WO2016039397A1 - Method and device for arranging cells using laser - Google Patents

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吉川 研一
浩章 谷口
太恵子 太田
橋本 周
晋一朗 米田
葵 ▲吉▼田
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学校法人同志社
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Abstract

Provided are a method and a device for arranging cells using a laser, whereby cells can be arranged so that the cells are prevented from separating from each other. The method according to the present invention comprises: a step for capturing cells using a laser; a step for conveying the captured cells relative to other cells and contacting the cells in a polymer solution that contains a water-soluble polymer in an aqueous solvent; and maintaining the contact among the cells using a depletion effect of the polymer solution. The device according to the present invention comprises: a laser light source; a polymer solution that contains a water-soluble polymer in an aqueous solvent and can exert a depletion effect for maintaining contact among cells; a sample cell for housing the cells and a sample cell; a light condensing lens for condensing the laser in the sample cell; and a moving unit for relatively three-dimensionally moving the sample cell and the light condensing spot of the laser.

Description

レーザーを用いて細胞を配列する方法及び装置Method and apparatus for arranging cells using laser
 本発明は、レーザーを用いて細胞を配列する方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for arranging cells using a laser.
 細胞は、生体内において様々な配置を取ることによりその機能を発揮している。従って、生体内における細胞の配置を生体外で再現できることが、生命科学の分野の研究において強く望まれている。 The cell exhibits its function by taking various arrangements in the living body. Accordingly, it is strongly desired in research in the field of life science that the arrangement of cells in a living body can be reproduced in vitro.
 細胞の配置を再現するためには、細胞を自由に操作できる技術が必要である。細胞を操作する技術の一例として、レーザートラッピングがある。レーザートラッピングは、レーザーを集光させ、誘電体である微小物体をレーザーの集光部分で捕捉する技術であり、光ピンセットとも呼ばれている。レーザートラッピングによれば、細胞を非接触で捕捉して、三次元に移動させることができる。 In order to reproduce the arrangement of cells, a technique that can manipulate cells freely is necessary. One example of a technique for manipulating cells is laser trapping. Laser trapping is a technique for condensing a laser and capturing a minute object, which is a dielectric, at the condensing part of the laser, and is also called optical tweezers. According to laser trapping, cells can be captured in a non-contact manner and moved in three dimensions.
 例えば、特許文献1-2には、レーザートラッピングによって細胞を操作して細胞同士を接着させることが開示されている。 For example, Patent Literature 1-2 discloses that cells are manipulated by laser trapping to adhere cells together.
特開2007-189998号公報JP 2007-189998 A 米国特許文献2010267105A1US Patent Publication No. 2010267105A1 特開2006-296361号公報JP 2006-296361 A 特開平03-297385号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-297385
 細胞同士をレーザートラッピングによって単に接触させただけでは、これらはすぐに離れてしまう。この要因として、細胞膜電位による静電反発力や細胞膜の揺らぎ運動に伴う反発などが挙げられる。 ∙ If cells are simply brought into contact with each other by laser trapping, they will be separated immediately. As this factor, the electrostatic repulsion force by a cell membrane potential, the repulsion accompanying the fluctuation motion of a cell membrane, etc. are mentioned.
 特許文献1に開示された方法では、予め一方の細胞をアビジン化し、他方の細胞をビオチン化する。それから、これらの細胞同士をレーザートラッピングによって接触させ、アビジン-ビオチン結合によって瞬間的にかつ強力に接着させている。
 また、特許文献2に開示された方法では、予め一方の細胞を化学的に修飾された基板上に固定させる。それから、他方の細胞をレーザートラッピングによって一方の細胞に搬送し、接触させて、細胞のペアを基板上で形成している。
In the method disclosed in Patent Document 1, one cell is avidinized in advance and the other cell is biotinylated. Then, these cells are brought into contact with each other by laser trapping and adhered instantaneously and strongly by an avidin-biotin bond.
In the method disclosed in Patent Document 2, one cell is fixed on a chemically modified substrate in advance. The other cell is then transported to and brought into contact with one cell by laser trapping to form a cell pair on the substrate.
 このように従来の方法では、細胞同士がすぐに離れるという問題を克服するため、レーザートラッピングで細胞同士を接触させる前に、細胞に対して処理を施す工程が必要であった。 As described above, in the conventional method, in order to overcome the problem that the cells are immediately separated from each other, a process for treating the cells is necessary before the cells are brought into contact with each other by laser trapping.
 本発明は、予め細胞に対して処理を施さずに細胞同士の安定な接触を得ることができる、レーザーを用いて細胞を配列する方法及び装置を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for arranging cells using a laser, which can obtain stable contact between cells without previously treating the cells.
 発明者らは、高分子溶液によって生じる枯渇効果(depletion effect)に注目した。発明者らは、枯渇効果を利用することで、細胞同士の安定な接触が得られることを見出した。 The inventors focused on the depletion effect caused by the polymer solution. The inventors have found that stable contact between cells can be obtained by utilizing the depletion effect.
 本発明は、レーザーを用いて細胞を配列する方法であって、
 レーザーにより細胞を捕捉する工程と、
 溶媒が水性溶媒であり水溶性高分子を含む高分子溶液中で、捕捉された細胞を他の細胞に相対的に搬送して接触させる工程と、
 前記高分子溶液による枯渇効果によってこれらの細胞の接触を維持する工程と、を含むことを特徴とする。
The present invention is a method of arranging cells using a laser, comprising:
Capturing cells with a laser;
In a polymer solution containing a water-soluble polymer in which the solvent is an aqueous solvent, transporting the captured cells relative to other cells and bringing them into contact;
And maintaining the contact of these cells by the depletion effect of the polymer solution.
 好ましくは、枯渇効果による細胞の接触を300秒以上維持する。 Preferably, the cell contact by the depletion effect is maintained for 300 seconds or more.
 好ましくは、形成した細胞の配列を前記高分子溶液が存在しない環境下におく工程を含む。 Preferably, the method includes a step of placing the formed cell array in an environment in which the polymer solution does not exist.
 好ましくは、形成した細胞の配列を前記高分子溶液から液体培地へ搬送する工程を含む。 Preferably, the method includes a step of conveying the formed cell array from the polymer solution to a liquid medium.
 好ましくは、細胞を立体的に配列する。 Preferably, the cells are arranged three-dimensionally.
 好ましくは、前記高分子溶液における前記水溶性高分子の濃度Cが、前記水溶性高分子の重なり濃度をCとしたときに、0.1C≦C≦10Cになるように、前記高分子溶液を調整する工程を含む。さらに、好ましくは、水溶性高分子の濃度Cは、0.3C≦C≦3Cである。 Preferably, the concentration C of the water-soluble polymer in the polymer solution is 0.1C * ≦ C ≦ 10C * when the overlap concentration of the water-soluble polymer is C *. Preparing a molecular solution. Further preferably, the concentration C of the water-soluble polymer is 0.3C * ≦ C ≦ 3C * .
 さらに、本発明は、レーザーを用いて細胞を配列するための装置であって、
 レーザーを発生させるためのレーザー光源と、
 溶媒が水性溶媒であり、水溶性高分子を含み、前記細胞の接触を維持するための枯渇効果を発生可能な高分子溶液と、
 前記細胞及び前記試料セルを収容するための試料セルと、
 前記レーザー光源からのレーザーを前記試料セル内で集光させるための集光レンズと、
 前記試料セルと前記レーザーの集光点とを相対的に3次元に移動させるための移動ユニットと、を備えることを特徴とする。
Furthermore, the present invention is an apparatus for arranging cells using a laser,
A laser light source for generating a laser;
A polymer solution that is an aqueous solvent, contains a water-soluble polymer, and can generate a depletion effect for maintaining contact of the cells;
A sample cell for containing the cell and the sample cell;
A condensing lens for condensing the laser from the laser light source in the sample cell;
And a moving unit for moving the sample cell and the condensing point of the laser relatively in three dimensions.
 前記集光レンズは、複数設けられており、
 前記移動ユニットは、前記レーザーの集光点を前記試料セルに対して3次元に移動させる集光点移動機構を前記集光レンズ毎に備える。
A plurality of the condensing lenses are provided,
The moving unit includes a condensing point moving mechanism for moving the condensing point of the laser in three dimensions with respect to the sample cell for each condensing lens.
 好ましくは、前記試料セルの水平方向の一方には、前記高分子溶液を前記試料セルの液体収容空間に導入するための第一導入口が形成され、
 前記試料セルの前記水平方向の他方には、枯渇効果を生じさせることができない追加の液体を前記液体収容空間に導入するための第二導入口が形成され、
 前記試料セルの中央部には、前記液体収容空間内の空気を排出するための排気口が形成されている。
Preferably, one of the horizontal directions of the sample cell is formed with a first inlet for introducing the polymer solution into the liquid storage space of the sample cell,
On the other side of the horizontal direction of the sample cell, a second inlet for introducing additional liquid that cannot cause a depletion effect into the liquid storage space is formed,
An exhaust port for discharging air in the liquid storage space is formed at the center of the sample cell.
 好ましくは、前記高分子溶液における前記水性高分子の濃度Cは、前記水溶性高分子の重なり濃度をCとしたときに、0.1C≦C≦10Cである。さらに、好ましくは、前記水溶性高分子の濃度Cは、0.3C≦C≦3Cである。 Preferably, the concentration C of the aqueous polymer in the polymer solution is 0.1C * ≦ C ≦ 10C * when the overlapping concentration of the water-soluble polymer is C * . Further preferably, the concentration C of the water-soluble polymer is 0.3C * ≦ C ≦ 3C * .
 高分子溶液による枯渇効果を利用することにより、細胞に予め処理を施さなくても細胞の安定な接触が得られる。細胞をゲル、基板等の足場に固定することなく、任意の安定した3次元の細胞の配列が得られる。そして、生体内における細胞の配置を生体外で自由に再現することができる。 By utilizing the depletion effect of the polymer solution, stable contact of the cells can be obtained without pretreatment of the cells. Arbitrary stable three-dimensional cell arrays can be obtained without fixing the cells to a scaffold such as a gel or a substrate. The arrangement of cells in the living body can be freely reproduced outside the living body.
重なり濃度を説明するための図である。It is a figure for demonstrating overlap density. 枯渇効果による安定な細胞の接触を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the stable cell contact by a depletion effect. 本発明の一実施形態に係る細胞配列装置の概略的構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the cell arrangement | sequence apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図4Aは、図3の装置における試料セルの一例を示す斜視図である。図4Bは、図4Aの試料セルの使用例を示す断面図である。4A is a perspective view showing an example of a sample cell in the apparatus of FIG. FIG. 4B is a cross-sectional view showing an example of use of the sample cell of FIG. 4A. 他の実施形態に係る細胞配列装置の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the cell arrangement | sequence apparatus which concerns on other embodiment. 水性溶媒を用いた場合の実験例1の実験結果を示す。図6Aは、2つのNMuMGの時間経過に伴う位置変化を示す画像、図6Bは、特定時刻におけるNMuMGの画像、図6Cは、図6Bに対応する模式図、図6Dは、実験操作を説明する図である。The experimental result of Experimental example 1 at the time of using an aqueous solvent is shown. 6A is an image showing a positional change of two NMuMGs with time, FIG. 6B is an image of NMuMG at a specific time, FIG. 6C is a schematic diagram corresponding to FIG. 6B, and FIG. FIG. PEG溶液を用いた場合の実験例1の実験結果を示す。図7Aは、2つのNMuMGの時間経過に伴う位置変化を示す画像、図7Bは、特定時刻におけるNMuMGの画像、図7Cは、図7Bに対応する模式図、図7Dは、実験操作を説明する図である。The experimental result of Experimental example 1 at the time of using a PEG solution is shown. 7A is an image showing a change in position of two NMuMGs with time, FIG. 7B is an image of NMuMG at a specific time, FIG. 7C is a schematic diagram corresponding to FIG. 7B, and FIG. 7D describes an experimental operation. FIG. 実験例1のPEGの濃度と細胞間接触維持確率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the density | concentration of PEG of Experimental example 1, and the contact maintenance probability between cells. 細胞を数秒間接触させた場合の実験例2の実験結果を示す。図9Aは、2つのNMuMGの時間経過に伴う位置変化を示す画像、図9Bは、特定時刻におけるNMuMGの画像、図9Cは、図9Bに対応する模式図、図9Dは、実験操作を説明する図である。The experimental result of Experimental example 2 at the time of making a cell contact for several seconds is shown. 9A is an image showing a positional change of two NMuMGs with time, FIG. 9B is an image of NMuMG at a specific time, FIG. 9C is a schematic diagram corresponding to FIG. 9B, and FIG. 9D describes an experimental operation. FIG. 細胞を数分間接触させた場合の実験例2の実験結果を示す。図10Aは、2つのNMuMGの時間経過に伴う位置変化を示す画像、図10Bは、特定時刻におけるNMuMGの画像、図10Cは、図10Bに対応する模式図、図10Dは、実験操作を説明する図である。The experimental result of Experimental example 2 at the time of making a cell contact for several minutes is shown. FIG. 10A is an image showing a change in position of two NMuMGs over time, FIG. 10B is an image of NMuMG at a specific time, FIG. 10C is a schematic diagram corresponding to FIG. 10B, and FIG. 10D describes an experimental operation. FIG. NMuMGをPEG溶液中で立体的に配列する様子を示す実験例3の実験結果の画像である。It is an image of the experimental result of Experimental example 3 which shows a mode that NMuMG is arranged three-dimensionally in a PEG solution. NMuMGをPEG溶液中で立体的に配列する様子を示す実験例4の実験結果の画像である。It is an image of the experimental result of Experimental example 4 which shows a mode that NMuMG is arranged three-dimensionally in a PEG solution. 図12Bの画像に対応する模式図である。It is a schematic diagram corresponding to the image of FIG. 12B. NMuMGをPEG溶液中で略直線的に配列する様子を示す実験例4の実験結果の画像である。It is an image of the experimental result of Experimental example 4 which shows a mode that NMuMG is arranged substantially linearly in a PEG solution. 赤血球を水性溶媒中で配列した場合の実験例5の実験結果の画像である。It is an image of the experimental result of Experimental Example 5 when erythrocytes are arranged in an aqueous solvent. 赤血球をPEG溶液中で配列した場合の実験例5の実験結果の画像である。It is an image of the experimental result of Experimental Example 5 when erythrocytes are arranged in a PEG solution. 実験例6の実験結果の画像を示す。図17Aは、水性溶媒中でのNMuMGの様子を示す画像である。図17Bは、デキストラン溶液中でのNMuMGの様子を示す画像である。The image of the experimental result of Experimental example 6 is shown. FIG. 17A is an image showing the state of NMuMG in an aqueous solvent. FIG. 17B is an image showing the state of NMuMG in a dextran solution. 実験例6の実験結果の画像を示す。図18Aは、水性溶媒中での赤血球の様子を示す画像である。図18Bは、デキストラン溶液中での赤血球の様子を示す画像である。The image of the experimental result of Experimental example 6 is shown. FIG. 18A is an image showing the appearance of red blood cells in an aqueous solvent. FIG. 18B is an image showing the state of red blood cells in a dextran solution. 本発明の利用例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the utilization example of this invention.
 以下、図面を参照して、本発明に係るレーザーを用いて細胞を配列する方法及び装置の一実施例を説明する。 Hereinafter, an embodiment of a method and an apparatus for arranging cells using a laser according to the present invention will be described with reference to the drawings.
 [高分子溶液による枯渇効果]
 本発明では、細胞の配列のために高分子溶液による枯渇効果が利用される。
[Depletion effect by polymer solution]
In the present invention, the depletion effect of the polymer solution is used for cell arrangement.
 「枯渇効果」とは、以下のような現象である。高分子溶液中で2つの物体が接近すると、2つの物体間に存在する高分子が排除される。すると、2つの物体間に、高分子が存在しない領域(即ち、高分子が枯渇した領域)が形成され、一方、2つの物体の周りに、高分子が存在する領域が形成される。それによって、浸透圧が働いて、2つの物体は周りから押されて凝集を引き起こす。この現象を枯渇効果という。 “The depletion effect” is the following phenomenon. When two objects approach in the polymer solution, the polymer present between the two objects is eliminated. Then, a region where no polymer exists (that is, a region where the polymer is depleted) is formed between the two objects, while a region where the polymer exists is formed around the two objects. Thereby, the osmotic pressure works and the two objects are pushed from the surroundings to cause agglomeration. This phenomenon is called the depletion effect.
 [高分子溶液の調整]
 図1Aの通り、高分子溶液が高分子の濃度が低い希薄溶液の場合、高分子は互いに接触することはなく1分子として振る舞う。一方、図1Bの通り、高分子の濃度がある基準を超えると高分子は互いに接触し始める。このように高分子が互いに接触し始める濃度を重なり濃度Cという。なお、重なり濃度Cは、以下の式1によって規定される。
[Preparation of polymer solution]
As shown in FIG. 1A, when the polymer solution is a dilute solution having a low polymer concentration, the polymers do not contact each other and behave as one molecule. On the other hand, as shown in FIG. 1B, when the concentration of the polymer exceeds a certain standard, the polymers start to contact each other. The concentration at which the polymers start to come into contact with each other is referred to as the overlapping concentration C * . The overlap density C * is defined by the following formula 1.
式1 Formula 1
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 
 式1において、Mは高分子の分子量、ρは溶媒の比重、Nはアボガドロ定数、Rgは高分子の慣性半径である。なお、慣性半径Rgは、以下の式2に示される関係がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

In Formula 1, M is the molecular weight of the polymer, [rho is the specific gravity of the solvent, N A is Avogadro constant, Rg is the radius of gyration of the polymer. The inertia radius Rg has a relationship represented by the following formula 2.
式2 Formula 2
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
 
 式2において、nは高分子の重合度、bはKuhn長、υはスケーリング指数であり、1/2≦υ≦3/5である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

In Equation 2, n is the degree of polymerization of the polymer, b is the Kuhn length, υ is a scaling index, and 1/2 ≦ ν ≦ 3/5.
 この重なり濃度Cを目安にすることで、例えば、重なり濃度Cのオーダーを目安にすることで、枯渇効果を生じさせることができる高分子溶液を調整することができる。高分子の濃度Cが重なり濃度Cに対して低すぎると枯渇効果は生じない。一方、高分子の濃度Cが重なり濃度Cを超えて高くなると、枯渇効果は生じるものの高分子溶液の粘度が急に高くなる。後述する通り、本発明は、レーザーを用いて細胞を高分子溶液中で搬送するが、高分子の濃度Cが重なり濃度Cよりも高すぎると溶液の粘度が極めて大きくなるため、細胞の搬送に支障が生じ得る。 By using this overlap concentration C * as a guide, for example, a polymer solution capable of producing a depletion effect can be prepared by using the order of the overlap concentration C * as a guide. If the polymer concentration C is too low relative to the overlap concentration C * , the depletion effect does not occur. On the other hand, when the polymer concentration C becomes higher than the overlap concentration C * , the depletion effect occurs, but the viscosity of the polymer solution suddenly increases. As described below, the present invention is a cell with a laser for conveying a polymer solution, the viscosity of the solution when the concentration C of the polymer overlap concentration C * is too high than becomes extremely large, conveyance of the cell Can cause problems.
 本発明においては、枯渇効果及び細胞搬送の観点から、高分子の濃度Cが0.1C≦C≦10Cの範囲になるように高分子溶液を調整することが好ましい。より好ましい高分子の濃度Cの範囲は、0.3C≦C≦3Cである。 In the present invention, in view of depletion effects and cell transport, it is preferable to adjust the polymer solution so that the concentration C of the polymer is in the range of 0.1C * ≦ C ≦ 10C *. A more preferable range of the concentration C of the polymer is 0.3C * ≦ C ≦ 3C * .
 上述の通り、高分子の濃度Cが重なり濃度Cを超えると高分子溶液の粘度は急に高くなる。従って、高分子の濃度Cを徐々に高くして、高分子溶液の粘度が急に高くなり始めるところを探し当てれば、重なり濃度Cを計算せずとも、高分子の濃度Cが重なり濃度C程度である高分子溶液を容易に調整できる。 As described above, when the polymer concentration C exceeds the overlap concentration C * , the viscosity of the polymer solution suddenly increases. Therefore, if the polymer concentration C is gradually increased to find a place where the viscosity of the polymer solution starts to increase suddenly, the polymer concentration C can be obtained without calculating the overlap concentration C *. * It is possible to easily adjust the polymer solution which is about.
 本発明は細胞を対象とするので、高分子溶液の溶媒は水性溶媒とする。水性溶媒は、水、又は、水及び親水性溶媒の混合溶媒である。親水性溶媒は、例えば、エチレングリコールなどの多価アルコール、ジメチルスルホキシド(DMSO)などであり、細胞が高分子溶液中で生きた状態を保てるようにすることが好ましい。水性溶媒における水の割合は、例えば、重量パーセントで10%~100%であるが、親水性溶媒の種類に応じて適宜決められる。 Since the present invention targets cells, the solvent of the polymer solution is an aqueous solvent. The aqueous solvent is water or a mixed solvent of water and a hydrophilic solvent. The hydrophilic solvent is, for example, a polyhydric alcohol such as ethylene glycol, dimethyl sulfoxide (DMSO), or the like, and it is preferable to allow the cells to remain alive in the polymer solution. The ratio of water in the aqueous solvent is, for example, 10% to 100% by weight percent, and is appropriately determined according to the type of the hydrophilic solvent.
 使用する高分子は、水溶性高分子であればどのようなものを用いても枯渇効果を生じさせることができる。水溶性高分子は、例えば、ポリエチレングリコール、ビニルアルコールなどの合成高分子、タンパク質(アルブミン、コラーゲンなど)、多糖類(デキストラン、デンプンなど)などの天然高分子である。 The polymer used can produce a depletion effect as long as it is a water-soluble polymer. Examples of the water-soluble polymer include synthetic polymers such as polyethylene glycol and vinyl alcohol, natural polymers such as proteins (albumin, collagen, etc.), polysaccharides (dextran, starch, etc.).
 なお、高分子溶液には細胞を培養するために必要な物質(例えば、グルコース等)を添加してもよい。即ち、液体培地に水溶性高分子を加えたものを高分子溶液としてもよい。 Note that a substance necessary for culturing cells (for example, glucose or the like) may be added to the polymer solution. That is, a solution obtained by adding a water-soluble polymer to a liquid medium may be used as a polymer solution.
 [枯渇効果による細胞の接触]
 図2の通り、上記のように調整された高分子溶液中において細胞同士が接近すると、枯渇効果によって細胞同士の凝集が引き起される。細胞同士は、通常の溶液中では細胞膜電位による静電反発相互作用や細胞膜の揺らぎ運動に伴う反発効果などによってすぐに離れてしまうが、この高分子溶液中では枯渇相互作用によって接触し続ける。即ち、高分子溶液による枯渇効果によって、細胞同士の接触が、細胞膜間の反発相互作用の影響を無視して維持される。
[Cell contact by depletion effect]
As shown in FIG. 2, when cells approach each other in the polymer solution adjusted as described above, aggregation of cells is caused by a depletion effect. Cells usually leave in a normal solution due to an electrostatic repulsion interaction caused by a cell membrane potential or a repulsion effect associated with a fluctuation motion of the cell membrane, but in this polymer solution, they continue to contact each other due to a depletion interaction. That is, due to the depletion effect of the polymer solution, the contact between cells is maintained ignoring the influence of the repulsive interaction between the cell membranes.
 枯渇効果によって細胞の接触が維持されると、細胞同士は接着する。ここでいう、「接着」とは、細胞同士が、枯渇効果が生じ得ない環境下(例えば、通常の液体培地)におかれても離れることがない程度に安定して接触していることをいう(以下、同様)。細胞同士が接着状態に至るまでの接触時間は、数秒では足りず、数分必要であり、300秒(5分)以上あればほぼ十分であることが経験的に分かっている。 When the contact of cells is maintained by the depletion effect, the cells adhere to each other. As used herein, “adhesion” means that cells are in stable contact with each other so that they do not leave even when placed in an environment where a depletion effect cannot occur (eg, a normal liquid medium). (Hereinafter the same). It has been empirically known that the contact time until the cells reach an adhesive state is not sufficient in a few seconds, but a few minutes are necessary, and 300 seconds (5 minutes) or more is almost sufficient.
 このように細胞同士が接着状態に至るのは以下のように推測される。 It is presumed that the cells are brought into an adhesion state in this way as follows.
 以下の各実験例などにおける実験的観測から、枯渇効果による細胞同士の接触は、図2のように平面接触であることが分かっている。即ち、両細胞の細胞膜の表面がフラットに変形して、細胞同士が接触している。この平面接触の面積は、数μm~数十μmと見積もられる。 From experimental observations in the following experimental examples, it is known that contact between cells due to the depletion effect is planar contact as shown in FIG. That is, the surface of the cell membrane of both cells is deformed flat and the cells are in contact with each other. The area of this plane contact is estimated to be several μm 2 to several tens μm 2 .
 互いに接触する細胞間には上記の反発相互作用と枯渇相互作用とが作用し、これらが競合している。前述の通り、細胞間距離が高分子の直径程度にならなければ、細胞間に高分子が枯渇した領域が生じないので、細胞間に枯渇相互作用は生じない。従って、枯渇効果による細胞同士の接触は、ミクロ的にみれば、高分子の直径程度の、およそ慣性半径Rgのオーダーの、即ち、数nm~数十nmのギャップが両細胞の細胞膜間に設けられていると考えられる。 The above-mentioned repulsive interaction and depletion interaction act between cells in contact with each other, and these compete. As described above, unless the cell-to-cell distance is about the diameter of the polymer, a region in which the polymer is depleted does not occur between the cells, and thus no depletion interaction occurs between the cells. Therefore, the contact between cells due to the depletion effect is, on the microscopic scale, a gap of about several nanometers to several tens of nanometers, which is about the diameter of a polymer, on the order of an inertia radius Rg, between the cell membranes of both cells. It is thought that.
 即ち、枯渇効果による細胞の接触は、細胞膜の数μm~数十μmのフラットな表面が数nm~数十nmのギャップあけて互いに対向する状態で生じると考えられる。そして、このようなギャップが設けられていることで、接触状態でも、細胞膜の流動性が確保される、つまり細胞膜の表面のタンパク質や脂質などの構成要素が流動している。この流動性ゆえに、枯渇効果によって細胞の接触が維持されている数分の間に、フラットな細胞膜の表面間で、一方の細胞膜のプラス因子(例えば、正電荷をもつタンパク質)と他方の細胞膜のマイナス因子(例えば、負電荷をもつタンパク質)とが互いに対向するような構成要素の再配置が行われると考えられる。このような引力的な相互作用には静電相互作用に限らず、疎水性相互作用、水素結合など多様な化学的な相互作用も寄与していると考えられる。このような再配置によって、細胞同士がより安定した接触状態に、即ち、接触状態に至る。 That is, it is considered that the cell contact due to the depletion effect occurs in a state where the flat surfaces of several μm 2 to several tens of μm 2 of the cell membrane face each other with a gap of several nm to several tens of nm. By providing such a gap, the fluidity of the cell membrane is ensured even in a contact state, that is, components such as proteins and lipids on the surface of the cell membrane are flowing. Due to this fluidity, the positive factors of one cell membrane (eg, a positively charged protein) and the other cell membrane are between the surfaces of a flat cell membrane within the few minutes that cell contact is maintained by the depletion effect. It is considered that the components are rearranged so that negative factors (for example, proteins having a negative charge) face each other. Such attractive interactions are thought to contribute not only to electrostatic interactions but also to various chemical interactions such as hydrophobic interactions and hydrogen bonds. Such rearrangement brings the cells into a more stable contact state, that is, a contact state.
 以上のようなことから、細胞の接触が枯渇効果によって数分間維持されると、細胞同士が接着すると推測される。 From the above, it is presumed that the cells adhere when the contact of the cells is maintained for several minutes by the depletion effect.
 なお、細胞同士が数時間以上接触し続けると、細胞自身が自発的に、カドヘリン、インテグリン等の細胞接着因子を形成するので、細胞同士のより一層の安定な接触が得られる。 In addition, when cells continue to contact each other for several hours or more, the cells themselves spontaneously form cell adhesion factors such as cadherin and integrin, so that more stable contact between cells can be obtained.
[細胞配列装置]
 次に、本発明に係る細胞を配列するための装置(以下、細胞配列装置とする)の一実施例について説明する。図3を参照して、細胞配列装置は、レーザーを発生させるためのレーザー光源1と、レーザーを集光するための集光レンズ2(本実施例では対物レンズ)を少なくとも含む光学系を備えている。本実施形態の光学系では、さらに、レーザー光源1から対物レンズ2までの光路上に、ビームエキスパンダー3、ガルバノミラー4A、集光レンズ5A、5B、ガルバノミラー4B、集光レンズ5C、5D、及びダイクロイックミラー6Aがこの順番で配置されている。
[Cell array device]
Next, an embodiment of an apparatus for arranging cells according to the present invention (hereinafter referred to as a cell arrangement apparatus) will be described. Referring to FIG. 3, the cell array device includes an optical system including at least a laser light source 1 for generating a laser and a condensing lens 2 (an objective lens in the present embodiment) for condensing the laser. Yes. In the optical system of the present embodiment, the beam expander 3, the galvano mirror 4A, the condensing lenses 5A and 5B, the galvano mirror 4B, the condensing lenses 5C and 5D, and the optical path from the laser light source 1 to the objective lens 2 The dichroic mirror 6A is arranged in this order.
 さらに、細胞配列装置は、ステージ7と、高分子溶液8と、試料セル9とをさらに備えている。ステージ7は、集光レンズ2の上方に配置されている。高分子溶液8は、溶媒が水性溶媒であり水溶性高分子を含んでいる。高分子溶液8は、枯渇効果を発生させることができるように、その水溶性高分子の濃度Cが、該水溶性高分子の重なり濃度Cを目安にして調整されている。試料セル9の内部空間には、高分子溶液8及び配列すべき複数の細胞が収容されている。試料セル9は、ステージ7上の所定の位置に載置されると、集光レンズ2の出射側と対向する。なお、ステージ7は、レーザー光源1により発生されるレーザーに対して吸収のない材料からなる、または、レーザーの通過を許容する開口を備えている。試料セル9も、その少なくともレーザーが入射する部分が、レーザーに対して吸収のない材料からなる。 Furthermore, the cell array device further includes a stage 7, a polymer solution 8, and a sample cell 9. The stage 7 is disposed above the condenser lens 2. In the polymer solution 8, the solvent is an aqueous solvent and contains a water-soluble polymer. In the polymer solution 8, the concentration C of the water-soluble polymer is adjusted using the overlapping concentration C * of the water-soluble polymer as a guide so that a depletion effect can be generated. A polymer solution 8 and a plurality of cells to be arranged are accommodated in the internal space of the sample cell 9. When the sample cell 9 is placed at a predetermined position on the stage 7, the sample cell 9 faces the emission side of the condenser lens 2. The stage 7 is made of a material that does not absorb the laser generated by the laser light source 1 or has an opening that allows the laser to pass therethrough. The sample cell 9 is also made of a material that does not absorb the laser at least at the portion where the laser is incident.
 レーザー光源1からのレーザーは、ビームエキスパンダー3等を経由し集光レンズ2を通過し、集光レンズ2によって集光され、試料セル9内に集光された状態で入射される。この構成によって、試料セル9内の細胞をレーザーの集光点(焦点)近傍で捕捉することができる。 The laser from the laser light source 1 passes through the condenser lens 2 via the beam expander 3 and the like, is condensed by the condenser lens 2, and enters the sample cell 9 in a condensed state. With this configuration, the cells in the sample cell 9 can be captured in the vicinity of the laser condensing point (focal point).
 細胞操作装置は、レーザーの集光点と試料セル9とを相対的に3次元に移動させるための移動ユニットを備えている。移動ユニットは、高分子溶液8中で細胞を操作するために用いられる。本実施形態の移動ユニットは、試料セル9を支持するステージ7を、レーザーの集光点に対して、Z方向(レーザーの光軸方向)に、Z方向に対して直角なX方向に、及び、Z方向及びX方向に対して直角なY方向に移動させるステージ移動機構10からなる。 The cell manipulation device includes a moving unit for moving the laser focusing point and the sample cell 9 relatively in three dimensions. The moving unit is used to manipulate cells in the polymer solution 8. The moving unit of the present embodiment moves the stage 7 supporting the sample cell 9 in the Z direction (laser optical axis direction) with respect to the laser condensing point, in the X direction perpendicular to the Z direction, and The stage moving mechanism 10 moves in the Y direction perpendicular to the Z direction and the X direction.
 なお、移動ユニットは、図示されていないが、レーザーの集光点を試料セル9に対して移動させる集光点移動機構でもよい。集光点移動機構は、例えば、集光レンズ2のZ方向の移動によって集光点を試料セル9に対してZ方向に移動させ、ガルバノミラー4A、4Bの回転によって集光点を試料セル9に対してX方向及びY方向に移動させる構成である。 Although the moving unit is not shown, the moving point moving mechanism for moving the laser focusing point with respect to the sample cell 9 may be used. For example, the condensing point moving mechanism moves the condensing point in the Z direction with respect to the sample cell 9 by moving the condensing lens 2 in the Z direction, and the condensing point is moved by the rotation of the galvano mirrors 4A and 4B. It is the structure which moves to X direction and Y direction with respect to.
 また、移動ユニットは、ステージ移動機構10及び集光点移動機構の組み合わせでもよい。一例として、レーザーの集光点と試料セル9とのZ方向の相対移動を集光点移動機構によって行い、レーザーの集光点と試料セル9とのX方向及びY方向の相対移動をステージ移動機構10によって行う構成が挙げられる。 Further, the moving unit may be a combination of the stage moving mechanism 10 and the condensing point moving mechanism. As an example, the relative movement in the Z direction between the laser condensing point and the sample cell 9 is performed by a condensing point moving mechanism, and the relative movement in the X and Y directions between the laser condensing point and the sample cell 9 is moved on the stage. The structure performed by the mechanism 10 is mentioned.
 集光されたレーザーによって細胞を捕捉しつつ、移動ユニットによって集光点と試料セル9とを相対的に移動させることにより、捕捉された細胞を高分子溶液8中で3次元に移動さることができる。それによって、集光されたレーザーで捕捉された細胞を、高分子溶液8中の他の細胞に相対的に搬送し、接触させることができる。 The captured cells can be moved three-dimensionally in the polymer solution 8 by moving the focusing point and the sample cell 9 relatively by the moving unit while capturing the cells by the focused laser. it can. Thereby, the cells captured by the focused laser can be conveyed and brought into contact with other cells in the polymer solution 8 relatively.
 細胞配列装置は、さらに、試料セル9中の細胞を観測するための観測ユニットを備えている。観測ユニットは、カメラ11、画像処理装置12、モニター13、レコーダー14、さらに水銀ランプ15(観測用光源の一例)、NDフィルター16、励起フィルター17、ダイクロイックミラー6A、6B、バリアフィルター18などからなる。この観測手段の構成は周知であるため、その説明は省略する。 The cell array device further includes an observation unit for observing cells in the sample cell 9. The observation unit includes a camera 11, an image processing device 12, a monitor 13, a recorder 14, a mercury lamp 15 (an example of an observation light source), an ND filter 16, an excitation filter 17, dichroic mirrors 6A and 6B, a barrier filter 18, and the like. . Since the structure of this observation means is well known, its description is omitted.
 レーザーの波長に関しては、特に限定されるものではないが、細胞に損傷を与えないために、細胞にとって吸収が少ない波長が選択されることが好ましい。また、レーザーの波長は、高分子溶液の溶媒(水など)を加熱しない波長が選択されることが好ましい。従って、一般的には、赤外光で1000nmを含む前後の範囲、具体的には、800nmから1200nmの範囲が好ましく、900nmから1100nmの範囲がより好ましい。例えば、レーザー光源1をNd:YAGレーザーとし、その基本波(波長が1064nm)を用いることが好ましい。なお、可視光の吸収が少ない細胞を捕捉する場合には、400nmから700nmの可視光領域の波長が選択されても、細胞を損傷させずに容易に捕捉することができる。 The wavelength of the laser is not particularly limited, but it is preferable to select a wavelength that is less absorbed by the cells so as not to damage the cells. Moreover, it is preferable that the wavelength of the laser is selected such that the solvent (such as water) of the polymer solution is not heated. Therefore, generally, the range before and after including 1000 nm by infrared light, specifically, the range of 800 nm to 1200 nm is preferable, and the range of 900 nm to 1100 nm is more preferable. For example, the laser light source 1 is preferably an Nd: YAG laser and its fundamental wave (wavelength is 1064 nm) is preferably used. Note that when capturing a cell that absorbs less visible light, the cell can be easily captured without damaging the cell, even if a wavelength in the visible light region of 400 nm to 700 nm is selected.
 レーザーの出力は、そのレーザーの波長、細胞への損傷の有無、細胞の種類、大きさ、溶媒の種類、高分子溶液8の粘度などを考慮して適宜選択されるものである。例えば、400nmから1500nmの範囲のレーザーの波長を用いたときには、レーザーの出力は、1mWから1000mWの範囲とすることが好ましい。また、例えば、Nd:YAGレーザーの基本波を使用する場合、その出力は5mWから100mWの範囲とすることが好ましい。 The laser output is appropriately selected in consideration of the laser wavelength, the presence or absence of damage to the cells, the type and size of the cells, the type of solvent, the viscosity of the polymer solution 8, and the like. For example, when a laser wavelength in the range of 400 nm to 1500 nm is used, the laser output is preferably in the range of 1 mW to 1000 mW. For example, when using the fundamental wave of a Nd: YAG laser, the output is preferably in the range of 5 mW to 100 mW.
 細胞配列装置を以下のように構成してもよい。
 試料セル9は、次のような構成でもよい。試料セル9は、図4Aの通り、互いに上下方向に間隔をあけて配置された上プレート19と下プレート20を備えている。さらに、試料セル9は、上プレート19と下プレート20の間に介在されて両プレート19、20の間隔を規定する複数のスペーサを備えている。スペーサは、互いに第一水平方向に間隔をあけて配置された第一スペーサ21と第二スペーサ22とからなる。第二スペーサ22は、2つ設けられ、互いに第一水平方向に直角な第二水平方向に間隔をあけて配置されている。
The cell array device may be configured as follows.
The sample cell 9 may have the following configuration. As shown in FIG. 4A, the sample cell 9 includes an upper plate 19 and a lower plate 20 that are spaced apart from each other in the vertical direction. Further, the sample cell 9 includes a plurality of spacers that are interposed between the upper plate 19 and the lower plate 20 and define the distance between the plates 19 and 20. The spacer includes a first spacer 21 and a second spacer 22 that are spaced apart from each other in the first horizontal direction. Two second spacers 22 are provided and are spaced apart from each other in the second horizontal direction perpendicular to the first horizontal direction.
 上記配置により、プレート19、20及びスペーサ21、22によって囲まれる空間が、液体を収容するための液体収容空間23となる。そして、試料セル9の第二水平方向の一側に、高分子溶液8を液体収容空間23に導入するための第一導入口24が形成され、他側に、枯渇効果を発生させることができない追加の液体27(例えば、液体培地など)(図4B参照)を導入するための第二導入口25が形成される。そして、第二スペーサ22、22が互いに間隔あけて配置されることにより、試料セル9の中央部の第一水平方向の一側に、液体収容空間23内の空気を排出するための排気口26が形成される。 With the above arrangement, the space surrounded by the plates 19 and 20 and the spacers 21 and 22 becomes the liquid storage space 23 for storing the liquid. A first introduction port 24 for introducing the polymer solution 8 into the liquid storage space 23 is formed on one side in the second horizontal direction of the sample cell 9, and a depletion effect cannot be generated on the other side. A second introduction port 25 for introducing an additional liquid 27 (for example, a liquid medium) (see FIG. 4B) is formed. Then, the second spacers 22 and 22 are arranged at a distance from each other, thereby exhausting the air in the liquid storage space 23 to one side in the first horizontal direction at the center of the sample cell 9. Is formed.
 高分子溶液8が第1導入口24から液体収容空間23へ導入されるとともに、追加の液体27が第2導入口25から液体収容空間23内へ導入されると、図4Bの通り、液体収容空間23の一方側の領域に高分子溶液8が収容され、他方側の領域に追加の液体27が収容される。液体8、27が導入される間、液体収容空間23の空気は排気口26から排出される。なお、高分子溶液8と追加の液体27間の水溶性高分子の濃度差は、攪拌等をしない限り数時間は維持されるものである。 When the polymer solution 8 is introduced into the liquid storage space 23 from the first introduction port 24 and the additional liquid 27 is introduced into the liquid storage space 23 from the second introduction port 25, the liquid accommodation is performed as shown in FIG. 4B. The polymer solution 8 is accommodated in a region on one side of the space 23, and an additional liquid 27 is accommodated in the region on the other side. While the liquids 8 and 27 are introduced, the air in the liquid storage space 23 is discharged from the exhaust port 26. Note that the difference in concentration of the water-soluble polymer between the polymer solution 8 and the additional liquid 27 is maintained for several hours unless stirring is performed.
 このような試料セル9において、追加の液体27を液体培地とすれば、液体培地内で培養している細胞を集光されたレーザーによって高分子溶液8中に容易に搬送することができる。そして、高分子溶液8中で接着させた細胞を再び液体培地へ戻すことができる。 In such a sample cell 9, if the additional liquid 27 is a liquid medium, the cells cultured in the liquid medium can be easily transported into the polymer solution 8 by the focused laser. Then, the cells adhered in the polymer solution 8 can be returned to the liquid medium again.
 また、細胞配列装置は、複数の集光されたレーザーによって複数の細胞を独立して操作できるように構成されてもよい。例えば、図5の通り、光学系は、集光レンズ2を(実施例では2つ)試料セル9と対向するように複数備えている。さらに、光学系は、レーザーが各集光レンズ2を通過し試料セル9内で集光されるように構成されている。これは、1つのレーザー光源1により発生されるレーザーが光学素子によって分岐され、分岐されたレーザーのそれぞれが集光レンズ2を通過するようにして達成されてもよい。または、これは、複数のレーザー光源1が各集光レンズ2に対して設けられることで達成されてもよい。この場合、レーザー光源1のレーザーは互いに異なる波長を有してよい。 Further, the cell array device may be configured so that a plurality of cells can be independently operated by a plurality of focused lasers. For example, as shown in FIG. 5, the optical system includes a plurality of condensing lenses 2 (two in the embodiment) so as to face the sample cell 9. Further, the optical system is configured such that the laser passes through each condenser lens 2 and is condensed in the sample cell 9. This may be achieved such that a laser generated by one laser light source 1 is branched by an optical element, and each of the branched lasers passes through the condenser lens 2. Alternatively, this may be achieved by providing a plurality of laser light sources 1 for each condenser lens 2. In this case, the lasers of the laser light source 1 may have different wavelengths.
 そして、移動ユニットは、レーザーの集光点を試料セル9に対して3次元に移動させるための上記の例示した集光点移動機構を集光レンズ2毎に備えている。それによって、複数のレーザーの集光点を独立して試料セル9に対して3次元に移動させることができる。 The moving unit includes the above-exemplified condensing point moving mechanism for moving the condensing point of the laser in three dimensions with respect to the sample cell 9 for each condensing lens 2. Thereby, the condensing points of a plurality of lasers can be independently moved in three dimensions with respect to the sample cell 9.
 この構成によれば、複数の細胞を同時に独立して操作することができるので、効率的に細胞を配列することができる。 According to this configuration, since a plurality of cells can be operated independently at the same time, the cells can be arranged efficiently.
 [細胞の配列]
 以下の手順で細胞を配列する。
 枯渇効果が生じ得るように水溶性高分子の濃度Cが調整された高分子溶液8を準備し、さらに、上記の細胞配列装置を準備する。配列すべき細胞と高分子溶液8とを試料セル9に収容する。そして、試料セル9をステージ7に載せる。
[Cell array]
Arrange cells in the following procedure.
A polymer solution 8 in which the concentration C of the water-soluble polymer is adjusted so that a depletion effect can be produced is prepared, and further, the above cell array device is prepared. Cells to be arranged and the polymer solution 8 are accommodated in the sample cell 9. Then, the sample cell 9 is placed on the stage 7.
 そして、レーザー光源1から照射されたレーザーを集光レンズ2により集光させて試料セル中9に入射させる。移動ユニットによってレーザーの集光点と試料セル9とを相対的に移動させて、集光されたレーザーで細胞を捕捉する。 Then, the laser irradiated from the laser light source 1 is condensed by the condenser lens 2 and is incident on the sample cell 9. The focusing unit of the laser and the sample cell 9 are relatively moved by the moving unit, and the cells are captured by the focused laser.
 細胞を捕捉した状態で移動ユニットによってレーザーの集光点と試料セル9とを相対的に移動させることにより、高分子溶液8中で当該細胞を他の細胞へ相対的に搬送して接触させる。 In a state in which the cells are captured, the focusing unit of the laser and the sample cell 9 are relatively moved by the moving unit, so that the cells are relatively conveyed and brought into contact with other cells in the polymer solution 8.
 それから、レーザーの照射を止める。これらの細胞の接触は、先の通り、高分子溶液8による枯渇効果によって維持される。そして、枯渇効果によって数分間接触が維持されると、これらの細胞は互いに接着する。 Then stop the laser irradiation. The contact of these cells is maintained by the depletion effect by the polymer solution 8 as described above. And if the contact is maintained for several minutes due to the depletion effect, these cells adhere to each other.
 レーザーによってさらに他の細胞を捕捉し、既に接触している細胞に相対的に搬送して高分子溶液8中で接触させる。レーザーの照射をやめる。以下、同様の工程を繰り返すことによって、細胞の配列を形成する。先の通り、枯渇効果によって細胞の接触を維持でき、かつ、レーザートラッピングによって細胞を3次元に操作できるので、任意の3次元の細胞の配列を形成することができる。 Further other cells are captured by the laser, conveyed relative to the cells already in contact, and brought into contact with the polymer solution 8. Stop laser irradiation. Thereafter, a cell sequence is formed by repeating the same steps. As described above, cell contact can be maintained by the depletion effect, and cells can be manipulated in three dimensions by laser trapping, so that an arbitrary three-dimensional cell array can be formed.
 そして、細胞同士が接着状態に至ってからは、細胞の配列を高分子溶液8から移動させて、枯渇効果を生じ得ない環境下、例えば通常の液体培地においてもよい。 Then, after the cells reach an adhesive state, the cell arrangement may be moved from the polymer solution 8 and in an environment where the depletion effect cannot be generated, for example, in a normal liquid medium.
 なお、細胞を配列するにあたり、レーザーで単一の細胞を捕捉するのではなく、捕捉力に問題がなければ複数の細胞を捕捉してもよい。即ち、細胞群をレーザーで捕捉して他の細胞または他の細胞群へ相対的に搬送して接触させてもよい。また、例えば、図5の細胞配列装置を用いる場合、一方の集光されたレーザーによって一方の細胞を捕捉し、他の集光されたレーザーによって他の細胞も捕捉し、そして、少なくともどちらかのレーザーの集光点を移動させることによって、これらの細胞を互いに接触させてもよい。また、接触させる細胞は同種でなくもよく互いに異なる種類であってもよい。 In arranging cells, a single cell may not be captured by a laser, but a plurality of cells may be captured if there is no problem in capturing power. That is, the cell group may be captured by a laser and conveyed to another cell or another cell group and brought into contact therewith. For example, when using the cell array device of FIG. 5, one cell is captured by one focused laser, the other cell is captured by the other focused laser, and at least one of the cells is captured. These cells may be brought into contact with each other by moving the focal point of the laser. The cells to be contacted may not be the same type, but may be different types.
 以上の通り、本発明によれば、レーザートラッピング及び枯渇効果により、任意の安定した3次元の細胞の配列を形成することができる。生体内における細胞の配置を生体外で再現することができる。それにより、生体内における細胞動態の変化を生体外で観測でき、また、その際の遺伝子発現、タンパク質動態などを解析することが可能となる。また、細胞を、ゲル、基板等の足場を用いることなく配列できるので、細胞の配列内に異物が混入する可能性も極めて低い。 As described above, according to the present invention, any stable three-dimensional cell array can be formed by the laser trapping and depletion effects. The arrangement of cells in a living body can be reproduced outside the living body. As a result, changes in cell dynamics in vivo can be observed in vitro, and gene expression, protein dynamics, and the like at that time can be analyzed. In addition, since cells can be arranged without using a scaffold such as a gel or a substrate, the possibility of foreign matters entering the cell arrangement is extremely low.
 以上、本発明に係る好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。 The preferred embodiments according to the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described examples.
 以下に実験例を示す。以下各実験では、図3と同様の構成の細胞配列装置を用いた。また、レーザー光源には、Nd:YAGレーザー(波長は1064nm)を用いた。以下のいくつかの実験における液体培地には、D-MEM(和光社製)を用いた。なお、以下の実験例に関する図面中の×印はレーザーの焦点を表す。 An experimental example is shown below. In the following experiments, a cell array device having the same configuration as that shown in FIG. 3 was used. As a laser light source, an Nd: YAG laser (wavelength: 1064 nm) was used. D-MEM (manufactured by Wako Co., Ltd.) was used as the liquid medium in the following several experiments. In the drawings relating to the following experimental examples, the x mark represents the focal point of the laser.
[実験例1]
 ポリエチレングリコール(以降、PEGとする)と液体培地とを含むPEG溶液を準備した。PEGに関して、平均分子量はM=50,000であり、平均重合度はn≒1,000で、Kuhn長がb≒0.76nmである。スケーリング指数をυ=1/2とすれば、式2から、慣性半径はRg≒10nmである。液体培地の比重をρ≒1g/mlとして、式1から、重なり濃度は、C≒20mg/ml~30mg/mlである。PEG溶液を、PEGの濃度がC=40mg/mlになるように調整した。また、PEGを含まない液体培地(水性溶媒)を準備した。細胞には、マウス乳腺上皮細胞 (NMuMG)を用いた。レーザーの出力は、40mW~80mWである。
[Experimental Example 1]
A PEG solution containing polyethylene glycol (hereinafter referred to as PEG) and a liquid medium was prepared. For PEG, the average molecular weight is M = 50,000, the average degree of polymerization is n≈1,000, and the Kuhn length is b≈0.76 nm. Assuming that the scaling index is ν = 1/2, from equation 2, the radius of inertia is Rg≈10 nm. Assuming that the specific gravity of the liquid medium is ρ≈1 g / ml, from Equation 1, the overlapping concentration is C * ≈20 mg / ml to 30 mg / ml. The PEG solution was adjusted so that the concentration of PEG was C = 40 mg / ml. In addition, a liquid medium (aqueous solvent) not containing PEG was prepared. Mouse mammary epithelial cells (NMuMG) were used as the cells. The output power of the laser is 40 mW to 80 mW.
 図6、図7の通り、水性溶媒と、PEG溶液のそれぞれにおいて、一方の細胞をレーザーで捕捉し、ステージを一方向に移動させて他方の細胞に接触させた。細胞を数秒間接触させてから、ステージを10μm/secで他方向に移動させた。 As shown in FIG. 6 and FIG. 7, in each of the aqueous solvent and the PEG solution, one cell was captured by a laser, and the stage was moved in one direction to be brought into contact with the other cell. After contacting the cells for several seconds, the stage was moved in the other direction at 10 μm / sec.
 水性溶媒では、図6の通り、細胞の接触後にステージを移動させると、細胞のペアは互いに離れた。また、図示されていないが、水性溶媒では、細胞の接触後に細胞へのレーザーの照射を止めると、細胞のペアは時間の経過とともに互いに離れることも確認された。
 一方、PEG溶液中では、図7の通り、細胞の接触後にステージを移動させても、細胞のペアが互いに離れることはなく、細胞の接触が維持された。
In the aqueous solvent, as shown in FIG. 6, when the stage was moved after contacting the cells, the cell pairs were separated from each other. Although not shown, it was also confirmed that with an aqueous solvent, when the irradiation of the laser to the cells was stopped after the cells contacted, the cell pairs separated from each other with time.
On the other hand, in the PEG solution, as shown in FIG. 7, even when the stage was moved after cell contact, the cell pair was not separated from each other, and the cell contact was maintained.
 即ち、水性溶媒では、枯渇効果が生じなかったために細胞同士が離れてしまい、一方、PEG溶液では、枯渇効果が生じたために細胞同士の接触が維持された。 That is, in the aqueous solvent, the cells were separated because the depletion effect did not occur, whereas in the PEG solution, the contact between the cells was maintained because the depletion effect occurred.
 また、上記と同様のことを、PEG溶液の濃度を変え、それぞれ複数回に渡って行った。そのときに細胞間の接触が維持された確率を図8に示す。図8の通り、PEGの濃度が高くなると、枯渇効果による細胞の接触の安定性が高くなることが確認された。なお、PEGの濃度が40mg/mlを超えると、PEG溶液の高い粘性により、設定したレーザーの出力では細胞操作がし難くなった。 Moreover, the same thing as the above was performed several times for each of the PEG solution concentrations. FIG. 8 shows the probability that contact between cells was maintained at that time. As shown in FIG. 8, it was confirmed that when the PEG concentration was increased, the stability of cell contact due to the depletion effect was increased. When the concentration of PEG exceeded 40 mg / ml, cell manipulation became difficult with the set laser output due to the high viscosity of the PEG solution.
 [実験例2]
 図4の試料セルを用い、試料セルの一方の領域に液体培地(水性溶媒)を、他方の領域に液体培地とPEGからなるPEG溶液を収容した。PEG、細胞、レーザーの出力は、実験例1と同じである。PEGの濃度は、C=40mg/mlである。
[Experiment 2]
Using the sample cell of FIG. 4, a liquid medium (aqueous solvent) was accommodated in one area of the sample cell, and a PEG solution composed of the liquid medium and PEG was accommodated in the other area. The outputs of PEG, cells, and laser are the same as in Experimental Example 1. The concentration of PEG is C = 40 mg / ml.
 図9、図10の通り、PEG溶液中において、レーザーで細胞を捕捉して、ステージを動かして、当該細胞を他方の細胞に接触させて細胞のペアを形成した。一定時間の接触後にステージを10μm/secで動かし、細胞のペアを水性溶媒に向けて搬送した。 As shown in FIGS. 9 and 10, cells were captured in a PEG solution with a laser, the stage was moved, and the cells were brought into contact with the other cells to form a cell pair. After contact for a certain time, the stage was moved at 10 μm / sec, and the cell pair was transported toward the aqueous solvent.
 図9は、細胞をPEG溶液中で約2秒間接触させてから水性溶媒へ搬送した様子を示し、図10は、細胞同士をレーザーの照射を止めてPEG溶液中で約290秒間接触させてから、再びレーザーを照射して水性溶媒へ搬送した様子を示す。
 図9の通り、約2秒間の接触後の搬送の場合、細胞のペアは、PEG溶液から水性溶媒への搬送の間に互いに離れ、レーザーで捕捉された一方の細胞のみが水性溶媒へ搬送された。
 一方、図10の通り、約290秒間の接触後の搬送の場合、細胞のペアが互いに離れることなく水性溶媒中へ搬送された。また、水性溶媒中でレーザーの照射を止めた後でも細胞のペアが互いに離れないことも確認された。即ち、細胞のペアが接着状態にあることが確認された。
FIG. 9 shows the state in which the cells were brought into contact with the PEG solution for about 2 seconds and then transported to the aqueous solvent. FIG. 10 shows that the cells were brought into contact with each other in the PEG solution for about 290 seconds after stopping the laser irradiation. FIG. 2 shows a state where the laser is irradiated again and conveyed to an aqueous solvent.
As shown in FIG. 9, in the case of transport after contact for about 2 seconds, the cell pairs are separated from each other during transport from the PEG solution to the aqueous solvent, and only one of the cells captured by the laser is transported to the aqueous solvent. It was.
On the other hand, as shown in FIG. 10, in the case of transport after contact for about 290 seconds, the cell pair was transported into the aqueous solvent without leaving each other. It was also confirmed that the cell pairs were not separated from each other even after the laser irradiation was stopped in the aqueous solvent. That is, it was confirmed that the cell pair was in an adhesive state.
 以上のことから、枯渇効果によって細胞の接触を維持することで、当該接触の間に細胞同士を接着できることが分かった。また、細胞の接着のためには、数秒間の接触では足りず、数分間の接触でよいことも分かった。 From the above, it was found that cells can be adhered to each other during the contact by maintaining the contact of the cells by the depletion effect. It was also found that contact for several seconds was not sufficient for cell adhesion, and contact for several minutes was sufficient.
 「実験例3]
 図11の通り、5つの細胞をPEG溶液中で立体的に配列した。
 実験例2と同じPEG溶液を用いた。PEGの濃度は40mg/mlである。なお、実験例3における細胞の相対移動に関しては、捕捉している細胞のXY平面の相対移動をステージ移動機構によって行い、捕捉している細胞のZ方向の相対移動を集光レンズの移動によって行った。細胞及びレーザーの出力は、実験例1、2と同じである。
“Experimental Example 3”
As shown in FIG. 11, five cells were arranged three-dimensionally in a PEG solution.
The same PEG solution as in Experimental Example 2 was used. The concentration of PEG is 40 mg / ml. Regarding the relative movement of the cells in Experimental Example 3, the relative movement of the captured cells in the XY plane is performed by the stage moving mechanism, and the relative movement of the captured cells in the Z direction is performed by the movement of the condenser lens. It was. The cell and laser outputs are the same as in Experimental Examples 1 and 2.
 まず、レーザーによって細胞を搬送することにより、4つの細胞をXY平面で四角形状にPEG溶液中で配列した(図11のa~fの画像、a’~f‘の模式図参照)。次いで、別の細胞をレーザーで捕捉してX方向、Y方向及びZ方向に移動させて、四角形状の細胞の配列の中心の真上に位置させた(図11のg、hの画像、g’、h’の模式図参照)。なお、g、hの画像において、黒くぼやけているのが細胞の配列であり、捕捉している細胞の下方にある。 First, four cells were arranged in a PEG solution in a rectangular shape on the XY plane by conveying the cells with a laser (see images af in FIG. 11, schematic diagrams a ′ to f ′). Next, another cell was captured by a laser, moved in the X direction, the Y direction, and the Z direction so as to be positioned directly above the center of the square cell array (images g and h in FIG. 11, g). (See schematic diagram of 'h'). In the images of g and h, the array of cells that are blurred in black is below the cells being captured.
 次いで、捕捉している細胞をZ方向に移動させて、四角形状の細胞の配列に接触させた(図11のiの画像、i’の模式図参照)。なお、iの画像において、白くぼやけているのが捕捉されている細胞であり細胞の配列の上方に位置している。このPEG溶液中の3次元の細胞の配列は時間が経過しても維持されていた。 Next, the captured cells were moved in the Z direction and brought into contact with the array of square cells (see the image of i in FIG. 11 and the schematic diagram of i ′). In the image i, white and blurred cells are captured and are located above the cell array. The three-dimensional cell arrangement in the PEG solution was maintained over time.
 [実験例4]
 図12、図13の通り、6つの細胞をPEG溶液中で立体的に配列した。
 液体培地及びPEGを含む高分子溶液を用いた。PEGは、平均分子量がM=7,500であり、平均重合度がn≒174であり、Kuhn長がb≒0.76nmである。スケーリング指数をυ=1/2とすれば、式2から、慣性半径はRg≒4.1nmである。液体培地の密度ρ≒1g/mlとして、式1から、重なり濃度はC≒40mg/ml~50mg/mlである。PEGの濃度がC=75mg/mlになるようにPEG溶液を調整した。細胞は、NMuMGである。レーザーの出力は、0.2Wである。
[Experimental Example 4]
As shown in FIGS. 12 and 13, six cells were sterically arranged in a PEG solution.
A liquid medium and a polymer solution containing PEG were used. PEG has an average molecular weight of M = 7,500, an average degree of polymerization of n≈174, and a Kuhn length of b≈0.76 nm. Assuming that the scaling index is ν = 1/2, from Equation 2, the radius of inertia is Rg≈4.1 nm. Assuming that the density of the liquid medium is ρ≈1 g / ml, from Equation 1, the overlap concentration is C * ≈40 mg / ml to 50 mg / ml. The PEG solution was adjusted so that the PEG concentration was C = 75 mg / ml. The cell is NMuMG. The output power of the laser is 0.2W.
 レーザーにより細胞を搬送することにより、図12Aの通り、5つの細胞をXY平面で円環形状に配列した。この配列の様子を図12Aに示す。次いで、図12B、図13の通り、別の細胞をレーザーで捕捉してX方向、Y方向及びZ方向に移動させて、円環形状の配列にZ方向から接触させた。このPEG溶液中の3次元の細胞の配列は時間が経過しても維持されていた。 By conveying the cells with a laser, five cells were arranged in an annular shape on the XY plane as shown in FIG. 12A. This arrangement is shown in FIG. 12A. Next, as shown in FIGS. 12B and 13, another cell was captured by a laser and moved in the X, Y, and Z directions, and brought into contact with the annular array from the Z direction. The three-dimensional cell arrangement in the PEG solution was maintained over time.
 以上から、高分子溶液による枯渇効果を利用することで細胞の接触を維持することができ、それによって、高分子溶液中で細胞を選択的かつ立体的に配列できることがわかった。 From the above, it was found that the contact of cells can be maintained by utilizing the depletion effect of the polymer solution, whereby cells can be selectively and three-dimensionally arranged in the polymer solution.
 なお、図14の通り、枯渇効果により互いに接触している2つの細胞をレーザーによって捕捉して、枯渇効果により互いに接触している他の2つの細胞へ搬送して接触させた。また、細胞へのレーザーの照射を止めて後でも、この略直線的な細胞の配列が維持されることが確認された。 Note that, as shown in FIG. 14, two cells that are in contact with each other due to the depletion effect were captured by the laser, and were transported to and brought into contact with the other two cells that were in contact with each other due to the depletion effect. Further, it was confirmed that the substantially linear cell arrangement was maintained even after the laser irradiation to the cells was stopped.
 [実験例5]
 図15の通り、細胞として、NMuMGに代えて馬の赤血球を用いて細胞を配列した。
[Experimental Example 5]
As shown in FIG. 15, cells were arrayed using equine erythrocytes instead of NMuMG.
 PEGと水からなるPEG溶液を準備した。PEGは、実験例4と同じである。水の比重はρ=1g/mlであるから、重なり濃度はC≒40mg/ml~50mg/mlである。PEG溶液を、PEGの濃度がC=200mg/mlになるように調整した。また、PEGを含まないNaCl水溶液(水性溶媒)を準備した。NaClの濃度は、0.9mg/mlである。レーザーの出力は0.2Wである。 A PEG solution consisting of PEG and water was prepared. PEG is the same as in Experimental Example 4. Since the specific gravity of water is ρ = 1 g / ml, the overlap concentration is C * ≈40 mg / ml to 50 mg / ml. The PEG solution was adjusted so that the concentration of PEG was C = 200 mg / ml. Moreover, NaCl aqueous solution (aqueous solvent) which does not contain PEG was prepared. The concentration of NaCl is 0.9 mg / ml. The laser output is 0.2W.
 図15のt=0s及びt=13sの画像の通り、水性溶媒中でレーザーにより細胞の搬送を繰り返して、4つの細胞を配列した。それから、レーザーの照射を止め、配列した細胞の様子を観察した。t=13s、t=26s、及び、t=39sの画像から明らかな通り、水性溶媒中では細胞の配列が、時間の経過とともに崩れてしまうことが確認された。
 図16の通り、PEG溶液中でレーザーにより細胞の搬送を繰り返し、細胞を円環形状に配列することができた。また、時間が経過しても、円環形状の配列が維持されることが確認された。
As shown in the images at t = 0 s and t = 13 s in FIG. 15, the cells were repeatedly transported by a laser in an aqueous solvent to arrange four cells. Then, laser irradiation was stopped and the state of the arranged cells was observed. As is apparent from the images at t = 13 s, t = 26 s, and t = 39 s, it was confirmed that the cell arrangement in the aqueous solvent collapsed over time.
As shown in FIG. 16, the cells were repeatedly transported by laser in the PEG solution, and the cells could be arranged in an annular shape. In addition, it was confirmed that an annular array was maintained over time.
 [実験例6]
 水溶性高分子として、合成高分子であるPEGに代えて、天然高分子であるデキストランを用いた。レーザーの出力を80mWとした。細胞にはNMuMGを用いた。
[Experimental Example 6]
As the water-soluble polymer, dextran, which is a natural polymer, was used instead of PEG, which is a synthetic polymer. The laser output was 80 mW. NMuMG was used for the cells.
 液体培地及びデキストランを含むデキストラン溶液を準備した。デキストランは、平均分子量がM=200,000である。デキストランの濃度は50mg/mlである。また、デキストランを含まない液体培地(水性溶媒)を準備した。 A dextran solution containing a liquid medium and dextran was prepared. Dextran has an average molecular weight of M = 200,000. The concentration of dextran is 50 mg / ml. Moreover, the liquid culture medium (aqueous solvent) which does not contain dextran was prepared.
 図17Aの通り、水性溶媒中でレーザーにより細胞を捕捉し(t=0の画像)、他の細胞に接触させ、それから、細胞へのレーザー照射を止め(t=5の画像)、細胞の時間経過を観察した。t=180の画像の通り、時間の経過とともに細胞の接触面積が小さくなっていることが、即ち、細胞同士が次第に離れ始めることが確認された。 As shown in FIG. 17A, the cells were captured by a laser in an aqueous solvent (image at t = 0), contacted with other cells, and then the laser irradiation to the cells was stopped (image at t = 5), and the time of the cells The progress was observed. As shown in the image at t = 180, it was confirmed that the contact area of the cells became smaller with time, that is, the cells gradually started to separate.
 図17Bの通り、デキストラン溶液中でレーザーにより細胞を捕捉し(t=0の画像)、他の細胞に接触させ、それから、細胞へのレーザー照射を止め(t=5の画像)、細胞の時間経過を観察した。t=180の画像に示される通り、時間が経過しても細胞同士が接触していた。 As shown in FIG. 17B, cells were captured by a laser in a dextran solution (image at t = 0), contacted with other cells, and then the laser irradiation to the cells was stopped (image at t = 5), and the time of the cells The progress was observed. As shown in the image at t = 180, the cells were in contact with each other over time.
 さらに、同様のことを、NMuMGに代えて赤血球を用いて行った。NaCl、デキストラン、水を含むデキストラン溶液を準備した。デキストランは、平均分子量はM=200,000である。デキストランの濃度はC=50mg/mlである。そして、デキストランを含まないNaCl水溶液(水性溶媒)を準備した。どちらの溶液も、NaClの濃度は0.9mg/mlである。 Furthermore, the same thing was performed using erythrocytes instead of NMuMG. A dextran solution containing NaCl, dextran and water was prepared. Dextran has an average molecular weight of M = 200,000. The concentration of dextran is C = 50 mg / ml. And the NaCl aqueous solution (aqueous solvent) which does not contain dextran was prepared. In both solutions, the concentration of NaCl is 0.9 mg / ml.
 図18Aの通り、水性溶媒中ではレーザーの照射を止めると細胞同士が時間の経過とともに離れた。一方、図18Bの通り、デキストラン溶液中ではレーザーの照射を止めてからも、細胞同士が接触し続けていた。 As shown in FIG. 18A, when the laser irradiation was stopped in the aqueous solvent, the cells separated from each other with time. On the other hand, as shown in FIG. 18B, the cells were kept in contact with each other even after the laser irradiation was stopped in the dextran solution.
 このように、PEGのような合成高分子に限らず、デキストランのような天然高分子を用いた場合でも同様に枯渇効果によって細胞の接触を維持できることが分かった。 Thus, it was found that cell contact can be maintained by the depletion effect even when a natural polymer such as dextran is used in addition to a synthetic polymer such as PEG.
 以上の各実験例から、枯渇効果を利用することで、細胞の接触を細胞間の反発相互作用の影響を無視して維持することができ、そして当該接触の間に細胞を接着できることが分かった。また、枯渇効果及びレーザートラッピングを利用することにより、足場を用いなくても、任意の3次元の細胞の配列を形成できることも分かった。 From each of the above experimental examples, it was found that by utilizing the depletion effect, the contact of cells can be maintained ignoring the influence of the repulsive interaction between cells, and the cells can be adhered during the contact. . It was also found that by using the depletion effect and laser trapping, an arbitrary three-dimensional cell array can be formed without using a scaffold.
 [褐色脂肪組織の製造]
 本発明は、細胞組織の製造に利用できる可能性がある。
 一例として、バイオ3Dプリンタ(例えばサイフューズ社製)及び本発明を利用して、血管系を有する3次元の褐色脂肪組織を製造することが挙げられる。
 バイオ3Dプリンタにより細胞の3次元構造を製造し、それを培養することにより、図19Aのような、血管及びその周りに配置された褐色脂肪細胞からなる細胞組織を製造することが実現可能と考えられている。そしてこれが実現できれば、本発明により、図19Aの通り、高分子溶液8中で集光されたレーザーで細胞をこの細胞組織へ搬送し、細胞組織の血管から分岐するような3次元の構造を製造し、これを培養することにより、該血管から分岐する毛細血管を製造することができると考えられる。それによって、図19Bのように血管系を有する3次元の褐色脂肪組織を製造することができるであろうと考えられる。
[Production of brown adipose tissue]
The present invention may be applicable to the production of cellular tissue.
As an example, the production of a three-dimensional brown adipose tissue having a vascular system using a bio-3D printer (for example, manufactured by Cyfuse) and the present invention can be mentioned.
By producing a three-dimensional structure of cells with a bio 3D printer and culturing the cells, it is possible to produce a cell tissue composed of blood vessels and brown adipocytes arranged around them as shown in FIG. 19A. It has been. If this can be realized, according to the present invention, as shown in FIG. 19A, a three-dimensional structure is produced in which cells are transported to the cell tissue by a laser focused in the polymer solution 8 and branched from the blood vessels of the cell tissue. However, it is considered that by culturing this, a capillary vessel branched from the blood vessel can be produced. Thereby, it is considered that a three-dimensional brown adipose tissue having a vascular system as shown in FIG. 19B could be produced.
 褐色脂肪細胞は、血中の増加したグルコースを減らす作用がインスリンよりも強いことが明らかにされつつある。従って、本発明の利用によって、血管系を有する3次元の褐色脂肪組織の製造が実現可能となれば、2型糖尿病の新規治療法の開発にもつながる。 Brown adipocytes are being shown to have a stronger effect of reducing the increased glucose in the blood than insulin. Therefore, if the production of a three-dimensional brown adipose tissue having a vascular system can be realized by using the present invention, it will lead to the development of a novel treatment method for type 2 diabetes.
 [iPS細胞及びES細胞の分化誘導]
 iPS細胞及びES細胞からの細胞分化においては、細胞の配置が重要である。例えば、本発明を利用して、iPS細胞またはES細胞を任意に配列し、分化を誘導した際に特定細胞への分化の効率がどのように変化するかを明らかにする研究が可能である。
[Induction of differentiation of iPS cells and ES cells]
In cell differentiation from iPS cells and ES cells, the arrangement of cells is important. For example, by using the present invention, it is possible to conduct research to clarify how the efficiency of differentiation into specific cells changes when iPS cells or ES cells are arbitrarily arranged and differentiation is induced.
1 レーザー光源
2 集光レンズ
7 ステージ
8 高分子溶液
9 試料セル
10 ステージ移動機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Condensing lens 7 Stage 8 Polymer solution 9 Sample cell 10 Stage moving mechanism

Claims (12)

  1.  レーザーを用いて細胞を配列する方法であって、
     レーザーにより細胞を捕捉する工程と、
     溶媒が水性溶媒であり水溶性高分子を含む高分子溶液中で、捕捉された細胞を他の細胞に相対的に搬送して接触させる工程と、
     前記高分子溶液による枯渇効果によってこれらの細胞の接触を維持する工程と、を含むことを特徴とする方法。
    A method of arranging cells using a laser,
    Capturing cells with a laser;
    In a polymer solution containing a water-soluble polymer in which the solvent is an aqueous solvent, transporting the captured cells relative to other cells and bringing them into contact;
    Maintaining the contact of these cells by the depletion effect of the polymer solution.
  2.  枯渇効果による細胞の接触を300秒以上維持する、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 2. The method according to claim 1, wherein the contact of the cells by the depletion effect is maintained for 300 seconds or more.
  3.  形成した細胞の配列を前記高分子溶液が存在しない環境下におく工程を含む、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の方法。 3. The method according to claim 1, further comprising a step of placing the formed cell array in an environment in which the polymer solution does not exist.
  4.  形成した細胞の配列を前記高分子溶液から液体培地へ搬送する工程を含む、ことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 The method according to claim 1, further comprising a step of conveying the formed cell array from the polymer solution to a liquid medium.
  5.  細胞を立体的に配列することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the cells are arranged three-dimensionally.
  6.  前記高分子溶液における前記水溶性高分子の濃度Cが、前記水溶性高分子の重なり濃度をCとしたときに、0.1C≦C≦10Cになるように、前記高分子溶液を調整する工程を含む、ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の方法。 The polymer solution is adjusted so that the concentration C of the water-soluble polymer in the polymer solution is 0.1C * ≦ C ≦ 10C * when the overlapping concentration of the water-soluble polymer is C *. The method according to claim 1, comprising a step of adjusting.
  7.  前記水溶性高分子の濃度Cは、0.3C≦C≦3Cであることを特徴とする請求項6に記載の方法。 The method according to claim 6, wherein the concentration C of the water-soluble polymer is 0.3C * ≦ C ≦ 3C * .
  8.  細胞を配列するための装置であって、
     レーザーを発生させるためのレーザー光源と、
     溶媒が水性溶媒であり、水溶性高分子を含み、前記細胞の接触を維持するために枯渇効果を発生可能な高分子溶液と、
     前記細胞及び前記試料セルを収容するための試料セルと、
     前記レーザー光源からのレーザーを前記試料セル内で集光させるための集光レンズと、
     前記試料セルと前記レーザーの集光点とを相対的に3次元に移動させるための移動ユニットと、を備えることを特徴とする装置。
    A device for arranging cells,
    A laser light source for generating a laser;
    A polymer solution that is an aqueous solvent, contains a water-soluble polymer, and can generate a depletion effect to maintain contact of the cells;
    A sample cell for containing the cell and the sample cell;
    A condensing lens for condensing the laser from the laser light source in the sample cell;
    An apparatus comprising: a moving unit for moving the sample cell and the condensing point of the laser relatively in three dimensions.
  9.  前記集光レンズは、複数設けられており、
     前記移動ユニットは、レーザーの集光点を前記試料セルに対して3次元に移動させる集光点移動機構を前記集光レンズ毎に備えることを特徴とする請求項8に記載の装置。
    A plurality of the condensing lenses are provided,
    The apparatus according to claim 8, wherein the moving unit includes a condensing point moving mechanism for moving the condensing point of a laser in three dimensions with respect to the sample cell for each of the condensing lenses.
  10.  前記試料セルの水平方向の一方には、前記高分子溶液を前記試料セルの液体収容空間に導入するための第一導入口が形成され、
     前記試料セルの前記水平方向の他方には、枯渇効果を生じさせることができない追加の液体を前記液体収容空間に導入するための第二導入口が形成され、
     前記試料セルの中央部には、前記液体収容空間内の空気を排出するための排気口が形成されていることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の装置。
    A first inlet for introducing the polymer solution into the liquid storage space of the sample cell is formed in one of the horizontal directions of the sample cell,
    On the other side of the horizontal direction of the sample cell, a second inlet for introducing additional liquid that cannot cause a depletion effect into the liquid storage space is formed,
    The apparatus according to claim 8 or 9, wherein an exhaust port for discharging air in the liquid storage space is formed at a central portion of the sample cell.
  11.  前記高分子溶液における前記水性高分子の濃度Cは、前記水溶性高分子の重なり濃度をCとしたときに、0.1C≦C≦10Cであることを特徴する請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の装置。 The concentration C of the aqueous polymer in the polymer solution is 0.1C * ≦ C ≦ 10C *, where C * is an overlapping concentration of the water-soluble polymer. Item 11. The apparatus according to any one of Items 10.
  12.  前記水溶性高分子の濃度Cは、0.3C≦C≦3Cであることを特徴とする請求項11に記載の装置。 12. The apparatus according to claim 11, wherein the concentration C of the water-soluble polymer is 0.3C * ≦ C ≦ 3C * .
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