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(In Japanese)マイクロ流体デバイス及び細胞の微小3次元培養法 achieved foreign

Patent code P180015631
File No. 4484
Posted date Nov 22, 2018
Application number P2016-505223
Patent number P6486898
Date of filing Feb 24, 2015
Date of registration Mar 1, 2019
International application number JP2015055178
International publication number WO2015129673
Date of international filing Feb 24, 2015
Date of international publication Sep 3, 2015
Priority data
  • P2014-034166 (Feb 25, 2014) JP
Inventor
  • (In Japanese)亀井 謙一郎
  • (In Japanese)陳 勇
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
  • (In Japanese)ウシオ電機株式会社
Title (In Japanese)マイクロ流体デバイス及び細胞の微小3次元培養法 achieved foreign
Abstract (In Japanese)本発明は、少なくとも2つの開口部と接続した細胞培養チャンバーを有し、前記細胞培養チャンバー内に細胞とヒドロゲルを導入して三次元ゲル培地で培養したときに、少なくとも1つの開口部から細胞培養チャンバーへの生理活性物質の供給を前記チャンバー内での濃度勾配を形成しながら行うことができる、マイクロ流体デバイスを提供する。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

細胞は、生体内において細胞外微小環境下においてその機能制御が行われている。細胞外微小環境とは、主に(i)成長因子・ビタミン・ガス分子などの可溶性因子、(ii)細胞外マトリックスタンパク・固さなどの不可溶性因子、(iii)細胞間相互作用、から構成されている。これらの因子が複雑に、且つ厳密に制御されながら、細胞機能の制御を行なっている。つまり、ヒトES 細胞およびヒトiPS 細胞などの目的細胞の機能を自在に制御するためには、この細胞外微小環境を自在に制御することが必須となる。

しかし、これらの制御はマイクロメータースケールと非常に小さい環境下で行われており、従来の細胞の培養・実験法は、培養ディッシュやプレートを用いた2 次元環境では、再現することができない。そこで、従来法では困難であった、3 次元細胞培養・実験環境を作製する事ができる手法が望まれてきた。

従来のヒトES/iPS 細胞の培養・実験法は、培養ディッシュなどの2 次元環境下で行われていた(非特許文献1,2)。

しかし、本来、細胞は3 次元環境下に置かれており、2 次元環境下では本来の機能を発現することはできない。ヒトES/iPS 細胞を用いた組織工学においても、3 次元環境を整えることは非常に重要である。

大きさも非常に重要な因子となる。細胞は生体内において、マイクロメータースケールの微小環境において制御されている。例えば、可溶性因子の濃度勾配や、細胞外基質の固さなどが挙げられる。従来法ではこれらの因子を制御することは困難であった。もちろん、これらの因子を網羅的に解析することは、ほぼ不可能であった。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、マイクロ流体デバイス及び細胞の微小3次元培養法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
少なくとも2つの開口部と接続した細胞培養チャンバーを有し、前記細胞培養チャンバー内に細胞とヒドロゲルを導入して三次元ゲル培地で培養したときに、少なくとも1つの開口部から細胞培養チャンバーへの生理活性物質の供給を前記チャンバー内での濃度勾配を形成しながら行うことができるマイクロ流体デバイスであって、
前記開口部の大きさが、細胞培養チャンバーの径よりも大きく、
前記少なくとも1つの開口部と細胞培養チャンバーとを接続する流路の流れが、前記勾配が形成される方向及び細胞が導入される方向と一致する、マイクロ流体デバイス。

【請求項2】
 
2つの開口部と細胞培養チャンバーを有する、請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。

【請求項3】
 
前記ヒドロゲルは細胞培養チャンバー内で形成される、請求項1または2に記載のマイクロ流体デバイス。

【請求項4】
 
チャンバーを10~400個有し、ハイスループット用である、請求項1~3のいずれか1項に記載のマイクロ流体デバイス。

【請求項5】
 
請求項1~4のいずれかに記載のマイクロ流体デバイスの細胞培養チャンバーに細胞と流動状ヒドロゲルを導入する工程、前記ヒドロゲルをゲル状に変換する工程、少なくとも1つの開口部から生理活性物質を細胞培養チャンバー内で濃度勾配を形成するように供給して前記生理活性物質の存在下に細胞を培養する工程を含む、細胞の微小3次元培養法。

【請求項6】
 
前記細胞が多能性幹細胞である、請求項5に記載の細胞の微小3次元培養法。

【請求項7】
 
前記細胞がヒト多能性幹細胞である、請求項5に記載の細胞の微小3次元培養法。

【請求項8】
 
複数の生理活性物質を濃度勾配を形成するように細胞培養チャンバーに供給することを特徴とする、請求項5~7のいずれかに記載の微小3次元培養法。

【請求項9】
 
少なくとも2つの開口部と接続した細胞培養チャンバーを有し、前記細胞培養チャンバー内に細胞とヒドロゲルを導入して三次元ゲル培地で培養したときに、少なくとも1つの開口部から細胞培養チャンバーへの生理活性物質の供給を前記チャンバー内での濃度勾配を形成しながら行うことができるマイクロ流体デバイスであって、
前記開口部の大きさが、細胞培養チャンバーの径よりも大きく、
前記少なくとも1つの開口部と細胞培養チャンバーとを接続する流路の流れが、前記勾配が形成される方向及と一致し、
前記少なくとも1つの開口部と細胞培養チャンバーとを接続する流路が前記チャンバーの径と比較して細い、マイクロ流体デバイス。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Registered
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