(57)【要約】      （修正有）【課題】液中の化学因子を用いて細胞分化等を制御する場合、制御対象である細胞を生体に移植するときに、残存する化学因子が生体に悪影響を及ぼすことのない細胞の分化転換制御方法の提供。【解決手段】分化能および形質転換能のいずれか一方を有する元の細胞の種類と、元の細胞を分化または形質変換して得られる目的の細胞の種類と、の組み合わせに基づいて、元の細胞のストレスファイバ、葉状仮足および糸状仮足の少なくともいずれか１つを誘導する凹凸形状を有する基板を準備する段階と、基板上に元の細胞を載置して、凹凸形状により元の細胞のストレスファイバ、葉状仮足および糸状仮足の少なくともいずれか１つを誘導することにより、目的の細胞に分化または形質転換させる。【選択図】図２
2015008701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分化能および形質転換能のいずれか一方を有する元の細胞の種類と、前記元の細胞を分化または形質変換して得られる目的の細胞の種類と、の組み合わせに基づいて、前記元の細胞のストレスファイバ、葉状仮足および糸状仮足の少なくともいずれか１つを誘導する凹凸形状を有する基板を準備する段階と、
前記基板上に前記元の細胞を載置して、前記凹凸形状により前記元の細胞のストレスファイバ、葉状仮足および糸状仮足の前記少なくともいずれか１つを誘導することにより、前記目的の細胞に分化または形質転換させる段階と
を備える細胞の分化転換制御方法。
【請求項２】
前記元の細胞の種類は間葉系幹細胞を含み、前記目的の細胞の種類は平滑筋細胞、軟骨細胞、脂肪細胞および骨芽細胞のいずれかから選択される請求項１に記載の分化転換制御方法。
【請求項３】
前記元の細胞の種類は線維芽細胞を含み、前記目的の細胞の種類は平滑筋細胞、軟骨細胞、脂肪細胞および骨芽細胞のいずれかから選択される請求項１に記載の分化転換制御方法。
【請求項４】
細胞の形状を制御する基板であって、
基板本体と、
前記基板本体上に設けられ、前記細胞のストレスファイバ、葉状仮足および糸状仮足の少なくともいずれか１つを誘導する凹凸形状と
を備える基板。
【請求項５】
前記凹凸形状は、前記細胞の細胞本体を収容する主間隙、および、前記主間隙とは異なる幅であって、前記葉状仮足および前記糸状仮足の少なくとも一方を誘導する副間隙を含む請求項４に記載の基板。
【請求項６】
前記主間隙の幅は、前記副間隙以上である請求項５に記載の基板。
【請求項７】
前記主間隙の幅が５μｍから２５μｍであり、前記副間隙の幅が３μｍから５μｍである請求項５または６に記載の基板。
【請求項８】
前記主間隙の幅が５μｍから２５μｍであり、前記副間隙の幅が５μｍから１０μｍである請求項５または６に記載の基板。
【請求項９】
前記凹凸形状は、前記ストレスファイバを誘導する柱状体を有する請求項４から８のいずれか１項に記載の基板。
【請求項１０】
シリコンにより一体的に形成された請求項４から９のいずれか１項の基板。
【請求項１１】
透明樹脂により一体的に形成された請求項４から９のいずれか１項の基板。
【請求項１２】
請求項４から９のいずれか１項に記載の基板が底面に配されたシャーレ。
【請求項１３】
請求項４から９のいずれか１項に記載の基板が底面に配されたウェルプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分化転換制御方法および基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞の分化、生存、増殖、免疫活性制御等を、液中の化学因子で制御することが知られている（例えば、文献１参照）。
文献１：Stella Pearson, Patrycja Sroczynska, Georges Lacaud and Valerie Kouskoff  (2008)
"The stepwise specification of embryonic stem cells to hematopoietic fate is driven by sequential exposure to Bmp4, activin A, bFGF and VEGF, Development, 135, 1525-1535 
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、液中の化学因子を用いて細胞の分化等を制御する場合には、化学因子が拡散性を有するので、制御しにくい。特に生体内で拡散性の化学因子を制御することは困難である。さらに、制御対象である細胞を生体に移植するときに、残存する化学因子が生体に悪影響を及ぼすおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、細胞の分化転換制御方法であって、分化能および形質転換能のいずれか一方を有する元の細胞の種類と、元の細胞を分化または形質変換して得られる目的の細胞の種類と、の組み合わせに基づいて、元の細胞のストレスファイバ、葉状仮足および糸状仮足の少なくともいずれか１つを誘導する凹凸形状を有する基板を準備する段階と、基板上に元の細胞を載置して、凹凸形状により元の細胞のストレスファイバ、葉状仮足および糸状仮足の少なくともいずれか１つを誘導することにより、目的の細胞に分化または形質転換させる段階とを備える。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、細胞の形状を制御する基板であって、基板本体と、基板本体上に設けられ、細胞のストレスファイバ、葉状仮足および糸状仮足の少なくともいずれか１つを誘導する凹凸形状とを備える。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の一例としての基板１００の概略斜視図である。
【図２】凹凸形状１０４の一部を拡大した拡大斜視図である。
【図３】凹凸形状１０４の平面図である。
【図４】他の凹凸形状１０５を示す平面図である。
【図５】シャーレ１５０の斜視図である。
【図６】ウェルプレート１６０の斜視図である。
【図７】実施例３を用いた場合の重ね合せ画像である。
【図８】実施例４を用いた場合の重ね合せ画像である。
【図９】凹凸形状と仮足の形状との相関を示す。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、実施例７を用いた場合の重ね合せ画像である。（ｃ）および（ｄ）は、実施例８を用いた場合の重ね合せ画像である。
【図１１】葉状仮足の一例を概念的に示す。
【図１２】凹凸形状と仮足の形状との相関を示す。
【図１３】凹凸形状と細胞本体の位置との相関を示す。
【図１４】実施例１１を用いた場合の重ね合せ画像である。
【図１５】実施例１２を用いた場合の重ね合せ画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、実施形態の一例としての基板１００の概略斜視図である。基板１００は細胞を保持して、細胞の分化、形質転換、培養等を促進する。さらに基板１００は保持した細胞を顕微鏡等で観察するのにも用いられる。
【００１０】
基板１００は、縦横数ｃｍで厚さ０．１７ｍｍの平板状の基板本体１０２と、基板本体１０２の一方の面上に配された凹凸形状１０４とを有する。図１の例で凹凸形状１０４は基板本体１０２の一方の面の一部に設けられているが、これに代えて、当該一方の面の全体に設けられてもよい。
【００１１】
図２は凹凸形状１０４の一部を拡大した拡大斜視図であり、図３はその平面図である。凹凸形状１０４は、基板本体１０２の一方の面から突出した複数の柱状体１１０を有する。これら複数の柱状体１１０の間が間隙１２０となる。
【００１２】
図２および図３の例において、柱状体１１０は高さｈの四角柱であって、上面１１２は幅ｗの正方形である。また、同じ形状の複数の柱状体１１０が、一定の大きさｓの間隙１２０を有して二次元的に配列されている。上記高さｈ、幅ｗ、間隙の大きさｓはいずれも、μｍのオーダーである。
【００１３】
発明者らは、上記幅ｗおよび間隙の大きさｓが細胞の形状を制御するという知見を得た。当該知見に基づき、細胞を目的とする形状に制御するために、基板１００において幅ｗおよび間隙の大きさｓが設定される。
【００１４】
凹凸形状１０４は、細胞のストレスファイバ、葉状仮足および糸状仮足の少なくともいずれか１つを誘導する。細胞のストレスファイバを誘導する場合に、幅ｗは３μｍから１０μｍであることが好ましい。また、細胞の仮足を誘導する場合に、間隙の大きさｓは３μｍから１０μｍであることが好ましい。特に、葉状仮足を誘導する場合に、間隙の大きさｓは５μｍから１０μｍであることが好ましい。一方、糸状仮足を誘導する場合に、間隙の大きさｓは３μｍから５μｍであることが好ましい。
【００１５】
基板１００は、ガラス、シリコン、樹脂等で形成される。基板１００がシリコンで形成される場合には、例えば、フォトリソグラフィーとエッチングを用いて基板本体１０２上に凹凸形状１０４が一体的に設けられる。また、基板１００が樹脂で形成される場合には、フォトリソグラフィーとエッチングを用いて鋳型を形成し、当該鋳型に樹脂を注入して硬化することにより、基板本体１０２と凹凸形状１０４とが一体的に形成される。樹脂としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリ乳酸等が挙げられる。さらに、基板１００は透明な材料で形成されることが好ましい。これにより基板１００の細胞を顕微鏡等により容易に観察することができる。
【００１６】
図４は、他の凹凸形状１０５を示す平面図である。図４において、図１から図３と同じ構成については、同じ参照番号を付して説明を省略する。
【００１７】
図４の凹凸形状１０５において、主間隙１２２と、当該主間隙１２２とは異なる大きさの副間隙１２４とが形成されるように、複数の柱状体１１０が配列されている。図４の例においては、主間隙の大きさｓ１は、副間隙の大きさｓ２より大きい。
【００１８】
主間隙１２２は、大きさｓ１が５μｍから２５μｍであって、当該大きさｓ１により細胞本体を収容する。一方、副間隙１２４は、大きさｓ２が３μｍから５μｍであって、当該大きさｓ２により細胞の糸状仮足を誘導する。これに代えて、副間隙１２４は、大きさｓ２が５μｍから１０μｍであって、当該大きさｓ２により細胞の葉状仮足を誘導してもよい。さらに、大きさｓ２が３μｍから５μｍの副間隙１２４と、大きさｓ２が５μｍから１０μｍの副間隙１２４とを混在させて、一の細胞に対して糸状仮足と葉状仮足とをそれぞれ誘導してもよい。
【００１９】
また、図１から図４の柱状体は四角柱であるが、柱状体の形状はこれに限られない。他の例として、五角柱以上の多角柱、三角柱、円柱、半円柱等であってもよく、異なる形状の柱状体が混在していてもよい。さらに、高さの違う柱状体が混在していてもよい。
【００２０】
図５は、シャーレ１５０の斜視図である。シャーレ１５０は、円形の底面１５４と、当該底面１５４の外周を囲う筒状の側壁１５２とを有する。底面１５４には図２および図３に示した凹凸形状１０４が形成される。凹凸形状１０４は底面１５４に一体的に設けられて基板１００の基板本体１０２が省略されてもよいし、基板１００が底面１５４とは別体で形成されて、底面１５４に張り付けられてもよい。凹凸形状１０４に代えて、上記他の凹凸形状１０５等が設けられてもよい。
【００２１】
図６は、ウェルプレート１６０の斜視図である。ウェルプレート１６０は、長方形の底面１６６と、当該底面１６６の外周を囲う平板状の外側壁１６２とを有する。ウェルプレート１６０はさらに、底面１６６を複数の離間した領域に囲む円筒形の複数の内側壁１６４を有する。底面１６６における内側壁１６４で囲まれた領域には凹凸形状１０４が形成される。凹凸形状１０４は底面１６６に一体的に設けられてもよいし、底面１６６とは別体で形成されて、底面１６６に張り付けられてもよい。凹凸形状１０４に代えて、上記他の凹凸形状１０５等が設けられてもよい。
【００２２】
また、図６では６つの領域が設けられ、６つの領域のすべてに凹凸形状１０４が設けられている。これに代えて、６つ以下または６つ以上の領域を設けてもよいし、それらの領域のいずれかに凹凸形状１０４が設けられていなくてもよい。また、それらの領域間で異なる形状の凹凸形状１０４、１０５等が設けられていてもよい。
【００２３】
凹凸形状１０４、１０５等はさらに、組織再生用スキャホールドの表面に設けられてもよい。凹凸形状１０４、１０５等はさらに、体内埋め込み型デバイス、再生医療用細胞機能制御チップ等の表面に設けられてもよい。
【００２４】
（実施例１から実施例４）
図１から図３に示した凹凸形状１０４であって、表１に示す幅ｗ、間隙の大きさｓおよび高さｈを有する実施例１から４の基板１００を作成した。これら実施例１から４の基板１００は、フォトリソグラフィーによりシリコンウエハ上に保護膜パターンを形成し、深堀反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）を用いて作成された。凹凸形状１０４の表面にはｆｉｂｒｏｎｅｃｔｉｎ（２０μｇ／ｍｌ、ＢＤ）がコートされた。
【００２５】
【表１】
2015008701.tif 000003
【００２６】
実施例１から４の柱状体１１０の上面１１２上に線維芽細胞（Ｓｗｉｓｓ／３Ｔ３）を播種し、アクチン細胞骨格の細胞内分布を観察した。アクチン細胞骨格はストレスファイバを形成するのに加えて細胞膜直下の細胞表層を裏打ちするタンパクでもあるので、当該アクチン細胞骨格の細胞内分布を観察することにより、細胞形状を同定することができる。
【００２７】
当該観察において、アクチン細胞骨格を可視化するために、４％パラホルムアルデヒドを用いて細胞を固定し、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ４８８  ｐｈａｌｌｏｉｄｉｎ  （Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）にてアクチン細胞骨格を蛍光染色した。６０倍の対物レンズの共焦点レーザ顕微鏡を用いて、焦点位置を変化させながら、蛍光染色したアクチン細胞骨格の複数の断面像を取得した。当該複数の断面像を重ね合せて重ね合せ画像を生成した。
【００２８】
図７は、実施例３を用いた場合の重ね合せ画像である。図８は、実施例４を用いた場合の重ね合せ画像である。
【００２９】
これらの図から分かるように、ストレスファイバは柱状体１１０の周囲に強く局在する傾向を示す。実施例１および２の柱状体１１０にもストレスファイバが局在した。ストレスファイバは、Ｒｈｏ／ＲＯＣＫの経路の活性化により形成されることが知られている。よって、上記柱状体１１０はＲｈｏ／ＲＯＣＫの経路を活性化すると推定される。
【００３０】
これらの図からは、間隙へ仮足が突出していることが分かる。面に沿った方向の仮足伸展に着目すると、実施例３のように狭い間隙よりも実施例４のように広い間隙に対して、葉状仮足様の構造を優位に伸展する傾向がみられる。
【００３１】
図９は、実施例１から４における、凹凸形状と仮足の形状との相関を示す。ここで、仮足の形状として、図８の白い矢印で示すように仮足の外周の幅を計測した。図９から分かるように、線維芽細胞は、大きさｓが１０μｍの間隙へは、柱状体１１０の幅ｗによらず葉状仮足を形成した。仮足の幅は、広いものでは１０μｍを超えるものも観察された。大きさｓが５μｍの間隙へも柱状体１１０の幅ｗによらず葉状仮足が形成された。仮足幅は５μｍに満たないものが大多数であった。
【００３２】
葉状仮足はＲａｃの経路の活性化により形成されることが知られている。よって、上記間隙はＲａｃの経路を活性化すると推定される。
【００３３】
（実施例５から実施例１０）
図１から図３に示した凹凸形状１０４であって、表２に示す幅ｗ、間隙の大きさｓおよび高さｈを有する実施例５から１０の基板１００を作成した。これら実施例５から１０の基板１００の鋳型をＭｉｃｒｏｃｈｅｍ社のレジストSU-8を用いてフォトリソグラフィーにより形成した。さらに、Dow-Corning社のＰＤＭＳSylgard184と硬化剤とを体積比１０：１で混合してＰＤＭＳを調整した。このＰＤＭＳを鋳型上にスピンコートし、その後２日間室温で硬化させた。鋳型からＰＤＭＳを剥離して基板１００が形成された。基板１００の凹凸形状１０４の表面にはｆｉｂｒｏｎｅｃｔｉｎ（２０μｇ／ｍｌ、ＢＤ）がコートされた。
【００３４】
【表２】
2015008701.tif 000004
【００３５】
実施例５から１０の柱状体１１０の間隙１２０内に線維芽細胞（Ｓｗｉｓｓ／３Ｔ３）を播種し、アクチン細胞骨格の細胞内分布を観察した。観察の方法は上記実施例１から４と同様にした。
【００３６】
図１０（ａ）および（ｂ）は、実施例７を用いた場合の重ね合せ画像である。図１０（ｃ）および（ｄ）は、実施例８を用いた場合の重ね合せ画像である。図中の白円はそれぞれの構造により誘導される特徴的な仮足形状を示す。
【００３７】
図１０（ａ）および（ｂ）から分かるように、間隙の大きさｓが３μｍである実施例７においては、間隙には１本の細い仮足が形成される。これを３Ｄ再構築画像で確認したところ、高さ方向への広がりが見られない糸状仮足であった。
【００３８】
これに対し、図１０（ｃ）および（ｄ）から分かるように、間隙の大きさｓが５μｍである実施例８においては、間隙の両側側面に這うような仮足が２本形成され、その間を架橋するような仮足が形成された。これを３Ｄ再構築画像で確認したところ、高さ方向への広がりのある葉状仮足であった。
【００３９】
図１１は、葉状仮足の一例を概念的に示す。図１２は、実施例７から１０における、凹凸形状と仮足の形状との相関を示す。
【００４０】
図１１に示すように、仮足１３０のうち、柱状体１１０の側面に接着しており、かつ高さ方向の広がりａが３μｍ以上を葉状仮足とした。また、柱状体１１０の側面に接着しているが、かつ高さ方向の広がりａが３μｍよりも小さい糸状仮足と、柱状体１１０の側面に接着していない糸状仮足とを評価した。
【００４１】
その結果、図１２に示すような仮足形成の割合となった。ここで、仮足形成の割合は、一細胞中で形成される仮足のうち、葉状仮足であるものと糸状仮足であるものとの割合を、細胞間で平均した平均値とした。実施例７については４個の細胞の平均値とし、実施例８については６個の平均値とした。実施例９については９個の細胞の平均値とし、実施例１０については８個の平均値とした。
【００４２】
図１２から明らかな通り、間隙の大きさｓが３μｍの実施例７においては、糸状仮足が９５％以上、間隙の大きさｓが４μｍの実施例９においては、糸状仮足が９０％程度の割合であった。これに対し、間隙の大きさｓが５μｍの実施例８および間隙の大きさｓが７μｍの実施例１０においては、葉状仮足が約半数であった。
【００４３】
上記実施例１から１０に示すように、葉状仮足を誘導するには、間隙の大きさｓが５μｍから１０μｍであることが好ましい。これにより、Ｒａｃの経路がより活性化される。
【００４４】
また、糸状仮足はｃｄｃ４２経路の活性化により形成されることが知られている。よって、大きさｓが３μｍから４μｍの間隙はｃｄｃ４２の経路を活性化すると推定される。
【００４５】
図１３は、実施例５から８における、凹凸形状と細胞本体の位置との相関を示す。実施例５から８における複数の細胞について、それぞれの細胞本体が「全て間隙１２０内に存在する」、「一部が間隙１２０内に存在して一部が柱状体１１０の上面１１２に存在する」、「全て上面１１２に存在する」の３つに区別して数を数えた。
【００４６】
その結果、図１３に示すように、柱状体１１０の幅ｗが７μｍかつ間隙の大きさｓが３μｍ以上の場合、および、幅Ｗが１０μｍかつ間隙の大きさｓが５μｍ以上の場合に、８０％以上の細胞について、細胞本体の全部もしくは一部が間隙１２０内に存在した。加えて、幅ｗが７μｍ、１０μｍのいずれの場合も間隙の大きさｓが３μｍ以上では６０％以上の細胞について、細胞本体の全部が間隙１２０内に存在した。
【００４７】
（実施例１１および実施例１２）
図４に示した凹凸形状１０５であって、表２に示す幅ｗ、主間隙の大きさｓ１、副間隙の大きさｓ２および高さｈを有する実施例１１および１２の基板１００を作成した。作成の方法は実施例１から４に準じた。
【００４８】
【表３】
2015008701.tif 000005
【００４９】
実施例１１および１２の柱状体１１０の主間隙１２２内に線維芽細胞（Ｓｗｉｓｓ／３Ｔ３）を播種し、アクチン細胞骨格の細胞内分布を観察した。観察の方法は上記実施例１から４と同様にした。
【００５０】
図１４は、実施例１１を用いた場合の重ね合せ画像である。図１４の矢頭および円弧部分に示すように、葉状仮足が優位に誘導された。矢頭は、高さ方向に広がりを有する仮足を示す。円弧は、面に沿った方向に広がりを有する仮足を示す。
【００５１】
図１５は、実施例１２を用いた場合の重ね合せ画像である。図１５の矢頭に示すように少数の糸状仮足が形成されたが、葉状仮足は形成されなかった。
【００５２】
よって、細胞本体の全部を収納し、ストレスファイバの形成を抑えて、仮足形状操作を効果的に行うためには，間隙１２０の大きさｓおよび主間隙１２２の大きさｓ１はいずれも５μｍ以上とすることが好ましい。さらに、柱状体１１０の上面１１２に細胞接着を阻害するｐｏｌｙ−ｌｙｓｉｎｅ−ｇ−ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ）などを塗布することがさらに好ましい。特に、主間隙１２２の大きさｓ１は、２５μｍ程度以下がさらに好ましい。さらに、葉状仮足を成長させるには副間隙１２４の大きさｓ２は５μｍ以上であることが好ましく、糸状仮足を成長させるには５μｍ以下が好ましい。
【００５３】
以上、本実施形態によれば、マイクロオーダーの凹凸形状１０４等により、細胞の形状を制御することができる。これにより、数週間程度の長期間安定的に細胞を維持または成長させることができる。また、凹凸形状１０４の物理的な相互作用を利用するので、外来の化学因子が細胞組織に残存することがなく、生化学的に非侵襲とすることができる。
【００５４】
表４は、他の実施形態に係る元の細胞と目的の細胞との組み合わせの一例を示す。本実施形態においては、上記基板１００を用いて元の細胞から目的の細胞への分化または形質転換を制御する。
【表４】
2015008701.tif 000006
【００５５】
まず、分化能および形質転換能のいずれか一方を有する元の細胞の種類と、元の細胞を分化または形質変換して得られる目的の細胞の種類と、の組み合わせを特定する。表４に示すように、分化能を有する元の細胞の種類の例は、間葉系幹細胞である。その場合の目的の細胞の種類の例は、平滑筋細胞、軟骨細胞、脂肪細胞および骨芽細胞である。また、形質転換能を有する元細胞の種類の例は、線維芽細胞である。その場合の目的の細胞の種類の例は、平滑筋細胞、軟骨細胞、脂肪細胞および骨芽細胞である。
【００５６】
上記組み合わせに基づいて、元の細胞のストレスファイバ、葉状仮足および糸状仮足の少なくともいずれか１つを誘導する凹凸形状１０４等を有する基板１００を準備する。ここで、上記組み合わせにより、元の細胞から、ストレスファイバ、葉状仮足、糸状仮足のうちのいずれを優位に誘導すべきかを特定し、それらが優位に誘導される基板１００を準備する。
【００５７】
当該基板１００上に元の細胞を載置して、凹凸形状１０４により元の細胞のストレスファイバ、葉状仮足および糸状仮足の当該少なくともいずれか１つを誘導することにより、目的の細胞に分化または形質転換させる。
【００５８】
上記実施例１から１０に示したように、線維芽細胞に対し基板１００の凹凸形状１０４を選択することにより、ストレスファイバ、葉状仮足および糸状仮足のそれぞれが選択的に誘導される。さらに、線維芽細胞は平滑筋細胞、軟骨細胞、脂肪細胞および骨芽細胞に形質転換されることが知られている。また、間葉系幹細胞に対し、葉状仮足を優位に誘導すると平滑筋細胞に分化すること（例えば、Gao et al. 2010 Stem Cellsによる報告）、ストレスファイバを優位に誘導すると骨芽細胞に分化することが知られている（例えば、McBeath et al. 2004 Dev. Cellによる報告）。
【００５９】
以上によれば、間葉系幹細胞を元細胞として、そこから平滑筋細胞、軟骨細胞、脂肪細胞および骨芽細胞のいずれに分化させるに基づいて、誘導すべき形状に対応した凹凸形状１０４等を有する基板１００を特定し、当該基板１００を用いて細胞の形状を制御することにより、目的の細胞に分化することができると考えられる。同様に、線維芽細胞を元細胞として、そこから平滑筋細胞、軟骨細胞、脂肪細胞および骨芽細胞のいずれに形質転換させるかに基づいて、誘導すべき形状に対応した凹凸形状１０４等を有する基板１００を特定し、当該基板１００を用いて細胞の形状を制御することにより、目的の細胞に形質転換することができると考えられる。なお、誘導すべき形状に対応した凹凸形状１０４等を有する基板１００を用いるのに加えて、上記表４に示す付加処理をすることが好ましい。
【００６０】
分化能を有する細胞の他の例として、胚性幹細胞、人工多能性幹細胞、内胚葉系幹細胞、中胚葉系幹細胞、外胚葉系幹細胞、造血幹細胞、管内皮前駆細胞および神経幹細胞が挙げられる。これらを元の細胞として、分化させる目的の細胞に応じて、誘導すべき形状に対応した凹凸形状１０４等を有する基板１００を特定し、当該基板１００を用いて目的の細胞に分化させることができると考えられる。
【００６１】
以上、本実施形態によれば、マイクロオーダーの凹凸形状１０４等を有する基板１００を用いて、分化および形質転換を制御することができる。凹凸形状１０４の物理的な相互作用を利用するので、外来の化学因子が細胞組織に残存することがなく、生化学的に非侵襲とすることができる。
【００６２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６４】
１００  基板、１０２  基板本体、１０４  凹凸形状、１０５  凹凸形状、１１０  柱状体、１１２  上面、１２０  間隙、１２２  主間隙、１２４  副間隙、１３０  仮足、１５０  シャーレ、１５２  側壁、１５４  底面、１６０  ウェルプレート、１６２  外側壁、１６４  内側壁、１６６  底面
【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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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１４】
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【図１５】
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