(57)【要約】広範な種々の目的のために用いられ得る微小発酵器デバイスが、記載される。この微小発酵器デバイスは、１ｍｌ未満の容量を有する１つ以上の細胞増殖チャンバー（１０）を備える。この微小発酵デバイスは、有用な化合物（例えば、治療タンパク質、抗体または低分子薬物）の産生のために用いられる細胞を増殖させるために用いられ得る。この微小発酵デバイスはまた、細胞増殖および／または細胞の正常もしくは異常な生物学的機能に対するこれらの効果ならびに／あるいはこの細胞によって発現されるタンパク質の発現に対するこれらの効果を評価するために、種々の高スクリーン化合物において用いられ得る。このデバイスはまた、細胞増殖、細胞産物の生物学的機能または産生に対する、種々の環境因子の効果を調査するために用いられ得る。このデバイス（種々の制御部分および検知部分を含む）は、支持材料上に微小製作される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小発酵器デバイスであって、該微小発酵器デバイスは：以下
少なくとも１つの表面を有する基板；
該基板の該表面中に作製された、約１０００μｌ未満の容積を有する細胞培養チャンバー；
該基板の表面内に作製され、かつ該チャンバーに流体接続された、少なくとも１つの第１のチャネルおよび少なくとも１つの第２のチャネル；
該チャンバーと光学的に連絡されている光学センサー、
を備える、微小発酵器デバイス。
【請求項２】
前記チャンバーが、１００μｌ未満の容量を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記チャンバーが、１０μｌ未満の容量を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記チャンバーが、１μｌ未満の容量を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第１のチャネルが、混合チャンバーに流体接続された、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記混合チャンバーが、複数の入口チャネルに流体接続された、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記混合チャンバーおよび前記複数の入口チャネルが、前記基板の前記表面内に製作される、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記基板が、ガラス、ケイ素、金属、およびポリマーからなる群より選択される材料から形成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記チャンバーが、哺乳動物細胞が接着する材料ライニングされている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記チャンバーが、細胞が接着するマトリクス材料を含有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記チャンバー内の温度をモニターするためのセンサーをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記チャンバー内のｐＨをモニターするためのセンサーをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記チャンバー内の圧力をモニターするためのセンサーをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記チャンバー内の光学密度をモニターするためのセンサーをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記チャンバー内のグルコース濃度をモニターするためのセンサーをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１６】
少なくとも１０のチャンバーを備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１７】
少なくとも２０のチャンバーを備える、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
少なくとも５０のチャンバーを備える、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
少なくとも１００のチャンバーを備える、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
複数の試験化合物をスクリーニングするための方法であって、該方法は以下：
１つの表面を有する基板を提供する工程であって、該表面内に複数の細胞培養チャンバーが作製されており、該複数の細胞培養チャンバーが約１０００μｌ未満の容量を有し、かつ細胞を含み、該細胞培養チャンバーの各々が、該基板の表面内に製作された少なくとも１つの第１のマイクロチャネルおよび少なくとも１つの第２のマイクロチャネルに流体接続されている、工程；
該複数の細胞培養チャンバーのうちの少なくとも１つに、該複数の試験化合物の各々を、導入する工程；ならびに
該細胞の生物学的応答に対する、該複数の試験化合物の各々の効果をモニターする工程、
を包含する、方法。
【請求項２１】
前記生物学的応答が、細胞増殖である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記生物学的応答が、前記細胞による、選択された分子の産生である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記生物学的応答が、前記細胞による、選択された分子の取り込みである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記モニターする工程が、前記生物学的応答により誘導される蛍光シグナルを測定する工程を包含する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記デバイスが、少なくとも１つの第１の細胞培養チャンバーおよび少なくとも１つの第２の細胞培養チャンバーを備え、該第１の細胞培養チャンバーが、第１の型の細胞を含み、該第２の細胞培養チャンバーが、第２の型の細胞を含む、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願情報）
本出願は、２００１年４月１０日に出願された、仮出願番号第６０／２８２，７４１号からの優先権を主張する。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、微小発酵器デバイスに関し、より詳細には、固体基板上に微小製作された（ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ）微小発酵器デバイスに関する。本発明はまた、そのような微小発酵器デバイスを使用する、スクリーニング法および試験方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
細胞培養において増殖した細胞は、多くの有用な薬物および他の化合物を産生する。頻繁に、これらの培養された細胞による、最適化された所望の物質の産生を可能とする、特定の細胞株、増殖条件、および化学薬剤または生物学的薬剤を同定することが、重要である。これらの種々の因子の最適化は、必要とされる量の所望とされる物質を、費用に対して高い効果で産生するために、重要である。しかし、多種多様な個々の細胞培養物が、調製、増殖、およびモニタリングされなくてはならないので、産生に影響し得る種々の因子の大規模なスクリーニングは、費用および時間を浪費する。微小な、中空のファイバーバイオリアクターが、多くの異なる細胞株および条件をスクリーニングするための手段として提唱されてきた（例えば、米国特許第６，００１，５８５号を参照のこと）。それにもかかわらず、細胞培養条件の、自動化された、高スループットのスクリーニングに適する、洗練された系が必要とされている。
【０００４】
薬物開発における主要な工程（薬物標的の同定、リード物質の開発、標的の分析および標的のスクリーニング、バイオプロセシングおよび化合物のスクリーニング、ならびに規制による承認）は、１２〜１７年および２億５千万〜６億５千万（米）ドルの費用がかかり得る。高スループットスクリーニング技術における最近の進歩は、特定の生物学的分子（例えば、酵素および他のタンパク質）に対する、文字通り数十万のリード物質または候補化合物の相互作用の試験を可能にする。しかし、これらの技術は、この試験化合物とこの生物学的分子との間の相互作用が、その薬物が最終的に用いられる現実の生物学的系とは一般的に非常に異なるモデル系において評価される点において限定される。例えば、従来の高スループットスクリーニングにおいて一般的に用いられる系は、溶液中の生物学的分子またはバッチ中の細胞培養物を含み得る。この薬物が細胞内酵素またはレセプターと相互作用する場合、これらの試験は、しばしば、現実の生体効果に関する限定されるかまたは不適切な情報を提供する。結果として、高スループットのスクリーニング試験は、しばしば、細胞培養または動物モデルにおいて確認される必要がある。両方の系は、労働集約的であり、自動化することが困難または不可能である。これらの困難に加えて、薬物のスクリーニングおよび試験における動物の使用は、米国、欧州、および他の場所において、あまり社会的に受け入れられなくなっている。従って、薬物開発プロセスにおいて、迅速で、高スループットでありかつ費用に対して高い効果のスクリーニングプロセスであって、その薬物が作用すると予想される生物学的環境を可能な限り近く模倣するプロセスが必要とされる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（要旨）
本発明は、広範な種々の目的のために用いられ得る微小発酵器デバイスを特徴とする。例えば、この微小発酵器デバイスは、有用な化合物（例えば、治療的タンパク質、抗体、または低分子薬物）の産生のために用いられる細胞を増殖させるために用いられ得る。この微小発酵器デバイスはまた、種々の高スループットスクリーニングアッセイにも用いられ得る。例えば、この微小発酵器デバイスは、細胞増殖および／または細胞の正常もしくは異常な生物学的機能に対するこれらの化合物の効果ならびに／あるいはこの細胞により発現されたタンパク質の発現に対するこれらの化合物の効果を評価するために、これらの化合物をスクリーニングするために用いられ得る。このデバイスはまた、細胞増殖、生物学的機能、または細胞産物の産生に対する、種々の環境因子の効果を調査するために用いられ得る。
【０００６】
この微小発酵器デバイスは、微小製作物によって作製され、そして１つ以上の細胞培養チャンバーを備える。このデバイスは、この細胞培養チャンバー内の環境をモニターおよび制御するための、コントローラー、センサー、微小流体チャネル、および超小型電子デバイスを備え得る。これらの種々のコントローラー、センサー、微量流体チャネル、および超小型電子デバイスは、１つ以上の細胞培養チャンバーを取り扱い得る。これらのデバイスは、生物学的に活性な化合物または化合物の組み合わせ、および環境因子に対する細胞のリアルタイムの応答をモニターすることを可能とする。このデバイスが、多数の細胞培養チャンバーを含み得るので、そして複数のデバイスが、並行して操作され得るので、本発明の微小発酵器デバイスは、多数の化合物、細胞、および増殖条件の高スループットのスクリーニングを可能にする。
【０００７】
実質的には、本発明の微小発酵器デバイスは、工業用発酵器の能力の多くまたは全てを有する。そのデバイスは、制御可能な温度、ｐＨ、溶存酸素濃度、および栄養分レベルを有する、よく混合された培養環境を提供するが、費用に対して効果が高く、高度に自動化され、高度に制御可能であり、高度にモニターされたスクリーニングおよび試験を可能とする。
【０００８】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細が、以下の添付の図面および説明において示される。本発明の他の特徴、目的、および利点は、これらの説明および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかである。
【０００９】
（詳細な説明）
本発明の微小発酵器デバイスは、細胞または組織の非常に小規模の培養を容易にするように設計されている。単一の微小発酵器デバイスは、多数の別々の細胞培養チャンバーを備え得る。各々の細胞培養チャンバーは、個々に制御およびモニターされ得る。従って、単一の微小発酵器デバイスまたは微小発酵器デバイスのアレイは、種々の条件下で、種々の細胞を同時に増殖させるために用いられ得る。従って、本発明の微小発酵器デバイスは、多くの細胞型および増殖条件の高スループットのスクリーニングに有用である。
【００１０】
本発明の微小発酵器デバイスは、マイクロリアクター系（例えば、本明細書中に参考として援用される、ＰＣＴ公開ＷＯ０１／６８２５７  Ａ１に記載されるマイクロリアクター系）へと組み込まれ得る。
【００１１】
本発明の微小発酵器デバイスは、標準的な微小製作プロセス（例えば、化学ウェットエッチング（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｗｅｔ  ｅｔｃｈｉｎｇ）、化学蒸着法、ディープ（ｄｅｅｐ）リアクティブイオンエッチング、アノード結合、およびＬＩＧＡ）を用いて構築され得、そして微小製作に適する基板（例えば、ガラス、石英、シリコンウェーハ、ポリマー、および金属）上に作製され得る。この基板材料は、剛性、半剛性（ｓｅｍｉ−ｒｉｇｉｄ）または可撓性であり得る。この基板材料は、不透明、半透明または透明であり得る。いくつかの場合において、この基板は、積み重ねられ、そして異なる型の材料の組み合わせを使用する。従って、下部の層は不透明であり得、そして上部の層は透明であり得るかまたは透明もしくは半透明部分を含み得る。
【００１２】
この微小発酵器デバイスは、半導体を作製するために用いられるものと類似の標準的な微小製作技術（Ｍａｄｏｕ、Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ、Ｂｏｃａ  Ｒａｔｏｎ、ＦＬ、１９９７；Ｍａｌｕｆ  Ａｎ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ａｒｔｅｃｈ  Ｈｏｕｓｅ、Ｂｏｓｔｏｎ、ＭＡ  ２０００を参照のこと）を用いて、固体支持体またはチップ上に製作された微小な弁および微小なポンプを備え得る。
【００１３】
本発明の微小発酵器デバイスは、単一ユニット中に、１つ以上（例えば、５、１０、２０、５０、１００、５００、１０００以上）の別々の細胞培養チャンバーを備え得る。多くの微小発酵器デバイス（例えば、１００、２００、５００、１０００以上）のアレイが、並行して操作され得る。これらの微小発酵器デバイスは、自動的にロボティクスを用いて、モニターおよび制御される。この微小発酵器系の整合性および大規模での実現可能性は、多くの化合物をスクリーニングすることあるいは多くの異なる増殖条件または細胞株を同時に試験することを可能にする。この微小発酵器は、生きた組織において見出される特性と類似する、流れ、酸素および栄養分の分布の特性を提供し得る。従って、そのデバイスは、バッチ培養様のウェルプレート系によって提供される条件よりもインビボに近い条件下での、高スループットで、自動化されたスクリーニングのために、用いられ得る。
【００１４】
好ましくは、この微小発酵器デバイスは、固体支持体上に製作される。従って、この細胞増殖チャンバーは、材料をこのチャンバーに加えさせるか、またはこのチャンバーから差し引かせる種々のエレメント、およびこのチャンバーを制御およびモニターするために所望される全てのエレメントを伴って、固体支持体上に製作され得るか、または固体支持体に組み込まれる。
【００１５】
各々の微小発酵器は、細胞が培養されるチャンバーを含む。この反応チャンバーは、少なくとも１つの流体入口開口部および少なくとも１つの流体出口開口部を備える。この反応チャンバーの容量は、約２ｍｌ未満（例えば、約１ｍｌ未満、約５００μｌ未満、約３００μｌ未満、約２００μｌ未満、約１００μｌ未満、約５０μｌ未満、約１０μｌ未満、約５μｌ未満、または約１μｌ未満）である。このチャンバーは、部分的にかまたは全体的に、細胞が接着し得る支持材料をライニングされ得る。同様に、このチャンバーは、部分的にかまたは全体的に、細胞が接着し得る支持マトリクスで充填され得る。
【００１６】
増殖する細胞は、酸素、および他の気体（例えば、窒素および二酸化炭素）の供給源を提供されなくてはならないので、反応チャンバーに結合された気体ヘッドスペースが存在する。この気体ヘッドスペースは、このチャンバーの上部に、気体透過膜（ｇａｓ  ｐｅｒｍｅａｂｌｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）によって区切られて配置されている。ほとんどの場合、この膜は、水蒸気に対して比較的不透過性である。この気体ヘッドスペースは、気体入口開口部および気体出口開口部を備える。これらの開口部は、微小製作されたポンプおよび弁を備え得るマイクロチャネルに接続されている。これらのチャネルはまた、微小製作された流量計を備え得る。気体ヘッドスペースおよびマイクロチャネルはまた、温度および他の条件をモニターするための種々のセンサーを含み得る。
【００１７】
微小発酵器デバイスは、種々のセンサーを有する。例えば、各々のチャンバーは、光学密度、ｐＨ、溶存酸素濃度、温度、およびグルコースを測定するためのセンサーを備え得る。センサーは、細胞により合成される所望される産物（例えば、所望のタンパク質産物）のレベルをモニターするために用いられ得る。これらのセンサーは、この微小発酵器デバイスの基板の外側にあり得るか、またはその中に組み込まれ得る。それ自体がその細胞培養物と物理的に接触する必要がないセンサーを用いることが、所望され得る。従って、遠隔検知技術（例えば、指示化合物の光学的検出に基づく技術）を用いることが所望され得る。例えば、Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．（Ｄｕｎｅｄｉｎ、ＦＬ）は、ｐＨおよび溶存酸素濃度を測定するための光ファイバープローブおよび分光光度計を提供する。これらのデバイスは、色素物質の検出に基づく。ｐＨ測定に関して、緩衝化された色素基質が、利用可能である。媒体のｐＨに応答する色素基質の色および強度は、光ファイバープローブおよび分光光度計を用いて測定される。溶存酸素濃度は、類似の色に基づく手順を用いて測定され得る。遠隔測定法に加えて、より直接的なセンサー（例えば、マイクロｐＨ、マイクロ溶存酸素プローブ、および温度測定のためのマイクロ熱電対）が用いられ得る。
【００１８】
このデバイスは、細胞培養チャンバーの気相をモニターするセンサーを備え得る。他のセンサーは、この細胞培養チャンバーに（直接的または間接的に）接続された種々の微小流体チャネルをモニターし得る。このセンサーは、温度、流れ、および他のパラメーターを測定し得る。
【００１９】
上記の種々の検知エレメントに加えて、このデバイスは、多数の制御エレメントを備える。従って、この細胞培養チャンバーの温度は、このチャンバーが存在する基板と接触すする熱交換器を用いて、制御され得る。この細胞培養物のｐＨは、化学物質の添加によって制御され得る。溶存酸素のレベルは、この細胞培養チャンバーへの酸素の流れを調整することによって制御され得る。
【００２０】
この細胞培養チャンバーは、種々の化合物（例えば、栄養物、試験化合物、候補治療薬、増殖因子、および生物学的変更剤（ｍｏｄｉｆｉｅｒ）（例えば、増殖因子））の無菌導入のための少なくとも１つの開口部を備える。
【００２１】
コンピュータ化された制御システムおよびエキスパートシステムが、この微小発酵器デバイスの操作をモニターおよび制御するために用いられ得る。これは、複数の細胞増殖チャンバーおよび複数の微小発酵器デバイスのモニターおよび制御を可能とする。各々の細胞培養チャンバーは、個々にモニターおよび制御され得る。あるいは、細胞培養チャンバーは、まとめてモニターおよび制御され得る。例えば、１つのデバイス中の１０個のチャンバーが、１つの温度で保持され得、そしてこのデバイス中の１０個の他のチャンバーが異なる温度で保持され得る。より複雑な制御およびモニターの構成を有することもまた可能である。例えば、複数の細胞培養チャンバーが存在する場合、サブセットＡは、１つの温度で保持され得、かつサブセットＢが異なる温度で保持され得る。同時に、サブセットα（サブセットＡおよびサブセットＢのメンバーを含む）が、それらに添加された第１の試験化合物を有し得、一方でサブセットβ（これもまたサブセットＡおよびサブセットＢのメンバーを含む）は、それらに添加された第２の試験化合物を有し得る。この様式で、異なる条件下で細胞が増殖する、非常に多数の細胞培養チャンバーを提供することが可能となる。経時的な制御およびモニターのパターンを変更することもまた可能となる。従って、第１の時点で同一にモニターおよび制御された２つのチャンバーが、第２の時点で別々にモニターおよび制御され得る。この制御およびモニターは、前もって設定され、かつ自動化され得、そして手動での制御停止のための準備も備え得る。
【００２２】
種々の型の細胞が、この微小発酵器デバイスにおいて増殖され得る。例えば、細菌、真菌、植物細胞、昆虫細胞、または哺乳動物細胞の任意の株である。このデバイス全体または少なくとも、培養されている細胞と接触している全ての部分が、化学的にか、加熱によってか、放射線照射によってか、または他の適切な手段によってかのいずれかで滅菌され得る。これらの細胞は、この細胞培養チャンバーの全てもしくはその内側部分を覆う支持体上またはこの細胞培養チャンバーを部分的もしくは全体を満たす充填物質に固定化され得る。
【００２３】
図１は、本発明の微小発酵器デバイスの細胞培養チャンバーの断面図を示す。細胞培養チャンバー１０は、３．８５μＬの総容積を有する直径７０００μｍおよび高さ１００μｍの円筒である。このチャンバーは、３つのマイクロチャネルに流体接続されている。第１のマイクロチャネル２０は、幅４００μｍ×深さ１００μｍであり、そして流体入口の役割を果たす。第２のマイクロチャネル３０は、類似の寸法を有し、流体出口としての役割を果たす。第３のマイクロチャネル４０は、幅２００μｍ×深さ１００μｍである。このマイクロチャネルは、このチャンバーに細胞または任意の所望される物質を導入するために用いられ得る。この３つのマイクロチャネルおよび細胞培養チャンバーは、固体支持物質にエッチングされている。図２は、細胞培養チャンバーに結合された気体ヘッドスペース部分の断面図を示す。これは、この微小発酵器を通過する気体の連続供給を可能とする。直径７ｍｍおよび高さ５０μｍの円筒形チャンバー５０は、気体入口マイクロチャネル６０および気体出口マイクロチャネル７０（共に幅５０μｍ×深さ５０μｍ）と共にガラスにエッチングされている。この気体ヘッドスペース部分の円筒形チャンバーは、この細胞培養チャンバー上部に組み合わせられる。次いで、この２つの半体は、緊密な密封を形成するように互いに結合され得る。
【００２４】
この気体ヘッドスペースを通る気体流動が、この細胞培養チャンバー中の液体を除去することを防ぐために、気体ヘッドスペースを液体で満たされたバイオリアクターから区切るための膜が、配置される。この膜は、水の通過を防ぎ、気体の通過を可能とする。
【００２５】
種々のマイクロチャネルが、供給ユニットまたは廃棄ユニットに接続されている。これらのユニット（混合デバイス、制御弁、ポンプ、センサー、およびモニターリングデバイス）はまた、この細胞培養チャンバーが作製される基板へと組み込まれるか、または外側に提供され得る。このアセンブリ全体は、このユニットの温度を制御するために熱交換機の上または下に（または２つの熱交換機の間に挟まれて）配置され得る。
【００２６】
本発明の微小発酵器デバイスは、有用な産物（例えば、治療的タンパク質、酵素、ビタミン、抗生物質、または低分子薬物）を産生するために用いられ得る。並行して微小発酵器を操作することによって、有意な量の所望の産物が調製され得る。この微小発酵器は、所望される産物の産生または細胞の増殖に対する化合物または増殖条件の効果について、これらをスクリーニングするために用いられ得る。さらに、多くの異なる細胞型またはクローンが、同時にスクリーニングされ得る。
【実施例】
【００２７】
（実施例１）
本発明の微小発酵器デバイスは、細菌の発酵に対する化学薬剤Ａの効果を試験するために用いられ得る。１２個の微小発酵器（各々が単一の細胞増殖チャンバーを有する）を並行に整列する。これらの微小発酵器を、滅菌し、そして滅菌増殖培地を、流体送達システムを通って各々の微小発酵器へと吸引させる。６個の微小発酵器は、この流体送達システムを介して、化学薬剤Ａの測定されたアリコートを受け取り、残りの６個は、受け取らない。各々の場合について６個の微小発酵器を有することにより、統計的目的のための重複の測定を提供する。１２個の微小発酵器の各々に、ある容量の濃縮された細胞を接種する。この容量は、微小発酵器の約１／２０〜約１／１０の容量であり、そして細胞は、選択された細菌（例えば、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）の純粋培養物である。滅菌空気の供給を、微生物に酸素供給源を提供するために、流体送達システムを介して、この微小発酵器に連続的に添加する。これらの微生物の増殖を、この微小発酵器中の適切なセンサーの使用を介して、ｐＨ、溶存酸素濃度、および細胞濃度を経時的に測定することによって、１２個の微小発酵器の各々においてモニターする。ベンチ（ｂｅｎｃｈ）規模の発酵器を用いるのとまさに同様に、この微小発酵器デバイスは、細胞培養環境の種々の局面を制御し得る。例えば、熱交換機の使用、化学物質の添加、および空気流速を介して、この微小発酵器は、各々、温度、ｐＨ、および溶存酸素濃度を制御し得る。発酵の最後（細胞が、定常期（すなわち、もはや分裂しない）達したとき）に、細胞増殖の平均速度および平均の最終細胞濃度を、化学薬剤Ａを有する６個の微小発酵器および化学薬剤Ａを有さない６個の微小発酵器について計算し得る。これらの平均を計算することによって、化学薬剤Ａは、細胞増殖を増強するか、有意な効果を有さないか、または細胞増殖を妨げるかを読み取り得る。
【００２８】
（実施例２）
本発明の微小発酵器デバイスは、ヒトまたは哺乳動物において見出される環境に非常に類似する、細胞または組織を増殖させるための環境を提供し得る。薬物スクリーニングに関して、この微小発酵器は、薬物候補に対する細胞の応答をモニターし得る。これらの応答としては、細胞増殖速度の増加または減少、細胞代謝の変化、細胞の生理学的変化、または生物学的分子の取り込みもしくは放出の変化が挙げられ得る。多くの微小発酵器を並行して操作することによって、複数の薬物候補または種々の薬物のくみ合わせのスクリーニングによって異なる細胞株を試験し得る。微小発酵器のアレイをモニターおよび制御するのに必要なエレクトロニクスおよびソフトウェアを組み込むことによって、このスクリーニングプロセスは、自動化され得る。
【００２９】
各々が単一の細胞培養ウェルを備える２０個の微小発酵器を滅菌する。滅菌動物細胞培養培地を、この流体送達システムを介してこれらの微小発酵器の各々へと吸引する。次いで、各々の微小発酵器に、治療タンパク質を産生するように遺伝的に操作された哺乳動物細胞を接種する。これらの細胞は、それらの増殖および環境がこの微小発酵器中のセンサーによりモニターされる間に、産生段階まで増殖し得る。この微小発酵器は、温度、ｐＨおよび空気の流速の制御を介して、これらの細胞の増殖のための最適な環境を維持し得る。一旦産生段階になると、これらの微小発酵器は、５個毎の４つの群に分けられる。４つの群のうち３つは、治療タンパク質の誘導物質の種々のカクテルを受け取り、一方で、４つ目の群は、コントロールとしての役割を果たし、従って、誘導因子を受け取らない。流体送達システムを介して、これらの誘導因子の混合物を注入する。全ての微小発酵器に、治療タンパク質と結合するマーカー化学物質を注入する。この培養物に、結合したマーカー化学物質を励起する波長の光を照射すると、この化学物質は、蛍光を発し、そしてその蛍光強度は、この培養物中の治療タンパク質の濃度に比例する。照射された光および蛍光シグナルの両方は、この微小発酵器チャンバーを覆う検出ウィンドウを通過する。この微小発酵器の外側の光検出器によって、蛍光シグナルを捕らえる。治療タンパク質の産生を、各々の４つの群についてモニターし、そして産生の最後に、平均の産生速度および平均の総産生量を、各々の群について計算し得る。次いで、これら４つの群の間での産生の比較により、タンパク質産生に対する種々の誘導物質の効果を決定し得る。
【００３０】
本発明の多数の実施形態が記載されてきた。それにもかかわらず、種々の改変が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされ得ることは、理解される。従って、他の実施形態は、添付の特許請求の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の微小発酵器の細胞増殖チャンバーの断面図であり、関連する３つのマイクロチャネルの各々の部分を示す。
【図２】図２は、本発明の細胞増殖チャンバーの気体ヘッドスペース部分の断面図であり、関連する２つのマイクロチャネルの各々の部分を示す。
【国際公開パンフレット】
2004527247.tif 000003
2004527247.tif 000004
2004527247.tif 000005
2004527247.tif 000006
2004527247.tif 000007
2004527247.tif 000008
2004527247.tif 000009
2004527247.tif 000010
2004527247.tif 000011
2004527247.tif 000012
2004527247.tif 000013
2004527247.tif 000014
2004527247.tif 000015
2004527247.tif 000016
2004527247.tif 000017
2004527247.tif 000018
【国際調査報告】
2004527247.tif 000019