JPWO2021216955A5

JPWO2021216955A5 -

Info

Publication number: JPWO2021216955A5
Application number: JP2022564492A
Authority: JP
Publication date: 2024-04-30

Description

従って、前記生体機能チップ装置のスループットおよび効率を改善する必要性が残っている。また、特定の組織微小環境を規定することができる特定の成長培地処方を、それらが意図されている臓器のみに委ねる一方で、ホルモンを含む、細胞が放出するシグナル伝達分子の特定の伝達を臓器または組織間で可能にすることができる、改良された生体機能チップ装置に対するニーズが存在する。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１）国際公開第２０１９／０３６６６６号
（特許文献２）米国特許出願公開第２０１０／０２６７１４２号明細書
（特許文献３）米国特許出願公開第２０１２／０１０１２６８号明細書

Claims

生体模倣プラットフォームであって、
第１の入力流体溶液の供給源に選択的に結合可能な第１の流体入力部と、第２の入力流体溶液の供給源に選択的に結合可能な第２の流体入力部と、流体出力部とを有する流体合成装置であって、前記第１の流体入力部から受け取った第１の入力流体溶液と前記第２の流体入力部から受け取った第２の入力流体溶液とを混合することによって出力溶液を作成し、前記流体出力部から前記出力溶液を放出するように動作可能な、流体合成装置と、
前記流体合成装置の流体出力部に流体的に結合された流体入力部と、第１の流体出力部および第２の流体出力部とを有する流体アドレス指定システムであって、前記流体アドレス指定システムの流体入力部からの出力溶液を前記第１の流体出力部および前記第２の流体出力部のうちの選択された一方、または両方に搬送するように動作可能である、前記流体アドレス指定システムと、
前記流体アドレス指定システムの前記第１の流体出力部に流体的に結合された流体入力部を有する第１の生体模倣装置と、前記流体アドレス指定システムの前記第２の流体出力部に流体的に結合された流体入力部を有する第２の生体模倣装置であって、前記第１の生体模倣装置および前記第２の生体模倣装置の各々が、生物組織を培養し、前記流体アドレス指定システムを介して前記それぞれの生体模倣装置の前記流体入力部で受け取った前記流体合成装置からの前記出力溶液で前記生物組織を灌流するよう構成されている、前記第１の生体模倣装置と前記第２の生体模倣装置と
を有する、生体模倣プラットフォーム。
請求項１記載の生体模倣プラットフォームにおいて、前記流体合成装置は、少なくとも第３の入力流体溶液の少なくとも供給源に選択的に結合可能な少なくとも第３の流体入力部を有し、さらに、
前記第１の流体入力部から受け取った前記第１の入力流体溶液および前記第２の流体入力部から受け取った前記第２の入力流体溶液の一方または両方を前記少なくとも第３の流体入力部で受け取った前記少なくとも第３の入力流体溶液と混合することによって前記出力溶液を作成するように操作可能である、生体模倣プラットフォーム。
請求項１記載の生体模倣プラットフォームにおいて、前記流体合成装置は、前記流体入力部と前記流体出力部に流体的に結合され、前記入力流体溶液を混合して前記出力溶液を作成するように構成された混合チャンバを含む、生体模倣プラットフォーム。
請求項１記載の生体模倣プラットフォームにおいて、前記流体合成装置は、流体入力部ごとに、前記流体入力部に流体的に結合されたバルブと、それぞれのバルブに結合され、前記それぞれの流体入力部から前記流体合成装置の前記流体出力部への前記それぞれの入力流体溶液の流体を選択的に許容または阻止するために前記バルブを選択的に開閉するように動作可能な制御入力とを含む、生体模倣プラットフォーム。
請求項１記載の生体模倣プラットフォームにおいて、前記第１の生体模倣装置は、前記第１の生体模倣装置の前記流体入力部に流体的に結合された流体チャネルと、前記流体チャネルに流体的に結合された組織チャンバとを含む、生体模倣プラットフォーム。
請求項５記載の生体模倣プラットフォームにおいて、前記第１の生体模倣装置は、前記第１の生体模倣装置の前記流体チャンネルに流体的に結合され、出力溶液を排出するように構成された流体出力部を含む、生体模倣プラットフォーム。
請求項６記載の生体模倣プラットフォームにおいて、さらに、
前記第１の生体模倣装置の前記組織チャンバに配置された生体組織を有するものであり、前記出力溶液は、前記流体アドレス指定システムを介して前記流体チャネルに受け取られた前記流体合成装置の前記出力溶液と、前記生体組織との相互作用によって影響を受ける組成を有する、生体模倣プラットフォーム。
請求項７記載の生体模倣プラットフォームにおいて、前記生体組織は、肺組織、骨髄組織、骨組織、膵臓組織、内分泌島組織、肝臓組織、腎臓組織、胎盤組織、眼組織、腸組織、膀胱組織、脳組織、口組織、舌組織、歯組織、鼻組織、胸腺組織、リンパ節組織、リンパ系組織、咽頭組織、特定のヒト組織、特定の日常行動をとっている特定のヒト組織、周期的に呼吸している肺組織、非定型状態をとっている特定のヒト組織、喘息発作を受けている肺組織、外部因子との特定の相互作用をとっている特定のヒト組織、細菌に感染している肺組織、環境要因に曝されている肺組織、汚染に曝されている肺組織、腐食性ガスに曝されている肺組織、治療薬としての使用を意図した外部薬剤と特定の相互作用を受ける特定のヒト組織、薬物と特定の相互作用を受ける特定のヒト組織。生物学的抗体との特異的相互作用を受ける特定のヒト組織、細胞療法との特異的相互作用を受ける特定のヒト組織、または喘息の治療として気管支拡張剤との相互作用を監視している間に喘息発作を起こした肺組織、のうちの１若しくはそれ以上を含む、生体模倣プラットフォーム。
請求項７記載の生体模倣プラットフォームにおいて、前記第１の生体模倣装置は、生体機能チップモデルである、生体模倣プラットフォーム。
請求項９記載の生体模倣プラットフォームにおいて、前記第２の生体模倣装置は、前記第１の生体模倣装置の前記生体機能チップモデルとは異なる生体機能チップモデルである、生体模倣プラットフォーム。
請求項７記載の生体模倣プラットフォームにおいて、前記第１の生体模倣装置の前記組織チャンバは、前記生体組織が前記組織チャンバに導入されることを可能とする組織チャンバ流体入力部を含む、生体模倣プラットフォーム。
請求項６記載の生体模倣プラットフォームにおいて、さらに、
前記第１の生体模倣装置の前記流体出力部に流体的に結合され、前記第１の生体模倣装置の前記流体出力部から排出される前記出力溶液中の標的分析物を検出するように構成されたバイオセンサーを有するものである、生体模倣プラットフォーム。
請求項１２記載の生体模倣プラットフォームにおいて、前記バイオセンサーは、
前記標的分析物と相互作用して、前記標的分析物の量または濃度の測定を行うように構成された化学反応または生体反応認識要素と、
前記測定値と前記生体模倣装置の動作を記録するように構成された記録システムと
を含む、生体模倣プラットフォーム。
請求項１３記載の生体模倣プラットフォームにおいて、さらに、
前記バイオセンサーに動作可能に結合され、前記測定値を外部データ受信機に送信するように動作可能なセンサーデータ送信機を有するものである、生体模倣プラットフォーム。
請求項６記載の生体模倣プラットフォームにおいて、さらに、
前記第１の生体模倣装置の前記流体出力部および前記第２の生体模倣装置の前記流体出力部に選択的に流体結合可能であり、前記第１の生体模倣装置の前記流体出力部および前記第２の生体模倣装置の前記流体出力部の各々から排出される前記出力溶液中の標的分析物を検出するように構成されたバイオセンサーを有するものである、生体模倣プラットフォーム。
請求項６記載の生体模倣プラットフォームにおいて、さらに、
第１のバイオセンサーおよび第２のバイオセンサーであって、当該バイオセンサーの各々は、前記第１の生体模倣装置の前記流体出力部に選択的に流体結合可能であり、前記第１の生体模倣装置の前記流体出力部から排出される前記出力溶液中の標的分析物を検出するように構成された前記第１のバイオセンサーおよび第２のバイオセンサーを有するものである、生体模倣プラットフォーム。
請求項１記載の生体模倣プラットフォームにおいて、前記流体アドレス指定システムは、複数の制御ラインを含むものであり、各制御ラインは、１若しくはそれ以上のバルブの動作を制御するように動作可能であり、各バルブは、前記流体アドレス指定システムの前記流体入力部と前記流体アドレス指定システムの前記第１の流体出力部および第２の流体出力部のうちの少なくとも１つの間の流体経路に配置され、前記バルブは、前記流体アドレス指定システムの流体入力部から前記第１の流体出力部および前記第２の流体出力部のうちの選択された１つ、または両方への出力液を許可または防止するように集合的に動作可能であるものである、生体模倣プラットフォーム。
請求項１記載の生体模倣プラットフォームにおいて、前記生体模倣プラットフォームは、１枚の基板に実装されている、生体模倣プラットフォーム。
請求項１記載の生体模倣プラットフォームにおいて、さらに、
流出液に対して選択的に流体結合可能な流体出力部を有する流出路であって、当該流体流路はまた、直接的または間接的に、前記第１の生体模倣装置の前記流体出力部および前記第２の生体模倣装置の前記流体出力部に流体結合されている、前記流出路を有するものである、生体模倣プラットフォーム。
請求項１記載の前記生体模倣プラットフォームと、当該生体模倣プラットフォームと動作可能に係合可能な制御システムとを含む生体模倣システムであって、当該生体模倣システムは、
前記流体合成装置の前記第１の流体入力部に選択的に結合可能な前記第１の入力流体溶液の前記供給源と、前記流体合成装置の前記第２の流体入力部に選択的に結合可能な前記第２の入力流体溶液の前記供給源と、
前記流体合成装置に動作可能に結合可能であり、前記第１の入力流体溶液と前記第２の入力流体溶液とを混合することによって前記出力溶液を生成させる流体合成装置制御装置と、
前記流体アドレス指定システムに動作可能に結合可能であり、前記流体アドレス指定システムに、前記流体アドレス指定システムの流体入力部からの出力溶液を、前記第１の流体出力部と前記第２の流体出力部のうちの選択された１つ、または両方に搬送させる、前記アドレス指定システム制御装置と
を含む、生体模倣システム。
請求項２０記載の生体模倣システムにおいて、前記制御システムは、前記第１の生体模倣装置の少なくとも１つおよび前記第２の生体模倣装置から画像情報を収集するために動作可能な撮像装置を含む、生体模倣システム。
請求項２０記載の生体模倣システムにおいて、前記制御システムは、前記生体模倣プラットフォームと選択的に係合可能であり、前記生体模倣プラットフォームを前記入力流体溶液の供給源、流体合成装置制御装置、およびアドレス指定システム制御装置との関係を動作的に支持する機械的支持体、を含む、生体模倣システム。
請求項２０記載の生体模倣システムにおいて、前記生体模倣システムは、画面送り操作および／または画面戻し操作を行うことが可能である、生体模倣システム。
請求項２０記載の生体模倣システムにおいて、前記生体模倣システムは、前記第１の生体模倣装置、前記第２の生体模倣装置、前記流体アドレス指定システム、前記流体合成装置、およびそれらの間の流体チャネルのうちの１若しくはそれ以上と選択的に流体的に通信し、そこへの流体の供給およびそこからの流体の排出のうちの１若しくはそれ以上を実行するように動作可能な流体ハンドラを含む、生体模倣システム。
請求項１２記載の前記生体模倣プラットフォームと、前記生体模倣プラットフォームと動作可能に係合可能な制御システムとを含む生体模倣システムであって、当該制御システムは、
前記流体合成装置の前記第１の流体入力部に選択的に結合可能な前記第１の入力流体溶液の供給源と、
前記流体合成装置の前記第２の流体入力部に選択的に結合可能な前記第２の入力流体溶液の供給源あって、前記第２の入力流体溶液は前記標的分析物を含む、前記供給源と、
前記流体合成装置に動作可能に結合可能であり、前記流体合成装置に少なくとも前記第２の入力流体溶液を含むことによって前記出力溶液を作成させる流体合成装置制御装置と、前記流体アドレス指定システムに動作可能に結合可能であり、前記流体アドレス指定システムに、前記流体アドレス指定システムの流体入力部から前記第２の流体出力部に前記出力溶液を搬送させるアドレス指定システム制御装置と、
前記標的分析物の濃度を示すデータを受信するように動作可能なデータ受信機と、
前記流体合成装置制御装置の動作を制御して前記標的分析物を含む前記出力溶液を作成し、前記アドレス指定システム制御装置の動作を制御して前記アドレス指定システムに前記標的分析物を含む前記出力溶液を前記第２の生体模倣装置の前記流体入力部に搬送させ、それによって前記第１の生体模倣装置の前記流体出力部と前記第２の生体模倣装置間に仮想流体的接続を形成させることができる主制御装置と
を有する、生体模倣システム。
請求項１２記載の第１の生体模倣プラットフォームと、請求項１２記載の第２の生体模倣プラットフォームと、前記第１の生体模倣プラットフォームおよび前記第２の生体模倣プラットフォームと動作可能に係合可能な制御システムとを含む生体模倣システムであって、前記制御システムは、
前記第２の生体模倣プラットフォームの前記流体合成装置の前記第１の流体入力部に選択的に結合可能な前記第１の入力流体溶液の供給源と、前記第２の生体模倣プラットフォームの前記流体合成装置の前記第２の流体入力部に選択的に結合可能な前記第２の入力流体溶液の供給源であって、前記第２の入力流体溶液は前記標的分析物を含む、前記供給源と、
前記第２の生体模倣プラットフォームの前記流体合成装置に動作可能に結合可能であり、前記第２の生体模倣プラットフォームの前記流体合成装置に、少なくとも前記第２の入力流体溶液を含むことによって前記出力溶液を作成させる流体合成装置制御装置と、
前記第２の生体模倣プラットフォームの前記流体アドレス指定システムに動作可能に結合可能であり、前記流体アドレス指定システムの入力部からの前記出力溶液を、前記第１の流体出力部および前記第２の流体出力部のうちの選択された１つ若しくは両方に搬送させるアドレス指定システム制御装置と、
前記第１の生体模倣プラットフォームの前記前記第１の生体模倣装置の前記流体出力部から排出される前記出力溶液中の、前記第１の生体模倣プラットフォームの前記バイオセンサーによって検出された前記標的分析物の濃度を示すデータを受信するように動作可能なデータ受信機と、
前記第２の生体模倣プラットフォームの前記流体合成装置制御装置の動作を制御して前記標的分析物を含む前記出力溶液を作成し、前記第２の生体模倣プラットフォームの前記アドレス指定システムに前記標的分析物を含む前記出力溶液を前記第２の生体模倣プラットフォームの前記第１の生体模倣装置の前記流体入力部および前記第２の生体模倣プラットフォームの前記第２の生体模倣装置の前記流体入力部のうちの少なくとも１つに搬送させるよう前記アドレス指定システム制御装置の動作を制御するように動作可能な主制御装置であって、それによって、前記第１の生体模倣プラットフォームの前記第１の生体模倣装置の前記流体出力部と、前記第２の生体模倣プラットフォームの前記第１の生体模倣装置および前記第２の生体模倣プラットフォームの前記第２の生体模倣装置のうちの少なくとも１つとの間に仮想流体的接続を形成する、前記主制御装置と
を有する、生体模倣システム。
流体テレポーテーションのための方法であって、
第１の位置における第１の流体溶液中の標的分析物の測定濃度を示すデータを受信する工程と、
前記標的分析物を、前記測定濃度または測定濃度の数学的調整もしくは変換から得られる濃度で含み、かつ前記第１の流体溶液の組成の全部または一部を再構成する第２の流体溶液を合成するよう前記流体合成装置に制御指示を与える工程と、
前記第２の流体溶液を、前記第１の位置から流体的に隔離された第２の位置に流すことを引き起こす工程と
を有する、方法。
請求項２７記載の方法において、前記第１の位置は、第１の生体組織を含む第１の生体模倣装置であり、前記標的分析物の前記濃度は、前記第１の生体組織によって影響を受けるものであり、前記データは第１のデータであり、前記制御命令は第１の制御命令であり、前記第２の位置は、第２の生体組織を含む第２の生体模倣装置であり、前記流動性合成装置は第１の流動性合成装置であり、前記標的分析物は第１の標的分析物であり、当該方法は、さらに、
前記第２の生体模倣装置を通る前記第２の流体溶液の通過により生じる第３の流体溶液中の第２の標的分析物の測定濃度を示す第２のデータを受信する工程と、
前記第2の流体合成装置に前記第２の標的分析物の測定濃度でまたは前記第２の標的分析物の前記測定濃度の数学的調整もしくは変換から得られる濃度で前記第２の標的分析物を含み、前記第３の流体溶液の完全または一部の組成を再構成する第４の流体溶液を合成させるために第２の流体合成装置に第２の制御命令を与える工程と、
前記第４の流体溶液を、前記第１の位置および前記第２の位置から流体的に隔離された第３の位置にある第３の生体模倣装置に流動させる工程と
を有するものである、方法。
請求項２７記載の方法において、さらに
前記第２の流体溶液を、前記第１の位置から流体的に隔離された第３の位置に流動させる工程を有するものである、方法。
請求項２７記載の方法において、前記第１の位置および前記第２の位置が、単一の生体模倣プラットフォーム上に存在する、方法。
請求項２７記載の方法において、前記第１の位置が、第１の生体模倣プラットフォーム上に存在し、前記第２の位置が第２の生体模倣プラットフォーム上に存在する、方法。
請求項３１記載の方法において、前記第１の生体模倣プラットフォームおよび前記第２の生体模倣プラットフォームが、単一の制御システムに係合する、方法。
請求項３２記載の方法において、前記制御システムが、前記データを受信する工程、前記制御命令を提供する工程、および前記第２の流体溶液を流動させる工程を実行する、方法。
請求項３１記載の方法において、前記第１の生体模倣プラットフォームが、第１の制御システムと係合し、前記第２の生体模倣プラットフォームが、第２の制御システムと係合する、方法。
請求項３４記載の方法において、前記第１の制御システムが、前記データを受信する工程を実行し、前記第２の制御システムが、前記制御命令を提供する工程と前記第２の流体溶液を流動させる工程とを実行する、方法。
請求項２７記載の方法において、前記第１の位置が生体機能チップモデルである、方法。
請求項２７記載の方法において、前記第２の位置が生体機能チップモデルである、方法。
仮想組織を用いて標的組織の生物学的挙動を予測する方法であって、
前記標的組織の物理的な観察結果に基づいて、対象組織の統計的な予測モデルを作成する工程と、
第１の流体溶液の変異を予測するために前記統計的予測モデルを適用する工程であって、前記変異は、前記第１の流体溶液を前記標的組織と培養して第２の流体溶液を生成する場合に誘発される化学的または生物学的変化を有するものであり、前記第１の流体溶液は、仮想組織入力であり、前記第２の流体溶液は、仮想組織出力である、前記適用する工程と
を有する、方法。
請求項３８記載の方法において、さらに、
仮想組織入力として連続関数を利用する工程と、対応する仮想組織出力として連続関数を生成する工程とを有するものである、方法。
請求項３９記載の方法において、さらに、
前記仮想組織出力によって生成された数値の任意の数学的変換を利用することによって、前記対応する仮想組織出力データを生成する工程を有するものである、方法。
請求項４０記載の方法において、さらに、
第１の仮想組織の出力を後続の仮想組織の入力に接続することによって、少なくとも２つの仮想組織を結合する工程を有するものである、方法。
請求項４１記載の方法において、さらに、
少なくとも３つの仮想組織のネットワークを確立する工程であって、各仮想組織は、少なくとも１つの入力を受け取り、少なくとも１つの出力を生成し、前記少なくとも１つの出力の各々は、ゼロまたは少なくとも１つの仮想組織の入力に接続され、前記少なくとも１つの入力および前記少なくとも１つの出力の各々は、それぞれの仮想組織への接続前または後で数学的に変換される、前記確立する工程と、
各仮想組織の前記少なくとも１つの入力および前記少なくとも１つの出力のためのデータを、１若しくはそれ以上の離散的な間隔で、または時間的に連続的に記録する工程と
を有するものである、方法。
請求項４０記載の方法において、さらに、
前記仮想組織出力によって算出された前記第２の流体溶液の成分を特定する工程と、
流体合成装置を用いて、前記特定された成分に基づいて流体溶液を合成する工程と
を有するものである、方法。
請求項４３記載の方法において、さらに、
前記合成された流体溶液を生体模倣装置に供給することにより、前記仮想組織を前記生体模倣装置に結合する工程を有するものである、方法。
請求項４３記載の方法において、さらに、
前記合成された流体溶液を流体アドレス指定システムを通して前記少なくとも１つの生体模倣装置に供給することにより、少なくとも１つの仮想組織を少なくとも１つの生体模倣装置に結合する工程を有するものである、方法。
請求項４５記載の方法において、さらに、
前記少なくとも１つの仮想組織を前記生体模倣装置と結合する工程によって、生体模倣装置と仮想組織の混合ネットワークを作成する工程を有するものである、方法。
請求項４４記載の方法において、さらに、
前記少なくとも１つの生体模倣装置から観察データを生成する工程を有するものであり、当該観察データは、前記統計的予測モデリングを改善するために使用されるものである、方法。
請求項４７記載の方法において、前記標的組織は、前記統計的予測モデルを改善するための前記観察データを提供するために、前記少なくとも１つの生体模倣装置とともに所定の条件で培養される、方法。
請求項４７記載の方法において、少なくとも１つの観察データは、前記統計的予測モデルを学習するように提供される、方法。
請求項４９記載の方法において、少なくとも１つの仮想組織は、前記標的組織の前記生物学的挙動を予測するために使用されるように構成されている、方法。
請求項４７記載の方法において、前記観察データは、ヒトまたは動物に対する少なくとも１つの化合物または条件の生物学的有効性または安全性を評価するために使用される、方法。
請求項５１記載の方法において、前記観察データは創薬やスクリーニングに使用される、方法。
生体模倣装置と擬似仮想組織との接続方法であって、
前記生体模倣装置で少なくとも１つの標的分析物の濃度を測定することによって、流体溶液を特徴付ける工程と、
前記特徴付ける工程に基づいて前記仮想組織への入力を生成する工程と、
前記仮想組織への前記入力を提供する工程と
を有する、方法。