(57)【要約】本発明は、ある因子または因子の組合せの安定した封入勾配の存在下で移動応答を評価し、かつ異なる因子の存在下でマイクロチャネル内部の接着応答を定量化することができるデバイスを提供する。また、本発明は、本発明によるデバイスの使用を介して移動スコアまたは接着細胞の定量化に関する情報を得るためのプラットフォームも提供し、かつこの情報を用いて治療可能性を評価することを可能にする。さらに、本発明は、細胞移動応答および細胞接着応答を定量化する方法を提供する。【選択図】なし
2018505691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞集団を分析するためのデバイスであって、
ａ）  細胞ロードチャンバと、
ｂ）  互いから等間隔で離隔される少なくとも２つの平行なアッセイレーンまたはラインであって、
ｉ．各アッセイレーンまたはラインは、ハイドロゲルを含むものである、少なくとも２つの平行なアッセイレーンまたはラインと、
ｃ）  少なくとも２つの平行なアッセイチャネルと、
を備えるデバイス。
【請求項２】
前記細胞ロードチャンバは、取外し可能または取外し不能である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記デバイスは、少なくとも３本、少なくとも４本、少なくとも５本、少なくとも６本、少なくとも７本、少なくとも８本、少なくとも９本、少なくとも１０本、少なくとも１１本、少なくとも１２本、少なくとも１３本、少なくとも１４本、少なくとも１５本、少なくとも１６本、少なくとも１７本、少なくとも１８本、少なくとも１９本または少なくとも２０本のアッセイレーンまたはラインを備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記デバイスは、１６本のアッセイレーンまたはラインを含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記アッセイレーンまたはラインは、約１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１２μｍ、１４μｍ、１６μｍ、１８μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、９５μｍ、１００μｍ、１０５０μｍ、１１００μｍ、１１５μｍ、１２０μｍ、１２５μｍ、１３０μｍ、１３５０μｍ、１４０μｍ、１４５μｍ、１５０μｍ、１５５μｍ、１６０μｍ、１６５μｍ、１７０μｍ、１７５μｍ、１８０μｍ、１８５μｍ、１９０μｍ、１９５μｍまたは１２０μｍの幅を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記アッセイラインまたはレーンの幅は、約１５０μｍである、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記デバイスは、少なくとも３本、少なくとも４本、少なくとも５本、少なくとも６本、少なくとも７本、少なくとも８本、少なくとも９本、少なくとも１０本、少なくとも１１本、少なくとも１２本、少なくとも１３本、少なくとも１４本、少なくとも１５本、少なくとも１６本、少なくとも１７本、少なくとも１８本、少なくとも１９本または少なくとも２０本のアッセイチャネルを備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記デバイスは、１５本のアッセイチャネルを含む、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記アッセイレーンまたはラインは、少なくとも１つのアッセイチャネルを形成するようにある間隔をおいて配置される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記アッセイレーンまたはラインは、少なくとも５個、１０個、１５個、２０個、２５個、３０個、３５個またはそれ以上のアッセイチャネルを形成するようにある間隔をおいて配置される、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記デバイスは、１５本のアッセイチャネルを含む、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
アッセイチャネルは、約１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１２μｍ、１４μｍ、１６μｍ、１８μｍ、２０μｍ、２２μｍ、２４μｍ、２６μｍ、２８μｍ、３０μｍ、３２μｍ、３４μｍ、３６μｍ、３８μｍ、４０μｍ、４２μｍ、４４μｍ、４６μｍ、４８μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、９５μｍまたは１００μｍの幅を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記アッセイチャネルの幅は、約５０μｍである、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記アッセイチャネルは、約１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、９５μｍまたは１００μｍの高さを備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記アッセイチャネルの高さは、約５０μｍである、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記アッセイチャネルは、約１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍ、２０ｍｍ、２２ｍｍ、２４ｍｍ、２６ｍｍ、２８ｍｍ、３０ｍｍ、３２ｍｍ、３４ｍｍ、３６ｍｍ、３８ｍｍ、４０ｍｍ、４２ｍｍ、４４ｍｍ、４６ｍｍ、４８ｍｍまたは５０ｍｍの長さを備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記アッセイチャネルの高さは、約１０ｍｍである、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記ハイドロゲルは、より高い濃度からより低い濃度までの範囲の少なくとも１つの移動または接着誘導因子を含む封入因子勾配によって特徴づけられる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記ハイドロゲルは、少なくとも２個、少なくとも３個、少なくとも４個、少なくとも５個、少なくとも６個、少なくとも７個、少なくとも８個、少なくとも９個、少なくとも１０個、少なくとも１１個、少なくとも１２個、少なくとも１３個、少なくとも１４個、少なくとも１５個、少なくとも１６個、少なくとも１７個、少なくとも１８個、少なくとも１９個または少なくとも２０個の移動または接着誘導因子を含む、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記移動または接着誘導因子は、トロンビン（Ｆ２）、インターロイキン８（ＩＬ−８、ＣＸＣＬ８）、１α（ＳＤＦ−１α、ＣＸＣＬ１２）細胞間質由来の因子誘導体、Ｗｎｔ１１、Ｗｎｔ３、レプチン（ＬＥＰ）、インターロイキン−１３（ＩＬ−１３）、アンジオテンシンＩＩ（ＡＮＧＩＩ）、メラノーマ細胞接着分子（ＭＣＡＭ、ＣＤ１４６）、インターロイキン２（ＩＬ−２）、線維芽細胞増殖因子１（ＦＧＦ−１）、線維芽細胞増殖因子２（ＦＧＦ−２）、低分子量ヒアルロン酸（ＬＭＷＨＡ）、ベータトランスフォーミング増殖因子（ＴＧＦ−ベータ）、血管内皮増殖因子（ＶＥＧＦ−ＢおよびＶＥＧＦ−Ａ）、リゾホスファチジン酸、正常Ｔ細胞の発現と分泌の活性制御タンパク質（ＲＡＮＴＥＳ、ＣＣＬ５）、インターフェロンガンマ誘導タンパク質１０（ＣＸＣＬ１０、ＩＰ−１０）、単球１走化性タンパク質１（ＭＣＰ１、ＣＣＬ２）、マクロファージ炎症性タンパク質１α（ＭＩＰ１α、ＣＣＬ３）、マクロファージ炎症性タンパク質１β（ＭＩＰ−１β、ＣＣＬ４）、ケモカイン（Ｃ−Ｃモチーフ）リガンド７（ＣＣＬ７）、マクロファージ炎症性タンパク質３ベータ（ＭＩＰ−３−ベータ、ＣＣＬ１９）、ケモカイン（Ｃ−Ｃモチーフ）リガンド２１（ＣＣＬ２１）、ケモカイン（Ｃ−Ｃモチーフ）リガンド２５ＣＣＬ２５、リンパ球Ｂ化学誘引物質（ＣＸＣＬ１３）、ケモカイン（Ｃ−Ｘ−Ｃモチーフ）リガンド１６（ＣＸＣＬ１６）、腫瘍壊死因子−α（ＴＮＦ−α）、肝細胞増殖因子（ＨＧＦ）、上皮成長因子（ＥＧＦ）、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）、インスリン増殖因子（ＩＧＦ）、アンジオポエチン−１（ＡＮＧＰＴ１）および顆粒球コロニー刺激因子（Ｇ−ＣＳＦ）またはこれらの組合せより成るグループから選択される、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記封入因子勾配は、約１ｎＭから４００ｎＭまでの濃度範囲の移動または接着誘導因子を備える、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記移動または接着誘導因子の濃度は、約５ｎＭ、１０ｎＭ、１５ｎＭ、２０ｎＭ、２５ｎＭ、３０ｎＭ、３５ｎＭ、４０ｎＭ、４５ｎＭ、５０ｎＭ、５５ｎＭ、６０ｎＭ、６５ｎＭ、７０ｎＭ、７５ｎＭ、８０ｎＭ、８５ｎＭ、９０ｎＭ、９５ｎＭ、１００ｎＭ、１２５ｎＭ、１５０ｎＭ、１７５ｎＭ、２００ｎＭ、２２５ｎＭ、２５０ｎＭ、２７５ｎＭ、３００ｎＭ、３２５ｎＭ、３５０ｎＭ、３７５ｎＭまたは４００ｎＭである、請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記封入因子勾配は、放出因子の添加時に放出される、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記放出因子は、プロテアーゼである、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記プロテアーゼは、コラゲナーゼである、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記細胞は、間葉系幹細胞、早期間葉系／間質前駆細胞、脂肪組織由来幹細胞、ミューズＡＴ細胞、造血細胞、造血幹細胞、血小板、クッパ細胞、破骨細胞、巨核球、顆粒球、ＮＫ細胞、内皮前駆または始原細胞、多能性細胞、ＣＤ３４＋細胞、Ｓｔｒｏ−１＋細胞、Ｓｔｒｏ−３＋細胞、ＣＤ２９＋細胞、ＣＤ１６６＋細胞、Ｔｈｙ−１＋またはＣＤ９０＋幹細胞、ＣＤ４４＋細胞、免疫細胞、単球、白血球、リンパ球、バンドＴ細胞、ＮＫ細胞、マクロファージ、好中性白血球、好中球、好中性顆粒球、成体胚性幹細胞、内胚葉間葉系幹細胞（ＭＳＣ）、中胚葉ＭＳＣ、外胚葉ＭＳＣ、早期間葉／間質前駆体、脂肪組織由来間質／幹細胞、多能性幹細胞、含脂肪細胞、骨細胞、軟骨細胞、筋芽細胞、心筋細胞、星状細胞および神経／膠細胞系統より成るグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記ハイドロゲルには、ゼラチン、ヒアルロン酸、アルギン酸塩、アガロース、キトース、ゲランガム、コラーゲン、コラーゲンベースのハイドロゲル、１０％の高メタクリル化サーモンゼラチン、ポリエチレングリコール、ポリエチレン酸、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートをベースとする配合（ＰＥＧＤＡ）、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＰＥＴＡ）、アクリル酸、アクリルアミドまたはこれらの組合わせが含まれる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記ハイドロゲルは、コラーゲンベースのハイドロゲルを含む、請求項２７に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記ハイドロゲルは、光開始剤をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記光開始剤は、２−ヒドロキシ−４’−（２−ヒドロキシエトキシ）−２−メチルプロピオフェノンまたは２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンを含む、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記ハイドロゲルは、非重合形態で提供される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３２】
前記ハイドロゲルは、ＵＶ光に暴露されて重合される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３３】
細胞集団の細胞移動応答を評価するように適応される、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項３４】
細胞集団の細胞接着応答を評価するように適応され、
ｅ）  液体培地の灌流のためのマイクロチャネル回路と、
ｆ）  チャネルの縁を限定する内部基質と、
ｇ）  液体培地注入のための少なくとも１つの入口と、
ｈ）  試料細胞のための少なくとも１つの入口と、
を備える、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記マイクロチャネル回路は、任意で所定の接着誘導因子を含むことを特徴とする、請求項３４に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記内部基質は、任意でカバレッジを含むことを特徴とする、請求項３４に記載のデバイス。
【請求項３７】
前記カバレッジは、前記細胞接着を促進し、かつ／または接着誘導因子を提示または放出することを特徴とする、請求項３６に記載のデバイス。
【請求項３８】
前記構造体の構造安定性を高めるために、前記ハイドロゲル内に、別のハイドロゲルまたは物質であり得る主要エレメントを組み込むことを特徴とする、請求項３４〜３７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項３９】
前記因子の放出または提示は、細胞が移動しているユニットから分離され、かつ前記因子勾配を前記細胞が認識できるようにして取り付けられる、または結合されるユニット内のハイドロゲルから発生し得ることを特徴とする、請求項３４〜３７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項４０】
因子勾配を前記デバイスに包含することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項４１】
前記勾配の形成は、ハイドロゲルまたは他の物質によって形成される因子放出ユニットによって画定され得るものであり、かつ前記チャネルまたは移動ラインの一方の端に位置合わせされることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項４２】
前記デバイス内の移動レーンまたはラインにおける前記勾配エレメントおよび物理的制約は、排他的な細胞接着部位によって画定され得るものであって、細胞の横移動性を制限するハイドロゲルまたは他の物質を包含する必要がないことを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項４３】
前記排他的な細胞接着部位は、吸着または共有結合によって画定されるパターンを介して作製されることを特徴とする、請求項４２に記載のデバイス。
【請求項４４】
前記排他的な細胞接着部位は、移動を誘導する増殖因子勾配を含むことを特徴とする、請求項４２又は４３に記載のデバイス。
【請求項４５】
細胞集団の細胞移動応答を定量化する方法であって、
ｇ）  先行する請求項のいずれか一項に記載の前記デバイスへ細胞を提供するステップと、
ｈ）  移動を促進するために前記細胞を適切な条件の下で培養するステップと、
ｉ）  試料に含まれる細胞の移動距離を計算して、少なくとも１つのスコアを生成するステップと、
ｊ）  前記少なくとも１つのスコアを、細胞のタイプおよび病理に特異的な統計数学モデルに組み込むステップと、
ｋ）  定義された因子と治療品質レベルとの相関性を得るステップと、
ｌ）  細胞試料の全体的なパフォーマンス値および治療品質を計算するステップと、
を含む方法。
【請求項４６】
細胞接着応答を定量化する方法であって、
ｅ）  チャネル回路内に保持されている細胞の数を計算するステップと、
ｆ）  前記値を細胞のタイプおよび病理に特異的な統計数学モデルに包含するステップと、
ｇ）  定義された因子と治療品質レベルとの相関性を得るステップと、
ｈ）  細胞試料の全体的なパフォーマンス値および治療品質を計算するステップと、
を含む方法。
【請求項４７】
細胞バンクに保存された試料の治療特性を評価するために使用されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイスの使用。
【請求項４８】
治療前および細胞試料解凍後の品質管理として機能することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイスの使用。
【請求項４９】
腎障害の回復または他の病理等の異なる治療における成功率に関連し得る因子の存在下で細胞移動または接着の評価に使用されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイスの使用。
【請求項５０】
細胞試料または生成物の治療変動性を前記デバイスにおける細胞活性に従って計算するために使用されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイスの使用。
【請求項５１】
所定の病理を治療する際に、患者に投与される細胞用量を計算するために使用されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイスの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０１５年２月２０日に提出された国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１５／０５１３１７号明細書に対する優先権を主張するものであり、本出願の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
＜技術分野＞
本発明は、有向細胞移動のハイスループット定量化および細胞移動応答の評価のための細胞ベースのアッセイ、プラットフォームおよびデバイスに関する。本発明の別の態様は、細胞接着応答を測定するためのデバイスに関する。このようなデバイスおよびプラットフォームは、細胞の治療可能性を評価するために有用であり、とりわけ、細胞治療、癌研究、診断、創薬、細胞移動、脈管形成、胚形成、軸索成長、免疫学に適用することができる。
【背景技術】
【０００３】
単純な細胞実現可能性検査（生細胞または死細胞）および代謝活性（ＡＴＰ量）を含む、細胞治療の分野で使用される現在の細胞生成物の効力または治療品質検査は、治療効果に関する情報を病理の前にほとんど提供していない。一部の企業は、細胞表面マーカの認識に基づく、またはＥＬＩＳＡ検査（酵素結合免疫吸着アッセイ）を介する効力検査を開発していて、特定のケースでは一定の成功を収めているが、これらの現行の検査は、１つまたは数種の生物活性を評価するだけであることから、治療効果に関する予測力は、比較的低いことが考えられ得る。これは主として、特定の生物活性の関与は、他の生物活性が低い、または存在しない場合に無効にされ得るという事実に起因する。このタイプの効力検査を包含する結果、細胞生成物または細胞用量が極めて可変的となり、これにより、治療効率のばらつき、延ては細胞治療の標準化の低品質が含意される。ＦＤＡは、細胞生成物の効力検査に関連するこの問題を理解して、２０１２年にセクタ産業向けのガイドを作成し、これは、複数の生物活性を評価でき、かつ異なるタイプの病理用に設計されかつ独立的に検証される迅速な効力検査を開発することの重要性を証した。現在の効力検査のこの明らかな欠陥は、臨床研究がうまくいかないこと、および、成体幹細胞の患者への使用に関するＦＤＡ等の規制エンティティの不本意さをも部分的に説明するものである。
【０００４】
細胞治療では、細胞の治療効果は、その最終的な治療効力に影響する、未だ完全には理解されていない無数の要素によって影響される。これらの要素には、遺伝的背景、年齢、健康状態、習慣、他等のドナー関連要素、ならびに培養条件、細胞増殖レベル、低温保存および投与量調合などのプロセス関連効果が含まれ得る。これらの要素は全て、最終製品を、特に治療レベルで評価する役割を果たす。治療薬の品質を保つためには、医薬品と同様に、細胞生成物の安全性、識別、純度および効力を検査する必要がある。しかしながら、医薬品とは異なり、細胞の治療効果は、基本的に複数の生物活性が結集したものであり、一方で薬物の場合、個々の活性化合物の既知のメカニズムに基づいている。
【０００５】
細胞産生の高い異種性、および高価で時間のかかる品質検証プロセスに起因して、細胞治療の分野では、特定の治療のための細胞用量の治療品質を制御できる迅速な効力検査に対する必要性が際立って高まっている。インビトロ・クイック検査および検査デバイスは、細胞ドナーの募集、製造管理、ロットリリースおよび患者への治療用注入より前の細胞用量検査のステップを加速し、かつより効率的にする可能性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】（特に無し）
【発明の概要】
【０００７】
本明細書では、細胞の治療可能性の評価において有用である、とりわけ細胞治療、癌研究、診断、創薬、細胞移動、脈管形成、胚形成、軸索成長、免疫学に適用することができる細胞ベースのアッセイ、プラットフォーム、およびデバイスを提供する。本明細書に記述するようなこうしたアッセイ、プラットフォームおよびデバイスは、細胞集団における有向細胞移動のハイスループット定量化、細胞移動応答の評価および細胞接着応答に備えるものである。
【０００８】
本発明の別の態様は、細胞接着応答を測定するためのデバイスに関する。このデバイスは、移動誘導因子の存在によって、有向接着応答トリガを定量化する。理論による限定は望まないものの、機構的には、血流中の成体幹細胞または免疫細胞は、まず細胞接着複合体の形成を活性化することによって、これらの因子に応答することができる。細胞は、流れを停止し、その後、組織内へ移行する。このデバイスの利点の１つは、因子を検知した直後に起こる細胞応答を評価できることにあり、これは、評価を因子曝露後数分以内に行えることを意味する。
【０００９】
本発明の一態様は、異なる因子が存在するマイクロチャネル内部の一因子または因子の組合わせの、安定した封入勾配の存在下での移動応答を評価することができるデバイスを提供する。幾つかの実施形態において、細胞接着応答を測定するためのデバイスは、勾配を含まない。
【００１０】
本発明の別の態様は、デバイスによって得られる情報のプラットフォームを提供し、かつ接着された細胞の移動スコアまたは定量化を取得できるようにする。
【００１１】
本発明の一実施形態では、具体的には所定の病理の治療に使用される細胞について、一因子または因子の組合わせの安定した封入勾配の存在下での移動応答を評価することができるデバイスが提供される。定義された因子に対する細胞移動応答の定量化は、所定の治療品質レベルと相関され、かつこれが、細胞試料の一般的なパフォーマンスおよび治療品質に関する情報源となる。本発明によれば、本デバイスは、物理的に区切られた移動経路を形成するハイドロゲル（または水性ゲル、親水性ゲル）に封入された安定勾配を含む。トラフィックの大きさに対する勾配および幾何学的制限は、細胞移動応答を増幅し、かつデバイスの読取りおよび分析を容易にする。移動値および因子識別は、所定の病理を前にして幹細胞の治療品質または潜在的品質を記録または予測するための統計数学モデルに包含される。
【００１２】
本発明の第２の実施形態では、異なる因子の存在下でのマイクロチャネルにおける接着応答を定量化するためのデバイスが提供される。接着応答は、細胞生成物の優れた治療結果の重要な要素として認識されている。
【００１３】
本発明の別の実施形態では、細胞生成物の治療効力予測デバイスまたはキットが提供される。第１のデバイスの場合のように、本発明の第２の実現による因子接着値および識別値は、所定の病理を前にした幹細胞の治療品質または潜在的品質を記録または予測できるようにする統計数学モデルに包含される。第１のデバイスに比較した主な相違点は、これがより迅速な結果をもたらすという事実にあり、その適用は、細胞生成物の治療品質を患者へのその投与の直前に検査する場合のように、より短時間で結果が要求される事例において最もよく示される。
【００１４】
本発明の別の態様は、異なる組織から単離される成体幹細胞、ならびに胚起源の分野に関する。具体的には、本発明は、幹細胞試料の潜在的品質または治療品質を、細胞バンクにおけるその貯蔵の前に、患者における臨床使用または治療使用の前に、およびドナーの補充も含む、幹細胞から結果的に生じる生成物の異なる製造段階における治療品質を管理するために、および生産バッチを市場へリリースするための基準としても、評価しかつ定量化することに焦点を当てている。さらに、本デバイスは、移動応答または接着応答に関わる任意の研究分野で使用することができる。
【００１５】
本発明によれば、治療可能性の定量化により、特定の因子勾配の存在下での基質応答および基質移動への細胞接着による幹細胞の迅速かつ高品質な評価が可能になる。一般的に言えば、本発明に包含される様々な因子は、複数の生物活性の評価が、最終的に、包含された後に特定の病理に対する治療効率の予測値を提供する移動または接着細胞応答に翻訳されることを可能にする。本発明は、所定の品質を有する細胞用量の産生を標準化することができるツールとして機能する。
【００１６】
所与の因子を前にした細胞応答の定量化は、方法および／または技術プラットフォームのサポートによって生じる。このプラットフォームは、複数の因子からの複数の応答を治療品質レベルと相関させることができ、これにより、細胞調製の一般応答に関する情報源が提供される。
【００１７】
したがって、本発明の一態様は、細胞集団を分析するためのデバイスに関し、本デバイスは、
ａ）  細胞ロードチャンバと、
ｂ）  互いから等間隔で離隔される、各々がハイドロゲルを含む少なくとも２つの平行なアッセイレーンまたはラインと、
ｃ）  少なくとも２つの平行なアッセイチャネルと
を備える。
【００１８】
幾つかの実施形態において、細胞ロードチャンバは、取外し可能であるか、または取外し不能である。
【００１９】
幾つかの実施形態において、デバイスは、少なくとも３本、少なくとも４本、少なくとも５本、少なくとも６本、少なくとも７本、少なくとも８本、少なくとも９本、少なくとも１０本、少なくとも１１本、少なくとも１２本、少なくとも１３本、少なくとも１４本、少なくとも１５本、少なくとも１６本、少なくとも１７本、少なくとも１８本、少なくとも１９本または少なくとも２０本のアッセイレーンまたはラインを備える。幾つかの実施形態では、デバイスは、１６本のアッセイレーンまたはラインを備える。
【００２０】
幾つかの実施形態において、アッセイレーンまたはラインは、約１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１２μｍ、１４μｍ、１６μｍ、１８μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、９５μｍ、１００μｍ、１０５０μｍ、１１００μｍ、１１５μｍ、１２０μｍ、１２５μｍ、１３０μｍ、１３５０μｍ、１４０μｍ、１４５μｍ、１５０μｍ、１５５μｍ、１６０μｍ、１６５μｍ、１７０μｍ、１７５μｍ、１８０μｍ、１８５μｍ、１９０μｍ、１９５μｍまたは１２０μｍの幅を備える。幾つかの実施形態では、アッセイラインまたはレーンの幅は、約１５０μｍである。
【００２１】
幾つかの実施形態において、本デバイスは、少なくとも３個、少なくとも４個、少なくとも５個、少なくとも６個、少なくとも７個、少なくとも８個、少なくとも９個、少なくとも１０個、少なくとも１１個、少なくとも１２個、少なくとも１３個、少なくとも１４個、少なくとも１５個、少なくとも１６個、少なくとも１７個、少なくとも１８個、少なくとも１９個または少なくとも２０個のアッセイチャネルを備える。幾つかの実施形態では、本デバイスは、１５個のアッセイチャネルを備える。
【００２２】
幾つかの実施形態において、これらのアッセイレーンまたはラインは、少なくとも１つのアッセイチャネルを形成するようにある間隔をおいて配置される。
【００２３】
幾つかの実施形態において、これらのアッセイレーンまたはラインは、少なくとも５個、１０個、１５個、２０個、２５個、３０個、３５個またはそれ以上のアッセイチャネルを形成するようにある間隔をおいて配置される。幾つかの実施形態では、本デバイスは、１５個のアッセイチャネルを備える。
【００２４】
幾つかの実施形態において、アッセイチャネルは、約１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１２μｍ、１４μｍ、１６μｍ、１８μｍ、２０μｍ、２２μｍ、２４μｍ、２６μｍ、２８μｍ、３０μｍ、３２μｍ、３４μｍ、３６μｍ、３８μｍ、４０μｍ、４２μｍ、４４μｍ、４６μｍ、４８μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、９５μｍまたは１００μｍの幅を備える。幾つかの実施形態では、アッセイチャネルの幅は、約５０μｍである。
【００２５】
幾つかの実施形態において、アッセイチャネルは、約１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、９５μｍまたは１００μｍの高さを備える。幾つかの実施形態では、アッセイチャネルの高さは、約５０μｍである。
【００２６】
幾つかの実施形態において、アッセイチャネルは、約１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍ、２０ｍｍ、２２ｍｍ、２４ｍｍ、２６ｍｍ、２８ｍｍ、３０ｍｍ、３２ｍｍ、３４ｍｍ、３６ｍｍ、３８ｍｍ、４０ｍｍ、４２ｍｍ、４４ｍｍ、４６ｍｍ、４８ｍｍまたは５０ｍｍの長さを備える。幾つかの実施形態では、アッセイチャネルの長さは、約１０ｍｍである。
【００２７】
幾つかの実施形態において、ハイドロゲルは、より高い濃度からより低い濃度までの範囲の少なくとも１つの移動または接着誘導因子を含む封入因子勾配によって特徴づけられる。
【００２８】
幾つかの実施形態において、ハイドロゲルは、少なくとも２個、少なくとも３個、少なくとも４個、少なくとも５個、少なくとも６個、少なくとも７個、少なくとも８個、少なくとも９個、少なくとも１０個、少なくとも１１個、少なくとも１２個、少なくとも１３個、少なくとも１４個、少なくとも１５個、少なくとも１６個、少なくとも１７個、少なくとも１８個、少なくとも１９個または少なくとも２０個の移動または接着誘導因子を含む。
【００２９】
幾つかの実施形態において、移動または接着誘導因子は、トロンビン（Ｆ２）、インターロイキン８（ＩＬ−８、ＣＸＣＬ８）、１α（ＳＤＦ−１α、ＣＸＣＬ１２）細胞間質由来の因子誘導体、Ｗｎｔ１１、Ｗｎｔ３、レプチン（ＬＥＰ）、インターロイキン−１３（ＩＬ−１３）、アンジオテンシンＩＩ（ＡＮＧＩＩ）、メラノーマ細胞接着分子（ＭＣＡＭ、ＣＤ１４６）、インターロイキン２（ＩＬ−２）、線維芽細胞増殖因子１（ＦＧＦ−１）、線維芽細胞増殖因子２（ＦＧＦ−２）、低分子ヒアルロン酸（ＬＭＷＨＡ）、ベータトランスフォーミング増殖因子（ＴＧＦ−ベータ）、血管内皮増殖因子（ＶＥＧＦ−ＢおよびＶＥＧＦ−Ａ）、リゾホスファチジン酸、正常Ｔ細胞の発現と分泌の活性制御蛋白質（ＲＡＮＴＥＳ、ＣＣＬ５）、インターフェロンガンマ誘導タンパク質１０（ＣＸＣＬ１０、ＩＰ−１０）、単球１走化性タンパク質１（ＭＣＰ１、ＣＣＬ２）、マクロファージ炎症性タンパク質１α（ＭＩＰ１α、ＣＣＬ３）、マクロファージ炎症性タンパク質１β（ＭＩＰ−１β、ＣＣＬ４）、ケモカイン（Ｃ−Ｃモチーフ）リガンド７（ＣＣＬ７）、マクロファージ炎症性タンパク質３ベータ（ＭＩＰ−３−ベータ、ＣＣＬ１９）、ケモカイン（Ｃ−Ｃモチーフ）リガンド２１（ＣＣＬ２１）、ケモカイン（Ｃ−Ｃモチーフ）リガンド２５ＣＣＬ２５、リンパ球Ｂ化学誘引物質Ｂ（ＣＸＣＬ１３）、ケモカイン（Ｃ−Ｘ−Ｃモチーフ）リガンド１６（ＣＸＣＬ１６）、腫瘍壊死因子−α（ＴＮＦ−α）、肝細胞増殖因子（ＨＧＦ）、上皮成長因子（ＥＧＦ）、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）、インスリン増殖因子（ＩＧＦ）、アンジオポエチン−１（ＡＮＧＰＴ１）および顆粒球コロニー刺激因子（Ｇ−ＣＳＦ）またはこれらの組合せより成るグループから選択される。
【００３０】
幾つかの実施形態において、封入因子勾配は、約１ｎＭから４００ｎＭまでの濃度範囲の移動または接着誘導因子を備える。
【００３１】
幾つかの実施形態において、移動または接着誘導因子の濃度は、約５ｎＭ、１０ｎＭ、１５ｎＭ、２０ｎＭ、２５ｎＭ、３０ｎＭ、３５ｎＭ、４０ｎＭ、４５ｎＭ、５０ｎＭ、５５ｎＭ、６０ｎＭ、６５ｎＭ、７０ｎＭ、７５ｎＭ、８０ｎＭ、８５ｎＭ、９０ｎＭ、９５ｎＭ、１００ｎＭ、１２５ｎＭ、１５０ｎＭ、１７５ｎＭ、２００ｎＭ、２２５ｎＭ、２５０ｎＭ、２７５ｎＭ、３００ｎＭ、３２５ｎＭ、３５０ｎＭ、３７５ｎＭまたは４００ｎＭである。
【００３２】
幾つかの実施形態において、封入因子勾配は、放出因子の添加時に放出される。
【００３３】
幾つかの実施形態において、放出因子はプロテアーゼである。
【００３４】
幾つかの実施形態において、プロテアーゼはコラゲナーゼである。
【００３５】
幾つかの実施形態において、細胞は、間葉系幹細胞、早期間葉系／間質前駆細胞、脂肪組織由来幹細胞、ミューズＡＴ細胞、造血細胞、造血幹細胞、血小板、クッパ細胞、破骨細胞、巨核球、顆粒球、ＮＫ細胞、内皮前駆または始原細胞（progenitor cell）、多能性細胞、ＣＤ３４＋細胞、Ｓｔｒｏ−１＋細胞、Ｓｔｒｏ−３＋細胞、ＣＤ２９＋細胞、ＣＤ１６６＋細胞、Ｔｈｙ−１＋またはＣＤ９０＋幹細胞、ＣＤ４４＋細胞、免疫細胞、単球、白血球、リンパ球、バンドＴ細胞、ＮＫ細胞、マクロファージ、好中性白血球、好中球、好中性顆粒球、成体胚性幹細胞、内胚葉間葉系幹細胞（ＭＳＣ）、中胚葉ＭＳＣ、外胚葉ＭＳＣ、早期間葉／間質前駆体、脂肪組織由来間質／幹細胞、複能性幹細胞、含脂肪細胞、骨細胞、軟骨細胞、筋芽細胞、心筋細胞、星状細胞および神経／膠細胞系統より成るグループから選択される。
【００３６】
幾つかの実施形態において、ハイドロゲルには、ゼラチン、ヒアルロン酸、アルギン酸塩、アガロース、キトース、ゲランガム、コラーゲン、コラーゲンベースのハイドロゲル、１０％の高メタクリル化サーモンゼラチン、ポリエチレングリコール、ポリエチレン酸、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートをベースとする配合（ＰＥＧＤＡ）、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＰＥＴＡ）、アクリル酸、アクリルアミドまたはこれらの組合わせが含まれる。
【００３７】
幾つかの実施形態において、ハイドロゲルは、コラーゲンベースのハイドロゲルを含む。幾つかの実施形態では、ハイドロゲルは、光開始剤をさらに含む。幾つかの実施形態において、光開始剤は、２−ヒドロキシ−４’−（２−ヒドロキシエトキシ）−２−メチルプロピオフェノンまたは２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンを含む。幾つかの実施形態においてハイドロゲルは、非重合形態で提供される。幾つかの実施形態において、ハイドロゲルは、ＵＶ光に曝露されると重合される。
【００３８】
本発明の別の態様は、細胞集団の細胞移動応答を評価するように適応される、本明細書に記載のデバイスに関する。
【００３９】
本発明の別の態様は、細胞の集団の細胞接着応答を評価するように適応される、本明細書に記載のデバイスに関し、本デバイスは、
ａ）  液体培地の灌流のためのマイクロチャネル回路と、
ｂ）  チャネルの縁を限定する内部基質と、
ｃ）  液体培地注入のための少なくとも１つの入口と、
ｄ）  試料細胞のための少なくとも１つの入口と、
を備える。
【００４０】
幾つかの実施形態において、マイクロチャネル回路は、任意で所定の接着誘導因子を含む。
【００４１】
幾つかの実施形態において、内部基質は、任意でカバレッジを含む。
【００４２】
幾つかの実施形態では、カバレッジは、細胞接着を促進し、かつ／または接着誘導因子を提示または放出する。
【００４３】
幾つかの実施形態では、構造体の構造安定性を高めるために、ハイドロゲル内に、別のハイドロゲルまたは物質である可能性もある主要エレメントを組み込む。
【００４４】
幾つかの実施形態において、因子の放出または提示は、細胞が移動しているユニットから分離され、かつ因子勾配を細胞が認識できるようにして取り付けられる、または結合されるユニット内のハイドロゲルから発生する可能性もある。
【００４５】
幾つかの実施形態では、デバイスへ因子勾配が包含される。
【００４６】
幾つかの実施形態において、勾配の形成は、ハイドロゲルまたは他の物質によって形成される因子放出ユニットによって画定される可能性もあり、チャネルまたは移動ラインの一方の端に位置合わせされる。
【００４７】
幾つかの実施形態において、デバイス内の移動レーンまたはラインにおける勾配エレメントおよび物理的制約は、排他的な細胞接着部位によって画定される可能性もあって、細胞の横移動性を制限するハイドロゲルまたは他の物質を包含する必要がない。
【００４８】
幾つかの実施形態において、排他的な細胞接着部位は、吸着または共有結合によって画定されるパターンを介して作製される。
【００４９】
幾つかの実施形態において、排他的な細胞接着部位は、移動を誘導する増殖因子勾配を含む。
【００５０】
本発明の別の態様は、細胞集団の細胞移動応答を定量化する方法に関し、本方法は、
ａ）  先行する請求項のうちのいずれか一項に記載のデバイスへ細胞を提供するステップと、
ｂ）  移動を促進するために細胞を適切な条件の下で培養するステップと、
ｃ）  試料に含まれる細胞の移動距離を計算して、少なくとも１つのスコアを発生するステップと、
ｄ）  少なくとも１つのスコアを、細胞のタイプおよび病理に特異的な統計数学モデルに組み込むステップと、
ｅ）  定義された因子と治療品質レベルとの相関性を得るステップと、
ｆ）  細胞試料の全体的なパフォーマンス値および治療品質を計算するステップと、
を含む。
【００５１】
本発明の別の態様は、細胞接着応答を定量化する方法に関し、本方法は、
ａ）  チャネル回路内に保持されている細胞の数を計算するステップと、
ｂ）  統計数学モデルに、細胞のタイプおよび病理に特異的な値を包含するステップと、
ｃ）  定義された因子と治療品質レベルとの相関性を得るステップと、
ｄ）  細胞試料の全体的なパフォーマンス値および治療品質を計算するステップと、
を含む。
【００５２】
本発明の別の態様は、本明細書に記載のデバイスの使用において、細胞バンクに保存される試料の治療特性を評価するために使用されることを特徴とする使用法に関する。
【００５３】
幾つかの実施形態において、本使用法は、治療前および細胞試料解凍後の品質管理として機能することを特徴とする。
【００５４】
幾つかの実施形態において、本使用法は、腎障害の回復または他の病理等の異なる治療における成功率に関連する可能性もある因子の存在下での細胞移動または接着の評価に使用されることを特徴とする。
【００５５】
幾つかの実施形態において、本使用法は、細胞試料または生成物の治療変動性をデバイスにおける細胞活性に従って計算するために使用されることを特徴とする。
【００５６】
幾つかの実施形態において、本使用法は、所定の病理を治療する際の患者に投与されるべき細胞用量を計算するために使用されることを特徴とする。
【００５７】
本発明の他の目的、特徴および優位点は、以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。しかしながら、この詳細な説明から当業者には発明の精神および範囲内での様々な変更および修正が明らかとなることから、詳細な説明および特定の実施例が、本発明の好ましい実施形態を示しつつも、単に例示を目的とするものであることは、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】移動応答の評価デバイスを形成するエレメントが、細胞ストリップを移動レーンに垂直に接着できるようにする細胞チャージカメラと、デバイスに沿って延びる２つのハイドロゲル間に残される細胞動員空間に対応する移動レーンまたはラインと、因子を制御された方法で移動空間へ放出する封入因子勾配を有するハイドロゲルと、を含むことを示す。この方法では、移動する細胞は、デバイス内部を前進するにつれて濃度が高まる所定の因子を伴って現出する。
【図２】細胞応答接着の評価デバイスを形成するエレメントが、所定の接着誘導因子を含む液体培地の灌流のためのマイクロチャネル回路と、細胞接着を促進し、かつ／または接着誘導因子を提示または放出するためのカバレッジを含み得るチャネルの縁を制限する内部基質と、試料からの細胞を含む、または含まない液体培地注入のための入口と、を含むことを示す。
【図３】図３は、デバイスへの（封入）因子勾配の包含に関する設計および製造代替形態を示す３つのパネルＡ、Ｂ、Ｃ（図３Ａ〜図３Ｃ）を含む。パネルＡ（図３Ａ）は、原設計に類似する略図を示しているが、この場合、構造体の構造安定性を高めるためにハイドロゲル内に別のハイドロゲルまたは物質である可能性もある中心エレメントを含み、（ａ）は、因子制御放出のためのハイドロゲルまたは他の物質であってもよく、（ｂ）は、構造支持のためのハイドロゲルまたは他の物質であってもよく、（ｃ）は、細胞移動をサポートするためのポリスチレン、ガラスまたは他の物質であってもよい。パネルＢ（図３Ｂ）は、因子放出または提示が、細胞が移動しているユニットから分離されて因子勾配を細胞が認識できるようにして取り付けられる、または結合されるユニット内のハイドロゲルから生じる可能性を示し、ここで、（ａ）は、因子制御放出のためのハイドロゲルまたは他の物質に対応し、（ｂ）は、細胞移動をサポートするためのポリスチレン、ガラスまたは他の物質に対応し、かつ（ｃ）は、構造支持のためのハイドロゲルまたは他の物質に対応する。パネルＣ（図３Ｃ）は、勾配の代替形成が、チャネルまたは移動ラインの端のうちの１つに位置合わせされるハイドロゲルまたは他の物質により形成される因子放出ユニットによって画定される可能性もあることを示し、ここで、（ａ）は、因子放出勾配に対応し、（ｂ）は、因子制御放出のためのハイドロゲルまたは他の物質に対応し、かつ（ｃ）は、構造支持のためのハイドロゲルまたは他の物質に対応する。
【図４】図４は、移動ラインまたはレーンの勾配エレメントおよび物理的制約が細胞接着の排他的部位として画定され得、よって細胞の横移動性を制限するハイドロゲルまたは他の物質を包含する必要がないデバイスの内部を示す。
【図５】図５は、これらのデバイスが、異なるアプリケーションに使用され得る、一部の例が図示されている異なる移動誘導因子の異なる設計での使用を含み得ることを示し、ここで、（ａ）は、細胞ロードチャンバを示し、かつ（ｂ）は、ロードチャンバの底を示す。図５Ａは
【図６】図６は、取外し不能なロードチャンバを示す。幾つかのロードチャンバは、移動チャネルへ移動できるように、基質への細胞接着後に取り外されてもよい。本図は、取外し不能なロードチャンバ設計を示していて、移動ラインを形成するハイドロゲル間のスペースへ高さ１０μｍの小さい空間が位置合わせされている。これらの高さ１０μｍの空間は、細胞が入る空間と移動部位とを連結する。空間は、細胞が非接着状態になることを防止するに足る小さいものでなければならないが、細胞は、一旦基質へ接着されると、この空間を横断できなければならない。ここで、Ａ．（図６Ａ）は、細胞が接着する表面が透明に残されている、下部から見たものを示し、Ｂ．（図６Ｂ）は、細胞注入部位を示し、かつＣ．（図６Ｃ）は、（ａ）細胞沈着チャンバの下側の図、（ｂ）細胞通過チャネル、および（ｃ）封入因子を有するハイドロゲル、を示す。
【図７】取外し可能なロードチャンバの代替例が、温度に反応する細胞接着基質の使用を含むことを示す。例としては、温度３７℃において疎水状態で現出し、かつ細胞接着を可能にするＰＮＩＰＡＡｍ膜がある。この膜は、３０℃未満の温度で疎水性になって吸水による膨潤を引き起こし、細胞は、接着性を失う。このようにして、接着される細胞ラインを、デバイス移動部位の始まりへと移動させることが可能である。
【図８】デバイス平面に対して１９０゜から２３０°までの角度で遠心分離することにより細胞を移動レーンの始まりに位置決めすることを含む、別の取外し不能な細胞ロードチャンバを示す。また、遠心力によって細胞が変位させられることを停止するために、レーンの始まりにおける物理的障壁を考慮する必要がある。これで、デバイスフィールド内の均一な分布が、移動チャネルの始まりにおいてどのように局所化された分布になるかを観察することが可能である。
【図９】移動評価に基づくデバイス動作、および接着評価に基づくデバイスを示す。治療効力検査としてのデバイス動作。各デバイスは、細胞応答をこれらの因子と相関させ、かつ治療可能性を所定の疾患と相関させた際に関連性ありとして識別された、先に選択されている因子のリストを含んでいる。移動および／または接着を定量化した後、値は、数学モデルに包含され、数学モデルには、さらに、細胞試料による所定のタンパク質の発現の定量化が供給されてもよい。数学モデルは、検査される細胞試料の治療効力予測相関値を提供する。
【図１０】所定の因子勾配を封入する一連の平行なハイドロゲルの形成を示す。本図Ｃ部におけるマイクロチャネル回路内のフロー分布設計によれば、このシステムへの勾配の規則正しい投入は、その並列チャネルにおける分布を可能にする。勾配フローの停止後、ハイドロゲル内部に勾配を封入するために、非重合ハイドロゲル溶液が重合される。マイクロチャネル回路に包含される前に、勾配は、異なる方法をもちいて形成されてもよい。本発明において、この勾配は、本図のＡ部に示されているように、一方が所定の因子濃度を含みかつもう一方が因子を持たない時間的に可変な２つのフローを混合することによって生成されてもよく、両者は、本図のＣ部において観察されるように、後にマイクロチャネルセットを形成することになる単一のチャネルへと収束する。あるいは、勾配は、分配チャネルの内部に１つずつ直列に包含される因子（Ｄ部）の離散濃度混合体を成長させることによって形成されてもよい。分配チャネルに包含される各混合物のこれらの成長する濃度がさほど区別されなくなるまで、デバイスにおける最終的な勾配結果は、より直線的になる。
【図１１Ａ】図１１Ａは、異なるハイドロゲル物質のエンタルピ変化（ΔＨ）、温度差（ΔＴ）および融解温度（Ｔｍ）における効果プロットおよび等高線プロットを、物質の種類（サケまたはウシのゼラチン）および物質単量体におけるメタクリロイル基の共有結合的付加であるメタクリル化として記述される化学的機能付与のレベル（高または低）を基礎として示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、エンタルピ変化（ΔＨ）、温度差（ΔＴ）および融解温度（Ｔｍ）を含む、ハイドロゲルにおいて使用される物質の融解データを示す。データは、サケおよびウシのゼラチンをベースとし、かつ単量体鎖中にメタクリロイル基が存在するか否かで物質を比較している。
【図１２Ａ】図１２Ａは、細胞ローディング壁、移動レーンおよび移動レーン間のハイドロゲル壁を有する、例示的なデバイスの一例を示したものである。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、細胞ローディング壁、移動レーンおよび移動レーン間のハイドロゲル壁を有する、例示的なデバイスの一例を示したものであり、移動誘導因子の封入された勾配が例示され、移動レーンへの因子の放出が示されている。
【図１３Ａ】図１３Ａは、デバイスへの細胞ローディング、およびデバイスの始まりにおける細胞の局在を支援するための遠心分離機アダプタを示す。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、デバイス内の細胞懸濁液のマイクロピペットローディングを示す。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、デバイスの遠心分離コンポーネント（遠心分離機アダプタ）を示し、ならびに細胞ローディングおよびデバイス遠心分離後の移動レーンの始まりにおける細胞の局在を示す。
【図１３Ｄ】図１３Ｄは、遠心分離ステップ後の細胞培養器内の細胞付着を支援するために使用される培養器アダプタ（上）を示す。また、移動される細胞をデバイス内に画像化するために使用されるデバイス用の顕微鏡アダプタも示されている（下）。
【図１３Ｅ】図１３Ｅは、デバイスにおける細胞接着後の洗浄および培養を示す。
【図１３Ｆ】図１３Ｆは、蛍光試薬を用いる細胞染色プロセスを示す。
【図１３Ｇ】図１３Ｇは、デバイス全体の連続画像のデジタルステッチを促進するために、一連の顕微鏡画像に続き、顕微鏡アダプタを用いて移動デバイス内に染色された細胞を２０％オーバーラップして画像化することを示す。
【図１４】図１４は、異なる濃度のコラゲナーゼ（因子放出活性化剤）で放出された血管上皮増殖因子（ＶＥＧＦ）およびゼラチン分解生成物（ＧＳＭ）の濃度を示したものである。
【図１５】図１５は、細胞培養培地において３７℃で２４時間培養した後の、コラゲナーゼが存在する場合と存在しない場合のＶＥＧＦ因子の分解を、１ミリリットル当たりのマイクログラム数で示したものである。
【図１６】図１６は、スクラッチアッセイによる骨髄由来の間葉系幹細胞（ＭＳＣ  ＢＭ）およびコラゲナーゼ（放出活性化剤）の移動を示したものである。結果は、細胞移動パフォーマンスに影響がないことを示している。
【図１７Ａ】図１７Ａは、異なる濃度分画が鉱油によって分離される、段階的濃度勾配の形成の概略を示す。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、流体低域通過フィルタ／気泡抜きが連続的な直線勾配の形成をどのように支援することができるかの概略的説明を示す。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、ハイドロゲル壁内の蛍光タンパク質の封入された直線勾配を示す。
【図１８】図１８は、異なる直径で製造された流体低域通過フィルタを用いる、平行チャネルにおける濃度勾配形成の数学的シミュレーションを示す。
【図１９】図１９は、出発間葉系幹細胞試料からの２つの細胞亜集団のＦＡＣＳソーティングのアッセイ結果を示す。細胞ソーティングは、細胞移動関連の細胞表面マーカ（ＣＤ５６）の存在または不在に基づいて駆動された。
【図２０】図２０は、スクラッチアッセイにおける、移動デバイスを用いた、２つのソートされた細胞亜集団の細胞移動応答を示す。
【図２１】図２１は、ソートされた２つの亜集団の移動パターンを示すグラフ表示である。
【図２２】図２２は、２つの幹細胞亜集団を用いて機能するデバイスの一例を示す。移動応答（ＣＤ５６）に関与する受容体の存在または不在によって区別される２つの幹細胞亜集団が、ＶＥＧＦ勾配によって指揮される移動アッセイに供された。明確な移動応答が、単純なコンピュータ・ビジョン・ソフトウェアによって観察され分析されている。アルゴリズムは、事前に確立されている移動の起点（移動レーンの始まり）と実際の細胞位置との距離を計算した。
【図２３】図２３は、細胞試料における異なる移動能力（分布）を有する細胞の区別を評価するためのデータの取得および結果のグラフ表示を示す。移行結果は、移動された個々の細胞からの合計データを用いて平均移動として、または第２のグラフに示されているように、移動距離の分布を示すより高いレベルの情報として提示することができる。興味深いことに、個々の細胞の移動能力についてのこの評価は、細胞応答における異種性のレベルを反映している。連続的なデバイス記録の下で、これは、濃度が増加する移動誘導因子の存在下での個々の細胞移動挙動に関する情報を与えることができる。本デバイスは、他の生物活性細胞エレメント（受容体、酵素）または細胞活性（細胞分化、遺伝子転写）の存在を報告し得る、蛍光細胞標識化等の他の細胞生物学技術に適合する。
【図２４】図２４は、予測された治療可能性を評価するための効力検査の一実施形態を示すグラフ表示である。
【図２５】図２５は、用量品質システムおよび安定性検査を評価するための効力検査の一実施形態を示すグラフ表示である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
＜Ｉ．  細胞＞
本明細書で使用する「細胞」という用語は、間葉系幹細胞、早期間葉系／間質前駆細胞、脂肪組織由来幹細胞、ミューズＡＴ細胞、造血細胞、造血幹細胞、血小板、クッパ細胞、破骨細胞、巨核球、顆粒球、ＮＫ細胞、内皮前駆または始原細胞、多能性細胞、ＣＤ３４＋細胞、Ｓｔｒｏ−１＋細胞、Ｓｔｒｏ−３＋細胞、ＣＤ２９＋細胞、ＣＤ１６６＋細胞、Ｔｈｙ−１＋またはＣＤ９０＋幹細胞、ＣＤ４４＋細胞、単球、白血球、リンパ球、バンドＴ細胞、ＮＫ細胞、マクロファージ、好中性白血球、好中球、好中性顆粒球およびこれらに類似するもの等の免疫細胞、成体胚性幹細胞、３つの胚ライン（内胚葉、中胚葉および外胚葉）に対応する間葉系幹細胞（ＭＳＣ）を含む、但しこれに限定されない任意の様々な細胞タイプを含み得る。間葉系幹細胞は、多能性間質または間葉細胞、早期間葉／間質前駆体、または脂肪組織由来間質／幹細胞を含んでもよく、これらは、脂肪細胞、骨細胞、軟骨細胞、筋肉および神経／膠細胞系統等の、但しこれらに限定されない様々な異なる細胞タイプの幹細胞状の前駆体として機能することができる。これらには、オステオサイト（骨細胞）、コンドロサイト（軟骨細胞）、アディポサイト（脂肪細胞）、筋芽細胞（筋細胞前駆体）、心筋細胞（心臓細胞）、ニューロンおよび星状細胞（膠細胞）が含まれる。細胞は、細胞バンクまたはそれを必要とする患者由来であってもよい。
【００６０】
本明細書で使用する「分化した」という用語は、最終的な成熟状態を達成し、よって完全に生育して特異的環境、および／または機能への生物学的特殊化、および／または適応を示す細胞を指す。典型的には、分化した細胞は、その細胞に分化関連タンパク質をコード化する遺伝子の発現によって特徴づけられる。例えば、白血球におけるＧＡＬＣの発現は、最終分化した白血球の典型例である。
【００６１】
「前駆細胞」、「始原細胞」および「幹細胞」という用語は、技術上互換的に使用され、本明細書では、潜在的に、それ自体を新しくするか、または所望される細胞型へと分化する子孫細胞を産生させるために無限数で有糸分裂することができる、多能性細胞または系統非関連の始原細胞のいずれかを指す。多能性幹細胞とは対照的に、系統関連始原細胞は、概して、表現型が互いに異なる多数の細胞型を生じさせることができないと考えられている。代わりに、始原細胞は、１つまたはおそらくは２つの系統関連細胞型を生じさせる。
【００６２】
本明細書で使用する「多能性」、「多分化能」または「多分化能性」という用語は、２つ以上の細胞型に分化する幹細胞のケイパビリティを指すためのものである。
【００６３】
本明細書で使用する「同種異系」という用語は、同一種の異なる哺乳動物に由来する任意の物質を指すためのものである。
【００６４】
本明細書で使用する「自己」という用語は、それを必要とする個体または患者に由来しかつ個体または患者に再導入される任意の物質を指すためのものである。
【００６５】
＜幹細胞＞
成体胚性幹細胞の治療可能性は、広範な研究の中心であったが、その治療品質を評価するための有効な方法は開発されていない。患者に投与されるべき幹細胞の品質の唯一の迅速な評価は、異なる細胞調製間の治療能力に関するばらつきを考慮することなく、細胞安定性または実現可能性試験（生細胞および死細胞の定量化）に対応する。
【００６６】
一方で、投与される幹細胞用量に関する情報の欠如は、多様な治療結果および臨床検査の失敗の主たる原因であり、規制エンティティが幹細胞使用を拒絶する結果となっている。
【００６７】
幹細胞の実際の治療活性は、一方で、損傷組織により分泌される異なる因子を前にした検出および特異的応答、損傷部位における移動および着床能力、および最終的に、組織のための保護および再生エレメントの分泌として分化から新たな機能組織へと変わるその再生効果を含む、複数の生物活性に依存する。損傷、移動および着床因子を記録する能力を含む細胞ホーミング（cell homing）は、確実な再生結果を得るために不可欠かつ優先的な活性である。細胞が損傷組織からのこれらのシグナルを受け入れる状態になく、よってホーミングを行うことができない場合、その治療能力は、明らかに不十分である。
【００６８】
間葉細胞とも呼ばれる間質細胞は、様々な器官を形成する機能細胞を支持する中胚葉由来の組織に対応する。この異種細胞集団は、異なる細胞型、とりわけ、器官および細胞置換の良好な機能にとって基本的なものである、線維芽細胞、様々な始原細胞および間葉系幹細胞、によって形成される。
【００６９】
成体幹細胞内では、分化後に異なる血統を形成する造血幹細胞の場合のように、始原細胞に対応するものが様々な細胞型の起源となる。
【００７０】
成体幹細胞のうちでも、間葉系幹細胞（ＭＳＣ）は、特に、３種の胚ライン（内胚葉、中胚葉および外胚葉）に属する様々な細胞型を生成することができることにおいて際立っている。これらには、オステオサイト（骨細胞）、コンドロサイト（軟骨細胞）、アディポサイト（脂肪細胞）、筋芽細胞（筋細胞前駆体）、心筋細胞（心臓細胞）、ニューロンおよび星状細胞（膠細胞）が含まれる。
【００７１】
この細胞型を異なる病理の治療に用いるための興味深い候補にしているＭＳＣの他の特性には、様々な生化学的シグナルを介して損傷組織へと補充される能力、組織修復を誘導しかつその部位における炎症反応を抑止する様々な生体分子を分泌する能力、および最後に、免疫系細胞に対するその調整機能、およびこれと同時に、免疫抗原性（それ自体の存在に反応して免疫反応を発生させる能力）の欠如、がある。他方で、ＭＳＣは、ハイポ免疫原性であって、宿主に対する拒絶または不適合性の問題を引き起こすことなく、そのより広範な治療的使用を可能にする。
【００７２】
ＭＳＣをより良く分類するために、国際細胞治療学会は、間葉系幹細胞は、標準的な培養条件下でプラスチックに接着することができ、ＣＤ７３、ＣＤ９０およびＣＤ１０５等の細胞表面マーカを提示することができ、ＣＤ４５、ＣＤ３４、ＣＤ１４、ＣＤ１１Ｂ、ＣＤ７９αまたはＣＤ１９およびＨＬＡ−ＤＲマーカを欠くことができ、かつ所定のインビトロ条件下で骨芽細胞、脂肪細胞および軟骨芽細胞から分化することもできるものに限られる、と規定している。この規定は、表現型マーカの高い異種性およびこの細胞型の機能ケイパビリティを証するものである。
【００７３】
科学的証拠は、ＭＳＣは、様々な亜集団によって形成されるが、ＭＳＣをその一部の特性とは異なるものにする、これらの細胞内に存在するソースが異なる環境因子によってもマークされること、を示しているように思われる。本発明の枠組みにおいては、亜集団は、その治療的役割または能力および所定の因子を前にした移動プロファイルに従って規定されることが望ましい。
【００７４】
ＭＳＣの異種性、および成体幹細胞を基礎として細胞治療を標準化するために必要な情報を持たないことは、治療力または治療機能を予測できるようにする迅速なインビトロ検査を開発する利便性を証する。亜集団を分類しかつ単離させるための唯一の効率的なシステムが、個々の細胞から結果的に生じる消費されたコロニーを用いてトランスクリプトームまたはプロテオーム分類を分化することを介して生じると考えれば、これは、さらに知られるところとなる。この方策は、その長いプロセス、研究費用、および広範な増殖後にこれらの細胞の機能によって被る改質に起因して、臨床上は実用的でない。
【００７５】
様々なソースから単離されるＭＳＣ試料は、明らかに不確定数の亜集団によって形成されるという事実に起因して、幹細胞分野の研究者らは、これらを異なる亜集団として個々に分類するために、試料を個々の細胞由来のコロニーの分類へ提出することが多い。これらのコロニーを異なる細胞型として識別するために、血球計算法、トランスクリプトームおよびプロテオームプロファイル、形態学的パラメータ、細胞サイズおよび増殖速度に対する新しいマーカを基礎とするグループ分け等の様々な方策または基準が実装されてきた。しかしながら、この基準は、依然として亜集団の単離および分類に対してほとんど効率的でなく、よって、個々のサブグループを所定の機能的役割または治療可能性に関連づけることができない。
【００７６】
個々の細胞に由来するコロニーを特徴づける別の基準は、分化能力である。所定の病理または損傷器官に対して優れた治療活性を示すコロニーは、前記器官を形成する細胞型に関する分化能力を示すことが多い。文献には、骨細胞および軟骨細胞の分化から、心筋細胞、ニューロン、骨格筋、インスリン産生細胞および尿細管由来の上皮細胞の分化までランク付けする幾つかの例が存在する。これらの研究が、特定の組織を修復するようにより良く調整された所定の亜集団の存在を示している点に注目することは興味深いが、同じコロニーを用いて複数の分化能力が試験される厳密な検査は行われていない。特定の亜集団を計算する試みに留まらず、これらの研究は、特定の能力を有する特別かつ一意の細胞グループを識別するが、これらが一意の母集団の一部であるか、同一の被検査能力を共有する亜集団グループの一部であるかを規定することはできない。
【００７７】
＜ＩＩ．  細胞の評価方法＞
＜移動＞
細胞移動は、複数の生物活性および細胞シグナリングに由来する細胞応答と考えられる。これは、とりわけ、再生プロセス、癌転移および免疫応答における傷害部位への幹細胞または始原細胞の効率的な送達において重要な役割を有する。このプロセスは、細胞誘引物質刺激が細胞受容体によって検査されることから始まる。これは、分極した細胞骨格の改変、細胞突起の伸長または退縮、片側の接着点形成による細胞−細胞外マトリクス（ＥＣＭ）相互作用および他の細胞切片上での同時的細胞剥離を含む、移動活性化に移される。この極性および動きは、ＥＣＭ配置によって空間的に制限され、これにより同時に、細胞へ有向細胞運動のための経路が提供される。
【００７８】
移動デバイスの一実施形態は、ハイドロゲルまたは他の物質内に封入された安定勾配を有する移動経路または古典的なチャネルバイア（channel via）（図１）またはルートシステム（図５）を有してもよく、この勾配は、封入された化合物を細胞移動部位へ計量供給することを可能にする（薬物送達）。
【００７９】
因子が反発応答を誘導する場合、勾配は、反対方向を有することになり、細胞がデバイス内部を進むにつれてますます低い濃度が提示される。
【００８０】
幾つかの実施形態において、デバイスは、細胞試料ロードシステムを有し、これにより、移動チャネルに垂直な細胞の直線的順序づけが促進される（図１、図６、図７および図８）。これにより、セルを順序正しく整列させて保つ任意のバリアを取り除いた後の移動段階を開始できるようになり、すべての細胞が移動軸に対して同じ点にあることが保証される。ロードチャンバは、検査開始前に細胞を整列させてその自由な分布を防止する様々な方策を介して開発されてもよい。これらのロードチャンバは、移動開始前（図１および図７）および個々に（図６および図８）取り外す必要がある場合も、ない場合もある。
【００８１】
移動の後、試料細胞の移動距離が計算され（スコア）、次に、細胞型および病理に特異的な統計数学モデルに値が包含される。これには、所定の病理を前にして細胞の治療応答を説明する、かつ以前に研究され、識別されかつ評価プラットフォームの一部を形成する属性または因子が含まれる。
【００８２】
＜細胞接着＞
第２の細胞接着評価デバイス（図２）は、特定の試料細胞が流れることを可能にするマイクロチャネル回路によって形成され、かつこれらのマイクロチャネルの壁への細胞接着を誘導することができる様々な因子の存在下で実施されてもよい。本デバイスは、２つの入口を含み、その一方は、好ましくは細胞接着を僅かに抑止する培地に再び懸濁される細胞流を取り込むためのものであり、第２の入口では、接着誘導因子を有する培地からの流れが注入される。接着誘導培地の流れは、チャネル回路の背面部位において細胞の流れと組み合わされ（図２の例を参照）、こうして試料に含まれる細胞の接着が促進される。
【００８３】
マイクロチャネルの壁は、細胞接着を促進する、ハイドロゲルまたは細胞接着を媒介しかつ／または接着誘導因子を放出する能力を有する他の物質等の基質、または、特定の細胞型の一般的または特異的な細胞接着を可能にするチャネル表面に吸収される基質によって、または細胞接着誘導エレメントの吸着によって覆われても、覆われなくてもよい。
【００８４】
１５分から４５分を要し得る細胞試料の流れが全て完了すると、細胞グループは、デバイス内部に接着して留まることによって応答したはずである。所定の誘導因子を前にした細胞試料接着能力の定量化は、チャネル回路内に保持される細胞の数に関連される。後に、これらの値は、第１のデバイスに関して先に表したものと同様の方法で、細胞型および病理に特有の統計数学モデルにおける分析プラットフォームに包含される。
【００８５】
図４に示されているように、デバイス内部において、移動ラインまたはレーンの勾配エレメントおよび物理的制約は、排他的な細胞接着部位によって画定されてもよく、細胞の横移動性を制限するハイドロゲルまたは他の物質を包含する必要がない。これは、細胞接着基質を提示するために吸着、共有結合または他の方法によって画定されるパターンの作成によって実現されてもよい。加えて、また同様の方法を通じて、これらの接着パターンに移動誘導因子の成長する勾配を包含することが可能である。
【００８６】
＜ＩＩＩ．  治療可能性の評価方法＞
各病理に関する治療可能性の評価に際しては、移動デバイスに含まれるハイドロゲルまたは物質に包含され得る、または、細胞接着デバイスの場合はチャネル内に灌流され得る、または包含され得る一組の因子が存在する。特定の試料の評価キットには、経済的な選択肢として、培養器、染色液および固定液、電話カメラ（例えば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標））に調整可能な顕微鏡も含まれる。分析プラットフォームは、顕微鏡によって示される画像の写真を介して情報を受け取り、これは、接着された細胞の移動スコアまたは定量化を達成できるようにするコンピュータ表示エレメントを含むプログラムまたはアルゴリズムを用いて分析される。後に、画像から定量化され、かつ先に規定された様々な因子の存在下でのアッセイに由来するデータは、特定の病理を治療するための細胞試料治療可能性の予測値をユーザに提供する統計モデルに包含される。このデータに基づいて、病理に冒された組織または器官の機能回復の可能性を表す予測値が取得される。
【００８７】
本発明によれば、デバイスおよび／またはキットは、下記の分野に適用可能である。
【００８８】
＜Ａ．  アプリケーション＞
＜細胞バンク＞
現在、細胞バンクは、その性質および治療力が未知である幹細胞の貯蔵サービスを提供している。試料を保存する前に、本デバイスは、補充基準として、かつ収集された試料の治療特性を評価するために使用される可能性もある。したがって、正しい方法またはデバイスは、様々な因子を前にした細胞応答（移動／接着）の詳細なリスト、即ち、様々な病理における潜在的な治療的使用に相関される可能性もある応答を取得することに加えて、細胞の可能性に関する情報を収集できるようにする。収集された細胞の品質に関する情報は、クライアントが、細胞収集を繰り返すこと、または収集および保存のためのさらに優れた細胞ソースを探すこと、等の、情報に基づく決定を行うことを可能にする。これは、現在細胞バンクが提供しているサービスに付加価値を与えるものとなる。
【００８９】
＜診療所および病院における細胞治療機器＞
これらの施設における本デバイスの使用は、治療前および試料解凍後の治療品質管理として有用であるべきものである。患者の細胞を後に同じ患者へ注入する（自己治療）ために単離しかつ／または拡張することが認められている施設において、これらのデバイスは、プロセスの異なる段階で細胞の良好な状態を管理することも可能であり、プロトコルが最適化され、かつ患者にとってのより優れた治療結果が保証される。さらに、本デバイスは、細胞治療のための間葉細胞研究を徹底的に短縮するために、治療を要する患者の細胞可能性を研究するために使用され、通常の研究室では１年を要する可能性もあるこの研究が、本デバイスまたはキットを用いれば２日間である。
【００９０】
＜研究＞
研究センタは、細胞治療を進歩させ続けるために、様々な細胞型、単離および拡張プロトコル、様々な治療の存在下での治療品質に対する効果、他を検査するために本デバイスを用いることも可能である。このツールは、幹細胞を用いる実験条件を標準化するために、例えば、様々な処置または状態、他の存在下での細胞効果を定量化するために、使用される可能性もある。このデバイスは、単に、細胞移動または細胞接着に関わる任意の研究分野における効率的かつロバストな移動評価に使用される可能性もある。
【００９１】
＜細胞治療会社および／または細胞生成物＞
これらのデバイスには、これらの企業の生産プロセスおよび事業において、一連の大きな価値のある使用法がある可能性もある。所与の病理または治療に関して検証されているデバイスは、拡張後に多くの治療用量を産生する原材料となる供与細胞の迅速な補充基準として使用されてもよい。これは、供与細胞が、常に、様々な生産バッチで所定の品質ならびに均質性および治療効果を有することを保証する可能性もある。拡張プロセスの間、これらのデバイスは、細胞用量の各々について、それが拡張して多数の用量を生成する際の均一な治療可能性を保証するために使用される可能性もある。また、その使用は、所定の細胞生成物の生産プロセスを最適化するための基準として機能する可能性もある。細胞が拡張して生産バッチを生成すると、これらのデバイスは、細胞生成物が確立された治療品質基準を満たしているかどうかを評価することができ、生産物を市場にリリースできるかどうかを決定する。概して、治療用量は様々な方法で適用場所へ輸送されるが、そのうちの１つが冷凍フラスコによるものである。企業は、用量の解凍および調製プロトコルを確立していて、これが、治療場所において患者への投入前に実行される。これらのデバイスは、輸送、解凍および調製プロセスが患者への治療効果に影響を与えることなく適切に実行されたことを保証するために、患者への使用に先立って細胞品質を制御することができる。このタイプの企業におけるこのタイプのデバイスの重要性は、非常に重要であり、このタイプの治療薬の規制当局によって課せられる要件となっている。
【００９２】
＜ＩＶ．  優位点＞
本移動デバイスは、使用が容易であって、成体幹細胞の治療可能性を９０％の正解率で８−１２時間から２日間以内に、または（デバイスにおけるチャネルの幾何学形状または分布に依存して）これより短期間で予測することができる。また、本デバイスは、フロー血球計算法およびＥＬＩＳＡ試験等の他の古典的な技術と比較して、かなり少ない数の細胞（５００細胞未満）を用いる。
【００９３】
接着評価デバイスの場合、治療効力の評価は、１５分から２時間以内に実行されてもよく、これもまた、必要とされる細胞試料の数は、最小限（５００細胞未満）である。
【００９４】
本発明によれば、デバイスは、急性腎障害または他の病理からの回復等の様々な治療の成功率と相関されることが可能な因子の存在下で、細胞移動または接着を評価する。これらはまた、デバイス内の細胞により提示される活性に従って細胞試料または生成物の治療変動性を計算すること、および他の高価値のアプリケーションの中でも所定の病理の治療に際して患者へ投与されるべき細胞用量を推定することも可能にする。
【００９５】
結果の読み取りは、各因子へと移動した、または各因子の存在下で接着した細胞数の単純な計数プロセスである（図９参照）。この値は、細胞治療製品会社、血液バンク、細胞治療センタまたは専門医療グループによって使用されてもよい。
【００９６】
結果分析のサポートとして、各因子へと移動した、または接着した細胞の数を、損傷回復または治療効果との因子相関を表す割合によって計量するための数学モデルを有するプラットフォームが使用される。これにより、細胞試料がその病理治療に有用か否かを計算することが期待される。これらのデバイスの使用が患者の細胞治療の成功を保証することを考慮すれば、これにより、所定の病理治療シナリオが根本的に変わり、急性の病理が慢性の、またはより進行した段階へと移行することが防止され、再生治療の成功が増加する。
【００９７】
他の優位点は、次のような未だ満たされていないニーズ、即ち、
１）  直線的で、十分に確立されかつ制御された移動誘導因子の勾配、
２）  細胞移動の容易かつロバストな定量化、
３）  移動中の細胞のリアルタイム画像化、
４）  細胞の速度、方向性および移動指数の容易な測定、
５）  走化性とランダム運動を区別する能力、
６）  単純な１ステップ（または数ステップ）プロトコルの要求、
７）  ３Ｄ細胞培養環境、
８）  運動アッセイにおいて複数の細胞型を共培養する能力、
９）  変動性の除去、
および
１０）  様々な細胞型およびアプリケーションに対応する柔軟性、
を解決している。
【００９８】
＜Ｖ．  デバイスおよびプラットフォーム＞
＜移動デバイス＞
先に述べたように、本デバイスは、細胞移動部位を画定する平行するハイドロゲルバンドまたは他の物質バンドによって形成される一連の平行なアッセイレーンまたはラインを有する（図１）。本明細書で使用するアッセイレーンまたはラインは、移動レーンまたはラインと称されてもよい。同様に、アッセイチャネルは、移動チャネルと称されてもよい。
【００９９】
幾つかの実施形態において、移動レーンまたはラインは、約１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１２μｍ、１４μｍ、１６μｍ、１８μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、９５μｍ、１００μｍ、１０５０μｍ、１１００μｍ、１１５μｍ、１２０μｍ、１２５μｍ、１３０μｍ、１３５０μｍ、１４０μｍ、１４５μｍ、１５０μｍ、１５５μｍ、１６０μｍ、１６５μｍ、１７０μｍ、１７５μｍ、１８０μｍ、１８５μｍ、１９０μｍ、１９５μｍまたは１２０μｍの幅を備える。幾つかの実施形態において、移動ラインまたはレーンは、１５０μｍである。細胞移動ラインまたはレーンは、各々、少なくとも１つの移動チャネルを形成するように等間隔で配置される。このような移動チャネルは、５個、１０個、１５個、２０個、２５個、３０個、３５個またはそれ以上の移動チャネルを備えてもよい。幾つかの実施形態では、移動チャネルの数は、１５個である。幾つかの実施形態において、移動チャネルの幅は、約１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１２μｍ、１４μｍ、１６μｍ、１８μｍ、２０μｍ、２２μｍ、２４μｍ、２６μｍ、２８μｍ、３０μｍ、３２μｍ、３４μｍ、３６μｍ、３８μｍ、４０μｍ、４２μｍ、４４μｍ、４６μｍ、４８μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、９５μｍまたは１００μｍであってもよい。幾つかの実施形態では、チャネル幅は、約５０μｍである。幾つかの実施形態において、チャネルの高さは、約１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、９５μｍまたは１００μｍであってもよい。幾つかの実施形態では、チャネルの高さは、約５０μｍである。幾つかの実施形態において、チャネルの長さは、約１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍ、２０ｍｍ、２２ｍｍ、２４ｍｍ、２６ｍｍ、２８ｍｍ、３０ｍｍ、３２ｍｍ、３４ｍｍ、３６ｍｍ、３８ｍｍ、４０ｍｍ、４２ｍｍ、４４ｍｍ、４６ｍｍ、４８ｍｍまたは５０ｍｍである。幾つかの実施形態では、チャネルの長さは、１０ｍｍである。
【０１００】
レーンの形は、上部が開いたシステムであり、移動限界は、下部および先に述べた側面構造に存する。下部は、ガラス、ポリスチレンまたはサイドバンドを構造的に支持して細胞の接着および移動を可能にすることができる他の物質で製造される可能性もある。サイドバンドに関して言えば、その機能が純粋に構造的移動の構造的限定であれば、その組成は、様々な配合の天然または合成ハイドロゲル、これらのサイドバンドを画定することができるポリマー材料である可能性もある。
【０１０１】
幾つかの天然ハイドロゲルの例は、ゼラチン、ヒアルロン酸、アルギン酸塩、アガロース、キトース、ゲランガム（ジェランガム）および／またはコラーゲンを基礎とするものである可能性もある。幾つかの合成ハイドロゲルの例は、とりわけ、ポリエチレングリコール、ポリエチレン酸、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミドおよびポリメタクリル酸メチルを基礎とするものである可能性もある。デバイスの幾つかの実施形態において、ハイドロゲルには、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＰＥＴＡ）、アクリル酸および／またはアクリルアミドを補充したポリエチレングリコールジアクリレートを基礎とする配合（ＰＥＧＤＡ）が含まれる。幾つかの実施形態において、ハイドロゲルは、少なくとも１つの移動誘導因子（後述する）またはこれらの組み合わせを備える。幾つかの実施形態において、ハイドロゲルは、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、少なくとも１０、またはこれ以上の移動誘導因子を備える。
【０１０２】
さらに、ＵＶ光により誘導される遊離基の重合のための光開始剤、この場合は、２−ヒドロキシ−４’−（２−ヒドロキシエトキシ）−２−メチルプロピオフェノンまたは２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、を添加することも必要である。これらの成分の異なる混合および異形は、一方で、ハイドロゲルの構造的性質の調整、およびハイドロゲルに封入される成分のパラメータの放出に繋がる可能性もある。幾つかの実施形態において、ハイドロゲル壁の幅は、約１５０μＭである。
【０１０３】
制御された放出は、プロテアーゼ、コラゲナーゼまたはこれらに類似するもの等の、但しこれらに限定されない放出因子の添加によって開始されてもよい。放出因子を添加した時点で、壁１ｎｍ２当たり１ｎＭにおける因子放出速度は、約６×１０−１１ｐｍｏｌ／ｎｍ２×ｈであってもよい。幾つかの実施形態では、壁１ｎｍ２当たり１ｎＭにおける因子放出速度は、約２．４×１０−７  ｐｍｏｌ／ｎｍ２×ｈであってもよい。放出速度は、約１倍、２倍、３倍、４倍、５倍、６倍、７倍、８倍増加または減少されてもよい。他の実施形態では、この速度は、約１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６だけ増加または減少されてもよい。
【０１０４】
デバイス製造の代替例の中には、移動誘導因子の構造安定性成分と制御された放出とを物理的に分離するという可能性がある（図３）。このために、２つの異なる配合のハイドロゲル、即ち、一方で、移動レーンの形成に安定した構造的支持を提供する、この場合は低分子量（２５８−７００ｋＤａ）のＰＥＧＤＡを基礎とするもの、およびもう一方で、ハイドロゲル中に封入される、因子の放出における制御エレメントの一部である第２のもの、が生成される。後者は、概して、より高い分子量のＰＥＧＤＡ、および、その配合がサイズの性質、静電的性質および封入された因子の疎水性に直接関連づけられる、負荷（アクリル酸および／またはアクリルアミド）を伴う他の単量体によって形成される。あるいは、ハイドロゲルを製造するための基材としてのゼラチンは、因子を放出するための制御エレメントを形成するために使用される。図３は、両方のエレメントのための単一のデバイスにおける包含の異なる選択肢を示す。
【０１０５】
＜細胞移動／接着を誘導する因子＞
幾つかの移動誘導因子は、限定的でなく、以下を含んでもよい：
−  トロンビン（Ｆ２）
−  インターロイキン８（ＩＬ−８、ＣＸＣＬ８）
−  １α（ＳＤＦ−１α、ＣＸＣＬ１２）細胞間質由来の因子誘導体
−  Ｗｎｔ１１  Ｗｎｔ３等のＷＮＴタンパク質
−  レプチン（ＬＥＰ）
−  インターロイキン−１３（ＩＬ−１３）
−  アンジオテンシンＩＩ（ＡＮＧＩＩ）
−  メラノーマ細胞接着分子（ＭＣＡＭ、ＣＤ１４６）
−  インターロイキン２（ＩＬ−２）
−  ＦＧＦ−２およびＦＧＦ−１等の線維芽細胞増殖因子
−  低分子ヒアルロン酸（ＬＭＷＨＡ）
−  ベータトランスフォーミング増殖因子（ＴＧＦ−β）
−  血管内皮増殖因子（ＶＥＧＦ−ＢおよびＶＥＧＦ−Ａ）
−  リゾホスファチジン酸
−  正常Ｔ細胞の発現と分泌の活性制御タンパク質（ＲＡＮＴＥＳ、ＣＣＬ５）
−  インターフェロンガンマ誘導タンパク質１０（ＣＸＣＬ１０、ＩＰ−１０）
−  単球１走化性タンパク質１（ＭＣＰ１、ＣＣＬ２）
−  マクロファージ炎症性タンパク質１α（ＭＩＰ１α、ＣＣＬ３）
−  マクロファージ炎症性タンパク質−１β（ＭＩＰ−１β、ＣＣＬ４）
−  ケモカイン（Ｃ−Ｃモチーフ）リガンド７（ＣＣＬ７）
−  マクロファージ炎症性タンパク質−３−ベータ（ＭＩＰ−３ベータ、ＣＣＬ１９）
−  ケモカイン（Ｃ−Ｃモチーフ）リガンド２１（ＣＣＬ２１）
−  ケモカイン（Ｃ−Ｃモチーフ）リガンド２５ＣＣＬ２５
−  リンパ球Ｂ化学誘引物質Ｂ（ＣＸＣＬ１３）
−  ケモカイン（Ｃ−Ｘ−Ｃモチーフ）リガンド１６（ＣＸＣＬ１６）
−  腫瘍壊死因子−α（ＴＮＦ−α）
−  肝細胞増殖因子（ＨＧＦ）
−  上皮成長因子（ＥＧＦ）
−  血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）
−  インスリン増殖因子（ＩＧＦ）
−  アンジオポエチン−１（ＡＮＧＰＴ１）
−  顆粒球コロニー刺激因子（Ｇ−ＣＳＦ）。
【０１０６】
＜ハイドロゲルに封入された勾配＞
本発明において、封入された勾配を有するハイドロゲルの形成は、図９に記述されているように実行され、一連の非重合かつ並列するハイドロゲルバンド内に勾配を分配するマイクロチャネル回路へ、連続して減少する、または離散的な濃度が包含される。この回路におけるフローが停止すると、並列するチャネルの終わりは、より高い因子濃度を有するが、その始まりは、低濃度を有する。後に、ハイドロゲルは、勾配を封入するために重合される。
【０１０７】
封入された因子の勾配濃度は、約１ｎＭから４００ｎＭまでの範囲であってもよい。幾つかの実施形態において、濃度は、約５ｎＭ、１０ｎＭ、１５ｎＭ、２０ｎＭ、２５ｎＭ、３０ｎＭ、３５ｎＭ、４０ｎＭ、４５ｎＭ、５０ｎＭ、５５ｎＭ、６０ｎＭ、６５ｎＭ、７０ｎＭ、７５ｎＭ、８０ｎＭ、８５ｎＭ、９０ｎＭ、９５ｎＭ、１００ｎＭ、１２５ｎＭ、１５０ｎＭ、１７５ｎＭ、２００ｎＭ、２２５ｎＭ、２５０ｎＭ、２７５ｎＭ、３００ｎＭ、３２５ｎＭ、３５０ｎＭ、３７５ｎＭまたは４００ｎＭを含んでもよい。
【０１０８】
マイクロチャネル回路の幾何学的形状または構成は、「ソフトフォトリソグラフィ」によって製造される。この技術は、基本的に、マイクロチップの製造に使用されるシリコンウェハ上にフォトレジスト材料（ＳＵ−８、米国マサチューセッツ州ＭｉＣｒｏＣｈｅｍ社）の薄膜を形成するものであって、ＵＶ光による３６５ｎｍ波長でのフォトマスク（ＭｉＣｒｏｔｒｏｎｉＣｓ社、ＡＤｖＡｎＣｅＤ  Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社、ＰｈｏｔｒｏｎｉＣｓ社）によるこのフィルムの露光は、設計上の透明部位にのみ光を許容する。後に、これは、９５℃で１５分間焼成され、連続的なＰＧＭＥＡ洗浄剤（プロピレングリコールメチルエーテルアセテート）およびイソプロパノール（ＩＰＡ）を用いて現像される。シリコンウェハが乾くと、ウェハ上にポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）および有機金属系触媒の混合物が置かれて８０℃で１時間焼成され、次に、シリコンウェハおよびフォトレジスト材料により形成されたモールドからＰＤＭＳが慎重に除去され、ＰＤＭＳ可撓性エラストマ内に陰画が得られる（図１０Ｃ参照）。
【０１０９】
この構造体は、（３−トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート（ＴＭＳＰＭＡ）カバーを含むポリスチレンまたはガラスプレート上に置かれ、次に、先に述べたように、非重合ハイドロゲル配合物が光開始剤と共にロードされて勾配因子が形成される。勾配がロードされて形成されると、ハイドロゲルがＵＶを用いて重合され、形成された勾配が封入される。
【０１１０】
＜接着デバイス＞
移動デバイスの場合と同様に、接着を誘導する因子の存在下で細胞マイクロフローおよび培地を生成するように設計されるマイクロチャネル構造体は、「ソフトフォトリソグラフィ」技術を用いて製造される。マイクロチャネル設計は、図２または図１０Ｃに提示されているもののように変わってもよい。
【０１１１】
細胞接着を促進するために、マイクロチャネルは、コラーゲン、ゼラチン、フィブロネクチン、セレクチン−Ｅまたはセレクチン−Ｐ等のタンパク質成分、ならびにヒアルロン酸、セルロース、ヘミセルロース、キトサン等の多糖類の吸着を介してカバレッジプロセスへ供されてもよい。代替的なカバレッジ生成プロセスは、追加的に細胞接着誘導因子を封入することができる同じ上述の成分で構成されるハイドロゲル層の形成を含む。これらの誘導成分は、ハイドロゲルから、細胞が流れるチャネルルーメンへ制御された方法で放出されてもよい。
【０１１２】
＜ＶＩ．  キット＞
本明細書では、以下のコンポーネント、即ち、移動デバイス、接着デバイス、培養試薬、および発現試薬、を含むキットを提供する。本キットは、遠心分離機アダプタ、培養プラットフォーム、顕微鏡アダプタ、および勾配分画および鉱油を含むバブルトラップ流体低域通過フィルタを含むアクセサリを含んでもよい。本キットは、細胞集団の細胞移動および細胞接着を評価するためのソフトウェアを備える。このようなソフトウェアは、試料における細胞集団の治療可能性の分析に有用である。このソフトウェアは、細胞の移動、接着、および予測モデルを評価するためのアルゴリズムを含む。
【０１１３】
上記の開示から認識できるように、本発明は、多様なアプリケーションを有する。本発明を以下の実施例によってさらに説明するが、これらは単なる例示であって、本発明の定義および範囲を如何様にも限定するためのものではない。
【０１１４】
＜実施例１：移動デバイスの設計＞
デバイスの幾何学形状および設計の幾つかの実施例は、様々なアプリケーションに繋がり得る。本発明の標準設計のうちの１つは、各移動ライングループがハイドロゲル（例えば、サケまたはウシのゼラチンから形成される）または様々な因子を封入する他の物質によって形成される、一組の移動デバイスに対応する（図５Ａ）。図１１Ａには、ゼラチンハイドロゲル材料の効果および等高線プロットが示されている。図１１Ｂは、ゼラチン溶液（７％）の融解特性を示す。この場合は、特定の細胞試料の移動能力が様々な因子を前にして定量化されている。第２の設計は、細胞のロード部位から反対方向へ延びる２つの移動因子勾配の存在を含む（図５Ｂ）。この場合は、異種細胞試料に含まれる細胞グループの差異の存在を調べ、かつ所定の細胞亜集団を、どちらか一方の封入因子に対するその選好的な移動応答に従って識別しかつグループ化することが可能である。この最後の設計は、３つ、４つまたはそれ以上の因子勾配が単一の細胞試料に対して同時に移動誘導をするように拡張されてもよい。同じ細胞アッセイおよび同じ集団内により多くが存在する因子の拡張は、これらの細胞試料の集団異種性に関する貴重な情報を提供する可能性もある（図５Ｃ）。
【０１１５】
＜実施例２：例示的なデバイスアッセイ調製プロトコル＞
細胞は、当技術分野で知られる手段によって収穫されてもよい。細胞は、次に、単にデバイスの上に滴下することによってデバイスに装填され、遠心分離によって、因子の濃度がより低い開始位置に対応するデバイスの一端へ移動される。培養培地および活性化因子放出が追加され、デバイスが３７℃および５％ＣＯ２で８〜１２時間培養されると、アッセイが開始する。細胞の数を制御するために、細胞は、洗浄され、かつＤＡＰＩで、または核ＤＮＡに結合できる任意の色素で染色されてもよい。
【０１１６】
図１２Ａは、デバイスの一例を示す。デバイスは、３５ｍｍのポリステレン培養皿の上に置かれ、かつ、細胞滴下および遠心分離後の移動レーンの始まりにおける細胞試料の位置合わせをアシストする細胞ローディング壁と、移動誘導因子の封入された勾配を含むコラーゲンベースのハイドロゲル壁と、可変幅（１〜５０μｍ）を有する移動レーン（横方向をハイドロゲル壁で限定されてもよく、細胞培養用に処理されたポリステレン底面を有する）とから成る。本デバイスは、天井が開放された一連の平行チャネルを含み、培養および移動アッセイの間にペトリ皿に入った培地へ完全にアクセスすることができる。チャネルおよび細胞ローディング壁は、保管条件（滅菌ＰＢＳ  １Ｘ内４℃）で目立った放出なしに可溶性因子を封入することができるコラーゲンベースのハイドロゲルで製造される。
【０１１７】
各移動レーンの始めに位置決めされる細胞の数は、滴下される細胞試料の体積、細胞サイズおよび細胞量に依存する。おおまかには、全体積１０μＬ中４０個の細胞／μＬ（直径１０μｍの細胞サイズ）は、遠心分離ステップ後の各移動レーンの始まりにおいて３０個から５０個の細胞樹立を可能にする。さらに、ハイドロゲル壁は、悉く、始端から終端まで直線的に増加する濃度の移動誘導因子を含有するように製造され、この場合、最小および最大濃度は、デバイスの製造中に予め規定されかつ制御される。デバイス内に提示される所望の低濃度および高濃度は、封入された因子の勾配傾斜を決定する。移動中の増殖を阻止するために、移動レーンの始まりに細胞を局在化させた後、デバイスは、特定の細胞用の適切な遊離ＦＢＳ培地で培養されてもよい。培地は、因子放出活性化剤を補充され、ハイドロゲルから移動レーンへの封入された因子の制御された送達が開始される。移動レーンに沿って移動する細胞は、移動レーンの終端に近づき始めるにつれて、増大する量の放出因子を検出し始める。増加する濃度は、細胞移動を方向づける。
【０１１８】
＜封入された因子の制御された放出＞
移動アッセイを開始する前に、添加された放出活性化剤（例えば、コラゲナーゼ等のプロテアーゼ）が、封入された因子（例えば、ＶＥＧＦ）の移動レーンへの送達をトリガし、チャネルに沿って因子の直線的な濃度勾配が形成される（図１２Ｂ）。細胞は、増加する因子濃度を検出し、その移動をより高い濃度へと方向づける。因子放出の速度は、培養培地に補充される放出活性化剤の濃度によって制御される。活性化剤は、開放された移動チャネルに沿って安定した勾配を作り出す生物学的細胞不活性試薬である。放出因子源であるハイドロゲル壁からの細胞の近接性に起因して、有向細胞移動を誘導するには、極く少量の活性化剤で足りる。放出活性化剤は、基本的に、重合したハイドロゲル形成物質を分解し、かつハイドロゲル内の封入された移動因子は、緩慢な分解中に制御可能な放出である。
【０１１９】
コラゲナーゼは、ハイドロゲルの分解によるＶＥＧＦの放出を、場合によっては大幅に４０％も増加させることが示されている（図１４）。図１５は、ＶＥＧＦ分解をパーセントで示している。図１６は、コラゲナーゼを含む場合と含まない場合の、骨髄間葉系幹細胞（ＢＭ  ＭＳＣ）を用いる１２時間のスクラッチ検査アッセイを示し、コラゲナーゼが細胞移動を促進することが示唆されている。デバイスは、様々な条件下で保管されてもよい。デバイスは、滅菌ＰＢＳ  １Ｘにおいて４℃で保持されることが可能である。あるいは、デバイスは、凍結保存培地において−２０℃に保持されてもよい。長期保管後、デバイスは、移動アッセイ前に、ＰＢＳ１Ｘ内での一晩の洗浄ステップにより凍結保存剤を除去する必要がある。特定の因子供給者により事前に確立された活性アッセイを用いて、封入された因子の生体活性の保全が検査される。さらに、デバイスは、ガマ照射（gama irradiation）によって滅菌されてもよい。下表１は、ある例示的デバイスにおける技術特性を要約したものである。
【０１２０】
【表１】
2018505691.tif 000003
【０１２１】
＜実施例３：例示的な移動アッセイプロトコル＞
＜細胞ローディング＞
細胞を採取し、これらを再懸濁して４×１０５細胞／ｍＬの濃度にする。遠心分離機アダプタを、バイオセーフティキャビネット内に置く（図１３Ａ参照）。遠心分離機アダプタの上にデバイスを置き、デバイスからストレージバッファを取り出し、ローディング壁に残っているものを含めてバッファを取り外す（図１３Ａ参照）。遠心分離機アダプタに（蓋なしの）デバイスを置いて６０度傾斜させ、開いたペトリ皿プレートの内側を右または左に向ける。先に得た細胞液１０μＬをロードする。図１３Ｂに示されているように、ローディングは、精確に行われ、かつ全ローディング壁に渡って十分に分散されなければならない。
【０１２２】
ペトリ皿の蓋でデバイスを閉じ、それぞれの蓋を用いて遠心分離機アダプタにキャップをし、細胞を１８０×ｇで５分間回転させる。アダプタを開き、デバイスを開いて、デバイスの端に存在していれば液体を取り除き（図１３Ｃ参照）、図１３Ｂに示されているように１５μＬの培養培地を加える。培養器の上にデバイスを４５〜６０分間置く。培養時間に渡って傾きを保つために、培養器を用いる（図１３Ｄ参照）。細胞接着のための培養の後、図示されているように、２ｍＬのＰＢＳでデバイスを洗浄する（図１３Ｅ参照）。始点に全てのセルが接着していることを確認する。２ｍＬの適切な培養培地および活性化因子放出の添加へと進み、３７℃および５％ＣＯ２で８〜１２時間培養してアッセイを開始させる（図１３Ｅ参照）。
【０１２３】
＜細胞染色および結果＞
培地の除去、および２ｍＬのＰＢＳによる洗浄へと進む。ＰＢＳを除去し、図１３Ｆに示すようにのみ、デバイス上に５０μＬのＤＡＰＩ蛍光試薬を加えて室温で１０分間培養する。２ｍＬのＰＢＳで２回洗浄する。２ｍＬのＰＢＳを加え、図１３Ｇに示されているように、デバイスの４Ｘまたは１０Ｘ対物レンズを用いて写真を撮る。
【０１２４】
＜実施例４：直線勾配の形成＞
平行する一連のチャネルを規定された因子の直線勾配で満たすことができるマイクロ流体システムを生成するために、「流体低域通過フィルタ」を作製した。流入管は、低下または上昇する因子濃度において、鉱油等の疎水性でより低密度の溶液の体積によって分離された一連の分画を含む。低域通過フィルタは、フィルタ上部における油滴の堆積によって鉱油を除去することができる、より幅広の円筒チャンバであり、これは、より低密度のオイルによって駆動される。この油の除去により、様々な分画が結合できるようになり、かつ流速および低域通過フィルタの直径に依存して、平行するチャネルに入る前に隣接する分画間に濃度拡散が生じる。これにより、段階的な濃度勾配が平行するチャンネルにおける連続的な直線勾配に変わる。図１７は、勾配形成の略図を示す。
【０１２５】
＜実施例５：流体低域通過フィルタのシミュレーション＞
平行するマイクロ流体チャネルに勾配が注入されて、勾配の一方の端がチャネルの始まりに置かれ、かつもう一方の端がチャネルの終わりに置かれると、ＵＶ光を用いる誘導によってハイドロゲルが重合される。これにより、因子の勾配が、重合されたハイドロゲルの内部へと隔離または封入される。重合の後は、ＰＤＭＳ陰性モールドを取り除くことができ、デバイスは、洗浄、滅菌ステップおよび活性化剤試薬を用いる活性化を経て、使用できる状態になる。図１８に示されているシミュレーションでは、様々な直径の低域通過フィルタを用いる、平行するチャネルにおける濃度勾配を見ることができる。
【０１２６】
＜実施例６：亜集団ソートの検証＞
デバイスが、実際に様々な移動能力を有する細胞亜集団に従って細胞を区別しているかどうかを試験するために、細胞をＦＡＣＳでソートした。アッセイの結果は、細胞が、表面細胞マーカＣＤ５６の存在または不在に従って亜集団別にソートされたことを示している（図１９）。図２０は、スクラッチアッセイおよび移動デバイスにおける細胞移動を示すデジタル写真を示し、かつ図２１は、移動デバイスから得た細胞亜集団の移動パターンを示すグラフ表示である。
【０１２７】
＜実施例７：デバイスのアプリケーション、検証および操作のモデル＞
８週齢のラット（約１８０ｇ）に対して５／６腎摘出術が行なわれた慢性腎障害の前臨床動物モデル（文献：Ｄｒｕｇ  ＤｉｓＣｏｖ  ＴｏＤＡｙ  Ｄｉｓ  ＭｏＤｅｌｓ．  ２０１０；  ７（１−２）：１３-１９，ＭｏＤｅｌｓ  ｏｆ  ＣｈｒｏｎｉＣ  ＫｉＤｎｅｙ  ＤｉｓｅＡｓｅ）において、異なる細胞試料からの間葉細胞の１×１０６静脈内注射による腎摘出１日後の治療は、２４時間以内に採取された尿内のタンパク量（タンパク尿）等、変化した機能回復レベルが測定されたことを提示している。これは標準化モデルであるという事実に起因して、組織の機能回復レベルは、注入モデルにおける細胞の治療品質に依存する。間葉系幹細胞治療を受けていないラットでは、タンパク尿の増加または漸進的増加は、１日当たり４．５ｍｇであり、８４日後には、合計約４００ｍｇのレベルに達する（２４時間で尿を介して排泄されるタンパク質の総量）。慢性腎障害で間葉系幹細胞治療を行なう動物モデルの場合、１日当たり０．７ｍｇから３．５ｍｇの範囲で段階的なタンパク尿レベルの低下が観察される。７０日目以降、一部の症例において、観察されたタンパク尿レベルは、１日当たり−３ｍｇまでの減少で回帰状態にあった。
【０１２８】
異なる年齢の女性の月経組織から間葉系幹細胞を単離し、異なる患者から臍帯間葉細胞も単離した。様々な実験グループは、名称を、高度に拡張された増殖に対する限定的成長または増殖、多様な状態または部分的酸素ストレス（正酸素症および低酸素症）、解凍および即時注入、および解凍、調整および注入、とされてもよい。タンパク尿データから測定した異なる因子および組織回復に関する実験的な移動データセットを、異なる治療に供された各細胞試料から入手した。回復度は、線形的に定量化されたデータセットにおける可変応答に対応し、回復１００％は、１日当たり０．７ｍｇの漸増線（間葉系幹細胞の接種から７０日後に計算される）を含み、かつ０％は、ネガティブコントロールに等しい漸増線に対応する（１日当たり４．５ｍｇ）。デバイス内の各因子を前にして細胞の移動または接着を定量化するために、コンピュータ・ディスプレイ・プログラムを用いて画像分析を実行し、平均Ｘｉ挙動ベクトルを計算した。各試料を基礎とし、かつ治療が異なる細胞グループからの異なる試料を考慮して、以下のデータを得た：
（Ｙ、ＸＡ、ＸＢ、ＸＣ、ＸＤ、Ｘｅ、Ｘｆ、Ｘｇ）
Ｙ＝治療効力（測定単位、パーセント）
Ｘｉ＝因子ｉに曝露された細胞１００個の移動ベクトル（ｍ−７で測定）
【０１２９】
段階的な回帰方法（ステップワイズ回帰）を用いて治療可能性予測モデルを作成するために、このデータにより形成されるマトリクスを構築した。最初の例で用いた誘導因子は、ＩＬ−８、ＩＬ−２、ＳＤＦ−１α、ＣＸＣＬ１０、ＣＣＬ２、ＴＧＦ−ベータ、ＬＭＷＨＡおよびＣＣＬ７であった。後に、０．９８を超える相関値を有する予測モデルを取得し、慢性腎損害モデルにおけるタンパク尿レベルの回復予測因子としてＳＤＦ−１α、ＣＸＣＬ１０、ＴＧＦ−ベータおよびＣＣＬ２を単離し、以下のベータ標準化係数値、各々０．７４４、０．０７７、０．２３２および０．０６２、を提示した。細胞接着デバイスを用いて値を得る場合、相関値、因子識別およびそれらの係数は、移動キットで得られる値からさほどかけ離れていない。この前臨床アッセイで得られたデバイスおよび統計モデルは、細胞生成物の産生の異なる生産段階および患者への注入において治療品質管理のためのキットとして使用される可能性もある（補充、拡張、市場への生産バッチおよび患者への注入に先立つ品質検査）が、この動物モデルの場合は、その妥当性が証明される。したがって、臨床アッセイでは、モデルの妥当性を検証しなければならず、かつ必要であれば、ヒト患者の症例に合わせてモデルを修正しかつ調整する。
【０１３０】
＜参照による組み込み＞
本出願を通じて引用された全ての引例、特許出願、特許および公開特許出願、ならびに図面および配列表の内容は、個々の刊行物または特許が参照により具体的かつ個別に組み込まれているかのように、その全体が参照により本明細書に含まれる。内容に矛盾がある場合、本明細書におけるあらゆる定義を含み、本出願が優先する。
【０１３１】
＜等価物＞
当業者には、本発明において、添付の特許請求の範囲に記載された発明の精神および範囲を逸脱することなく、形態および詳細に様々な変更を行ない得ることが理解されるであろう。当業者は、単なる日常的な実験を用いて、本明細書に記載されている発明の具体的な実施形態に対する多くの等価物を認識するか、確認することができるであろう。発明対象の特有の実施形態について論じたが、上述の明細は、例示的なものであって、限定的なものではない。本明細書を検討すれば、当業者には、本発明の多くの変形形態が明らかとなり得る。本発明の全範囲は、特許請求の範囲ならびにその等価物の全範囲、および明細書ならびにそのような変形形態を参照することによって決定されるべきである。このような等価物は、添付の特許請求の範囲に包含されることが意図される。
【図１】
2018505691.tif 000004
【図２】
2018505691.tif 000005
【図３】
2018505691.tif 000006
【図４】
2018505691.tif 000007
【図５】
2018505691.tif 000008
【図６】
2018505691.tif 000009
【図７】
2018505691.tif 000010
【図８】
2018505691.tif 000011
【図９】
2018505691.tif 000012
【図１０】
2018505691.tif 000013
【図１１Ａ】
2018505691.tif 000014
【図１１Ｂ】
2018505691.tif 000015
【図１２Ａ】
2018505691.tif 000016
【図１２Ｂ】
2018505691.tif 000017
【図１３Ａ】
2018505691.tif 000018
【図１３Ｂ】
2018505691.tif 000019
【図１３Ｃ】
2018505691.tif 000020
【図１３Ｄ】
2018505691.tif 000021
【図１３Ｅ】
2018505691.tif 000022
【図１３Ｆ】
2018505691.tif 000023
【図１３Ｇ】
2018505691.tif 000024
【図１４】
2018505691.tif 000025
【図１５】
2018505691.tif 000026
【図１６】
2018505691.tif 000027
【図１７Ａ】
2018505691.tif 000028
【図１７Ｂ】
2018505691.tif 000029
【図１７Ｃ】
2018505691.tif 000030
【図１８】
2018505691.tif 000031
【図１９】
2018505691.tif 000032
【図２０】
2018505691.tif 000033
【図２１】
2018505691.tif 000034
【図２２】
2018505691.tif 000035
【図２３】
2018505691.tif 000036
【図２４】
2018505691.tif 000037
【図２５】
2018505691.tif 000038
【国際調査報告】
2018505691.tif 000039
2018505691.tif 000040