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METHOD AND DEVICE FOR ARRANGING CELLS USING LASER

外国特許コード F160008810
整理番号 (S2014-1239-N0)
掲載日 2016年8月5日
出願国 世界知的所有権機関（ＷＩＰＯ）
国際出願番号 2015JP075659
国際公開番号 WO 2016039397
国際出願日 平成27年9月9日(2015.9.9)
国際公開日 平成28年3月17日(2016.3.17)
優先権データ
  • 特願2014-184193 (2014.9.10) JP
発明の名称 （英語） METHOD AND DEVICE FOR ARRANGING CELLS USING LASER
発明の概要（英語） Provided are a method and a device for arranging cells using a laser, whereby cells can be arranged so that the cells are prevented from separating from each other. The method according to the present invention comprises: a step for capturing cells using a laser; a step for conveying the captured cells relative to other cells and contacting the cells in a polymer solution that contains a water-soluble polymer in an aqueous solvent; and maintaining the contact among the cells using a depletion effect of the polymer solution. The device according to the present invention comprises: a laser light source; a polymer solution that contains a water-soluble polymer in an aqueous solvent and can exert a depletion effect for maintaining contact among cells; a sample cell for housing the cells and a sample cell; a light condensing lens for condensing the laser in the sample cell; and a moving unit for relatively three-dimensionally moving the sample cell and the light condensing spot of the laser.
特許請求の範囲（英語） [claim1]
1. 　There is provided a method of arranging the cells using a laser, 　A step of capturing a cell by laser, 　The solvent is a polymer solution containing it water-soluble polymer in an aqueous solvent, a step of the captured cells are contacted with relatively transported to other cells, 　Method characterized by comprising the steps of maintaining contact of these cells by depletion effect by the polymer solution.
[2]
[claim2]
2. 　The method of claim 1, depleting effect maintains contact cell 300 seconds by, it is characterized.
[3]
[claim3]
3. 　Comprising the step of placing a sequence of forming cells in an environment where there is no the polymer solution, the method according to claim 1 or claim 2, characterized in that.
[4]
[claim4]
4. 　The method according to claim 1 or 2, the sequence of forming cells from said polymer solution comprises the step of conveying the liquid medium, it is characterized.
[5]
[claim5]
5. 　The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the cells sterically sequence.
[6]
[claim6]
6. 　The concentration C of the water-soluble polymer in the polymer solution, the overlap concentration of the water-soluble polymer is taken as C *, to be 0.1C * ≦ C ≦ 10C * a method according to any one of claims 1 to 5 wherein said polymer solution comprises a step of adjusting the, it is characterized.
[7]
[claim7]
7. 　The concentration C of the water-soluble polymer, A method according to claim 6, characterized in that the 0.3C * ≦ C ≦ 3C *.
[8]
[claim8]
8. 　An apparatus for cell array, 　A laser light source for generating a laser, 　Solvent is an aqueous solvent, wherein the water-soluble polymer, a polymer solution capable of generating a depletion effect to maintain contact of said cell, 　A sample cell for containing said cell and said sample cell, 　A condenser lens for condensing the laser from the laser light source in said sample cell, 　Device characterized in that it comprises a and a moving unit for moving the focal point of the laser and the sample cell in a relatively three-dimensional.
[9]
[claim9]
9. 　The condensing lens is provided with a plurality, 　The mobile unit apparatus of claim 8, characterized in that it comprises a by causing focal point moving mechanism moves in three dimensions focal point to the sample cell of the laser for each of the condenser lens.
[10]
[claim10]
10. 　In one of the horizontal direction of the sample cell, the first inlet for introducing the polymer solution into the liquid containing space of said sample cell is formed, 　The said horizontal direction of the other of said sample cell, a second inlet for introducing additional liquid that can not cause depletion effect in the liquid storage space is formed, 　Wherein the central portion of the sample cell, according to claim 8 or claim 9, characterized in that the exhaust port for discharging air in the liquid containing space is formed.
[11]
[claim11]
11. 　Wherein the concentration C of the aqueous polymer in the polymer solution, the overlap concentration of the water-soluble polymer is taken as C *, a 0.1C * ≦ C ≦ 10C * device according to any one of claims 10 claims 8 to.
[12]
[claim12]
12. 　The concentration C of the water-soluble polymer, according to claim 11, characterized in that the 0.3C * ≦ C ≦ 3C *.
  • 出願人（英語）
  • ※2012年7月以前掲載分については米国以外のすべての指定国
  • THE DOSHISHA
  • 発明者（英語）
  • YOSHIKAWA KENICHI
  • TANIGUCHI HIROAKI
  • OTA TAEKO
  • HASHIMOTO SHU
  • YONEDA SHINICHIRO
  • YOSHIDA AOI
国際特許分類(IPC)
指定国 National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JP KE KG KN KP KR KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG

日本語項目の表示

発明の名称 レーザーを用いて細胞を配列する方法及び装置
発明の概要 細胞同士が離れないように細胞を配列することができる、レーザーを用いて細胞を配列する方法及び装置を提供する。本発明に係る方法は、レーザーにより細胞を捕捉する工程と、溶媒が水性溶媒であり水溶性高分子を含む高分子溶液中で、捕捉された細胞を他の細胞に相対的に搬送して接触させる工程と、高分子溶液による枯渇効果によってこれらの細胞の接触を維持する工程と、を含む。本発明に係る装置は、レーザー光源と、溶媒が水性溶媒であり、水溶性高分子を含み、細胞の接触を維持するために枯渇効果を発生可能な高分子溶液と、細胞及び試料セルを収容するための試料セルと、レーザーを試料セル内で集光させるための集光レンズと、試料セルとレーザーの集光点とを相対的に３次元に移動させるための移動ユニットと、を備える。
特許請求の範囲 [請求項1]
レーザーを用いて細胞を配列する方法であって、
レーザーにより細胞を捕捉する工程と、
溶媒が水性溶媒であり水溶性高分子を含む高分子溶液中で、捕捉された細胞を他の細胞に相対的に搬送して接触させる工程と、
前記高分子溶液による枯渇効果によってこれらの細胞の接触を維持する工程と、を含むことを特徴とする方法。
[請求項2]
枯渇効果による細胞の接触を３００秒以上維持する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
[請求項3]
形成した細胞の配列を前記高分子溶液が存在しない環境下におく工程を含む、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
[請求項4]
形成した細胞の配列を前記高分子溶液から液体培地へ搬送する工程を含む、ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
[請求項5]
細胞を立体的に配列することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。
[請求項6]
前記高分子溶液における前記水溶性高分子の濃度Ｃが、前記水溶性高分子の重なり濃度をＣ＊としたときに、０．１Ｃ＊≦Ｃ≦１０Ｃ＊になるように、前記高分子溶液を調整する工程を含む、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
[請求項7]
前記水溶性高分子の濃度Ｃは、０．３Ｃ＊≦Ｃ≦３Ｃ＊であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
[請求項8]
細胞を配列するための装置であって、
レーザーを発生させるためのレーザー光源と、
溶媒が水性溶媒であり、水溶性高分子を含み、前記細胞の接触を維持するために枯渇効果を発生可能な高分子溶液と、
前記細胞及び前記試料セルを収容するための試料セルと、
前記レーザー光源からのレーザーを前記試料セル内で集光させるための集光レンズと、
前記試料セルと前記レーザーの集光点とを相対的に３次元に移動させるための移動ユニットと、を備えることを特徴とする装置。
[請求項9]
前記集光レンズは、複数設けられており、
前記移動ユニットは、レーザーの集光点を前記試料セルに対して３次元に移動させる集光点移動機構を前記集光レンズ毎に備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
[請求項10]
前記試料セルの水平方向の一方には、前記高分子溶液を前記試料セルの液体収容空間に導入するための第一導入口が形成され、
前記試料セルの前記水平方向の他方には、枯渇効果を生じさせることができない追加の液体を前記液体収容空間に導入するための第二導入口が形成され、
前記試料セルの中央部には、前記液体収容空間内の空気を排出するための排気口が形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の装置。
[請求項11]
前記高分子溶液における前記水性高分子の濃度Ｃは、前記水溶性高分子の重なり濃度をＣ＊としたときに、０．１Ｃ＊≦Ｃ≦１０Ｃ＊であることを特徴する請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
[請求項12]
前記水溶性高分子の濃度Ｃは、０．３Ｃ＊≦Ｃ≦３Ｃ＊であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
明細書 明　細　書 発明の名称 : レーザーを用いて細胞を配列する方法及び装置

技術分野

[0001]

本発明は、レーザーを用いて細胞を配列する方法及び装置に関する。

背景技術

[0002]

細胞は、生体内において様々な配置を取ることによりその機能を発揮している。従って、生体内における細胞の配置を生体外で再現できることが、生命科学の分野の研究において強く望まれている。

[0003]

細胞の配置を再現するためには、細胞を自由に操作できる技術が必要である。細胞を操作する技術の一例として、レーザートラッピングがある。レーザートラッピングは、レーザーを集光させ、誘電体である微小物体をレーザーの集光部分で捕捉する技術であり、光ピンセットとも呼ばれている。レーザートラッピングによれば、細胞を非接触で捕捉して、三次元に移動させることができる。

[0004]

例えば、特許文献１－２には、レーザートラッピングによって細胞を操作して細胞同士を接着させることが開示されている。

先行技術文献 特許文献

[0005]

特許文献1 : 特開２００７－１８９９９８号公報

特許文献2 : 米国特許文献２０１０２６７１０５Ａ１

特許文献3 : 特開２００６－２９６３６１号公報

特許文献4 : 特開平０３－２９７３８５号公報

発明の概要 発明が解決しようとする課題

[0006]

細胞同士をレーザートラッピングによって単に接触させただけでは、これらはすぐに離れてしまう。この要因として、細胞膜電位による静電反発力や細胞膜の揺らぎ運動に伴う反発などが挙げられる。

[0007]

特許文献１に開示された方法では、予め一方の細胞をアビジン化し、他方の細胞をビオチン化する。それから、これらの細胞同士をレーザートラッピングによって接触させ、アビジン－ビオチン結合によって瞬間的にかつ強力に接着させている。

また、特許文献２に開示された方法では、予め一方の細胞を化学的に修飾された基板上に固定させる。それから、他方の細胞をレーザートラッピングによって一方の細胞に搬送し、接触させて、細胞のペアを基板上で形成している。

[0008]

このように従来の方法では、細胞同士がすぐに離れるという問題を克服するため、レーザートラッピングで細胞同士を接触させる前に、細胞に対して処理を施す工程が必要であった。

[0009]

本発明は、予め細胞に対して処理を施さずに細胞同士の安定な接触を得ることができる、レーザーを用いて細胞を配列する方法及び装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

[0010]

発明者らは、高分子溶液によって生じる枯渇効果(depletion effect)に注目した。発明者らは、枯渇効果を利用することで、細胞同士の安定な接触が得られることを見出した。

[0011]

本発明は、レーザーを用いて細胞を配列する方法であって、

レーザーにより細胞を捕捉する工程と、

溶媒が水性溶媒であり水溶性高分子を含む高分子溶液中で、捕捉された細胞を他の細胞に相対的に搬送して接触させる工程と、

前記高分子溶液による枯渇効果によってこれらの細胞の接触を維持する工程と、を含むことを特徴とする。

[0012]

好ましくは、枯渇効果による細胞の接触を３００秒以上維持する。

[0013]

好ましくは、形成した細胞の配列を前記高分子溶液が存在しない環境下におく工程を含む。

[0014]

好ましくは、形成した細胞の配列を前記高分子溶液から液体培地へ搬送する工程を含む。

[0015]

好ましくは、細胞を立体的に配列する。

[0016]

好ましくは、前記高分子溶液における前記水溶性高分子の濃度Ｃが、前記水溶性高分子の重なり濃度をＣ＊としたときに、０．１Ｃ＊≦Ｃ≦１０Ｃ＊になるように、前記高分子溶液を調整する工程を含む。さらに、好ましくは、水溶性高分子の濃度Ｃは、０．３Ｃ＊≦Ｃ≦３Ｃ＊である。

[0017]

さらに、本発明は、レーザーを用いて細胞を配列するための装置であって、

レーザーを発生させるためのレーザー光源と、

溶媒が水性溶媒であり、水溶性高分子を含み、前記細胞の接触を維持するための枯渇効果を発生可能な高分子溶液と、

前記細胞及び前記試料セルを収容するための試料セルと、

前記レーザー光源からのレーザーを前記試料セル内で集光させるための集光レンズと、

前記試料セルと前記レーザーの集光点とを相対的に３次元に移動させるための移動ユニットと、を備えることを特徴とする。

[0018]

前記集光レンズは、複数設けられており、

前記移動ユニットは、前記レーザーの集光点を前記試料セルに対して３次元に移動させる集光点移動機構を前記集光レンズ毎に備える。

[0019]

好ましくは、前記試料セルの水平方向の一方には、前記高分子溶液を前記試料セルの液体収容空間に導入するための第一導入口が形成され、

前記試料セルの前記水平方向の他方には、枯渇効果を生じさせることができない追加の液体を前記液体収容空間に導入するための第二導入口が形成され、

前記試料セルの中央部には、前記液体収容空間内の空気を排出するための排気口が形成されている。

[0020]

好ましくは、前記高分子溶液における前記水性高分子の濃度Ｃは、前記水溶性高分子の重なり濃度をＣ＊としたときに、０．１Ｃ＊≦Ｃ≦１０Ｃ＊である。さらに、好ましくは、前記水溶性高分子の濃度Ｃは、０．３Ｃ＊≦Ｃ≦３Ｃ＊である。

発明の効果

[0021]

高分子溶液による枯渇効果を利用することにより、細胞に予め処理を施さなくても細胞の安定な接触が得られる。細胞をゲル、基板等の足場に固定することなく、任意の安定した３次元の細胞の配列が得られる。そして、生体内における細胞の配置を生体外で自由に再現することができる。

図面の簡単な説明

[0022]

[図1]

重なり濃度を説明するための図である。

[図2]

枯渇効果による安定な細胞の接触を説明するための図である。

[図3]

本発明の一実施形態に係る細胞配列装置の概略的構成を示す図である。

[図4]

図４Ａは、図３の装置における試料セルの一例を示す斜視図である。図４Ｂは、図４Ａの試料セルの使用例を示す断面図である。

[図5]

他の実施形態に係る細胞配列装置の要部を示す図である。

[図6]

水性溶媒を用いた場合の実験例１の実験結果を示す。図６Ａは、２つのＮＭｕＭＧの時間経過に伴う位置変化を示す画像、図６Ｂは、特定時刻におけるＮＭｕＭＧの画像、図６Ｃは、図６Ｂに対応する模式図、図６Ｄは、実験操作を説明する図である。

[図7]

ＰＥＧ溶液を用いた場合の実験例１の実験結果を示す。図７Ａは、２つのＮＭｕＭＧの時間経過に伴う位置変化を示す画像、図７Ｂは、特定時刻におけるＮＭｕＭＧの画像、図７Ｃは、図７Ｂに対応する模式図、図７Ｄは、実験操作を説明する図である。

[図8]

実験例１のＰＥＧの濃度と細胞間接触維持確率との関係を示すグラフである。

[図9]

細胞を数秒間接触させた場合の実験例２の実験結果を示す。図９Ａは、２つのＮＭｕＭＧの時間経過に伴う位置変化を示す画像、図９Ｂは、特定時刻におけるＮＭｕＭＧの画像、図９Ｃは、図９Ｂに対応する模式図、図９Ｄは、実験操作を説明する図である。

[図10]

細胞を数分間接触させた場合の実験例２の実験結果を示す。図１０Ａは、２つのＮＭｕＭＧの時間経過に伴う位置変化を示す画像、図１０Ｂは、特定時刻におけるＮＭｕＭＧの画像、図１０Ｃは、図１０Ｂに対応する模式図、図１０Ｄは、実験操作を説明する図である。

[図11]

ＮＭｕＭＧをＰＥＧ溶液中で立体的に配列する様子を示す実験例３の実験結果の画像である。

[図12]

ＮＭｕＭＧをＰＥＧ溶液中で立体的に配列する様子を示す実験例４の実験結果の画像である。

[図13]

図１２Ｂの画像に対応する模式図である。

[図14]

ＮＭｕＭＧをＰＥＧ溶液中で略直線的に配列する様子を示す実験例４の実験結果の画像である。

[図15]

赤血球を水性溶媒中で配列した場合の実験例５の実験結果の画像である。

[図16]

赤血球をＰＥＧ溶液中で配列した場合の実験例５の実験結果の画像である。

[図17]

実験例６の実験結果の画像を示す。図１７Ａは、水性溶媒中でのＮＭｕＭＧの様子を示す画像である。図１７Ｂは、デキストラン溶液中でのＮＭｕＭＧの様子を示す画像である。

[図18]

実験例６の実験結果の画像を示す。図１８Ａは、水性溶媒中での赤血球の様子を示す画像である。図１８Ｂは、デキストラン溶液中での赤血球の様子を示す画像である。

[図19]

本発明の利用例を説明するための図である。

[0023]

以下、図面を参照して、本発明に係るレーザーを用いて細胞を配列する方法及び装置の一実施例を説明する。

[0024]

[高分子溶液による枯渇効果]

本発明では、細胞の配列のために高分子溶液による枯渇効果が利用される。

[0025]

「枯渇効果」とは、以下のような現象である。高分子溶液中で２つの物体が接近すると、２つの物体間に存在する高分子が排除される。すると、２つの物体間に、高分子が存在しない領域（即ち、高分子が枯渇した領域）が形成され、一方、２つの物体の周りに、高分子が存在する領域が形成される。それによって、浸透圧が働いて、２つの物体は周りから押されて凝集を引き起こす。この現象を枯渇効果という。

[0026]

［高分子溶液の調整］

図１Ａの通り、高分子溶液が高分子の濃度が低い希薄溶液の場合、高分子は互いに接触することはなく１分子として振る舞う。一方、図１Ｂの通り、高分子の濃度がある基準を超えると高分子は互いに接触し始める。このように高分子が互いに接触し始める濃度を重なり濃度Ｃ＊という。なお、重なり濃度Ｃ＊は、以下の式１によって規定される。

式１

[0027]

式１において、Ｍは高分子の分子量、ρは溶媒の比重、ＮＡはアボガドロ定数、Ｒｇは高分子の慣性半径である。なお、慣性半径Ｒｇは、以下の式２に示される関係がある。

式２

[0028]

式２において、ｎは高分子の重合度、ｂはＫｕｈｎ長、υはスケーリング指数であり、１／２≦υ≦３／５である。

[0029]

この重なり濃度Ｃ＊を目安にすることで、例えば、重なり濃度Ｃ＊のオーダーを目安にすることで、枯渇効果を生じさせることができる高分子溶液を調整することができる。高分子の濃度Ｃが重なり濃度Ｃ＊に対して低すぎると枯渇効果は生じない。一方、高分子の濃度Ｃが重なり濃度Ｃ＊を超えて高くなると、枯渇効果は生じるものの高分子溶液の粘度が急に高くなる。後述する通り、本発明は、レーザーを用いて細胞を高分子溶液中で搬送するが、高分子の濃度Ｃが重なり濃度Ｃ＊よりも高すぎると溶液の粘度が極めて大きくなるため、細胞の搬送に支障が生じ得る。

[0030]

本発明においては、枯渇効果及び細胞搬送の観点から、高分子の濃度Ｃが０．１Ｃ＊≦Ｃ≦１０Ｃ＊の範囲になるように高分子溶液を調整することが好ましい。より好ましい高分子の濃度Ｃの範囲は、０．３Ｃ＊≦Ｃ≦３Ｃ＊である。

[0031]

上述の通り、高分子の濃度Ｃが重なり濃度Ｃ＊を超えると高分子溶液の粘度は急に高くなる。従って、高分子の濃度Ｃを徐々に高くして、高分子溶液の粘度が急に高くなり始めるところを探し当てれば、重なり濃度Ｃ＊を計算せずとも、高分子の濃度Ｃが重なり濃度Ｃ＊程度である高分子溶液を容易に調整できる。

[0032]

本発明は細胞を対象とするので、高分子溶液の溶媒は水性溶媒とする。水性溶媒は、水、又は、水及び親水性溶媒の混合溶媒である。親水性溶媒は、例えば、エチレングリコールなどの多価アルコール、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などであり、細胞が高分子溶液中で生きた状態を保てるようにすることが好ましい。水性溶媒における水の割合は、例えば、重量パーセントで１０％～１００％であるが、親水性溶媒の種類に応じて適宜決められる。

[0033]

使用する高分子は、水溶性高分子であればどのようなものを用いても枯渇効果を生じさせることができる。水溶性高分子は、例えば、ポリエチレングリコール、ビニルアルコールなどの合成高分子、タンパク質（アルブミン、コラーゲンなど）、多糖類（デキストラン、デンプンなど）などの天然高分子である。

[0034]

なお、高分子溶液には細胞を培養するために必要な物質（例えば、グルコース等）を添加してもよい。即ち、液体培地に水溶性高分子を加えたものを高分子溶液としてもよい。

[0035]

［枯渇効果による細胞の接触］

図２の通り、上記のように調整された高分子溶液中において細胞同士が接近すると、枯渇効果によって細胞同士の凝集が引き起される。細胞同士は、通常の溶液中では細胞膜電位による静電反発相互作用や細胞膜の揺らぎ運動に伴う反発効果などによってすぐに離れてしまうが、この高分子溶液中では枯渇相互作用によって接触し続ける。即ち、高分子溶液による枯渇効果によって、細胞同士の接触が、細胞膜間の反発相互作用の影響を無視して維持される。

[0036]

枯渇効果によって細胞の接触が維持されると、細胞同士は接着する。ここでいう、「接着」とは、細胞同士が、枯渇効果が生じ得ない環境下（例えば、通常の液体培地）におかれても離れることがない程度に安定して接触していることをいう（以下、同様）。細胞同士が接着状態に至るまでの接触時間は、数秒では足りず、数分必要であり、３００秒（５分）以上あればほぼ十分であることが経験的に分かっている。

[0037]

このように細胞同士が接着状態に至るのは以下のように推測される。

[0038]

以下の各実験例などにおける実験的観測から、枯渇効果による細胞同士の接触は、図２のように平面接触であることが分かっている。即ち、両細胞の細胞膜の表面がフラットに変形して、細胞同士が接触している。この平面接触の面積は、数μｍ２～数十μｍ２と見積もられる。

[0039]

互いに接触する細胞間には上記の反発相互作用と枯渇相互作用とが作用し、これらが競合している。前述の通り、細胞間距離が高分子の直径程度にならなければ、細胞間に高分子が枯渇した領域が生じないので、細胞間に枯渇相互作用は生じない。従って、枯渇効果による細胞同士の接触は、ミクロ的にみれば、高分子の直径程度の、およそ慣性半径Ｒｇのオーダーの、即ち、数ｎｍ～数十ｎｍのギャップが両細胞の細胞膜間に設けられていると考えられる。

[0040]

即ち、枯渇効果による細胞の接触は、細胞膜の数μｍ２～数十μｍ２のフラットな表面が数ｎｍ～数十ｎｍのギャップあけて互いに対向する状態で生じると考えられる。そして、このようなギャップが設けられていることで、接触状態でも、細胞膜の流動性が確保される、つまり細胞膜の表面のタンパク質や脂質などの構成要素が流動している。この流動性ゆえに、枯渇効果によって細胞の接触が維持されている数分の間に、フラットな細胞膜の表面間で、一方の細胞膜のプラス因子（例えば、正電荷をもつタンパク質）と他方の細胞膜のマイナス因子（例えば、負電荷をもつタンパク質）とが互いに対向するような構成要素の再配置が行われると考えられる。このような引力的な相互作用には静電相互作用に限らず、疎水性相互作用、水素結合など多様な化学的な相互作用も寄与していると考えられる。このような再配置によって、細胞同士がより安定した接触状態に、即ち、接触状態に至る。

[0041]

以上のようなことから、細胞の接触が枯渇効果によって数分間維持されると、細胞同士が接着すると推測される。

[0042]

なお、細胞同士が数時間以上接触し続けると、細胞自身が自発的に、カドヘリン、インテグリン等の細胞接着因子を形成するので、細胞同士のより一層の安定な接触が得られる。

[0043]

［細胞配列装置］

次に、本発明に係る細胞を配列するための装置（以下、細胞配列装置とする）の一実施例について説明する。図３を参照して、細胞配列装置は、レーザーを発生させるためのレーザー光源１と、レーザーを集光するための集光レンズ２（本実施例では対物レンズ）を少なくとも含む光学系を備えている。本実施形態の光学系では、さらに、レーザー光源１から対物レンズ２までの光路上に、ビームエキスパンダー３、ガルバノミラー４Ａ、集光レンズ５Ａ、５Ｂ、ガルバノミラー４Ｂ、集光レンズ５Ｃ、５Ｄ、及びダイクロイックミラー６Ａがこの順番で配置されている。

[0044]

さらに、細胞配列装置は、ステージ７と、高分子溶液８と、試料セル９とをさらに備えている。ステージ７は、集光レンズ２の上方に配置されている。高分子溶液８は、溶媒が水性溶媒であり水溶性高分子を含んでいる。高分子溶液８は、枯渇効果を発生させることができるように、その水溶性高分子の濃度Ｃが、該水溶性高分子の重なり濃度Ｃ＊を目安にして調整されている。試料セル９の内部空間には、高分子溶液８及び配列すべき複数の細胞が収容されている。試料セル９は、ステージ７上の所定の位置に載置されると、集光レンズ２の出射側と対向する。なお、ステージ７は、レーザー光源１により発生されるレーザーに対して吸収のない材料からなる、または、レーザーの通過を許容する開口を備えている。試料セル９も、その少なくともレーザーが入射する部分が、レーザーに対して吸収のない材料からなる。

[0045]

レーザー光源１からのレーザーは、ビームエキスパンダー３等を経由し集光レンズ２を通過し、集光レンズ２によって集光され、試料セル９内に集光された状態で入射される。この構成によって、試料セル９内の細胞をレーザーの集光点（焦点）近傍で捕捉することができる。

[0046]

細胞操作装置は、レーザーの集光点と試料セル９とを相対的に３次元に移動させるための移動ユニットを備えている。移動ユニットは、高分子溶液８中で細胞を操作するために用いられる。本実施形態の移動ユニットは、試料セル９を支持するステージ７を、レーザーの集光点に対して、Ｚ方向（レーザーの光軸方向）に、Ｚ方向に対して直角なＸ方向に、及び、Ｚ方向及びＸ方向に対して直角なＹ方向に移動させるステージ移動機構１０からなる。

[0047]

なお、移動ユニットは、図示されていないが、レーザーの集光点を試料セル９に対して移動させる集光点移動機構でもよい。集光点移動機構は、例えば、集光レンズ２のＺ方向の移動によって集光点を試料セル９に対してＺ方向に移動させ、ガルバノミラー４Ａ、４Ｂの回転によって集光点を試料セル９に対してＸ方向及びＹ方向に移動させる構成である。

[0048]

また、移動ユニットは、ステージ移動機構１０及び集光点移動機構の組み合わせでもよい。一例として、レーザーの集光点と試料セル９とのＺ方向の相対移動を集光点移動機構によって行い、レーザーの集光点と試料セル９とのＸ方向及びＹ方向の相対移動をステージ移動機構１０によって行う構成が挙げられる。

[0049]

集光されたレーザーによって細胞を捕捉しつつ、移動ユニットによって集光点と試料セル９とを相対的に移動させることにより、捕捉された細胞を高分子溶液８中で３次元に移動さることができる。それによって、集光されたレーザーで捕捉された細胞を、高分子溶液８中の他の細胞に相対的に搬送し、接触させることができる。

[0050]

細胞配列装置は、さらに、試料セル９中の細胞を観測するための観測ユニットを備えている。観測ユニットは、カメラ１１、画像処理装置１２、モニター１３、レコーダー１４、さらに水銀ランプ１５（観測用光源の一例）、ＮＤフィルター１６、励起フィルター１７、ダイクロイックミラー６Ａ、６Ｂ、バリアフィルター１８などからなる。この観測手段の構成は周知であるため、その説明は省略する。

[0051]

レーザーの波長に関しては、特に限定されるものではないが、細胞に損傷を与えないために、細胞にとって吸収が少ない波長が選択されることが好ましい。また、レーザーの波長は、高分子溶液の溶媒（水など）を加熱しない波長が選択されることが好ましい。従って、一般的には、赤外光で１０００ｎｍを含む前後の範囲、具体的には、８００ｎｍから１２００ｎｍの範囲が好ましく、９００ｎｍから１１００ｎｍの範囲がより好ましい。例えば、レーザー光源１をＮｄ：ＹＡＧレーザーとし、その基本波（波長が１０６４ｎｍ）を用いることが好ましい。なお、可視光の吸収が少ない細胞を捕捉する場合には、４００ｎｍから７００ｎｍの可視光領域の波長が選択されても、細胞を損傷させずに容易に捕捉することができる。

[0052]

レーザーの出力は、そのレーザーの波長、細胞への損傷の有無、細胞の種類、大きさ、溶媒の種類、高分子溶液８の粘度などを考慮して適宜選択されるものである。例えば、４００ｎｍから１５００ｎｍの範囲のレーザーの波長を用いたときには、レーザーの出力は、１ｍＷから１０００ｍＷの範囲とすることが好ましい。また、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの基本波を使用する場合、その出力は５ｍＷから１００ｍＷの範囲とすることが好ましい。

[0053]

細胞配列装置を以下のように構成してもよい。

試料セル９は、次のような構成でもよい。試料セル９は、図４Ａの通り、互いに上下方向に間隔をあけて配置された上プレート１９と下プレート２０を備えている。さらに、試料セル９は、上プレート１９と下プレート２０の間に介在されて両プレート１９、２０の間隔を規定する複数のスペーサを備えている。スペーサは、互いに第一水平方向に間隔をあけて配置された第一スペーサ２１と第二スペーサ２２とからなる。第二スペーサ２２は、２つ設けられ、互いに第一水平方向に直角な第二水平方向に間隔をあけて配置されている。

[0054]

上記配置により、プレート１９、２０及びスペーサ２１、２２によって囲まれる空間が、液体を収容するための液体収容空間２３となる。そして、試料セル９の第二水平方向の一側に、高分子溶液８を液体収容空間２３に導入するための第一導入口２４が形成され、他側に、枯渇効果を発生させることができない追加の液体２７（例えば、液体培地など）（図４Ｂ参照）を導入するための第二導入口２５が形成される。そして、第二スペーサ２２、２２が互いに間隔あけて配置されることにより、試料セル９の中央部の第一水平方向の一側に、液体収容空間２３内の空気を排出するための排気口２６が形成される。

[0055]

高分子溶液８が第１導入口２４から液体収容空間２３へ導入されるとともに、追加の液体２７が第２導入口２５から液体収容空間２３内へ導入されると、図４Ｂの通り、液体収容空間２３の一方側の領域に高分子溶液８が収容され、他方側の領域に追加の液体２７が収容される。液体８、２７が導入される間、液体収容空間２３の空気は排気口２６から排出される。なお、高分子溶液８と追加の液体２７間の水溶性高分子の濃度差は、攪拌等をしない限り数時間は維持されるものである。

[0056]

このような試料セル９において、追加の液体２７を液体培地とすれば、液体培地内で培養している細胞を集光されたレーザーによって高分子溶液８中に容易に搬送することができる。そして、高分子溶液８中で接着させた細胞を再び液体培地へ戻すことができる。

[0057]

また、細胞配列装置は、複数の集光されたレーザーによって複数の細胞を独立して操作できるように構成されてもよい。例えば、図５の通り、光学系は、集光レンズ２を（実施例では２つ）試料セル９と対向するように複数備えている。さらに、光学系は、レーザーが各集光レンズ２を通過し試料セル９内で集光されるように構成されている。これは、１つのレーザー光源１により発生されるレーザーが光学素子によって分岐され、分岐されたレーザーのそれぞれが集光レンズ２を通過するようにして達成されてもよい。または、これは、複数のレーザー光源１が各集光レンズ２に対して設けられることで達成されてもよい。この場合、レーザー光源１のレーザーは互いに異なる波長を有してよい。

[0058]

そして、移動ユニットは、レーザーの集光点を試料セル９に対して３次元に移動させるための上記の例示した集光点移動機構を集光レンズ２毎に備えている。それによって、複数のレーザーの集光点を独立して試料セル９に対して３次元に移動させることができる。

[0059]

この構成によれば、複数の細胞を同時に独立して操作することができるので、効率的に細胞を配列することができる。

[0060]

[細胞の配列]

以下の手順で細胞を配列する。

枯渇効果が生じ得るように水溶性高分子の濃度Ｃが調整された高分子溶液８を準備し、さらに、上記の細胞配列装置を準備する。配列すべき細胞と高分子溶液８とを試料セル９に収容する。そして、試料セル９をステージ７に載せる。

[0061]

そして、レーザー光源１から照射されたレーザーを集光レンズ２により集光させて試料セル中９に入射させる。移動ユニットによってレーザーの集光点と試料セル９とを相対的に移動させて、集光されたレーザーで細胞を捕捉する。

[0062]

細胞を捕捉した状態で移動ユニットによってレーザーの集光点と試料セル９とを相対的に移動させることにより、高分子溶液８中で当該細胞を他の細胞へ相対的に搬送して接触させる。

[0063]

それから、レーザーの照射を止める。これらの細胞の接触は、先の通り、高分子溶液８による枯渇効果によって維持される。そして、枯渇効果によって数分間接触が維持されると、これらの細胞は互いに接着する。

[0064]

レーザーによってさらに他の細胞を捕捉し、既に接触している細胞に相対的に搬送して高分子溶液８中で接触させる。レーザーの照射をやめる。以下、同様の工程を繰り返すことによって、細胞の配列を形成する。先の通り、枯渇効果によって細胞の接触を維持でき、かつ、レーザートラッピングによって細胞を３次元に操作できるので、任意の３次元の細胞の配列を形成することができる。

[0065]

そして、細胞同士が接着状態に至ってからは、細胞の配列を高分子溶液８から移動させて、枯渇効果を生じ得ない環境下、例えば通常の液体培地においてもよい。

[0066]

なお、細胞を配列するにあたり、レーザーで単一の細胞を捕捉するのではなく、捕捉力に問題がなければ複数の細胞を捕捉してもよい。即ち、細胞群をレーザーで捕捉して他の細胞または他の細胞群へ相対的に搬送して接触させてもよい。また、例えば、図５の細胞配列装置を用いる場合、一方の集光されたレーザーによって一方の細胞を捕捉し、他の集光されたレーザーによって他の細胞も捕捉し、そして、少なくともどちらかのレーザーの集光点を移動させることによって、これらの細胞を互いに接触させてもよい。また、接触させる細胞は同種でなくもよく互いに異なる種類であってもよい。

[0067]

以上の通り、本発明によれば、レーザートラッピング及び枯渇効果により、任意の安定した３次元の細胞の配列を形成することができる。生体内における細胞の配置を生体外で再現することができる。それにより、生体内における細胞動態の変化を生体外で観測でき、また、その際の遺伝子発現、タンパク質動態などを解析することが可能となる。また、細胞を、ゲル、基板等の足場を用いることなく配列できるので、細胞の配列内に異物が混入する可能性も極めて低い。

[0068]

以上、本発明に係る好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。

[0069]

以下に実験例を示す。以下各実験では、図３と同様の構成の細胞配列装置を用いた。また、レーザー光源には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（波長は１０６４ｎｍ）を用いた。以下のいくつかの実験における液体培地には、Ｄ－ＭＥＭ（和光社製）を用いた。なお、以下の実験例に関する図面中の×印はレーザーの焦点を表す。

[0070]

［実験例１］

ポリエチレングリコール（以降、ＰＥＧとする）と液体培地とを含むＰＥＧ溶液を準備した。ＰＥＧに関して、平均分子量はＭ＝５０，０００であり、平均重合度はｎ≒１，０００で、Ｋｕｈｎ長がｂ≒０．７６ｎｍである。スケーリング指数をυ＝１／２とすれば、式２から、慣性半径はＲｇ≒１０ｎｍである。液体培地の比重をρ≒１ｇ／ｍｌとして、式１から、重なり濃度は、Ｃ＊≒２０ｍｇ／ｍｌ～３０ｍｇ／ｍｌである。ＰＥＧ溶液を、ＰＥＧの濃度がＣ＝４０ｍｇ／ｍｌになるように調整した。また、ＰＥＧを含まない液体培地（水性溶媒）を準備した。細胞には、マウス乳腺上皮細胞 (ＮＭｕＭＧ)を用いた。レーザーの出力は、４０ｍＷ～８０ｍＷである。

[0071]

図６、図７の通り、水性溶媒と、ＰＥＧ溶液のそれぞれにおいて、一方の細胞をレーザーで捕捉し、ステージを一方向に移動させて他方の細胞に接触させた。細胞を数秒間接触させてから、ステージを１０μｍ／ｓｅｃで他方向に移動させた。

[0072]

水性溶媒では、図６の通り、細胞の接触後にステージを移動させると、細胞のペアは互いに離れた。また、図示されていないが、水性溶媒では、細胞の接触後に細胞へのレーザーの照射を止めると、細胞のペアは時間の経過とともに互いに離れることも確認された。

一方、ＰＥＧ溶液中では、図７の通り、細胞の接触後にステージを移動させても、細胞のペアが互いに離れることはなく、細胞の接触が維持された。

[0073]

即ち、水性溶媒では、枯渇効果が生じなかったために細胞同士が離れてしまい、一方、ＰＥＧ溶液では、枯渇効果が生じたために細胞同士の接触が維持された。

[0074]

また、上記と同様のことを、ＰＥＧ溶液の濃度を変え、それぞれ複数回に渡って行った。そのときに細胞間の接触が維持された確率を図８に示す。図８の通り、ＰＥＧの濃度が高くなると、枯渇効果による細胞の接触の安定性が高くなることが確認された。なお、ＰＥＧの濃度が４０ｍｇ／ｍｌを超えると、ＰＥＧ溶液の高い粘性により、設定したレーザーの出力では細胞操作がし難くなった。

[0075]

［実験例２］

図４の試料セルを用い、試料セルの一方の領域に液体培地（水性溶媒）を、他方の領域に液体培地とＰＥＧからなるＰＥＧ溶液を収容した。ＰＥＧ、細胞、レーザーの出力は、実験例１と同じである。ＰＥＧの濃度は、Ｃ＝４０ｍｇ／ｍｌである。

[0076]

図９、図１０の通り、ＰＥＧ溶液中において、レーザーで細胞を捕捉して、ステージを動かして、当該細胞を他方の細胞に接触させて細胞のペアを形成した。一定時間の接触後にステージを１０μｍ／ｓｅｃで動かし、細胞のペアを水性溶媒に向けて搬送した。

[0077]

図９は、細胞をＰＥＧ溶液中で約２秒間接触させてから水性溶媒へ搬送した様子を示し、図１０は、細胞同士をレーザーの照射を止めてＰＥＧ溶液中で約２９０秒間接触させてから、再びレーザーを照射して水性溶媒へ搬送した様子を示す。

図９の通り、約２秒間の接触後の搬送の場合、細胞のペアは、ＰＥＧ溶液から水性溶媒への搬送の間に互いに離れ、レーザーで捕捉された一方の細胞のみが水性溶媒へ搬送された。

一方、図１０の通り、約２９０秒間の接触後の搬送の場合、細胞のペアが互いに離れることなく水性溶媒中へ搬送された。また、水性溶媒中でレーザーの照射を止めた後でも細胞のペアが互いに離れないことも確認された。即ち、細胞のペアが接着状態にあることが確認された。

[0078]

以上のことから、枯渇効果によって細胞の接触を維持することで、当該接触の間に細胞同士を接着できることが分かった。また、細胞の接着のためには、数秒間の接触では足りず、数分間の接触でよいことも分かった。

[0079]

「実験例３]

図１１の通り、５つの細胞をＰＥＧ溶液中で立体的に配列した。

実験例２と同じＰＥＧ溶液を用いた。ＰＥＧの濃度は４０ｍｇ／ｍｌである。なお、実験例３における細胞の相対移動に関しては、捕捉している細胞のＸＹ平面の相対移動をステージ移動機構によって行い、捕捉している細胞のＺ方向の相対移動を集光レンズの移動によって行った。細胞及びレーザーの出力は、実験例１、２と同じである。

[0080]

まず、レーザーによって細胞を搬送することにより、４つの細胞をＸＹ平面で四角形状にＰＥＧ溶液中で配列した（図１１のａ～ｆの画像、a’～ｆ‘の模式図参照）。次いで、別の細胞をレーザーで捕捉してＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させて、四角形状の細胞の配列の中心の真上に位置させた（図１１のｇ、ｈの画像、ｇ’、ｈ’の模式図参照）。なお、ｇ、ｈの画像において、黒くぼやけているのが細胞の配列であり、捕捉している細胞の下方にある。

[0081]

次いで、捕捉している細胞をＺ方向に移動させて、四角形状の細胞の配列に接触させた（図１１のiの画像、i’の模式図参照）。なお、iの画像において、白くぼやけているのが捕捉されている細胞であり細胞の配列の上方に位置している。このＰＥＧ溶液中の３次元の細胞の配列は時間が経過しても維持されていた。

[0082]

［実験例４］

図１２、図１３の通り、６つの細胞をＰＥＧ溶液中で立体的に配列した。

液体培地及びＰＥＧを含む高分子溶液を用いた。ＰＥＧは、平均分子量がＭ＝７，５００であり、平均重合度がｎ≒１７４であり、Ｋｕｈｎ長がｂ≒０．７６ｎｍである。スケーリング指数をυ＝１／２とすれば、式２から、慣性半径はＲｇ≒４．１ｎｍである。液体培地の密度ρ≒１ｇ／ｍｌとして、式１から、重なり濃度はＣ＊≒４０ｍｇ／ｍｌ～５０ｍｇ／ｍｌである。ＰＥＧの濃度がＣ＝７５ｍｇ／ｍｌになるようにＰＥＧ溶液を調整した。細胞は、ＮＭｕＭＧである。レーザーの出力は、０．２Ｗである。

[0083]

レーザーにより細胞を搬送することにより、図１２Ａの通り、５つの細胞をＸＹ平面で円環形状に配列した。この配列の様子を図１２Ａに示す。次いで、図１２Ｂ、図１３の通り、別の細胞をレーザーで捕捉してＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させて、円環形状の配列にＺ方向から接触させた。このＰＥＧ溶液中の３次元の細胞の配列は時間が経過しても維持されていた。

[0084]

以上から、高分子溶液による枯渇効果を利用することで細胞の接触を維持することができ、それによって、高分子溶液中で細胞を選択的かつ立体的に配列できることがわかった。

[0085]

なお、図１４の通り、枯渇効果により互いに接触している２つの細胞をレーザーによって捕捉して、枯渇効果により互いに接触している他の２つの細胞へ搬送して接触させた。また、細胞へのレーザーの照射を止めて後でも、この略直線的な細胞の配列が維持されることが確認された。

[0086]

[実験例５]

図１５の通り、細胞として、ＮＭｕＭＧに代えて馬の赤血球を用いて細胞を配列した。

[0087]

ＰＥＧと水からなるＰＥＧ溶液を準備した。ＰＥＧは、実験例４と同じである。水の比重はρ＝１ｇ／ｍｌであるから、重なり濃度はＣ＊≒４０ｍｇ／ｍｌ～５０ｍｇ／ｍｌである。ＰＥＧ溶液を、ＰＥＧの濃度がＣ＝２００ｍｇ／ｍｌになるように調整した。また、ＰＥＧを含まないＮａＣｌ水溶液（水性溶媒）を準備した。ＮａＣｌの濃度は、０．９ｍｇ／ｍｌである。レーザーの出力は０．２Ｗである。

[0088]

図１５のｔ＝０ｓ及びｔ＝１３ｓの画像の通り、水性溶媒中でレーザーにより細胞の搬送を繰り返して、４つの細胞を配列した。それから、レーザーの照射を止め、配列した細胞の様子を観察した。ｔ＝１３ｓ、ｔ＝２６ｓ、及び、ｔ＝３９ｓの画像から明らかな通り、水性溶媒中では細胞の配列が、時間の経過とともに崩れてしまうことが確認された。

図１６の通り、ＰＥＧ溶液中でレーザーにより細胞の搬送を繰り返し、細胞を円環形状に配列することができた。また、時間が経過しても、円環形状の配列が維持されることが確認された。

[0089]

［実験例６］

水溶性高分子として、合成高分子であるＰＥＧに代えて、天然高分子であるデキストランを用いた。レーザーの出力を８０ｍＷとした。細胞にはＮＭｕＭＧを用いた。

[0090]

液体培地及びデキストランを含むデキストラン溶液を準備した。デキストランは、平均分子量がＭ＝２００，０００である。デキストランの濃度は５０ｍｇ／ｍｌである。また、デキストランを含まない液体培地（水性溶媒）を準備した。

[0091]

図１７Ａの通り、水性溶媒中でレーザーにより細胞を捕捉し（ｔ＝０の画像）、他の細胞に接触させ、それから、細胞へのレーザー照射を止め（ｔ＝５の画像）、細胞の時間経過を観察した。ｔ＝１８０の画像の通り、時間の経過とともに細胞の接触面積が小さくなっていることが、即ち、細胞同士が次第に離れ始めることが確認された。

[0092]

図１７Ｂの通り、デキストラン溶液中でレーザーにより細胞を捕捉し（ｔ＝０の画像）、他の細胞に接触させ、それから、細胞へのレーザー照射を止め（ｔ＝５の画像）、細胞の時間経過を観察した。ｔ＝１８０の画像に示される通り、時間が経過しても細胞同士が接触していた。

[0093]

さらに、同様のことを、ＮＭｕＭＧに代えて赤血球を用いて行った。ＮａＣｌ、デキストラン、水を含むデキストラン溶液を準備した。デキストランは、平均分子量はＭ＝２００，０００である。デキストランの濃度はＣ＝５０ｍｇ／ｍｌである。そして、デキストランを含まないＮａＣｌ水溶液（水性溶媒）を準備した。どちらの溶液も、ＮａＣｌの濃度は０．９ｍｇ／ｍｌである。

[0094]

図１８Ａの通り、水性溶媒中ではレーザーの照射を止めると細胞同士が時間の経過とともに離れた。一方、図１８Ｂの通り、デキストラン溶液中ではレーザーの照射を止めてからも、細胞同士が接触し続けていた。

[0095]

このように、ＰＥＧのような合成高分子に限らず、デキストランのような天然高分子を用いた場合でも同様に枯渇効果によって細胞の接触を維持できることが分かった。

[0096]

以上の各実験例から、枯渇効果を利用することで、細胞の接触を細胞間の反発相互作用の影響を無視して維持することができ、そして当該接触の間に細胞を接着できることが分かった。また、枯渇効果及びレーザートラッピングを利用することにより、足場を用いなくても、任意の３次元の細胞の配列を形成できることも分かった。

産業上の利用可能性

[0097]

［褐色脂肪組織の製造］

本発明は、細胞組織の製造に利用できる可能性がある。

一例として、バイオ３Ｄプリンタ（例えばサイフューズ社製）及び本発明を利用して、血管系を有する３次元の褐色脂肪組織を製造することが挙げられる。

バイオ３Ｄプリンタにより細胞の３次元構造を製造し、それを培養することにより、図１９Ａのような、血管及びその周りに配置された褐色脂肪細胞からなる細胞組織を製造することが実現可能と考えられている。そしてこれが実現できれば、本発明により、図１９Ａの通り、高分子溶液８中で集光されたレーザーで細胞をこの細胞組織へ搬送し、細胞組織の血管から分岐するような３次元の構造を製造し、これを培養することにより、該血管から分岐する毛細血管を製造することができると考えられる。それによって、図１９Ｂのように血管系を有する３次元の褐色脂肪組織を製造することができるであろうと考えられる。

[0098]

褐色脂肪細胞は、血中の増加したグルコースを減らす作用がインスリンよりも強いことが明らかにされつつある。従って、本発明の利用によって、血管系を有する３次元の褐色脂肪組織の製造が実現可能となれば、２型糖尿病の新規治療法の開発にもつながる。

[0099]

［ｉＰＳ細胞及びＥＳ細胞の分化誘導］

ｉＰＳ細胞及びＥＳ細胞からの細胞分化においては、細胞の配置が重要である。例えば、本発明を利用して、ｉＰＳ細胞またはＥＳ細胞を任意に配列し、分化を誘導した際に特定細胞への分化の効率がどのように変化するかを明らかにする研究が可能である。

符号の説明

[0100]

１　レーザー光源

２　集光レンズ

７　ステージ

８　高分子溶液

９　試料セル

１０　ステージ移動機構

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