(57)【要約】【課題】少数の異種細胞間ネットワークを完全に制御しながら、細胞ネットワークの刺激応答の変化を計測することのできる新しい技術手段を提供する。【解決手段】異種細胞を隣接させた状態で特定の空間配置の中に閉じ込めておくための複数の細胞培養区画を構成し、隣接する区画間は細胞の通り抜けることができない溝またはトンネルでお互いを連結する。【選択図】図１
2006112846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の数の細胞を培養する電極を備える複数のマイクロチャンバーと、前記細胞は通過できないが培養液は通過できる前記複数のマイクロチャンバー間を連通するトンネル又は溝を有するとともに、前記トンネル又は溝の両側のマイクロチャンバー内の細胞を異種細胞としたことを特徴とする細胞再構成デバイス。
【請求項２】
所定の数の細胞を培養する電極を備える複数のマイクロチャンバーと、前記細胞は通過できないが培養液は通過できる前記複数のマイクロチャンバー間を連通するトンネル又は溝を有するとともに、前記トンネル又は溝の両側のマイクロチャンバー内の細胞の培養液を独立に変更できる培養液槽を有することを特徴とする細胞再構成デバイス。
【請求項３】
基板上に、細胞を特定の空間配置の中に閉じ込めておくための複数の区画と、前記細胞は通過できないが培養液は通過できる前記複数の区画間を連通するトンネル又は溝を有するとともに、前記細胞の電位変化を計測するための複数の電極パターンが設けられ、前記区画の上には、光学的に透明な半透膜および培養液槽が配置され、且つ、前記培養液槽は、前記トンネル又は溝の両側の区画の前記細胞の培養液を独立に変更できることを特徴とする細胞再構成デバイス。
【請求項４】
基板上に、異なる細胞を特定の空間配置の中に閉じ込めておくための複数の区画、前記細胞は通過できないが培養液は通過できる前記複数のマイクロチャンバー間を連通するトンネル又は溝、前記細胞の電位変化を計測するための複数の電極パターンが、前記区画の上には、光学的に透明な半透膜および培養液槽が配置され、且つ、前記培養液槽は、前記トンネル又は溝の両側の区画の前記細胞の培養液を独立に変更できることを特徴とする細胞再構成デバイス。
【請求項５】
異種細胞をそれぞれ所定の数保持している複数の微小区画と、
前記複数の微小区画の隣接する微小区画間をつなぐ溝またはトンネルと、
前記溝またはトンネルで連結された微小区画の細胞のそれぞれに異なった培養液を供給する手段と、
を有することを特徴とするバイオアッセイチップ。
【請求項６】
異種細胞を一細胞ずつ保持できる複数の微小区画と、
前記複数の微小区画の内の同一種細胞を保持するとともに隣接する微小区画間を溝またはトンネルで連結された同一種細胞を保持する微小区画グループと、
前記同一種細胞を保持する微小区画グループ間を連結するグループ間を連結する溝またはトンネルと、
前記各微小区画グループに異なった細胞培養液を供給する手段と、
を有することを特徴とする細胞バイオアッセイチップ。
【請求項７】
所定の数の細胞を培養する電極を備える複数のマイクロチャンバーと、前記細胞は通過できないが培養液は通過できる前記複数のマイクロチャンバー間を連通するトンネル又は溝を有するとともに、前記トンネル又は溝の両側のマイクロチャンバー内の細胞の培養液を独立に変更できる培養液槽を有する細胞再構成デバイスを使用して、前記トンネル又は溝の方側のマイクロチャンバー内の細胞の培養液に検査試料を添加し、前記トンネル又は溝の他の方側のマイクロチャンバー内の細胞の電位変化ないし細胞の形状の変化を観察するバイオアッセイ。
【請求項８】
基板、該基板上に配置されたアガロースゲル、該アガロースゲルに形成された２種以上の異種細胞を特定の空間配置の中に閉じ込めておくための電極を備える複数の区画を有する細胞再構成デバイスを使用して、前記各区画に保持された実質１個の異種細胞が細胞の一部分を延ばし他の細胞と細胞間のインタラクションを確保する方向を任意に規定するためのトンネル又は溝を前記アガロースゲルに収束光で局所加熱して形成させ、前記電極を用いて特定の細胞に刺激を与え、他種細胞の応答を計測するバイオアッセイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞の状態を顕微鏡観察しながら、１細胞単位で神経細胞を培養し、かつ、同時に細胞活動にかかわる電位変化を計測することのできる新しい細胞培養マイクロチャンバーとこれを用いるバイオアッセイに関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞の状態の変化や、細胞の薬物等に対する応答を観察するのに多用されているのはバイオアッセイである。従来のバイオアッセイでは、一般的に培養細胞を用いることが多い。この系では複数の細胞を用いてアッセイを行うので、細胞集団の値の平均値を、あたかも一細胞の特性であるかの様に観察してきた。
【０００３】
しかし、実際には細胞は集団の中で細胞周期が同調しているものはまれであり、各々の細胞が異なった周期でタンパク質を発現している。このため、刺激に対する応答の結果を解析するときにゆらぎの問題が常に付きまとう。
【０００４】
すなわち、細胞の反応機構自体が普遍的に持つ応答のゆらぎが存在するために、常に、平均的なレスポンスしか得ることができない。これらの問題を解決するために、同調培養等の手法が開発されているが、常に同じステージにある細胞群を使用することは、常にそのような細胞を供給し続けなければならないということで、バイオアッセイを広く一般に広める障害となっている。
【０００５】
また、細胞に対する刺激（シグナル）は、細胞周辺の溶液に含まれるシグナル物質、栄養、溶存気体の量によって与えられるものと、他の細胞との物理的接触・細胞間インタラクションによるものの２種類があることからも、ゆらぎについての判断が難しいのが実情であった。
【０００６】
細胞の物理的接触・細胞間インタラクションの問題は、バイオアッセイを組織断片のような細胞塊で行うことである程度解決できる。しかし、この場合、培養細胞と異なり、常に均一な素性の細胞塊を得ることができない。そのため、得られるデータがばらついたり、集団の中に情報が埋もれてしまったりする問題がある。
【０００７】
細胞の状態を測定する手段としては、たとえば、神経細胞において、人工的に少数の神経細胞からなる比較的単純な神経回路網を構築し、完全に制御した環境下で細胞ネットワークが情報処理機能を明らかにしようとする研究も盛んに行われている（非特許文献１−３）。
【０００８】
細胞群の細胞の１つ１つを最小構成単位とする情報処理モデルの計測のために重要なものは、多点同時計測技術と、細胞ネットワークパターンの制御技術であるが、電極アレー（ＭＥＡＳ）基板上での神経細胞の培養計測法が開発されている。
【０００９】
また、細胞のネットワークパターンを化学的、あるいは物理的な手法を用いて制御する技術についても古くから多くの研究がなされている。たとえば、化学的方法では、Letourneau達が神経細胞を培養する基板表面にラミニンなどの細胞接着性の基質でパターンを描き、神経突起をパターンに沿って伸展させることに成功している（例えば、非特許文献４）。
【００１０】
物理学的方法では、基板表面に神経細胞の伸展にとって障壁となる段差を構築した基板上で培養することで、障壁の高さが１０μｍ程度以上であれば神経細胞の伸展・移動を制限することが可能という報告がある（例えば、非特許文献５−６）。
【００１１】
発明者らのグループは、特定の一細胞のみを選択し、その一細胞を細胞株として培養する技術、及び細胞を観察する場合に、細胞の溶液環境条件を制御し、かつ、容器中での細胞濃度を一定に制御する技術、あるいは相互作用する細胞を特定しながら培養観察する技術を開発している（特許文献１）。また、細胞培養を行いながら集束光を照射して加熱した領域の細胞培養容器の形状を自在に変化させることが可能な細胞培養マイクロチャンバーを開発している（特許文献２）。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−８１０８６号公報
【特許文献２】特開２００４−８１０８５号公報
【非特許文献１】Dichter, M.A. Brain Res., 149, 279-293 (1978) や、Mains R.E., Patterson P. H. J. Cell. Biol., 59, 329-345 (1973)
【非特許文献２】Potter S.M., DeMarse T.B., J. Neurosci. Methods, 110, 17-24 (2001)
【非特許文献３】Jimbo Y., Tateno T., Robinson H.P.C., Biophys. J. 76, 670-678 (1999)
【非特許文献４】Letourneau P.C.: Dev. Biol., 66, 183-196 (1975)
【非特許文献５】Stopak D. et al.: Dev. Biol., 90, 383-398 (1982)
【非特許文献６】Hirono T.,Torimitsu K., Kawana A., Fukuda J., Brain Res., 446, 189-194 (1988)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のバイオアッセイでは、細胞を組織断片として扱うか、培養細胞のように１細胞として扱うかのいずれかであった。細胞の数が多すぎると、上記従来技術の項で述べたように、得られる情報が平均的なものになってしまい、薬剤などに対するレスポンスが正確に得られない問題がある。細胞を１細胞ずつ用いる場合は、本来、多細胞組織の細胞として機能している細胞を、引き離された独立した状態の細胞として使用するために、細胞同士のインタラクションの影響が現れなくなることとなり、やはり正確な薬剤レスポンスすなわちバイオアッセイデータを得る上で問題がある。従って、必要最小限の細胞群でバイオアッセイを行えるデバイスやシステムを開発することが唯一上記問題を解決する道である。
【００１４】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消し、細胞の機能を明らかにするため、また、薬剤などに対する細胞レスポンス検査（バイオアッセイ）を行える手法と装置の開発を目的している。すなわち、少数の異種細胞間ネットワークを完全に制御しながら、細胞ネットワークの刺激応答の変化を計測することのできる新しい技術手段を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するものとして、複数の異種細胞をインタラクションさせた最小の細胞数のネットワークをチップ上に構築している。すなわち、異種細胞を隣接させた状態で特定の空間配置の中に閉じ込めておくための複数の細胞培養区画を構成し、隣接する区画間は細胞の通り抜けることができない溝またはトンネルでお互いを連結する。必要に応じて、溝またはトンネルあるいは細胞培養区画に、細胞の電位変化を計測するための複数の電極パターンを持つ構造の集合細胞マイクロアレー（バイオアッセイチップ）を構築する。
【００１６】
ここで重要なのはどのような細胞種を用いるかであるが、バイオアッセイチップに最適な細胞ネットワークとして神経細胞と心筋拍動細胞を用いることで、バイオアッセイを容易にできるが、これに限るものではない。
【発明の効果】
【００１７】
異種細胞を細胞単位でインタラクションできるように用いることで、本来の多細胞状態を反映した高精度なバイオアッセイが可能となる。さらに、このことにより再現性の良いバイオアッセイが可能となる。さらに、神経細胞と心筋拍動細胞の人口的なネットワークを用いることで、可視的あるいは電気的にデータが容易に取れるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１に係る異種細胞間の回路を有する細胞再構成デバイスの構造の１例を模式的に示した上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ位置において矢印方向に見た細胞再構成デバイスの断面と、デバイスの細胞保持区画と細胞保持区画間を結ぶトンネルを作成する光学系と制御系を模式的に示す図である。
【００１９】
１は基板であり、すべての構造物は基板１の上に構築されている。２，３は細胞保持区画であり、所定の間隔で配置されるとともに、トンネル４を介して結ばれている。１００はアガロースゲルであり、基板１の上に形成され、細胞保持区画２，３とこれらの間を連絡するトンネル４は、アガロースゲル１００を部分的に除去して形成されている。２−２，３−２は電極であり、細胞保持区画２，３に設けられている。必要に応じて、電極５をトンネル４に複数個設ける。電極２−２，３−２および５は、細胞観察の邪魔にならないように、透明電極（インジウム−スズ酸化物：ＩＴＯ）で構成されており基板１の表面に蒸着で１００ｎｍ厚で付けてある。６は外部端子であり、基板１の周辺で電極に対応してその近傍に設けられる。７は配線で電極と外部端子とを接続する。外部端子６および配線７も、１００ｎｍ程度の厚みであり、透明なＩＴＯ製である。なお、配線７は、図が煩雑となるので、図２では省略されている。１０１はアガロースゲルを保持する土手でＳＵ８もしくはガラスでできている。ＳＵ８で作成する場合は、基板１にＳＵ８を１００μｍ厚で塗布し、紫外線で硬化させて作成する。ガラスの場合は１００μｍ厚のガラスを基板１に貼り合わせれば良い。土手１０１は電極を作成した後で作成する。
【００２０】
９は半透膜であり細胞保持区画２，３とこれらの間を連絡するトンネル４を形成したアガロースゲル１００の上面に密着して設けられる。２２は上部ハウジングであり、半透膜９の上に適当なスペースをとってアガロースゲル１００の上面の全域を覆う。２２−１は、上部ハウジング２２の立下り部である。２１は半透膜９と上部ハウジング２２との間に形成される培養液槽である。２３は、上部ハウジング２２に設けられた開口部であり、これを通して培養液が培養液槽２１に供給される。図１の１４は共通電極である。半透膜９を通して培養液が細胞保持区画２，３に保持された細胞に供給されることにより、培養中の条件変化を防ぐことができる。実施例１では細胞保持区画２に心筋拍動細胞２−１、細胞保持区画３に神経細胞３−１を保持している。両細胞はトンネル４を介して異種細胞間でギャップジャンクションを形成し連結している。
【００２１】
作成手順は、基板１上に、電極２−２，３−２，５、配線７、端子６を形成した後、土手１０１を基板１上面に形成し、土手１０１内に熱融解したアガロース１００を入れる。２％アガロースゲル（融解温度６５℃）を電子レンジで加熱し、融解させる。６５℃に加熱した基板１の土手１０１の内側に融解したアガロース溶液を添加し、直ちにスピンコーターを用いて均一の厚さに広げる。ここではアガロースゲル膜が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ厚になるようにアガロース溶液の添加量とスピンコーターの回転速度を調整することで、土手１０１の高さにアガロース溶液層が形成される。５０ｒｐｍ，１５秒間、続いて２００ｒｐｍ１０秒間で良い結果を得ている。湿潤箱の中で２５℃１時間放置することでアガロースゲル膜１００を形成する。この時点では、アガロースゲル膜は基板１の土手１０１の内側全面に形成されている。
【００２２】
次に、アガロースゲル１００で細胞保持区画２，３を形成するために、アガロースゲル１００を形成した後、細胞保持区画２、３およびトンネル４の部分を取り除く。これは、水に吸収のある波長帯域（たとえば１４８０ｎｍ）のレーザー１４１を用いることで容易に取り除くことができる。レーザービーム１４２はエキスパンダー１４３を通り、７４０ｎｍ以上の赤外光を反射するが１４８０ｎｍ（±２０ｎｍ）の光を透過するフィルター１４４を通過し、さらに７００ｎｍ以上の光を透過する蒸着フィルター１４５を通り抜け、集光レンズ１４６で基板１の上面に焦点が合う。１４８０ｎｍの収束光はアガロースゲル１００に含まれる水に吸収され、近傍の温度が沸点近くまで上昇する。レーザーパワーが２０ｍＷでは、収束光の当った近傍が２０μｍ程度の線幅でアガロースゲル１００が融解し、熱対流により除去される。問題は基板１に電極の有る無しでアガロースゲル１００に吸収される収束光の強度が変化することである。そこで、アガロースゲル１００の温度を推定してフィードバック制御によりレーザーパワーを制御し常に収束光照射での温度コントロールをできるように工夫してある。アガロースゲル１００に到達した収束光は熱に変換されると共に赤外光を発する。赤外光はフィルター１４５を通過し、フィルター１４４で反射され赤外カメラ１６０−１に到達する。赤外カメラ１６０−１の画像データをビデオ記録機構付き演算装置１６１に取り込み、光検出強度から温度を推計し、レーザー１４１のパワーを調製する。レーザーパワーのみで温度コントロールが困難な場合は、演算装置からの出力でステージ１６４の移動速度をコントロールし、常に収束光照射部のアガロース温度が維持されるようにする。即ち、演算装置１６１によりステッピングモータ１６２の回転を制御し、ステッピングモータの回転は動力伝達装置１６３によりステージ１６４が動く仕掛けになっている。トンネル４を形成する場合は、貫通してしまわないように、レーザーパワーをコントロールすることが必要である。
【００２３】
アガロースゲル１００の上面に設ける半透膜９としては、セルロース膜（例えば、分画分子量３万ダルトンのものを用いる）を用いる。土手１０１はあらかじめストレプトアビジンを固定しておく。土手１０１がＳＵ８の場合は酸素プラズマあるいはオゾンにより表面を酸化する。その後１％の３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（０．５％酢酸水溶液）を３０分間放置して活性化シラン液としたものを塗布し、１時間反応させ、１０５℃，３０分間大気中で加熱乾燥させて表面にグリシドキシ基を導入する。材質がガラスの場合は表面酸化処理を行う必要は無く、直接３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを塗布すればよい。次に、ストレプトアビジンを５０ｍＭホウ酸緩衝液（ｐＨ１０）に溶解したものを塗布しこれを固定する。別途、過ヨウ素酸酸化によりアルデヒド基を導入したセルロース膜にビオチンヒドラジドを反応させ、ハイドロボレーション反応で還元して得るビオチン修飾セルロース膜を調製する。
【００２４】
培養液でアガロースゲル１００に形成した細胞保持区画２及び３、トンネル４を満たし、細胞保持区画２および３のそれぞれに、心筋拍動細胞２−１、神経細胞３−１を１個ずつ顕微鏡観察下でマイクロピペットをもちいて挿入する。その後、ビオチン修飾セルロース膜９で土手１０１、アガロースゲル１００の上面の全域を覆う。このようにアガロースゲル誘導体とビオチン修飾セルロース膜をビオチン―アビジン反応を用いて固定することで、アガロース構造体に細胞を封じ込めた構造体を形成することができる。
【００２５】
細胞保持区画２，３およびトンネル４にはＩＴＯ透明電極２−２，３−２およびＩＴＯ透明電極５が予め形成されている。また、細胞拍動観察やアガロース加工の進捗状況をモニターするために、光源１７０からの透過光を検出する光学系も組み込まれている。光源１７０からの光は透明な上部ハウジング２２を透過し、アガロースゲル１００で散乱しながら対物レンズ１４６を透過し、可視光を反射する蒸着フィルター（ミラー）でＣＣＤカメラ１６０−２で画像として取り込まれる。画像データは演算装置１６１に送られ、赤外カメラ１６０−１とオーバーラップさせて、レーザー照射による温度上昇部と構造体のパターンの確認などに用いられる。すなわち、このシステムでは、電極２−２，３−２を用いて各細胞保持区画２，３のそれぞれに入れられた心筋拍動細胞２−１、神経細胞３−１の電位を測定できるし、顕微観察により心筋拍動細胞の拍動を画像として測定できる。さらに、トンネル４に設けた電極５を用いれば、二つの細胞の信号のやり取りを測定できる。
【００２６】
アガロースゲル１００の上面は培養液槽２１となっていて、開口部２３より供給排出される培養液が常に循環している。或いは開口部２３より細胞の刺激物質や内分泌かく乱物質を始めとする種々化学物質を添加し、電極や顕微観察で心筋拍動細胞の拍動状態や心筋拍動細胞と神経細胞の電位変動をモニターできる。このとき、電極による測定に影響のあるイオン性の物質のバイオアッセイには顕微観察、色素などの顕微観察に向かない物質のバイオアッセイには電極を用いる。
【００２７】
図１に示す実施例１の異種細胞バイオアッセイチップの構造の主要なサイズを示すと以下のようである。細胞保持区画２の大きさは３０μｍ×３０μｍ、深さは、アガロースゲル１００の厚さと同じ０．１ｍｍである。ただし、厚みに関しては、０．０５〜０．５ｍｍの間であれば別段問題ない。隣接する細胞保持区画２、３の距離は、５０μｍとし、隣接する細胞保持区画２、３を繋ぐトンネル４は、高さが５０μｍ〜３００μｍ、幅が５μｍである。トンネル４の高さが１００μｍとしたとき、アガロースゲル１００の厚さが０．１ｍｍであるときは、トンネルではなく、溝となる。
【００２８】
（実施例２）
実施例２では、基本的には実施例１で示したチップと同じ構造であるが、細胞保持区画２と３の環境を独立に変えられる構造とした異種細胞バイオアッセイチップを提案するものである。図３は本発明の実施例２に係る異種細胞間の回路を有する細胞再構成デバイスの構造の１例を模式的に示した上面図である。図４は、図３のＡ−Ａ位置において矢印方向に見た細胞再構成デバイスの断面と、デバイスの細胞保持区画と細胞保持区画間を結ぶトンネルを作成する光学系と制御系を模式的に示す図である。
【００２９】
図１と図３とを対比して容易に理解できるように、実施例２では、土手１０１がアガロースゲル１００の周辺のみならず、アガロースゲル１００の中心部で、これを２分するように、トンネル４の近辺にまで達する土手１０１の突出部１０１−１が設けられている。これに対応して、図２と図４とを対比して容易に理解できるように、トンネル４の上部でハウジング２２に、培養液槽２１を２１−１，２１−２に２分する仕切２２−２が設けられる。また、図３に示すように、培養液槽２１−１，２１−２に培養液を供給する開口２３が追加される。
【００３０】
実施例２によれば、細胞保持区画２，３は、トンネル４で連通していても、それぞれの区画に培養液を供給する培養液槽は、土手１０１の突出部１０１−１と、ハウジング２２の仕切２２−２により、２分された培養液槽２１−１，２１−２となされている。それぞれの培養液槽２１−１，２１−２には、培養液を供給する二つの開口２３が設けられているから、培養液を独立に供給することが出来る。すなわち、細胞保持区画２，３に保持された細胞を、異なった環境で培養しながら、異種細胞バイオアッセイをすることができる。
【００３１】
（実施例３）
実施例３では、実施例２の異種細胞バイオアッセイチップを利用して、心筋拍動細胞と神経細胞のネットワークを構成し、神経細胞に電気刺激を与えたときの影響を評価する。図５（Ａ）、（Ｂ）は、心筋拍動細胞と神経細胞のネットワークを構成し、神経細胞に電気刺激を与えたときの影響の評価結果を示す波形図である。
【００３２】
実施例３では、細胞保持区画３の神経細胞３−２の培養液にカリウムやグルコースあるいは内分泌かく乱作用が疑われる物質などを添加したり増やしたりしたときに、細胞保持区画２の心筋拍動細胞２−１の拍動周期が変化するかどうかを調べる。
【００３３】
まず、培養液槽２１−１，２１−２に同じ培養液を満たしておき、心筋拍動細胞２−１の周期を調べると、図５（Ａ）のようにほぼそろった周期の心拍パターンが得られる。次に、細胞保持区画２の培養液槽２１−１の培養液は変更しないで、細胞保持区画３の培養液槽２１−２の培養液に、たとえばドーパミンを添加すると、図５（Ｂ）のように拍動周期の乱れが観測されるはずである。このケースは、化学物質が神経細胞に影響し、ニューロンの表面電位が変化することにより心筋拍動細胞の拍動に影響するからである。
【００３４】
ここでは細胞が１個なので、５０％程度のばらつきがある。このばらつきを抑えるには、細胞を４個以上、できれば、８個の細胞塊を細胞保持区画２および３に入れれば、細胞周期のばらつきを１０％程度まで抑えることができる。
【００３５】
（実施例４）
図６は、細胞保持区画に細胞塊を入れる代わりに、トンネル又は溝で連通している細胞保持区画をアレー状に並べて、細胞塊に代えることのできる異種細胞バイオアッセイチップの実施例を示す平面図である。図６では、それぞれの細胞種のグループの細胞数を５とした例である。実施例１，２で説明したものと同じ物、あるいは、同等のものには同じ参照符号を付してある。６１と６２は、それぞれ、異種細胞を収納する５個の細胞保持区画のアレーである。異種細胞アレー６１，６２の各細胞保持区画および異種細胞アレー６１，６２間のトンネル４には電極が設けられる。ここでは異種細胞アレー６１，６２間のトンネル４は１個所である。異種細胞アレー６１，６２は、実施例２で説明したように、土手１０１の突出部１０１−１により、細胞種ごとに分離されている。当然、異種細胞アレー６１，６２に対する培養層（図示せず）も、実施例２で説明したように、ハウジング２２の仕切２２−２（図示しない）により、分離されていて、細胞種ごとに、独立に培養液を変えることが出来るようになされている。
【００３６】
以上、実施例２，３では、異種細胞として心筋拍動細胞と神経細胞の組み合わせを示したが、神経細胞の代わりに臭覚細胞や味らい細胞のようなセンサー細胞や種々レセプターを組み込んだ細胞を用い、観察用として心筋拍動細胞とコミュニケートさせる異種細胞バイオアッセイ、小腸上皮細胞とコミュニケートさせる系など、目的に応じて細胞の組み合わせを変えてアッセイを行うことができる。したがって、たとえば、特定の細胞に対して致死である物質であっても、耐性のある細胞と非耐性の細胞をコミュニケートさせることで、今までに細胞に対する影響を測定することが困難であった物質でも測定が可能になる可能性がある。
【００３７】
このように、本発明では異種細胞間のコミュニティーエフェクトを利用して細胞が受ける種々環境の影響を客観的に調べることができる。従来は薬を飲むと体調が優れないとか、優れるとか、の主観的な感覚で表現されるような薬剤の影響や環境物質の影響を数値化できる可能性がある。
【００３８】
なお、実施例のトンネル４は、先にも述べたように、溝であっても良いことは明らかである。また、特定の細胞の培養液に特定の検査試料を加えて他種細胞の電気的応答を計測するのに代えて、細胞の形状の変化を観察するものとしても良い。さらに、特定の細胞の培養液に特定の検査試料を加えて他種細胞の電気的応答を計測するのに代えて、電極を用いて特定の細胞に刺激を与え、他種細胞の応答を計測するものとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に関する異種細胞バイオアッセイチップおよびこれを用いたバイオアッセイに関する産業上の利用の形態についてみると、研究者あるいは製薬会社等の異種細胞バイオアッセイチップを利用する立場と、異種細胞バイオアッセイチップを供給するメーカの立場での利用があり得る。利用する立場から言えば、異種細胞保持区画にそれぞれ異種細胞を収納した心筋ネットワークを構成しているチップを供給されるのが簡便である。しかし、チップの状態では異種細胞保持区画に収納された細胞は長時間生存し得ないので、チップを供給するメーカは、使用期限を短期間に限った形でのチップの供給、あるいは、基板１、電極関係、端子、配線の部分と基板１上の土手やアガロースゲルよりなる部分と、半透膜９および上部ハウジング２２の部分とを分離して、セットとしてのチップの供給とがあり得る。セットとしてのチップの供給の場合は、異種細胞保持区画への異種細胞の収納および全体の組み立てはユーザに任せることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１に係る異種細胞間の回路を有する細胞再構成デバイスの構造の１例を模式的に示した上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ位置において矢印方向に見た細胞再構成デバイスの断面と、デバイスの細胞保持区画と細胞保持区画間を結ぶトンネルを作成する光学系と制御系を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る異種細胞間の回路を有する細胞再構成デバイスの構造の１例を模式的に示した上面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ位置において矢印方向に見た細胞再構成デバイスの断面と、デバイスの細胞保持区画と細胞保持区画間を結ぶトンネルを作成する光学系と制御系を模式的に示す図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、心筋拍動細胞と神経細胞のネットワークを構成し、神経細胞に電気刺激を与えたときの影響の評価結果を示す波形図である。
【図６】細胞保持区画に細胞塊を入れる代わりに、細胞保持区画をアレー状に並べて、それぞれを連係させることで、細胞塊に代えることのできる異種細胞バイオアッセイチップの実施例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…基板、２，３…細胞保持区画、４…トンネル、２−１…心筋拍動細胞、３−１…神経細胞、２−２，３−２，５…電極、６…外部端子、７…配線、９…半透膜、１４…共通電極、２１…培養液槽、２２…ハウジング、２２−１…ハウジングの立下り部、２３…開口部、６１，６２…異種細胞アレー、１００…アガロースゲル、１０１…土手、１４１…レーザー、１４２…レーザービーム、１４３…エキスパンダー、１４４，１４５…フィルター、１４６…集光レンズ、１６０−１…赤外カメラ、１６１…ビデオ記録機構付き演算装置、１６２…ステッピングモータ、１６３…動力伝達装置、１６４…ステージ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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