JP5648454B2 - 細胞試験用容器及びそれを用いた細胞試験方法 - Google Patents
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Description
(1)区画された複数の凹部を有する基材と、
前記複数の凹部に配置された電極とを備え、
前記電極上に、細胞接着性領域と、前記細胞接着性領域に隣接し且つ前記電極に電圧印加することにより細胞接着性に変化する細胞接着阻害性領域とが配置されている細胞試験用容器。
(2)複数の凹部は第1凹部及び第2凹部を含み、第1凹部に配置された第1電極と、第2凹部に配置された第2電極とは電気的に独立しており、第1電極及び第2電極への電圧印加を電極ごとに制御可能である上記(1)に記載の細胞試験用容器。
(3)複数の凹部は第1凹部及び第2凹部を含み、第1凹部及び第2凹部の細胞接着阻害性領域の大きさ及び/又は形状が異なる上記(1)又は(2)に記載の細胞試験用容器。
(4)複数の凹部に、互いに組み合わされた複数の櫛歯状電極が配置され、前記複数の櫛歯状電極間に電圧を印加することにより、前記櫛歯状電極に沿って細胞接着阻害性領域が細胞接着性に変化する上記(1)に記載の細胞試験用容器。
(5)細胞遊走観察、細胞分化制御、細胞増殖制御又は細胞培養のために細胞を試験する方法であって、
(i)上記(1)〜(4)のいずれかに記載の細胞試験用容器に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程と、
(ii)細胞接着阻害性領域に電圧を印加することにより、前記細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させる工程と、
を含む前記方法。
まず、本発明の細胞試験用容器の第1の実施形態を図1及び図2に基づいて説明する。図1に示すように、この細胞試験用容器1は、区画された複数の凹部10を有する基材20と、それら複数の凹部10に配置された電極21とを備え、電極21上に、細胞接着性領域22と、細胞接着性領域22に隣接し且つ電極21に電圧印加することにより細胞接着性に変化する細胞接着阻害性領域23とが配置されていることを特徴とするものである。
基材20は、区画された複数の凹部10(ウェル)を有している。図1では便宜上、複数の凹部10が一列に整列した状態を描いているが、実際には図2に示すように、2次元的に配列した多数の凹部10を設けることができる。凹部10の数は特に限定されるものではなく、例えば、6ウェル、12ウェル、24ウェル、48ウェル、96ウェル、384ウェル、1536ウェル等、一般的な各種マルチウェルプレートと同様の数の凹部10を設けることができる。図2に示す細胞試験用容器1は、例えば、表面に電極並びに細胞接着性領域及び細胞接着阻害性領域(図示せず)が配置された基材20に対し、貫通孔が設けられた側壁部材11を接着等の手段により一体化させることによって、基材20を底面とする複数の凹部10を形成して作製することができる。なお、図1では容器の構造を分かりやすく説明するために複数の凹部10間にある側壁部材11は省略し、凹部10のみを示している。そして、図1に示すように、各凹部10内には、電極21に対する対向電極30が設けられる。対向電極30は、例えば、凹部10に細胞培養液を注入した際に、その培養液中に浸漬して電極21との間で電圧が印加可能となるような位置に保持される。なお、図2では、対向電極30を凹部10内に配置する前の状態を表している。
細胞接着阻害性領域は、好ましくは、炭素酸素結合を有する有機化合物により形成される親水性膜からなる。当該親水性膜は、水溶性や水膨潤性を有する、炭素酸素結合を有する有機化合物を主原料とする薄膜であり、酸化される前は細胞接着阻害性を有し、酸化及び/又は分解された後は細胞接着性を有しているものであれば特に限定されない。
本発明では、細胞接着性領域は、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜に酸化処理及び/又は分解処理を施して細胞接着性とした領域により形成されることが好ましい。
細胞接着性領域(結合層が存在する場合には結合層も含む)の炭素量は、細胞接着阻害性領域(結合層が存在する場合には結合層も含む)の炭素量と比較して低いことが好ましい。具体的には、細胞接着性領域の炭素量が、細胞接着阻害性領域の炭素量に対して20〜99%であることが好ましい。この範囲内に該当することは、親水性膜の厚さ(結合層が存在する場合には結合層の厚さと親水性膜の厚さの合計)が10μm以下の場合に特に好適である。「炭素量(atomic concentration、%)」は下記に定義する通りである。
本発明の親水性薄膜(結合層が存在する場合には結合層も含む)の評価手法としては、接触角測定、エリプソメトリー、原子間力顕微鏡観察、電子顕微鏡観察、オージェ電子分光測定、X線光電子分光測定、各種質量分析法等を用いることができる。これらの手法の中で、最も定量性に優れているのはX線光電子分光測定(XPS/ESCA)である。この測定方法で求められるのは相対的定量値であり、一般的に元素濃度(atomic concentration、%)で算出される。以下、本発明におけるX線光電子分光分析方法を詳細に説明する。
本発明の細胞試験用容器では、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とがパターン化されて配置されていることが好ましい。パターンの形状は、二次元のパターンであれば特に制限されず、細胞の種類、形成させる組織等によって選択することができる。例えば、ライン状、ツリー状(樹状)、網目状、格子状、円形、四角形のパターン、円形及び四角形等の図形の内部が全て細胞接着性領域又は細胞接着阻害性領域となっているパターン等を形成することができる。
細胞試験用容器に播種する細胞としては、血球系細胞やリンパ系細胞等の浮遊細胞でも良いし接着性細胞でも良いが、本発明は、接着性を有する細胞に対して好適に使用される。また遊走する性質を有する細胞に対して好適に使用される。そのような細胞としては、例えば、肝癌細胞、グリオーマ細胞、結腸癌細胞、腎癌細胞、膵癌細胞、前立腺癌細胞、大腸癌細胞、乳癌細胞、肺癌細胞、卵巣癌細胞等の癌細胞、肝臓の実質細胞である肝細胞、クッパー細胞、血管内皮細胞や角膜内皮細胞等の内皮細胞、繊維芽細胞、骨芽細胞、砕骨細胞、歯根膜由来細胞、表皮角化細胞等の表皮細胞、気管上皮細胞、消化管上皮細胞、子宮頸部上皮細胞、角膜上皮細胞等の上皮細胞、乳腺細胞、ペリサイト、平滑筋細胞や心筋細胞等の筋細胞、腎細胞、膵ランゲルハンス島細胞、末梢神経細胞や視神経細胞等の神経細胞、軟骨細胞、骨細胞等が挙げられる。これらの細胞は、組織や器官から直接採取した初代細胞でも良く、あるいは、それらを何代か継代させたものでも良い。さらにこれらの細胞は、未分化細胞である胚性幹細胞、多分化能を有する間葉系幹細胞等の多能性幹細胞、単分化能を有する血管内皮前駆細胞等の単能性幹細胞、分化が終了した細胞の何れであっても良い。また、細胞は単一種を培養しても良いし二種以上の細胞を共培養しても良い。
上記のように、本発明の細胞試験用容器上に細胞を播種し、好ましくは培養を行い、細胞接着性領域に細胞を接着させた後、電極と対向電極との間に電圧を印加し、電極上の細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させることを利用して、細胞遊走の観察等の様々な試験を行うことができる。すなわち、本発明の細胞試験方法は、
(i)細胞試験用容器に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程と、
(ii)細胞接着阻害性領域に電圧を印加することにより、細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させる工程と、
を含むことを特徴とするものである。
10 凹部
10A 第1凹部
10B 第2凹部
11 側壁部材
20 基材
21 電極
21A 第1電極
21B 第2電極
21C 櫛歯状電極
22 細胞接着性領域
23 細胞接着阻害性領域
24 細胞接着性の領域
30 対向電極
30C 対向電極
A 細胞
Claims (5)
- 区画された複数の凹部を有する基材と、
前記複数の凹部に配置された電極とを備え、
前記電極上に、細胞接着性領域と、前記細胞接着性領域に隣接し且つ前記電極に電圧印加することにより細胞接着性に変化する細胞接着阻害性領域とが配置されている細胞試験用容器。 - 複数の凹部は第1凹部及び第2凹部を含み、第1凹部に配置された第1電極と、第2凹部に配置された第2電極とは電気的に独立しており、第1電極及び第2電極への電圧印加を電極ごとに制御可能である請求項1に記載の細胞試験用容器。
- 複数の凹部は第1凹部及び第2凹部を含み、第1凹部及び第2凹部の細胞接着阻害性領域の大きさ及び/又は形状が異なる請求項1又は2に記載の細胞試験用容器。
- 複数の凹部に、互いに組み合わされた複数の櫛歯状電極が配置され、前記複数の櫛歯状電極間に電圧を印加することにより、前記櫛歯状電極に沿って細胞接着阻害性領域が細胞接着性に変化する請求項1に記載の細胞試験用容器。
- 細胞遊走観察、細胞分化制御、細胞増殖制御又は細胞培養のために細胞を試験する方法であって、
(i)請求項1〜4のいずれかに記載の細胞試験用容器に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程と、
(ii)細胞接着阻害性領域に電圧を印加することにより、前記細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させる工程と、
を含む前記方法。
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