(57)【要約】【課題】新規な基材による物理的刺激、例えば機械的刺激及び／又は電気的刺激を用いる、細胞の分化誘導方法、細胞の分化誘導装置、及び未分化細胞からの分化細胞の産生方法の提供。【解決手段】所定の表面電位を有する基材、例えば等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料をその表面に有する基材を有する細胞の分化誘導装置、並びに該装置を用いる分化誘導法及び分化細胞の産生法により、上記課題を解決する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の表面電位を有する基材を有する細胞分化誘導装置であって、該基材が細胞と接触又は近接し前記基材の表面電位により前記細胞の分化が誘導される、上記装置。
【請求項２】
所定の表面電位は、前記基材の表面を構成する材料に固有の静的電位である請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記基材に電界を加える電界印加装置をさらに備え、所定の表面電位を、電界を印加することにより変化させる請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記静的電位は、前記基材の表面を構成する材料の等電点で表され、該等電点が２〜６又は８〜１２である請求項２又は３記載の装置。
【請求項５】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、Ｓ電子金属、アルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物、イットリウム酸化物、希土類酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項４記載の装置。
【請求項６】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、金、銀、銅、ストロンチウム酸化物、カルシウム酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項４又は５記載の装置。
【請求項７】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、金、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、（ＺｒＯ２）１−ｘ（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ｘ＝０．０１〜０．２）、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＧａ２Ｏ４、Ｉｎ２Ｏ３、及びＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項４〜６のいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記基材に柱状体を複数備え、該柱状体の径が１００μｍ以下である請求項１〜７のいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記柱状体の径は、前記細胞の大きさと同程度又はそれ以下である請求項１〜８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
細胞を、前記柱状体に接触又は近接させることにより、前記細胞の分化が誘導される請求項８又は９記載の装置。
【請求項１１】
前記複数の柱状体は、前記細胞１個に対して少なくとも１箇所以上の接触領域を有する密度で有する請求項８〜１０のいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
前記複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上の密度で有する請求項８〜１１のいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
前記柱状体は、その表面が、等電点：２〜６又は８〜１２である材料からなる請求項８〜１２のいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料は、Ｓ電子金属、アルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物、イットリウム酸化物、希土類酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、金、銀、銅、ストロンチウム酸化物、カルシウム酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１３又は１４記載の装置。
【請求項１６】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、金、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、（ＺｒＯ２）１−ｘ（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ｘ＝０．０１〜０．２）、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＧａ２Ｏ４、Ｉｎ２Ｏ３、及びＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１３〜１５のいずれか１項記載の装置。
【請求項１７】
複数の柱状体を備える基材を有する細胞分化誘導装置であって、該柱状体の径が１００μｍ以下であり、該柱状体が細胞と接触又は近接することにより前記細胞の分化が誘導される、上記装置。
【請求項１８】
前記複数の柱状体は、前記細胞１個に対して少なくとも１箇所以上の接触領域を有する密度で有する請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上の密度で有する請求項１７又は１８記載の装置。
【請求項２０】
培地をさらに有する請求項１〜１９のいずれか１項記載の装置。
【請求項２１】
前記細胞が、幹細胞、多能性細胞、ｉＰＳ細胞、及びＥＳ細胞からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜２０のいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
細胞の分化を誘導する方法であって、
Ａ）所定の表面電位を有する基材を、培地内に準備する工程；及び
Ｂ）前記基材が前記細胞と接触又は近接するように、配置する工程
を有し、前記基材の表面電位により前記細胞の分化が誘導される、上記方法。
【請求項２３】
前記Ａ）工程において、所定の表面電位は、前記基材の表面を構成する材料に固有の静的電位である請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記Ａ）工程において、ａ）基材に電界を加えて、所定の表面電位を変化させる工程を有する請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記静的電位は、前記基材の表面を構成する材料の等電点で表され、該等電点が２〜６又は８〜１２である請求項２３又は２４記載の方法。
【請求項２６】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、Ｓ電子金属、アルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物、イットリウム酸化物、希土類酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、金、銀、銅、ストロンチウム酸化物、カルシウム酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項２５又は２６記載の方法。
【請求項２８】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、金、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、（ＺｒＯ２）１−ｘ（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ｘ＝０．０１〜０．２）、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＧａ２Ｏ４、Ｉｎ２Ｏ３、及びＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項２５〜２７のいずれか１項記載の方法。
【請求項２９】
前記基材は柱状体を複数備え、該柱状体の径が１００μｍ以下である請求項２２〜２８のいずれか１項記載の方法。
【請求項３０】
前記柱状体の径は、前記細胞の大きさと同程度又はそれ以下である請求項２２〜２９のいずれか１項記載の方法。
【請求項３１】
細胞を、前記柱状体に接触又は近接させることにより、前記細胞の分化が誘導される請求項２９又は３０記載の方法。
【請求項３２】
前記複数の柱状体は、前記細胞１個に対して少なくとも１箇所以上の接触領域を有する密度で有する請求項２９〜３１のいずれか１項記載の方法。
【請求項３３】
前記複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上の密度で有する請求項２９〜３２のいずれか１項記載の方法。
【請求項３４】
前記柱状体は、その表面が、等電点：２〜６又は８〜１２である材料からなる請求項２９〜３３のいずれか１項記載の方法。
【請求項３５】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料は、Ｓ電子金属、アルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物、イットリウム酸化物、希土類酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、金、銀、銅、ストロンチウム酸化物、カルシウム酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項３４又は３５記載の方法。
【請求項３７】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、金、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、（ＺｒＯ２）１−ｘ（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ｘ＝０．０１〜０．２）、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＧａ２Ｏ４、Ｉｎ２Ｏ３、及びＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項３４〜３６のいずれか１項記載の方法。
【請求項３８】
細胞の分化を誘導する方法であって、
Ａ’）複数の柱状体を備える基材であって該柱状体の径が１００μｍ以下である基材を、培地内に準備する工程；及び
Ｂ’）前記細胞を、該細胞が前記基材の前記柱状体と接触又は近接するように、配置する工程；
を有し、これにより、細胞の分化が誘導される、上記方法。
【請求項３９】
前記複数の柱状体は、前記細胞１個に対して少なくとも１箇所以上の接触領域を有する密度で有する請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上の密度で有する請求項３８又は３９記載の方法。
【請求項４１】
前記細胞が、幹細胞、多能性細胞、ｉＰＳ細胞、及びＥＳ細胞からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項２２〜４０のいずれか１項記載の方法。
【請求項４２】
細胞を分化させて分化細胞を産生する方法であって、
Ａ）所定の表面電位を有する基材を、培地内に準備する工程；及び
Ｂ）前記基材が前記細胞と接触又は近接するように、配置する工程
を有し、これにより、細胞を分化させて所望の分化細胞を得る、上記方法。
【請求項４３】
前記Ａ）工程において、所定の表面電位は、前記基材の表面を構成する材料に固有の静的電位である請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
前記Ａ）工程において、ａ）基材に電界を加えて、所定の表面電位を変化させる工程を有する請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
前記静的電位は、前記基材の表面を構成する材料の等電点で表され、該等電点が２〜６又は８〜１２である請求項４３又は４４記載の方法。
【請求項４６】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、Ｓ電子金属、アルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物、イットリウム酸化物、希土類酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項４５記載の方法。
【請求項４７】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、金、銀、銅、ストロンチウム酸化物、カルシウム酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項４５又は４６記載の方法。
【請求項４８】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、金、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、（ＺｒＯ２）１−ｘ（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ｘ＝０．０１〜０．２）、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＧａ２Ｏ４、Ｉｎ２Ｏ３、及びＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項４５〜４７のいずれか１項記載の方法。
【請求項４９】
前記基材は柱状体を複数備え、該柱状体の径が１００μｍ以下である請求項４２〜４８のいずれか１項記載の方法。
【請求項５０】
前記柱状体の径は、前記細胞の大きさと同程度又はそれ以下である請求項４２〜４９のいずれか１項記載の方法。
【請求項５１】
細胞を、前記柱状体に接触又は近接させることにより、前記細胞の分化が誘導される請求項４９又は５０記載の方法。
【請求項５２】
前記複数の柱状体は、前記細胞１個に対して少なくとも１箇所以上の接触領域を有する密度で有する請求項４９〜５１のいずれか１項記載の方法。
【請求項５３】
前記複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上の密度で有する請求項４９〜５２のいずれか１項記載の方法。
【請求項５４】
前記柱状体は、その表面が、等電点：２〜６又は８〜１２である材料からなる請求項４９〜５３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５５】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料は、Ｓ電子金属、アルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物、イットリウム酸化物、希土類酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、金、銀、銅、ストロンチウム酸化物、カルシウム酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項５４又は５５記載の方法。
【請求項５７】
等電点が２〜６又は８〜１２である材料が、金、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、（ＺｒＯ２）１−ｘ（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ｘ＝０．０１〜０．２）、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＧａ２Ｏ４、Ｉｎ２Ｏ３、及びＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項５４〜５６のいずれか１項記載の方法。
【請求項５８】
細胞を分化させて分化細胞を産生する方法であって、
Ａ’）複数の柱状体を備える基材であって該柱状体の径が１００μｍ以下である基材を、培地内に準備する工程；及び
Ｂ’）前記細胞を、該細胞が前記基材の前記柱状体と接触又は近接するように、配置する工程；
を有し、これにより、細胞を分化させて所望の分化細胞を得る、上記方法。
【請求項５９】
前記複数の柱状体は、前記細胞１個に対して少なくとも１箇所以上の接触領域を有する密度で有する請求項５８記載の方法。
【請求項６０】
前記複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上の密度で有する請求項５８又は５９記載の方法。
【請求項６１】
前記細胞が、幹細胞、多能性細胞、ｉＰＳ細胞、及びＥＳ細胞からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項４２〜６０のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞の分化誘導装置、細胞の分化誘導方法、及び未分化細胞からの分化細胞の産生方法に関する。特に、本発明は、物理的刺激、例えば機械的刺激及び／又は電気的刺激を用いた、細胞の分化誘導装置、細胞の分化誘導方法、及び未分化細胞からの分化細胞の産生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、胚性幹細胞からターゲットとする細胞へと分化させる研究が盛んに行われている。ここで、細胞の分化誘導法として、化学物質又は遺伝子を用いる方法、電気的刺激を用いる方法などが開発されている。
化学物質を用いて細胞の分化を誘導する方法として、特許文献１などに記載される方法がある。しかしながら、化学物質又は遺伝子を用いる方法は、細胞が所望の細胞へと分化した後に、その化学物質を除去しなければならない、という問題がある。また、細胞を全て分化誘導することができず、未分化細胞が残り、該未分化細胞がガン化するなどの問題がある。さらに、投与する化学物質又は遺伝子の影響により、分化細胞がガン化するなどの問題がある。
【０００３】
電気的刺激を用いて細胞の分化を誘導する方法として、特許文献２及び特許文献３などに記載される方法がある。この方法は、上述の化学物質を用いる方法における問題、即ち化学物質の除去という問題が生じないが、未分化細胞が残り、該未分化細胞がガン化する、という問題は已然として解決されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００６−１２６５７４。
【特許文献２】特開２００４−１０５１４８。
【特許文献３】特開２００４−１２９６０３。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、従来の細胞の分化誘導法に生じる課題、例えば化学物質を除去する工程を設ける必要のない方法、未分化細胞が生じないか又は生じてもその率が少ない方法を提供することにある。
具体的には、本発明の目的は、新規な基材による物理的刺激、例えば機械的刺激及び／又は電気的刺激を用いる、細胞の分化誘導方法、細胞の分化誘導装置、及び未分化細胞からの分化細胞の産生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、次の発明を見出した。
＜１＞  所定の表面電位を有する基材を有する細胞分化誘導装置であって、該基材が細胞と接触又は近接し前記基材の表面電位により前記細胞の分化が誘導される、上記装置。
＜２＞  上記＜１＞において、所定の表面電位は、基材の表面を構成する材料に固有の静的電位であるのがよい。
＜３＞  上記＜２＞において、基材に電界を加える電界印加装置をさらに備え、所定の表面電位を、電界を印加することにより変化させるのがよい。
【０００７】
＜４＞  上記＜２＞又は＜３＞において、静的電位は、基材の表面を構成する材料の等電点で表され、該等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１であるのがよい。
＜５＞  上記＜４＞において、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、Ｓ電子金属、アルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物、イットリウム酸化物、希土類酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【０００８】
＜６＞  上記＜４＞又は＜５＞において、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、金、銀、銅、ストロンチウム酸化物、カルシウム酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
＜７＞  上記＜４＞〜＜６＞のいずれかにおいて、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、金、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、（ＺｒＯ２）１−ｘ（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ｘ＝０．０１〜０．２）、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＧａ２Ｏ４、Ｉｎ２Ｏ３、及びＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【０００９】
＜８＞  上記＜１＞〜＜７＞のいずれかにおいて、基材は柱状体を複数備え、該柱状体の径が１００μｍ以下、好ましくは０．０１〜１０μｍであるのがよい。
＜９＞  上記＜１＞〜＜８＞のいずれかにおいて、柱状体の径は、細胞の大きさと同程度又はそれ以下であるのがよい。
＜１０＞  上記＜８＞又は＜９＞において、細胞を、柱状体に接触又は近接させることにより、細胞の分化が誘導されるのがよい。
【００１０】
＜１１＞  上記＜８＞〜＜１０＞のいずれかにおいて、複数の柱状体は、細胞１個に対して少なくとも１箇所以上、好ましくは３箇所以上、より好ましくは５箇所以上の接触領域を有する密度で有するのがよい。
＜１２＞  上記＜８＞〜＜１１＞のいずれかにおいて、複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上、好ましくは５個以上、より好ましくは１０個以上の密度で有するのがよい。
＜１３＞  上記＜８＞〜＜１２＞のいずれかにおいて、前記柱状体は、その表面が、等電点：２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料からなるのがよい。
【００１１】
＜１４＞  上記＜１３＞において、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料は、Ｓ電子金属、アルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物、イットリウム酸化物、希土類酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
＜１５＞  上記＜１３＞又は＜１４＞において、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、金、銀、銅、ストロンチウム酸化物、カルシウム酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【００１２】
＜１６＞  上記＜１３＞〜＜１５＞のいずれかにおいて、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、金、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、（ＺｒＯ２）１−ｘ（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ｘ＝０．０１〜０．２）、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＧａ２Ｏ４、Ｉｎ２Ｏ３、及びＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【００１３】
＜１７＞  複数の柱状体を備える基材を有する細胞分化誘導装置であって、該柱状体の径が１００μｍ以下、好ましくは０．０１〜１０μｍであり、該柱状体が細胞と接触又は近接することにより前記細胞の分化が誘導される、上記装置。
＜１８＞  上記＜１７＞において、複数の柱状体は、細胞１個に対して少なくとも１箇所以上、好ましくは３箇所以上、より好ましくは５箇所以上の接触領域を有する密度で有するのがよい。
＜１９＞  上記＜８＞〜＜１１＞のいずれかにおいて、複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上、好ましくは５個以上、より好ましくは１０個以上の密度で有するのがよい。
【００１４】
＜２０＞  上記＜１＞〜＜１９＞のいずれかにおいて、装置は、培地をさらに有するのがよい。
＜２１＞  上記＜１＞〜＜２０＞のいずれかにおいて、細胞が、幹細胞、多能性細胞、ｉＰＳ細胞、及びＥＳ細胞からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【００１５】
＜２２＞  細胞の分化を誘導する方法であって、
Ａ）所定の表面電位を有する基材を、培地内に準備する工程；及び
Ｂ）基材が前記細胞と接触又は近接するように、配置する工程
を有し、基材の表面電位により細胞の分化が誘導される、上記方法。
【００１６】
＜２３＞  上記＜２２＞のＡ）工程において、所定の表面電位は、基材の表面を構成する材料に固有の静的電位であるのがよい。
＜２４＞  上記＜２３＞のＡ）工程において、ａ）基材に電界を加えて、所定の表面電位を変化させる工程を有するのがよい。
＜２５＞  上記＜２３＞又は＜２４＞において、静的電位は、基材の表面を構成する材料の等電点で表され、該等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１であるのがよい。
【００１７】
＜２６＞  上記＜２５＞において、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、Ｓ電子金属、アルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物、イットリウム酸化物、希土類酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
＜２７＞  上記＜２５＞又は＜２６＞において、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、金、銀、銅、ストロンチウム酸化物、カルシウム酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
＜２８＞  上記＜２５＞〜＜２７＞のいずれかにおいて、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、金、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、（ＺｒＯ２）１−ｘ（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ｘ＝０．０１〜０．２）、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＧａ２Ｏ４、Ｉｎ２Ｏ３、及びＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【００１８】
＜２９＞  上記＜２２＞〜＜２８＞のいずれかにおいて、基材は柱状体を複数備え、該柱状体の径が１００μｍ以下、好ましくは０．０１〜１０μｍであるのがよい。
＜３０＞  上記＜２２＞〜＜２９＞のいずれかにおいて、柱状体の径は、細胞の大きさと同程度又はそれ以下であるのがよい。
＜３１＞  上記＜２９＞又は＜３０＞において、細胞を、柱状体に接触又は近接させることにより、細胞の分化が誘導されるのがよい。
【００１９】
＜３２＞  上記＜２９＞〜＜３１＞のいずれかにおいて、複数の柱状体は、細胞１個に対して少なくとも１箇所以上、好ましくは３箇所以上、より好ましくは５箇所以上の接触領域を有する密度で有するのがよい。
＜３３＞  上記＜２９＞〜＜３２＞のいずれかにおいて、複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上、好ましくは５個以上、より好ましくは１０個以上の密度で有するのがよい。
＜３４＞  上記＜２９＞〜＜３３＞のいずれかにおいて、前記柱状体は、その表面が、等電点：２〜６又は８〜１２である材料からなるのがよい。
【００２０】
＜３５＞  上記＜３４＞において、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料は、Ｓ電子金属、アルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物、イットリウム酸化物、希土類酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
＜３６＞  上記＜３４＞又は＜３５＞において、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、金、銀、銅、ストロンチウム酸化物、カルシウム酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【００２１】
＜３７＞  上記＜３４＞〜＜３６＞のいずれかにおいて、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、金、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、（ＺｒＯ２）１−ｘ（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ｘ＝０．０１〜０．２）、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＧａ２Ｏ４、Ｉｎ２Ｏ３、及びＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【００２２】
＜３８＞  細胞の分化を誘導する方法であって、
Ａ’）複数の柱状体を備える基材であって該柱状体の径が１００μｍ以下、好ましくは０．０１〜１０μｍである基材を、培地内に準備する工程；及び
Ｂ’）前記細胞を、該細胞が前記基材の前記柱状体と接触又は近接するように、配置する工程；
を有し、これにより、細胞の分化が誘導される、上記方法。
＜３９＞  上記＜３８＞において、複数の柱状体は、細胞１個に対して少なくとも１箇所以上、好ましくは３箇所以上、より好ましくは５箇所以上の接触領域を有する密度で有するのがよい。
＜４０＞  上記＜３８＞又は＜３９＞において、複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上、好ましくは５個以上、より好ましくは１０個以上の密度で有するのがよい。
【００２３】
＜４１＞  上記＜２２＞〜＜４０＞のいずれかにおいて、細胞が、幹細胞、多能性細胞、ｉＰＳ細胞、及びＥＳ細胞からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【００２４】
＜４２＞  細胞を分化させて分化細胞を産生する方法であって、
Ａ）所定の表面電位を有する基材を、培地内に準備する工程；及び
Ｂ）基材が細胞と接触又は近接するように、配置する工程
を有し、これにより、細胞を分化させて所望の分化細胞を得る、上記方法。
【００２５】
＜４３＞  上記＜４２＞のＡ）工程において、所定の表面電位は、基材の表面を構成する材料に固有の静的電位であるのがよい。
＜４４＞  上記＜４３＞のＡ）工程において、ａ）基材に電界を加えて、所定の表面電位を変化させる工程を有するのがよい。
＜４５＞  上記＜４３＞又は＜４４＞において、静的電位は、基材の表面を構成する材料の等電点で表され、該等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１であるのがよい。
【００２６】
＜４６＞  上記＜４５＞において、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、Ｓ電子金属、アルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物、イットリウム酸化物、希土類酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
＜４７＞  上記＜４５＞又は＜４６＞において、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、金、銀、銅、ストロンチウム酸化物、カルシウム酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
＜４８＞  上記＜４５＞〜＜４７＞のいずれかにおいて、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、金、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、（ＺｒＯ２）１−ｘ（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ｘ＝０．０１〜０．２）、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＧａ２Ｏ４、Ｉｎ２Ｏ３、及びＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【００２７】
＜４９＞  上記＜４２＞〜＜４８＞のいずれかにおいて、基材は柱状体を複数備え、該柱状体の径が１００μｍ以下、好ましくは０．０１〜１０μｍであるのがよい。
＜５０＞  上記＜４２＞〜＜４９＞のいずれかにおいて、柱状体の径は、細胞の大きさと同程度又はそれ以下であるのがよい。
＜５１＞  上記＜４９＞又は＜５０＞において、細胞を、柱状体に接触又は近接させることにより、細胞の分化が誘導されるのがよい。
【００２８】
＜５２＞  上記＜４９＞〜＜５１＞のいずれかにおいて、複数の柱状体は、細胞１個に対して少なくとも１箇所以上、好ましくは３箇所以上、より好ましくは５箇所以上の接触領域を有する密度で有するのがよい。
＜５３＞  上記＜４９＞〜＜５２＞のいずれかにおいて、複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上、好ましくは５個以上、より好ましくは１０個以上の密度で有するのがよい。
＜５４＞  上記＜４９＞〜＜５３＞のいずれかにおいて、前記柱状体は、その表面が、等電点：２〜６又は８〜１２である材料からなるのがよい。
【００２９】
＜５５＞  上記＜５４＞において、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料は、Ｓ電子金属、アルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物、イットリウム酸化物、希土類酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
＜５６＞  上記＜５４＞又は＜５５＞において、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、金、銀、銅、ストロンチウム酸化物、カルシウム酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【００３０】
＜５７＞  上記＜５４＞〜＜５６＞のいずれかにおいて、等電点が２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料が、金、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、（ＺｒＯ２）１−ｘ（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ｘ＝０．０１〜０．２）、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＧａ２Ｏ４、Ｉｎ２Ｏ３、及びＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【００３１】
＜５８＞  細胞を分化させて分化細胞を産生する方法であって、
Ａ’）複数の柱状体を備える基材であって該柱状体の径が１００μｍ以下、好ましくは０．０１〜１０μｍである基材を、培地内に準備する工程；及び
Ｂ’）細胞を、該細胞が基材の前記柱状体と接触又は近接するように、配置する工程；
を有し、これにより、細胞を分化させて所望の分化細胞を得る、上記方法。
【００３２】
＜５９＞  上記＜５８＞において、複数の柱状体は、細胞１個に対して少なくとも１箇所以上、好ましくは３箇所以上、より好ましくは５箇所以上の接触領域を有する密度で有するのがよい。
＜６０＞  上記＜５８＞又は＜５９＞において、複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上、好ましくは５個以上、より好ましくは１０個以上の密度で有するのがよい。
＜６１＞  上記＜４２＞〜＜６０＞のいずれかにおいて、細胞が、幹細胞、多能性細胞、ｉＰＳ細胞、及びＥＳ細胞からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
＜６２＞  上記＜４２＞〜＜６０＞のいずれかにおいて、細胞が、慢性骨髄性白血病由来の多能性細胞であり、分化細胞が顆粒球であるのがよい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明により、従来の細胞の分化誘導法に生じる課題、例えば化学物質を除去する工程を設ける必要のない方法、未分化細胞が生じないか又は生じてもその率が少ない方法を提供することができる。
具体的には、本発明により、新規な基材による物理的刺激、例えば機械的刺激及び／又は電気的刺激を用いる、細胞の分化誘導方法、細胞の分化誘導装置、及び未分化細胞からの分化細胞の産生方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】分化細胞の数、顆粒球の数（即ち、実施例での分化能を示す）の基材依存性を示す図である。
【図２】実施例での、顆粒球の数の基材依存性を示す図である。
【図３】実施例での、顆粒球の数の基材依存性、特に基材の等電点の依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、細胞の分化誘導装置、並びに、該装置、特に該装置に含まれる基材を用いる、細胞の分化誘導方法及び未分化細胞からの分化細胞の産生方法を提供する。以下、順に説明する。  
【００３６】
＜細胞の分化誘導装置＞
本発明の細胞分化誘導装置は、一態様として、ｉ）所定の表面電位を有する基材を有する。
また、本発明の細胞分化誘導装置は、他の態様として、ｉｉ）基材に複数の柱状体を複数備え、該柱状体の径が１００μｍ以下、好ましくは０．０１〜１０μｍである基材を有する。
本発明は、上記ｉ）の基材の態様とｉｉ）の基材の態様の双方を共に有する基材も提供する。以下、ｉ）の基材及びｉｉ）の基材について、順に説明する。
【００３７】
＜＜ｉ）の基材＞＞
ｉ）の基材は、所定の表面電位を有する。該基材が細胞と接触又は近接し、基材の表面電位により細胞の分化が誘導される。
ここで、所定の表面電位は、基材の表面を構成する材料に固有の静的電位であるのがよい。特に、基材の表面を構成する材料の静的電位は、等電点で表すことができる。
ここで、等電点とは、材料、特に酸化物の表面は、媒質中において、媒質のｐＨ値に代表される陽、陰イオンの存在比や電気化学ポテンシャルにより表面電荷が規定されるが、特定のｐＨにおいて見かけ上、電位がゼロとなるｐＨが存在し、その電位がゼロとなるｐＨをいう。
【００３８】
なお、表面電位は、基材に電界を加えることにより、変化させることができる。本発明の装置において、電界印加装置をさらに備え、所定の表面電位を、電界を印加することにより変化させてもよい。
ｉ）の基材により、細胞に電気的刺激を付与して、細胞の分化誘導を図ることができる。
【００３９】
上述の等電点は、２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１であるのがよい。
このような等電点を示す材料として、Ｓ電子金属、アルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物、イットリウム酸化物、希土類酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよいが、これらに限定されない。
特に、この材料は、金、銀、銅、ストロンチウム酸化物、カルシウム酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、クロム酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、酸化亜鉛、インジウム酸化物、及びスズ酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのが好ましく、より好ましくは、金、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、（ＺｒＯ２）１−ｘ（Ｙ２Ｏ３）ｘ（ｘ＝０．０１〜０．２）、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＧａ２Ｏ４、Ｉｎ２Ｏ３、及びＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【００４０】
ｉ）の基材は、その形態が特に限定されず、平板、曲面を有する板であってもよく、分化誘導の方法により適宜選択することができる。また、基材は、その表面に、細胞径以上の間隔の凹凸を有してもよい。基材は、分化誘導させる細胞と接触させるために、細胞に局所応力を発生させる形状であるのが好ましい。
ｉ）の基材は、後述するｉｉ）の基材と同様に、特定の形状を有してもよい。即ち、基材は、柱状体を複数備え、該柱状体の径が１００μｍ以下、好ましくは０．０１〜１０μｍであるのがよい。または、柱状体の径は、細胞の大きさと同程度又はそれ以下であるのがよい。なお、本願において、「柱状体」は、錐体、錐台体、球体及び柱状体を含む意である。
この場合、細胞を、柱状体に接触又は近接させることにより、細胞の分化が誘導されるのがよい。
【００４１】
また、複数の柱状体は、細胞１個に対して少なくとも１箇所以上、好ましくは３箇所以上、より好ましくは５箇所以上の接触領域を有する密度で有するのがよい。または、複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上、好ましくは５個以上、より好ましくは１０個以上の密度で有するのがよい。
なお、柱状体の長さは、特に限定されない。
さらに、上述の柱状体は、その表面が、等電点：２〜６又は８〜１２、好ましくは３〜５又は８．５〜１１である材料からなるのがよい。これらの材料は、上述したものを挙げることができる。  
【００４２】
＜＜ｉｉ）の基材＞＞
ｉｉ）の基材は、複数の柱状体を備え、該柱状体の径が１００μｍ以下、好ましくは０．０１〜１０μｍであり、該柱状体が細胞と接触又は近接することにより細胞の分化が誘導される。
複数の柱状体は、細胞１個に対して少なくとも１箇所以上、好ましくは３箇所以上、より好ましくは５箇所以上の接触領域を有する密度で有するのがよい。または、複数の柱状体は、１００μｍ２内に１個以上、好ましくは５個以上、より好ましくは１０個以上の密度で有するのがよい。
【００４３】
ｉｉ）の基材は、上記形状を有するのであれば、その形態が特に限定されず、ｉ）の基材と同様に、平板、曲面を有する板であってもよく、分化誘導の方法により適宜選択することができる。また、基材は、その表面に、細胞径以上の間隔の凹凸を有してもよい。基材は、分化誘導させる細胞と接触させるために、細胞に局所応力を発生させる形状であるのが好ましい。
ｉｉ）の基材、特に基材の柱状体により、細胞に機械的刺激を付与して、細胞の分化誘導を図ることができる。
なお、ｉ）及びｉｉ）の基材の双方の特徴を有することにより、細胞に機械的刺激及び電気的刺激を付与して、細胞の分化誘導を図ることができる。
【００４４】
本発明の細胞分化誘導装置における、対象となる細胞は、分化能を有する細胞であれば特に限定されないが、例えば、幹細胞、多能性細胞、ｉＰＳ細胞、及びＥＳ細胞からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよく、好ましくは、これらのうち、血液細胞、神経細胞、及び脂肪前駆細胞からなる群から選ばれる少なくとも１種であり、より好ましくは、血液細胞及び神経細胞からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【００４５】
本発明の細胞分化誘導装置は、上述のｉ）及び／又はｉｉ）の基材の他に、培地、細胞培養担体、血清、各種試薬などを有してもよい。
ここで、培地は、細胞の分化誘導に用いられる従来の培地の他、インビボ（ヒト、マウスなどを含む）、血清、試薬などを挙げることができる。
なお、用いる基材、用いる細胞に依存するが、分化の方向性（分化する細胞の種類）、分化誘導の速度などを変化させることができる。
【００４６】
＜細胞の分化誘導方法＞
次いで、本発明の細胞の分化誘導方法を説明する。
本発明の細胞の分化誘導法は、上述の細胞分化誘導装置、特に該装置に含まれる基材を用いる。
即ち、ｉ）の基材を用いる場合、次のＡ）及びＢ）の工程を有し、これにより、細胞の分化を電気的刺激により誘導する。
Ａ）所定の表面電位を有する基材を、培地内に準備する工程；及び
Ｂ）基材が細胞と接触又は近接するように、配置する工程
なお、基材、培地については、上述した通りであるので、説明を省略する。また、この方法で対象となる細胞も、上述した通りであるので、説明を省略する。
【００４７】
Ａ）工程において、ａ）基材に電界を加えて、所定の表面電位を変化させる工程を有してもよい。これにより、分化の方向性（分化する細胞の種類）、分化誘導の速度を変化させることができる。
加える電界は、１×１０６Ｖ／ｃｍ未満であるのがよい。
【００４８】
また、本発明の細胞の分化誘導法として、ｉｉ）の基材を用いる場合、次のＡ’）及びＢ’）の工程を有し、これにより、細胞の分化を機械的刺激により誘導する。
Ａ’）複数の柱状体を備える基材であって該柱状体の径が１００μｍ以下、好ましくは０．０１〜１０μｍである基材を、培地内に準備する工程；及び
Ｂ’）細胞を、該細胞が基材の柱状体と接触又は近接するように、配置する工程。
基材、培地、細胞については、上述した通りであるので、説明を省略する。
なお、基材として、ｉ）及びｉｉ）の特徴を有する基材を用いてもよく、その場合、細胞の分化が機械的刺激及び電気的刺激により誘導される。
【００４９】
＜未分化細胞からの分化細胞の産生方法＞  
本発明の未分化細胞からの分化細胞の産生方法は、上述の細胞分化誘導方法と同じ工程を有する。
即ち、ｉ）の基材を用いる場合、上述のＡ）及びＢ）の工程を有し、これにより、細胞の分化を電気的刺激により誘導し、ｉｉ）の基材を用いる場合、上述のＡ’）及びＢ’）の工程を有し、これにより、細胞の分化を機械的刺激により誘導し、分化細胞を産生する。
なお、基材として、ｉ）及びｉｉ）の特徴を有する基材を用いてもよく、その場合、細胞の分化を機械的刺激及び電気的刺激により誘導し、分化細胞を産生する。
ここで、分化細胞は、用いるｉ）の基材の特性、例えば等電点、用いるｉｉ）の基材の柱状体の径及び／又は密度などに依存して、変化させることができる。
例えば、出発原料である未分化細胞が慢性骨髄性白血病由来の多能性細胞の場合、分化細胞として顆粒球を挙げることができるが、これらに限定されず、基材の選択により、所望の分化細胞、例えば赤血球、巨核球、マクロファージ、オートファージなどを産生することができる。
なお、基材、培地、細胞については、上述した通りであるので、説明を省略する。
以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００５０】
＜基材の準備＞
ＺｎＯ単結晶（表面積：１０ｍｍ×５ｍｍ）を、電気炉を用いて大気中、約１１００℃で約３時間アニールした。得られたＺｎＯ単結晶は、ステップ／テラス構造を有し、該ＺｎＯ単結晶を基材Ｓ−１として用いた。なお、ＺｎＯ単結晶は、ＺｎとＯとが交互に積み重なったウルツ鉱型結晶を有し、亜鉛（Ｚｎ）が最上層表面であるもの（「Zn-polar」）と酸素（Ｏ）が最上層表面であるもの（「O-polar」）が単結晶の表裏に形成され、それら「Zn-polar」と「O-polar」との双方を、後述の細胞分化に用いた。
【００５１】
＜Ｋ５６２細胞の分化＞
ヒト慢性骨髄性白血病由来の多能性細胞Ｋ５６２細胞を、１０％ウシ胎仔血清（ＦＢＳ）及び１％ペニシリン−ストレプトマイシン入りＲＰＭＩ−１６４０に１日培養し、細胞数２×１０４個とした。なお、細胞培養の環境はｐＨ７であり、基材の等電点は、下記表１に示す該材料の粉体の等電点と同じ値となる。
この培地に、上記で得られた基材Ｓ−１（表面積：１０ｍｍ×５ｍｍ）を導入し、基板Ｓ−１上にＫ５６２細胞を培養した。分化方向の確認を、エステラーゼ２重染色を用いて行った。その結果、顆粒球への分化が確認された（図１を参照のこと）。
ここで、図１は、実施例１を含む各種基材による分化誘導の結果を示す図である。図１中、横軸は、実施例１の基材Ｓ−１を含む各種基材を示す。また、縦軸は、細胞分化実験対象として観測したシャーレ中、２００〜４００個の細胞を観察し、（分化した細胞数）／（カウントした総細胞数：分化細胞＋未分化細胞）をパーセントで示したものである。なお、図１中、「Zn-polar」及び「O-polar」は、上述の通りである。
【実施例２】
【００５２】
実施例１の基材Ｓ−１（ＺｎＯ単結晶）の代わりに、Ａｌ２Ｏ３（０００１）単結晶（基材Ｓ−２）を用いた以外、実施例１と同様に、Ｋ５６２細胞の分化を行った。その結果、顆粒球への分化が確認された（図１〜図３を参照のこと）。
なお、Ａｌ２Ｏ３（０００１）単結晶（基材Ｓ−２）は、実施例１の基材Ｓ−１（ＺｎＯ単結晶）と同様に、アニールすることにより得た。即ち、Ａｌ２Ｏ３（０００１）単結晶を、大気雰囲気下、約１０００℃で約５時間熱アニール処理を施すことにより、原子レベルでステップ／テラス構造を有するＡｌ２Ｏ３（０００１）単結晶（基材Ｓ−２）を得た。
なお、図１中、基材Ｓ−２の結果は、「sapphire」で示す。
また、図２は、実施例２を含む各種基材による分化誘導の結果を示す図である。図２中、横軸は、実施例２の基材Ｓ−２（図２中、「Al2O3」で示す）を含む各種基材を示す。また、縦軸は、図１と同様に、（分化した細胞数）／（カウントした総細胞数：分化細胞＋未分化細胞）をパーセントで示したものである。
さらに、図３は、実施例２を含む各種基材による分化誘導の結果を、基材の等電点に依存することを示す図である。図３において、横軸は、基材の等電点を示し、縦軸は、細胞分化実験対象として観測した、約２００個の細胞中、ＳｉＯ２を用いた場合をコントロールとし、該コントロール実験においては未分化の条件において、顆粒球へ分化した細胞の数ち未分化細胞の数との比として規格化した値を示す。
【実施例３】
【００５３】
実施例１の基材Ｓ−１（ＺｎＯ単結晶）の代わりに、Ａｌ２Ｏ３（０００１）単結晶（基材Ｓ−２）上にＺｎＯナノロッドを複数有する基材Ｓ−３を用いた以外、実施例１と同様に、Ｋ５６２細胞の分化を行った。その結果、顆粒球への分化が確認され、図１の「Zn-polar」が示す値を超えることが確認された。
なお、Ａｌ２Ｏ３（０００１）単結晶（基材Ｓ−２）は、実施例２と同様に調製した。
Ａｌ２Ｏ３（０００１）単結晶基板の温度６００〜８００℃、酸素雰囲気（１Ｐａ）中で、ＺｎＯをパルスレーザ蒸着法（ＰＬＤ法）によりレーザ蒸着した。ＺｎＯナノロッドは、形状：２０ｎｍφの柱状；及びロッド密度：１００ｎｍ□中に約５〜６本：の形態を有していた。
【実施例４】
【００５４】
実施例１の基材Ｓ−１（ＺｎＯ単結晶）の代わりに、Ａｕ（基材Ｓ−４−１及び基材Ｓ−４−２）を用いた以外、実施例１と同様に、Ｋ５６２細胞の分化を行った。その結果、顆粒球への分化が確認された（図１〜図３を参照のこと）。
なお、Ａｕ（基材Ｓ−４−１）は、一般的な真空蒸着法により、ＳｉＯ２又はＡｌ２Ｏ３基板上に膜厚：約５０μｍのＡｕ薄膜を形成したものを用いた。分化誘導の結果は、図１及び図３中、「Au」、図２中、「Au thin film」で示す。
また、Ａｕ（基材Ｓ−４−２）は、Ａｕ（基材Ｓ−４−１）の製法と、基板をＡｌ２Ｏ３にして且つ薄膜体積時間を５分未満にした以外、該製法と同じ条件下で真空蒸着法により得た。分化誘導の結果は、図２中、「Au dot」で示す。
【実施例５】
【００５５】
実施例１の基材Ｓ−１（ＺｎＯ単結晶）の代わりに、ＴｉＯ２ルチル型単結晶（１００）（基材Ｓ−５）を用いた以外、実施例１と同様に、Ｋ５６２細胞の分化を行った。その結果、顆粒球への分化が確認された（図１及び図２を参照のこと）。
なお、ＴｉＯ２ルチル型単結晶（１００）（（基材Ｓ−５）は、Ａｌ２Ｏ３（０００１）単結晶（基材Ｓ−２）と同様に、ＴｉＯ２単結晶を大気雰囲気下、約５時間熱アニール処理を施すことにより得た。
【００５６】
（比較例１）
実施例１の基材Ｓ−１（ＺｎＯ単結晶）の代わりに、ＳｉＯ２（基材Ｓ−Ｃ１）（一般に培養皿として使用されるガラス）を用いた以外、実施例１と同様に、Ｋ５６２細胞の分化を行った。その結果、顆粒球への分化が確認されたが、その数又は割合は少ない又は乏しいものであった（図１〜図３を参照のこと。基材Ｓ−Ｃ１の結果は、図１及び図２中、「Control」で示す）。
なお、ＳｉＯ２（基材Ｓ−Ｃ１）は、ＳｉＯ２を大気雰囲気下、１３００℃で５時間熱アニール処理を施すことにより、原子レベルでステップ／テラス構造を有するＳｉＯ２（基材Ｓ−Ｃ１）を得た。
【００５７】
（比較例２）
実施例１の基材Ｓ−１（ＺｎＯ単結晶）の代わりに、ＭｇＯ（基材Ｓ−Ｃ２）を用いた以外、実施例１と同様に、Ｋ５６２細胞の分化を行った。その結果、顆粒球への分化は、比較例１と同様であるか、又は細胞死滅等の悪影響が確認された（図１及び図３を参照のこと）。
なお、ＭｇＯ（基材Ｓ−Ｃ２）は、Ａｌ２Ｏ３（０００１）単結晶（基材Ｓ−２）と同様に、ＭｇＯを大気雰囲気下、１３００℃で５時間熱アニール処理を施すことにより、原子レベルでステップ／テラス構造を有するＭｇＯ（基材Ｓ−Ｃ２）を得た。
【００５８】
（比較例３）
実施例１の基材Ｓ−１（ＺｎＯ単結晶）の代わりに、（ＺｒＯ２）０．９７（Ｙ２Ｏ３）０．０３（基材Ｓ−Ｃ３。以下、単に「ＹＳＺ」と略記する場合がある。）を用いた以外、実施例１と同様に、Ｋ５６２細胞の分化を行った。その結果、顆粒球への分化が確認された（図１及び図３を参照のこと。基材Ｓ−Ｃ３の結果は、図１及び図３中、「YSZ」で示す）。
なお、（ＺｒＯ２）０．９７（Ｙ２Ｏ３）０．０３（基材Ｓ−６）は、（ＺｒＯ２）０．９７（Ｙ２Ｏ３）０．０３単結晶基板を大気雰囲気下、１３００℃で５時間熱アニール処理を施すことにより、原子レベルでステップ／テラス構造を有する（ＺｒＯ２）０．９７（Ｙ２Ｏ３）０．０３（基材Ｓ−Ｃ３）を得た。
【００５９】
実施例１〜５及び比較例１〜３、特に、図１〜図３及び表１を見ると、次のことがわかる。
即ち、図１から、ＺｎＯ（図１中、「Zn-polar」及び「O-polar」で示される。基材Ｓ−１、実施例１）、Ａｌ２Ｏ３（０００１）単結晶（基材Ｓ−２、実施例２）、Ａｕ（基材Ｓ−４−１及び基材Ｓ−４−２、実施例４）及びＴｉＯ２単結晶（基材Ｓ−５、実施例５）を用いた場合、「Control」で表されるＳｉＯ２基材（基材Ｓ−Ｃ１、比較例１）及びＭｇＯ（基材Ｓ−Ｃ２、比較例２）と比較して、高い分化効率を示すことがわかる。
また、図２から、Ａｕ薄膜（基材Ｓ−４−１）であっても、Ａｕ柱状体（基材Ｓ−４−２）であっても、「Control」で表されるＳｉＯ２基材（基材Ｓ−Ｃ１、比較例１）よりも高い分化効率を示すことがわかる。
さらに、図３から、Ａｕ（基材Ｓ−４、実施例４）及びＡｌ２Ｏ３（０００１）単結晶（基材Ｓ−２、実施例２）は、（分化細胞数／未分化細胞数）が高い値を示すことがわかる。また、図３から、分化効率が基材の等電点に依存することがわかる。
なお、ＹＳＺ（基材Ｓ−Ｃ３、比較例３）は、該比較例での環境では等電点７を示し、分化効率が低いことが図１及び図３からわかるが、環境を変化させることによりＹＳＺの等電点が変化し、これにより好ましい分化効率を示す可能性がある。
【００６０】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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