商標））、それらの組合せ等を含み得る。例えば、試料は、小さな患者生検からの抽出等の患者由来（例えば治療の指針となるためのクイック診断）、切除された原発腫瘍又は機能不全臓器の一部を含め、切除された患者組織由来（例えば高スループットスクリーニングのため）であり得る。有機マイクロ球状体（例えば解離された組織）の形成に使用される試料組織（例えば生検）は、正常即ち健康な生体組織由来又は腫瘍由来の組織若しくは流体等の疾患若しくは病気を有する生体組織由来であり得る。有機マイクロ球状体に使用される組織は、Ｔリンパ球、Ｂリンパ球、多核白血球、マクロファージ、及び樹状細胞等の免疫系の細胞を含み得る。幾つかの変形では、細胞は幹細胞、前駆細胞、又は体細胞であり得る。幾つかの変形では、組織は、ヒト細胞又はマウス、ラット、ラビット、それらの組合せ等の動物からの細胞等の哺乳類細胞であり得る。幾つかの変形では、試料源１３０は、前駆脂肪細胞、間葉幹細胞（ＭＳＣ）、マスト細胞及び脂肪組織マクロファージ、間質血管細胞群内で見つけられた血管及び／又は微小血管断片を含み得る。

[0089] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、限定ではなく、ニューロン、心筋細胞、筋細胞、軟骨細胞、膵腺房細胞、ランゲルハンス島、骨細胞、肝細胞、クッパー細胞、線維芽細胞、筋芽細胞、衛星細胞、内皮細胞、脂肪細胞、前駆脂肪細胞、胆管上皮細胞、それらの組合せ等を含め、１つ又は複数の細胞タイプを含み得る。細胞は、骨髄組織、皮膚組織、軟骨組織、腱組織、骨組織、筋組織（心筋を含む）、血管組織、角膜組織、神経組織、脳組織、胃腸組織、腎臓組織、肝臓組織、膵臓組織（島細胞を含む）、肺組織、脳下垂体組織、甲状腺組織、副腎組織、リンパ組織、唾液組織、卵巣組織、精巣組織、子宮頸管組織、膀胱組織、子宮内膜組織、前立腺組織、外陰部組織、又は食道組織の１つ又は複数から採取し得る。

[0090] 一般に、これらの組織（及びそこから生じる細胞）は一般に、有機マイクロ球状体を形成するために生検から採取し得る。したがって、組織は、生検、外科標本、吸引、ドレナージ、又は細胞含有流体のいずれに由来してもよい。適した細胞含有流体は、血液、リンパ、皮脂流体、尿、脳脊髄液、又は腹水のいずれかを含む。例えば、経腹腔転移を有する患者では、卵巣がん細胞又は結腸がん細胞を腹水から分離し得る。同様に、例えば、子宮頸がんを有する患者では、トランスフォーメーションゾーンの大きな切除又は錐体生検により子宮頸がん細胞を子宮頸部から採取し得る。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、発生組織又は発生部位の流体に存在する複数の細胞タイプを含み得る。幾つかの変形では、細胞は、継代培養の中間ステップなしで患者から直接取得されてもよく、又はまず中間培養ステップを経て、初代培養を生成してもよい。

[0091] 幾つかの変形では、マイクロ流体デバイス１１２内で混合する前、異なる試料タイプ（例えば、細胞、ＥＣＭ）を試料源１３０の別個のチャンバ（例えば、管、リザーバ、区画）に配置し得る。幾つかの変形では、試料源１３０は所定の温度（例えば、４℃、約４℃～約８℃）に設定し得る。

[0092] 試料（例えば腫瘍試料）は細胞及び／又は細胞クラスタに解離されてから、細胞及び／又は細胞クラスタを有機マイクロ球状体の形成に使用することができる。

撮像デバイス
[0093] 幾つかの変形では、システム１００は、コントローラ（例えば、プロセッサ及びメモリ）により処理される撮像データを生成するように構成された１つ又は複数の撮像デバイス１３２を含み得る。例えば、撮像デバイス（例えばカメラ）は、有機マイクロ球状体形成プロセスをモニタするために、マイクロ流体デバイス１１２、重合器１４０、又は解乳化器１５０の１つ又は複数を撮像するように構成し得る。幾つかの変形では、混合物及び／又は有機マイクロ球状体の１つ又は複数の特性は、少なくとも撮像データに基づいて推定し得る。幾つかの変形では、システムの変動、温度、及び／又は圧力は、少なくとも撮像データに基づいて制御し得る。例えば、マイクロ流体デバイス１１２内の圧力は、撮像データから推定される、形成された有機マイクロ球状体のサイズ及び形状に基づいてリアルタイムで変更し得る。

[0094] 幾つかの変形では、撮像デバイス１３２はカメラ、レンズ、光学センサ（例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）光学センサ）、光源、それらの組合せ等を含み得る。例えば、光学センサは、カラーフィルタアレイ及び関連する処理回路あり又はなしのＣＭＯＳ又はＣＣＤアレイであってよい。幾つかの変形では、光源（例えば、レーザ、ＬＥＤ、ランプ等）は、光ファイバケーブルにより運ぶことができる光を生成するように構成し得、又は撮像デバイス１３２は照明を提供するように構成された１つ又は複数のＬＥＤを含み得る。例えば、撮像デバイス１３２は１束の可撓性光ファイバ（例えばファイバスコープ）を含み得る。ファイバスコープは、外部光源から光を受け取り伝播させるように構成し得る。

[0095] 幾つかの変形では、撮像デバイス１３２は、共焦点顕微鏡法等の１つ又は複数の顕微鏡技法を含み得、したがって、オルガノイドと比較して有機マイクロ球状体の直径が比較的小さいことに起因してフルスタック撮像を可能にする。幾つかの従来の生物学的撮像システムは約３００μｍの撮像深度に制限される。しかしながら、オルガノイドは典型的には約１ｍｍ～約２ｍｍの深度を有する。したがって、従来の撮像システムはオルガノイドの約１／３以下にしか視覚的アクセスできない。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は約３００μｍ以下の深度を有し得、有機マイクロ球状体全体の高スループット撮像を可能にする。さらに、本明細書に記載の有機マイクロ球状体の一貫性により、複数の有機マイクロ球状体を同時に撮像するように顕微鏡（例えば共焦点顕微鏡）を構成し得るよう単一の焦点面に整列することができる。加えて、有機マイクロ球状体のサイズ（例えば直径）が比較的小さいことにより、単一の視野で撮像される有機マイクロ球状体の空間密度及び数を上げることができる。例えば、有機マイクロ球状体は球形であり得、約１４ｎＬの体積を有し得、これは、半球ドーム形及び約５０μＬの体積を有するオルガノイドよりもかなり小さい。その結果、有機マイクロ球状体の深度（即ち焦点ｚ軸に沿った）はオルガノイドよりもはるかに小さい値であり得る。したがって、有機マイクロ球状体は複数のスタック撮像を使用して撮像することができるが、従来のオルガノイドの厚さでは、正確な撮像のために複数の平面（例えばｚスタッキング）で画像を取得する必要がある。したがって、従来の有機マイクロ球状体撮像の速度及びスループットは、オルガノイド撮像と比べて改善することができる。図１４は、本明細書に記載の撮像デバイスを使用した、１組の識別された有機マイクロ球状体１４１０の画像１４００である。図１４は、各液滴内の均等に分布した１組の細胞を示す。

流体源
[0096] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体システム１００は、限定ではなく、細胞外マトリックスタンパク質（例えばフィブロネクチン）、薬剤（例えば小分子）、ペプチド、抗体（例えば、細胞の生存、増殖、又は分化のいずれかを調節する）、特定音細胞機能の阻害剤、試薬、非混和性材料（例えば疎水性物質、油）、天然ゲル、合成ゲル（例えばヒドロゲル）、流体マトリックス材料、それらの組合せ等を含む１つ又は複数の流体源１３４を含み得る。

[0097] 幾つかの変形では、流体マトリックス材料は、流体マトリックス材料内に分散した、解離した細胞のサポート又はサポートネットワークを形成するように構成し得る。幾つかの変形では、流体マトリックス材料は、コラーゲン、フィブリン、キトサン、Matrigel（登録商標）、ポリエチレングリコール、化学架橋可能な又は光架橋可能なデキストランを含むデキストラン等を含む１つ又は複数のポリマー及びヒドロゲル並びに静電紡糸された生物学的、合成、又は生合成の混紡物を含み得る。例えば、マトリックス材料は、ラットの尾から取得されるＩ型コラーゲン等のＩ型コラーゲンを含むゲルであり得る。幾つかの変形では、ゲルは、純粋なＩ型コラーゲンゲルであってもよく、又は他の成分、例えば、他の細胞外マトリックスタンパク質に加えてＩ型コラーゲンを含むゲルであってもよい。合成ゲルは、自然発生する性質のものではないゲルを指し得る。合成ゲルの例には、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリヒドロキシエチルメタクリレート（ＰＨＥＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等のいずれか由来のゲルがある。

[0098] 幾つかの変形では、ヒドロゲルは、高分子材料、例えば限定されないが、アルギン酸、コラーゲン（コラーゲン型Ｉ及びＶＩを含む）、エラスチン、ケラチン、フィブロネクチン、プロテオグリカン、糖タンパク質、ポリラクチド、ポリエチレングリコール、ポリカプロラクトン、ポリコライド（polycolide）、ポリジオキサノン、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリペプチド配列、タンパク質及びその誘導体、オリゴペプチド、ゼラチン、エラスチン、フィブリン、ラミニン、ポリメタクリレート、ポリアセテート、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ無水物、ポリアミノ酸炭水化物、多糖類及び変性多糖類、並びにそれらの誘導体及び共重合体、並びに生物活性ガラス等のガラス、セラミック、シリカ、アルミナ、方解石、ヒドロキシアパタイト、リン酸カルシウム、骨等の無機物質、並びにそれらの組合せ等を含み得る。

[0099] 幾つかの変形では、流体源１３４は１つ又は複数の温度制御区画を含み得る。幾つかの変形では、流体の数及び数量は、複数の製造ランに供給するのに十分であり得る。例えば、細胞の装入は、実行される各ランで流体源のレベルが十分であることを保証し得る。

廃棄物容器
[0100] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体システム１００は、有機マイクロ球状体生成器１１０及び／又は解乳化器１５０に流体的に結合された１つ又は複数の廃棄物容器１３６を含み得る。廃棄物容器１３６は、有機マイクロ球状体形成プロセスからの廃棄産物、例えば解乳化器１５０からの油及び／又は他の廃棄産物を格納するように構成し得る。

重合器
[0101] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体システム１００は、マイクロ流体デバイス１１２の出力に結合され、混合物（例えば液滴）を重合して１組の有機マイクロ球状体（例えば液滴有機マイクロ球状体）を形成するように構成された１つ又は複数の重合器１４０を含み得る。混合物の重合は、解乳化前に安定性を上げ得る。幾つかの変形では、重合器１４０は、混合物を所定の温度（例えば、約３７℃、約１０℃～約４０℃）に所定の時間にわたって加熱するように構成し得る。幾つかの変形では、重合器１４０は、マイクロ流体デバイス１１２と統合されてもよく、又は別体であってもよい。例えば、マイクロ流体デバイス１１２は、約４℃の温度で混合物を形成するように構成し得る。混合物は、マイクロ流体デバイス１１２内の重合器１４０（例えば加熱チャンバ）に流入し得る。重合器１４０は、温度調整器１１８の加熱器を使用して約３７℃で混合物を重合するように構成し得る。例えば、温度調整器１１８は、重合器１４０の周囲の熱伝導材料に結合されて、熱を混合物に均等に分布させ得る。重合器１４０は、有機マイクロ球状体形成プロセスの閉ループ制御でセンサデータを生成するように構成された１つ又は複数の温度センサを含み得る。追加又は代替として、重合器１４０は化学重合（例えば、カルシウムを使用して混合物を重合する）を含み得る。

解乳化器
[0102] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体システム１００は１つ又は複数の解乳化器１５０を含み得る。幾つかの変形では、重合後に形成された有機マイクロ球状体は、解乳化器１５０により除去し得る油等の流体中に浸漬し得る。油から分離した後、成長培地を有機マイクロ球状体に導入し得る。幾つかの変形では、解乳化器１５０は、重合された液滴有機マイクロ球状体を油から濾過して成長（例えば細胞培養）培地に入れるように構成された別個のマイクロ流体デバイスを含み得る。

[0103] 図６Ａは、磁気分離に基づいて解乳化器６００の概略図である。解乳化器６００は、第１の入口６１０Ａ（例えば、油及び有機マイクロ球状体の入口）、第１の出口６１２Ａ（例えば、油及び廃棄物の出口）、第２の入口６２０Ａ（例えば、成長培地及び洗浄液の入口）、及び第２の出口６２２Ａ（例えば、成長培地及び有機マイクロ球状体の出口）を含み得る。第１の入口６１０Ａ及び第２の入口６２０Ａは、解乳化器６００の第１の側に配置され得、第１の出口６１２Ａ及び第２の出口６２２Ａは、第１の側の逆の解乳化器６００の第２の側に配置され得る。幾つかの変形では、第１の流体（例えば油）と重合された有機マイクロ球状体６５０との混合物は、第１の入口６１０Ａにおいて受け取ることができる。第２の流体（例えば、成長培地、洗浄液、水溶液）は第２の入口６２０Ａにおいて受け取ることができる。解乳化器６００は、図６Ａに示されるように、第２の入口６２０Ａからの水性溶液及び第１の入口６１０Ａからの油の疎水性が解乳化器６００内で混合しないように、層流に向けて構成し得る。混合する代わりに、第１のフローストリーム６３０Ａ（例えば油フローストリーム）及び第２のフローストリーム６３２Ａ（例えば水性フローストリーム）は、平行して解乳化器６００を通って流れるように構成される。幾つかの変形では、解乳化器６００は、磁性ナノ粒子を含む有機マイクロ球状体６５０を第１のフローストリーム６３０Ａ（例えば油フローストリーム）から分離するように構成されたフローセパレータとして機能する磁石６４０を有し得る。幾つかの変形では、磁石６４０は解乳化器６００の所定の長さに沿って延在するように構成し得る。有機マイクロ球状体６５０が解乳化器６００を通って流れるにつれて、磁石６４０は、第１のフローストリーム６３０Ａ（例えば油フローストリーム）及び第２のフローストリーム６３２Ａ（例えば水性フローストリーム）から有機マイクロ球状体６５０を分離するように構成し得る。

[0104] 図６Ｂは、層流性及び小さなマイクロ構造体（例えばマイクロピラー）を利用して、重合した液滴を油から濾過して培地に入れるように構成された解乳化器６０２である。解乳化器６０２は、第１の入口６１０Ｂ（例えば、油及び有機マイクロ球状体の入口）、第１の出口６１２Ｂ（例えば、油及び廃棄物の出口）、第２の入口６２０Ｂ（例えば、成長培地及び洗浄液の入口）、及び第２の出口６２２Ｂ（例えば、成長培地及び有機マイクロ球状体の出口）を含み得る。第１の入口６１０Ｂ及び第２の入口６２０Ｂは、解乳化器６０２の第１の側に配置され得、第１の出口６１２Ｂ及び第２の出口６２２Ｂは、第１の側の逆の解乳化器６０２の第２の側に配置され得る。幾つかの変形では、第１の流体（例えば油）と重合された有機マイクロ球状体６５０との混合物は、第１の入口６１０Ｂにおいて受け取ることができる。第２の流体（例えば、成長培地、洗浄液、水溶液）は第２の入口６２０Ｂにおいて受け取ることができる。幾つかの変形では、解乳化器６０２は、図６Ｂに示されるように、第２の入口６２０Ｂからの水性溶液及び第１の入口６１０Ｂからの油の疎水性が解乳化器６０２内で混合しないように、層流に向けて構成し得る。混合する代わりに、第１のフローストリーム（例えば油フローストリーム（図示せず））及び第２のフローストリーム（例えば水性フローストリーム（図示せず））は、平行して解乳化器６０２を通って流れる。幾つかの変形では、解乳化器６０２は、有機マイクロ球状体６５０（図６Ｂでは白丸として示されている）を第１のフローストリーム（例えば油フローストリーム）から分離するように構成されたフローセパレータ６６０（例えば、１組のマイクロピラー、図６Ｂではグレーの丸として示されている）を有し得る。フローセパレータ６６０は、解乳化器６０２の所定の長さに沿って延在するように構成し得る。有機マイクロ球状体６５０が解乳化器６０２を通って流れるにつれて、フローセパレータ６６０のマイクロピラーは、第１のフローストリーム（例えば油フローストリーム）及び第２のフローストリーム（例えば水性フローストリーム）から有機マイクロ球状体６５０を分離するように構成し得る。幾つかの変形では、マイクロピラーは、第１のフローストリーム（例えば油フローストリーム）から第２のフローストリーム（例えば水性フローストリーム）に約１度傾斜して位置決めすることができ、それにより、各フローストリームが平行して流れる状態を保てるようにしながら、有機マイクロ球状体６５０を第１のフローストリームから第２のフローストリームに強いる。マイクロピラーの間隔は、有機マイクロ球状体６５０がマイクロピラーを通過することができないようなものであり得、間隔は、予期される液滴サイズに応じて作製時に変更することができる。

[0105] 解乳化器６００及び６０２の先端部において、第１のフローストリームは第１の出口６１２Ａ又は６１２Ｂを通って流れるように構成し得、第２のフローストリームフローは第２の出口６２２Ａ及び６２２Ｂを通って流れるように構成し得る。幾つかの変形では、第１の出口６１２Ａ又は６１２Ｂは廃棄物容器（図示せず）と流通し得、第２の出口６２２Ａ又は６２２Ｂは出力（例えば収集容器）と流通し得、形成された有機マイクロ球状体の高割合の回収を促進する。従来の解乳化法とは対照的に、本明細書に記載の解乳化器６００又は６０２は、手動でのハンドリング又は遠心分離なしで自動的に有機マイクロ球状体を解乳化するように構成し得る。

[0106] 幾つかの変形では、解乳化は連続上清アッセイに基づき得る。幾つかの変形では、ウェル（例えば９６ウェルプレート）内の個々の有機マイクロ球状体は、所定の間隔で上清を分画し得るように培養し得る。収集された上清は別個にアッセイし得る。

出力
[0107] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体システム１００は、形成された有機マイクロ球状体を受け取るように構成された１つ又は複数の出力１５２（例えば、容器、コンテナ、コレクタ、ウェル、アッセイ、又は回収容器）を含み得る。幾つかの変形では、所定数の有機マイクロ球状体を複数のウェルに分注し得る。幾つかの変形では、出力１５２は有機マイクロ球状体に結合するように構成し得る。例えば、有機マイクロ球状体はウェルの所定の部分（例えば、ウェルの底部の所定の場所）に強く付着し得、それにより、１つ又は複数の化学処理及び機械処理への耐性を増した状態での高速培地交換及び固定撮像等の高スループット処理を可能にする。

[0108] 幾つかの変形では、出力１５２（例えばウェルプレート）は１つ又は複数の皮膜及びテクスチャ（例えばパターン）を有し得る。幾つかの変形では、ウェルの底面は、底面への有機マイクロ球状体の付着を促進するように被覆及び／又はパターニングし得る。例えば、非特異性抗体は、有機マイクロ球状体の足場を形成する他泊質又は他の分子への親和性を有する場合、プレートの底部に付着し得る。したがって、上記抗体に接触した有機マイクロ球状体は、プレートの底部に強く結合し得る。幾つかの変形では、１つ又は複数のプラスチックを出力の表面（例えばウェルの底部）に配置し得、有機マイクロ球状体に付着（例えば結合）するように構成し得る。

計算デバイス
[0109] 幾つかの変形では、システム１００は、コントローラ（例えば、プロセッサ１６２、メモリ１６４）、通信デバイス１６６、入力デバイス１６８、ディスプレイ１７０、又はそれらの組合せを含む計算デバイス１６０を含み得る。計算デバイス１６０はシステム１００を制御（例えば操作）するように構成し得る。計算デバイス１６０は複数のデバイスを含み得る。例えば、有機マイクロ球状体生成器１１０は、計算デバイス１６０の１つ又は複数の構成要素（例えば、プロセッサ１６２、メモリ１６４、通信デバイス１６６）を囲み得、一方、計算デバイス１６０の１つ又は複数の構成要素は、有機マイクロ球状体生成器１１０からリモートに提供し得る（例えば、入力デバイス１６８又はディスプレイ１７０）。

[0110] 幾つかの変形では、コントローラは、混合物又は１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数に対応する撮像データを受信し、少なくとも撮像データに基づいて１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数の特性を推定するように構成し得る。幾つかの変形では、コントローラは、１組の有機マイクロ球状体に対応する撮像データを受信し、少なくとも撮像データに基づいて、直径約５０μｍ～約５００μｍを有する１組の有機マイクロ球状体を識別するように構成し得る。

[0111] 幾つかの変形では、コントローラは、少なくとも撮像データに基づいて、複数のウェル内の有機マイクロ球状体数を推定するように構成し得る。

[0112] 幾つかの変形では、コントローラは、１つ又は複数のセンサからセンサデータを受信し、少なくともセンサデータに基づいて１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数の特性を推定するように構成し得る。幾つかの変形では、コントローラは、少なくとも撮像データ及びセンサデータに基づいて、ポンプ又は温度の１つ又は複数を変更するように構成し得る。

[0113] 幾つかの変形では、コントローラは、少なくとも撮像データに基づいて混合物の１つ又は複数の特性を推定するように構成し得る。例えば、例えば、混合物の特性の１つ又は複数は、細胞の総数及び生きている細胞数を含む。幾つかの変形では、コントローラは、少なくとも撮像データに基づいて生体試料の１つ又は複数の特性を推定するように構成し得る。例えば、生体試料の特性の１つ又は複数は、細胞の総数及び生きている細胞数を含む。

[0114] 幾つかの変形では、コントローラは、１つ又は複数の有機マイクロ球状体内の１つ若しくは複数の細胞又は１つ若しくは複数の細胞の特性に対応する撮像データを受信するように構成し得る。

プロセッサ
[0115] 本明細書に記載のプロセッサ（例えばプロセッサ１６２）は、データ及び／又は他の信号を処理して、システムの１つ又は複数の構成要素（例えば、有機マイクロ球状体生成器１１０、撮像デバイス１３２、又は計算デバイス１６０）を制御し得る。プロセッサは、データ及び／又は他の信号を受信、処理、編纂、計算、記憶、アクセス、読み取り、書き込み、及び／又は送信するように構成し得る。追加又は代替として、プロセッサは、デバイスの１つ又は複数の構成要素及び／又は計算デバイスの１つ又は複数の構成要素（例えば、コンソール、タッチスクリーン、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、タブレット、サーバ）を制御するように構成し得る。

[0116] 幾つかの変形では、プロセッサは、有機マイクロ球状体生成器１１０、撮像デバイス１３２、サーバ、計算デバイス１６０、又は記憶媒体（例えば、メモリ、フラッシュドライブ、メモリカード、データベース）からのデータ及び／又は他の信号にアクセス又は受信するように構成し得る。幾つかの変形では、プロセッサは、１組の命令又はコードを走らせ及び／又は実行するように構成された任意の適した処理デバイスであり得、１つ又は複数のデータプロセッサ、画像プロセッサ、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、物理処理ユニット、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アナログ信号プロセッサ、混合信号プロセッサ、機械学習プロセッサ、深層学習プロセッサ、有限状態機械（ＦＳＭ）、圧縮プロセッサ（例えば、データレート及び／又はメモリ要件を下げるためのデータ圧縮）、暗号化プロセッサ（例えば、セキュア無線データ転送のため）、及び／又は中央演算処理装置（ＣＰＵ）を含み得る。プロセッサは例えば、汎用プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プロセッサボード等であり得る。プロセッサは、アプリケーションプロセス及び／又は他のモジュール、システムと関連するプロセス、及び／又は関数を走らせ及び／又は実行するように構成し得る。土台をなすデバイス技術は、多様な構成要素タイプで提供し得る（例えば、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）のような金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）技術、エミッタ結合論理（ＥＣＬ）のようなバイポーラ技術、ポリマー技術（例えば、シリコン共役ポリマー及び金属共役ポリマー－金属構造）、アナログとデジタルの混合等）。

[0117] 本明細書に記載のシステム、デバイス、及び／又は方法は、ソフトウェア（ハードウェアで実行される）、ハードウェア、又はそれらの組合せにより実行し得る。ハードウェアモジュールは、例えば、汎用プロセッサ（又はマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び／又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含み得る。ソフトウェアモジュール（ハードウェアで実行される）は、構造化テキスト、タイプスクリプト、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Java（登録商標）、Python、Ruby、Visual Basic（登録商標）、及び／又は他のオブジェクト指向、手続き型、又は他のプログラミング言語及び開発ツールを含め、多様なソフトウェア言語（例えばコンピュータコード）で表現し得る。限定されないが、コンピュータコードの例には、マイクロコード又はマイクロ命令、コンパイラにより生成される等の機械命令、ウェブサービスの生成に使用されるコード、及びインタプリタを使用してコンピュータにより実行されるより高水準の命令を含むファイルがある。限定されないが、コンピュータコードの追加の例には、制御信号、暗号化されたコード、及び圧縮されたコードがある。

メモリ
[0118] 本明細書に記載の有機マイクロ球状体システム及びデバイスは、データ及び／又は情報を記憶するように構成されたメモリ（例えばメモリ１６４）を含み得る。幾つかの変形では、メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、メモリバッファ、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、それらの組合せ等の１つ又は複数を含み得る。幾つかの変形では、メモリは、プロセッサに、画像処理、画像表示、センサデータ、データ及び／又は信号の送信データ及び／又は信号の受信、及び／又は通信等のデバイスと関連するモジュール、プロセス、及び／又は機能を実行させる命令を記憶し得る。本明細書に記載の幾つかの変形は、種々のコンピュータ実施動作を実行する命令又はコンピュータコードを有する非一時的コンピュータ可読媒体（非一時的プロセッサ可読媒体と呼ばれることもある）を有するコンピュータストレージ製品に関し得る。コンピュータ可読媒体（又はプロセッサ可読媒体）は、それ自体が一時的な伝播信号（例えば、空間又はケーブル等の伝送媒体上で情報を搬送する伝播する電磁波）を含まないという意味で非一時的である。コンピュータコード（コード又はアルゴリズムと呼ばれることもある）は、１つ又は複数の特定の目的に向けて設計及び構築されたものであり得る。幾つかの変形では、メモリは、計算デバイス及び／又は撮像デバイスにより受信された任意のデータ及び／又は生成された任意のデータを記憶するように構成し得る。幾つかの変形では、メモリはデータを一時的又は永続的に記憶するように構成し得る。

入力デバイス
[0119] 幾つかの変形では、ディスプレイは、ユーザから入力データを受信するように構成された入力デバイス１６８（例えばタッチスクリーン）を含み得、及び／又は動作可能に結合し得る。例えば、入力デバイス１６８（例えば、キーボード、ボタン、タッチスクリーン）へのユーザ入力は、システム１００のプロセッサ（例えばプロセッサ１６２）及びメモリ（例えばメモリ１６４）により受信、処理し得る。入力デバイスは、ユーザ受信を生成するように構成された少なくとも１つのスイッチを含み得る。例えば、入力デバイスは、ユーザ入力に対応する入力（例えばタッチ表面上への指の接触）をユーザが提供するためのタッチ表面を含み得る。タッチ表面を含む入力デバイスは、容量性、抵抗性、赤外線、光学撮像、分散信号、音響パルス認識、及び弾性表面波技術を含む複数のタッチセンシティブ技術のいずれかを使用して、タッチ表面への接触及び移動を検出するように構成し得る。少なくとも１つのスイッチを含む入力デバイスの変形では、スイッチは例えば、ボタン（例えば、ハードキー、ソフトキー）、タッチ表面、キーボード、アナログスティック（例えばジョイスティック）、方向パッド、マウス、トラックボール、ジョグダイアル、ステップスイッチ、ロッカースイッチ、ポインタデバイス（例えばスタイラス）、運動センサ、イメージセンサ、及びマイクロホンの少なくとも１つを有し得る。運動センサは、光学センサからユーザ運動データを受信し、ユーザジェスチャをユーザ入力として分類し得る。マイクロホンは、オーディオデータを受信し、ユーザ音声をユーザ入力として認識し得る。

[0120] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体システムは任意選択的に、ディスプレイに加えて、１つ又は複数の出力デバイス、例えば、オーディオデバイス及び触覚デバイス等を含み得る。オーディオデバイスは、任意のシステムデータ、アラーム、及び／又は通知を可聴的に出力し得る。例えば、オーディオデバイスは、誤作動が検出された場合可聴アラームを出力し得る。幾つかの変形では、オーディオデバイスは、スピーカ、圧電性オーディオデバイス、磁歪スピーカ、及び／又はデジタルスピーカの少なくとも１つを含み得る。幾つかの変形では、ユーザは、オーディオデバイス及び通信チャネルを使用して他のユーザと通信し得る。例えば、ユーザはオーディオ通信チャネル（例えばＶｏＩＰコール）を形成し得る。

[0121] 追加又は代替として、システムは、追加の感覚出力（例えば力フィードバック）をユーザに提供するように構成された触覚デバイスを含み得る。例えば、触覚デバイスは、入力デバイス（例えばタッチ表面）へのユーザ入力を確認するための触覚応答（例えば振動）を生成し得る。別の例として、触覚フィードバックは、ユーザ入力がプロセッサによりオーバーライドされることを通知し得る。

通信デバイス
[0122] 幾つかの変形では、計算デバイスは、別の計算デバイス及び１つ又は複数のデータベースと通信するように構成された通信デバイス（例えば通信デバイス１６６）を含み得る。通信デバイスは、有線又は無線接続により計算デバイスを別のシステム（例えば、インターネット、リモートサーバ、データベース）に接続するように構成し得る。幾つかの変形では、システムは、１つ又は複数の有線及び／又は無線ネットワークを介して他のデバイスと通信し得る。幾つかの変形では、通信デバイスは、１つ又は複数のデバイス及び／又はネットワークと通信するように構成された無線周波数受信機、送信機、及び／又は光学（例えば赤外線）受信機及び送信機を含み得る。通信デバイスは、有線及び／又は無線で通信し得る。

[0123] 通信デバイスは、ＲＦ信号を受信及び送信するように構成されたＲＦ回路を含み得る。ＲＦ回路は、電気信号を電磁信号に／電磁信号から変換し、電磁信号を介して通信ネットワーク及び他の通信デバイスと通信し得る。ＲＦ回路は、限定ではなく、アンテナシステム、ＲＦ送受信機、１つ又は複数の増幅器、チューナ、１つ又は複数の発振器、デジタル信号プロセッサ、ＣＯＤＥＣチップセット、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カード、メモリ等を含め、これらの機能を実行する周知の回路を含み得る。

[0124] 任意のデバイスを通した無線通信は、複数の通信規格、プロトコル、及び技術のいずれを使用してもよく、限定ではなく、移動通信用のグローバルシステム（ＧＳＭ）、拡張データＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）、エボリューションデータオンリー（ＥＶ－ＤＯ）、ＨＳＰＡ、ＨＳＰＡ＋、デュアルセルＨＳＰＡ（ＤＣ－ＨＳＰＤＡ）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、近距離通信（ＮＦＣ）、広帯域符号分割多元接続（Ｗ－ＣＤＭＡ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、Bluetooth、Wireless Fidelity（Wi-Fi）（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ等）、ボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）、Wi-MAX、電子メール用のプロトコル（例えば、インターネットメッセージアクセスプロトコル（ＩＭＡＰ）及び／又はポストオフィスプロトコル（ＰＯＰ））、インスタントメッセージング（例えば、拡張可能なメッセージング及びプレゼンスプロトコル（ＸＭＰＰ）、インスタントメッセージング及びプレゼンスイベントパッケージのためのセッション開始プロトコル（ＳＩＭＰＬＥ）、インスタントメッセージング及びプレゼンスサービス（ＩＭＰＳ））、及び／又はショートメッセージサービス（ＳＭＳ）、EtherCAT、ＯＰＣ統合アーキテクチャ、又は任意の他の適した通信プロトコル。幾つかの変形では、本明細書のデバイスは、ネットワークを通してデータを伝送せずに互いと直接通信し得る（例えば、ＮＦＣ、Bluetooth、WiFi、ＲＦＩＤ等を通して）。

[0125] 幾つかの変形では、本明細書に記載のシステム、デバイス、及び方法は、例えば、各々が任意のタイプのネットワーク（例えば有線ネットワーク、無線ネットワーク）であり得る１つ又は複数のネットワークを介して他の無線デバイスと通信し得る。通信は、暗号化されてもよく、又は暗号化されなくてもよい。無線ネットワークは、いかなる種類のケーブルによっても接続されない任意のタイプのデジタルネットワークを指し得る。無線ネットワークにおける無線通信の例には、限定ではなく、セルラ通信、電波通信、衛星通信、及びマイクロ波通信がある。しかしながら、無線ネットワークは、インターネット、他のキャリアの音声及びデータネットワーク、ビジネスネットワーク、及びパーソナルネットワークとインタフェースするために、有線ネットワークに接続してもよい。有線ネットワークは典型的には、銅より対線、同軸ケーブル、及び／又は光ファイバケーブルを経由して実行される。ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、大都市圏ネットワーク（ＭＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネットエリアネットワーク（ＩＡＮ）、キャンパスエリアネットワーク（ＣＡＮ）、インターネットのようなグローバルエリアネットワーク（ＧＡＮ）、及び仮想私設ネットワーク（ＶＰＮ）を含め、多くの異なるタイプの有線ネットワークが存在する。以下、ネットワークは、典型的にはインターネットを通して相互接続されて、統合ネットワーキング及び情報アクセスシステムを提供する無線、有線、公衆、及び私設のデータネットワークの任意の組合せを指す。

[0126] セルラ通信は、ＧＳＭ、ＰＣＳ、ＣＤＭＡ若しくはＧＰＲＳ、Ｗ－ＣＤＭＡ、ＥＤＧＥ若しくはＣＤＭＡ２０００、ＬＴＥ、WiMAX、及び５Ｇネットワーキング規格等の技術を包含し得る。幾つかの無線ネットワークデプロイは、複数のセルラネットワークからのネットワークを組み合わせ、又はセルラ、Wi-Fi、及び衛星通信の混合を使用する。

ディスプレイ
[0127] 画像データは有機マイクロ球状体システム１００のディスプレイ（例えばディスプレイ１７０）に出力し得る。幾つかの変形では、ディスプレイは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、電子ペーパー／ｅインクディスプレイ、レーザディスプレイ、及び／又はホログラフィックディスプレイの少なくとも１つを含み得る。幾つかの変形では、ディスプレイ１７０は、有機マイクロ球状体生成器１１０のタッチ画面として統合し得る。

ＩＩ．方法
[0128] 本明細書に記載されるのは、本明細書に記載の自動化された有機マイクロ球状体システム及びデバイスを使用して有機マイクロ球状体を形成する方法である。例えば、有機マイクロ球状体は、マイクロ流体及びマクロ流体要素を含む単一のエンドツーエンド統合ワークフローで形成、識別、推定することができる。さらに、識別された有機マイクロ球状体は、１つ又は複数の有機マイクロ球状体特性に基づいて精密に分布し得、例えば、迅速な薬剤スクリーニングを可能にする。図８は、有機マイクロ球状体を形成する方法の一変形を概説するフローチャートである。方法８００は、試料（例えば患者由来の組織試料）から細胞を解離することを含み得る（８０２）。幾つかの変形では、細胞は、機械的消化、酵素消化、それらの組合せ等の１つ又は複数を使用して解離し得る。任意の組織タイプを処理し得る。幾つかの変形では、細胞を混合して、例えば、細胞及びMatrigel（登録商標）ベースの混合物を形成し得る。幾つかの変形では、細胞を混合して、細胞及び本明細書に記載のMatrigelへの任意の代替を形成してもよい。

[0129] 幾つかの変形では、ステップ８０４に従って、１つ又は複数の細胞特性を推定及び／又は特定し得る。例えば、解離された細胞の一部を染色して（例えばＡＯ／ＰＩ）、生細胞数及び死細胞数を推定し得る。これらの細胞推定により、有機マイクロ球状体を所定の濃度（例えば、単位体積当たり所定の生細胞数）で形成することができる。試料から播種密度等の細胞特性を推定することにより、所定の閾値を超える死細胞数（又は密度）を有する試料を拒絶することができ得る。幾つかの変形では、濃度に基づくとともに、形成される有機マイクロ球状体のサイズ（例えば直径）を制御することにより、所定数の生細胞を有する有機マイクロ球状体を形成し得る。生細胞数は、所定濃度の混合物を形成するための流体マトリックス材料量を決定するのに使用し得る。

[0130] 幾つかの変形では、ステップ８０６に従って、１組の有機マイクロ球状体を形成し得る。幾つかの変形では、細胞はカプセル化を経て、所定の空間分布を有する、混合物の液滴を形成し得る。幾つかの変形では、液滴のサイズ（例えば直径）は、所定数の細胞及び所定濃度を含む有機マイクロ球状体を形成するように制御し得る（例えば温度及び圧力に基づいて）。

[0131] 幾つかの変形では、ステップ８０８に従って、１つ又は複数の有機マイクロ球状体特性を推定及び／又は特定し得る。幾つかの変形では、単位体積当たりの有機マイクロ球状体数を推定し得る。推定を使用して、細胞タイプの組成及び予期される生存細胞数が所定の基準を満たすことを保証し得、カプセル化後の液滴当たりの細胞数を制御できるようにする。例えば、形成された有機マイクロ球状体の一部を染色して（例えばＡＯ／ＰＩ染色）、生細胞及び死細胞の数を特定し得る。図１０及び図１１は、本明細書でより詳細に説明するように、解離された細胞及び液滴の推定プロセスの変形を示す。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体の形成は、液滴当たりの細胞数のポアソンサンプリング分布に対応し得る。幾つかの変形では、撮像している間、１組の有機マイクロ球状体は溶液中で攪拌され得、それにより、有機マイクロ球状体特性の推定を改善する。

[0132] 幾つかの変形では、ステップ８１０に従って、１組の有機マイクロ球状体を出力し得る。例えば、１組の有機マイクロ球状体は薬剤アッセイプレーティングに使用し得る。幾つかの変形では、１つ又は複数の容器（例えば、ウェル、レセプタクル、コンテナ）における攪拌又は制御された分注の１つ又は複数により、ポアソン試料分布を可能にし得る。図１２は、本明細書でより詳細に説明するように、攪拌及び分注プロセスの一変形を示す。幾つかの変形では、ウェルの撮像データを生成して、例えば、出力された有機マイクロ球状体の数及び場所をベースラインとして推定し得る。幾つかの変形では、ウェル１個当たりの液滴数を定量的アッセイ結果の正規化に使用し得る。幾つかの変形では、ウェル内の液滴数が所定の範囲を満たさない場合、それらの１つ又は複数のウェルは拒絶され得る。

[0133] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は攪拌されて、有機マイクロ球状体が例えばウェルプレート（例えば、細胞培養容器内のアッセイウェル、６ウェルプレート～１５３６ウェルプレート）に出力される間、成長培地内の懸濁液の均一分布を保証し得る。例えば、フラスコを振る、手動でのピペット操作、ロッカー等を使用して、有機マイクロ球状体の均一分布を保証し得る。幾つかの変形では、１組の有機マイクロ球状体は、ピペット操作又は液体ハンドラの１つ又は複数を使用して出力し得る。例えば、液体ハンドラは、有機マイクロ球状体を含む攪拌された容器から直接ピペット操作するように構成し得る。

[0134] 幾つかの変形では、ステップ８１２に従って、１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数の確立特性を推定し得る。例えば、周期的間隔での撮像により、１組の有機マイクロ球状体の確立を確認し得、例えば、所定の基準に基づいて、有機マイクロ球状体の播種後約２日から約８日以内で薬剤アッセイを開始できるようにする。これとは対照的に、従来のオルガノイドを使用した薬剤スクリーニングは、薬剤応答を試験するのに十分な数の細胞を有するオルガノイドを生成し形成するために約６週間から約８週間を要し得、特に診断ツールとしては時間がかかり、高価であり得る。幾つかの変形では、本明細書に記載の有機マイクロ球状体は、薬剤アッセイ結果を約２週間未満で提供し得る。図１３は、本明細書でより詳細に説明するように、ウェル内に配置された液滴の推定プロセスの一変形を示す。

[0135] 幾つかの変形では、撮像データは、１組のウェル（例えばウェルプレートの各ウェル）の撮像データを生成するように構成し得る。プロセッサは、１つ又は複数のコンピュータビジョン技法を使用して撮像データに基づいて、細胞の表面積及び体積を経時推定するように構成し得る。例えば、有機マイクロ球状体の確立特性は、有機マイクロ球状体おサイズ、体積、又は成長速度の１つ又は複数を含み得る。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、１つ又は複数の所定の閾値（例えば、中央値面積７０μｍ^２、初期細胞質量の２倍）に基づいて確立されたものとして識別し得る。

[0136] 幾つかの変形では、撮像データを解析して、各有機マイクロ球状体内の、所定の閾値（例えば、単一細胞の予期される直径）よりも大きな直径を有する１つ又は複数の物体を識別し得る。したがって、多細胞又はオルガノイド体のみを識別し得る。例えば、各有機マイクロ球状体内で識別される各物体の表面積（例えばμｍ^２）を推定し、経時（例えば数時間、数日）追跡し得る。この手法は、定量データを高感度で生成して、確立を判断し、薬剤用量投与を可能にし得る。

[0137] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、約１日未満で形成し得、形成後、約２日から約８日で確立し得る。有機マイクロ球状体を使用した薬剤アッセイは約４日以下で実行することができ、それにより、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して器の診断を約１４日未満で行うことができる。

[0138] 図９は、有機マイクロ球状体を形成する方法の一変形を概説するフローチャートである。幾つかの変形では、方法９００は、ステップ９０２に従って、試料（例えば患者由来の組織試料）から細胞を解離することを含み得る。例えば、試料は機械的及び／又は化学的（例えば酵素処理）に解離し得る。機械的解離は、例えば、外科用メス若しくは鋏を使用して又はホモジナイザ等の機械を使用することにより、結び付いた細胞間の接続を破ることを含み得る。化学的解離は、例えば、コラーゲン分解酵素、ディスパーゼ、ＤＮＡ分解酵素、及び／又はヒアルロニダーゼのうちの任意のものを含む１つ又は複数の酵素で細胞を処理して、結び付いた細胞間の接続を破ることを含み得る。１つ又は複数の酵素は、３７℃での水浴又は室温でのインキュベーション等の異なる反応条件下で使用し得る。

[0139] 幾つかの変形では、解離された組織を処理して、死んでいる細胞、死につつある細胞、及び／又は細胞デブリを除去し得る。そのような死んでいる細胞及び／又は死につつある細胞の除去は、ビーズ、濾過、抗体法、それらの組合せ等の１つ又は複数を含み得る。例えば、アネキシンＶ－ビオチン結合後のストレプトアビジン磁性ビーズへのビオチンの結合により、生細胞からアポトーシス細胞を分離することができる。

[0140] 幾つかの変形では、患者からの試料は生検（例えば生検針又は穿孔を使用する）からのものであり得る。例えば、生検は、患者組織に装入して生検片を取り出すことができる１４ゲージ、１６ゲージ、１８ゲージ等の針を用いて採取し得る。

[0141] 幾つかの変形では、解離された細胞はキャリア材料中に懸濁し得る。幾つかの変形では、キャリア材料は流体マトリックス材料を含み得る。幾つかの変形では、キャリア材料は、有機マイクロ球状体の重合及び形成前に細胞懸濁液中の細胞の沈降を遅らせるように構成された粘度レベルを有する材料であり得る。幾つかの変形では、キャリア材料は、解離された生検組織細胞が重合まで懸濁液中に懸濁した状態を保てるようにするのに十分な粘度を有し得る。幾つかの変形では、細胞を所望のように懸濁及び／又は分散したまま保つために、非重合材料を流し又は攪拌し得る。

[0142] 幾つかの変形では、ステップ９０４に従って、１組の解離された細胞を解析に向けて選択し得る。幾つかの変形では、ステップ９０６に従って、選択された１組の解離された細胞の１つ又は複数の特性を推定し得る。例えば、図１０の方法１０００に示されるように、解離された細胞の選択されたセット（例えばサブセット）１００２をカウントし、１つ又は複数の生／死染色を用いて染色し得る（１００４）。生／死染色の非限定的な例には、カルセインＡＭ（生）、エチジウムホモダイマー（死）、トリパンブルー（生）、ヘキスト（核）、並びにアクリジンオレンジ（ＡＯ）及びヨウ化プロピジウム（ＰＩ）（ＡＯ／ＰＩ）がある。ＡＯ／ＰＩは、生細胞が緑色蛍光（例えば５２６ｎｍ最大放射波長）を発し、死細胞が赤色蛍光（例えば６１７最大放射波長）を発する蛍光ベースの細胞生存率アッセイである。アッセイ出力１００６は、患者の細胞試料中の細胞の総数、生存細胞の総数、及び死細胞の総数を含み得る。

[0143] 幾つかの変形では、ステップ９０８に従って、１つ又は複数の有機マイクロ球状体生成パラメータは、１組の解離された細胞の推定された特性に基づいて設定し得る。例えば、図１０の方法１０００の結果を使用して、方法１０１０の有機マイクロ球状体生成パラメータを通知し得、それにより、標的数の生存細胞が各有機マイクロ球状体１０１４内に配置されるように所定数の生存細胞１０１２を所定量の流体と混合できるようにする。有機マイクロ球状体生成パラメータは、流体流量、温度、圧力等の１つ又は複数を含み得る。

[0144] 幾つかの変形では、ステップ９１０に従って、解離された細胞は流体マトリックス材料と組み合わせられて、混合物（例えば非重合混合物）を形成し得る。例えば、混合物は、混合物内で懸濁した解離細胞を含み得る。幾つかの変形では、細胞は、所定の温度（例えば、約１℃～約２１０℃）で懸濁したままであり得、非重合のままであり得る。非重合混合物は、油等の非混和性材料に液滴として分注し得る。液滴のサイズ及び形状は、形成される有機マイクロ球状体のサイズ及び形状に対応し得る。例えば、非重合材料が非混和性材料と交わる際にそれらの２つの流れの流量及び／又は圧力によって非重合材料の液滴がいかに生成されるかが決まり得るように、非重合材料の流れを非混和性材料（例えば油）の１つ又は複数の（例えば２つの収束する）流れと結合することにより、均一サイズの液滴を形成し得る。

[0145] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体のサイズ（例えば直径）は、システムにおける圧力又は材料の粘度の１つ又は複数に基づいて制御し得る。いずれかのパラメータが変わると、形成される有機マイクロ球状体のサイズ（例えば直径）の一貫性が変わることになる。例えば、種々の液体（例えば、細胞及び流体マトリックス材料）が交点（例えばＴ字形接合部）に達して組み合わせられるとき、システムにわたり圧力を安定化させるには時間を要する。圧力が変わると、液滴サイズがばらつくことになる。例えば、マイクロ流体生成器に導入された気泡（例えばマイクロ流体の亀裂）は、は、システム内の圧力を変え得、ひいては形成される有機マイクロ球状体のサイズ（例えば直径）を変え得る。

[0146] 追加又は代替として、プリント（例えば液滴を表面上にプリントすること）により１つ又は複数の液滴を形成し得る。例えば、液滴は、平面又は成形された表面等の表面上にプリントされ、重合し得る。幾つかの変形では、液滴は、所定量の非重合混合物を表面上、空気中、及び／又は液体媒体（非混和性流体を含む）中にリリースするように構成された自動分注器（例えばピペットデバイス）を使用して形成し得る。

有機マイクロ球状体への非細胞物体の導入
[0147] 追加又は代替として、ステップ９１０は、１つ又は複数の非細胞物体を結合することにより混合物を形成することを含み得る。例えば、有機マイクロ球状体は１つ又は複数の非細胞物体を含むことができる。幾つかの変形では、非細胞物体は、有機マイクロ球状体形成前、細胞の混合物に追加することができる。幾つかの変形では、非細胞物体は、有機マイクロ球状体形成後、有機マイクロ球状体に組み込むこともできる。幾つかの変形では、非細胞物体は不活性粒子を含み得る。

[0148] 幾つかの変形では、各有機マイクロ球状体は、約１～約１０，０００個の非細胞物体、例えば約１０～約７，５００個、約１０～約５，０００個、約１００～約２，５００個の非細胞物体を含むことができる。

[0149] 幾つかの変形では、非細胞物体は有機マイクロ球状体を識別するための識別子（例えばバーコード）として機能することができる。有機マイクロ球状体を識別するいずれの手段もない場合、有機マイクロ球状体が移動する前及び後、特定のウェルが撮像されるとき、タイムラプス撮像のために第１の組の画像及び第２の組の画像中の有機マイクロ球状体を一致させることが困難又は不可能なことがある。したがって、有機マイクロ球状体への識別子の導入は、この問題を解消することができ、タイムラプス撮像を可能にすることができる。幾つかの変形では、識別子として追加される非細胞物体は、生物学的プロセスに影響しない。

[0150] 幾つかの変形では、非細胞物体は、異なるサイズの粒子、発光器、フルオロフォア、蛍光粒子、カラー粒子、磁性粒子、及び／又は磁化可能粒子を含むことができる。図１７に示されるように、幾つかの変形では、一意の識別子（例えばバーコード）を生成するために、有機マイクロ球状体の形成前、タイプＡ粒子１７１０（例えば、磁性粒子及び／又は磁化可能粒子）及び／又はタイプＢ粒子１７２０（例えば、異なるサイズの粒子、発光器、フルオロフォア、蛍光粒子、及び／又はカラー粒子）の高度可変源をタイプＣ粒子の混合物１７３０（例えば、細胞、細胞混合物、生物学的活性成分）に導入し得る。例えば、混合プロセス中のタイプＡ粒子及び／又はタイプＢ粒子の確率的サンプリングは、各有機マイクロ球状体中のタイプＡ粒子及び／又はタイプＢ粒子の一意に識別可能な組合せを生成し得、各有機マイクロ球状体の一意の識別子として有効に機能する。タイプＡ粒子、タイプＢ粒子、及びタイプＣ粒子の組合せは、有機マイクロ球状体生成１７５０のために細胞外マトリックス／ヒドロゲル１７４０において組み合わせられて、複数の組の有機マイクロ球状体１７６０、１７６２、１７６４を生成し得る。顕微鏡法システムで１つ又は複数の識別子を読み取り、視覚的又はアルゴリズム的に復号化し得、それにより、複数のワークフローにわたる単一の有機マイクロ球状体の追跡、ステップのリフォーマット、機械的操作、及びフローサイトメトリ等の種々の他の適用を可能にする。幾つかの用途では、識別子により、有機マイクロ球状体の高スループットソートが可能になる。

[0151] 幾つかの変形では、磁性粒子は、１つ又は複数の強磁性、常磁性、又は他の種類の磁性粒子を含み得る。幾つかの変形では、磁性粒子はＦｅ_３Ｏ_４を含み得る。例えば、磁性粒子は、磁石の使用を通して有機マイクロ球状体を機械的に操作及び制御できるようにし、それにより、相分離／解乳化、高速培地交換、及び特定の場所への有機マイクロ球状体の集中等のワークフローの種々のステップにおける効率及び能力を高めることができる。例えば、磁性粒子は、有機マイクロ球状体を単層として、撮像のためにウェル又は培養プレートの底部に、１つ又は複数の有機マイクロ球状体の撮像のためにウェル又は培養プレートの中央に、及び／又は１組の有機マイクロ球状体の回収を促進するために特定の場所に集中させることができる。

[0152] 細胞カプセル化は種々の形態を含み得る。第１の変形では、単一細胞の懸濁液を細胞外マトリックスに加えて、液滴にわたって拡散した所定数の細胞を含む有機マイクロ球状体を形成し得る。第２の変形では、より大きな細胞外マトリックス液滴内に細胞の高密度コアを作成するために、細胞は複数のステップでカプセル化し得る。これらの変形では、単一細胞は、第１の変形よりも高密度で細胞外マトリックスに再懸濁させ得、第１の変形よりもはるかに小さな液滴にカプセル化し得る。これらの液滴は重合され、新鮮な非重合細胞外マトリックスにおいて再懸濁し得る。この懸濁液を再び処理して、単一の高密度重合細胞コアを含む、第１の変形と概ね同じサイズの新しい液滴を形成し得る。

[0153] 図１９に示されるように、有機マイクロ球状体の生成は、１つ又は複数の形態の細胞カプセル化を含むことができる。シナリオＡ（１９１０）において、単一細胞の懸濁液を細胞外マトリックスに追加することができ、有機マイクロ球状体生成器は、生成時、液滴全体に拡散した所定数の細胞を含む１組の有機マイクロ球状体を生成するように構成し得る。これらの液滴は次いで、重合され解析することができる。代替的には、シナリオＢ（１９２０、１９３０）において、細胞を複数のステップでカプセル化して、より大きな細胞外マトリックス液滴内に細胞の高密度コアを作成することができる。シナリオＢでは、単一細胞は、シナリオＡよりも高濃度で細胞外マトリックス中に再懸濁し得、シナリオＡよりもはるかに小さな液滴にカプセル化し得る。これらの液滴は重合し、新鮮な非重合細胞外マトリックス中に再懸濁することができる。この懸濁液を有機マイクロ球状体生成器で再び処理して、単一の重合した高密度細胞コアを含む、シナリオＡと同じサイズの新しい液滴を作成することができる。これらの液滴は次いで、シナリオＡと同じ操作及び解析手順を辿ることができる。

[0154] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は表面に不動化することができる。例えば、有機マイクロ球状体はウェル又は培養プレートの底部に不動化することができる。

[0155] 有機マイクロ球状体が磁性粒子及び／又は磁化可能粒子を含む場合、磁力を使用して、有機マイクロ球状体を所定の場所に不動化することができる。例えば、磁力はウェルの中央に印加することができる。データ取得は、全ての有機マイクロ球状体を視野において捕捉し、ウェルの中央に集中させることができる場合、高スループットイメージャを使用するとき、効率的であり得る。

[0156] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、生化学手段を通して特定の場所に不動化することもでき、これは、細胞外マトリックスゲルの化学組成を利用して、細胞外マトリックスゲルに特異的に結合する抗体を用いてゲルベースの有機マイクロ球状体を捕捉することを含み得る。

[0157] 幾つかの変形では、抗体は少なくとも２つの方法でウェル又は培養プレートの底部に不動化することができる。幾つかの変形では、抗体は、高ｐＨ、リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）等の低イオン強度バッファーでのインキュベーションにより、未処理のポリスチレン培養皿表面に直接結合し得る。この環境において、抗体は、ポリスチレンとの疎水性相互作用を通して表面に優先的に結合し得る。

[0158] 幾つかの変形では、培養プレートは、抗体が付着する前、タンパク質Ａ又はタンパク質Ｇで予め被覆し得る。タンパク質Ａ／Ｇは抗体のＦｃ領域に結合するため、この手法は、抗体の可変領域をバルク溶液に向けて、プレート表面から離れて適宜配向することができる。幾つかの変形では、抗体は高ｐＨ、ＰＢＳ等の低イオン強度バッファーでインキュベートされて、プレートへの結合を誘導することができる。

[0159] 幾つかの変形では、洗浄後、概ね１～１０ｕｇの抗体をプレート表面に不動化することができる。幾つかの細胞外マトリックスゲルの大部分は、ＩＶ型コラーゲン及びラミニンで構成される。抗マウスラミニン抗体及び／又は抗マウスＩＶ型コラーゲン抗体で誘導化し、Matrigel（登録商標）ベースの有機マイクロ球状体をインキュベートした培養プレートは、抗体を介して培養プレートに不動化されることになり得る。例えば、図１８Ａ及び図１８Ｂは、培地交換に起因して実現される損失を最小化する、抗体濃度に依存したCultrexベースの有機マイクロ球状体の不動化に繋がるポリスチレン（図１８Ａ）又はタンパク質Ａ媒体付着（図１８Ｂ）のいずれかを介したマウス抗ラミニン応対及び／又はマウス抗ＩＶ型コラーゲン抗原を用いた培養プレートの誘導体化を示すグラフである。データは、９６ウェルプレートのウェル１個当たりの液滴の５複製測定のＳＥＭとして表される誤差を有する平均としてプロットされる。幾つかの変形では、３７℃で少なくとも１６時間インキュベートした後、最小の有機マイクロ球状体損失で上清交換を実行することができる。

[0160] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、遠心分離によりウェル又は培養プレートの底部に堆積することができる。特定のジオメトリを用いて、有機マイクロ球状体を所定の場所に集中させることができる。

[0161] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、ウェル又は培養プレートの底部の所定の場所に局所化することができる。例えば、パターンをウェル又は培養プレートの底部に作成して、局所化を促進することができる。幾つかの変形では、窪みをウェル又は培養プレートの底部にエッチングして、有機マイクロ球状体への親和性を上げることができる。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体への親和性を有する材料でウェル又は培養プレートの底部を被覆した後、レーザエッチング機を使用して、有機マイクロ球状体が不要な全ての場所から被覆を除去することができる。パターンはウェル又は培養プレートに制限されず、他の容器に適用することもできる。

[0162] 幾つかの変形では、ステップ９１２に従って、有機マイクロ球状体形成プロセス（例えば、細胞、流体マトリックス材料、混合物）に対応するセンサデータを生成し得る。例えば、センサデータは、本明細書でより詳細に説明されるシステム１００の１つ又は複数のセンサ１１６により生成し得る。

[0163] 幾つかの変形では、ステップ９１４に従って、有機マイクロ球状体形成プロセス（例えば、細胞、流体マトリックス材料、混合物）に対応する撮像データを生成し得る。例えば、本明細書に記載の撮像デバイス１３２は、混合物形成（例えば、交点又は接合部における細胞と流体マトリックス材料との交差）に対応する撮像データを生成するように構成し得る。幾つかの変形では、形成された有機マイクロ球状体は、更なる解析に向けて撮像し得る。

[0164] 幾つかの変形では、ステップ９１６に従って、混合物及び／又は有機マイクロ球状体の１つ又は複数の特性が、センサデータ及び／又は撮像データに基づいて推定することができる。例えば、撮像データを処理して、形成された液滴のサイズ分布を生成し得る。幾つかの変形では、１つ又は複数の特性は、液滴１個当たりの細胞数、液滴内の細胞の分布、液滴のサイズ（例えば直径）等の１つ又は複数を含み得る。

[0165] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体特性は、センサデータなしで撮像データの取得を通して推定し得る。

[0166] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体特性は撮像データに基づいて推定し得る。例えば、図１０のステップ１０１０は、形成された有機マイクロ球状体のサブセットをＡＯ／ＰＩで染色して、有機マイクロ球状体１個当たりの生細胞数及び死細胞数をカウントし得ることを示す。推定された特性により、例えば、所定の閾値を超える死細胞数（又は死細胞密度）を有するランを拒絶することができ得る。

[0167] 本明細書に記載のシステム及びデバイスは、所定数の細胞を含む有機マイクロ球状体を形成できるようにし得る。例えば、有機マイクロ球状体１個当たり２０個の細胞を標的とした１組２５回のランで、液滴１個当たりの平均生細胞数１９．３及び液滴１個当たりの生細胞数％ＣＶ（ラン内及びラン間）が１３．３％及び１３．１％をそれぞれ有する有機マイクロ球状体を形成した。

[0168] 直径に関して、図１１は、高スループット顕微鏡法を使用して、形成された有機マイクロ球状体のサブセット（例えば約１００個の液滴）を撮像し得ることを示す。画像解析により、平均直径及び変動（％ＣＶ）の推定を生成し得る。直径の所定範囲外になったランは拒絶することができる。

[0169] 本明細書に記載のシステム及びデバイスは、所定の直径を含む有機マイクロ球状体を形成できるようにし得る。例えば、３００μｍ細胞を標的とした１組４２回のランは、平均直径３０２μｍ及び液滴直径％ＣＶ（ラン内及びラン間）２０．２％及び１１．１％をそれぞれ有する有機マイクロ球状体を形成した。

[0170] 方法９００に戻ると、幾つかの変形では、ステップ９１８に従って、１つ又は複数の有機マイクロ球状体生成パラメータは、推定された特性に基づいて更新し得る。例えば、試料及び流体の温度及び／又は流体流量は、推定された特性に基づいて調整し得る。これにより、有機マイクロ球状体形成プロセスの閉ループ制御の効率及び収量を上げることができる。幾つかの変形では、センサデータなしの撮像データを使用して特性を推定し得る。温度、流体流量、及び／又は他の条件の１つ又は複数は、推定された特性に基づいて調整し得る。

[0171] 幾つかの変形では、ステップ９２０に従って、混合物を重合して１組の有機マイクロ球状体を形成し得る。幾つかの変形では、非混和性材料（例えば油）において混合物（例えば液滴）を重合し、有機マイクロ球状体を形成し得る。例えば、非混和性材料は、非重合混合物（例えば、非重合材料中の流体マトリックス材料）を重合させる温度まで加熱し得る。

[0172] 幾つかの変形では、ステップ９２２に従って、１組の有機マイクロ球状体を解乳化し得る。例えば、剪除して非混和性流体を除去することにより及び／又は図６Ａに関連して説明した解乳化器６００又は図６Ｂに関連して説明した解乳化器６０２を使用することにより、有機マイクロ球状体を非混和性流体から分けることができる。

[0173] 幾つかの変形では、ステップ９２４に従って、１組の有機マイクロ球状体を攪拌し得る。図１２は、溶液中に懸濁し、攪拌されて有機マイクロ球状体をより均一に分布させている１組の有機マイクロ球状体を示す。

[0174] 幾つかの変形では、ステップ９２６に従って、１組の有機マイクロ球状体を出力し得る。幾つかの変形では、液滴は、圧力、音声、電荷、それらの組合せ等を使用して分注し得る。例えば、図１２に示されるように、液体ハンドラを使用して、所定容量の有機マイクロ球状体（所定の濃度）を成長コンテナ（例えば、９６ウェルプレート、３８４ウェルプレート、１５３６ウェルプレート）に分注し得る。例えば、ウェルに分注される総細胞質量の制御は、細胞活性に依拠する定量的測定を促進し得る。

[0175] 幾つかの変形では、ステップ９２８に従って、１組の有機マイクロ球状体の撮像データを生成し得る。例えば、ウェルプレートの各ウェル内の有機マイクロ球状体を撮像し解析し得る。幾つかの変形では、１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数の特性は、ステップ９３０に従って、撮像データに基づいて推定し得る。例えば、図１３は、高スループット顕微鏡法を使用して、出力された１組の有機マイクロ球状体を撮像し得ることを示す。画像解析により、ウェル１個当たりの有機マイクロ球状体の平均数及び変動（％ＣＶ）の推定を生成し得る。値の所定範囲外のランは拒絶し得る。

[0176] 幾つかの変形では、液滴直径は、システムの構成、試料とマトリックス（Matrigel（登録商標）等）との比率、及び液滴１個当たりの細胞数により制御し得る。液滴直径は、高スループット顕微鏡法を介したあらゆる有機マイクロ球状体形成ラン及び画像解析後、平均液滴サイズ及び分散（％ＣＶ）を測定することによりモニタし得る。幾つかの変形では、約１００個の液滴のサンプリングを撮像して、平均液滴サイズ及び分散を推定し得る。平均閾値及び分散閾値に合格しないランは繰り返すことができる。

[0177] 本明細書に記載のシステム及びデバイスは、所定の直径を有する有機マイクロ球状体の形成を可能にし得る。例えば、３００μｍ細胞を標的とした１組４２回のランは、３０２μｍの平均直径及び液滴直径％ＣＶ（ラン内及びラン間）２０．２％及び１１．１％をそれぞれ有する有機マイクロ球状体を形成した。

[0178] 本明細書に記載のシステム及びデバイスは、ウェル１個当たり所定数の有機マイクロ球状体を出力できるようにし得る。例えば、ウェル１個当たり３０個の有機マイクロ球状体を標的とした１組のランは、３１．２のウェル１個当たりの有機マイクロ球状体の平均数及びウェル１個当たりの液滴数％ＣＶ（ラン内及びラン間）それぞれ２０．６％を有した。

[0179] 幾つかの変形では、ステップ９３２に従って、１組の有機マイクロ球状体を培養し得る。例えば、培養培地を有機マイクロ球状体に提供して、有機マイクロ球状体を確立、成長できるようにし得る。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、任意の所望の時間にわたって培養することができ、又は凍結保存及び／又は即座にアッセイすることができる。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体は、間の全ての値及び部分範囲を含め、約１日～約３日、約１日～約４日、約１日～約５日、約１日～約６日、約１日～約７日、約１日～約８日、約１日～約９日、約１日～約１０日、約１日～約１１日、約１日～約１４日培養し得る。幾つかの変形では、有機マイクロ球状体内の細胞は、約６の継代培養まで成長及び／又は分裂（例えば２倍）し得る。培養後、細胞は例えば、凍結保存及び／又はアッセイすることができる。

[0180] 幾つかの変形では、有機マイクロ球状体の培養培地は、基本培地（例えばＤＭＥＭＦ１２又はＲＰＭＩ１６４０）、バッファー（例えばＨＥＰＥＳ）、グルタミン酸、抗生物質、それらの組合せ等を含み得る。培養培地は、培養中の細胞タイプに適切な成長因子で更に補足し得る。表１は、示された細胞タイプのオルガノイドを生成するために成長培地を補足するために使用し得る例示的な成長因子を提供する。

[0181] 例示的な方法では、臨床生検からの組織試料を細分化又は再切除し、次いで約４℃の温度感性ゲル（Matrigel（登録商標））中に懸濁し、その後、マイクロ流体液滴チップを通って流れ得る。幾つかの変形では、均質化された組織試料中の細胞数は、自動細胞カウンタを使用して推定し得、次いで特定の所望密度でゲル中に再懸濁して、所定の液滴容量に基づいて液滴１個当たり所定数の細胞を提供し得る。幾つかの変形では、マイクロ流体デバイスのコアＴ字形接合部は、容量及び材料組成が実質的に均一のゲル性油中水型液滴を生成するように構成し得る。ゲル中の均質化された組織試料は液滴「マイクロリアクタ」に分割し得、約３７℃でインキュベーションされるとゲルは固化し得る。解乳化により、油相から液滴を含む有機マイクロ球状体を回収し得る。その結果生成される製品は例えば、従来の３Ｄ細胞培養技法と互換性がある数千個の均一ゲル腫瘍液滴を含み得る。

[0182] 更なる例示的な方法では、２Ｄ培養形式よりも親腫瘍の生物学をより正確に模倣し得る３Ｄ構造（例えば、複数の細胞及び細胞間接触）の取得に撮像ベースの手法を使用して、患者／ドナー由来の有機マイクロ球状体を定期的にモニタし得る。幾つかの変形では、「確立」の判断は、本明細書に記載の撮像データに基づいて、液滴の大きな代表的試料にわたる３Ｄ構造の系統的取得に基づいて行われる。撮像データは、毎日１回撮影され、解析されて液滴内部の物体の直径を推定し得る顕微鏡法画像を含み得、推定は物体サイズ分布のプロットを生成するのに使用し得る。単一細胞を表す直径を超えて液滴物体が系統的に一貫して成長すると、試料は「確立」されたと見なすことができ、したがって、親腫瘍を生物学的に表すと見なすことができる。

[0183] 幾つかの変形では、約７００μｍ^２よりも広い実測表面積を有する有機マイクロ球状体内のオルガノイドは、確立されたと見なすことができる。液滴全体を占めるオルガノイドの最大表面積は約９６，０００μｍ^２である。アッセイウェルはウェル１個当たり２つ以上の液滴を有し得るため、ウェル内の少なくとも１つの液滴が１組の所定の基準（例えば、約７００μｍ^２を越える表面積）を満たす場合、確立されたと見なされ、下流のアッセイに使用可能になり得る。幾つかの変形では、アッセイウェルは、ウェルで測定された液滴の約３０％が、約７００μｍ^２の表面積を有する少なくとも１つのオルガノイドを有する場合、確立された見なすことができる。

[0184] 図１５Ａ及び図１５Ｂの画像（１５００、１５１０）に示されるように、培養されるとき、有機マイクロ球状体内のオルガノイドは急速に成長し、オルガノイドとして確立する。初期成長段階中、単一の液滴は複数のオルガノイドを含み得る。時間が進むにつれて、複数のオルガノイドは融合してより大きなオルガノイドになり、液滴１個当たり１つのオルガノイドを形成し得る。図１６の画像（１６００、１６１０）は、マイクロオルガノイドを従来のオルガノイドと比較できるようにする。例えば、新鮮な臨床乳がん試料を消化し、有機マイクロ球状体生成及びオルガノイド生成のために半分に分割した。有機マイクロ球状体を９６ウェルプレートで細胞６０個／液滴で播種し、別個の９６ウェルプレートでのオルガノイド培養のために、等量の細胞個数／ウェルをMatrigel（登録商標）ドームで播種した。約３日後、有機マイクロ球状体は既に大きな３Ｄ構造（直径概ね２００μｍ）を形成しており、薬剤アッセイに使用可能な状態であったが、従来のオルガノイド培養における３Ｄ構造は小さく、疎に分布した。各培養からの代表的なウェルの４Ｘ画像が図１６の各画像（１６００、１６１０）に示されている。

[0185] 本明細書に記載の有機マイクロ球状体は、健康組織モデル又は疾患組織モデルとして使用することができる。したがって、本開示は処置への患者の応答を特定する方法に関し、方法は、（ａ）患者からの細胞を有する生体試料を取得することと、（ｂ）有機マイクロ球状体内に細胞をカプセル化することと、（ｃ）有機マイクロ球状体を処置と接触させることと、（ｄ）有機マイクロ球状体に対してアッセイを実行することと、（ｅ）アッセイからの結果に基づいて、処置への応答を特定することとを含む。幾つかの変形では、処置は薬剤又は薬剤候補を含む。幾つかの変形では、処置は、化学療法、標的療法、又は免疫細胞ベースの治療を含む。特に、本開示は、例えば患者から細胞を受け取ってから約１４日以内で、処置への患者応答を高速査定することができる。幾つかの変形では、査定は、所定の処置（例えば薬剤又は薬剤候補）に対する健康組織の応答を特定することを含み得る。幾つかの変形では、応答は、毒性及び／又は別の測定可能な薬剤応答を含み得る。

[0186] 幾つかの変形では、アッセイは細胞生存率アッセイである。細胞生存率アッセイの例には、限定されないが、cellTiter-Glo（登録商標）、cellTiter-Glo（登録商標）３Ｄ生／死蛍光標識及び撮像がある。

[0187] 幾つかの変形では、アッセイは細胞ペイントアッセイ、例えば有機マイクロ球状体内の細胞のｉｎ－ｓｉｔｕ蛍光染色である。細胞ペイントアッセイでは、１つ又は複数のフルオロフォアが１つ又は複数のタンパク質／細胞構造又は細胞外構造にタグ付けされる。例えば、Bray et al.,“Cell Painting,a high-content image-based assay for morphological profiling using multiplexed fluorescent dyes,”Nature Protocols 2016,11,1757-1774参照のこと。この内容は参照により本明細書に援用される。

[0188] 追加のデータは、組織学（例えばＤＭＯＳのＦＦＰＥブロックのＥ＆Ｈ及びＩＨＣ染色）、ＤＮＡ／ＲＮＡ試験、バルク細胞生存率アッセイ（例えばcellTiter-Glo（登録商標）／cellTiter-Glo（登録商標）３Ｄ）、プロテオミクス、及び上清からのｃｔＤＮＡアッセイ等の当技術分野で既知の種々の特徴付け方法を実行することにより生体試料及び／又は有機マイクロ球状体から得ることもできる。特徴付け方法は、全体として有機マイクロ球状体の各々に対して又は有機マイクロ球状体内の細胞若しくはマイクロ構造等のそれらの一部に対して実行することができる。細胞は、例えば単一細胞シーケンシング、フローサイトメトリ、ＦＡＣＳ、又は他の技法を通して有機マイクロ球状体から抽出することができ、独立して解析又は操作される。特徴付け方法は、有機マイクロ球状体を有する溶液又は懸濁液から得られた上清に対して実行することもできる。

[0189] 幾つかの変形では、生物試料は腫瘍組織である。したがって、有機マイクロ球状体に加えて、腫瘍組織自体で実行される測定は、処置への患者応答の特定に役立つ追加のデータを提供することができる。

[0190] 本明細書で使用される場合、滅菌は、本開示の特定のシステム及び方法の動作において利点を提供する幾つかの変形、任意選択的な特徴の非限定的な記述として理解されるべきである。滅菌性の維持は典型的には細胞処理に望ましいが、限定ではなく、滅菌試薬、培地、細胞、及び他の溶液の提供；装入後のカートリッジ及び／又はカートリッジ構成要素の滅菌（細胞産物を破壊から保護する）；及び／又は滅菌エンクロージャ、環境、建物、部屋等内でのシステムの動作を含む種々の方法で達成することができる。そのようなユーザ又はシステム実行の滅菌ステップは、カートリッジ又はカートリッジ構成要素を滅菌し及び／又はカートリッジ又はカートリッジ構成要素の滅菌性を保つことができる。

[0191] 引用された全ての文献は全体的に、参照により本明細書に援用される。

[0192] 本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈が明らかに別段のことを示す場合を除き、複数形を含む。「及び（and）」は、本明細書で使用される場合、別段のことが明記される場合を除き、「又は（or）」と同義で使用される。

[0193] 本明細書で使用される場合、「実質的に」、「概ね」、及び「約」という用語は一般に、記載された値のプラス又はマイナス１０％を意味し、例えば、約１００は９０から１１０を含む。

[0194] 本明細書で使用される場合、「及び／又は」の句は、そうして接続される要素、即ち、場合により接続的に存在することもあれば、離接的に存在することもある要素の「いずれか一方又は両方」を意味するものとして理解されたい。「及び／又は」を用いて列記された複数の要素も同じように解釈されるべきであり、即ちそうして接続される要素の「１つ又は複数」として解釈されるべきである。「及び／又は」節によって具体的に特定された要素以外に、他の要素は、任意選択的に、その具体的に特定された要素に関連するか又は関連しないかに関係なく存在することがある。したがって、非限定的な例として、「Ａ及び／又はＢ」への言及は、「含む」等のオープンエンド言語と併せて使用される場合、一変形ではＡのみ（任意選択的にＢ以外の要素を含む）、別の変形ではＢのみ（任意選択的にＡ以外の要素を含む）、更に別の変形では、Ａ及びＢの両方（任意選択的に他の要素を含む）等を指すことができる。

[0195] 本明細書で使用される場合、「又は」は、以上で定義した「及び／又は」と同じ意味を有するものとして理解されたい。例えば、列記中の項目を分ける場合、「又は」又は「及び／又は」は、包含的であるものとして、すなわち要素の幾つか又はリストの少なくとも１つを包含するが、２つ以上及び任意選択的に追加の列記されない項目を含むものとして解釈されるものとする。「の１つのみ」若しくは「の厳密に１つ」、又は特許請求の範囲で使用される場合には「からなる」等、逆のことを明確に示す用語のみが、要素の幾つか又はリストの厳密に１つの要素の包含を指すことになる。一般に、本明細書で使用される「又は」という用語は、「いずれか一方」、「の１つ」、「の１つのみ」、又は「の厳密に１つ」等の排他性の用語が先行する場合、排他的な代替（即ち「一方又は他方であるが、両方ではない」）のみを示すものとして解釈されるものとする。「基本的に～からなる」は、特許請求の範囲で使用される場合、特許法の分野で使用される通常の意味を有するものとする。

[0196] 本明細書で使用される、１つ又は複数の要素のリストに関連した句「少なくとも１つ」は、要素のリスト中の要素の任意の１つ以上から選択された少なくとも１つの要素を意味するが、必ずしも要素のリスト内に特に列記されたありとあらゆる要素の少なくとも１つを含むわけではなく、要素のリスト中の要素のいかなる組合せも除外しないものとして理解されるべきである。この定義では、句「少なくとも１つ」が参照する要素のリスト内で具体的に特定された要素以外の要素も、その具体的に特定された要素に関連するか又は関連しないかに関係なく任意に存在することができる。したがって、非限定的な例として、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」（又は同等に「Ａ又はＢの少なくとも１つ」若しくは同等に「Ａ及び／又はＢの少なくとも１つ」）は、一変形では、少なくとも１つ、任意選択的に２つ以上のＡを含み、Ｂが存在しない（任意選択的にＢ以外の要素を含む）こと、別の実施形態では、少なくとも１つ、任意選択的に２つ以上のＢを含み、Ａが存在しない（任意選択的にＡ以外の要素を含む）こと、更に別の実施形態では、少なくとも１つ、任意選択的に２つ以上のＡ及び少なくとも１つ、任意選択的に２つ以上のＢを含む（任意選択的に他の要素を含む）こと等を指すことができる。

[0197] 本開示の任意の態様の全ての変形形態は、文脈により別段のことが明らかに示されない限り、組み合わせて使用することができる。

[0198] 文脈により別段のことが明らかに求められる場合を除き、本説明及び特許請求の範囲を通して、「含む（comprise）」、「含んでいる（comprising）」等の単語は、排他的又は網羅的な意味とは対照的に包含的な意味で、即ち「限定されないが、～を含む」の意味で解釈されるべきである。単数又は複数を使用する単語はそれぞれ複数及び単数も含む。さらに、「本明細書において」、「以上」、「以下」という単語及び同様の意味の単語は、本願で使用される場合、本願を全体的として参照するものとし、本願のいかなる特定の部分も参照しないものとする。

[0199] 本発明の変形を本明細書において示し説明したが、そのような変形が単なる例として提供されることを当業者ならば理解しよう。当業者ならばここで、本発明から逸脱せずに多くの変形、変更、及び置換を思いつくであろう。本発明を実施するに当たり、本明細書に記載の本発明の変形への種々の代替が採用可能であることを理解されたい。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を規定し、これらの特許請求の範囲及びそれらの均等物内の方法及び構造がそれにより包含されることが意図される。

Claims (56)

1. マイクロ流体デバイスを含み、生体試料と流体の混合物から１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成された有機マイクロ球状体生成器と、
   撮像デバイスに結合されたコントローラと、
   を含み、
   前記コントローラは、
   前記混合物又は前記１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数に対応する撮像データを受信することと、
   少なくとも前記撮像データに基づいて前記１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数の特性を推定することと、
   を行うように構成される、システム。
2. 前記混合物又は前記１組の有機マイクロ球状体の前記１つ又は複数に対応する前記撮像データを生成するように構成された撮像デバイスを更に備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記撮像デバイスに結合され、前記１組の有機マイクロ球状体を複数のウェルで培養するように構成された細胞培養容器を更に含み、
   前記コントローラは、
   少なくとも前記撮像データに基づいて前記複数のウェル内の有機マイクロ球状体の数を推定するように更に構成される、請求項２に記載のシステム。
4. 前記マイクロ流体デバイスに結合され、前記混合物又は前記１組の有機マイクロ球状体に対応するセンサデータを生成するように構成された１つ又は複数のセンサを更に含み、
   前記コントローラは、
   前記１つ又は複数のセンサから前記センサデータを受信することと、
   少なくとも前記センサデータに基づいて前記１組の有機マイクロ球状体の１つ又は複数の特性を推定することと、
   を行うように更に構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記マイクロ流体デバイスに結合され、前記マイクロ流体デバイスへの流体流を制御するように構成された１つ又は複数のポンプと、
   前記マイクロ流体デバイス、試料源、又は流体源に結合され、前記試料源、前記流体源、前記混合物、又は前記１組の有機マイクロ球状体の温度を制御するように構成された温度調整器と、
   を更に含み、
   前記コントローラは、
   少なくとも前記撮像データ及び前記センサデータに基づいて前記ポンプ又は前記温度の１つ又は複数を変更するように構成される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記マイクロ流体デバイスに流体的に結合され、前記混合物を重合して、前記１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成された重合器を更に含む、請求項１～５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 前記マイクロ流体デバイスに流体的に結合され、前記混合物を解乳化して前記１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成された解乳化器を更に含む、請求項１～６のいずれか１項に記載のシステム。
8. 所定濃度の流体内の前記有機マイクロ球状体を攪拌するように構成された攪拌器を更に含む、請求項１～７のいずれか１項に記載のシステム。
9. 前記１組の有機マイクロ球状体の前記特性の前記１つ又は複数は、有機マイクロ球状体の直径、細胞の総数、又は生きている細胞の数の１つ又は複数を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載のシステム。
10. 前記コントローラは、少なくとも前記撮像データに基づいて前記混合物の１つ又は複数の特性を推定するように構成される、請求項１～９のいずれか１項に記載のシステム。
11. 前記混合物の前記特性の前記１つ又は複数は、細胞の総数及び生きている細胞の数を含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記撮像データは前記生体試料に対応し、前記コントローラは、少なくとも前記撮像データに基づいて前記生体試料の１つ又は複数の特性を推定するように構成される、請求項１～１１のいずれか１項に記載のシステム。
13. 前記生体試料の前記特性の前記１つ又は複数は、細胞の総数及び生きている細胞の数を含む、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記解乳化器は、前記１組の有機マイクロ球状体を分離するように構成されたフローセパレータを含む、請求項７に記載のシステム。
15. 前記フローセパレータは、前記解乳化器の長さに沿って延在する、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記１組の有機マイクロ球状体は、約２００μｍ～約４００μｍの直径を有する、請求項１～１５のいずれか１項に記載のシステム。
17. 前記有機マイクロ球状体生成器は、約１ｍＬまでの容量を含む前記生体試料から前記１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成される、請求項１～１６のいずれか１項に記載のシステム。
18. 前記有機マイクロ球状体生成器は、約１０，０００個未満の細胞を含む前記生体試料から前記１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成される、請求項１～１７のいずれか１項に記載のシステム。
19. 前記生体試料は約３，５００～約７，５００個の細胞を含む、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記有機マイクロ球状体生成器は、約５μＬから約５ｍＬの容量を有する前記生体試料から前記１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成される、請求項１～１９のいずれか１項に記載のシステム。
21. 前記生体試料は、約５μＬ、約１０μＬ、約２０μＬ、約３５．３μＬ、約５０μＬ、約１００μＬ、約２５０μＬ、約５００μＬ、約１ｍＬ、約１．５ｍＬ、約２ｍＬ、約２．５ｍＬ、約３ｍＬ、約３．５ｍＬ、約４ｍＬ、約４．５ｍＬ、又は約５ｍＬの容量を有する、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記１組の有機マイクロ球状体は１組の非細胞物体を含む、請求項１～２１のいずれか１項に記載のシステム。
23. 前記１組の非細胞物体は１つ又は複数の不活性粒子を含む、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記１組の非細胞物体は、約１～約５，０００個の不活性粒子を含む、請求項２３に記載のシステム。
25. 生体試料と流体の混合物から１組の有機マイクロ球状体を形成するように構成された有機マイクロ球状体生成器と、
    コントローラと、
    を含み、
    前記コントローラは、
    前記１組の有機マイクロ球状体に対応する撮像データを受信することと、
    少なくとも前記撮像データに基づいて、約５０～約５００μｍの直径を有する前記１組の有機マイクロ球状体を識別することと、
    を行うように構成される、システム。
26. 前記１組の有機マイクロ球状体に対応する前記撮像データを生成するように構成された撮像デバイスを更に含む、請求項１～２５のいずれか１項に記載のシステム。
27. 前記生体試料は患者の生検に対応する、請求項１～２６のいずれか１項に記載のシステム。
28. 請求項１～２７のいずれか１項に記載のシステムにおいて有機マイクロ球状体組成物を作成する方法であって、
    解離された細胞及び非重合性基材を含む前記生体試料を提供することと、
    非混和性溶液において前記生体試料から前記混合物を形成することと、
    前記混合物を重合して、１組の有機マイクロ球状体を形成することと、
    を含む方法。
29. 前記生体試料を解離して前記解離された細胞を取得することを更に含む、請求項２８に記載の方法。
30. 前記基材は温度感性を有し、重合は、前記混合物の前記温度が上昇するときに生じる、請求項２８又は２９に記載の方法。
31. 前記１組の有機マイクロ球状体は、約５０μｍ～約５００μｍの平均直径、約３０％未満、約２０％未満、又は約１０％未満の分散係数（ＣＶ）を有する、請求項２８～３０のいずれか１項に記載の方法。
32. 前記有機球状体をサイズによりソートして、約５０μｍ～約５００μｍの平均直径、約３０％未満、約２０％未満、若しくは約１０％未満の分散係数（ＣＶ）を有する前記１組の有機マイクロ球状体を形成すること、又は
    前記有機マイクロ球状体生成器内の１つ若しくは複数の流量を制御して、約５０μｍ～約５００μｍの平均直径、約３０％未満、約２０％未満、若しくは約１０％未満の分散係数（ＣＶ）を有する前記１組の有機マイクロ球状体を形成すること、
    を更に含む、請求項２８～３１のいずれか１項に記載の方法。
33. アッセイを前記有機マイクロ球状体に実行して、処置応答を特定することを更に含む、請求項２８～３２のいずれか１項に記載の方法。
34. 前記アッセイは細胞生存性アッセイ又は細胞染色アッセイである、請求項３３に記載の方法。
35. 前記アッセイは、前記生体試料が患者から取得されたときから１４日以下以内に実行される、請求項３３に記載の方法。
36. 前記有機マイクロ球状体は、前記基材内に分散した約１～約１，０００個の解離した初代細胞を含む、請求項２８～３５のいずれか１項に記載の方法。
37. 前記生体試料は患者の生検に対応する、請求項２８～３６のいずれか１項に記載の方法。
38. 複数の有機マイクロ球状体を含む有機マイクロ球状体組成物であって、各有機マイクロ球状体は基材及び少なくとも１つのオルガノイドを含み、
    前記複数の有機マイクロ球状体は、１液滴当たり所定数の細胞、前記組成物当たり所定数の液滴、及び／又は所定の液滴サイズを含むパラメータを有し、前記パラメータの各々は独立して、約３０％未満、約２０％未満、又は約１０％未満の分散係数（ＣＶ）を有する、組成物。
39. 前記組成物における各有機マイクロ球状体の平均直径は約５０μｍ～約５００μｍである、請求項３８に記載の組成物。
40. 前記組成物における各有機マイクロ球状体の前記平均直径は、約３０％未満、約２０％未満、又は約１０％未満の分散係数（ＣＶ）を有する、請求項３９に記載の組成物。
41. 各有機マイクロ球状体は基材及び１つのみのオルガノイドを含む、請求項３８～４０のいずれか１項に記載の組成物。
42. 各有機マイクロ球状体は不活性粒子を更に含む、請求項３８～４１のいずれか１項に記載の組成物。
43. 前記不活性粒子は磁性粒子、磁化可能粒子、蛍光粒子、又はそれらの組合せである、請求項４２に記載の組成物。
44. 各有機マイクロ球状体は約１～約５，０００個の不活性粒子を含む、請求項４２に記載の組成物。
45. 前記複数の有機マイクロ球状体は、患者の生検からの組織を含む、請求項３８～４４のいずれか１項に記載の組成物。
46. 前記組織は非培養細胞を含む、請求項４５に記載の組成物。
47. 前記有機マイクロ球状体は、前記基材内に分散した約１～約１，０００個の解離した初代細胞を含む、請求項３８～４６のいずれか１項に記載の方法。
48. ウェル又は培養プレートにおいて有機マイクロ球状体を不動化する方法であって、
    複数の有機マイクロ球状体を提供することであって、各有機マイクロ球状体は基材、少なくとも１つのオルガノイド、及び磁性粒子又は磁化可能粒子を含む、提供することと、
    磁場を前記ウェル又は前記培養プレートに印加することであって、それにより、前記ウェル又は前記培養プレートの表面に前記有機マイクロ球状体を不動化する、印加することと、
    を含む方法。
49. 前記ウェル又は前記培養プレートは底部を有し、
    前記有機マイクロ球状体は、前記ウェル又は培養プレートの前記底部に不動化される、請求項４８に記載の方法。
50. 底部を有するウェル又は培養プレートにおいて有機マイクロ球状体を不動化する方法であって、
    複数の有機マイクロ球状体を提供することであって、各有機マイクロ球状体は基材及び少なくとも１つのオルガノイドを含む、提供することと、
    前記基材に結合する抗体で前記底部を官能化することと、
    前記有機マイクロ球状体を前記抗体に接触させることであって、それにより、前記有機マイクロ球状体を前記底部に不動化する、接触させることと、
    を含む方法。
51. 前記抗体は、インキュベーションにより前記底部に不動化される、請求項５０に記載の方法。
52. 前記底部は、前記官能化前に、タンパク質Ａ及び／又はタンパク質Ｇで被覆される、請求項５０又は５１に記載の方法。
53. 処置への患者の応答を特定する方法であって、
    アッセイを有機マイクロ球状体に実行することを含み、前記有機マイクロ球状体は、
    非混和性溶液中で前記患者からの解離された細胞を含む生体試料を非重合性基材と混合して、混合物を生成し、
    前記混合物を重合して１組の有機マイクロ球状体を形成することにより生成される、方法。
54. 前記アッセイは細胞生存性アッセイ又は細胞染色アッセイである、請求項５３に記載の方法。
55. 前記アッセイは、前記生体試料が患者から取得されたときから約１４日以下以内に実行される、請求項５３又は５４に記載の方法。
56. 前記有機マイクロ球状体は、前記基材内に分散した約１～約１，０００個の解離した初代細胞を含む、請求項５３～５５のいずれか１項に記載の方法。

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