WO2022196331A1 - 物質導入装置及び物質導入ユニット - Google Patents

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WO2022196331A1
WO2022196331A1 PCT/JP2022/008432 JP2022008432W WO2022196331A1 WO 2022196331 A1 WO2022196331 A1 WO 2022196331A1 JP 2022008432 W JP2022008432 W JP 2022008432W WO 2022196331 A1 WO2022196331 A1 WO 2022196331A1
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electrode surface
substance introduction
substance
introduction unit
channel
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PCT/JP2022/008432
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English (en)
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優 中野
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テルモ株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • 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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • 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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/42—Apparatus for the treatment of microorganisms or enzymes with electrical or wave energy, e.g. magnetism, sonic waves

Definitions

  • the present disclosure relates to a substance introduction device and a substance introduction unit.
  • Patent Literature 1 discloses an electroporation device having a plurality of wells for performing electroporation.
  • An object of the present disclosure which has been made in view of such circumstances, is to provide a substance introduction device and a substance introduction unit that improve the usefulness of techniques for introducing substances into cells by electroporation.
  • a substance introduction device is a substance introduction device that introduces a substance into cells by electroporation, and includes a substance introduction unit and a voltage applying section, the substance introduction unit facing a first electrode surface and a second electrode surface that are arranged in parallel with each other; and a flow that is disposed between the first electrode surface and the second electrode surface and can accommodate a cell suspension containing the cells and the substance.
  • an accommodation portion defining a channel therein, wherein the channel has one or more turbulence generating structures, and the voltage applying portion is positioned between the first electrode surface and the second electrode surface. A voltage can be applied.
  • the substance introduction unit is preferably removable from the substance introduction device.
  • a substance introduction unit is a substance introduction unit used for introduction of a substance into cells by electroporation, comprising a first electrode surface and a second electrode surface arranged to face each other; a storage unit that is disposed between the first electrode surface and the second electrode surface and defines a channel that can store a cell suspension containing the cells and the substance, wherein the channel has one or more turbulator structures.
  • the channel is a tubular channel having one or more curved portions as a turbulent flow generating structure.
  • the channel is provided with one or more barriers as a turbulence generating structure.
  • the storage section includes an injection port that defines a flow of the cell suspension in a direction in which the cell suspension is injected into the channel; a discharge port defining a flow of said cell suspension in a direction to discharge liquid from said channel.
  • the accommodating portion is a flexible bag-like accommodating portion made of a conductive material.
  • the storage section is removable from the substance introduction unit.
  • the substance introduction device and the substance introduction unit according to the present disclosure it is possible to improve the usefulness of techniques for introducing substances into cells by electroporation.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a substance introduction device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a side view of the substance introduction device shown in FIG. 1
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the substance introduction unit shown in FIG. 1 taken along line I-I'
  • 2 is a cross-sectional view of the substance introduction unit shown in FIG. 1 taken along line II-II'
  • FIG. FIG. 5 is a modified example of the flow path of the housing portion shown in FIG. 4.
  • FIG. FIG. 5 is a second modification of the flow path of the housing shown in FIG. 4
  • FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a modified example of the substance introduction unit shown in FIG. 1
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the substance introduction unit shown in FIG. 7 taken along line III-III'
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the substance introduction unit shown in FIG. 7 taken along line IV-IV';
  • a substance introduction device 1 according to an embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.
  • the substance introduction device 1 introduces substances into cells by electroporation.
  • Electroporation is a method of applying an electric pulse or the like to cells and a cell suspension containing a substance to be introduced into the cells to perforate the cell membrane of the cells and introduce a substance into the cells. Electroporation is also called electroporation.
  • the cell suspension includes, for example, animal cells or cells such as E. coli, genes, deoxyribonucleic acid (DNA), ribonucleic acid (RNA), nucleic acids, proteins, low-molecular-weight compounds, lipid molecules, or liposomes. and are suspended in a buffer solution (buffer).
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a substance introduction device 1.
  • FIG. 2 is a side view of the substance introduction device 1.
  • the substance introduction device 1 includes a substance introduction unit 2A, a voltage applying section 3, a holding section 4, and a control section 5. As shown in FIG.
  • the substance introduction unit 2A is used to introduce substances into cells by electroporation.
  • the substance introduction unit 2A includes a first electrode 21, a second electrode 22, a housing portion 23A, and a port 24.
  • the substance introduction unit 2A is removable from the substance introduction device 1.
  • the substance introduction unit 2A is fixed to the substance introduction device 1 by being attached to the holding portion 4 of the substance introduction device 1 .
  • the substance introduction unit 2A can be removed from the substance introduction device 1 and carried as a container containing the introduced cell suspension into which the substance has been introduced into the cells by electroporation. can.
  • the substance introduction unit 2A may be formed integrally with the substance introduction device 1, and may not be removable from the substance introduction device 1.
  • the first electrode 21 is an electrode having a substantially rectangular flat first electrode surface 21A.
  • the first electrode 21 is a plate-like electrode.
  • the shape of the first electrode 21 is not limited to a plate shape, and may be any shape having the first electrode surface 21A.
  • the first electrode 21 is made of an electrically conductive material such as a metal or a conductive polymer.
  • the second electrode 22 is an electrode having a substantially rectangular flat second electrode surface 22A.
  • the second electrode 22 is a substantially rectangular plate-shaped electrode.
  • the shape of the second electrode 22 is not limited to a plate shape, and may be any shape having a second electrode surface 22A.
  • the second electrode 22 is made of an electrically conductive material, such as a metal or a conductive polymer.
  • the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A are arranged to face each other. More specifically, the second electrode surface 22A faces the first electrode surface 21A in a direction perpendicular to the first electrode surface 21A. That is, the facing direction of the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A in the present embodiment is a vertical direction perpendicular to the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A.
  • the facing direction of the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A may be simply referred to as the "facing direction".
  • the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A have the same shape and overlap each other when viewed from the direction perpendicular to the first electrode surface 21A.
  • the fact that the second electrode surface 22A faces the first electrode surface 21A in the direction perpendicular to the first electrode surface 21A means that when viewed from the direction perpendicular to the first electrode surface 21A, the first electrode surface 21A It is not limited to completely overlapping the second electrode surface 22A, and includes overlapping of at least a portion of the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A. Also, the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A may not have the same shape, and may have different sizes.
  • the storage section 23A is configured to store a cell suspension containing cells and a substance to be introduced into the cells.
  • the containing portion 23A has a channel 234 inside which can contain the cell suspension.
  • the flow path 234 of the housing portion 23A has one or more turbulence generating structures. As a result, turbulence is generated in the cell suspension and the cell suspension is agitated by passing through the channel 234 between the time when the cell suspension is injected into the storage section 23A and before it is discharged. be. Therefore, the substance introduction unit 2A can improve the mixing state of the cells in the cell suspension and the substance to be introduced into the cells, and can more uniformly introduce the substance into the cells.
  • Channel 234 may be, for example, a tubular channel formed of an electrically conductive material.
  • a tubular flow path may be, for example, a flow path partitioned by the containing portion 23A itself formed of a conductive material, or a flow partitioned by embedding a liquid-feeding tube in the containing portion 23A. It can be a road.
  • a portion of the housing portion 23A other than the flow path 234 may be hollow or may be filled with a conductive material.
  • the housing portion 23A is arranged between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A. Specifically, the housing portion 23A is in a state in which it can be sandwiched between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A without leaving a gap between the outer surface thereof and the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A. are placed in More specifically, as shown in FIG. 2, in a state in which the storage section 23A is filled with the cell suspension, the storage section 23A has an upper surface 231 in contact with the first electrode surface 21A and a lower surface 232 in contact with the second electrode surface 22A.
  • the housing portion 23A is positioned between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A. are placed.
  • the housing portion 23A is configured to be removable from the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A.
  • the housing portion 23A is held by the holding portion 4 in a state of being sandwiched between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A without being adhered or the like. By doing so, the accommodating portion 23A of the present embodiment can be removed from the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A.
  • the container 23A is removed from the substance introduction device 1 and the first electrode 21 and the second electrode 22, which together constitute the substance introduction unit 2A, and the introduced cell suspension is removed.
  • the accommodating portion 23A may be fixed to the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A by adhesion or the like, and may not be removable.
  • the housing portion 23A is a flexible bag-like container made of a conductive material such as a conductive polymer.
  • the conductive material is softer than the material of the first electrode 21 and the second electrode 22 so that the shape of the housing portion 23A is deformed by being sandwiched between the first electrode 21 and the second electrode 22 .
  • the changeable shape of the accommodating portion 23A enables the change of the facing distance between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A in the substance introduction unit 2A. For example, by pressing the surface of the first electrode 21 opposite to the first electrode surface 21A and the surface of the second electrode 22 opposite to the second electrode surface 22A, the shape of the accommodating portion 23A is deformed. Thus, the distance between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A can be shortened. As a result, the distance between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A is changed according to the type or amount of the cell suspension contained in the flow channel 234 of the containing portion 23A. A suitable distance can be used to
  • the port 24 is a tubular member capable of injecting the cell suspension into the flow path 234 of the storage section 23A or discharging it from the flow path 234 of the storage section 23A.
  • the port 24 is provided on a side surface 233 other than the upper surface 231 and the lower surface 232 of the housing portion 23A. This makes the port 24 less likely to interfere with electroporation.
  • the port 24 has, for example, an open/close valve. In such a case, by opening the valve of the port 24, it is possible to inject the cell suspension into the channel 234 of the container 23A or release the cell suspension from the channel 234 of the container 23A.
  • the ports 24 may include an injection port 24A and an ejection port 24B.
  • the injection port 24A and the discharge port 24B are each provided with a check valve or the like to regulate the flow of the cell suspension flowing therein.
  • the injection port 24A regulates the flow of the cell suspension in the direction of injecting the cell suspension into the channel 234 of the housing portion 23A.
  • the injection port 24A may be connected to the pre-introduction bag 10 containing the cell suspension before electroporation by a liquid delivery tube.
  • the discharge port 24B regulates the flow of the cell suspension in the direction of discharging the cell suspension from the channel 234 of the container 23A.
  • the discharge port 24B may be connected to the introduced bag 11 containing the cell suspension after electroporation by means of a liquid delivery tube.
  • the injection port 24A and the discharge port 24B are provided at positions on both sides of the upper surface 231 of the side surface 233 of the housing portion 23A in a plan view along the opposing direction.
  • a cell suspension in which cells and a substance to be introduced into the cells are previously suspended in a buffer solution (buffer) is used, but the present invention is not limited to this.
  • a cell suspension containing cells and a substance to be introduced into the cells may be mixed at the timing of pouring into the storage portion 23A, or may be poured into the storage portion 23A at different timings, and may be mixed in the storage portion 23A. may be mixed with
  • the voltage applying section 3 applies a voltage between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A.
  • the voltage application unit 3 is not particularly limited as long as it can apply a voltage between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A.
  • the voltage application unit 3 may be, for example, a storage battery or a dry battery.
  • the voltage application unit 3 may be configured to receive power supply from the external power supply, for example, by including an adapter or the like for receiving power supply from the external power supply.
  • the voltage application unit 3 is connected to the first electrode 21 and the second electrode 22 by a lead wire or the like so as to be able to supply power, as indicated by solid lines in FIG.
  • the voltage application unit 3 applies a predetermined voltage between the first electrode 21 and the second electrode 22, thereby applying a voltage to the cell suspension accommodated in the flow channel 234 of the accommodation unit 23A, Substances are introduced into cells by electroporation.
  • the cell suspension is injected from the injection port 24A into the channel 234 of the housing portion 23A.
  • the voltage application section 3 operates the first electrode surface 21A and the second electrode surface with the injection port 24A and the discharge port 24B closed.
  • a voltage is applied between 22A.
  • the cell suspension is discharged from discharge port 24B.
  • air or a buffer solution may be injected into the channel 234 from the injection port 24A.
  • the cell suspension in the channel 234 of the storage section 23A can be collected without leaving any residue.
  • the voltage A voltage may be applied by the application unit 3 .
  • the length of the flow path 234 of the storage section 23A may be designed according to the execution time of electroporation, the flow rate of the cell suspension, and the like.
  • the holding part 4 holds the substance introduction unit 2A.
  • the holding section 4 includes a first holding member 41 and a second holding member 42 .
  • one of the first holding member 41 and the second holding member 42 supports one of the first electrode 21 and the second electrode 22 .
  • the substance introduction unit 2 is held by the holding portion 4 .
  • the second holding member 42 is configured to support the substance introduction unit 2 from the side of the second electrode 22 opposite to the second electrode surface 22A. That is, in this embodiment, the substance introduction unit 2 is held by the holding section 4 by being supported by the second holding member 42 of the holding section 4 .
  • the holding part 4 presses the first electrode 21 from the surface opposite to the first electrode surface 21A of the first electrode 21 with the first holding member 41, and presses the second electrode 22 with the second holding member 42.
  • the substance introduction unit 2A can be sandwiched by pressing the second electrode 22 from the surface opposite to the second electrode surface 22A.
  • the holding section 4 may have any structure capable of holding the substance introduction unit 2A.
  • the holding part 4 is made of an insulating material such as plastic, glass, silicon, or quartz.
  • the control unit 5 includes a memory 51 and a processor 52, for example.
  • a computer such as an electroporator, a personal computer, a smart phone, or a tablet terminal may be used.
  • the memory 51 is, for example, a semiconductor memory, a magnetic memory, an optical memory, or the like.
  • the memory 51 functions, for example, as a main memory device, an auxiliary memory device, or a cache memory.
  • the memory 51 stores arbitrary information used for the operation of the substance introduction device 1 .
  • the memory 51 stores system programs, application programs, embedded software, and the like.
  • the processor 52 may be, for example, a general-purpose processor such as a CPU (Central Processing Unit), or a dedicated processor specialized for specific processing.
  • the processor 52 may include, for example, a dedicated circuit such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the control unit 5 is communicably connected to the voltage applying unit 3 by wire or wirelessly, as indicated by the dashed line in FIG. Thereby, the control unit 5 controls components such as the voltage application unit 3 in order to realize the function of the substance introduction device 1 . Specifically, the control unit 5 can control the voltage application unit 3 to apply a predetermined voltage between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the substance introduction unit 2A taken along line I-I' shown in FIG. Specifically, FIG. 3 is a cross-sectional view of the substance introduction unit 2A shown in FIG. 1 cut along the line I-I' in the opposite direction.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view along II-II' of the substance introduction unit 2A shown in FIG. Specifically, FIG. 4 is a cross-sectional view of the substance introduction unit 2A shown in FIG. 1 cut along II-II' in a direction orthogonal to the facing direction (a direction along the first electrode surface 21A in this embodiment). is.
  • Channel 234 may be a tubular channel having one or more bends 235 as turbulence-generating structures. As the cell suspension passes through the bend 235, turbulence is generated and the cell suspension is agitated. This prevents uneven distribution of cells due to sedimentation of cells in the cell suspension, and the storage section 23A enables more uniform introduction of the substance to the cells. In addition, after electroporation, the container 23A increases the chances of contact between the cells with holes in the cell membrane and the substances to be introduced into the cells, thereby promoting the introduction of substances into the cells.
  • the flow path 234 since the flow path 234 has the bent portion 235, the flow path 234 can be installed at a higher density in the housing portion 23A, and the length of the flow path 234 can be increased.
  • the shape and size of the cross section of the channel 234 can be arbitrarily determined according to the amount and type of cell suspension to be processed in one electroporation, but for example, it is circular with a diameter of 1 mm to several mm. may Also, the volume of the entire channel 234 is arbitrarily determined according to the amount of cell suspension processed in one electroporation, and is, for example, 100 milliliters.
  • the flow path 234 of the housing portion 23A has a bent portion 235A shown in a cross-sectional view along the facing direction as shown in FIG. and portion 235B.
  • the bent portion 235A shown in FIG. 3 bends in the out-of-plane direction, which is the direction intersecting the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A.
  • the bent portion 235B shown in FIG. 4 bends in the in-plane direction, which is the direction along the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A. That is, the flow path 234 of the housing portion 23A is three-dimensionally (three-dimensionally) curved.
  • the flow path 234 of the housing portion 23A has either a bent portion 235A bent in the out-of-plane direction or a bent portion 235B bent in the in-plane direction, and is bent planarly (two-dimensionally).
  • bent portion 235A and 235B when the bent portions 235A and 235B are not particularly distinguished, they will simply be collectively referred to as the bent portion 235.
  • FIG. 1 when the bent portions 235A and 235B are not particularly distinguished, they will simply be collectively referred to as the bent portion 235.
  • FIG. 5 shows a modification of the flow path 234 of the housing portion 23A shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the accommodating portion 23A at the same position as in FIG.
  • channel 234 may be a plurality of straight channels connected via U-shaped bends 235 .
  • the injection port 24A and the discharge port 24B may be provided in the same direction with respect to the accommodating portion 23A in plan view along the opposing direction.
  • FIG. 6 is a diagram showing a second modification of the flow path 234 of the housing portion 23A.
  • one or more barriers 236 may be provided as turbulence generating structures in the flow path 234 of the housing portion 23A.
  • barriers 236 may be provided to narrow the cross-section of a portion of channel 234 . This creates turbulence and agitates the cell suspension as it passes through the barrier 236, as indicated by the arrows in FIG. According to such a configuration, it is not necessary to provide the curved portion 235 in the flow path 234 in order to generate turbulence in the flow path 234, and the shape of the housing portion 23A can be designed more flexibly.
  • the housing portion 23A can be formed into an elongated shape.
  • the flow path 234 of the housing portion 23A may have both the curved portion 235 and the barrier 236 as the turbulence generating structure.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the substance introduction unit 2B.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view along III-III' of the substance introduction unit 2B shown in FIG. Specifically, FIG. 8 is a cross-sectional view of the substance introduction unit 2B shown in FIG. 7 taken along line III-III' in the opposite direction.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the substance introduction unit 2B taken along IV-IV' shown in FIG. Specifically, FIG. 9 is a cross-sectional view of the substance introduction unit 2B shown in FIG.
  • the substance introduction unit 2B differs from the substance introduction unit 2A in that the containing portion 23B is not a bag-like container.
  • the substance introduction unit 2B will be described below, focusing on the differences from the substance introduction unit 2A. Parts having the same configuration as the substance introduction unit 2A are denoted by the same reference numerals.
  • the substance introduction units 2A and 2B when the substance introduction units 2A and 2B are not particularly distinguished, they will simply be collectively referred to as the substance introduction unit 2.
  • FIG. when the accommodating portions 23A and 23B are not particularly distinguished, they are simply referred to collectively as the accommodating portion 23. As shown in FIG.
  • the substance introduction unit 2B includes a first electrode 21, a second electrode 22, a housing portion 23B, and a port 24.
  • the substance introduction unit 2B may be removable from the substance introduction device 1, like the substance introduction unit 2A. As a result, after electroporation, the substance introduction unit 2B can be removed from the substance introduction device 1 and carried as a container containing the introduced cell suspension.
  • the accommodating portion 23B is arranged between the first electrode surface 21A of the first electrode 21 and the second electrode surface 22A of the second electrode 22.
  • the housing portion 23B is an insulating material that surrounds the sides of the space sandwiched between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A. It has sidewalls 237 formed of.
  • the insulating material may be, for example, plastic, glass, silicon, or quartz.
  • At least the side wall 237 of the housing portion 23B is hard enough to stand on its own even under the weight of the first electrode 21 and the second electrode 22, unlike the side wall of the flexible bag-shaped housing portion 23A. Constructed of materials.
  • the side wall 237 is fixed to the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A by adhesion or the like. Thereby, the distance between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A is always kept constant.
  • the port 24 is provided on the side wall 237 of the housing portion 23B. This makes the port 24 less likely to interfere with electroporation.
  • Ports 24 may include an injection port 24A and an ejection port 24B, similar to substance introduction unit 2A.
  • the injection port 24A and the discharge port 24B are provided at positions on both sides of the side wall 237 of the accommodating portion 23B on both sides of the first electrode surface 21A in plan view along the opposing direction.
  • the containing portion 23B defines therein a channel 234 capable of containing a cell suspension containing cells and substances.
  • the channel 234 of the housing portion 23B has one or more turbulence generating structures. As shown in FIG. 9, the channel 234 of the housing portion 23B continues from the injection port 24A to the discharge port 24B.
  • the channel 234 may be configured by, for example, a liquid-sending tube made of a conductive material and embedded in the housing portion 23B.
  • a portion of the housing portion 23B other than the flow path 234 may be hollow or may be filled with a conductive material.
  • the shape and structure of the channel 234 of the accommodating portion 23B may be the shape and structure of the channel 234 of the substance introduction unit 2A described above, or the shape and structure of the modified example of the channel 234 .
  • the substance introduction device 1 is a substance introduction device 1 that introduces substances into cells by electroporation, and includes the substance introduction unit 2 and the voltage application section 3 .
  • the substance introduction unit 2 is arranged between a first electrode surface 21A and a second electrode surface 22A which are arranged to face each other, and between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A. and a storage section 23 that defines a channel 234 that can store turbid liquid.
  • the channel 234 of the housing portion 23 has one or more turbulence generating structures.
  • the voltage applying section 3 can apply a voltage between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A.
  • the substance introduction device 1 can improve the mixing state of the cells in the cell suspension and the substance to be introduced into the cells, thereby enabling more uniform introduction of the substance into the cells. Therefore, the substance introduction device 1 can improve the usefulness of techniques for introducing substances into cells by electroporation.
  • the substance introduction unit 2 is preferably removable from the substance introduction device 1. According to such a configuration, after electroporation, the substance introduction unit 2 can be removed from the substance introduction device 1 and carried as a container containing the introduced cell suspension.
  • the substance introduction unit 2 is a substance introduction unit 2 used for introducing substances into cells by electroporation, and includes a first electrode surface 21A and a second electrode surface 22A that are arranged to face each other, A storage section 23 that is arranged between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A and defines a flow path 234 that can store a cell suspension containing cells and substances.
  • channel 234 has one or more turbulation structures therein. According to such a configuration, turbulence is generated in the cell suspension by passing through the channel 234 from the time the cell suspension is injected into the storage section 23 to the time it is discharged. is stirred.
  • the substance introduction unit 2 can improve the mixing state of the cells in the cell suspension and the substance to be introduced into the cells, enabling more uniform introduction of the substance into the cells. Therefore, the substance introduction unit 2 can improve the usefulness of techniques for introducing substances into cells by electroporation.
  • the channel 234 is preferably a tubular channel 234 having one or more bent portions 235 as the turbulence generating structure. According to such a configuration, the substance introduction unit 2 can install the flow paths 234 at a higher density in the storage section 23, and the length of the flow paths 234 provided in the storage section 23A can be increased.
  • the channel 234 is preferably provided with one or more barriers 236 as a turbulence generating structure. According to such a configuration, the substance introduction unit 2 does not necessarily need to provide the channel 234 with the curved portion 235 in order to generate turbulent flow in the channel 234, and the shape of the accommodation section 23 can be designed more flexibly. can be done.
  • the storage section 23 includes an injection port 24A that defines the flow of the cell suspension in the direction of injecting the cell suspension into the flow channel 234 of the storage section 23; and a discharge port 24B that regulates the flow of the cell suspension in the direction of discharging from the channel 234 of the container 23 .
  • an injection port 24A that defines the flow of the cell suspension in the direction of injecting the cell suspension into the flow channel 234 of the storage section 23
  • a discharge port 24B that regulates the flow of the cell suspension in the direction of discharging from the channel 234 of the container 23 .
  • the accommodating portion 23A is preferably a flexible bag-like accommodating portion 23A made of a conductive material. According to such a configuration, by deforming the accommodating portion 23A, the distance between the first electrode surface 21A and the second electrode surface 22A can be changed to an appropriate distance for performing electroporation. .
  • the storage section 23A is removable from the substance introduction unit 2. According to such a configuration, after electroporation, the container 23A can be removed from the substance introduction device 1 and the substance introduction unit 2 and carried as a container containing the introduced cell suspension.
  • the substance introduction device 1 is provided with the control section 5, and the control section 5 controls the voltage application section 3.
  • the substance introduction device 1 may not include the control section 5 and the voltage application section 3 may be controlled by a human. As a result, the manufacturing cost of the substance introduction device 1 can be suppressed, and the substance introduction device 1 can be provided at a low price.
  • substance introduction device 2 (2A, 2B) substance introduction unit 21 first electrode 21A first electrode surface 22 second electrode 22A second electrode surface 23 (23A, 23B) housing portion 231 upper surface 232 lower surface 233 side surface 234 channel 235 ( 235A, 235B) bent portion 236 barrier 237 side wall 24 port 24A injection port 24B discharge port 3 voltage application section 4 holding section 41 first holding member 42 second holding member 5 control section 51 memory 52 processor 10 pre-introduction bag 11 already introduced bag

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Abstract

本開示に係る物質導入装置は、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する物質導入装置であって、物質導入ユニットと、電圧印加部と、を備える。物質導入ユニットは、対向して配置される第１電極面及び第２電極面と、第１電極面と第２電極面との間に配置され、細胞及び物質を含む細胞懸濁液を収容可能な流路を内部に区画する収容部と、を備え、流路は、１つ以上の乱流発生構造を有し、電圧印加部は、第１電極面及び第２電極面の間に電圧を印加可能である。

Description

物質導入装置及び物質導入ユニット
　本開示は、物質導入装置及び物質導入ユニットに関する。
　従来、エレクトロポレーションによりＤＮＡ等の物質を導入した細胞を大量に獲得する技術が知られている。例えば、特許文献１には、エレクトロポレーションを実施するためのウェルを複数備えたエレクトロポレーション装置が開示されている。
特開２０１８－１４９１６号公報
　しかしながら、従来の装置では、エレクトロポレーションを実施するためのウェル又はキュベット等の容器の数を増やすことで、１回の処理対象とする細胞懸濁液の総量を増やすことができる反面、複数の容器のそれぞれに、細胞懸濁液を添加し、エレクトロポレーション実施後に、それぞれの容器から導入済み細胞懸濁液を回収する必要があった。そのため、エレクトロポレーションの実施に伴う操作又は作業が煩雑になってしまう。また、細胞懸濁液における細胞と細胞に導入する物質の混合状態にばらつきがあると、導入効率が低下してしまう。したがって、細胞懸濁液における細胞と細胞に導入する物質の混合状態にばらつきを生じにくくしつつ、エレクトロポレーションの実施に伴う操作又は作業が煩雑にならないようにすることで、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する技術の有用性の向上が求められている。
　かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する技術の有用性を向上させる、物質導入装置及び物質導入ユニットを提供することにある。
　本開示の一実施形態に係る物質導入装置は、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する物質導入装置であって、物質導入ユニットと、電圧印加部と、を備え、前記物質導入ユニットは、対向して配置される第１電極面及び第２電極面と、前記第１電極面と前記第２電極面との間に配置され、前記細胞及び前記物質を含む細胞懸濁液を収容可能な流路を内部に区画する収容部と、を備え、前記流路は、１つ以上の乱流発生構造を有し、前記電圧印加部は、前記第１電極面及び前記第２電極面の間に電圧を印加可能である。
　本開示の一実施形態に係る物質導入装置では、前記物質導入ユニットは、前記物質導入装置から取り外し可能であることが好ましい。
　本開示の一実施形態に係る物質導入ユニットは、エレクトロポレーションによる細胞への物質の導入に用いられる物質導入ユニットであって、対向して配置される第１電極面及び第２電極面と、前記第１電極面と前記第２電極面との間に配置され、前記細胞及び前記物質を含む細胞懸濁液を収容可能な流路を内部に区画する収容部と、を備え、前記流路は、１つ以上の乱流発生構造を有する。
　本開示の一実施形態に係る物質導入ユニットでは、前記流路は、乱流発生構造として１つ以上の屈曲部分を有する管状の流路であることが好ましい。
　本開示の一実施形態に係る物質導入ユニットでは、前記流路には、乱流発生構造として１つ以上の障壁が設けられていることが好ましい。
　本開示の一実施形態に係る物質導入ユニットでは、前記収容部は、前記細胞懸濁液を前記流路に注入する方向に前記細胞懸濁液の流れを規定する注入ポートと、前記細胞懸濁液を前記流路から放出する方向に前記細胞懸濁液の流れを規定する放出ポートと、を含むことが好ましい。
　本開示の一実施形態に係る物質導入ユニットでは、前記収容部は、導電性材料で形成された、可撓性を有する袋状の収容部であることが好ましい。
　本開示の一実施形態に係る物質導入ユニットでは、前記収容部は、前記物質導入ユニットから取り外し可能であることが好ましい。
　本開示に係る物質導入装置及び物質導入ユニットによれば、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する技術の有用性を向上させることができる。
本開示の一実施形態に係る物質導入装置の概略構成を示す、概略図である。 図１に示される物質導入装置の側面図である。 図１に示される物質導入ユニットのＩ－Ｉ’における断面図である。 図１に示される物質導入ユニットのＩＩ－ＩＩ’における断面図である。 図４に示される収容部の流路の変形例である。 図４に示される収容部の流路の第２の変形例である。 図１に示される物質導入ユニットの変形例の概略構成を示す、概略図である。 図７に示される物質導入ユニットのＩＩＩ－ＩＩＩ’における断面図である。 図７に示される物質導入ユニットのＩＶ－ＩＶ’における断面図である。
　以下、本開示の実施形態に係る物質導入装置１について、図面を参照して説明する。
　各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付している。本実施形態の説明において、同一又は相当する部分については、説明を適宜省略又は簡略化する。
　本開示の実施形態に係る物質導入装置１は、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する。エレクトロポレーションは、細胞及び細胞に導入する物質を含む細胞懸濁液に電気パルス等を印加することにより、細胞の細胞膜に穴をあけ、物質を細胞内に導入する方法である。エレクトロポレーションは、電気穿孔法とも呼ばれる。本実施形態では、細胞懸濁液は、例えば、動物細胞又は大腸菌等の細胞と、遺伝子、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）、リボ核酸（ＲＮＡ）、核酸、タンパク質、低分子化合物、脂質分子、又はリポソーム等の物質とを、緩衝液（バッファ）に懸濁させたものである。
　はじめに、図１及び図２を参照して、本開示の一実施形態に係る物質導入装置１について説明する。図１は、物質導入装置１の概略構成を示す、概略図である。図２は、物質導入装置１の側面図である。図１に示されるように、物質導入装置１は、物質導入ユニット２Ａと、電圧印加部３と、保持部４と、制御部５とを備えている。
　物質導入ユニット２Ａは、エレクトロポレーションによる細胞への物質の導入に用いられる。物質導入ユニット２Ａは、第１電極２１と、第２電極２２と、収容部２３Ａと、ポート２４と、を備えている。物質導入ユニット２Ａは、物質導入装置１から取り外し可能である。より具体的には、図１に示されるように、物質導入ユニット２Ａは、物質導入装置１の保持部４に取り付けられることで、物質導入装置１に固定される。これにより、エレクトロポレーション実施後、物質導入ユニット２Ａを、物質導入装置１から取り外して、エレクトロポレーションにより細胞に物質が導入された導入済みの細胞懸濁液が収容された容器として持ち運ぶことができる。しかしながら、物質導入ユニット２Ａは、物質導入装置１と一体として形成されていてもよく、物質導入装置１から取り外し可能でなくてもよい。
　第１電極２１は、略矩形の平坦な第１電極面２１Ａを有する電極である。本実施形態では、第１電極２１は、板状の電極である。ただし、第１電極２１の形状は、板状に限られず、第１電極面２１Ａを有する任意の形状とされてもよい。第１電極２１は、例えば、金属又は導電性ポリマー等、通電可能な材料で形成される。
　第２電極２２は、略矩形の平坦な第２電極面２２Ａを有する電極である。本実施形態では、第２電極２２は、略矩形の板状の電極である。ただし、第２電極２２の形状は、板状に限られず、第２電極面２２Ａを有する任意の形状とされてもよい。第２電極２２は、例えば、金属又は導電性ポリマー等、通電可能な材料で形成される。
　第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａは、対向して配置されている。より具体的に、第２電極面２２Ａは、第１電極面２１Ａに対して垂直方向において第１電極面２１Ａと対向する。すなわち、本実施形態での第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａの対向方向は、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａに対して垂直な垂直方向である。以下、説明の便宜上、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａの対向方向を、単に「対向方向」と記載する場合がある。本実施形態では、第１電極面２１Ａと第２電極面２２Ａは、同じ形状であって、第１電極面２１Ａに対して垂直方向にから見て、互いに重複している。ただし、第２電極面２２Ａが第１電極面２１Ａに対して垂直方向において第１電極面２１Ａと対向することは、第１電極面２１Ａに対して垂直方向から見て、第１電極面２１Ａと第２電極面２２Ａとが完全に重なっていることに限られず、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａの少なくとも一部が重なっていることも含まれる。また、第１電極面２１Ａと第２電極面２２Ａとは、互いに同一の形状でなくてもよく、異なる大きさであってもよい。
　収容部２３Ａは、細胞と細胞に導入する物質とを含む細胞懸濁液を収容するように構成されている。具体的には、図２に示されるように、収容部２３Ａは、細胞懸濁液を収容可能な流路２３４を内部に区画している。収容部２３Ａの流路２３４は、１つ以上の乱流発生構造を有する。これにより、細胞懸濁液が収容部２３Ａに注入されてから放出されるまでに間に流路２３４を通過することで、細胞懸濁液に乱流が発生し、細胞懸濁液が攪拌される。そのため、物質導入ユニット２Ａは、細胞懸濁液における細胞と細胞に導入する物質の混合状態を向上させることができ、より均一な細胞への物質の導入が可能になる。流路２３４は、例えば、導電性材料で形成された、管状の流路であってよい。このような管状の流路は、例えば、導電性材料で形成された収容部２３Ａ自体により区画される流路であってもよく、収容部２３Ａに送液チューブを埋設することにより区画される流路であってもよい。収容部２３Ａの流路２３４以外の部分は、中空とされていてもよく、或いは、導電性材料が充填されていてもよい。
　収容部２３Ａは、第１電極面２１Ａと第２電極面２２Ａとの間に配置されている。具体的に、収容部２３Ａは、その外面と第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａそれぞれとの間に隙間を空けることなく、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａにより挟み込み可能な状態で配置されている。より具体的には、図２に示されるように、収容部２３Ａは、細胞懸濁液を充填された状態において、第１電極面２１Ａと接する上面２３１と、第２電極面２２Ａと接する下面２３２とを有する。つまり、上面２３１及び第１電極面２１Ａが接触し、かつ、下面２３２及び第２電極面２２Ａが接触した状態で、収容部２３Ａは、第１電極面２１Ａと第２電極面２２Ａとの間に配置されている。本実施形態では、収容部２３Ａは、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａと取り外し可能に構成されている。具体的には、収容部２３Ａは、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａに接着等されることなく挟まれた状態で、保持部４に保持される。このようにすることで、本実施形態の収容部２３Ａは、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａから取り外し可能である。かかる場合、エレクトロポレーション実施後、収容部２３Ａを、物質導入装置１、及び、物質導入ユニット２Ａを共に構成する第１電極２１及び第２電極２２、から取り外して、導入済みの細胞懸濁液が収容された容器として持ち運ぶことができる。ただし、収容部２３Ａは、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａと接着等により固定され、取り外し不可能とされてもよい。
　収容部２３Ａは、導電性ポリマー等の導電性材料で形成された、可撓性を有する袋状の容器である。導電性材料は、第１電極２１及び第２電極２２により挟み込まれることで収容部２３Ａの形状が変形するように、第１電極２１及び第２電極２２の材料よりも柔らかい材料とされる。
　収容部２３Ａの形状が変形可能であることによって、物質導入ユニット２Ａにおいて、第１電極面２１Ａと第２電極面２２Ａとの間の対向距離が変更可能である。例えば、第１電極２１の第１電極面２１Ａとは反対側の面と、第２電極２２の第２電極面２２Ａとは反対側の面とを押圧することによって、収容部２３Ａの形状が変形して、第１電極面２１Ａと第２電極面２２Ａとの間の距離を短くすることができる。これにより、収容部２３Ａの流路２３４に収容される細胞懸濁液の種類又は量等に応じて、第１電極面２１Ａと第２電極面２２Ａとの間の距離を、エレクトロポレーションを実施するために適切な距離とすることができる。
　ポート２４は、細胞懸濁液を収容部２３Ａの流路２３４に注入し、或いは収容部２３Ａの流路２３４から放出可能な筒状部材である。ポート２４は、収容部２３Ａの上面２３１及び下面２３２以外の側面２３３に設けられる。これにより、ポート２４が、エレクトロポレーション実施の際に妨げとなりにくい。ポート２４は、例えば、開閉式のバルブを備える。かかる場合、ポート２４のバルブが開かれることで、収容部２３Ａの流路２３４への細胞懸濁液の注入、或いは収容部２３Ａの流路２３４からの細胞懸濁液の放出が可能となる。
　ポート２４には、注入ポート２４Ａと、放出ポート２４Ｂと、が含まれていてもよい。注入ポート２４Ａ及び放出ポート２４Ｂは、それぞれ逆止弁等を備え、内部を流れる細胞懸濁液の流れを規定する。注入ポート２４Ａは、細胞懸濁液を収容部２３Ａの流路２３４に注入する方向に細胞懸濁液の流れを規定する。注入ポート２４Ａは、エレクトロポレーションが行われる前の細胞懸濁液が収容されている導入前バッグ１０と送液チューブで接続されてもよい。放出ポート２４Ｂは、細胞懸濁液を収容部２３Ａの流路２３４から放出する方向に細胞懸濁液の流れを規定する。放出ポート２４Ｂは、エレクトロポレーションが行われた後の細胞懸濁液が収容される導入済みバッグ１１と送液チューブで接続されてもよい。これにより、収容部２３Ａへの細胞懸濁液の注入及び放出が容易になり、物質導入ユニット２Ａの利便性が更に向上する。本実施形態では、注入ポート２４Ａ及び放出ポート２４Ｂは、収容部２３Ａの側面２３３のうち、対向方向に沿って見た平面視で、上面２３１を挟む両側の位置に設けられている。なお、本実施形態では、細胞及び細胞に導入する物質が予め緩衝液（バッファ）に懸濁された細胞懸濁液が使用されるものとして説明するが、この限りではない。例えば、細胞を含む細胞懸濁液と、細胞に導入される物質とが、収容部２３Ａに流し込むタイミングで混合されてもよく、或いは、別々のタイミングで収容部２３Ａに流し込まれ、収容部２３Ａ内で混合されてもよい。
　再び図１を参照して、電圧印加部３は、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａの間に電圧を印加する。電圧印加部３は、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａの間に電圧を印加可能であれば特に限定されない。電圧印加部３は、例えば、蓄電池又は乾電池等であってよい。また、電圧印加部３は、例えば、外部電源より電力供給を受けるためのアダプタ等を備え、外部電源から電力供給を受け付ける構成であってもよい。電圧印加部３は、第１電極２１及び第２電極２２と、図１に実線で示されるように、導線等により電力供給可能に接続されている。これにより、電圧印加部３が第１電極２１及び第２電極２２の間に所定の電圧を印加することで、収容部２３Ａの流路２３４に収容された細胞懸濁液に電圧が印加され、エレクトロポレーションにより細胞に物質が導入される。
　本実施形態では、はじめに、細胞懸濁液が注入ポート２４Ａから収容部２３Ａの流路２３４に注入される。そして、収容部２３Ａの流路２３４に細胞懸濁液が収容されたのち、注入ポート２４Ａ及び放出ポート２４Ｂが閉じられた状態で、電圧印加部３により、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａの間に電圧が印加される。エレクトロポレーション終了後、細胞懸濁液は放出ポート２４Ｂから放出される。その際に、注入ポート２４Ａから流路２３４にエアー又は緩衝液が注入されてもよい。これにより、収容部２３Ａの流路２３４内にある細胞懸濁液を残さずに回収することができる。ただし、注入ポート２４Ａ及び放出ポート２４Ｂが閉じられず、注入ポート２４Ａから注入された細胞懸濁液が、放出ポート２４Ｂから放出されるまで収容部２３Ａの流路２３４を流された状態で、電圧印加部３により電圧を印加されてもよい。かかる場合には、エレクトロポレーションの実行時間及び細胞懸濁液の流速等に応じて、収容部２３Ａの流路２３４の長さが設計されてもよい。
　保持部４は、物質導入ユニット２Ａを保持する。本実施形態では、保持部４は、第１保持部材４１と、第２保持部材４２と、を備える。保持部４において、第１保持部材４１及び第２保持部材４２の一方は、第１電極２１及び第２電極２２の一方を支持する。これにより、物質導入ユニット２は、保持部４に保持される。本実施形態では、第２保持部材４２が、物質導入ユニット２を、第２電極２２の第２電極面２２Ａと反対の面側から支持するように構成されている。すなわち、本実施形態では、物質導入ユニット２は、保持部４の第２保持部材４２により支持されることにより、保持部４に保持される。保持部４は、第１保持部材４１により、第１電極２１の第１電極面２１Ａとは反対側の面から、第１電極２１を押圧し、第２保持部材４２により、第２電極２２の第２電極面２２Ａとは反対側の面から、第２電極２２を押圧して、物質導入ユニット２Ａを挟み込むことができる。ただし、保持部４は、物質導入ユニット２Ａを保持可能な任意の構造とされてもよい。保持部４は、例えばプラスチック、ガラス、シリコン、又はクォーツ等の絶縁材料で形成される。
　制御部５は、例えば、メモリ５１とプロセッサ５２とを含む。制御部５として、例えば、エレクトロポレータ、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、又はタブレット端末等のコンピュータが使用されてもよい。
　メモリ５１は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、又は光メモリ等である。メモリ５１は、例えば主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能する。メモリ５１は、物質導入装置１の動作に用いられる任意の情報を記憶する。例えば、メモリ５１は、システムプログラム、アプリケーションプログラム、又は組み込みソフトウェア等を記憶する。
　プロセッサ５２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサ等であってもよい。プロセッサ５２は、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用回路を含んでもよい。
　制御部５は、図１に破線で示されるように、電圧印加部３と、有線又は無線により通信可能に接続されている。これによって、制御部５は、物質導入装置１の機能を実現させるために、電圧印加部３等の構成要素を制御する。具体的には、制御部５は、電圧印加部３を制御して、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａの間に所定の電圧を印加することができる。
　図３及び図４を参照して、第１の実施形態に係る収容部２３Ａの流路２３４についてより詳細に説明する。図３は、図１に示される物質導入ユニット２ＡのＩ－Ｉ’における断面図である。具体的には、図３は、図１に示される物質導入ユニット２Ａを、Ｉ－Ｉ’において対向方向に切断した断面図である。図４は、図１に示される物質導入ユニット２ＡのＩＩ－ＩＩ’における断面図である。具体的には、図４は、図１に示される物質導入ユニット２Ａを、ＩＩ－ＩＩ’において対向方向に直交する方向（本実施形態では第１電極面２１Ａに沿う方向）に切断した断面図である。
　図４に示されるように、収容部２３Ａの流路２３４は、注入ポート２４Ａから放出ポート２４Ｂまで続いている。流路２３４は、乱流発生構造として１つ以上の屈曲部分２３５を有する管状の流路であってもよい。細胞懸濁液が屈曲部分２３５を通過する際に、乱流が発生し、細胞懸濁液が攪拌される。これにより、細胞懸濁液において細胞の沈殿等により細胞の分布が不均一になることを防ぎ、収容部２３Ａは、より均一な細胞への物質の導入が可能になる。また、エレクトロポレーション後に、収容部２３Ａは、細胞膜に穴が開いた細胞と細胞に導入する物質とが接触する機会が増え、細胞への物質の導入が促進される。さらに、流路２３４が屈曲部分２３５を有することで、収容部２３Ａ内により高密度で流路２３４を設置することができ、流路２３４の長さを長くすることができる。流路２３４の断面の形状及び大きさは、１回のエレクトロポレーションで処理される細胞懸濁液の量及び種類に応じて任意に定められるが、例えば、直径１ｍｍ～数ｍｍの円形とされてもよい。また、流路２３４全体の容量は、１回のエレクトロポレーションで処理される細胞懸濁液の量に応じて任意に定められるが、例えば、１００ミリリットルである。
　収容部２３Ａの流路２３４は、図３に示されるように対向方向に沿う断面視において図示される屈曲部分２３５Ａと、図４に示されるように対向方向に直交する断面視において図示される屈曲部分２３５Ｂとを有する。図３に示される屈曲部分２３５Ａは、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａと交差する方向である面外方向に屈曲する。また、図４に示される屈曲部分２３５Ｂは、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａに沿う方向である面内方向に屈曲する。すなわち、収容部２３Ａの流路２３４は、立体的に（３次元的に）屈曲している。これにより、細胞懸濁液が流路２３４を通過する際に、より複雑な乱流が発生し、細胞懸濁液が攪拌されやすくなる。ただし、収容部２３Ａの流路２３４は、面外方向に屈曲する屈曲部分２３５Ａ及び面内方向に屈曲する屈曲部分２３５Ｂのいずれか一方を有し、平面的に（２次元的に）屈曲していてもよい。以降の説明において、屈曲部分２３５Ａ及び２３５Ｂを特に区別しない場合、単に、屈曲部分２３５と総称する。
　収容部２３Ａの流路２３４が乱流発生構造として有する１つ以上の屈曲部分２３５の形状は、図３及び図４に示される形状に限られない。図５に、図４に示される収容部２３Ａの流路２３４の変形例を示す。図５は、収容部２３Ａの図４と同位置での断面図である。図５に示されるように、流路２３４は、複数の直線状の流路がＵ字形の屈曲部分２３５を介して連結されていてもよい。また、図５に示されるように、注入ポート２４Ａ及び放出ポート２４Ｂは、対向方向に沿って見た平面視で、収容部２３Ａに対して同一方向に設けられていてもよい。
　図６は、収容部２３Ａの流路２３４の第２の変形例を示す図である。図６に示されるように、収容部２３Ａの流路２３４には、乱流発生構造として１つ以上の障壁２３６が設けられていてもよい。図６に示されるように、障壁２３６は、流路２３４の一部の断面を狭めるように設けられていてもよい。これにより、図６に矢印で示されるように、細胞懸濁液が障壁２３６を通過する際に、乱流が発生し、細胞懸濁液が攪拌される。かかる構成によれば、流路２３４内で乱流を発生させるために必ずしも流路２３４に屈曲部分２３５を設ける必要がなく、収容部２３Ａの形状をより柔軟に設計することができる。例えば、直線状の流路２３４とすることで、収容部２３Ａを細長い形状とすることもできる。ただし、収容部２３Ａの流路２３４は、乱流発生構造として、屈曲部分２３５と障壁２３６との両方を備えていてもよい。
　次に、図７、図８及び図９を参照して、物質導入ユニット２Ａの変形例である物質導入ユニット２Ｂについて説明する。図７は、物質導入ユニット２Ｂの概略構成を示す、概略図である。図８は、図７に示される物質導入ユニット２ＢのＩＩＩ－ＩＩＩ’における断面図である。具体的には、図８は、図７に示される物質導入ユニット２Ｂを、ＩＩＩ－ＩＩＩ’において対向方向に切断した断面図である。図９は、図７に示される物質導入ユニット２ＢのＩＶ－ＩＶ’における断面図である。具体的には、図９は、図７に示される物質導入ユニット２Ｂを、ＩＶ－ＩＶ’において対向方向と直交する方向に切断した断面図である。物質導入ユニット２Ｂは、収容部２３Ｂが袋状の容器ではない点で、物質導入ユニット２Ａと異なっている。以下に、物質導入ユニット２Ａと異なる点を中心に物質導入ユニット２Ｂについて説明する。なお、物質導入ユニット２Ａと同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。以降の説明において、物質導入ユニット２Ａ及び２Ｂを特に区別しない場合、単に、物質導入ユニット２と総称する。また、収容部２３Ａ及び２３Ｂを特に区別しない場合、単に、収容部２３と総称する。
　図７に示されるように、物質導入ユニット２Ｂは、第１電極２１と、第２電極２２と、収容部２３Ｂと、ポート２４と、を備えている。物質導入ユニット２Ｂは、物質導入ユニット２Ａと同様に物質導入装置１から取り外し可能であってもよい。これにより、エレクトロポレーション実施後、物質導入ユニット２Ｂを、物質導入装置１から取り外して、導入済みの細胞懸濁液が収容された容器として持ち運ぶことができる。
　収容部２３Ｂは、第１電極２１の第１電極面２１Ａと第２電極２２の第２電極面２２Ａとの間に配置されている。具体的には、図８及び図９に示されるように、収容部２３Ｂは、第１電極面２１Ａと第２電極面２２Ａとの間に挟まれた空間の周囲の側方を囲む、絶縁材料で形成された側壁２３７を備えている。絶縁材料は、例えばプラスチック、ガラス、シリコン、又はクォーツ等であってもよい。少なくとも収容部２３Ｂの側壁２３７は、上述した可撓性を有する袋状の収容部２３Ａの側壁と異なり、第１電極２１及び第２電極２２の自重が作用しても自立可能な程度の硬質な材料により構成されている。側壁２３７は、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａに接着等により固定されている。これにより、第１電極面２１Ａと第２電極面２２Ａとの距離が常に一定に保たれる。
　ポート２４は、収容部２３Ｂの側壁２３７に設けられる。これにより、ポート２４が、エレクトロポレーション実施の際に妨げとなりにくい。ポート２４には、物質導入ユニット２Ａと同様に、注入ポート２４Ａと、放出ポート２４Ｂと、が含まれていてもよい。本実施形態では、注入ポート２４Ａ及び放出ポート２４Ｂは、収容部２３Ｂの側壁２３７のうち、対向方向に沿って見た平面視で、第１電極面２１Ａを挟む両側の位置に設けられている。
　収容部２３Ｂは、細胞及び物質を含む細胞懸濁液を収容可能な流路２３４を内部に区画する。収容部２３Ｂの流路２３４は、１つ以上の乱流発生構造を有する。図９に示されるように、収容部２３Ｂの流路２３４は、注入ポート２４Ａから放出ポート２４Ｂまで続いている。流路２３４は、例えば、収容部２３Ｂに埋設されている、導電性材料で形成された送液チューブにより構成されてもよい。収容部２３Ｂの流路２３４以外の部分は、中空とされていてもよく、或いは、導電性材料が充填されていてもよい。収容部２３Ｂの流路２３４の形状及び構造は、上述した物質導入ユニット２Ａの流路２３４の形状及び構造、或いは流路２３４の変形例の形状及び構造とされてもよい。
　以上述べたように、本開示に係る物質導入装置１は、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する物質導入装置１であって、物質導入ユニット２と、電圧印加部３と、を備える。物質導入ユニット２は、対向して配置される第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａと、第１電極面２１Ａと第２電極面２２Ａとの間に配置され、細胞及び物質を含む細胞懸濁液を収容可能な流路２３４を内部に区画する収容部２３と、を備える。収容部２３の流路２３４は、１つ以上の乱流発生構造を有する。電圧印加部３は、第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａの間に電圧を印加可能である。かかる構成によれば、細胞懸濁液が収容部２３に注入されてから放出されるまでに間に流路２３４を通過することで、細胞懸濁液に乱流が発生し、細胞懸濁液が攪拌される。これにより、物質導入装置１は、細胞懸濁液における細胞と細胞に導入する物質の混合状態を向上させることができ、より均一な細胞への物質の導入が可能になる。したがって、物質導入装置１は、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する技術の有用性を向上させることができる。
　本開示に係る物質導入装置１では、物質導入ユニット２は、物質導入装置１から取り外し可能であることが好ましい。かかる構成によれば、エレクトロポレーション実施後、物質導入ユニット２を、物質導入装置１から取り外して、導入済みの細胞懸濁液が収容された容器として持ち運ぶことができる。
　本開示に係る物質導入ユニット２は、エレクトロポレーションによる細胞への物質の導入に用いられる物質導入ユニット２であって、対向して配置される第１電極面２１Ａ及び第２電極面２２Ａと、第１電極面２１Ａと第２電極面２２Ａとの間に配置され、細胞及び物質を含む細胞懸濁液を収容可能な流路２３４を内部に区画する収容部２３と、を備え、収容部２３の流路２３４は、内部に１つ以上の乱流発生構造を有する。かかる構成によれば、細胞懸濁液が収容部２３に注入されてから放出されるまでに間に流路２３４を通過することで、細胞懸濁液に乱流が発生し、細胞懸濁液が攪拌される。これにより、物質導入ユニット２は、細胞懸濁液における細胞と細胞に導入する物質の混合状態を向上させることができ、より均一な細胞への物質の導入が可能になる。したがって、物質導入ユニット２は、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する技術の有用性を向上させることができる。
　本開示に係る物質導入ユニット２では、流路２３４は、乱流発生構造として１つ以上の屈曲部分２３５を有する管状の流路２３４であることが好ましい。かかる構成によれば、物質導入ユニット２は、収容部２３内により高密度で流路２３４を設置することができ、収容部２３Ａ内に設けられる流路２３４の長さを長くすることができる。
　本開示に係る物質導入ユニット２では、流路２３４には、乱流発生構造として１つ以上の障壁２３６が設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、物質導入ユニット２は、流路２３４内で乱流を発生させるために必ずしも流路２３４に屈曲部分２３５を設ける必要がなく、収容部２３の形状をより柔軟に設計することができる。
　本開示に係る物質導入ユニット２では、収容部２３は、細胞懸濁液を収容部２３の流路２３４に注入する方向に細胞懸濁液の流れを規定する注入ポート２４Ａと、細胞懸濁液を収容部２３の流路２３４から放出する方向に細胞懸濁液の流れを規定する放出ポート２４Ｂと、を含むことが好ましい。かかる構成によれば、収容部２３の流路２３４への細胞懸濁液の注入及び放出が容易になり、物質導入ユニット２の利便性が更に向上する。
　本開示に係る物質導入ユニット２Ａでは、収容部２３Ａは、導電性材料で形成された、可撓性を有する袋状の収容部２３Ａであることが好ましい。かかる構成によれば、収容部２３Ａを変形させることで、第１電極面２１Ａと第２電極面２２Ａとの間の距離を、エレクトロポレーションを実施するために適切な距離に変更することができる。
　本開示に係る物質導入ユニット２Ａでは、収容部２３Ａは、物質導入ユニット２から取り外し可能であることが好ましい。かかる構成によれば、エレクトロポレーション実施後、収容部２３Ａを、物質導入装置１及び物質導入ユニット２から取り外して、導入済みの細胞懸濁液が収容された容器として持ち運ぶことができる。
　本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが可能であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段又は各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段又はステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
　例えば、上述した実施形態において、物質導入装置１が制御部５を備え、制御部５により電圧印加部３が制御されるものとして説明された。しかしながら、物質導入装置１は、制御部５を備えずに、人間により、電圧印加部３が制御されてもよい。これにより、物質導入装置１の製造コストを抑え、物質導入装置１を安価で提供することができる。
　１　物質導入装置
　２（２Ａ、２Ｂ）　物質導入ユニット
　２１　第１電極
　２１Ａ　第１電極面
　２２　第２電極
　２２Ａ　第２電極面
　２３（２３Ａ、２３Ｂ）　収容部
　２３１　上面
　２３２　下面
　２３３　側面
　２３４　流路
　２３５（２３５Ａ、２３５Ｂ）　屈曲部分
　２３６　障壁
　２３７　側壁
　２４　ポート
　２４Ａ　注入ポート
　２４Ｂ　放出ポート
　３　電圧印加部
　４　保持部
　４１　第１保持部材
　４２　第２保持部材
　５　制御部
　５１　メモリ
　５２　プロセッサ
　１０　導入前バッグ
　１１　導入済みバッグ
 

Claims (8)

  1. 　エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する物質導入装置であって、
    　物質導入ユニットと、
    　電圧印加部と、を備え、
    　前記物質導入ユニットは、
    　　対向して配置される第１電極面及び第２電極面と、
    　　前記第１電極面と前記第２電極面との間に配置され、前記細胞及び前記物質を含む細胞懸濁液を収容可能な流路を内部に区画する収容部と、を備え、
    　前記流路は、１つ以上の乱流発生構造を有し、
    　前記電圧印加部は、前記第１電極面及び前記第２電極面の間に電圧を印加可能である、物質導入装置。
  2. 　前記物質導入ユニットは、前記物質導入装置から取り外し可能である、請求項１に記載の物質導入装置。
  3. 　エレクトロポレーションによる細胞への物質の導入に用いられる物質導入ユニットであって、
    　対向して配置される第１電極面及び第２電極面と、
    　前記第１電極面と前記第２電極面との間に配置され、前記細胞及び前記物質を含む細胞懸濁液を収容可能な流路を内部に区画する収容部と、を備え、
    　前記流路は、１つ以上の乱流発生構造を有する、物質導入ユニット。
  4. 　前記流路は、乱流発生構造として１つ以上の屈曲部分を有する管状の流路である、請求項３に記載の物質導入ユニット。
  5. 　前記流路には、乱流発生構造として１つ以上の障壁が設けられている、請求項３又は４に記載の物質導入ユニット。
  6. 　前記収容部は、
    　　前記細胞懸濁液を前記流路に注入する方向に前記細胞懸濁液の流れを規定する注入ポートと、
    　　前記細胞懸濁液を前記流路から放出する方向に前記細胞懸濁液の流れを規定する放出ポートと、
    を含む、請求項３から５のいずれか一項に記載の物質導入ユニット。
  7. 　前記収容部は、導電性材料で形成された、可撓性を有する袋状の収容部である、請求項３から６のいずれか一項に記載の物質導入ユニット。
  8. 　前記収容部は、前記物質導入ユニットから取り外し可能である、請求項７に記載の物質導入ユニット。
     
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