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細胞パターニング装置及び細胞パターニング方法

国内特許コード P160012858
整理番号 N15034
掲載日 2016年3月17日
出願番号 特願2015-178107
公開番号 特開2017-051138
登録番号 特許第6781363号
出願日 平成27年9月10日(2015.9.10)
公開日 平成29年3月16日(2017.3.16)
登録日 令和2年10月20日(2020.10.20)
発明者
  • 秋山 佳丈
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 細胞パターニング装置及び細胞パターニング方法
発明の概要 【課題】 3次元的なパターニングを含め、様々な形態に細胞をパターニングすることができる細胞パターニング装置及び細胞パターニング方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係るスフェロイド作製装置は、磁性化合物を添加した培養液20と細胞22とを収容する容器10と、容器10に収容された細胞22を含む培養液20に磁力を作用させる磁場印加手段12とを備え、前記磁場印加手段12は、磁力を発生する手段と、該磁力を発生する手段により前記細胞を含む培養液に磁力を作用させる位置を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

再生医療,創薬スクリーニングやガンなどの病理研究においては、細胞を培養する技術はきわめて重要な基礎技術である。従来の細胞培養は、単純に培養容器の底面で平面的に行われてきたが、それらの細胞は、生体内の細胞と比べ機能発現が低く、振る舞いも異なることが分かってきている。そこで,細胞機能が高めるため、ゲル内での3次元培養や異種細胞との共培養などより生体内に近い状態で培養する技術が必要となる。
スフェロイドは細胞が多数個凝集して塊状となった細胞の凝集体であり、細胞のスフェロイド培養は,従来の平面での培養に比べ、細胞の機能発現を促進することが知られており、,新しい細胞培養方法のスタンダードとして注目されている。
本発明者は、培養液中において細胞を特定のパターンのスフェロイドの形態として作製する方法として、磁性化合物を添加した培養液に細胞を加え、培養液と細胞とを収容した容器に外部から磁場を作用させることにより特定のパターンのスフェロイドを作製する方法を提案した(特許文献1)。

特許文献1に示したスフェロイド作製方法は、磁性化合物を添加した培養液に細胞を加えることにより、細胞が磁性的に反磁性体として作用すること(磁気アルキメデス効果)を利用してパターンニングする方法である。溶媒中の粒子が受ける磁力は、溶媒と粒子との磁化率の差によって決定される。培養液に磁性化合物を添加したことにより、培養液中で細胞が反磁性体として作用する理由は、細胞の磁化率が溶媒の磁化率よりも小さくなり、外部磁界に対して細胞は相対的に反磁性体として作用する。

特許文献1においては、培養液と細胞とを収容した容器を、平面形状が矩形で厚さ方向に着磁された永久磁石をN-S面が交互となるように格子状に配列した上に配置することにより、各々の永久磁石の頂点部分に細胞が凝集させ、スフェロイドを格子点配列とするスフェロイドの作製方法が示されている。

産業上の利用分野

本発明は、細胞パターニング装置及び細胞パターニング方法に関し、より詳細には細胞を任意の組織形態に形成する細胞パターニング装置及び細胞パターニング方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
磁性化合物を添加した培養液と細胞とを収容する容器と、
該容器に収容された前記細胞を含む培養液に磁力を作用させる磁場印加手段とを備え、
前記磁場印加手段は、磁力を発生する手段と、
該磁力を発生する手段により前記細胞を含む培養液に磁力を作用させる位置を制御する制御手段とを備え、
前記容器は、前記培養液に上方から播種された前記細胞が、該培養液の表面側から重力の作用によって徐々に底面に向けて沈降するように収容されるものであり、
前記磁力を発生する手段は、前記容器の底面の下方に、複数の板状の磁石が、N極とS極とが交互に配置されるように並列されると共に、該複数の板状の磁石の長手方向の長さが、該容器の底面を横切る長さに設けられることで、細胞が並列した列状に凝集されるように、前記容器内の平面領域内で磁力の強さの勾配を発生させるものであり、
前記制御手段は、前記磁力を発生する手段を、前記容器に対し相対的にパターン移動させ、前記平面領域内での前記磁力の強さの勾配をパターン変化させることで、前記容器内を重力によって沈降する細胞の凝集に係るパターニングがなされるように、位置を制御するものであることを特徴とする細胞パターニング装置。

【請求項2】
前記磁力を発生する手段が、永久磁石または電磁石であることを特徴とする請求項1記載の細胞パターニング装置。

【請求項3】
前記磁力を発生する手段が、複数個の電磁石を整列して配置して構成され、
前記制御手段が、整列して配置された電磁石のうちの単数または複数の電磁石を選択的に通電する操作を制御して、前記電磁石が配置された領域内における磁力の発生位置を制御するものであることを特徴とする請求項1記載の細胞パターニング装置。

【請求項4】
磁性化合物を添加した培養液と細胞とを収容する容器と、該容器に収容された前記細胞を含む培養液に磁力を作用させる磁場印加手段とを備え、前記磁場印加手段は、磁力を発生する手段と、該磁力を発生する手段により前記細胞を含む培養液に磁力を作用させる位置を制御する制御手段とを備え、前記容器は、前記培養液に上方から播種された前記細胞が、該培養液の表面側から重力の作用によって徐々に底面に向けて沈降するように収容されるものであり、前記磁力を発生する手段は、前記容器の底面の下方に、複数の板状の磁石が、N極とS極とが交互に配置されるように並列されると共に、該複数の板状の磁石の長手方向の長さが、該容器の底面を横切る長さに設けられることで、細胞が並列した列状に凝集されるように、前記容器内の平面領域内で磁力の強さの勾配を発生させるものであり、前記制御手段は、前記磁力を発生する手段を、前記容器に対し相対的にパターン移動させ、前記平面領域内での前記磁力の強さの勾配をパターン変化させることで、前記容器内を重力によって沈降する細胞の凝集に係るパターニングがなされるように、位置を制御するものである細胞パターニング装置を用いる細胞パターニング方法であって、
前記容器に細胞を播種する工程と、前記磁場印加手段により前記容器中で細胞をパターニングする工程と、パターニング後の細胞を培養する工程とを、細胞をパターニングする単位工程とし、
この単位工程を繰り返して細胞の三次元組織を形成することを特徴とする細胞パターニング方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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