JPH0658B2 - 細胞取扱い装置 - Google Patents
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- JPH0658B2 JPH0658B2 JP59233172A JP23317284A JPH0658B2 JP H0658 B2 JPH0658 B2 JP H0658B2 JP 59233172 A JP59233172 A JP 59233172A JP 23317284 A JP23317284 A JP 23317284A JP H0658 B2 JPH0658 B2 JP H0658B2
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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- C12M35/02—Electrical or electromagnetic means, e.g. for electroporation or for cell fusion
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は細胞融合における細胞の取扱い、及び融合操作
の自動化、及びフロー型細胞計測装置の高精度化に適し
た細胞取扱い装置に関するものである。
の自動化、及びフロー型細胞計測装置の高精度化に適し
た細胞取扱い装置に関するものである。
従来、細胞のマニピユレーシヨンは顕微鏡下でマイクロ
ピペツトを使つて実施していた。例えば、医療検査にお
ける赤血球、白血球等の各種検査の操作、植物細胞育種
における細胞融合、細胞選抜時の操作がこれであり、細
胞を1個ずつ取出したり、移すときはマイクロピペツト
による操作に頼らねばならなかつた。
ピペツトを使つて実施していた。例えば、医療検査にお
ける赤血球、白血球等の各種検査の操作、植物細胞育種
における細胞融合、細胞選抜時の操作がこれであり、細
胞を1個ずつ取出したり、移すときはマイクロピペツト
による操作に頼らねばならなかつた。
細胞融合操作では、遺伝的に異なつたA,B2種類の細
胞から雑種細胞ABを能率的に作り出す必要がある。植
物育種では融合剤としてはポリエチレングリコール(P
EG)が細胞阻害の少ないものとして良く用いられる。
胞から雑種細胞ABを能率的に作り出す必要がある。植
物育種では融合剤としてはポリエチレングリコール(P
EG)が細胞阻害の少ないものとして良く用いられる。
ところで、この場合、雑種細胞ABのみではなく、同種
細胞同士の融合AA,BBも生成する。このため各種細
胞に遺伝子マーカを導入し、色素、電荷等の特性を利用
して雑種細胞のみを選抜する方法が試みられている。し
かしながら、これらの方法は対象細胞が限定されていた
り成功例が限られていたりして、一般性がなく、また、
前記雑種細胞の選抜はすべて検鏡下での手作業で行うも
のであり、能率が非常に悪いという問題がある。
細胞同士の融合AA,BBも生成する。このため各種細
胞に遺伝子マーカを導入し、色素、電荷等の特性を利用
して雑種細胞のみを選抜する方法が試みられている。し
かしながら、これらの方法は対象細胞が限定されていた
り成功例が限られていたりして、一般性がなく、また、
前記雑種細胞の選抜はすべて検鏡下での手作業で行うも
のであり、能率が非常に悪いという問題がある。
これに対して、最近、雑種細胞のみを選択的に生成する
方法として、誘導泳動法(DEP)がエフ・イー・ビー
・エス・レターズ(FEBS LETTERS)第13
7巻、第1号(1982)第11〜13頁に掲載された
エレクトリック・フィールドインデュースト・フュージ
ョン・エレクトロハイドローリック、プロシヤージャー
・フォー・プロダクション・オブヘテロカリオン(Elect
ric Field-Induced Fusion:Electro-Hydraulic Procedu
re for Production of Heterocarion Cells)と題する文
献に提案されている。この方法は電極1,2間の交流電
界中に第1図に示す如く、まず、Aの細胞を入れ両極に
2分した後、Bの細胞を注入してAの細胞の先端に付着
させ、電気融合によりABの雑種細胞を生成する方法で
ある。この方法では、雑種細胞は作れるが、細胞の注入
時期や、電気パルスの印加時間は顕微鏡下で熟練者の判
断を必要とするという別の問題がある。
方法として、誘導泳動法(DEP)がエフ・イー・ビー
・エス・レターズ(FEBS LETTERS)第13
7巻、第1号(1982)第11〜13頁に掲載された
エレクトリック・フィールドインデュースト・フュージ
ョン・エレクトロハイドローリック、プロシヤージャー
・フォー・プロダクション・オブヘテロカリオン(Elect
ric Field-Induced Fusion:Electro-Hydraulic Procedu
re for Production of Heterocarion Cells)と題する文
献に提案されている。この方法は電極1,2間の交流電
界中に第1図に示す如く、まず、Aの細胞を入れ両極に
2分した後、Bの細胞を注入してAの細胞の先端に付着
させ、電気融合によりABの雑種細胞を生成する方法で
ある。この方法では、雑種細胞は作れるが、細胞の注入
時期や、電気パルスの印加時間は顕微鏡下で熟練者の判
断を必要とするという別の問題がある。
また、これとは別に、第2図に示す如く、A,Bの細胞
を別々に金属板3,4の孔にセツトし、両金属板を接触
させた状態で、融合剤を流す方法も提案されているが、
細胞を上記金属板の孔3,4にセツトするのは顕微鏡下
での手作業であり、煩わしい作業である点では同じ問題
がある。
を別々に金属板3,4の孔にセツトし、両金属板を接触
させた状態で、融合剤を流す方法も提案されているが、
細胞を上記金属板の孔3,4にセツトするのは顕微鏡下
での手作業であり、煩わしい作業である点では同じ問題
がある。
以上細胞融合の現状の問題点を述べたが、これとは別に
細胞や血球を高速で流れる浮遊溶液と共に一次元的に流
し、細胞の計数もしくは細胞の性質や構造を解明する装
置に、セルカウンタ、セルソータ、サイトメトソ等があ
る。これらの装置の共通の問題点として本来細胞が適当
な間隔を置いて流れるべき所、複数個の細胞が非常に接
近して流れる場合がある。この時細胞数の計数ミスや、
細胞の性質や構造の解析に誤つた結果を導く。
細胞や血球を高速で流れる浮遊溶液と共に一次元的に流
し、細胞の計数もしくは細胞の性質や構造を解明する装
置に、セルカウンタ、セルソータ、サイトメトソ等があ
る。これらの装置の共通の問題点として本来細胞が適当
な間隔を置いて流れるべき所、複数個の細胞が非常に接
近して流れる場合がある。この時細胞数の計数ミスや、
細胞の性質や構造の解析に誤つた結果を導く。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の細胞融合方式の問題点を解決し、
融合の高精度化、高速化、自動化を行い、また従来の細
胞計数装置、フローサイトメータ、セルソータ等の装置
の高精度化を達成する手段を提供することにある。
するところは、従来の細胞融合方式の問題点を解決し、
融合の高精度化、高速化、自動化を行い、また従来の細
胞計数装置、フローサイトメータ、セルソータ等の装置
の高精度化を達成する手段を提供することにある。
本発明の要点は対象となる細胞を1個ずつ独立にその位
置を制御することによつて上述の目的を達成することで
あり、その手段として誘導泳動力を使用する。以下この
原理を図面をもつて説明する。
置を制御することによつて上述の目的を達成することで
あり、その手段として誘導泳動力を使用する。以下この
原理を図面をもつて説明する。
第3図において容器31の底面、もしくは側面に2個の
電極32,33を細胞の直径以上の距離を隔てて配置す
る。第3図では電極を容器の内面に貼りつけてあるが、
誘導泳動の場合、容器の外側に電極を貼りつけてもよ
い。誘導泳動の基本原理については、たとえば青木他
編:“最新電気泳動方”広川書店pp78〜79昭和5
3年に詳しい。細胞34は溶液35の中で第3図に示す
ような状態にあつたとする。この状態で電極32,33
の間に電源36より電圧を印加する。電気力線は電極に
近づくにつれて密になるので、第3図では細胞は電極3
2の方向へ移動し、電極32に吸着される。電極、容器
が精密に電極間の中心線を境にして左右対称であれば、
この境界線より左にある細胞は電極33へ移動し、右に
ある粒子は電極32へ移動する。これが誘導泳動の基本
原理である。
電極32,33を細胞の直径以上の距離を隔てて配置す
る。第3図では電極を容器の内面に貼りつけてあるが、
誘導泳動の場合、容器の外側に電極を貼りつけてもよ
い。誘導泳動の基本原理については、たとえば青木他
編:“最新電気泳動方”広川書店pp78〜79昭和5
3年に詳しい。細胞34は溶液35の中で第3図に示す
ような状態にあつたとする。この状態で電極32,33
の間に電源36より電圧を印加する。電気力線は電極に
近づくにつれて密になるので、第3図では細胞は電極3
2の方向へ移動し、電極32に吸着される。電極、容器
が精密に電極間の中心線を境にして左右対称であれば、
この境界線より左にある細胞は電極33へ移動し、右に
ある粒子は電極32へ移動する。これが誘導泳動の基本
原理である。
1個の細胞を左右に任意の位置だけ移動させ、そこで停
止させる機能は最も基本的なものである。本発明では、
第4図に示すように、電極41,42,43,44の4
個の電極を配置し、電極45、切り換えスイツチ46を
通して、まず電極41,43の間に電圧を印加すれば、
前述した原理に従つて、細胞は右に移動する。印加電圧
を零にすれば、その位置で停止するとの原理を利用す
る。
止させる機能は最も基本的なものである。本発明では、
第4図に示すように、電極41,42,43,44の4
個の電極を配置し、電極45、切り換えスイツチ46を
通して、まず電極41,43の間に電圧を印加すれば、
前述した原理に従つて、細胞は右に移動する。印加電圧
を零にすれば、その位置で停止するとの原理を利用す
る。
逆に左に移動させるには、切り換えスイツチによつて、
電極42,44の間に電圧を印加すればよい。印加電圧
を零にすれば、その位置で停止することは、右に移動す
る場合と同様である。
電極42,44の間に電圧を印加すればよい。印加電圧
を零にすれば、その位置で停止することは、右に移動す
る場合と同様である。
以上のように誘導泳動を使つて1個の細胞の一次元的位
置を正確に制御する手段の存在が示された。これが本発
明の基本的な考え方である。
置を正確に制御する手段の存在が示された。これが本発
明の基本的な考え方である。
以下本発明の実施例を第5図以下に説明する。はじめに
第5図、第6図を使つて第4図を応用することによつ
て、細胞の整列装置が可能であることを示す。細胞を適
当な濃度の下で、細管に導けば一次元状に配列させるこ
とが可能であり、細胞の間隔を電極間距離より大きくと
ることができる。しかし、細胞間の間隔はランダムであ
る。この状態の一例を第5図に示す。C1〜C3は細
胞、P1〜P7は電極である。
第5図、第6図を使つて第4図を応用することによつ
て、細胞の整列装置が可能であることを示す。細胞を適
当な濃度の下で、細管に導けば一次元状に配列させるこ
とが可能であり、細胞の間隔を電極間距離より大きくと
ることができる。しかし、細胞間の間隔はランダムであ
る。この状態の一例を第5図に示す。C1〜C3は細
胞、P1〜P7は電極である。
いまP1−P3間に電圧を印加すれば、第6図に示すよ
うにC1はP1へ移動し、C2はP3へ移動する。次に
P2−P5間に電圧を印加すれば、C2はP2へ、C3
はP5へ吸着され、第7図の状態となる。続いて図面は
省略するが、P4−P7に電圧を印加してC3をP4
へ、最後にP3−P6に電圧を印加すれば、C3はP3
へ移動し最終的にC1,C2,C3はP1,P2,P3
に吸着される。電極間距離を等間隔に配置させておけ
ば、結局細胞を等間隔に整列させることができる。第5
〜7図では細胞が3個の場合を示したが、3個以上の場
合も、細胞間隔が電極間距離以上であれば、整列が可能
である。
うにC1はP1へ移動し、C2はP3へ移動する。次に
P2−P5間に電圧を印加すれば、C2はP2へ、C3
はP5へ吸着され、第7図の状態となる。続いて図面は
省略するが、P4−P7に電圧を印加してC3をP4
へ、最後にP3−P6に電圧を印加すれば、C3はP3
へ移動し最終的にC1,C2,C3はP1,P2,P3
に吸着される。電極間距離を等間隔に配置させておけ
ば、結局細胞を等間隔に整列させることができる。第5
〜7図では細胞が3個の場合を示したが、3個以上の場
合も、細胞間隔が電極間距離以上であれば、整列が可能
である。
以上のように本実施例では配列した電極群の任意の2つ
を対として電圧を印加して細胞を整列させるもので、そ
の中心的動作は、配列した電極のうち隣接していない対
を選択して電圧を印加し、その対を順次移動して細胞を
順次送り出すものである。
を対として電圧を印加して細胞を整列させるもので、そ
の中心的動作は、配列した電極のうち隣接していない対
を選択して電圧を印加し、その対を順次移動して細胞を
順次送り出すものである。
このような整列装置の応用分野として次の3分野が考え
られる。
られる。
(1)細胞カウンタ 細胞や血球カウンタがこれに属する。整列装置を使え
ば、2個以上の細胞が重なつて入力することなくなるの
で、計数精度が向上する。
ば、2個以上の細胞が重なつて入力することなくなるの
で、計数精度が向上する。
(2)フローサイトメータ,セルソータ フロー状態で細胞の光学測定を行う上記装置はやはり対
象細胞が2個以上重なつて流れてくることにより、測定
誤差が生ずるので、これを防ぐことができる。
象細胞が2個以上重なつて流れてくることにより、測定
誤差が生ずるので、これを防ぐことができる。
(3)細胞融合装置 細胞融合では、一対の素材細胞A,Bを空間的に独立さ
せた状態で接触させ、融合剤の投与、もしくは電気パル
スの印加によつて雑種細胞ABのみが確実に生成する。
せた状態で接触させ、融合剤の投与、もしくは電気パル
スの印加によつて雑種細胞ABのみが確実に生成する。
細胞カウンタ、フローサイトメータ、セルソータに対す
る整列装置の応用に関する装置形態は明らかであると思
われるので、具体的実施例として細胞融合装置を示す。
る整列装置の応用に関する装置形態は明らかであると思
われるので、具体的実施例として細胞融合装置を示す。
第8図において二種類の細胞A,BがそれぞれA貯蔵
器、B貯蔵器にあるとする。これから一対の細胞A,B
の融合を実現させるものとする。管路81,82はA,
Bの貯蔵器に結合し、細胞A,Bを一次元的に整列させ
るものである。構成の詳細は第5〜7図に例を示した通
りである。電極の配置は図面上では省略するが、等間隔
に複数個配列しているものとする。
器、B貯蔵器にあるとする。これから一対の細胞A,B
の融合を実現させるものとする。管路81,82はA,
Bの貯蔵器に結合し、細胞A,Bを一次元的に整列させ
るものである。構成の詳細は第5〜7図に例を示した通
りである。電極の配置は図面上では省略するが、等間隔
に複数個配列しているものとする。
電極への電圧印加は切り換えスイツチ84,85を通し
て電源85より行われる。管路にA,Bが整列し終つた
所で、電源をオフし、管路の水溶液を右方向へ押し出せ
ば、細胞A,Bが管路より次々に噴射される。これを仕
切り容器87でとれば、容器の中にA,B一対の細胞を
入れることができる。仕切り容器87はA,Bの細胞の
噴射にあわせて、一次元、もしくは二次元的に移動させ
れば、A,Bの一対細胞の入つた容器が多数得られる。
この容器の中にはあらかじめポリエチレングリコールな
どの融合剤を入れておくか、もしくは細胞の噴射と同時
に融合剤貯蔵器86より融合剤を噴射すればよい。
て電源85より行われる。管路にA,Bが整列し終つた
所で、電源をオフし、管路の水溶液を右方向へ押し出せ
ば、細胞A,Bが管路より次々に噴射される。これを仕
切り容器87でとれば、容器の中にA,B一対の細胞を
入れることができる。仕切り容器87はA,Bの細胞の
噴射にあわせて、一次元、もしくは二次元的に移動させ
れば、A,Bの一対細胞の入つた容器が多数得られる。
この容器の中にはあらかじめポリエチレングリコールな
どの融合剤を入れておくか、もしくは細胞の噴射と同時
に融合剤貯蔵器86より融合剤を噴射すればよい。
次に電気融合による構成例を第9図に示す。管路91,
92に第5〜7図に示した原理に従つて細胞A1,B1
が電極93,94に位置しているものとする。この状態
で電極95,96の間に電圧を印加し、細胞B1は電極
96に移動する。次に電極97,98の間に電圧を印加
すると、細胞A1は電極98に移動する。管路99が細
胞径に対して適当な大きさであると、A1とB1は細胞
の分極によつて相互に接着する。細胞A1,B1が接着
した状態で、パルス発生器90より直流パルスを電極9
6,98の間に印加すれば、電気融合により細胞融合す
る。このような融合細胞を右方へ抽出するには、第4〜
7図で説明した方法を応用すればよい。電極93,94
へ次々に新しい細胞を送り込むには第5〜7図で説明し
た方法にすればよい。
92に第5〜7図に示した原理に従つて細胞A1,B1
が電極93,94に位置しているものとする。この状態
で電極95,96の間に電圧を印加し、細胞B1は電極
96に移動する。次に電極97,98の間に電圧を印加
すると、細胞A1は電極98に移動する。管路99が細
胞径に対して適当な大きさであると、A1とB1は細胞
の分極によつて相互に接着する。細胞A1,B1が接着
した状態で、パルス発生器90より直流パルスを電極9
6,98の間に印加すれば、電気融合により細胞融合す
る。このような融合細胞を右方へ抽出するには、第4〜
7図で説明した方法を応用すればよい。電極93,94
へ次々に新しい細胞を送り込むには第5〜7図で説明し
た方法にすればよい。
本発明によれば、細胞の個別の移動停止、細胞間の距離
を確実に制御して、細胞の一次元状の流れを形成できる
ので、細胞カウンタやフローサイトメトリ、セルソータ
の精度の向上が可能であり、また細胞融合で雑種細胞の
みを確実に生成できる効果がある。
を確実に制御して、細胞の一次元状の流れを形成できる
ので、細胞カウンタやフローサイトメトリ、セルソータ
の精度の向上が可能であり、また細胞融合で雑種細胞の
みを確実に生成できる効果がある。
第1図は従来の細胞取扱方法を示す図、第2図は従来の
細胞融合装置の例を示す断面図、第3図は誘導泳動の原
理である細胞を電極に吸着する過程を示す断面図、第4
図、第5図、第6図、第7図は本発明の原理である細胞
の移動過程を示す断面図、第8図は本発明の実施例であ
る細胞融合装置のブロツク図、第9図は細胞融合装置の
断面図である。 31…容器、41〜44…電極、45…電源、46…ス
イツチ、87…仕切り容器、90…パルス発生器。
細胞融合装置の例を示す断面図、第3図は誘導泳動の原
理である細胞を電極に吸着する過程を示す断面図、第4
図、第5図、第6図、第7図は本発明の原理である細胞
の移動過程を示す断面図、第8図は本発明の実施例であ
る細胞融合装置のブロツク図、第9図は細胞融合装置の
断面図である。 31…容器、41〜44…電極、45…電源、46…ス
イツチ、87…仕切り容器、90…パルス発生器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 33/49 E 7055−2J
Claims (4)
- 【請求項1】取扱うべき細胞を浮遊させた液体を流通さ
せるための流路、前記流路を形成する壁の内面または外
面に前記細胞の大きさ程度の間隔をもってほぼ等間隔で
配置された複数の電極、少なくとも電極一つ以上をへだ
てた二つの電極の対に前記細胞に力を作用させるための
泳動電圧を与えるための交流電圧発生手段、及び細胞を
所定の方向に誘導するための、前記電極対の切り替えス
イッチよりなることを特徴とする細胞取扱い装置。 - 【請求項2】融合すべき細胞を浮遊させた液体を流通さ
せるための二つの流路、前記それぞれの流路を形成する
壁の内面または外面に前記細胞の大きさ程度の間隔をも
ってほぼ等間隔で配置された複数の電極、前記それぞれ
の流路の細胞を接触させるための二つの流路の合流部、
少なくとも電極一つ以上をへだてた二つの電極の対に前
記細胞に力を作用させるための泳動電圧を与えるための
交流電圧発生手段、細胞を所定の方向に誘導するため
の、前記電極対の切り替えスイッチ及び前記合流部に設
けられる細胞融合の促進手段よりなることを特徴とする
細胞融合装置。 - 【請求項3】前記細胞融合の促進手段が、融合剤の投与
装置であることを特徴とする特許請求範囲第2項の細胞
融合装置。 - 【請求項4】前記細胞融合の促進手段が、直流電圧の印
加装置であることを特徴とする特許請求範囲第2項の細
胞融合装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59233172A JPH0658B2 (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 細胞取扱い装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59233172A JPH0658B2 (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 細胞取扱い装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61111680A JPS61111680A (ja) | 1986-05-29 |
JPH0658B2 true JPH0658B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=16950855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59233172A Expired - Lifetime JPH0658B2 (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 細胞取扱い装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0658B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108918500A (zh) * | 2018-07-14 | 2018-11-30 | 北京航空航天大学青岛研究院 | 基于免疫磁珠标记的sers分选方法 |
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JP2756677B2 (ja) * | 1988-05-10 | 1998-05-25 | 株式会社アドバンス | 微粒子取扱い装置 |
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CN110465339B (zh) * | 2019-09-03 | 2021-02-09 | 浙江大学 | 一种流固两相输运中颗粒定位的方法 |
-
1984
- 1984-11-07 JP JP59233172A patent/JPH0658B2/ja not_active Expired - Lifetime
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CN108918500B (zh) * | 2018-07-14 | 2020-10-23 | 北京航空航天大学青岛研究院 | 基于免疫磁珠标记的sers分选方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61111680A (ja) | 1986-05-29 |
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