WO2023042859A1 - 細胞群運動特性測定方法、細胞群測定デバイス - Google Patents

細胞群運動特性測定方法、細胞群測定デバイス Download PDF

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WO2023042859A1
WO2023042859A1 PCT/JP2022/034442 JP2022034442W WO2023042859A1 WO 2023042859 A1 WO2023042859 A1 WO 2023042859A1 JP 2022034442 W JP2022034442 W JP 2022034442W WO 2023042859 A1 WO2023042859 A1 WO 2023042859A1
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WO
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cell
cell group
cells
group
support
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PCT/JP2022/034442
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English (en)
French (fr)
Inventor
良和 長垣
紀之 河原
謙介 加藤
Original Assignee
株式会社幹細胞＆デバイス研究所
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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
    • C12M1/34—Measuring or testing with condition measuring or sensing means, e.g. colony counters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms

Definitions

  • the present invention relates to a cell group movement characteristic measuring method and a cell group measuring device.
  • motility characteristics are measured to evaluate whether or not a group of cultured cells has acquired a motility function.
  • cell groups in order to search for drugs that are effective against diseases involving muscles such as muscle diseases and heart diseases, cell groups, particularly muscle tissue, are examined while the drug is brought into contact with the movement characteristics of the muscle tissue. Evaluation is done.
  • Known methods for evaluating or measuring the movement characteristics of a cell group include a method for measuring the membrane potential of the cell group and a method for photographing or observing the movement of the cell group.
  • Patent Literature 1 discloses a cardiomyocyte evaluation method in which movement of the cardiomyocyte is detected for each of a plurality of partial regions constituting a captured image of the cardiomyocyte, and the movement of the detected cardiomyocyte movement is detected. calculating the absolute value of the amount of movement, expressing the waveform change over time of the calculated absolute value of movement amount, controlling to display waveform information corresponding to the contraction and relaxation of the cardiomyocyte, and contracting the cardiomyocyte Alternatively, a cardiomyocyte evaluation method for detecting peaks of relaxation waveforms is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a contractile cell cluster consisting of a plurality of contractile cells cultured on a predetermined cell scaffold, wherein the individual contractile cells perform contraction and relaxation movements as one unit by synchronized contraction and relaxation movements. A method for calculating the contraction-relaxation motion characteristics of cell clusters is disclosed.
  • US Pat. No. 6,200,302 discloses a substrate and two or more retention structures supported by the substrate, wherein the two or more retention structures are tissue constructs seeded onto the substrate during formation of the tissue construct. at least one retaining structure comprising a stabilizing feature for stabilizing the position of the tissue construct during formation, the stabilizing feature interfacing with the substrate; A microfabrication platform for forming tissue constructs is disclosed that is provided at a position intermediate to the distal end of the retaining structure.
  • Patent Document 4 describes a microfabricated platform comprising at least one microwell containing a pair of microcantilevers, surrounded by a plurality of ridges, each microcantilever comprising a cap at its end. is disclosed.
  • Patent No. 6504417 WO2021/6286 Japanese Patent Publication No. 2016-504022 WO2013/56019
  • Patent Documents 1 and 2 the movement characteristics of a two-dimensionally cultured cell group are evaluated. There is a requirement to evaluate or measure
  • Patent Documents 3 and 4 As a method for three-dimensionally culturing a cell group, a method of forming a cell group across a pair of cell supports is known, as in Patent Documents 3 and 4, for example.
  • a pair of cell supports and a storage portion that stores a cell culture medium are made of a material that easily adsorbs low-molecular-weight compounds such as drugs.
  • the test substance When attempting to evaluate or measure the motility characteristics of a group of cells cultured three-dimensionally in the coexistence of a substance, the test substance adsorbs to the materials that make up the pair of cell supports and the container, and the effect of the test substance is lost. There is a problem that it is difficult to evaluate quantitatively.
  • the object of the present invention is to provide a novel method for measuring the motility characteristics of a three-dimensionally cultured cell group.
  • a method for measuring the movement characteristics of a cell group detects the movement characteristics of a cell group formed across a pair of cell scaffolds by detecting the movement of the cell scaffolds.
  • the cell support has a support base and a columnar portion extending from the support base, and the columnar portion of at least one of the pair of cell supports is the support It has an elastic first portion extending from a base and a second portion connected to the first portion, the second portion having a lower substance adsorption property than the first portion, and the second portion having the A group of cells is formed.
  • a device for culturing a cell group and/or measuring the motility properties of the cell group comprises a pair of cell supports for holding the cell group,
  • Each of the cell scaffolds has a support base and a columnar portion extending from the support base, and the columnar portion of at least one of the pair of cell scaffolds has an elastic structure extending from the support base. It has a first portion and a second portion connected to the first portion, the second portion being less adsorbent than the first portion.
  • the cell group when measuring the movement characteristics of the cell group, the cell group is not directly observed, but the movement of the cell support is detected.
  • the motor characteristics of the movement of the group as a whole can be measured.
  • the substance adsorption property of the part where the cell group is formed is low, even if the motility characteristics of the cell group are measured while the cell group is coexisting with the test substance such as a drug, the test substance does not adsorb to the cell support. It is unlikely that the concentration of the test substance will change over time. Therefore, according to this aspect, it is possible to measure the motility characteristics of a cell group with high accuracy, and in particular to quantitatively evaluate information on the influence of a test substance such as a drug on the motility characteristics of a cell group.
  • a culture medium containing cells and a hydrogel is arranged so as to surround at least a part of the columnar portions of the pair of cell supports, and then the hydrogel is solidified, so that the cell group is reduced to the one cell support.
  • a step of forming across a pair of cell supports may be further included. According to this aspect, it is possible to form a cell group using arbitrary cells and measure the motility properties of the cell group, thus providing a more versatile method for measuring the motility properties of the cell group. I can do it.
  • the step of measuring the movement characteristics of the cell group includes detecting the movement of the cell support, and moving the cell group based on the obtained information about the movement of the cell support. and obtaining information about the characteristics. According to this aspect, it tends to be possible to measure the movement characteristics of the cell group with higher accuracy.
  • the cell population may comprise muscle cells. According to this aspect, it may be possible to measure the motion characteristics of, for example, skeletal muscle tissue, cardiac muscle tissue and smooth muscle tissue, including muscle cells.
  • the muscle cells may be derived from primary cultured cells, established cell lines, or differentiated cells from pluripotent stem cells.
  • the muscle cells may be skeletal muscle cells.
  • the muscle cells may be derived from a subject with a disease involving muscle. According to this aspect, it is possible to reproduce muscle tissue in a subject having a muscle-related disease, and it can be suitably used to clarify the pathology of the disease.
  • the second portion may have a projecting portion for holding the cell cluster, and the cell cluster may be formed in the second portion so as to cover the projecting portion.
  • the cell group is stably formed on the cell support, and the portion of the cell support where the cell group is formed can be known in advance, so that the contractile force of the cell group can be calculated with higher accuracy. can be done.
  • the cell support having the first portion and the second portion has a spring rate when a stress is applied substantially perpendicularly to the length direction of the columnar portion in the portion where the cell group is formed.
  • the constant may be 0.30 ⁇ N/ ⁇ m or more and 1.0 ⁇ N/ ⁇ m or less.
  • the cell scaffold tends to displace within a displacement range suitable for the general contractile force of the cell group, providing a more versatile method for measuring the movement characteristics of the cell group. I can do it.
  • any of the above aspects by detecting the movement of the cell support in the coexistence of the cell group and the test substance, information about the influence of the test substance on the motility characteristics of the cell group is obtained. good too. According to this aspect, it is possible to obtain information such as whether the test substance activates or suppresses the motility characteristics of the cell group.
  • the information about the test substance may be information about the toxicity of the test substance.
  • the cell group is a cell group produced using at least one of myoblasts and muscle cells derived from a subject with a muscle-related disease, and the cell group and the test substance coexist.
  • the efficacy of the test substance against the disease may be evaluated by causing the cell substrate to move and detecting the movement of the cell support.
  • the disease may be a disease involving cardiac muscle or skeletal muscle.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a state in which cell clusters are formed in the cell cluster measurement device of the present embodiment
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a method for forming cell clusters in the cell cluster measurement device of the present embodiment
  • 1 is a block diagram showing an example of a physical configuration of a cell cluster measuring device of this embodiment
  • FIG. It is a block diagram showing an example of the functional configuration of the cell cluster measuring device of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a flow chart showing an example of processing of the method for measuring cell group motility characteristics of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of data that can be output by the system for measuring cell cluster motility characteristics of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of data that can be obtained by the drug efficacy evaluation method of this embodiment.
  • FIG. 1 shows the dimensions in plan view of the member that (a) Bottom view of members constituting support base 23, (b) AA cross-sectional view of members constituting support base 23, (c) Members constituting substrate 24 of the device for measuring cell clusters prepared in Examples and (d) the dimensions of the members constituting the substrate 24 in the AA cross-sectional view.
  • FIG. 2 shows dimensions in (a) a plan view and (b) a BB cross-sectional view of a cell cluster forming container for a cell cluster measuring device fabricated in an example.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a system for measuring cell group motility characteristics according to this embodiment.
  • a cell group kinetic property measuring system 1 includes a cell group measuring device 2 including a cell group 21 formed across a pair of cell scaffolds 20, and measures the kinetic properties of the cell group 21. and a cell cluster measuring device 3 for evaluation.
  • the cell cluster measurement device 3 includes an imaging unit 31, a storage unit 32, and an imaging data analysis unit 33, for example.
  • the imaging unit 31 captures an image of the cell cluster measuring device 2 to obtain imaging data.
  • the imaging data may include the cell group 21 .
  • the imaging data is a moving image or a plurality of images including a plurality of frames.
  • the storage unit 32 stores, for example, imaging data acquired by the imaging unit 31 .
  • the memory may be temporary.
  • the imaging data analysis unit 33 analyzes the imaging data stored in the storage unit 32 to calculate and output the motion characteristics of the cell group 21 .
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the cell cluster measuring device 2.
  • FIG. 2(a) is a perspective view showing the configuration (internal configuration) of the cell cluster measurement device 2
  • FIGS. 2(b) and 2(c) respectively house the cell cluster measurement device 2 shown in FIG. 2(a).
  • 3 is a perspective view and a cross-sectional view taken along line A--A when housed in a portion 25.
  • the cell cluster measurement device 2 shown in FIG. 2(a) includes a pair of cell supports 20 for holding cell clusters.
  • the cell support 20 has a support base 23 and columnar portions 22 extending from the support base 23 .
  • one columnar portion 22a of the pair of cell scaffolds 20 extends from the support base 23a and has an elastic first portion 221 and a second portion connected to the first portion 221. and a portion 222 .
  • the second portion 222 is configured to have lower material adsorption than the first portion 221 .
  • the other columnar portion 22b of the pair of cell supports 20 consists of a rigid columnar portion 220 extending from the support base 23b. It is preferable that the rigid columnar portion 220 is configured to have lower substance adsorption than the first portion 221 .
  • the cell cluster measuring device 2 shown in FIG. 2(a) may be housed in a housing section 25 for housing cell culture medium and the like, as shown in FIGS. 2(b) and 2(c).
  • the cell support 20 is housed inside the housing portion 25 .
  • each configuration of the cell cluster measuring device 2 will be described in detail with reference to FIG.
  • One of the cell supports 20 has a support base 23a and a columnar part 22a including a first part 221 extending from the support base 23a and a second part 222 connected to the first part 221.
  • the support base 23a holds the first portion 221 by fitting the first portion 221 into a hole provided in the support base 23a.
  • the first portion 221 may be detachably attached to the support base 23a, or may be integrally attached to the support base 23a in a non-removable manner.
  • the support base 23a and the first portion 221 may be adhered with a suitable adhesive.
  • the second portion 222 is connected to the first portion 221 . Since the materials forming the second portion 222 and the first portion 221 are different from each other, the first portion 221 and the second portion 222 are connected by means for connecting members made of different materials. Examples of such means include physical fitting such as fitting, connection using another member for connection, welding of one member by welding, joining by molecular bonding, and adhesion using an adhesive or the like. etc.
  • FIG. 2 shows a mode in which the end portion of the first portion 221 and the end portion of the second portion 222 are adhered or welded.
  • the connecting means may be any of the above as long as it does not inhibit the effects of the present embodiment, and is preferably a means with low cytotoxicity.
  • the bonding surface of the member X is subjected to silane treatment, and then the bonding surfaces of the members X and Y are subjected to plasma treatment.
  • silane treatment may be implemented by doing
  • the above silane treatment may be omitted.
  • the second portion 222 has a projecting portion 2221 for holding the cell group.
  • the protruding portion 2221 is substantially cylindrical (disk-shaped).
  • the height and width of the projecting portion 2221 are not particularly limited. and a width (radius) of The second portion 222 has, for example, a portion A that has a first width and is connected to the first portion 221, and a portion that has a second width smaller than the first width and is connected to the portion A.
  • the fourth width may be the same as or different from the second width.
  • the third width may be greater than the second width and the fourth width and greater than or equal to the first width.
  • the third width may be the same as or different from the first width.
  • the portion C corresponds to the projecting portion 2221
  • the portion D corresponds to the tip of the columnar portion 22a.
  • the first portion 221 and the second portion 222 are directly connected, but even if the first portion 221 and the second portion 222 are connected via a third portion made of a different material, good.
  • the nature of the third portion is not particularly limited. That is, the second portion 222 may be directly or indirectly connected to the first portion 221 .
  • the other side of the cell support 20 has a support base 23b and a columnar portion 22b including a rigid columnar portion 220 extending from the support base 23b.
  • the support base 23b holds the rigid columnar part 220 by fitting the rigid columnar part 220 into a hole provided in the support base 23b.
  • the rigid columnar portion 220 may be detachably attached to the support base 23b, or may be integrally attached to the support base 23b so as not to be detachable.
  • the support base 23b and the rigid columnar portion 220 may be adhered with a suitable adhesive.
  • the rigid columnar portion 220 is shown as one member in FIG. 2, it may consist of a plurality of members.
  • the connecting portions may be connected by a means for connecting members made of different materials. Examples of such means include means similar to those exemplified as means for connecting the first portion 221 and the second portion 222 .
  • the rigid columnar portion 220 has a protruding portion 2201 for holding the cell group.
  • the configuration of the protruding portion 2201 may be similar to that of the protruding portion 2221 .
  • the rigid columnar portion 220 has, for example, a portion A that has a first width and is connected to the support base 23b, and a portion B that has a second width smaller than the first width and is connected to the portion A. , a portion C that has a third width and is connected to portion B, and a portion D that has a fourth width smaller than the first width and is connected to portion C.
  • the fourth width may be the same as or different from the second width.
  • the third width may be greater than the second width and the fourth width and greater than or equal to the first width.
  • the third width may be the same as or different from the first width.
  • the portion C corresponds to the projecting portion 2201
  • the portion D corresponds to the tip of the columnar portion 22b.
  • the columnar portion 22a and the columnar portion 22b may have different shapes.
  • the columnar portions 22a and 22b are shown as cylinders in FIG. 2, their cross-sectional shape is not particularly limited as long as they are substantially columnar.
  • the cross-sectional shape of the columnar portions 22a and 22b may be, for example, elliptical, triangular, rectangular, and other polygonal shapes.
  • the cross-sectional shapes of the columnar portions 22a and 22b may be the same or different.
  • the projecting portions 2201 and 2221 may not be formed.
  • the first portion 221 is a member having elasticity
  • the second portion 222 is a member having lower substance adsorption than the first portion 221 .
  • the first portion 221 may be made of an elastic member
  • the second portion 222 may be made of a member having low substance adsorption.
  • That the first portion 221 has elasticity means that when a stress that attempts to deform the first portion 221 is applied, a force that attempts to return the first portion 221 to its original shape acts on the first portion 221, and when the stress is removed, the first portion 221 is elastic. It means that one portion 221 returns to the state before stress is applied.
  • the first portion 221 has an elastic deformation region that does not undergo plastic deformation due to the normal contractile force of the cell group.
  • the first portion 221 preferably exhibits linear elasticity within a range in which a normal contractile force of a group of cells is applied.
  • the first portion 221 may have an elastic deformation region or exhibit linear elasticity at least until a stress of, for example, 100 ⁇ N, preferably 300 ⁇ N, more preferably 500 ⁇ N, even more preferably 1.0 mN is applied. good.
  • the material forming the first portion 221 is not particularly limited as long as it has elasticity. Non-limiting examples of materials include polydimethylsiloxane (PDMS), urethane-based resins, rubber, and the like. These materials may be used singly or in combination of two or more.
  • a member with low substance adsorption means a member with low adsorption of substances such as drugs.
  • Adsorption includes not only adsorption of a substance on the surface of the member, but also infiltration of the substance into the interior of the member.
  • substances are typically low-molecular-weight compounds with a molecular weight of 800 or less (or 700 or less, 600 or less, or 500 or less), but also include high-molecular compounds such as proteins or biomolecules. Therefore, the second portion 222 is configured such that the amount of substance adsorbed on its surface and/or the amount of substance infiltrating into the interior of the member is lower than that of the first portion 221 .
  • the member X when the member X is configured to have a lower substance adsorption property than the member Y, the member X adsorbs a substance such as a drug on the member surface and/or inside the member compared to the member Y.
  • the member X is made of a material that has relatively low adsorption of low-molecular-weight compounds or high-molecular-weight compounds compared to the material that constitutes the member Y.
  • the surface of member X is coated to suppress adsorption of low-molecular-weight compounds or high-molecular-weight compounds; and (3) a combination of (1) and (2). including being there.
  • the material of the second portion 222 can be appropriately selected according to the test substance to be tested. That is, the second portion 222 may easily adsorb other substances as long as the test substance to be tested has a lower adsorption property than the first portion 221 . Therefore, when a low-molecular-weight compound is used as a test substance, a member having low adsorption properties for low-molecular-weight compounds may be used as the second portion 222. When a high-molecular-weight compound such as protein is used as a test substance, the A member having a low polymer compound adsorption property may be used.
  • the member having low low-molecular-weight compound adsorption at least its surface is made of polyethylene (PE, especially HDPE), polymethyl methacrylate (PMM), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), or polypropylene.
  • PE polyethylene
  • PMM polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET polypropylene.
  • PP polyethylene naphthalate
  • COP polyethylene naphthalate
  • COC cycloolefin copolymer
  • PAN polyacrylonitrile
  • PEGDA polyethylene glycol diacrylate
  • metal glass, and ceramic. mentioned.
  • polystyrene, cycloolefin polymers, cycloolefin copolymers, polyethylene glycol diacrylates, metals, glasses, and ceramics are preferred. These materials may be used singly or in combination of two or more.
  • the member having low low-molecular-weight compound adsorptivity may be a member made of one or more of the above materials.
  • Examples of members with low polymer compound adsorption include members with a hydrophobic coating to suppress the physical adsorption of biological substances such as proteins, nucleic acids, and polysaccharides.
  • a conventionally known coating agent can be used as the hydrophobic coating.
  • the second portion 222 may have elasticity, or may be a rigid member having no elasticity.
  • the second portion 222 retains the cell cluster, so the second portion 222 is preferably made of a member with low cytotoxicity.
  • Both the member having low low-molecular-weight compound adsorption and the member having low high-molecular-weight compound adsorption tend to have low cytotoxicity.
  • metals with low cytotoxicity include Ti, SUS, and Mo.
  • SUS include conventionally known various SUS.
  • the second portion 222 may be coated to improve cell adsorption.
  • the ratio of the lengths of the first portion 221 and the second portion 222 is not particularly limited as long as the effects of the present embodiment can be achieved.
  • the length of the first portion 221 is preferably in a range such that the columnar portion 22a is displaced to a detectable extent by the normal contractile force of the cell group and has mechanical properties to the extent that plastic deformation does not occur. It is more preferable that the portion 22a has such mechanical properties as to exhibit linear elasticity within the range where the normal contractile force of the cell group is applied.
  • the length of the second portion 222 is preferably within a range in which the cell group can be sufficiently stably formed.
  • the length of the first portion 221 The length of the second portion 222 is, for example, in the range of 1:3 to 3:1, or 1:2 to 2:1 (including both end values, the same applies in this specification). It's okay.
  • the length of the first portion 221 may be, for example, 2.0 mm or more and 20 mm or less, or 5.0 mm or more and 15 mm or less.
  • the length of the second portion 222 may be, for example, 2.0 mm or more and 20 mm or less, or 5.0 mm or more and 15 mm or less.
  • the material of the first portion 221 and the ratio of the lengths of the first portion 221 and the second portion 222 are selected and adjusted so that the easiness of displacement of the columnar portion 22a against the contractile force of the cell group falls within a predetermined range.
  • the first portion 221 has a spring constant of 0.30 ⁇ N/ ⁇ m or more and 1.0 ⁇ N/ ⁇ m or less when a stress is applied to the projection portion 2221 substantially perpendicularly to the length direction of the columnar portion 22a.
  • the materials and length ratios of the first portion 221 and the second portion 222 may be selected and adjusted.
  • the spring constant when stress is applied substantially perpendicularly to the length direction of the columnar portion 22a in the portion where the cell group is formed is 0.30 ⁇ N/ ⁇ m or more. It should be 1.0 ⁇ N/ ⁇ m or less.
  • the columnar portion 22b is composed of a rigid columnar portion 220.
  • the term “stiffness” refers to a degree of deformation that is hardly deformed by a normal contractile force of a cell group (for example, a stress of 100 ⁇ N or less, preferably 300 ⁇ N or less, more preferably 500 ⁇ N or less, and still more preferably 1.0 mN or less). It means having strength.
  • the columnar portion 22b is composed of the rigid columnar portion 220, only the columnar portion 22a is displaced when the cell group 21 formed across the pair of cell scaffolds 20 contracts. Therefore, this aspect is preferable in that the dimensional change of the cell cluster 21 can be measured by detecting the movement of only the columnar portion 22a.
  • the material constituting the rigid columnar portion 220 is not particularly limited, for example, polyethylene (PE, especially HDPE), polymethyl methacrylate (PMM), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene ( PP), polyethylene naphthalate (PEN), cycloolefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), polyacrylonitrile (PAN), polyethylene glycol diacrylate (PEGDA), metals, glasses, and ceramics.
  • PE polyethylene
  • PE polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET polypropylene
  • PP polyethylene naphthalate
  • COP cycloolefin polymer
  • COC cycloolefin copolymer
  • PAN polyacrylonitrile
  • PEGDA polyethylene glycol diacrylate
  • metals glasses, and ceramics
  • polystyrene, cycloolefin polymers, cycloolefin copolymers, polyethylene glycol diacrylates, metals, glasses, and ceramics are preferred. These materials may be used singly or in combination of two or more.
  • the material forming the rigid columnar portion 220 may be the same as the material forming at least the surface of the second portion 222 .
  • support bases 23a and 23b support columnar portions 22a and 22b, respectively.
  • the cell cluster measurement device 2 may have a support base in which the support bases 23a and 23b are integrated.
  • the material constituting the support base 23 is not particularly limited, it is preferably a rigid material.
  • Support base 23 may be constructed of a variety of materials, such as metals, ceramics, polymers, glass, and rubber.
  • Support base 23 may be, for example, polycarbonate.
  • Support base 23 is connected to substrate 24 .
  • the substrate 24 has the role of holding the cell support 20, and in FIG. In FIG. 2 , the substrate 24 has a portion that abuts on the edge of the opening of the housing portion 25 and is configured so that the substrate 24 is fixed relative to the housing portion 25 .
  • the material forming the substrate 24 is not particularly limited, it is preferably a rigid material, and may be made of the same material as the support base 23 .
  • the cell support 20 is housed inside the housing portion 25.
  • a cell culture medium can be stored in the storage unit 25, and the test substance can be brought into contact with the cell group by adding the test substance to the cell culture medium.
  • the cell culture medium is preferably added to a height where part of the second portion 222 is immersed, and when the first portion 221 and the cell culture medium come into contact, the first portion 221 may adsorb the test substance. I don't like it because The cell culture medium may submerge the columnar portion 22a up to the portion A or portion B in the above description of the second portion 222 .
  • the storage unit 25 is not particularly limited as long as it can store a cell culture medium, and may be, for example, one of the wells of a multiwell plate for cell culture, or a dish for cell culture.
  • the storage unit 25 is preferably one well of a multiwell plate for cell culture, where the number of wells of the multiwell plate is, for example, 6 or more and 96 or less, preferably 12 or more and 48 or less, Typically 12 or 24.
  • the containing part 25 may be coated with an appropriate coating agent on its inner surface, that is, the surface containing the cell culture medium.
  • the coating agent may be appropriately selected according to the purpose, and may be, for example, a substance for reducing the absorbability of the test substance.
  • the length of the columnar portion 22 and the distance between the two cell supports 20 may be appropriately adjusted according to the size and depth of the storage portion 25 and/or the size of the cell group to be measured.
  • the distance between the centers of the columnar parts of a pair of cell supports may be, for example, 1.0 mm or more and 10 mm or less, or 2.0 mm or more and 8.0 mm or less.
  • the length of each columnar portion 22 may be, for example, 4.0 mm or more and 40 mm or less, or 10 mm or more and 30 mm or less.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA corresponding to FIG.
  • the cell group 21 is formed so as to straddle the projecting portions 2201 and 2221 in FIG.
  • the cell support 20 has tips 223 a and 223 b as portions not covered with the cell clusters 21 .
  • the tip portions 223a and 223b correspond to part of the portion D in the above description of the second portion 222 and the rigid columnar portion 220. As shown in FIG.
  • a cell group 21 is formed on a pair of cell supports 20 as shown in FIG. is measured by detecting Movement of the cell support 20 may be measured, for example, by detecting at least one of the tips 223a and 223b, especially the tip 223a.
  • the cell group 21 is not particularly limited as long as it has the property of spontaneously and/or exogenously moving.
  • the cell group 21 includes, for example, cells capable of contracting and relaxing movements.
  • Cell group 21 includes, for example, muscle cells and/or myoblasts.
  • the muscle cells contained in the cell group 21 are not particularly limited, and may be, for example, skeletal muscle cells, cardiac muscle cells, and smooth muscle cells.
  • a muscle cell may be a voluntary muscle cell or an involuntary muscle cell.
  • Muscle cells may be muscle cells derived from pluripotent stem cells or primary cultured cells, and may be cell lines.
  • Primary cultured cells retain many of their original cellular functions in vivo, and are therefore suitably used as a system for evaluating the effects of drugs and the like in vivo.
  • Pluripotent stem cells are suitable for use in evaluating human muscle cells and the like, because desired cells can be produced from a specific subject.
  • Primary cultured cells include cells derived from muscle tissue of mammals (eg, rodents such as mice and rats, or primates such as monkeys and humans).
  • animal dissection methods, tissue collection methods, cell separation/isolation methods, culture media, culture conditions, etc. can be selected from known methods, depending on the type of cells to be cultured. can be selected.
  • Pluripotent stem cells include, for example, embryonic stem cells (ES cells) and iPS cells.
  • ES cells embryonic stem cells
  • iPS cells Various types of muscle cells can be obtained by inducing differentiation of pluripotent stem cells using known differentiation induction methods.
  • Human iPS cells are preferred as iPS cells.
  • a cell group 21 formed across a pair of cell supports 20 is obtained by, for example, placing a culture medium containing cells and hydrogel so as to surround at least a portion of the two columnar portions 22a and 22b, and then It may be formed by solidifying the hydrogel. More specifically, the cell group 21 may be formed using the cell group forming container 26 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a situation when the cell cluster measuring device 2 is attached to a cell cluster forming container 26 for forming cell clusters over a pair of cell scaffolds 20. As shown in FIG. FIG. 4(a) is a perspective view including the cell cluster forming container 26, and FIG. 4(b) is a cross-sectional view taken along line AA corresponding to FIG. 4(a).
  • the cell cluster formation container 26 has a bottom portion 261 and side walls 262 extending from the periphery of the bottom portion 261, thereby forming a substantially cylindrical first cavity portion 27. As shown in FIG. Further, the bottom portion 261 is formed with a substantially elliptical cylindrical second cavity portion 28 having a substantially elliptical bottom surface smaller than the substantially circular bottom surface of the first cavity portion 27 . is connected to the cavity 28 of the .
  • the cell cluster measuring device 2 is attached to the cell cluster forming container 26 , at least a portion of the columnar portions 22 a and 22 b including the projecting portions 2221 and 2201 are accommodated in the second hollow portion 28 .
  • Second cavity 28 serves as a means for retaining culture medium around at least a portion of posts 22a and 22b. Therefore, after seeding a culture medium containing cells and hydrogel in the second cavity 28, the cell cluster measuring device 2 is attached to the cell cluster forming container 26, or the cell cluster measuring device 2 is attached to the cell cluster forming container 26. After mounting, a culture medium containing cells and hydrogel is seeded in the second cavity 28, and the cell cluster formation container 26 is heated, for example, to about 37 ° C., and seeded in the second cavity 28.
  • the cell group 21 may be formed by solidifying the hydrogel.
  • the substrate 24 may have a portion that abuts on the edge of the side wall 262 so that the substrate 24 is fixed relative to the cell cluster formation container 26 .
  • the cell cluster measurement device 3 acquires the imaging data of the cell cluster measurement device 2 and outputs information regarding the motion characteristics of the cell cluster 21 .
  • the imaging data of the cell cluster measuring device 2 may be either imaging data from the side surface of the cell cluster measuring device 2 or imaging data from the bottom surface as long as the movement of the cell scaffold 20 corresponding to the movement of the cell cluster 21 can be detected. It's okay.
  • a case of acquiring image data from the bottom surface of the cell cluster measurement device 2 will be described below, but the same applies to the case of acquiring image data from the side surface.
  • the cell cluster measurement device 2 is imaged by the imaging unit 31 while being housed in the housing unit 25 (that is, the mode shown in FIG. 3).
  • the cell cluster measuring device 2 does not necessarily have to be housed in the housing section 25 .
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of the physical configuration of the cell cluster measuring device 3.
  • the cell group measurement device 3 shown in FIG. It has a system bus 47 for connection.
  • the RAM 41 is a rewritable memory and serves as a main memory.
  • the RAM 41 may be composed of, for example, a semiconductor memory element, and stores programs such as applications executed by the CPU 44 and various data.
  • the ROM 42 is a memory from which data can only be read, and may be composed of, for example, a semiconductor memory element.
  • the ROM 42 stores programs such as firmware and data, for example.
  • the storage 43 is a rewritable memory and serves as an auxiliary memory.
  • the storage 43 may be composed of, for example, a semiconductor memory element, an optical disk, a HDD (hard disk drive), or a magnetic tape, and stores programs and various data.
  • the CPU 44 is a control unit that controls execution of programs stored in the RAM 41 and/or ROM 42, and performs data calculation and processing. Under the control of the CPU 44, the cell cluster measurement device 3 implements functions related to measurement of the movement characteristics of various cell clusters.
  • the CPU 44 receives information input from the input unit 45 , displays the calculation results of the input information on the display unit 46 , and stores them in various storage devices such as the RAM 41 and the storage 43 .
  • the input unit 45 is a portion that receives input to the cell cluster measurement device 3, and includes imaging data acquisition means such as a camera and video, and a keyboard, mouse, microphone, and/or touch panel for receiving input from the user.
  • the imaging data acquisition means may be, for example, a camera, a microscope, or a camera attached to the microscope.
  • the display unit 46 is a portion that visually displays the calculation result by the CPU 44, and may be configured by, for example, a liquid crystal display or an organic EL display.
  • the CPU 44 executes a cell cluster movement characteristic measurement program to realize various functions described using FIG. It should be noted that these physical configurations are examples, and do not necessarily have to be independent configurations.
  • the cell group measurement device 3 may include an LSI (Large-Scale Integration) in which the CPU 44, RAM 41, ROM 42 and/or storage 43 are integrated.
  • LSI Large-Scale Integration
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the cell cluster measuring device 3. As shown in FIG. A cell cluster measuring device 3 shown in FIG. These functional configurations are examples and do not necessarily have to be independent configurations.
  • the imaging unit 31 can be realized by the RAM 41, the CPU 44, the input unit 45, and the cell group motion characteristic measurement program stored in the ROM 42 or the storage 43, for example.
  • the imaging unit 31 acquires imaging data (enlarged moving images or enlarged images) of the cell cluster measuring device 2 through, for example, a microscope under the control of the CPU 44 .
  • the imaging unit 31 outputs the acquired imaging data to the storage unit 32 , the imaging data analysis unit 33 and the output unit 34 .
  • the CPU 44 controls the imaging section 31 so that at least part of the cell substrate 20 of the cell cluster measuring device 2 is included in the acquired imaging data.
  • the acquired imaging data includes a moving image or a plurality of images including two or more frames.
  • each frame included in a moving image and each image included in a series of images are collectively referred to as "each frame" of captured data.
  • the imaging range of the imaging unit 31 is fixed, and the movements of the cell group 21 and the cell support 20 are tracked. It is preferable that it is set so as not to
  • the storage unit 32 can be realized by the RAM 41, the ROM 42, and the storage 43, for example.
  • the storage unit 32 acquires imaging data from the imaging unit 31 and stores it. It also stores information about the movement characteristics of the cell group analyzed by the imaging data analysis unit 33 .
  • the storage unit 32 outputs the stored data to the captured data analysis unit 33 and the output unit 34 .
  • the imaging data analysis unit 33 can be realized by the RAM 41, the CPU 44, the ROM 42, the storage 43, and the input unit 45, for example.
  • the imaging data analysis unit 33 acquires imaging data from the imaging unit 31 or acquires imaging data stored in the storage unit 32 and analyzes the imaging data. Specifically, while referring to information such as parameters input by the input unit 45 as necessary, information about the movement characteristics of the cell group is extracted from the imaging data.
  • the imaging data analysis section 33 includes a measurement section 331 and a motion characteristic calculation section 332 .
  • the measurement unit 331 acquires the coordinates of the cell support 20 in each frame of the acquired imaging data, and measures the amount of displacement from a predetermined initial state.
  • the measurement unit 331 acquires the coordinates of the cell support 20 in at least two frames of the acquired imaging data, and calculates the predetermined initial state from the coordinates of the cell support 20 in the first frame as the predetermined initial state.
  • the amount of displacement of the coordinates of the cell support 20 may be measured in a second frame, which is a frame other than the frame defined as .
  • the initial state may be specified by the user through the input unit 45, or may be automatically specified by the cell group motion characteristic measurement program.
  • a frame in which the coordinates of the cell support 20 are maximum or minimum may be set as the initial state.
  • the initial state may be a state in which the cell group 21 does not apply stress to the cell support 20, that is, the cell group 21 is not contracted.
  • the motion characteristic calculator 332 integrates the displacements of the cell scaffold 20 in each frame measured by the measurement unit 331 to calculate information about the motion characteristics of the cell group 21 .
  • Information about the movement characteristics of the cell group 21 includes dimensional change (ie contraction-relaxation displacement), contraction force, maximum contraction force, contraction-relaxation amplitude, and contraction-relaxation cycle. These information may be calculated as a function of time.
  • FIG. 7 is a flow chart showing an example of processing of the cell cluster measuring device 3. As shown in FIG. The cell cluster measuring device 3 first acquires imaging data of the cell cluster measuring device 2 by the imaging unit 31 (step S1).
  • the imaging unit 31 outputs the imaging data to the imaging data analysis unit 33 either directly or after being stored once in the storage unit 32 .
  • the imaging data analysis unit 33 acquires the coordinates of the cell support 20 in each frame of the imaging data in the measurement unit 331 (step S2).
  • Means for acquiring the coordinates of the cell support 20 may be, for example, means for causing the measuring section 331 to recognize the tip portion 223a.
  • the acquired coordinates of the cell support 20 may be, for example, one-dimensional coordinates in the displacement direction of the cell support 20 in the imaging data.
  • the displacement direction of the cell support 20 is the direction in which the cell support 20 is displaced by the movement of the cell group 21 such as contraction and relaxation. It is the direction towards the body.
  • the one-dimensional coordinates in the direction of displacement of the cell scaffold 20 mean coordinates defined on an axis extending in the direction with the direction of displacement of the cell scaffold 20 being positive.
  • the origin of the axis is not particularly limited, and can be arbitrarily set by the user and/or the imaging data analysis unit 33, for example.
  • the origin of the axis may be the coordinates of the cell support 20 in the set initial state.
  • the coordinates of the cell support 20 are acquired in each frame of the imaging data in the above description, it is not necessary to acquire the coordinates in all frames, and the coordinates may be acquired in at least two frames.
  • the processing flow of the cell cluster measurement device 3 will be similarly described on the assumption that the processing is performed for each frame of the imaging data, but the processing may be performed for at least two frames.
  • the measurement unit 331 converts the coordinates of the cell support 20 acquired in step S2 in each frame into the amount of change from a predetermined initial state (that is, the amount of displacement of the cell support 20) (step S3).
  • the imaging data analysis unit 33 may select one frame to be the initial state after step S1 or S2. In this case, the user determines a frame to be the initial state from the input unit 45 and inputs it to the imaging data analysis unit 33 .
  • the means for converting the coordinates of the cell support 20 into the amount of displacement from a predetermined initial state is not particularly limited.
  • the coordinates of the cell support 20 in are transformed.
  • the coordinate of the cell support 20 in the first frame is X (the unit may be pixels, ⁇ m, etc.)
  • the cell support in the second frame is
  • the coordinate of 20 is Y
  • the amount of displacement of cell support 20 in the second frame can be calculated as YX.
  • the measurement unit 331 outputs the displacement amount of the cell scaffold 20 in each frame to the motion characteristic calculation unit 332, and the motion characteristic calculation unit 332 calculates information about the motion characteristics of the cell group 21 based on the displacement amount.
  • the motion characteristic calculator 332 calculates the dimensions or contraction/relaxation displacement amount of the cell group 21 in each frame based on the displacement amount of the cell support 20, for example. For example, if the distance d in the initial state of the pair of cell scaffolds 20 is given by the user from the input unit 45, the dimension of the cell group 21 in the frame in which the displacement amount of the cell scaffolds 20 is YX is d -(YX).
  • the direction of displacement is the direction in which the cell group 21 contracts. Similarly, the amount of contraction-relaxation displacement of the cell group 21 can be calculated from the amount of displacement of the cell support 20 .
  • the spring constant when stress is applied substantially perpendicularly to the length direction of the columnar portion 22a in the portion of the cell support 20 where the cell group 21 is formed is measured in advance and set from the input unit 45.
  • the contractile force can be calculated from the contraction-relaxation displacement amount of the cell group 21 .
  • the contraction-relaxation displacement amount and/or the contractile force of the cell group 21 for each frame the contraction-relaxation displacement amount and/or the contractile force at the time corresponding to each frame can be obtained.
  • Volume and/or contractile force can be calculated as a function of time. As a result, information such as the contraction-relaxation amplitude, the maximum contraction force, and the contraction-relaxation cycle can be obtained.
  • the cell cluster measurement device 3 outputs the information on the movement characteristics of the cell cluster 21 calculated as described above directly or after storing it in the storage unit 32 once, to the output unit 34 .
  • the output unit 34 outputs the information about the movement characteristics to the outside of the cell cluster measuring device 3 (step S5).
  • the output unit 34 may output information about the movement characteristics to a display provided in the cell cluster measuring device 3, for example.
  • the information about motion characteristics may be output as csv data as an array of each piece of information, or may be output as a graph plotting each motion characteristic value and time, for example.
  • the output unit 34 can be realized by, for example, the RAM 41, the storage 43, the CPU 44, the input unit 45, the display unit 46, and the ROM 42 or the cell group motion characteristic measurement program stored in the storage 43.
  • the output unit 34 outputs the imaging data from the imaging unit 31, the information on the motion characteristics of the cell group 21 from the imaging data analysis unit 33, or the imaging data temporarily stored in the storage unit 32 or the motion characteristics of the cell group 21. to the outside of the cell cluster measuring device 3.
  • the output unit 34 displays the above various information on the display unit 46 for the user.
  • FIG. 8 shows a schematic diagram of an example of information related to the movement characteristics of a cell group that the output unit 34 can display.
  • FIG. 8 includes graphs of changes in contractile force of a cell group over time.
  • the output unit 34 may also display a graph of temporal changes in contraction-relaxation displacement, contraction-relaxation amplitude, and contraction-relaxation cycle.
  • the cell cluster measuring device 2 has a cell support including the first portion 221 and the second portion 222, and a cell support including the rigid columnar portion 220.
  • the cell cluster measuring device 2 You may have two cell supports containing the 1st part 221 and the 2nd part 222. FIG. In this embodiment, since both cell supports are displaced, it is preferable to detect movement of both cell supports.
  • the cell cluster measuring device 3 does not have to have the storage unit 32 .
  • the imaging data acquired by the imaging unit 31 is directly input to the imaging data analysis unit 33 , and the movement characteristics of the cell group calculated by the imaging data analysis unit 33 are directly output to the output unit 34 .
  • the cell cluster measurement device 2 may further include a pair of electrodes for applying electrical stimulation to the cell cluster 21 formed across the pair of cell supports 20.
  • the movement of the cell group can be forced by applying an external electrical stimulus to the cell group. Motion characteristics can be preferably measured.
  • a method using the cell cluster forming container 26 was described with reference to FIG. After the cell cluster measurement device 2 is accommodated in the accommodation unit 25, a culture medium containing cells and hydrogel is seeded in the accommodation unit 25, and then the hydrogel is solidified by heating to, for example, about 37° C. to remove the cell cluster 21. may be formed. That is, in the method for measuring cell group motility characteristics described above, the container used for forming the cell group 21 on a pair of cell scaffolds 20 and the container used for measuring the motility characteristics of the cell group 21 are the same. may be different.
  • the cell group kinetic characteristic measuring system and cell group kinetic characteristic measuring method of the present embodiment it is possible to measure the kinetic characteristics of a cell group, particularly a cell group that performs contraction-relaxation movement and/or a cell group including muscle cells. can.
  • the system for measuring cell motility characteristics and the method for measuring cell motility characteristics of the present embodiment can be used to evaluate the degree of maturity of cell populations.
  • the cell group motion characteristic measurement system and cell group motion characteristic measurement method of the present embodiment can be used to clarify the pathology of muscle-related diseases.
  • Genes associated with diseases involving muscle can be identified, for example, by measuring the motility properties of a population of cells derived from a subject that has had at least one gene knocked in or knocked out.
  • genes associated with muscle-involved diseases can be identified by measuring the motility properties of cell populations, including cells from subjects with muscle-involved diseases.
  • Subjects having muscle-related diseases are not particularly limited, and may be, for example, mammals (e.g., rodents such as mice and rats, or primates such as monkeys and humans), preferably mice, rats or humans. and more preferably human.
  • a cell derived from a subject with a disease involving muscle can be, for example, a muscle cell differentiated from a pluripotent stem cell derived from a subject with the disease.
  • Information about such a test substance may be information about the toxicity of the test substance.
  • the motility characteristic measuring system and cell group motility characteristic measuring method of the present embodiment by detecting the movement of the cell support while the test substance coexists with the cell group, the motility characteristic of the cell group with respect to the test substance is detected. Information about impact can be obtained. Information about the test substance includes, for example, the toxicity of the test substance and efficacy against a specific disease.
  • the system for measuring cell motility characteristics and the method for measuring cell motility characteristics of the present embodiment are configured so that the adsorption of the test substance to the device for measuring cell clusters is low. It is preferable as a system and method for quantitatively evaluating information on the influence on
  • Fig. 9 shows a schematic diagram of the results that can be obtained when measuring the motility properties of a cell group using a predetermined test substance.
  • the system for measuring cell group motility characteristics of the present embodiment measures changes over time in the contractile force of a cell group when no test substance is administered and when the final concentration of the test substance is increased stepwise. It may be displayed as a graph and can be compared.
  • a cell group containing cells derived from a subject having a muscle-related disease is used as the cell group, and the cell group and the test substance are allowed to coexist. It is possible to screen drugs that are effective against the disease by detecting the movement of the cell support. Examples of such diseases include diseases involving cardiac muscle or skeletal muscle, such as heart disease or muscle disease. Also, the disease may be a genetic disease.
  • a cell derived from a subject having a muscle-related disease may be, for example, a cell differentiated from a pluripotent stem cell derived from a subject having the disease, and a cell group containing such cells may be, for example, the disease. It can be obtained by culturing myoblasts and/or muscle cells produced from pluripotent stem cells derived from a subject having the disease.
  • the effectiveness of a drug may be evaluated, for example, by statistically analyzing the motility characteristics of cell groups before and after contact with the drug and evaluating the significance of the drug's effect.
  • a method for evaluating the efficacy of a drug is to evaluate the degree of improvement in cell motility characteristics for multiple drugs, select a drug that has improved cell motility characteristics, or select a drug that is effective in treating or preventing a disease.
  • a step of selecting drugs predicted to be present may be included.
  • a method for measuring the motility properties of a group of cells comprising: A step of measuring the movement characteristics of a group of cells formed across a pair of cell supports by detecting the movement of the cell supports,
  • the cell support has a supporting base and a columnar part extending from the supporting base,
  • the columnar portion of at least one of the pair of cell scaffolds has an elastic first portion extending from the support base and a second portion connected to the first portion, and the second portion has lower substance adsorption than the first portion,
  • the method, wherein the cell cluster is formed in the second portion.
  • a culture medium containing cells and a hydrogel is arranged so as to surround at least a part of the columnar portions of the pair of cell supports, and then the hydrogel is solidified, thereby transferring the cell group to the pair of cell supports.
  • the step of measuring the movement characteristics of the cell group includes detecting the movement of the cell support and obtaining information on the movement characteristic of the cell group based on the obtained information on the movement of the cell support. and the method according to [1] or [2].
  • the second portion has a projection portion for holding the cell group, The method according to any one of [1] to [7], wherein the cell group is formed so as to cover the projecting portion in the second portion.
  • the cell support having the first portion and the second portion has a spring constant of 0.30 ⁇ N/ ⁇ m when stress is applied substantially perpendicularly to the length direction of the columnar portion in the portion where the cell cluster is formed.
  • [10] Acquiring information about the influence of the test substance on the motility characteristics of the cell group by detecting the movement of the cell support while the cell group and the test substance coexist, [1] to [9]
  • a method according to any one of [11] The method according to [10], wherein the information on the test substance is information on toxicity of the test substance.
  • the cell group is a cell group produced using at least one of myoblasts and muscle cells derived from a subject with a muscle-related disease, The method according to [10], wherein the effectiveness of the test substance against the disease is evaluated by detecting the movement of the cell support while the cell group and the test substance coexist.
  • the method of [12], wherein the disease is a disease involving cardiac muscle or skeletal muscle.
  • [14] comprising a pair of cell supports for holding a group of cells;
  • the cell support has a supporting base and a columnar part extending from the supporting base,
  • the columnar portion of at least one of the pair of cell scaffolds has an elastic first portion extending from the support base and a second portion connected to the first portion, and the second portion has a lower substance adsorption than the first portion,
  • [15] [14] The device of [14], wherein the second portion has a protruding portion for retaining the cell population.
  • the cell support having the first portion and the second portion has a spring constant of 0.30 ⁇ N/ ⁇ m when stress is applied substantially perpendicularly to the length direction of the columnar portion in the portion where the cell cluster is formed.
  • a system for measuring the motility properties of a group of cells comprises a group of cells formed across a pair of cell scaffolds, a measuring device that measures the motility characteristics of the cell group,
  • the cell support has a supporting base and a columnar part extending from the supporting base,
  • the columnar portion of at least one of the pair of cell scaffolds has an elastic first portion extending from the support base and a second portion connected to the first portion, and the second portion has lower substance adsorption than the first portion,
  • the system, wherein the cell group is formed in the second portion.
  • the system of [17] wherein the cell population comprises muscle cells.
  • the measuring device a detector that detects the movement of the cell support; a motion characteristic acquisition unit that acquires information on the motion characteristics of the cell group based on information on the motion of the cell support acquired by the detector;
  • a method of assessing the efficacy of a drug against diseases involving muscle comprising: generating at least one of myoblasts and muscle cells from pluripotent stem cells derived from a subject with a disease involving muscle; a step of culturing at least one of the myoblasts and the muscle cells to obtain a cell group formed across a pair of cell scaffolds; Evaluating the efficacy of the drug against the disease by measuring the motility characteristics of the cell group in the presence of the drug,
  • the pair of cell supports has a support base and a columnar portion extending from the support base,
  • the columnar portion of at least one of the pair of cell scaffolds has an elastic first portion extending from the support base and a second portion connected to the first portion, and the second portion has lower substance adsorption than the first portion,
  • the method, wherein the cell cluster is formed in the second portion.
  • the method of [24], wherein the disease is a disease involving cardiac muscle or skeletal muscle.
  • Measuring the movement characteristics of the cell group includes detecting movement of the cell support, and obtaining information regarding the movement characteristic of the cell group based on the obtained information regarding the movement of the cell support.
  • a therapeutic agent for diseases involving muscle comprising the agent of [27].
  • a cell cluster measuring device as shown in FIGS. 2 to 4 was produced as follows. First, as a pair of cell supports, a member constituting the first portion 221, a member constituting the second portion 222, and a member constituting the rigid columnar portion 220 in FIG. It was manufactured with the dimensions shown in (c) (the unit of the numerical values in the figure is mm).
  • the member constituting the first portion 221 is made of PDMS as a raw material by cast molding using a resin mold, and the member constituting the second portion 222 and the member constituting the rigid columnar portion 220 are made of cycloolefin polymer. It was produced by cutting (COP).
  • the member forming the second portion 222 was subjected to silane treatment, and the joint surfaces of the member forming the first portion 221 and the member forming the second portion 222 were subjected to plasma treatment and joined by molecular bonding.
  • the bonding surface was reinforced by adding a one-liquid type RTV silicone rubber (KE45 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)).
  • the members forming the support base 23 and the members forming the substrate 24 shown in FIG. The unit of is mm.), It was produced by cutting polycarbonate (PC).
  • a pair of columnar portions consisting of a member forming the first portion 221 and a member forming the second portion 222 adhered together with a member forming the rigid columnar portion 220) manufactured as described above is attached. , was inserted into a pair of holes provided in a member constituting the support base 23, and bonded with a one-liquid type RTV silicone rubber (KE45 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)).
  • the support base 23 is fitted to the circular protrusion provided on the bottom side of the substrate 24, and is adhered with a one-liquid RTV silicone rubber (KE45 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)) to achieve this implementation.
  • KE45 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • a cell cluster formation container 26 as shown in FIG. 4 was produced by cutting polycarbonate (PC) to the dimensions shown in FIG.
  • the cell cluster measuring device 2 and the cell cluster forming container 26 fabricated above were immersed in 70% ethanol and ultrasonically cleaned for 10 minutes. Thereafter, ethanol was removed by aspiration with an aspirator, and UV sterilization was performed.
  • the sufficiently dried cell cluster formation container 26 was transferred to a 12-well plate in a clean bench, and 120 ⁇ L of a coating agent (Excel Pure (Chuo Jidosha Kogyo Co., Ltd.)) was applied only to the cavity 28 shown in FIGS. 4 and 12(b). In addition, coating was performed.
  • the Excelpure was removed with an aspirator and left to stand for 1 hour or longer to dry completely.
  • Cell clusters containing skeletal muscle cells were formed in the above-coated cell cluster measurement device 2 as follows.
  • a 60 mm dish in which skeletal muscle cells (C2C12 cells (obtained from American Type Culture Collection)) were seeded was completely removed with an aspirator, and washed once with 5 mL of PBS(-).
  • PBS(-) was removed with an aspirator, 1 mL of 0.05% Trypsin EDTA (Nacalai Tesque, Inc.) was evenly spread on the dish, and the dish was left to stand in a 37° C., 5% CO 2 incubator for 3 minutes.
  • C2C12 growth medium having the composition shown in Table 1
  • the dish was washed with a pipette so as to peel off the cells, and the cell suspension was collected in a tube. . It was centrifuged at 1200 rpm for 5 minutes at 25° C. and the supernatant was removed as much as possible with an aspirator. 1 mL of C2C12 growth medium was added to the remaining cell aggregates, the cells were well suspended by pipetting, and the cells were counted. From the cell count results, the amount of diluted medium was calculated so as to give 2.86 ⁇ 10 7 cells/mL.
  • the cell cluster measuring device 2 is attached to the cell cluster formation container 26, and left to stand for 15 minutes in an incubator to solidify the gel, thereby forming a cell cluster containing muscle cells on a pair of cell supports. was formed so as to straddle the tip of the columnar portion 22 of the .
  • the cells were cultured in a 37°C, 5% CO2 incubator.
  • the cell cluster measuring device 2 was removed from the cell cluster forming container 26, and the cell cluster measuring device 2 was attached to a 12-well plate (corresponding to the container 25).
  • 3 mL of C2C12 differentiation medium (having the composition shown in Table 2) was added to a 12-well plate to initiate culture. Thereafter, the C2C12 differentiation medium was replaced once every 2 to 3 days.
  • FIG. 14(a) shows the observation results of the cell cluster measuring device and the cell cluster 21 after 14 days of culture.

Abstract

本発明は、細胞群２１の運動特性を測定する方法であって、１対の細胞支持体２０に跨って形成されている細胞群２１の運動特性を、前記細胞支持体２０の動きを検出することにより測定する工程を含み、前記細胞支持体２０は、支持土台と、当該支持土台から延出した柱状部とを有し、前記１対の細胞支持体２０の少なくとも一方の前記柱状部は、前記支持土台から延出する弾性を有する第１部分と、当該第１部分に連結する第２部分とを有し、当該第２部分は前記第１部分より物質吸着性が低く、前記第２部分に前記細胞群２１が形成されている、方法、及び細胞群を培養し、及び／又は細胞群の運動特性を測定するためのデバイス２等に関する。

Description

細胞群運動特性測定方法、細胞群測定デバイス
　本発明は、細胞群運動特性測定方法、細胞群測定デバイスに関する。
　創薬及び再生医療のような分野において、細胞群の運動特性を評価又は測定するという要求がある。例えば再生医療の分野においては、培養して作製した細胞群が運動機能を獲得しているかどうかを評価するために運動特性が測定される。また、創薬の分野においては、筋疾患及び心疾患等の筋肉が関与する疾患に有効な医薬を探索するために、細胞群、特に筋組織に医薬を接触させながら当該筋組織の運動特性を評価することが行われる。
　細胞群の運動特性を評価又は測定する方法としては、細胞群の膜電位等を測定する方法、及び細胞群の動きを撮影又は観察する方法等が知られている。
　例えば特許文献１には、心筋細胞の評価方法であって、心筋細胞の撮像画像を構成する複数の部分領域ごとに、前記心筋細胞の動きを検出し、検出された前記心筋細胞の動きの動き量絶対値を算出し、算出された前記動き量絶対値の時間の経過に伴う波形変化を表し、前記心筋細胞の収縮と弛緩に対応した波形情報を表示するよう制御し、前記心筋細胞の収縮または弛緩波形のピークを検出する心筋細胞評価方法が開示されている。
　特許文献２には、所定の細胞足場上に培養された複数の収縮性細胞からなる収縮性細胞塊であって、個々の収縮性細胞の同期した収縮弛緩運動により一体として収縮弛緩運動する収縮性細胞塊の収縮弛緩運動特性を算出する方法が開示されている。
　特許文献３には、基材、及び基材により支持される２つ以上の保持構造、ここで前記２つ以上の保持構造は、組織コンストラクトの形成中に前記基材上に播種された組織コンストラクトに張力を加えるように配置されている、を含み、少なくとも１つの保持構造が、形成中の組織コンストラクトの位置を安定化するための安定化フィーチャを含み、前記安定化フィーチャが、前記基材と前記保持構造の遠位端との間の中間の位置で設けられている、組織コンストラクトを形成するためのマイクロファブリケーションプラットフォームが開示されている。
　特許文献４には、１対のマイクロカンチレバーを含む少なくとも１つのマイクロウェルを含む微細加工プラットフォームであって、複数のリッジによって囲まれ、各マイクロカンチレバーはその末端にキャップを含む、微細加工プラットフォームに関する技術が開示されている。
特許第６５０４４１７号 国際公開第２０２１／６２８６号 特表２０１６－５０４０２２号公報 国際公開第２０１３／５６０１９号
　ところで、特許文献１及び２では２次元培養した細胞群の運動特性を評価しているが、筋組織等の生体内での状況をよりよく再現するために、３次元培養した細胞群の運動特性を評価又は測定するという要求がある。
　細胞群を３次元的に培養する方法としては、例えば特許文献３及び４のように、細胞群を１対の細胞支持体に跨って形成する方法が知られている。しかしながら、特許文献３及び４のようなデバイス及び方法では、１対の細胞支持体及び細胞培養培地を収容する収容部が薬剤等の低分子化合物を吸着しやすい材料で構成されており、例えば被験物質を共存させながら３次元培養した細胞群の運動特性を評価又は測定しようとした場合、被験物質が１対の細胞支持体及び収容部を構成する材料に吸着してしまい、被験物質の効果を定量的に評価することが困難であるという問題がある。
　そこで、本発明は、３次元培養した細胞群の運動特性を測定するための新規な方法等を提供することを目的とする。
　本発明の一実施形態に係る細胞群の運動特性を測定するための方法は、１対の細胞支持体に跨って形成されている細胞群の運動特性を、前記細胞支持体の動きを検出することにより測定する工程を含み、前記細胞支持体は、支持土台と、当該支持土台から延出した柱状部とを有し、前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の前記柱状部は、前記支持土台から延出する弾性を有する第１部分と、当該第１部分に連結する第２部分とを有し、当該第２部分は前記第１部分より物質吸着性が低く、前記第２部分に前記細胞群が形成されている。
　また、本発明の一実施形態に係る、細胞群を培養し、及び／又は細胞群の運動特性を測定するためのデバイスは、細胞群を保持するための１対の細胞支持体を備え、前記細胞支持体は、支持土台と、当該支持土台から延出した柱状部とを有し、前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の前記柱状部は、前記支持土台から延出する弾性を有する第１部分と、当該第１部分に連結する第２部分とを有し、当該第２部分は前記第１部分より物質吸着性が低い。
　この態様によれば、細胞群の運動特性を測定する際に、細胞群を直接観測するのではなく、細胞支持体の動きを検出するため、細胞群の局所的な変形に影響されず、細胞群全体としての運動の運動特性を測定することができる。また、細胞群が形成されている部分の物質吸着性が低いため、細胞群を薬剤等の被験物質と共存させながら細胞群の運動特性を測定したとしても、細胞支持体に被験物質が吸着して被験物質の濃度が変化するということが生じにくい。したがって、この態様によれば、高精度に細胞群の運動特性を測定することができ、特に薬剤等の被験物質が細胞群の運動特性に与える影響に関する情報を定量的に評価することができる。
　上記態様において、前記１対の細胞支持体の前記柱状部の少なくとも一部を囲うように細胞とヒドロゲルとを含む培養培地を配置し、その後前記ヒドロゲルを固化させることで、前記細胞群を前記１対の細胞支持体に跨って形成させる工程を更に含んでいてもよい。
　この態様によれば、任意の細胞を用いて細胞群を形成し、当該細胞群の運動特性を測定することができるため、細胞群の運動特性を測定するためのより汎用的な方法を提供することができ得る。
　上記態様のいずれかにおいて、前記細胞群の運動特性を測定する工程は、前記細胞支持体の動きを検出することと、取得された前記細胞支持体の動きに関する情報に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を取得することとを含んでいてもよい。
　この態様によれば、より高精度に細胞群の運動特性を測定することができる傾向にある。
　上記態様のいずれかにおいて、前記細胞群が筋細胞を含んでいてもよい。
　この態様によれば、筋細胞を含む、例えば骨格筋組織、心筋組織及び平滑筋組織等の運動特性を測定することができ得る。
　上記態様において、前記筋細胞が、初代培養細胞、株化細胞、及び多能性幹細胞からの分化細胞のいずれかに由来してもよい。
　上記態様のいずれかにおいて、前記筋細胞が、骨格筋細胞であってもよい。
　上記態様のいずれかにおいて、前記筋細胞が、筋肉が関与する疾患を有する対象に由来していてもよい。
　この態様によれば、筋肉が関与する疾患を有する対象における筋組織を再現し得て、当該疾患の病理解明に好適に用いることができる。
　上記態様のいずれかにおいて、前記第２部分は、細胞群を保持するための突起部分を有し、前記細胞群は、前記第２部分において、突起部分を覆うようにして形成されていてもよい。
　この態様によれば、細胞群が細胞支持体に安定して形成されると共に、細胞支持体における細胞群が形成される部分があらかじめ分かるため、細胞群の収縮力をより高精度に算出することができ得る。
　上記態様のいずれかにおいて、前記第１部分及び第２部分を有する細胞支持体は、細胞群が形成される部分において前記柱状部の長さ方向に対して略垂直に応力を印加した際のバネ定数が０．３０μＮ／μｍ以上１．０μＮ／μｍ以下であってよい。
　この態様によれば、一般的な細胞群の収縮力に対して好適な変位範囲で細胞支持体が変位する傾向にあり、細胞群の運動特性を測定するためのより汎用的な方法を提供することができ得る。
　上記態様のいずれかにおいて、前記細胞群と被験物質とを共存させて前記細胞支持体の動きを検出することにより、前記被験物質についての前記細胞群の運動特性に与える影響に関する情報を取得してもよい。
　この態様によれば、被験物質が細胞群の運動特性を活性化させるか、又は抑制するか等の情報を取得することができ得る。
　上記態様において、前記被験物質についての情報が、前記被験物質の毒性に関する情報であってもよい。
　上記態様において、前記細胞群が、筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する筋芽細胞及び筋細胞の少なくとも１種を用いて作製される細胞群であり、前記細胞群と被験物質とを共存させて前記細胞支持体の動きを検出することにより、前記疾患に対する前記被験物質の有効性を評価してもよい。
　この態様によれば、筋肉が関与する疾患の治療又は予防に有効な薬剤をスクリーニングすることができ、またその薬剤の毒性を評価することができ得る。
　上記態様において、前記疾患は心筋又は骨格筋が関与する疾患であってもよい。
　本発明によれば、３次元培養した細胞群の運動特性を測定するための新規な方法等を提供することができる。
本実施形態の細胞群運動特性測定システムの構成の一例を示す図である。 本実施形態の細胞群測定デバイスの構成の一例を示す図である。 本実施形態の細胞群測定デバイスにおいて、細胞群を形成させた状況の一例を示す図である。 本実施形態の細胞群測定デバイスにおいて、細胞群を形成させる方法の一例を示す図である。 本実施形態の細胞群測定装置の物理的な構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態の細胞群測定装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態の細胞群運動特性測定方法の処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の細胞群運動特性測定システムにより出力され得るデータの模式図である。 本実施形態の薬剤有効性評価方法により得られ得るデータの模式図である。 実施例で作製した細胞群測定デバイスの（ａ）第１部分２２１を構成する部材の平面図、（ｂ）第２部分２２２を構成する部材の平面図、及び（ｃ）剛直柱状部２２０を構成する部材の平面図における寸法を示す。 実施例で作製した細胞群測定デバイスの（ａ）支持土台２３を構成する部材の底面図、（ｂ）支持土台２３を構成する部材のＡ－Ａ断面図、（ｃ）基板２４を構成する部材の底面図、及び（ｄ）基板２４を構成する部材のＡ－Ａ断面図における寸法を示す。 実施例で作製した細胞群測定デバイス用の細胞群形成容器の（ａ）平面図、及び（ｂ）Ｂ－Ｂ断面図における寸法を示す。 第１部分を構成する部材及び第２部分を構成する部材を接着した柱状部の物質吸着性を評価する試験の（ａ）可視光における観察結果、及び（ｂ）（ａ）において破線で示される領域の蛍光観察結果である。（ｂ）において、ローダミンＢの赤色の蛍光が明るく示されている。 実施例で作製した細胞群測定デバイスに細胞群を形成した際の（ａ）観察結果、及び（ｂ）運動特性測定結果である。
　以下、図面を参照して本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」という。）について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。
［本実施形態］
　以下、本実施形態の細胞群運動特性測定システム、細胞群運動特性測定方法、細胞群測定装置、及び細胞群測定デバイス等について、説明する。
（細胞群運動特性測定システム及び方法の概要）
　図１は、本実施形態の細胞群運動特性測定システムの一例を示す概念図である。図１に示すように、細胞群運動特性測定システム１は、１対の細胞支持体２０に跨って形成されている細胞群２１を含む細胞群測定デバイス２と、細胞群２１の運動特性を測定及び評価するための細胞群測定装置３とを含む。
　細胞群測定装置３は、例えば撮像部３１と記憶部３２と撮像データ解析部３３とを含む。撮像部３１は細胞群測定デバイス２を撮像して撮像データを取得する。撮像データには、細胞群２１が含まれていてよい。撮像データは複数のフレームを含む動画又は複数の画像である。記憶部３２は、例えば撮像部３１が所得した撮像データを記憶する。当該記憶は一時的であってよい。撮像データ解析部３３は、記憶部３２に記憶された撮像データを解析して、細胞群２１の運動特性を算出し、出力する。
（細胞群測定デバイス）
　図２は、細胞群測定デバイス２の一例を示す図である。図２（ａ）は細胞群測定デバイス２の構成（内部構成）を示す斜視図であり、図２（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ図２（ａ）に示す細胞群測定デバイス２を収容部２５に収容したときの斜視図及びＡ－Ａ断面図である。
　図２（ａ）に示す細胞群測定デバイス２は、細胞群を保持するための１対の細胞支持体２０を備える。細胞支持体２０は、支持土台２３と、支持土台２３から延出した柱状部２２とを有する。図２（ｃ）に示すように、１対の細胞支持体２０の一方の柱状部２２ａは、支持土台２３ａから延出し、弾性を有する第１部分２２１と、第１部分２２１に連結する第２部分２２２とを有する。第２部分２２２は第１部分２２１より物質吸着性が低くなるように構成されている。１対の細胞支持体２０の他方の柱状部２２ｂは、支持土台２３ｂから延出する剛直柱状部２２０からなる。剛直柱状部２２０は、第１部分２２１より物質吸着性が低くなるように構成されていることが好ましい。
　図２（ａ）に示す細胞群測定デバイス２は、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、細胞培養培地等を収容するための収容部２５に収容されてもよい。この場合、細胞支持体２０は収容部２５の内部に収容される。
　以下、図２を参照しながら、細胞群測定デバイス２の各構成について詳述する。
　細胞支持体２０の一方は、支持土台２３ａと、支持土台２３ａから延出する第１部分２２１及び第１部分２２１に連結する第２部分２２２を含む柱状部２２ａとを有する。支持土台２３ａに設けられた孔に第１部分２２１が嵌入することにより、支持土台２３ａが第１部分２２１を保持している。第１部分２２１は、支持土台２３ａに、取り外し可能なように取り付けられていてもよく、支持土台２３ａと一体化して取り外し不可能なように取り付けられていてもよい。例えば支持土台２３ａと第１部分２２１とは、適当な接着剤により接着されていてよい。
　第２部分２２２は、第１部分２２１に連結されている。第２部分２２２及び第１部分２２１のそれぞれを構成する材料は互いに異なるため、第１部分２２１と第２部分２２２とは、材料の異なる部材を連結するための手段により連結されている。そのような手段としては、例えば嵌合等の物理的な嵌めあい、連結用の別の部材を用いた連結、一方の部材の溶接による溶着、分子接合による接合、及び接着剤等を用いた接着等が挙げられる。図２においては、第１部分２２１の端部と第２部分２２２の端部とを接着又は溶着した態様が示されている。上記の連結手段は、本実施形態の効果を阻害しない限り上記のいずれであってもよく、細胞毒性が低い手段であることが好ましい。
　分子接合は、例えば部材ＸがＰＤＭＳ以外の材料により形成され、部材ＹがＰＤＭＳにより形成されている場合は、部材Ｘの接合面にシラン処理を行い、その後部材Ｘ及びＹの接合面にプラズマ処理を行うことで実施すればよい。なお、部材ＸがＰＤＭＳにより形成されている場合は、上記のシラン処理は省略してよい。
　第２部分２２２は、細胞群を保持するための突起部分２２２１を有する。図２において、突起部分２２２１は略円柱状（ディスク状）である。突起部分２２２１の高さ及び幅は特に限定されないが、例えば第２部分２２２の１／５０以上１／５以下の高さと、突起部分２２２１に隣接する部分の１．１倍以上３．０倍以下の幅（半径）とを有していてよい。第２部分２２２は、例えば第１の幅を有し、第１部分２２１に連結している部分Ａと、第１の幅より小さい第２の幅を有し、部分Ａに連結している部分Ｂと、第３の幅を有し、部分Ｂに連結している部分Ｃと、第１の幅より小さい第４の幅を有し、部分Ｃに連結している部分Ｄとを有している。第４の幅は第２の幅と同じであってもよく、異なっていてもよい。第３の幅は、第２の幅及び第４の幅より大きく、第１の幅以上であってよい。第３の幅は第１の幅と同じであってもよく、異なっていてもよい。ここで、上記部分Ｃが突起部分２２２１に対応し、上記部分Ｄが柱状部２２ａの先端部に対応する。
　図２において、第１部分２２１と第２部分２２２とは直接連結しているが、第１部分２２１及び第２部分２２２とは異なる材料から構成される第３部分を介して連結されていてもよい。第３部分の性質は特に限定されない。すなわち、第２部分２２２は、第１部分２２１に、直接又は間接的に連結していてよい。
　細胞支持体２０の他方は、支持土台２３ｂと、支持土台２３ｂから延出する剛直柱状部２２０を含む柱状部２２ｂとを有する。支持土台２３ｂに設けられた孔に剛直柱状部２２０が嵌入することにより、支持土台２３ｂが剛直柱状部２２０を保持している。剛直柱状部２２０は、支持土台２３ｂに、取り外し可能なように取り付けられていてもよく、支持土台２３ｂと一体化して取り外し不可能なように取り付けられていてもよい。例えば支持土台２３ｂと剛直柱状部２２０とは、適当な接着剤により接着されていてよい。
　図２において、剛直柱状部２２０は１つの部材として示されているが、複数の部材からなっていてもよい。剛直柱状部２２０が複数の部材からなる場合、その連結部分は、材料の異なる部材を連結するための手段により連結されていてよい。そのような手段としては、第１部分２２１及び第２部分２２２の連結手段として例示したものと同様の手段が挙げられる。
　図２において、柱状部２２ａ及び柱状部２２ｂは、その形状が同一である。したがって、剛直柱状部２２０は、細胞群を保持するための突起部分２２０１を有する。突起部分２２０１の構成は突起部分２２２１と同様であってよい。剛直柱状部２２０は、例えば第１の幅を有し、支持土台２３ｂに連結している部分Ａと、第１の幅より小さい第２の幅を有し、部分Ａに連結している部分Ｂと、第３の幅を有し、部分Ｂに連結している部分Ｃと、第１の幅より小さい第４の幅を有し、部分Ｃに連結している部分Ｄとを有している。第４の幅は第２の幅と同じであってもよく、異なっていてもよい。第３の幅は、第２の幅及び第４の幅より大きく、第１の幅以上であってよい。第３の幅は第１の幅と同じであってもよく、異なっていてもよい。ここで、上記部分Ｃが突起部分２２０１に対応し、上記部分Ｄが柱状部２２ｂの先端部に対応する。柱状部２２ａ及び柱状部２２ｂは形状が異なっていてもよい。
　図２において、柱状部２２ａ及び２２ｂは円柱として示されているが、略柱状であればその断面形状は特に限定されない。柱状部２２ａ及び２２ｂの断面形状は、例えば楕円形状、三角形状、矩形状、及びその他の多角形状等であってよい。柱状部２２ａ及び２２ｂの断面形状は、同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。また、突起部分２２０１及び２２２１は形成されていなくてもよい。
　第１部分２２１は弾性を有する部材であり、第２部分２２２は第１部分２２１より物質吸着性が低い部材である。柱状部２２ａがそのように構成されていることにより、柱状部２２ａは、細胞群を保持する部分においては物質吸着性が低いながらも、全体としては弾性を有し、細胞群の運動に対応して動くことができる。これにより、細胞群測定デバイス２は、細胞群を薬剤等の被験物質と共存させながら細胞群の運動特性を測定したとしても、細胞支持体２０に被験物質が吸着して被験物質の濃度が変化するということが生じにくく、薬剤等の被験物質が細胞群の運動特性に与える影響に関する情報を定量的に評価することができる。
　柱状部２２ａにおいて、第１部分２２１が弾性を有する部材で形成され、第２部分２２２が物質吸着性が低い部材で形成されていてもよい。
　第１部分２２１が弾性を有するとは、第１部分２２１を変形しようとする応力が印加された場合に第１部分２２１に元の形状に戻ろうとする力が働き、応力が取り除かれたときには第１部分２２１が応力を印加する前の状態に戻ることを意味する。特に、第１部分２２１は、通常の細胞群の収縮力により塑性変形を生じない程度の弾性変形領域を有していることが好ましい。また、第１部分２２１は、通常の細胞群の収縮力が印加される範囲で、線形弾性を示すことが好ましい。第１部分２２１は、少なくとも、例えば１００μＮ、好ましくは３００μＮ、より好ましくは５００μＮ、さらに好ましくは１．０ｍＮの応力が印加されるまで、弾性変形領域を有していてよく、又は線形弾性を示してよい。
　第１部分２２１を構成する材料としては、弾性を有する限り特に限定されない。非限定的な材料の例示としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ウレタン系樹脂、及びゴム等が挙げられる。これらの材料は１種単独で、又は２種以上を組み合わせて用いてよい。
　本明細書において、物質吸着性が低い部材とは、薬剤等の物質の吸着性が低い部材を意味する。また、吸着とは、当該部材の表面に物質が吸着することだけでなく、当該部材の内部に物質が浸潤することをも包含する。当該物質としては、分子量が８００以下（あるいは、７００以下、６００以下、又は５００以下）の低分子化合物が典型的であるが、タンパク質等の高分子化合物あるいは生体分子も含まれる。したがって、第２部分２２２は、第１部分２２１よりも、その表面における物質の吸着量及び／又は部材内部に浸潤する物質の量が低くなるように構成されている。また、部材Ｘが部材Ｙよりも物質吸着性が低くなるように構成されているとは、部材Ｘが、部材Ｙと比べて、部材表面及び／又は部材内部に薬剤等の物質が吸着することを抑制されるように構成されていることを意味し、例えば（１）部材Ｘが、部材Ｙを構成する材料よりも相対的に低分子化合物又は高分子化合物の吸着性が低い材料で構成されていること、（２）部材Ｘの表面において、低分子化合物又は高分子化合物の吸着を抑制するためのコーティングがされていること、並びに（３）（１）及び（２）の組み合わせがされていること等を含む。
　第２部分２２２の材料は、試験しようとする被験物質に応じて適宜選択することができる。すなわち、第２部分２２２は、試験しようとする被験物質の吸着性が第１部分２２１より低ければ、その他の物質が吸着しやすくてもよい。したがって、低分子化合物を被験物質とする場合、第２部分２２２として低分子化合物の吸着性が低い部材を用いればよく、タンパク質等の高分子化合物を被験物質とする場合、第２部分２２２として当該高分子化合物の吸着性が低い部材を用いればよい。
　低分子化合物の吸着性が低い部材としては、少なくともその表面が例えばポリエチレン（ＰＥ、特にＨＤＰＥ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロプレン（ＰＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレングリコールジアクリラート（ＰＥＧＤＡ）、金属、ガラス、及びセラミックからなる部材が挙げられる。上記材料の中でも、ポリスチレン、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、ポリエチレングリコールジアクリラート、金属、ガラス、及びセラミックが好ましい。これらの材料は１種単独で、又は２種以上を組み合わせて用いてよい。低分子化合物の吸着性が低い部材は上記の材料の１種以上からなる部材であってもよい。
　高分子化合物の吸着性が低い部材としては、例えばタンパク質、核酸、多糖等の生体物質の物理吸着を抑制するための疎水コーティングをした部材が挙げられる。疎水コーティングとしては、従来公知のコーティング剤を用いることができる。
　第２部分２２２は、第１部分２２１と比較して物質吸着性が低ければその他の特性は特に限定されず、例えば弾性を有していてもよく、弾性を有せず、剛直な部材であってもよい。細胞群測定デバイス２では、第２部分２２２において細胞群が保持されるため、第２部分２２２は細胞毒性が低い部材であることが好ましい。
　低分子化合物の吸着性が低い部材及び高分子化合物の吸着性が低い部材として上記した部材はいずれも細胞毒性が低い部材である傾向にある。なお、金属の中で細胞毒性が低いものとしては、例えばＴｉ、ＳＵＳ、及びＭｏ等が挙げられる。ＳＵＳとしては、従来公知の各種ＳＵＳが挙げられる。
　また、第２部分２２２は、細胞吸着性を向上させるためのコーティングがされていてもよい。
　第１部分２２１及び第２部分２２２の長さの比は、上記の本実施形態の効果を達成し得る範囲であれば特に限定されない。第１部分２２１の長さは、柱状部２２ａが通常の細胞群の収縮力により検出可能な程度変位し、かつ塑性変形を生じない程度の機械特性を有するような範囲であることが好ましく、柱状部２２ａが通常の細胞群の収縮力が印加される範囲で線形弾性を示す程度の機械特性を有するような範囲であることがより好ましい。第２部分２２２の長さは、細胞群が十分安定に形成できる範囲であることが好ましい。
　第１部分２２１の長さ：第２部分２２２の長さは、例えば１：３～３：１、又は１：２～２：１の範囲（両端値を含む。本明細書において同様。）であってよい。
　第１部分２２１の長さは、例えば２．０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であってよく、５．０ｍｍ以上１５ｍｍ以下であってよい。第２部分２２２の長さは、例えば２．０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であってよく、５．０ｍｍ以上１５ｍｍ以下であってよい。
　第１部分２２１の材料及び第１部分２２１と第２部分２２２との長さの比は、柱状部２２ａの細胞群の収縮力に対する変位のしやすさが所定の範囲になるように選択、調整してもよい。例えば、突起部分２２２１において柱状部２２ａの長さ方向に対して略垂直に応力を印加した際のバネ定数が０．３０μＮ／μｍ以上１．０μＮ／μｍ以下となるように、第１部分２２１の材料及び第１部分２２１と第２部分２２２との長さの比を選択、調整してよい。なお、柱状部２２ａが突起部分２２２１を有しない場合、細胞群が形成される部分において柱状部２２ａの長さ方向に対して略垂直に応力を印加した際のバネ定数が０．３０μＮ／μｍ以上１．０μＮ／μｍ以下となるようにすればよい。
　図２において、柱状部２２ｂは剛直柱状部２２０からなる。本明細書において、剛直とは、通常の細胞群の収縮力（例えば１００μＮ以下、好ましくは３００μＮ以下、より好ましくは５００μＮ以下、さらに好ましくは１．０ｍＮ以下の応力）によりほとんど変形を生じない程度の強度を有することを意味する。この態様において、柱状部２２ｂが剛直柱状部２２０からなるため、１対の細胞支持体２０に跨って形成された細胞群２１が収縮する際、柱状部２２ａのみが変位する。したがって、本態様は、柱状部２２ａのみの動きを検出することで細胞群２１の寸法変化を測定することができる点で好ましい。
　剛直柱状部２２０を構成する材料としては特に限定されないが、例えばポリエチレン（ＰＥ、特にＨＤＰＥ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロプレン（ＰＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレングリコールジアクリラート（ＰＥＧＤＡ）、金属、ガラス、及びセラミックが挙げられる。上記材料の中でも、ポリスチレン、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、ポリエチレングリコールジアクリラート、金属、ガラス、及びセラミックが好ましい。これらの材料は１種単独で、又は２種以上を組み合わせて用いてよい。
　剛直柱状部２２０を構成する材料は、第２部分２２２の少なくとも表面を構成する材料と同一であってよい。
　図２において、支持土台２３ａ及び２３ｂは、それぞれ柱状部２２ａ及び２２ｂを支持している。図２において、支持土台２３ａ及び２３ｂは異なる構成として示されているが、細胞群測定デバイス２は、支持土台２３ａ及び２３ｂが一体化した支持土台を有していてもよい。
　支持土台２３を構成する材料は特に限定されないが、剛直な材料であると好ましい。支持土台２３は例えば金属、セラミック、ポリマー、ガラス、及びゴム等の種々の材料で構成されていてよい。支持土台２３は例えばポリカーボネートであってよい。
　支持土台２３は基板２４に連結している。基板２４は細胞支持体２０を保持する役割を有するが、図２においては、さらに収容部２５の蓋部としての機能も有する。図２において、基板２４は、収容部２５の開口部の縁部と当接する部分を有し、基板２４が収容部２５に対して相対的に固定されるように構成されている。
　基板２４を構成する材料は特に限定されないが、剛直な材料であると好ましく、支持土台２３と同一の材料で構成されていてよい。
　図２（ｂ）及び（ｃ）において、細胞支持体２０は収容部２５の内部に収容されている。収容部２５には、細胞培養培地を収容することができ、当該細胞培養培地に被験物質を添加することで、細胞群に被験物質を接触させることができる。細胞培養培地は、第２部分２２２の一部が浸漬する高さまで添加することが好ましく、第１部分２２１と細胞培養培地とが接触すると、第１部分２２１に被験物質が吸着する可能性があるため好ましくない。細胞培養培地は、第２部分２２２の上記説明における部分Ａ又は部分Ｂまで、柱状部２２ａを浸漬していてよい。
　収容部２５は、細胞培養培地を収容できる部材であれば特に限定されず、例えば細胞培養用のマルチウェルプレートのウェルの１つであってよく、細胞培養用のディッシュであってもよい。収容部２５は、細胞培養用のマルチウェルプレートのウェルの１つであることが好ましく、ここで、マルチウェルプレートのウェル数は例えば６以上９６以下であり、１２以上４８以下であると好ましく、典型的には１２又は２４である。
　収容部２５は、その内面、すなわち細胞培養培地を収容する表面が適当なコーティング剤によりコーティングされていてもよい。コーティング剤は目的に合わせて適宜選択してよいが、例えば被験物質の吸着性を低下させるための物質であってよい。
　柱状部２２の長さ、及び２つの細胞支持体２０の距離は、収容部２５の大きさ及び深さ、並びに／又は測定する細胞群の大きさに応じて適宜調整すればよい。１対の細胞支持体の柱状部の中心部の距離は、例えば１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってよく、２．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下であってよい。柱状部２２の長さは、それぞれ独立に例えば４．０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であってよく、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であってよい。
　図３は、細胞群測定デバイス２に細胞群２１を形成した状況の一例を示す図２（ｃ）に対応するＡ－Ａ断面図である。細胞群２１は、図２における突起部分２２０１及び２２２１に跨るように形成されている。図３においては、細胞群２１が突起部分２２０１及び２２２１において形成されているため、細胞支持体２０は、細胞群２１に覆われていない部分として先端部２２３ａ及び２２３ｂを有する。先端部２２３ａ及び２２３ｂは、第２部分２２２及び剛直柱状部２２０の上記説明における部分Ｄの一部に対応する。
　細胞群運動特性測定システム１において、１対の細胞支持体２０には図３のように細胞群２１が形成され、細胞群２１の運動（例えば収縮弛緩運動）特性は、細胞支持体２０の動きを検出することで測定される。細胞支持体２０の動きは、例えば先端部２２３ａ及び２２３ｂの少なくとも一方、特に先端部２２３ａを検出することで測定されてよい。
　細胞群２１は自発的に及び／又は外発的に運動する性質を有している限り特に限定されない。細胞群２１は、例えば収縮弛緩運動をし得る細胞を含む。細胞群２１は、例えば筋細胞及び／又は筋芽細胞を含む。
　細胞群２１に含まれる筋細胞としては、特に限定されず、例えば骨格筋細胞、心筋細胞、及び平滑筋細胞であってよい。筋細胞は、随意筋細胞であってよく、不随意筋細胞であってよい。筋細胞は、多能性幹細胞又は初代培養細胞に由来する筋細胞であってよく、株化細胞であってよい。
　初代培養細胞は、生体内において本来有する細胞機能を多く保持しているため、生体内における薬物等の影響を評価する系として好適に用いられる。多能性幹細胞は、特定の対象から所望の細胞を作製することができる点で、ヒトの筋細胞を評価する場合等に好適に用いられる。
　初代培養細胞としては、哺乳類（例えばマウス及びラット等のげっ歯類、又はサル及びヒト等の霊長類等）の筋組織由来の細胞が挙げられる。
　初代培養細胞を調製及び培養するに際し、動物の解剖方法、組織の採取方法、細胞の分離・単離方法、培養培地、及び培養条件等は、培養する細胞の種類に応じて、公知の方法から選択することができる。
　多能性幹細胞としては、例えば、胚性幹細胞（ＥＳ細胞）、及びｉＰＳ細胞が挙げられる。公知の分化誘導方法を用いて、多能性幹細胞を分化誘導することにより、様々なタイプの筋細胞を得ることができる。ｉＰＳ細胞としては、ヒトｉＰＳ細胞が好ましい。
　１対の細胞支持体２０に跨って形成されている細胞群２１は、例えば２本の柱状部２２ａ及び２２ｂの少なくとも一部を囲うように細胞とヒドロゲルとを含む培養培地を配置し、その後当該ヒドロゲルを固化させることで形成すればよい。より具体的には、図４に示す細胞群形成容器２６を用いて細胞群２１を形成してよい。
　図４は、細胞群を１対の細胞支持体２０に跨って形成するための細胞群形成容器２６に細胞群測定デバイス２を装着した時の状況の一例を示す図である。図４（ａ）は細胞群形成容器２６を含む斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に対応するＡ－Ａ断面図である。細胞群形成容器２６は、底部２６１と、底部２６１の周縁から延在する側壁２６２とを有し、これにより、略円柱状の第１の空洞部２７が形成されている。さらに、底部２６１には、第１の空洞部２７の略円形の底面より小さい略楕円形の底面を有する略楕円柱状の第２の空洞部２８が形成され、第１の空洞部２７と第２の空洞部２８とは接続されている。細胞群形成容器２６に細胞群測定デバイス２を装着した際に、柱状部２２ａ及び２２ｂの突起部分２２２１及び２２０１を含む少なくとも一部は第２の空洞部２８に収容される。第２の空洞部２８は、柱状部２２ａ及び２２ｂの少なくとも一部の周囲に培養培地を保持するための手段として機能する。したがって、第２の空洞部２８に細胞とヒドロゲルとを含む培養培地を播種した後、細胞群形成容器２６に細胞群測定デバイス２を装着し、あるいは、細胞群形成容器２６に細胞群測定デバイス２を装着した後、第２の空洞部２８に細胞とヒドロゲルとを含む培養培地を播種して、さらに、細胞群形成容器２６を例えば３７℃程度に加熱し、第２の空洞部２８に播種されたヒドロゲルを固化させることで、細胞群２１を形成すればよい。なお、基板２４が側壁２６２の縁部と当接する部分を有し、基板２４が細胞群形成容器２６に対して相対的に固定されるように構成されていてよい。
（細胞群測定装置）
　細胞群測定装置３は、細胞群測定デバイス２の撮像データを取得し、細胞群２１の運動特性に関する情報を出力する。細胞群測定デバイス２の撮像データは、細胞群２１の運動に対応する細胞支持体２０の動きを検出できる限り、細胞群測定デバイス２の側面からの撮像データ、及び下面からの撮像データのいずれでもあってよい。以下、細胞群測定デバイス２の下面からの撮像データを取得する場合について説明するが、側面からの撮像データを取得する場合の説明も同様である。
　なお、典型的には、細胞群測定デバイス２は、収容部２５に収容された状態（すなわち、図３に示す態様。）で撮像部３１に撮像されるが、撮像データを取得する際において、必ずしも細胞群測定デバイス２が収容部２５に収容されていなくてもよい。
　図５は、細胞群測定装置３の物理的な構成の一例を示すブロック図である。図５に示す細胞群測定装置３は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４１、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）４２、ストレージ４３、ＣＰＵ（中央処理装置）４４、入力部４５、及び表示部４６、並びにこれらを接続するシステムバス４７を有する。
　ＲＡＭ４１は、データの書き換えが可能なメモリであり、メインメモリとしての役割を果たす。ＲＡＭ４１は、例えば半導体記憶素子で構成されてよく、ＣＰＵ４４が実行するアプリケーション等のプログラム及び各種データを記憶する。
　ＲＯＭ４２は、データの読み出しのみが可能なメモリであり、例えば半導体記憶素子で構成されてよい。ＲＯＭ４２は、例えばファームウェア等のプログラム及びデータを記憶する。
　ストレージ４３は、データの書き換えが可能なメモリであり、補助メモリとしての役割を果たす。ストレージ４３は、例えば半導体記憶素子、光学ディスク、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、又は磁気テープで構成されてよく、プログラムや各種データを格納する。
　ＣＰＵ４４は、ＲＡＭ４１及び／又はＲＯＭ４２に記憶されたプログラムの実行に関する制御、並びにデータの演算及び加工を行う制御部である。細胞群測定装置３は、ＣＰＵ４４の制御の下、各種細胞群の運動特性の測定に関する機能を実現する。ＣＰＵ４４は、入力部４５から入力された情報を受け取り、入力情報の演算結果を表示部４６に表示したり、ＲＡＭ４１及びストレージ４３等の各種記憶装置に格納したりする。
　入力部４５は、細胞群測定装置３に対する入力を受け付ける部分であり、例えばカメラ及びビデオ等の撮像データ取得手段、並びにユーザからの入力を受け付けるためのキーボード、マウス、マイク、及び／又はタッチパネルを含む。撮像データ取得手段としては、例えばカメラ、顕微鏡、及び顕微鏡に取り付けられたカメラであってよい。
　表示部４６は、ＣＰＵ４４による演算結果を視覚的に表示する部分であり、例えば液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイにより構成されてよい。
　細胞群測定装置３では、ＣＰＵ４４が細胞群運動特性測定プログラムを実行することにより、図６を用いて説明する種々の機能が実現される。なお、これらの物理的な構成は例示であって、必ずしも独立した構成でなくてもよい。例えば、細胞群測定装置３は、ＣＰＵ４４とＲＡＭ４１、ＲＯＭ４２及び／又はストレージ４３が一体化したＬＳＩ（Large-Scale Integration）を備えていてもよい。
　図６は、細胞群測定装置３の機能構成の一例を示すブロック図である。図６に示す細胞群測定装置３は、撮像部３１、記憶部３２、撮像データ解析部３３、及び出力部３４を有する。これらの機能構成は、例示であって、必ずしも独立した構成でなくてもよい。
　撮像部３１は、例えばＲＡＭ４１、ＣＰＵ４４、入力部４５、及びＲＯＭ４２又はストレージ４３に記憶されている細胞群運動特性測定プログラムにより実現され得る。撮像部３１は、ＣＰＵ４４の制御により例えば顕微鏡を介して細胞群測定デバイス２の撮像データ（拡大動画又は拡大画像）を取得する。撮像部３１は取得した撮像データを記憶部３２、撮像データ解析部３３、及び出力部３４に出力する。
　ＣＰＵ４４は、取得される撮像データに細胞群測定デバイス２の細胞支持体２０の少なくとも一部が含まれるように撮像部３１を制御する。取得された撮像データには、２以上のフレームを含む動画又は複数の画像が含まれる。以下、動画に含まれる各フレーム、及び一連の複数の画像に含まれる各画像を総称して撮像データの「各フレーム」という。
　撮像データ解析部３３が撮像データから細胞支持体２０の座標を抽出することを容易にするために、撮像部３１は撮像範囲が固定されていて、細胞群２１及び細胞支持体２０の動きを追尾しないように設定されていることが好ましい。
　記憶部３２は、例えばＲＡＭ４１、ＲＯＭ４２、及びストレージ４３により実現され得る。記憶部３２は、撮像部３１から撮像データを取得し、記憶する。また、撮像データ解析部３３が解析した細胞群の運動特性に関する情報を記憶する。記憶部３２は記憶したデータを撮像データ解析部３３及び出力部３４に出力する。
　撮像データ解析部３３は、例えばＲＡＭ４１、ＣＰＵ４４、ＲＯＭ４２、ストレージ４３、及び入力部４５により実現され得る。撮像データ解析部３３は、撮像部３１から撮像データを取得し、又は記憶部３２に記憶された撮像データを取得し、かかる撮像データを解析する。具体的には、必要に応じて入力部４５により入力されたパラメータ等の情報を参照しながら、撮像データから細胞群の運動特性に関する情報を抽出する。
　図６において、撮像データ解析部３３は計測部３３１及び運動特性算出部３３２を含む。
　計測部３３１は、取得した撮像データの各フレームにおいて細胞支持体２０の座標を取得し、所定の初期状態からの変位量を計測する。計測部３３１は、取得した撮像データの少なくとも２つのフレームにおいて、細胞支持体２０の座標を取得し、所定の初期状態とする第１のフレームにおける細胞支持体２０の座標からの、所定の初期状態とするフレーム以外のフレームである第２のフレームにおける細胞支持体２０の座標の変位量を計測してもよい。初期状態は、ユーザが入力部４５から指定してもよいし、細胞群運動特性測定プログラムが自動で指定してもよい。例えば撮像データに含まれる複数のフレームにおいて、細胞支持体２０の座標が最大又は最小になるフレームを初期状態としてもよい。あるいは、初期状態は、細胞群２１が細胞支持体２０に応力を印加せず、すなわち、細胞群２１が収縮していない状態であってよい。
　運動特性算出部３３２は、計測部３３１が計測した各フレームにおける細胞支持体２０の変位を統合して細胞群２１の運動特性に関する情報を算出する。細胞群２１の運動特性に関する情報としては、細胞群の寸法変化（すなわち収縮弛緩変位量）、収縮力、最大収縮力、収縮弛緩振幅、及び収縮弛緩周期が挙げられる。これらの情報は時間の関数として算出されてもよい。
　図７を用いて、撮像データ解析部３３における撮像データ解析手段について説明する。
　図７は細胞群測定装置３の処理の一例を示すフローチャートである。
　細胞群測定装置３は、はじめに撮像部３１により細胞群測定デバイス２の撮像データを取得する（ステップＳ１）。
　次に撮像部３１は、直接又は記憶部３２に一度記憶させてから撮像データ解析部３３に撮像データを出力する。撮像データ解析部３３は、計測部３３１において撮像データの各フレームにおける細胞支持体２０の座標を取得する（ステップＳ２）。細胞支持体２０の座標を取得する手段としては、例えば先端部２２３ａを計測部３３１に認識させる手段であってよい。
　取得される細胞支持体２０の座標としては、例えば撮像データにおける細胞支持体２０の変位方向の１次元座標であってよい。細胞支持体２０の変位方向とは、細胞群２１が収縮弛緩運動等の運動をすることによって細胞支持体２０が変位する方向であり、典型的には一方の細胞支持体からもう一方の細胞支持体に向かう方向である。細胞支持体２０の変位方向の１次元座標とは、細胞支持体２０の変位方向を正として当該方向に延伸する軸において定められる座標を意味する。当該軸の原点は特に限定されず、例えばユーザ及び／又は撮像データ解析部３３が任意に設定することができる。軸の原点は、設定された初期状態における細胞支持体２０の座標であってよい。
　なお、上記では撮像データの各フレームにおいて細胞支持体２０の座標を取得しているが、全てのフレームにおいて座標を取得する必要はなく、少なくとも２つのフレームにおいて座標を取得すればよい。以下、同様に、撮像データの各フレームにおいて処理を行うことを前提として細胞群測定装置３の処理の流れを説明するが、少なくとも２つのフレームにおいて処理を行えばよい。
　次に、計測部３３１は、各フレームにおいてステップＳ２で取得した細胞支持体２０の座標を、所定の初期状態からの変化量（すなわち細胞支持体２０の変位量）に変換する（ステップＳ３）。初期状態の設定をユーザがする場合は、撮像データ解析部３３は、ステップＳ１又はＳ２の後に初期状態とする１のフレームを選択させればよい。この場合、ユーザは入力部４５から初期状態とするフレームを決定し、撮像データ解析部３３に入力する。
　細胞支持体２０の座標を、所定の初期状態からの変位量に変換する手段としては特に限定されないが、最も単純には初期状態に設定したフレームにおける細胞支持体２０の座標を原点として、各フレームにおける細胞支持体２０の座標を変換すればよい。例えば、第１のフレームを初期状態とした場合、第１のフレームにおける細胞支持体２０の座標がＸ（単位はピクセルやμｍ等であってよい。）であり、第２のフレームにおける細胞支持体２０の座標がＹであるとき、第２のフレームにおける細胞支持体２０の変位量はＹ－Ｘと算出できる。
　次に、計測部３３１は運動特性算出部３３２に各フレームにおける細胞支持体２０の変位量を出力し、運動特性算出部３３２は当該変位量に基づいて細胞群２１の運動特性に関する情報を算出する（ステップＳ４）。運動特性算出部３３２は、例えば細胞支持体２０の変位量に基づいて各フレームにおける細胞群２１の寸法又は収縮弛緩変位量を算出する。例えば、１対の細胞支持体２０の初期状態における距離ｄがユーザにより入力部４５から与えられていれば、細胞支持体２０の変位量がＹ－Ｘであるフレームにおける細胞群２１の寸法はｄ－（Ｙ－Ｘ）と算出することができる。なお、ここでは変位方向を細胞群２１が収縮する方向とした。同様にして、細胞支持体２０の変位量から細胞群２１の収縮弛緩変位量を算出することができる。
　また、細胞支持体２０の細胞群２１が形成される部分において柱状部２２ａの長さ方向に対して略垂直に応力を印加した際のバネ定数をあらかじめ測定し、入力部４５から設定しておくことにより、細胞群２１の収縮弛緩変位量から収縮力を算出することができる。さらに、細胞群２１の収縮弛緩変位量及び／又は収縮力を各フレームにおいて算出すれば、各フレームに対応した時刻における収縮弛緩変位量及び／又は収縮力を求めることができ、すなわち、収縮弛緩変位量及び／又は収縮力を時間の関数として算出することができる。これにより、例えば収縮弛緩振幅、収縮力の最大値、及び収縮弛緩周期等の情報を取得することができる。
　細胞群測定装置３は、以上のようにして算出された細胞群２１の運動特性に関する情報を直接又は記憶部３２に一度記憶させてから出力部３４に出力する。出力部３４は当該運動特性に関する情報を細胞群測定装置３の外部に出力する（ステップＳ５）。出力部３４は例えば細胞群測定装置３に備え付けられたディスプレイに運動特性に関する情報を出力してよい。運動特性に関する情報は、各情報の配列として例えばｃｓｖデータとして出力されてもよいし、例えば各運動特性値と時刻とをプロットしたグラフとして出力されてもよい。
　図６に戻って、出力部３４は、例えばＲＡＭ４１、ストレージ４３、ＣＰＵ４４、入力部４５、表示部４６、及びＲＯＭ４２又はストレージ４３に記憶されている細胞群運動特性測定プログラムにより実現され得る。出力部３４は、撮像部３１からの撮像データ、撮像データ解析部３３からの細胞群２１の運動特性に関する情報、又は記憶部３２に一時的に記憶されていた撮像データ若しくは細胞群２１の運動特性に関する情報を細胞群測定装置３の外部に出力する。例えば出力部３４は、上記の各種情報をユーザに向けて表示部４６に表示する。
　図８に、出力部３４が表示し得る細胞群の運動特性に関する情報の一例の模式図を示す。図８は、細胞群の収縮力の時間変化のグラフを含む。また出力部３４は、収縮弛緩変位量の時間変化のグラフ、収縮弛緩振幅、及び収縮弛緩周期を表示してもよい。
［変形例］
　以上、本実施形態の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものではない。例えば、各構成及びステップの説明における例示及び／又は好ましい態様等（好ましい、より好ましい、更に好ましい、更により好ましい態様等。）は、特に言及がない限り、それぞれを任意に組み合わせて本実施形態とすることができる。例えば、各構成について、好ましい態様として記載されている構成と、好ましい態様として記載されている構成とを組み合わせてもよいし、好ましい態様等として記載されている構成と、より好ましい態様（あるいは更に好ましい態様等）として記載されている構成とを組み合わせてもよい。また、各構成及びステップは、本実施形態の効果を阻害しない限り、適宜省略することができる。
　例えば、上記態様において、細胞群測定デバイス２は、第１部分２２１及び第２部分２２２を含む細胞支持体と、剛直柱状部２２０を含む細胞支持体とを有するが、細胞群測定デバイス２は、第１部分２２１及び第２部分２２２を含む細胞支持体を２本有していてもよい。この態様においては、いずれの細胞支持体も変位するため、両方の細胞支持体の動きを検出することが好ましい。
　また、細胞群測定装置３は、記憶部３２を有していなくてもよい。この態様では、撮像部３１で取得された撮像データは直接撮像データ解析部３３に入力され、撮像データ解析部３３で算出された細胞群の運動特性は直接出力部３４に出力される。
　また、細胞群測定デバイス２は、１対の細胞支持体２０に跨って形成されている細胞群２１に電気的刺激を与えるための１対の電極をさらに備えてもよい。この態様によれば、細胞群に対して外部からの電気的刺激を与えることで細胞群の運動を強制することができるため、細胞群の自発的な運動のみならず、外発的な刺激に対する運動特性を好適に測定することができる。
　また、上記実施形態では、細胞群２１を１対の細胞支持体２０に形成する方法として、図４を参照して、細胞群形成容器２６を用いる方法を説明したが、図３に示すように細胞群測定デバイス２を収容部２５に収容した上で、収容部２５に細胞とヒドロゲルとを含む培養培地を播種した後、例えば３７℃程度に加熱することでヒドロゲルを固化させて細胞群２１を形成してもよい。すなわち、上記の細胞群運動特性測定方法において、細胞群２１を１対の細胞支持体２０に形成する際に用いる容器と、細胞群２１の運動特性を測定する際に用いる容器は同一であってもよく、異なっていてもよい。
［用途］
　本実施形態の細胞群運動特性測定システム及び細胞群運動特性測定方法によれば、細胞群、特に収縮弛緩運動をする細胞群及び／又は筋細胞を含む細胞群等の運動特性を測定することができる。また、本実施形態の細胞群運動特性測定システム及び細胞群運動特性測定方法は、細胞群の成熟度を評価するために使用され得る。本実施形態の細胞群運動特性測定システム及び細胞群運動特性測定方法は、筋肉が関与する疾患の病理の解明のために使用され得る。
　例えば少なくとも１種の遺伝子をノックイン又はノックアウトさせた対象に由来する細胞群の運動特性を測定することにより、筋肉が関与する疾患に関連する遺伝子を同定し得る。
　あるいは、筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する細胞を含む細胞群の運動特性を測定することにより、筋肉が関与する疾患に関連する遺伝子を同定し得る。筋肉が関与する疾患を有する対象は、特に限定されず、例えば哺乳類（例えばマウス及びラット等のげっ歯類、又はサル及びヒト等の霊長類等）であってよく、好ましくはマウス、ラット又はヒトであり、より好ましくはヒトである。筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する細胞は、例えば疾患を有する対象に由来する多能性幹細胞から分化させた筋細胞であってよい。
　また、被験物質を細胞群と共存させながら細胞支持体の動きを検出することにより、被験物質についての細胞群の運動特性に与える影響に関する情報を取得し得る。かかる被験物質についての情報は、被験物質の毒性に関する情報であってよい。
（薬剤の有効性等の評価方法）
　本実施形態の細胞群運動特性測定システム及び細胞群運動特性測定方法において、被験物質を細胞群と共存させながら細胞支持体の動きを検出することにより、当該被験物質についての細胞群の運動特性に与える影響に関する情報を取得することができる。当該被験物質についての情報としては、例えば被験物質の毒性、及び特定の疾患に対する有効性等が挙げられる。特に、本実施形態の細胞群運動特性測定システム及び細胞群運動特性測定方法は、細胞群測定デバイスにおける被験物質の吸着性が低くなるように構成されているため、被験物質が細胞群の運動特性に与える影響に関する情報を定量的に評価するシステム及び方法として好ましい。
　図９に、所定の被験物質を用いて細胞群の運動特性を測定する場合に得られ得る結果の模式図を示す。図９に示すように、本実施形態の細胞群運動特性測定システムは、被験物質を投与しない場合と、段階的に投与の最終濃度を増加させた場合について、細胞群の収縮力の時間変化をグラフとして表示し、比較することができ得る。
　本実施形態の細胞群運動特性測定システム及び細胞群運動特性測定方法において、細胞群として筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する細胞を含む細胞群を用い、細胞群と被験物質とを共存させながら細胞支持体の動きを検出することにより、当該疾患に対して有効となる薬剤をスクリーニングすることができる。
　当該疾患としては、例えば心筋又は骨格筋が関与する疾患であり、心疾患又は筋疾患である。また、当該疾患は、遺伝性疾患であってよい。
　筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する細胞は、例えば当該疾患を有する対象に由来する多能性幹細胞から分化した細胞であってよく、そのような細胞を含む細胞群は、例えば該疾患を有する対象に由来する多能性幹細胞から作製される筋芽細胞及び／又は筋細胞を培養して得ることができ得る。
　薬剤の有効性の評価は、例えば薬剤との接触前後における細胞群の運動特性を統計的手法により解析し、薬剤の効果の有意性を評価することで行ってよい。薬剤の有効性を評価する方法は、複数の薬剤について細胞群の運動特性の改善の程度を評価し、細胞群の運動特性を改善させた薬剤を選択するか、疾患の治療又は予防に有効であると予測される薬剤を選択する工程を含んでいてよい。
［付記］
　本発明は、以下の実施形態を含む。
［１］
　細胞群の運動特性を測定する方法であって、
　１対の細胞支持体に跨って形成されている細胞群の運動特性を、前記細胞支持体の動きを検出することにより測定する工程を含み、
　前記細胞支持体は、支持土台と、当該支持土台から延出した柱状部とを有し、
　前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の前記柱状部は、前記支持土台から延出する弾性を有する第１部分と、当該第１部分に連結する第２部分とを有し、当該第２部分は前記第１部分より物質吸着性が低く、
　前記第２部分に前記細胞群が形成されている、方法。
［２］
　前記１対の細胞支持体の前記柱状部の少なくとも一部を囲うように細胞とヒドロゲルとを含む培養培地を配置し、その後前記ヒドロゲルを固化させることで、前記細胞群を前記１対の細胞支持体に跨って形成させる工程を更に含む、［１］に記載の方法。
［３］
　前記細胞群の運動特性を測定する工程は、前記細胞支持体の動きを検出することと、取得された前記細胞支持体の動きに関する情報に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を取得することとを含む、［１］又は［２］に記載の方法。
［４］
　前記細胞群が筋細胞を含む、［１］～［３］のいずれか１つに記載の方法。
［５］
　前記筋細胞が、初代培養細胞、株化細胞、及び多能性幹細胞からの分化細胞のいずれかに由来する、［４］に記載の方法。
［６］
　前記筋細胞が、骨格筋細胞である、［４］又は［５］に記載の方法。
［７］
　前記筋細胞が、筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する、［４］～［６］のいずれか１つに記載の方法。
［８］
　前記第２部分は、細胞群を保持するための突起部分を有し、
　前記細胞群は、前記第２部分において、突起部分を覆うようにして形成されている、［１］～［７］のいずれか１つに記載の方法。
［９］
　前記第１部分及び第２部分を有する細胞支持体は、細胞群が形成される部分において前記柱状部の長さ方向に対して略垂直に応力を印加した際のバネ定数が０．３０μＮ／μｍ以上１．０μＮ／μｍ以下である、［１］～［８］のいずれか１つに記載の方法。
［１０］
　前記細胞群と被験物質とを共存させながら前記細胞支持体の動きを検出することにより、前記被験物質についての前記細胞群の運動特性に与える影響に関する情報を取得する、［１］～［９］のいずれか１つに記載の方法。
［１１］
　前記被験物質についての情報が、前記被験物質の毒性に関する情報である、［１０］に記載の方法。
［１２］
　前記細胞群が、筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する筋芽細胞及び筋細胞の少なくとも１種を用いて作製される細胞群であり、
　前記細胞群と被験物質とを共存させながら前記細胞支持体の動きを検出することにより、前記疾患に対する前記被験物質の有効性を評価する、［１０］に記載の方法。
［１３］
　前記疾患が、心筋又は骨格筋が関与する疾患である、［１２］に記載の方法。
［１４］
　細胞群を保持するための１対の細胞支持体を備え、
　前記細胞支持体は、支持土台と、当該支持土台から延出した柱状部とを有し、
　前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の前記柱状部は、前記支持土台から延出する弾性を有する第１部分と、当該第１部分に連結する第２部分とを有し、当該第２部分は前記第１部分より物質吸着性が低い、
　細胞群を培養し、及び／又は細胞群の運動特性を測定するためのデバイス。
［１５］
　前記第２部分は、細胞群を保持するための突起部分を有する、［１４］に記載のデバイス。
［１６］
　前記第１部分及び第２部分を有する細胞支持体は、細胞群が形成される部分において前記柱状部の長さ方向に対して略垂直に応力を印加した際のバネ定数が０．３０μＮ／μｍ以上１．０μＮ／μｍ以下である、［１４］又は［１５］に記載のデバイス。
［１７］
　細胞群の運動特性を測定するシステムであって、
　前記システムは、１対の細胞支持体に跨って形成されている細胞群と、
　前記細胞群の運動特性を測定する測定装置と、を含み、
　前記細胞支持体は、支持土台と、当該支持土台から延出した柱状部とを有し、
　前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の前記柱状部は、前記支持土台から延出する弾性を有する第１部分と、当該第１部分に連結する第２部分とを有し、当該第２部分は前記第１部分より物質吸着性が低く、
　前記第２部分に前記細胞群が形成されている、システム。
［１８］
　前記細胞群が筋細胞を含む、［１７］に記載のシステム。
［１９］
　前記筋細胞が、初代培養細胞、株化細胞、及び多能性幹細胞からの分化細胞のいずれかに由来する、［１８］に記載のシステム。
［２０］
　前記筋細胞が、骨格筋細胞である、［１８］又は［１９］に記載のシステム。
［２１］
　前記筋細胞が、筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する、［１８］～［２０］のいずれか１つに記載のシステム。
［２２］
　前記測定装置が、
　前記細胞支持体の動きを検出する検出器と、
　前記検出器により取得された前記細胞支持体の動きに関する情報に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を取得する運動特性取得部と、
を含む、［１７］～［２１］のいずれか１つに記載のシステム。
［２３］
　前記１対の細胞支持体の前記柱状部の少なくとも一部を囲うように細胞とヒドロゲルとを含む培養培地を配置し、その後前記ヒドロゲルを固化させることで、前記細胞群を前記１対の細胞支持体に跨って形成させる工程を含む、
　［１７］～［２２］のいずれか１つに記載のシステムを作製する方法。
［２４］
　筋肉が関与する疾患に対する薬剤の有効性を評価する方法であって、
　筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する多能性幹細胞から筋芽細胞及び筋細胞の少なくとも１種を作製する工程と、
　前記筋芽細胞及び前記筋細胞の少なくとも１種を培養して、１対の細胞支持体に跨って形成されている細胞群を得る工程と、
　前記薬剤を共存させて前記細胞群の運動特性を測定することにより、前記疾患に対する前記薬剤の有効性を評価する工程と、を含み、
　前記１対の細胞支持体は、支持土台と、当該支持土台から延出した柱状部とを有し、
　前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の前記柱状部は、前記支持土台から延出する弾性を有する第１部分と、当該第１部分に連結する第２部分とを有し、当該第２部分は前記第１部分より物質吸着性が低く、
　前記第２部分に前記細胞群が形成されている、方法。
［２５］
　前記疾患が、心筋又は骨格筋が関与する疾患である、［２４］に記載の方法。
［２６］
　前記細胞群の運動特性を測定することが、前記細胞支持体の動きを検出することと、取得された前記細胞支持体の動きに関する情報に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を取得することとを含む、［２４］又は［２５］に記載の方法。
［２７］
　［２４］～［２６］のいずれか１つに記載の方法によって前記疾患に対して有効であると評価された薬剤。
［２８］
　［２７］に記載の薬剤を含む、筋肉が関与する疾患の治療剤。
　以下、本発明を実施例及び比較例を用いてより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
（細胞群測定デバイスの作製）
　以下のようにして図２～４に示すような細胞群測定デバイスを作製した。
　まず、１対の細胞支持体として、図２の第１部分２２１を構成する部材、第２部分２２２を構成する部材、及び剛直柱状部２２０を構成する部材を、それぞれ図１０の（ａ）～（ｃ）に示す寸法（図中の数値の単位はｍｍである。）にて作製した。第１部分２２１を構成する部材は、ＰＤＭＳを原料として、樹脂型を用いた注型成型により作製し、第２部分２２２を構成する部材、及び剛直柱状部２２０を構成する部材は、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）を切削することにより作製した。次いで、第２部分２２２を構成する部材にシラン処理を行い、第１部分２２１を構成する部材、及び第２部分２２２を構成する部材の接合面にプラズマ処理を行い、分子接合により接合した。接合時に、接合面には一液型ＲＴＶシリコーンゴム（ＫＥ４５（信越化学工業株式会社））を添加することで補強した。
　次いで、図２の支持土台２３を構成する部材、及び基板２４を構成する部材を、それぞれ図１１の（ａ）及び（ｂ）と、（ｃ）及び（ｄ）に示す寸法（図中の数値の単位はｍｍである。）にて、ポリカーボネート（ＰＣ）を切削することにより作製した。次いで、上記のように作製した１対の柱状部（第１部分２２１を構成する部材及び第２部分２２２を構成する部材を接着したものと、剛直柱状部２２０を構成する部材からなるもの）を、支持土台２３を構成する部材に設けられた１対の孔に挿入し、一液型ＲＴＶシリコーンゴム（ＫＥ４５（信越化学工業株式会社））により接着した。その後、基板２４の底面側に設けられた円状の突起部分に、支持土台２３を篏合させ、一液型ＲＴＶシリコーンゴム（ＫＥ４５（信越化学工業株式会社））により接着することで、本実施形態の細胞群測定デバイス２を作製した。
　次に、図４に示すような細胞群形成容器２６を、図１２に示す寸法（図中の数値の単位はｍｍである。）にて、ポリカーボネート（ＰＣ）を切削することにより作製した。
（細胞群測定デバイスのコーティング）
　上記で作製した細胞群測定デバイス２及び細胞群形成容器２６を７０％エタノールに浸し、超音波洗浄を１０分間行った。その後、エタノールをアスピレータで吸引除去し、ＵＶによる殺菌を行った。
　十分に乾燥させた細胞群形成容器２６をクリーンベンチ内で１２　ｗｅｌｌ　ｐｌａｔｅに移し、図４及び１２（ｂ）に示す空洞部２８にのみコーティング剤（エクセルピュア（中央自動車工業株式会社））１２０μＬを加え、コーティングを行った。エクセルピュアをアスピレータで除去し、１時間以上静置することで完全に乾燥させた。
（筋細胞を含む細胞群の形成及び培養）
　骨格筋細胞を含む細胞群を、以下のようにして上記でコーティングした細胞群測定デバイス２に形成した。
　骨格筋細胞（Ｃ２Ｃ１２細胞（入手元：American Type Culture Collection））が播かれた６０ｍｍ　ｄｉｓｈの培地をアスピレータで全て除去し、５ｍＬのＰＢＳ（－）で１回洗浄した。ＰＢＳ（－）をアスピレータで除去し、１ｍＬの０．０５％　Ｔｒｙｐｓｉｎ　ＥＤＴＡ（ナカライテスク株式会社）をｄｉｓｈ上に均一に拡げ、３７℃、５％　ＣＯ２インキュベータ内に３分静置した。４ｍＬのＣ２Ｃ１２増殖培地（表１の組成を有する。）をｄｉｓｈ内に加え、Ｔｒｙｐｓｉｎの働きを止めた後、ピペットで細胞を剥がすようにｄｉｓｈ上を洗浄し、細胞懸濁液をチューブに回収した。１２００ｒｐｍ、５分、２５℃で遠心し、アスピレータで上清を可能な限り除去した。残った細胞塊に１ｍＬのＣ２Ｃ１２増殖培地を加えピペッティングでよく懸濁し、セルカウントを行った。セルカウントの結果から、２．８６×１０７ｃｅｌｌｓ／ｍＬになるように希釈培地量を計算した。１０００ｒｐｍ、５分、２５℃で遠心し、アスピレータで上清を除去し、細胞塊に計算量の２×ＤＭＥＭ（Merck KGaA社）を添加してピペッティングで均一に懸濁した。得られた細胞懸濁液を用いて、ヒドロゲルを含む細胞ＭＩＸを調製した。Ｔｈｒｏｍｂｉｎ（ナカライテスク株式会社）を加えよく懸濁した細胞ＭＩＸを、細胞群形成容器２６の空洞部２８に３０μＬずつ静かに均等に加えた。図４に示すように、細胞群形成容器２６に細胞群測定デバイス２を装着し、インキュベータ内で１５分静置してゲルを固めることにより、筋細胞を含む細胞群を１対の細胞支持体の柱状部２２の先端に跨るように形成させた。細胞群形成容器２６にＣ２Ｃ１２増殖培地を１ｍＬ加えた後、３７℃、５％　ＣＯ２インキュベータで培養した。培養２日目に、細胞群測定デバイス２を細胞群形成容器２６から外し、細胞群測定デバイス２を１２ウェルプレート（収容部２５に相当する）に装着した。１２ウェルプレートにＣ２Ｃ１２分化培地（表２の組成を有する。）を３ｍＬ添加し、培養を開始した。以降、２～３日に１回の頻度で、Ｃ２Ｃ１２分化培地の培地交換を実施した。培養１４日後の細胞群測定デバイス及び細胞群２１の観察結果を図１４（ａ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（細胞群測定デバイスの物質吸着性の評価）
　上記の細胞群測定デバイスの作製で用いた、図２の第１部分２２１を構成する部材及び第２部分２２２を構成する部材を接着した柱状部を、色素溶液（ローダミンＢ溶液、１ｍｇ/Ｌ）に４時間浸漬し、第１及び第２部分のそれぞれへのローダミンＢの吸着を検証した。
　ＣＯＰからなる第２部分はローダミンＢの吸着量が低く、物質吸着性が低減していることが確認された。観察結果を図１３に示す。
（筋細胞の収縮能の評価）
　上記のようにして作製した培養１４日後の細胞群測定デバイスを用いて、筋細胞を含む細胞群の収縮能の評価を行った。
　筋細胞を含む細胞群の収縮弛緩運動を、顕微鏡に接続したカメラで撮影し、収縮変位を測定した。筋細胞を含む細胞群に、２本の電極を用いて電気刺激を与えたところ、当該電気刺激に応答して筋細胞を含む細胞群の収縮弛緩運動が観察された。図１４（ｂ）に示すように、この際の最大収縮変位は５７．３７２μｍであり、予め測定した細胞支持体のバネ定数０．６１５μＮ／μｍから、最大収縮力が３５．２８μＮであることがわかった。
　１…細胞群運動特性測定システム、２…細胞群測定デバイス、３…細胞群測定装置、２１…細胞群、２０…細胞支持体、２１…細胞群、２２，２２ａ，２２ｂ…柱状部、２３，２３ａ，２３ｂ…支持土台、２４…基板、２５…収容部、２６…細胞群形成容器、２７…第１の空洞部、２８…第２の空洞部、３１…撮像部、３２…記憶部、３３…撮像データ解析部、３４…出力部、４１…ＲＡＭ、４２…ＲＯＭ、４３…ストレージ、４４…ＣＰＵ、４５…入力部、４６…表示部、４７…システムバス、２２０…剛直柱状部、２２１…第１部分、２２２…第２部分、２２３ａ，２２３ｂ…先端部、２６１…底部、２６２…側壁、３３１…計測部、３３２…運動特性算出部、２２０１，２２２１…突起部分。

Claims (14)

  1. 　細胞群の運動特性を測定する方法であって、
    　１対の細胞支持体に跨って形成されている細胞群の運動特性を、前記細胞支持体の動きを検出することにより測定する工程を含み、
    　前記細胞支持体は、支持土台と、当該支持土台から延出した柱状部とを有し、
    　前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の前記柱状部は、前記支持土台から延出する弾性を有する第１部分と、当該第１部分に連結する第２部分とを有し、当該第２部分は前記第１部分より物質吸着性が低く、
    　前記第２部分に前記細胞群が形成されている、方法。
  2. 　前記１対の細胞支持体の前記柱状部の少なくとも一部を囲うように細胞とヒドロゲルとを含む培養培地を配置し、その後前記ヒドロゲルを固化させることで、前記細胞群を前記１対の細胞支持体に跨って形成させる工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
  3. 　前記細胞群の運動特性を測定する工程は、前記細胞支持体の動きを検出することと、取得された前記細胞支持体の動きに関する情報に基づいて前記細胞群の運動特性に関する情報を取得することとを含む、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 　前記細胞群が筋細胞を含む、請求項１又は２に記載の方法。
  5. 　前記筋細胞が、初代培養細胞、株化細胞、及び多能性幹細胞からの分化細胞のいずれかに由来する、請求項４に記載の方法。
  6. 　前記筋細胞が、骨格筋細胞である、請求項４に記載の方法。
  7. 　前記筋細胞が、筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する、請求項４に記載の方法。
  8. 　前記第２部分は、細胞群を保持するための突起部分を有し、
    　前記細胞群は、前記第２部分において、突起部分を覆うようにして形成されている、請求項１又は２に記載の方法。
  9. 　前記第１部分及び第２部分を有する細胞支持体は、細胞群が形成される部分において前記柱状部の長さ方向に対して略垂直に応力を印加した際のバネ定数が０．３０μＮ／μｍ以上１．０μＮ／μｍ以下である、請求項１又は２に記載の方法。
  10. 　前記細胞群と被験物質とを共存させながら前記細胞支持体の動きを検出することにより、前記被験物質についての前記細胞群の運動特性に与える影響に関する情報を取得する、請求項１又は２に記載の方法。
  11. 　前記被験物質についての情報が、前記被験物質の毒性に関する情報である、請求項１０に記載の方法。
  12. 　前記細胞群が、筋肉が関与する疾患を有する対象に由来する筋芽細胞及び筋細胞の少なくとも１種を用いて作製される細胞群であり、
    　前記細胞群と被験物質とを共存させながら前記細胞支持体の動きを検出することにより、前記疾患に対する前記被験物質の有効性を評価する、請求項１０に記載の方法。
  13. 　前記疾患が、心筋又は骨格筋が関与する疾患である、請求項１２に記載の方法。
  14. 　細胞群を保持するための１対の細胞支持体を備え、
    　前記細胞支持体は、支持土台と、当該支持土台から延出した柱状部とを有し、
    　前記１対の細胞支持体の少なくとも一方の前記柱状部は、前記支持土台から延出する弾性を有する第１部分と、当該第１部分に連結する第２部分とを有し、当該第２部分は前記第１部分より物質吸着性が低い、
    　細胞群を培養し、及び／又は細胞群の運動特性を測定するためのデバイス。
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