(57)【要約】  本明細書で提供されるのは、光検出可能センサなどのセンサを検出するためのデバイス、システム、および方法である。本明細書に記載のデバイスまたはシステムは、ウェルのアレイ内の複数のウェルのうちの少なくとも１つのウェルに光を向けるように構成された照明アセンブリと、ウェルからの信号を検出するように構成された検出アセンブリとを含むことができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）励起源からの光をウェルのアレイのうちの複数のウェルに向けるように構成された照明アセンブリであって、前記複数のウェルの各ウェルは細胞を受け入れるように構成され、前記励起源からの光の少なくとも一部は前記複数のウェルの各ウェルの少なくとも一部を照明して少なくとも部分的に照明されたウェルを形成する、照明アセンブリと、
（ｂ）（ｉ）前記複数のウェルの各ウェルから信号を収集し、前記複数のウェルの各ウェルからの信号の収集は実質的に並行して行われ、
（ｉｉ）前記複数のウェルの各ウェルから前記信号を対応する検出器に転送し、レンズは前記複数のウェルの各ウェルからの前記信号の少なくとも一部を前記対応する検出器に集束させるように構成され、前記転送は実質的に並行して行われ、前記複数のウェルの各ウェルからの信号の少なくとも一部は独立した検出器に転送される、ように構成された検出アセンブリと、
を含み、
約１００ヘルツ（Ｈｚ）より大きい、前記複数のウェルにわたる信号のサンプリングレートを含む、
システム。
【請求項２】
前記複数のウェルのうちの各ウェルからの前記信号の収集は同時に行われる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数のウェルの各ウェルからの２つ以上の信号の収集が実質的に並行して行われる、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記複数のウェルは５ウェルを超える、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数のウェルの各ウェルからの２つ以上の信号の収集が、約２０秒未満の時間枠内に行われる、
請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
透過光を前記複数のウェルの各ウェルに供給するように構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記検出アセンブリは、透過光の入射経路と実質的に平行な軸に沿って前記複数のウェルの各ウェルから信号を収集するように構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記検出器は光学検出器である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記信号は光信号を含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記信号は前記検出器によって電流信号に変換される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記サンプリングレートは、約８，０００Ｈｚから約１２，０００Ｈｚである、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記検出アセンブリは信号収集光学系を含み、前記信号収集光学系の開口数は約０．２から約０．８である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記信号収集光学系の前記開口数は、約０．５である、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数のウェルのうちの少なくとも１つのウェルは実質的に完全に照明されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
検出器に転送される信号の面積に対する信号が収集されるウェルの面積の比は、約１：０．５から約１：１．５である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記比は、約１：１である、
請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記照明アセンブリは励起光学系を含み、前記複数のウェルのそれぞれへの前記励起光学系の焦点距離は、前記複数のウェルのうちの対応するウェルから前記信号を収集する前記信号収集光学系の焦点距離よりも長い、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記励起源の光強度の変化は、約１ミリ秒未満の応答遅れを有する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記照明アセンブリは２つ以上の励起源を含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記２つ以上の励起源は異なる、
請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記２つ以上の励起源は同じである、
請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記励起源は、前記複数のウェルのうちの１つまたは複数のウェルに約５ミリワット／平方ミリメートル（ｍＷ／ｍｍ２）を超える光強度を提供する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記励起源は、前記複数のウェルの各ウェルに約５ｍＷ／ｍｍ２を超える光強度を提供する、
請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記光は、約１０−７から約１０−５メートルの波長を含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記光は、約４００から約８００ナノメートル（ｎｍ）の波長を含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記検出アセンブリは、約４００から約１０００ｎｍの波長で前記複数のウェルの各ウェルから前記信号を収集する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記信号は前記複数のウェルの各ウェルから対応する検出器に転送される、
請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記対応する検出器はフォトダイオードを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項２９】
前記フォトダイオードは、ｐ−ｉ−ｎ（ＰＩＮ）フォトダイオード、ｐ−ｎ（ＰＮ）フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、ショットキーフォトダイオード、またはそれらの任意の組み合わせを含む、
請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記フォトダイオードは、蛍光、燐光、発光、またはそれらの任意の組み合わせを検出する、
請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
前記対応する検出器は、約１０−７から約１０−５メートルの波長を含む光を検出するように構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３２】
前記検出アセンブリは複数の対応する検出器を含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記複数の対応する検出器のうちの各対応する検出器は、前記複数のウェルのうちの異なるウェルに対応する、
請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記複数のウェルはウェルのアレイである、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３５】
前記複数のウェルは、少なくとも約１６個のウェル、３２個のウェル、９６個のウェル、または３８４個のウェルを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３６】
フィルタをさらに含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３７】
前記フィルタはエミッションフィルタを含む、
請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
複数のレンズと複数の検出器とをさらに含み、前記複数の検出器の各検出器は前記複数のレンズのうちの１つのレンズに動作可能に接続されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３９】
前記レンズは集束レンズを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４０】
前記レンズは単一のコリメーションレンズを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４１】
前記検出アセンブリは増幅器をさらに含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４２】
前記増幅器は、搭載トランスインピーダンス増幅器を含む、
請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記複数のウェルの各ウェルは複数の細胞を含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４４】
前記複数のウェルの少なくとも一部は光検出可能センサを含む、
請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
約１ミリ秒から約１分の範囲の期間内に、前記複数のウェルの各ウェル内の前記光検出可能センサの活性化の有無を検出する、
請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
約１ミリ秒未満で、約５／１０ｍＶ細胞膜電位変化を超える信号対雑音比で、前記複数のウェルの各ウェル内の前記光検出可能センサからの信号の強度の変化を測定する、
請求項４４に記載のシステム。
【請求項４７】
前記光は時限光パルスを含む、
請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記時限光パルスの持続時間は約１００ミリ秒未満である、
請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
前記時限光パルスは１つまたは複数の波長を含む、
請求項４７に記載のシステム。
【請求項５０】
前記光検出可能センサからの前記信号の強度の変化は、前記複数の細胞のうちの少なくとも１つの細胞を、チョップ１タンパク質、チョップ２タンパク質、チョップ１またはチョップ２タンパク質に対して少なくとも約５２％の配列相同性、約５２％の配列長、またはそれらの組み合わせを有する発現タンパク質、ＬｉＧｌｕＲ、またはそれらの任意の組み合わせと接触させることから生じる、
請求項４６に記載のシステム。
【請求項５１】
前記光検出可能センサからの前記信号の強度の変化は、（ｉ）イオンチャネルまたはＧタンパク質の光媒介リガンド活性化、（ｉｉ）ケージドリガンドまたはその塩または酵素基質またはその塩の光誘導放出、または、（ｉｉｉ）それらの任意の組み合わせ、から生じる、
請求項４６に記載のシステム。
【請求項５２】
前記酵素基質またはその塩は、グルタミン酸塩、カルシウム、ヌクレオチド−リン酸塩、それらの任意の塩、またはそれらの任意の組み合わせである、
請求項５１に記載のシステム。
【請求項５３】
前記光検出可能センサは、（ｉ）細胞膜電位、（ｉｉ）細胞内イオン濃度、（ｉｉｉ）タンパク質構造、または（ｉｖ）それらの任意の組み合わせ、の変化を検出するためのセンサを含む、
請求項４４に記載のシステム。
【請求項５４】
前記センサは、細胞内のイオン濃度の変化を検出し、前記センサは、フラ−２、インド−１、フルオ−３、フルオ−４、フルオ−５Ｆ、フルオ−５Ｎ、ロード−２、カルシウムグリーン、カルシウムレッド、フラレッド、クイン−２、これらのいずれかの塩、またはそれらの任意の組み合わせを含む、
請求項５３に記載のシステム。
【請求項５５】
前記センサは前記細胞膜電位の変化を検出し、前記センサは、ＪＣ−１ヨウ化物（ＣＡＳ番号４７７２９−６３−５）、ＪＣ−１（ＣＡＳ番号３５２０−４３−２）、ｄｉ−３−ＡＮＥＰＰＤＨＱ、ｄｉ−４−ＡＮＥＰＰＳ（ＣＡＳ番号９０１３４−００−２）、ｄｉ−８−ＡＮＥＰＰＳ（ＣＡＳ番号１５７１３４−５３−７）、ＤｉＢＡＣ４（３）（ＣＡＳ番号７０３６３−８３−６）、ＢｅＲＳＴ、Ｄｉ−４−ＡＮＢＤＱＢＳ、ＶＦ２．１．Ｃ１、ＲＨ２３７（ＣＡＳ番号８３６６８−９１−１）、ＲＨ４１４（ＣＡＳ番号１６１４３３−３０−３）、ＲＨ４２１（ＣＡＳ番号１０７６１０−１９−５）、ＲＨ７９５（ＣＡＳ番号１７２８０７−１３−５）、これらのいずれかの塩、またはそれらの任意の組み合わせを含む、
請求項５３に記載のシステム。
【請求項５６】
前記センサは前記細胞内のイオン濃度の変化を検出し、前記イオンは、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、水素イオン、塩素イオン、またはそれらの任意の組み合わせである、
請求項５３に記載のシステム。
【請求項５７】
前記複数のウェルは複数の細胞および培地を含む、
請求項１記載のシステム。
【請求項５８】
前記培地の少なくとも一部は光検出可能センサを含む、
請求項５７に記載のシステム。
【請求項５９】
約１ミリ秒から約１分の範囲の期間内に、前記複数のウェルの各ウェル内の前記光検出可能センサの活性化の有無を検出する、
請求項５８に記載のシステム。
【請求項６０】
前記光検出可能センサは、（ｉ）細胞膜電位、（ｉｉ）細胞外イオン濃度、（ｉｉｉ）タンパク質構造、または（ｉｖ）それらの任意の組み合わせ、の変化を検出するためのセンサを含む、
請求項５８に記載のシステム。
【請求項６１】
前記複数の細胞は、自発的に電気的に活性な細胞、光学的に歩調のとられた興奮性の細胞、またはそれらの組み合わせを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６２】
前記複数の細胞は、前記自発的に電気的に活性な細胞を含み、前記自発的に電気的に活性な細胞は、心筋細胞、皮質ニューロン、後根神経節ニューロン、またはそれらの任意の組み合わせを含む、
請求項６１に記載のシステム。
【請求項６３】
前記複数の細胞は前記光学的に歩調のとられた興奮性細胞を含み、前記光学的に歩調のとられた興奮性細胞は心室筋細胞、骨格筋細胞、またはそれらの組み合わせを含む、
請求項６１に記載のシステム。
【請求項６４】
前記複数のウェルの各ウェル内の前記複数の細胞は、約５０細胞未満である、
請求項４２に記載のシステム。
【請求項６５】
前記複数のウェルの各ウェル内の前記複数の細胞は、少なくとも約１，０００個の細胞である、
請求項４２に記載のシステム。
【請求項６６】
請求項１に記載のシステムと使用説明書とを含むキット。
【請求項６７】
容器をさらに含む、
請求項６６に記載のキット。
【請求項６８】
光検出可能センサをさらに含む、
請求項６６に記載のキット。
【請求項６９】
前記容器は光検出可能センサを含む、
請求項６６に記載のキット。
【請求項７０】
データベースをさらに含む、
請求項６６に記載のキット。
【請求項７１】
前記使用説明書は、ヒト遅延整流性カリウムイオンチャネル遺伝子（ｈＥＲＧ）スクリーニングのための説明書を含む、
請求項６６に記載のキット。
【請求項７２】
前記使用説明書は、無傷の心筋細胞に対して分子またはその塩をスクリーニングするための説明書を含む、
請求項６６に記載のキット。
【請求項７３】
前記使用説明書は、心筋細胞安全性薬理学スクリーニングのための説明書を含む、
請求項６６に記載のキット。
【請求項７４】
１つまたは複数の光検出可能センサと、請求項１に記載のシステムと共に光検出可能センサを使用するための説明書と、を含むキット。
【請求項７５】
無傷の心筋細胞をさらに含む、
請求項７４に記載のキット。
【請求項７６】
キットの製造方法であって、
請求項１から６５のいずれか一項に記載のシステムと使用説明書とを組み合わせるステップを含む方法。
【請求項７７】
前記照明アセンブリおよび前記検出アセンブリを形成するステップを含む、
請求項１に記載のシステムの製造方法。
【請求項７８】
ｈＥＲＧスクリーニングの方法であって、
請求項１に記載のシステムを用いてｈＥＲＧスクリーニングを実施するステップ、
を含む、方法。
【請求項７９】
無傷の心筋細胞に対して分子またはその塩をスクリーニングする方法であって、
請求項１に記載のシステムを用いて前記無傷の心筋細胞に対して前記分子またはその塩をスクリーニングするステップ、
を含む方法。
【請求項８０】
複数の細胞中の光検出可能センサを検出する方法であって、
請求項１に記載のシステムを用いて前記複数の細胞内の前記光検出可能センサを検出するステップを含む、
方法。
【請求項８１】
複数の細胞中の光検出可能センサを検出する方法であって、
複数のウェルから信号を収集するステップであって、前記収集は実質的に並行して行われる、ステップと、
約１００Ｈｚよりも大きい、前記複数のウェルにわたるサンプリングレートで前記信号を検出するステップと、
を含む、方法。
【請求項８２】
複数の細胞中の光検出可能センサを検出する方法であって、
（ａ）複数のウェルを含むウェルのアレイを提供するステップであって、前記複数のウェルの各ウェルは、前記複数の細胞のうちの少なくとも１つの細胞を含み、前記複数の細胞のうちの少なくとも一部分は前記光検出可能センサを含む、ステップと、
（ｂ）励起源からの光を前記複数のウェルの各ウェルに向けて前記複数のウェルの各ウェルの少なくとも一部を照明し、少なくとも部分的に照明されたウェルを形成するステップと、
（ｃ）前記複数のウェルの各ウェルから信号を収集するステップであって、前記収集は実質的に並行して行われる、ステップと、
（ｄ）前記複数のウェルの各ウェルから対応する検出器に前記信号を転送するステップであって、レンズは各ウェルからの前記信号の少なくとも一部を前記対応する検出器に集束させるように構成され、前記転送は実質的に並行して行われ、
前記信号は、前記光検出可能センサの活性化の存在または不在を確認し、前記複数のウェルにわたるサンプリングレートは、約１００Ｈｚより大きい、ステップと、
を含む、方法。
【請求項８３】
複数の細胞における分子またはその塩の生物学的活性をスクリーニングする方法であって、
（ａ）前記複数のウェルのうちの少なくとも一部に前記分子またはその塩を添加するステップであって、前記複数のウェルのうちの１つのウェルは前記複数の細胞のうちの少なくとも１つの細胞を含む、ステップと、
（ｂ）前記複数のウェルの各ウェル内のセンサの活性化の有無を検出するステップであって、前記検出は実質的に並行して行われ、前記複数のウェルにわたるサンプリングレートは約１００Ｈｚより大きい、ステップと、
を含む、方法。
【請求項８４】
前記センサは光検出可能センサを含む、
請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
前記複数の細胞は心筋細胞を含む、
請求項８３に記載の方法。
【請求項８６】
複数の細胞中の分子またはその塩の生物学的活性をスクリーニングする方法であって、
（ａ）複数のウェルを含むウェルのアレイを提供するステップであって、前記複数のウェルの各ウェルは前記複数の細胞のうちの１つの細胞を含み、前記複数の細胞のうちの少なくとも一部分はセンサを含む、ステップと、
（ｂ）前記複数のウェルの少なくとも一部に前記分子またはその塩を添加するステップと、
（ｃ）励起源からの光を前記複数のウェルの各ウェルに向けて前記複数のウェルの各ウェルの少なくとも一部を照明し、少なくとも部分的に照明されたウェルを形成するステップと、
（ｄ）前記複数のウェルの各ウェル内の前記センサの活性化の有無を検出するステップであって、前記検出は実質的に並行して行われ、前記複数のウェルにわたるサンプリングレートは約１００Ｈｚより大きい、ステップと、
を含む、方法。
【請求項８７】
前記センサは光検出可能センサを含む、
請求項８６に記載のシステム。
【請求項８８】
前記複数の細胞は心筋細胞を含む、
請求項８６に記載のシステム。
【請求項８９】
前記複数のウェルはウェルのアレイである、
請求項８６に記載のシステム。
【請求項９０】
前記ウェルのアレイは、６個のウェル、１２個のウェル、３２個のウェル、９６個のウェル、または３８４個のウェルを含む、
請求項８６に記載のシステム。
【請求項９１】
照明アセンブリおよび検出アセンブリを含むシステムであって、
（ａ）ウェルのアレイのうちの複数のウェルに光を向け、
（ｂ）前記複数のウェルの各ウェルから信号を実質的に並行して収集し、
（ｃ）各信号を実質的に並行して対応する検出器に転送する、
ように構成され、
約１００ヘルツ（Ｈｚ）より大きい前記複数のウェルにわたる前記信号のサンプリングレートを有する、
システム。
【請求項９２】
前記複数のウェルの各ウェルからの前記信号の収集および転送は同時に行われる、
請求項９１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本出願は、２０１７年１月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／４４４，５６４号に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
[0002]細胞アレイを分析するためのシステムは医学研究、ライフサイエンス、および他の用途において有用である。細胞出力を測定するための既存のシステムは、典型的には細胞が各ウェルに添加されるマイクロプレートなどのウェルのアレイを含む。このシステムの個々のウェルは、顕微鏡およびＣＣＤカメラなどの検出器構成を利用して連続して測定される。これらのシステムは典型的には単一細胞分解能を提供するが、複数のウェルからの並行的な取得を欠く。他のシステムは、アレイの複数のウェルから細胞出力を並行して取得するように設計されている。しかしながら、これらのシステムは典型的には時間分解能を欠いている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0003]本開示の一態様はシステムを提供する。いくつかの実施形態では、このシステムは、励起源からの光をウェルのアレイのうちの複数のウェルに向けるように構成された照明アセンブリと、検出アセンブリとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数のウェルの各ウェルは細胞を受け入れるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、光の少なくとも一部は、複数のウェルの各ウェルの少なくとも一部を照らして、少なくとも部分的に照らされたウェルを形成してもよい。いくつかの実施形態では、検出アセンブリは、（ｉ）複数のウェルのうちの少なくとも部分的に照明された各ウェルから信号を収集し、（ｉｉ）各信号を対応する検出器に転送するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、複数の信号のうちの各信号の収集は、実質的に並行して起こってもよい。いくつかの実施形態では、レンズは、信号の少なくとも一部を対応する検出器に集束させるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、各信号の転送は実質的に並行して起こってもよい。いくつかの実施形態では、複数のウェルのうちの各ウェルからの信号の少なくとも一部は、独立した検出器に転送されてもよい。いくつかの実施形態では、複数のウェルにわたる信号のサンプリングレートは、約１００ヘルツ（Ｈｚ）よりも大きくてもよい。
【０００５】
[0004]いくつかの実施形態では、複数のウェルのうちの各ウェルからの信号の収集は同時に行われてもよい。いくつかの実施形態では、複数のウェルのうちの各ウェルからの２つ以上の信号の収集は、実質的に並行して起こってもよい。いくつかの実施形態では、複数のウェルは５ウェルより大きくてもよい。いくつかの実施形態では、複数のウェルのうちの各ウェルからの２つ以上の信号の収集は、約２０秒未満の時間枠内に起こってもよい。いくつかの実施形態では、システムは、複数のウェルのうちの各ウェルに透過光を提供するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、検出アセンブリは、透過ジオメトリを有するシステムを提供するために、透過光の入射経路と実質的に平行であってもよい軸に沿って複数のウェルの各ウェルから信号を収集するように構成されてもよい。
【０００６】
[0005]いくつかの実施形態では、検出器は光学検出器であってもよい。いくつかの実施形態では、信号は光信号であってもよい。いくつかの実施形態では、信号は検出器によって電流信号に変換されてもよい。いくつかの実施形態では、サンプリングレートは、約８，０００Ｈｚから約１２，０００Ｈｚであってもよい。いくつかの実施形態では、サンプリングレートは約１０，０００Ｈｚであってもよい。いくつかの実施形態では、検出アセンブリは信号収集光学系を含んでもよい。いくつかの実施形態では、信号収集光学系の開口数は、約０．２から約０．８であってもよい。いくつかの実施形態では、信号収集光学系の開口数は約０．５であってもよい。
【０００７】
[0006]いくつかの実施形態では、複数のウェルのうちの少なくとも１つのウェルを完全に照明することができる。いくつかの実施形態では、検出器に転送されてもよい信号の面積に対する信号が収集されてもよいウェルの面積の比は、約１：０．５から約１：１．５であってもよい。いくつかの実施形態では、比率は約１：１であってもよい。いくつかの実施形態では、照らされてもよい領域は細胞を含んでもよい。いくつかの実施形態では、照らされてもよい領域は、ウェルの底面を含んでもよい。
【０００８】
[0007]いくつかの実施形態では、照明アセンブリは励起光学系を含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数のウェルのそれぞれへの励起光学系の焦点距離は、複数のウェルのうちの対応するウェルから信号を収集する信号収集光学系の焦点距離より長くてもよい。いくつかの実施形態において、励起源の光強度の変化は、約１ミリ秒未満の応答遅れを有してもよい。
【０００９】
[0008]いくつかの実施形態では、照明アセンブリは２つ以上の励起源を含んでもよい。いくつかの実施形態において、２つ以上の励起源は異なってもよい。いくつかの実施形態において、２つ以上の励起源は同じであってもよい。いくつかの実施形態では、励起源は、１平方ミリメートル当たり約５ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）を超える光強度を複数のウェルのうちの１つまたは複数のウェルに提供することができる。いくつかの実施形態において、励起源は、複数のウェルのうちの各ウェルに約５ｍＷ／ｍｍ２を超える光強度を提供してもよい。いくつかの実施形態において、光は、約１０−７から約１０−５メートルの波長を含んでもよい。いくつかの実施形態において、光は、約４００から約８００ナノメートル（ｎｍ）の波長を含んでもよい。いくつかの実施形態では、検出アセンブリは、約４００ｎｍから約１０００ｎｍの波長で複数のウェルのうちの各ウェルから信号を収集することができる。
【００１０】
[0009]いくつかの実施形態では、複数のウェルのうちの各ウェルからの信号は、対応する検出器に転送されてもよい。いくつかの実施形態において、対応する検出器はフォトダイオードを含んでもよい。いくつかの実施形態では、フォトダイオードは、ｐ−ｉ−ｎ（ＰＩＮ）フォトダイオード、ｐ−ｎ（ＰＮ）フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、ショットキーフォトダイオード、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、フォトダイオードは、蛍光、燐光、発光、またはそれらの任意の組み合わせを検出することができる。いくつかの実施形態において、対応する検出器は、約１０−７から約１０−５メートルの波長を含む光を検出するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、検出アセンブリは複数の対応する検出器を含んでもよい。いくつかの実施形態において、複数の対応する検出器の各対応する検出器は、複数のウェルのうちの異なるウェルに対応してもよい。いくつかの実施形態において、複数の対応する検出器の各対応する検出器は、複数のウェルのうちの固有のウェルに対応してもよい。
【００１１】
[0010]いくつかの実施形態では、複数のウェルはウェルのアレイであってもよい。いくつかの実施形態において、複数のウェルは、少なくとも約１６個のウェル、３２個のウェル、９６個のウェル、または３８４個のウェルを含んでもよい。
【００１２】
[0011]いくつかの実施形態では、システムはフィルタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、フィルタはエミッションフィルタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、システムは複数のレンズおよび複数の検出器を含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数の検出器のうちの各検出器は、複数のレンズのうちの１つのレンズに動作可能に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、レンズは集束レンズを含んでもよい。いくつかの実施形態において、レンズは単一のコリメーションレンズ（collimation lens）を含んでもよい。いくつかの実施形態において、検出アセンブリは増幅器を含んでもよい。いくつかの実施形態では、増幅器はオンボードのトランスインピーダンス増幅器を含んでもよい。
【００１３】
[0012]いくつかの実施形態では、複数のウェルの各ウェルは複数の細胞を含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数のウェルの少なくとも一部は光検出可能センサを含んでもよい。いくつかの実施形態では、システムは、約１ミリ秒から約１分の範囲の期間内に複数のウェルの各ウェル内の光検出可能センサの活性化の有無を検出することができる。いくつかの実施形態では、システムは、約１ミリ秒未満で、約５／１０ｍＶ細胞膜電位変化を超える信号対雑音比で、複数のウェルの各ウェル内の光検出可能センサからの信号の強度の変化を測定することができる。
【００１４】
[0013]いくつかの実施形態では、光は時限光パルス(timed pulse of light)を含んでもよい。いくつかの実施形態では、時限光パルスは、持続時間が約１００ミリ秒未満であってもよい。いくつかの実施形態では、システムは時限光パルスを含んでもよい。いくつかの実施形態では、時限光パルスは、１つまたは複数の波長を含んでもよい。
【００１５】
[0014]いくつかの実施形態では、光検出可能センサからの信号の強度の変化は、複数の細胞のうちの少なくとも１つの細胞を、チョップ（Chop）１タンパク質、チョップ２タンパク質、チョップ１またはチョップ２タンパク質に対して少なくとも約５２％の配列相同性(sequence homology)、約５２％の配列長、またはそれらの組み合わせを有する発現タンパク質(expressed protein)、ＬｉＧｌｕＲ、またはそれらの任意の組み合わせと接触させることから生じる場合がある。いくつかの実施形態では、光検出可能センサからの信号の強度の変化は、（ｉ）イオンチャネルまたはＧタンパク質の光媒介リガンド活性化、（ｉｉ）ケージドリガンド(caged ligand)または酵素基質(enzymatic substrate)の光誘導放出(light-induced release)、または、（ｉｉｉ）それらの任意の組み合わせ、から生じる場合がある。いくつかの実施形態において、酵素基質またはその塩は、グルタミン酸塩、カルシウム、ヌクレオチド−リン酸塩、それらの任意の塩、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。
【００１６】
[0015]いくつかの実施形態では、光検出可能センサは、（ｉ）細胞膜電位(cell membrane potential)、（ｉｉ）細胞内イオン濃度、（ｉｉｉ）タンパク質構造(protein conformation)、または（ｉｖ）それらの任意の組み合わせ、の変化を検出するためのセンサを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、センサは細胞内のイオン濃度の変化を検出することができる。いくつかの実施形態において、センサは、フラ−２(fura-2)、インド−１(indo-1)、フルオ−３(fluo-3)、フルオ−４、フルオ−５Ｆ、フルオ−５Ｎ、ロード−２(Rhod-2)、カルシウムグリーン、カルシウムレッド、フラレッド(furaRed)、クイン−２(Quin-2)、これらのいずれかの塩、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態において、センサは細胞膜電位の変化を検出してもよい。いくつかの実施形態において、センサは、ＪＣ−１ヨウ化物（ＣＡＳ番号４７７２９−６３−５）、ＪＣ−１（ＣＡＳ番号３５２０−４３−２）、ｄｉ−３−ＡＮＥＰＰＤＨＱ、ｄｉ−４−ＡＮＥＰＰＳ（ＣＡＳ番号９０１３４−００−２）、ｄｉ−８−ＡＮＥＰＰＳ（ＣＡＳ番号１５７１３４−５３−７）、ＤｉＢＡＣ４（３）（ＣＡＳ番号７０３６３−８３−６）、ＢｅＲＳＴ、Ｄｉ−４−ＡＮＢＤＱＢＳ、ＶＦ２．１．Ｃ１、ＲＨ２３７（ＣＡＳ番号８３６６８−９１−１）、ＲＨ４１４（ＣＡＳ番号１６１４３３−３０−３）、ＲＨ４２１（ＣＡＳ番号１０７６１０−１９−５）、ＲＨ７９５（ＣＡＳ番号１７２８０７−１３−５）、これらのいずれかの塩、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、センサは細胞内のイオン濃度の変化を検出することができる。いくつかの実施形態において、イオンは、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、水素イオン、塩素イオン、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。
【００１７】
[0016]いくつかの実施形態において、複数のウェルは、複数の細胞および培地(media)を含んでもよい。いくつかの実施形態では、培地の少なくとも一部は光検出可能センサを含んでもよい。いくつかの実施形態では、システムは、約１ミリ秒から約１分の範囲の期間内に複数のウェルの各ウェル内の光検出可能センサの活性化の有無を検出することができる。いくつかの実施形態では、光検出可能センサは、（ｉ）細胞膜電位、（ｉｉ）細胞外イオン濃度、（ｉｉｉ）タンパク質構造、または（ｉｖ）それらの任意の組み合わせの変化を検出するためのセンサを含んでもよい。
【００１８】
[0017]いくつかの実施形態では、複数の細胞は、自発的に電気的に活性な細胞、光学的に歩調のとられた興奮性細胞、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態において、複数のセルは自発的に電気的に活性なセルを含んでもよい。いくつかの実施形態において、自発的に電気的に活性な細胞は、心筋細胞、皮質ニューロン、後根神経節ニューロン、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数の細胞は、光学的に歩調のとられた興奮性細胞を含んでもよい。いくつかの実施形態では、光学的に歩調のとられた興奮性細胞は、心室筋細胞、骨格筋細胞、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。
【００１９】
[0018]いくつかの実施形態では、複数のウェルの各ウェル内の複数の細胞は、約２細胞から約５０細胞までであってもよい。いくつかの実施形態では、複数のウェルの各ウェルの複数の細胞は、約５００個未満の細胞、４００個未満の細胞、３００個未満の細胞、２００個未満の細胞、１００個未満の細胞、５０個未満の細胞またはそれ以下であってもよい。いくつかの実施形態では、複数のウェルの各ウェル内の複数の細胞は少なくとも約１，０００細胞であってもよい。
【００２０】
[0019]本開示の別の態様はキットを提供する。いくつかの実施形態において、キットは、システムおよび使用説明書を含んでもよい。いくつかの実施形態では、キットは光検出可能センサを含んでもよい。いくつかの実施形態において、キットは容器を含んでもよい。いくつかの実施形態では、容器は光検出可能センサを含んでもよい。いくつかの実施形態において、キットはデータベースを含んでもよい。いくつかの実施形態において、使用説明書は、ヒト遅延整流性カリウムイオンチャネル遺伝子（ｈＥＲＧ：human Ether-a-go-go-Related Gene）スクリーニングのための説明書を含んでもよい。いくつかの実施形態において、使用説明書は、無傷の心筋細胞に対して分子またはその塩をスクリーニングするための説明書を含んでもよい。いくつかの実施形態では、使用説明書は、心筋細胞安全性薬理学スクリーニングのための説明書を含んでもよい。いくつかの実施形態では、キットは、１つまたは複数の光検出可能センサ、およびシステムと共に光検出可能センサを使用するための説明書を含んでもよい。いくつかの実施形態では、キットは無傷の心筋細胞を含んでもよい。
【００２１】
[0020]本開示の別の態様は、キットの製造方法を提供する。いくつかの実施形態では、方法は、システムと使用説明書とを組み合わせることを含んでもよい。本開示の他の態様は、システムを製造する方法を提供する。いくつかの実施形態において、方法は、照明アセンブリおよび検出アセンブリを形成することを含んでもよい。本開示の別の態様は、ｈＥＲＧスクリーニングの方法を提供する。いくつかの実施形態において、方法は、システムを用いてｈＥＲＧスクリーニングを実施することを含んでもよい。本開示の別の態様は、無傷の心筋細胞に対して分子またはその塩をスクリーニングする方法を提供する。いくつかの実施形態では、方法は、システムを使用して無傷の心筋細胞に対して分子またはその塩をスクリーニングすることを含んでもよい。本開示の別の態様は、複数の細胞中の光検出可能センサを検出する方法を提供する。いくつかの実施形態では、方法は、システムを使用して複数の細胞内の光検出可能センサを検出することを含んでもよい。本開示の別の態様は、複数の細胞中の光検出可能センサを検出する方法を提供する。いくつかの実施形態において、方法は、複数のウェルから信号を収集することを含んでもよい。いくつかの実施形態では、収集は実質的に並行して行われる。いくつかの実施形態において、複数のウェルにわたるサンプリングレートは、約１００Ｈｚより大きい。
【００２２】
[0021]本開示の別の態様は、複数の細胞中の光検出可能センサを検出する方法を提供する。いくつかの実施形態では、方法は、複数のウェルを含むウェルのアレイを提供するステップと、励起源からの光を複数のウェルの各ウェルに向けて複数のウェルの各ウェルの少なくとも一部を照明し、少なくとも部分的に照明されたウェルを形成するステップと、複数のウェルの各ウェルから信号を収集するステップと、複数のウェルの各ウェルから対応する検出器に信号を転送するステップと、を含んでもよい。いくつかの実施形態において、複数のウェルの各ウェルは、複数の細胞のうちの少なくとも１つの細胞を含んでもよい。いくつかの実施形態において、収集は実質的に並行して起こってもよい。いくつかの実施形態では、レンズは、各ウェルからの信号の少なくとも一部を対応する検出器に集束させるように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、複数の細胞の少なくとも一部は、光検出可能センサを含んでもよい。いくつかの実施形態において、信号は、光検出可能センサの活性化の有無を確認してもよい。いくつかの実施形態では、転送は実質的に並行して起こってもよい。いくつかの実施形態において、複数のウェルにわたるサンプリングレートは、約１００Ｈｚよりも大きくてもよい。
【００２３】
[0022]本開示の別の態様は、複数の細胞における分子またはその塩の生物学的活性をスクリーニングする方法を提供する。いくつかの実施形態では、方法は、複数のウェルの少なくとも一部に分子またはその塩を添加するステップと、複数のウェルの各ウェル内のセンサの活性化の有無を検出するステップと、を含んでもよい。いくつかの実施形態では、センサは光検出可能センサを含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数の細胞は心筋細胞を含んでもよい。いくつかの実施形態において、複数のウェルの各ウェルは、複数の細胞のうちの少なくとも１つの細胞を含んでもよい。いくつかの実施形態において、複数の細胞の少なくとも一部は、光検出可能センサを含んでもよい。いくつかの実施形態において、検出は実質的に並行して起こってもよい。いくつかの実施形態において、複数のウェルにわたるサンプリングレートは、約１００Ｈｚよりも大きくてもよい。
【００２４】
[0023]本開示の別の態様はシステムを提供する。いくつかの実施形態において、システムは、照明アセンブリと検出アセンブリとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、システムは、ウェルのアレイのうちの複数のウェルに光を向け、複数のウェルの各ウェルから信号を実質的に並行して収集し、各信号を実質的に並行して対応する検出器に転送する、ように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、複数のウェルにわたる信号のサンプリングレートは、約１００ヘルツ（Ｈｚ）よりも大きくてもよい。本開示の別の態様は、複数の細胞中の分子またはその塩の生物学的活性をスクリーニングする方法を提供する。いくつかの実施形態では、方法は、複数のウェルを含むウェルのアレイを提供するステップと、複数のウェルの少なくとも一部に分子またはその塩を添加するステップと、励起源からの光を複数のウェルの各ウェルに向けて複数のウェルの各ウェルの少なくとも一部を照明し、少なくとも部分的に照明されたウェルを形成するステップと、複数のウェルの各ウェル内のセンサの活性化の有無を検出するステップと、を含んでもよい。
【００２５】
[0024]いくつかの実施形態において、複数のウェルの各ウェルは、複数の細胞のうちの１つの細胞を含んでもよい。いくつかの実施形態において、複数の細胞の少なくとも一部はセンサを含んでもよい。いくつかの実施形態において、検出は実質的に並行して起こってもよい。いくつかの実施形態において、複数のウェルにわたるサンプリングレートは、約１００Ｈｚよりも大きくてもよい。いくつかの実施形態では、センサは光検出可能センサを含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数の細胞は心筋細胞を含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数のウェルはウェルのアレイであってもよい。いくつかの実施形態では、ウェルのアレイは、６個のウェル、１２個のウェル、３２個のウェル、９６個のウェル、または３８４個のウェルを含んでもよい。
【００２６】
[0025]本開示の別の態様はシステムを提供する。いくつかの実施形態において、システムは照明アセンブリおよび検出アセンブリを含んでもよい。いくつかの実施形態では、システムは、ウェルのアレイのうちの複数のウェルに光を向け、複数のウェルの各ウェルから信号を実質的に並行して収集し、各信号を実質的に並行して対応する検出器に転送する、ように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、システムは、約１００ヘルツ（Ｈｚ）よりも大きくてもよい複数のウェルにわたる信号のサンプリングレートを有してもよい。いくつかの実施形態では、複数のウェルのうちの各ウェルからの信号の収集および転送は同時に起こってもよい。
【００２７】
[0026]本開示のさらなる態様および利点は、本開示の例示的な実施形態のみが示され説明されている以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかになるであろう。理解されるように、本開示は、他の異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、開示から逸脱することなく、様々な明白な点で修正が可能である。したがって、図面および説明は、本質的に例示と見なされるべきであり、限定と見なされるべきではない。
【００２８】
参照による組み込み
[0027]本明細書で言及されるすべての刊行物、特許、および特許出願は、あたかもそれぞれの個々の刊行物、特許、または特許出願が具体的かつ個別に参照により組み込まれることが示されるのと同程度に参照により本明細書に組み込まれる。参考として援用される刊行物および特許または特許出願が本明細書に含まれる開示と矛盾する限りにおいて、本明細書はそのような矛盾するいかなる資料よりも優先されるおよび／または優位になることを意図している。
【００２９】
[0028]本発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に記載されている。本発明の特徴および利点のよりよい理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を説明する以下の詳細な説明、および添付の図面（本明細書において「図」および「図」ともいう）を参照することによって得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】[0029]図１は、検出アセンブリが照明された領域から取得されたデータを捕捉し転送するように構成されるウェルのアレイに励起源からの光を向ける照明アセンブリのブロック図を示す。
【図２】[0030]図２は蛍光透過幾何学的形状の一例を示す。
【図３】[0031]図３ａはシステム構成を示し、図３ｂは単一のウェルに対する光学素子を示し、図３ｃは単一のコリメーションレンズの追加を示す。
【図４】[0032]図４は、本明細書で提供される方法を実施するようにプログラムされているか、あるいは構成されているコンピュータ制御システムを示す。
【図５】[0033]図５はシステム構成を示す。
【図６】[0034]図６ａ−ｂは、自発的に拍動している心筋細胞に対する安全性薬理学的アッセイ(assay)を示す。
【図７】[0035]図７は、二波長刺激およびナトリウムチャネル活性のモニタリングを示す。
【図８】[0036]図８ａ−ｂは、近赤外電圧感知染料を用いた心筋細胞活動電位の同時多層取得および自動特徴付けを示す。
【図９】[0037]図９ａ−ｂは、心筋細胞活動電位の二波長記録およびペーシングを示す。
【図１０】[0038]図１０ａ−ｃは、近赤外電圧感知色素を用いた同時多層二波長刺激およびナトリウムチャネル活性の記録を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
[0039]本明細書では本発明の様々な実施形態を示し説明するが、そのような実施形態は例としてのみ提供されていることが当業者には明らかであろう。当業者であれば、本発明から逸脱することなく、多数の変形、変更、および置換を思い付くことができる。本明細書に記載されている本発明の実施形態に対する様々な代替形態を採用することができることを理解されたい。
【００３２】
[0040]本明細書で使用される場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数の言及を含む。本明細書における「または」へのいかなる言及も、特に明記しない限り、「および／または」を包含することを意図している。
【００３３】
[0041]本明細書で使用されているように、「約」という用語は、参照されている数値表示の±１５％の参照数値表示を意味している。
[0042]本明細書で使用される「ウェル」という用語は、一般に、１つまたは複数の細胞を受け入れるように構成されているウェルを指す。ウェルは１つの細胞を受け入れるように構成することができる。ウェルは複数の細胞を受け入れるように構成することができる。システムは、マイクロプレートなどのウェルのアレイを受け入れるように構成されてもよい。ウェルのアレイは複数のウェルを含んでもよい。複数のウェルのうちの１つまたは複数のウェルは、単一細胞型または複数の細胞型を含んでもよい。複数のウェルのうちの１つまたは複数のウェルは異なる細胞型を含んでもよい。複数のウェルのうちの１つまたは複数のウェルは、異なる刺激または状態（異なる薬物または異なる培地組成など）を含んでもよい。ウェルのアレイは、特注のマイクロプレートまたは市販のマイクロプレートなどのマイクロプレートであってもよい。システムはウェルのアレイを含んでもよい。システムは、ウェルのアレイを受け入れるように構成されてもよい。ウェルの一部は、ホウケイ酸ガラスなどのガラスを含んでもよい。ウェルの一部は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートＧ、ポリメチルペンテンなどのプラスチックを含んでもよい。
【００３４】
[0043]本明細書で使用される「細胞」という用語は、一般に、本明細書に記載のシステムの複数のウェルのうちの１つまたは複数のウェルに追加することができる細胞を指す。細胞は、ヒト胎児由来胚腎臓細胞２９３（ＨＥＫ２９３細胞）などの細胞株を含んでもよい。細胞は、操作されたまたは遺伝子改変された細胞であってもよい。場合によっては、操作されたまたは遺伝子改変された細胞を改変して、光依存性（light-gated）イオンチャネル、電位依存性(voltage-gated)チャネル、リガンド依存性(ligand-gated)イオンチャネル、機械感受性イオンチャネル、温度依存性イオンチャネル、またはそれらの任意の組み合わせを発現させることができる。細胞は、対象から採取された外科的生検、外科的切除、針吸引物、血液サンプル、またはそれらの組み合わせなどの対象から分離されてもよい。細胞は、痰、唾液、血液、尿、またはそれらの組み合わせなどの組織または体液から分離することができる。細胞は、心臓状態などの状態を有する、または状態を有することが疑われる対象から分離されてもよい。細胞は、幹細胞、ニューロン、筋細胞（心筋細胞など）、またはそれらの組み合わせであってもよい。細胞は、心筋細胞またはニューロン（皮質ニューロンまたは後根神経節ニューロンなど）などの電気的に活性な細胞であってもよい。細胞は、心筋細胞（遺伝子組み換え心筋細胞など）、ニューロン（皮質ニューロンまたは後根神経節ニューロンなど）、心室筋細胞、または骨格筋細胞などの光学的に歩調のとられたで興奮性の細胞であってもよい。いくつかの実施形態では、電気的に活性な細胞および電気的に活性な細胞の電気的活性を支持する細胞など、１つまたは複数の細胞型を一緒に共培養することができる。例えば、場合によっては、心筋細胞とＨＥＫ２９３細胞を単一のウェル内で一緒に共培養することができる。
【００３５】
[0044]本明細書で使用される「光」という用語は、一般に、１つまたは複数の励起源によって提供される電磁放射を指す。１つまたは複数の励起源は、システムの一部として提供されてもよく、またはシステムに動作可能に結合されてもよい外部励起源のようにシステムから分離されてもよい。１つまたは複数の励起源によって提供される光は、複数のウェルの各ウェルの少なくとも一部を照らすために複数のウェルに向けられてもよい。光は特定の波長でまたは特定の波長範囲内で提供されてもよい。例えば、励起源は、約４００ナノメートル（ｎｍ）〜約４５０ｎｍの波長を有する光を複数のウェルのうちの１つのウェルに提供することができる。励起源は、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長を有する光を複数のウェルのうちの１つのウェルに提供することができる。光は、パルス光などの時定数光または時変光であってもよい。光の光強度は、調整可能な光強度など、時定数または時変であってもよい。調節可能な光強度は、システムのコントローラまたはユーザによって調節することができる。励起源によって提供される光は、信号が検出可能な波長または発光波長で光検出可能センサから収集されてもよいように、光検出可能センサを励起するための励起波長を提供してもよい。検出アセンブリがフォトダイオードを含む場合、信号は電流に変換されてもよい光信号であってもよい。光は、可視光、赤外光、蛍光灯、発光灯、燐光灯、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。
【００３６】
[0045]本明細書で使用される「少なくとも部分的に照明されたウェル」という用語は、一般に、励起源からの光を受け入れるように構成された複数のウェルのうちの１つのウェルを指す。光は、励起源から複数のウェルの各ウェルに向けられて、各ウェルの少なくとも一部を照らすことができる。いくつかの場合において、光は、細胞または複数の細胞が載っているウェルの実質的に全表面積を照らす。場合によっては、光は、細胞または複数の細胞が載っているウェルの表面積の一部を照らす。場合によっては、光はウェル内の複数の細胞のうちの一部の細胞を照射した。いくつかの場合において、光は各細胞をウェルで照らす。場合によっては、光は、約０．１ｍｍ２〜約２０ｍｍ２であってもよいウェルの表面積を照らしてもよい。光は、約０．１ｍｍ２〜約１０ｍｍ２であってもよいウェルの表面積を照らしてもよい。光は、約０．１ｍｍ２〜約５ｍｍ２であってもよいウェルの表面積を照らしてもよい。光は、約０．５ｍｍ２〜約１０ｍｍ２であってもよいウェルの表面積を照らしてもよい。光は、約０．５ｍｍ２〜約８ｍｍ２であってもよいウェルの表面積を照らしてもよい。
【００３７】
[0046]本明細書で使用される「信号」という用語は、一般に、システムの検出アセンブリによって収集されてもよい信号を指す。信号は自発的信号であってもよい。信号は、特定のまたは定義された刺激に応答してマウントされた信号であってもよい。信号は断続的であってもよい。信号は連続的であってもよい。信号は刺激または入力に追従してもよい。検出アセンブリは収集光学系を含んでもよい。検出アセンブリはフォトダイオードを含んでもよい。信号は光信号であってもよい。信号は、電気信号に変換されてもよい信号であってもよい。信号は、フォトダイオードなどの検出アセンブリによって電気信号に変換されてもよい光信号であってもよい。信号は、光検出可能センサによって放出された光信号であってもよい。信号は、蛍光信号、燐光信号、発光信号、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。信号は、活動電位の変化、活動電位に続く不応期、膜脱分極、部分的膜脱分極、膜電位または細胞内イオン濃度などの生物学的応答を示してもよい。
【００３８】
[0047]本明細書で使用される「透過幾何学的形状」という用語は、一般に、入射光路に対する検出アセンブリの位置を指す。例えば、（励起源からの光のような）入射光路は、（底面のような）複数のウェルのうちのウェルの表面に対してほぼ直交するように配置されてもよい。ウェル内のサンプル（ウェルの底にある細胞など）によって吸収されない可能性がある入射光は、複数のウェルのうちの１つのウェルの表面にほぼ直交してもよい経路に沿ってサンプルを通って「透過」することができる。場合によっては、検出アセンブリは、構成が透過幾何学的形状を含んでもよいように、透過光の入射経路と実質的に平行な軸に沿ってサンプルから信号を収集するように配置されてもよい。
【００３９】
[0048]本明細書で使用される「励起源」という用語は、一般に、システムに光を供給することができる励起源を指す。励起源は光源であってもよい。励起源は、レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプ、フラッシュランプ、水銀灯、キセノンアークランプ、タングステン−ハロゲンまたはランプであってもよい。システムは、１つの励起源または２つの励起源などの複数の励起源を含んでもよい。２つの励起源は、２つのレーザのように同じでもよい。２つの励起源は、レーザとＬＥＤランプのように異なっていてもよい。励起源は、複数のウェルのうちの各ウェルの少なくとも一部に光を供給することができる。励起源は、光検出可能センサがシステムの検出アセンブリを用いて収集されてもよい信号を発するように、光検出可能センサを励起または活性化してもよい。励起源は、光検出可能センサを励起するために励起波長を提供することができ、そして検出アセンブリは、発光波長で光検出可能センサから放射される信号を収集してもよい。例えば、励起源は、約４００〜約４５０ナノメートルの励起波長を複数のウェルに提供し、検出アセンブリは、約６００〜約７００ナノメートルの発光波長で光検出可能センサから放射された信号を収集することができる。検出アセンブリは、約４００〜約１０００ナノメートルの発光波長で信号として収集することができる。検出アセンブリは、約４００〜約８００ナノメートルの発光波長で信号として収集することができる。検出アセンブリは、約５００〜約１０００ナノメートルの発光波長で信号として収集することができる。検出アセンブリは、約６００〜約１０００ナノメートルの発光波長で信号として収集することができる。励起源は、約４００、４０５、４１０、４１５、４２０、４２５、４３０、４３５、４４０、４４５、４５０、４５５、４６０、４６５、４７０、４７５、４８０、４８５、４９０、４９５、５００、５０５、５１０、５１５、５２０、５２５、５３０、５３５、５４０、５４５、５５０、５５５、５６０、５６５、５７０、５７５、５８０、５８５、５９０、５９５、６００、６０５、６１０、６１５、６２０、６２５、６３０、６３５、６４０、６４５、６５０、６５５、６６０、６６５、６７０、６７５、６８０、６８５、６９０、６９５、７００、７０５、７１０、７１５、７２０、７２５、７３０、７３５、７４０、７４５、７５０、７５５、７６０、７６５、７７０、７７５、７８０、７８５、７９０、７９５、８００、８０５、８１０、８１５、８２０、８２５、８３０、８３５、８４０、８４５、８５０、８５５、８６０、８６５、８７０、８７５、８８０、８８５、８９０、８９５、または９００ｎｍの励起波長を提供してもよい。励起源は、約６００ｎｍから約７００ｎｍの励起波長を提供してもよい。励起源は、約６１０ｎｍから約６８０ｎｍの励起波長を提供してもよい。励起源は、約６２０ｎｍから約６６０ｎｍの励起波長を提供してもよい。光検出可能センサから放出された信号は、約４００、４０５、４１０、４１５、４２０、４２５、４３０、４３５、４４０、４４５、４５０、４５５、４６０、４６５、４７０、４７５、４８０、４８５、４９０、４９５、５００、５０５、５１０、５１５、５２０、５２５、５３０、５３５、５４０、５４５、５５０、５５５、５６０、５６５、５７０、５７５、５８０、５８５、５９０、５９５、６００、６０５、６１０、６１５、６２０、６２５、６３０、６３５、６４０、６４５、６５０、６５５、６６０、６６５、６７０、６７５、６８０、６８５、６９０、６９５、７００、７０５、７１０、７１５、７２０、７２５、７３０、７３５、７４０、７４５、７５０、７５５、７６０、７６５、７７０、７７５、７８０、７８５、７９０、７９５、８００、８０５、８１０、８１５、８２０、８２５、８３０、８３５、８４０、８４５、８５０、８５５、８６０、８６５、８７０、８７５、８８０、８８５、８９０、８９５、または９００ｎｍの発光波長で検出アセンブリによって収集されてもよい。信号は、約６００ｎｍ〜約９００ｎｍの発光波長で検出アセンブリによって収集されてもよい。信号は、約６２０ｎｍ〜約８８０ｎｍの発光波長で検出アセンブリによって収集されてもよい。信号は、約６５０ｎｍ〜約８５０ｎｍの発光波長で検出アセンブリによって収集されてもよい。場合によっては、検出アセンブリは、光信号を電流信号に変換するフォトダイオードを含んでもよい。
【００４０】
[0049]本明細書で使用される「光検出可能センサ」という用語は、一般に、ウェルまたは細胞に付加することができる光検出可能センサを指す。細胞は光検出可能センサを含んでもよい。ウェル内の媒体は、光検出可能センサを含んでもよい。光検出可能センサは、システムの検出アセンブリによって発光波長で光検出可能センサによって放射された光を集めることによって検出されてもよい。光検出可能センサは、蛍光センサ、発光センサ、燐光センサ、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。光検出可能センサは、近赤外センサ、パンクロマティックセンサ、青緑色センサ、紫外線センサ、またはそれらの組み合わせなどの波長範囲内の光を検出することができる。光検出可能センサは、約８００ｎｍ〜約１０００ｎｍ、約７００ｎｍ〜約９００ｎｍ、約６００ｎｍ〜約８００ｎｍ、約５００ｎｍ〜約７００ｎｍ、約４００ｎｍ〜約６００ｎｍ、またはそれらの任意の組み合わせなどの波長範囲内の光を検出することができる。光検出可能センサは、細胞の１つまたは複数の特性を検出してもよいセンサを含んでもよい。例えば、光検出可能センサは、細胞膜電位、細胞内イオン濃度、タンパク質構造、またはそれらの任意の組み合わせにおける変化を検出するセンサを含んでもよい。
【００４１】
[0050]本明細書で使用される「イオン」という用語は、一般に、任意の正電荷または負電荷の原子または分子を指す。場合によっては、イオンは細胞内または細胞外イオンであってもよい。イオンは、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、水素イオン、塩素イオン、マグネシウムイオン、鉄イオン、マンガンイオン、バイオカーボネートイオン、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。イオンは、例えばイオンチャネルを通って細胞内へおよび／または細胞外へ流出してもよい任意のイオンを含んでもよい。
【００４２】
[0051]本明細書で使用される「分子」という用語は、一般に、化学結合によって互いに結合している少なくとも２つの原子を含む任意のペプチド、アミノ酸、小分子または任意の他の構造を指す。分子は薬物または治験薬であってもよい。分子は、状態を有する被験体を治療するために使用される治療用化合物であってもよい。分子は、状態を有する対象を治療するための評価中の治療化合物であってもよい。
【００４３】
[0052]本明細書で使用される「配列相同性」という用語は、一般に、最適な比較目的のために配列を整列させる（例えば、第１の配列の配列にギャップを導入することができる）ことによって決定することができる２つ以上のヌクレオチドまたはアミノ酸配列間の「相同性」または「相同性パーセント」の計算を指す。次いで、対応する位置のヌクレオチドを比較し、２つの配列間の同一性パーセントは、その配列によって共有される同一位置の数の関数であってもよい（すなわち、相同性％＝同一位置の数／位置の総数×１００）。例えば、第一の配列中の位置は、第二の配列中の対応する位置と同じヌクレオチドによって占められていてもよく、分子はその位置で同一である。２つの配列間のパーセント配列相同性は、２つの配列の最適アラインメントのために導入される必要があるギャップの数および各ギャップの長さを考慮に入れて、配列によって共有される同一位置の数の関数であってもよい。いくつかの実施形態では、比較のために整列された配列の配列長は、参照配列の配列長の少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約６５％、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９１％、少なくとも約９２％、少なくとも約９３％。少なくとも約９４％、少なくとも約９５％、少なくとも約９６％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、または少なくとも約９５％であってもよい。ＢＬＡＳＴ（登録商標）検索は、２つの配列間の相同性を決定してもよい。２つの配列は、遺伝子、ヌクレオチド配列、タンパク質配列、ペプチド配列、アミノ酸配列、またはそれらの断片であってもよい。２つの配列の実際の比較は、例えば数学的アルゴリズムを用いるなどの周知の方法によって達成することができる。このような数学的アルゴリズムの非限定的な例は、Ｋａｒｌｉｎ、Ｓ．およびＡｌｔｓｃｈｕｌ、Ｓ、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ、９０−５８７３−５８７７（１９９３）である。そのようなアルゴリズムは、Ａｌｔｓｃｈｕｌ、Ｓなど、Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ、２５：３３８９−３４０２（１９９７）に記載されているように、ＮＢＬＡＳＴおよびＸＢＬＡＳＴプログラム（バージョン２．０）に組み込むことができる。ＢＬＡＳＴおよびＧａｐｐｅｄ  ＢＬＡＳＴプログラムを利用する場合、それぞれのプログラム（例えば、ＮＢＬＡＳＴ）の任意の関連パラメータを使用することができる。例えば、配列比較のためのパラメータは、スコア＝１００、ワード長＝１２に設定することができ、または変更することができる（例えば、Ｗ＝５またはＷ＝２０）。他の例には、Ｍｙｅｒｓ  ａｎｄ  Ｍｉｌｌｅｒ、ＣＡＢＩＯＳ（１９８９）、ＡＤＶＡＮＣＥ、ＡＤＡＭ、ＢＬＡＴ、およびＦＡＳＴＡのアルゴリズムが含まれる。別の実施形態では、２つのアミノ酸配列間の同一性パーセントは、例えばＧＣＧソフトウェアパッケージ（Ａｃｃｅｌｒｙｓ、ケンブリッジ、英国）内のＧＡＰプログラムを使用して達成することができる。
【００４４】
[0053]本明細書に記載されているシステム、デバイス、および方法の利点は、セルラー信号などの信号の実質的に並列または同時の多層取得を含んでもよい。この利点は、アレイ内の複数のウェルまたはサンプルに透過光または透視透過蛍光を提供するシステムの透過幾何学的形状によって部分的に達成されてもよい。透過幾何学的形状のこの構造的特徴を欠くシステムは、多層取得に必要な十分な照度を欠く可能性がある。本明細書に記載のシステム、装置、および方法によって提供される他の利点は、（ａ）実質的に並行してまたは同時に持続的な期間において、複数のウェルにわたる反復刺激および応答信号モニタリングを達成する。（ｂ）実質的に並行してまたは同時に複数のウェルにわたって短い応答時間（サブミリ秒スケールの摂動（perturbation）など）を有する信号の正確な記録を達成する。（ｃ）実質的に並行してまたは同時に低い信号対雑音比で複数のウェル上で高速の応答プローブを高速サンプリングレートで組み合わせる、ことを含んでもよい。従来のシステムは、（ａ）高いサンプリングレートおよび許容可能な信号対雑音比で一度に１つのサンプルを測定するように構成されるか、または（ｂ）遅い応答プローブまたは遅いサンプリングレートで複数のサンプルを測定するように構成されるが、これらの従来システムは両方の機能を実現できない可能性がある。対照的に、本明細書に記載のシステム、装置、および方法は両方を達成することができる。
【００４５】
[0054]図１に示すように、本明細書に記載のシステムは、照明アセンブリ１０２、ウェルのアレイ１０１、および検出アセンブリ１０３を含んでもよい。照明アセンブリは、図５に示すように、１つまたは複数の照明源５０１、１つまたは複数の照明光学系５０２を含んでもよい。照明アセンブリからの光は、１つまたは複数のサンプル５０３に向けられてもよい。場合によっては、サンプルは１つまたは複数の細胞を含んでもよい。システムはまた、サンプルから放出されてもよい信号を収集するために放出光学系５０４および検出電子機器５０５を含んでもよい。コンピュータ５０６は、照明源５０１、１つまたは複数のサンプル５０３、検出電子機器５０５、またはそれらの任意の組み合わせなどの１つまたは複数のシステム要素に動作可能に接続することができる。
【００４６】
[0055]照明アセンブリは、１つまたは複数の励起源を含んでもよい。場合によっては、外部励起源をシステムに動作可能に結合することができる。照明アセンブリは、励起源からウェルのアレイのウェルまたはウェルのアレイの複数のウェルまたはマイクロプレートの一部に光を向けるように構成されてもよい。複数のウェルの各ウェルは、１つまたは複数の細胞を受け入れるように構成されてもよい。光は、励起源からウェルのアレイの少なくともウェルに向けられてもよい。光は、ウェルの少なくとも一部を照らして、少なくとも部分的に照らされたウェルを形成することができる。光は、ウェルを完全に照らしてもよい。光は、複数のウェルのうちの各ウェルの少なくとも一部を照明するように向けられてもよく、並行して生じてもよい。光は、ウェルに受け入れられた細胞の少なくとも一部を照らすように向けられてもよい。光は、ウェルに受け入れられた各細胞を照らすように、またはウェルに受け入れられた細胞の少なくとも約５０％、６０％、７０％、８０％、または９０％を照らすように向けられてもよい。光は、ウェルに受け入れられた細胞の少なくとも約６０％を照らすように向けられてもよい。光は、ウェルに受け入れられた細胞の少なくとも約７０％を照らすように向けられてもよい。光は、ウェルに受け入れられた細胞の少なくとも約８０％を照らすように向けられてもよい。光は、ウェルに受け入れられた細胞の少なくとも約９０％を照らすように向けられてもよい。光は、ウェルに受け入れられた細胞の少なくとも約９５％を照らすように向けられてもよい。光は、異なるウェル内の照射された細胞が並行して照射されるように、複数のウェルの各ウェルに受け入れられた細胞の少なくとも一部を並行して照射するように向けられてもよい。
【００４７】
[0056]検出アセンブリは、１つまたは複数の検出器を含んでもよい。検出器は光学的検出器であってもよい。検出器はフォトダイオードであってもよい。検出器は光電子増倍管（ＰＭＴ）であってもよい。検出アセンブリは、１つまたは複数のフォトダイオード、光電子増倍管、ＣＣＤカメラ、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。検出アセンブリは、複数のウェルの各ウェルに対応する検出器を含んでもよい。検出アセンブリは、信号を収集して１つまたは複数の検出器に転送するように構成されてもよい。検出アセンブリは、照らされてもよいウェルの一部から信号を収集してもよい。検出アセンブリは、ウェルに受け入れられた細胞の一部から信号を収集してもよい。信号は、励起源によって照らされてもよい細胞の一部から収集されてもよい。信号は、蛍光信号などの光信号であってもよい。光信号を電流信号に変換するなど、信号を変換することができる。変換は、フォトダイオードなどの検出器によって実行されてもよい。複数のウェルの各ウェルからの信号の収集は、３８４個のウェルからの信号の並列的な収集など、並行して行われてもよい。ウェルのアレイの複数のウェルにわたる収集および移送などの検出アセンブリの時間分解能は、約１００ヘルツ（Ｈｚ）、１，０００Ｈｚ、１０，０００Ｈｚ、２０，０００Ｈｚ、またはそれ以上であってもよい。
【００４８】
[0057]励起源によって提供される光の特性は調整可能であってもよい。例えば、光の強度は調整可能であってもよい。光の波長は調整可能であってもよい。光の時間的パターンは、一定の光または時限光パルスなど、調整可能であってもよい。ユーザは、強度などの光の特性を調整することができる。システムの制御装置は、光の特性の調整を指示することができる。光の特性は、ウェル内の光検出可能センサを適切に励起するための波長の調整など、フィードバック信号に応答して調整することができる。光の特性は、システムを用いて実行されてもよい特定のアッセイに応答して調整されてもよい。強度などの光の特性を調整することは、約１ミリ秒未満の応答遅れをもたらしてもよい。応答遅れは、約１０ミリ秒未満であってもよい。応答遅れは、約５ミリ秒未満であってもよい。応答遅れは、約２ミリ秒未満であってもよい。応答遅れは、約１ミリ秒未満であってもよい。応答遅れは、約０．７５ミリ秒未満であってもよい。応答遅れは、約０．５ミリ秒未満であってもよい。応答遅れは、約０．２５ミリ秒未満であってもよい。応答遅れは、約０．１ミリ秒未満であってもよい。
【００４９】
[0058]励起源は、複数のウェルのうちの各ウェルに光強度を提供してもよい。例えば、複数のウェルの各ウェルは、１平方ミリメートル当たり約５ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）の光強度を受け入れることができる。複数のウェルのうちの各ウェルは、少なくとも約５ｍＷ／ｍｍ２の光強度を受け入れることができる。複数のウェルの各ウェルは、複数のウェルにわたって大きさが約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、または２０％を超えて変化しない光強度を受け入れることができる。
【００５０】
[0059]検出アセンブリは、光信号などの信号を収集し、その信号を対応する検出器に向けるように構成されてもよい。複数のウェルのうちの各ウェルにおいて、検出アセンブリは、信号を収集し、その信号の少なくとも一部を対応する検出器に向けるように構成されてもよい。検出アセンブリは、信号を収集し、少なくとも約９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、または９９％の信号を対応する検出器に向けるように構成されてもよい。検出器はフォトダイオードであってもよい。場合によっては、フォトダイオード検出器は、ｐ−ｉ−ｎ（ＰＩＮ）フォトダイオード、ｐ−ｎ（ＰＮ）フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、ショットキーフォトダイオード、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。フォトダイオードなどの検出器は、蛍光信号、燐光信号、発光信号、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい光信号のような信号を収集するように構成することができる。
【００５１】
[0060]本明細書に記載のシステムは、マイクロプレートなどのウェルのアレイを受け入れるように構成することができる。ウェルのアレイは複数のウェルを含んでもよい。複数のウェルは、少なくとも約１ウェル、６ウェル、１６ウェル、３２ウェル、９６ウェル、３８４ウェル、またはそれ以上を含んでもよい。ウェルは、１つまたは複数の細胞を受け入れるように構成されてもよい。複数のウェルの各ウェルは、１つまたは複数の細胞を受け入れるように構成されてもよい。場合によっては、複数のウェルの少なくとも一部は、細胞外光検出可能センサなどの光検出可能センサまたは液体媒体中の光検出可能センサを含んでもよい。いくつかの場合において、複数の細胞の少なくとも一部は、光検出可能センサを含んでもよい。
【００５２】
[0061]本明細書に記載のシステムは、光検出可能センサの活性化の有無を検出するように構成することができる。光検出可能センサは、（ｉ）細胞膜電位、（ｉｉ）細胞内イオン濃度、（ｉｉｉ）タンパク質構造、または（ｉｖ）それらの任意の組み合わせにおける変化を検出するためのセンサを含んでもよい。センサは細胞内イオン濃度の変化を検出することができる。センサは、フラ−２、インド−１、フルオ−３、フルオ−４、フルオ−５Ｆ、フルオ−５Ｎ、ロード−２、カルシウムグリーン、カルシウムレッド、フラレッド、キン−２、それらの任意の塩、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。センサは、細胞膜電位の変化を検出してもよい。センサは、ＪＣ−１ヨウ化物（ＣＡＳ番号４７７２９−６３−５）、ＪＣ−１（ＣＡＳ番号３５２０−４３−２）、ｄｉ−３−ＡＮＥＰＰＤＨＱ、ｄｉ−４−ＡＮＥＰＰＳ（ＣＡＳ番号９０１３４−００）、ｄｉ−８−ＡＮＥＰＰＳ（ＣＡＳ番号１５７１３４−５３−７）、ＤｉＢＡＣ４（３）（ＣＡＳ番号７０３６３−８３−６）、ＢｅＲＳＴ、Ｄｉ−４−ＡＮＢＤＱＢＳ、ＶＦ２．１．Ｃ１、ＲＨ２３７（ＣＡＳ番号８３６６８−９１−１）、ＲＨ４１４（ＣＡＳ番号１６１４３３−３０−３）、ＲＨ４２１（ＣＡＳ番号１０７６１０−１９−５）、ＲＨ７９５（ＣＡＳ番号１７２８０７−１３−５）、それらの任意の塩、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。センサは、細胞内イオン濃度の変化を検出してもよい。センサは、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、水素イオン、塩素イオン、またはそれらの任意の組み合わせを検出してもよい。センサは遺伝的に符号化されたセンサであってもよい。遺伝的に符号化されたセンサは、膜電位の変化、細胞内イオン濃度の変化、タンパク質構造の変化、またはそれらの任意の組み合わせなどの生物学的応答を検出することができる。
【００５３】
[0062]光検出可能センサは、細胞内または細胞表面上にあってもよい。光検出可能センサは、細胞が培養されてもよい培地内にあってもよい。光検出可能センサの活性化の有無は、イオン流または膜電位の変化などの生物学的応答を示してもよい。システムは、複数のウェルの各ウェル内の光検出可能センサの活性化の有無を並行して検出するように構成されてもよい。システムは、約１ミリ秒〜約１分までの間、複数のウェルの各ウェル内の光検出可能センサの活性化の有無を検出するように構成されてもよい。システムは、約１分、１００ミリ秒、１０ミリ秒、１ミリ秒、またはそれ以下で複数のウェルにわたる有無を検出することができる。場合によっては、システムは、約５／１０ミリボルト（ｍＶ）の細胞膜電位の変化、１０／１０ｍＶの細胞膜電位の変化、１５／１０ｍＶの細胞膜電位の変化、２０／１０ｍＶの細胞膜電位の変化、２５／１０ｍＶの細胞膜電位の変化、または５０／１０ｍＶの細胞膜電位の変化、またはそれ以上を超える信号対雑音比で、約１ミリ秒未満で複数のウェルの各ウェルと同時に光検出可能センサの強度の変化を検出するように構成することができる。
【００５４】
[0063]励起源からの光は、定常光、時限光パルス、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。時限光パルスは、持続時間が約１００ミリ秒未満であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約１０ミリ秒未満であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約１ミリ秒未満であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約１０００ミリ秒未満であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約１０ミリ秒〜約１００ミリ秒であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約５０ミリ秒〜約１００ミリ秒であってもよい。時限光パルスは１つまたは複数の波長を含んでもよい。時限光パルスの１つまたは複数の波長は、同じ波長であってもよく、または少なくとも２つの異なる波長、少なくとも３つの異なる波長、またはそれ以上などの異なる波長であってもよい。
【００５５】
[0064]複数の細胞は、自発的に電気的に活性な細胞、光学的に歩調のとられた興奮性細胞、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。複数の細胞は、細胞株または初代細胞を含んでもよい。複数の細胞は、被験体から得られた細胞を含んでもよい。複数の細胞は、被験体から得られた生物学的サンプルから得られた細胞を含んでもよい。複数の細胞は、細胞バンク、組織バンク、または他の集団バンクから得られた細胞を含んでもよい。自発的に電気的に活性な細胞は、心筋細胞、皮質ニューロン、後根神経節ニューロン、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。光学的に歩調のとられた興奮性細胞は、心室筋細胞、骨格筋細胞、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。
【００５６】
[0065]本明細書に記載のシステムは、放出フィルタなどの１つまたは複数のフィルタを含んでもよい。フィルタは、検出アセンブリが信号を収集して励起源からの光を除去することを可能にするように構成されてもよい。システムは、集束レンズ、単一のコリメーションレンズ、またはそれらの組み合わせなどの１つまたは複数のレンズを含んでもよい。レンズは、信号を検出器に向けるように構成されてもよい。レンズは、光を励起源からウェルの少なくとも一部に向けるように構成されてもよい。システムは、１つまたは複数の増幅器を含んでもよい。増幅器は、オンボードのトランスインピーダンス増幅器を含んでもよい。
【００５７】
[0066]キットは、本明細書に記載のシステムおよび使用説明書を含んでもよい。キットは、本明細書に記載のシステムを含んでもよい。キットは、ｉ）ｈＥＲＧスクリーニング、ｉｉ）無傷心筋細胞に対する分子のスクリーニング、ｉｉｉ）心筋細胞安全性薬理学スクリーニング、またはｉｖ）それらの組み合わせに必要なシステムおよび試薬および／または使用説明書を含んでもよい。キットは、１つまたは複数の光検出可能センサおよび使用説明書を含んでもよい。
【００５８】
[0067]方法は、キットを作製する方法またはシステムを作製する方法を含んでもよい。方法は、本明細書中に記載されるようなシステムを使用するｈＥＲＧスクリーニングの方法を含んでもよい。方法は、本明細書に記載のシステムを用いて、無傷心筋細胞に対して分子をスクリーニングする方法を含んでもよい。
【００５９】
[0068]方法は、複数の細胞中の光検出可能センサを検出する方法を含んでもよい。方法は、複数のウェルを含むウェルのアレイを提供することを含んでもよい。複数のウェルの各ウェルは１つまたは複数の細胞を含んでもよい。細胞は光検出可能センサを含んでもよい。場合によっては、１つまたは複数の細胞の少なくとも一部は光検出可能センサを含んでもよい。励起源から複数のウェルの各ウェルに光を照射して、複数のウェルの各ウェルの少なくとも一部を照明して、少なくとも部分的に照明されたウェルを形成することができる。信号を複数のウェルの各ウェルから並行して収集することができ、その信号を対応する検出器に並行して転送することができる。複数の信号のうちの各信号は、光検出可能センサの活性化の有無を確認することができる。
【００６０】
[0069]方法は、複数の細胞中の分子またはその塩の生物学的活性をスクリーニングする方法を含んでもよい。方法は、複数のウェルを含むウェルのアレイを提供することを含んでもよい。複数のウェルの各ウェルは１つまたは複数の細胞を含んでもよい。分子またはその塩を複数のウェルの少なくとも一部に加えることができる。励起源から複数のウェルの各ウェルに光を向けて、各ウェルの少なくとも一部を照明することができる。光検出可能センサの活性化の有無は、複数のウェルの各ウェル内で並行して検出することができる。
【００６１】
[0070]本明細書に記載のシステムは、高速の応答プローブまたは光検出可能センサを高速のサンプリングレートと組み合わせて、高い信号対雑音比（ＳＮＲ）で並行して複数のサンプルから信号を収集することができる。例えば、光検出可能センサは、約１ミリ秒未満の応答時定数を含んでもよい。場合によっては、応答時定数は約１００マイクロ秒未満であってもよい。そのような場合、システムは、複数のウェルの各ウェル内の光検出可能センサの変化を並行して測定することができる。複数のウェルにわたる平行測定は、約１ミリ秒未満で起こってもよい。複数のウェルにわたる平行測定は、約１００マイクロ秒未満で起こってもよい。システムのＳＮＲは、約５／１０ｍＶの細胞膜電位変化を超える、または約２５／１０ｍＶの細胞膜電位変化を超える、または約５０／１０ｍＶの細胞膜電位変化を超えてもよい。場合によっては、システムは細胞膜電位の監視可能な変化を引き起こしてもよい。例えば、システムは励起源から複数の時限光パルスを生成することができる。複数の時限光パルスは、光検出可能センサを励起するために同じまたは異なる波長を含んでもよい。時限光パルスは、約１００ミリ秒未満、約７５ミリ秒未満、約５０ミリ秒未満、約２５ミリ秒未満、約１０ミリ秒未満、または約５ミリ秒未満であってもよい。光依存性アクチュエータタンパク質は、細胞膜電位の監視可能な変化を引き起こしてもよい。光依存性アクチュエータタンパク質は、細胞膜電位の監視可能な変化を引き起こすために、単独でまたは複数の時限光パルスと組み合わせて使用することができる。光依存性アクチュエータタンパク質は、クラミドモナスチョップ１、クラミドモナスチョップ２、または少なくとも約５２％の配列相同性、約５２％の配列長を有する発現タンパク質、またはそれらとチョップ１またはチョップ２との組み合わせを含んでもよい。光依存性アクチュエータタンパク質は、光依存性グルタミン酸受容体（ＬｉＧｌｕＲ）を含んでもよい。
【００６２】
[0071]信号は、複数の細胞を含むウェルのアレイの領域から収集されてもよい。例えば、領域は、複数の細胞を含む個々のウェルであってもよい。信号は、複数のウェル（１６ウェル、９６ウェル、３８４ウェルなど）から同時にまたは並行して収集することができる。
【００６３】
[0072]システムは、１つまたは複数の励起源を含む照明システムを含んでもよい。システムは外部励起源に動作可能に接続されてもよい。励起源の強度は、ユーザによってまたはシステムのコントローラによって調整可能であってもよい。励起源の強度を第１の強度から第２の強度に調整する際の遅延時間は、約１０ミリ秒未満であってもよい。遅延時間は約１ミリ秒未満であってもよい。励起源は、複数のウェルのうちの各ウェルに同じ強度を提供してもよい。励起源は、例えば、複数のウェルにわたって１０％未満しか変動しない強度など、複数のウェルの各ウェルに同様の強度を提供してもよい。励起源は、約１ｍＷ／ｍｍ２、５ｍＷ／ｍｍ２、または１０ｍＷ／ｍｍ２を超えてもよい強度を複数のウェルの各ウェルに提供してもよい。
【００６４】
[0073]場合によっては、システムは１つまたは複数の光学系を含んでもよい。システムは、１つまたは複数の励起光学系、１つまたは複数の収集光学系、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。励起光学系は、励起源からの光をシステムの複数のウェルに向けるように構成されてもよい。収集光学系は、複数のウェルから信号を収集する、場合によっては並行して収集するなど、信号を収集するように構成することができる。場合によっては、ウェル内への励起光学系の焦点距離は、ウェルからの信号を収集する信号収集光学系の焦点距離よりも長くてもよい。励起光学系の焦点距離は、信号収集光学系の焦点距離よりも約１％、５％、１０％、または２０％長くてもよい。励起光学系の焦点距離は、信号収集光学系の焦点距離より少なくとも約１％、５％、１０％、または２０％長くてもよい。励起光学系の焦点距離は、信号収集光学系の焦点距離と同じであってもよい。信号収集光学系の焦点距離は、励起光学系の焦点距離より長くてもよい。信号収集光学系の焦点距離は、励起光学系の焦点距離よりも約１％、５％、１０％、または２０％長くてもよい。信号収集光学系の焦点距離は、励起光学系の焦点距離より少なくとも約１％、５％、１０％、または２０％長くてもよい。
【００６５】
[0074]システムは、システムの複数のウェルから信号を収集するように構成することができる。信号は、蛍光信号、燐光信号、発光信号、可視信号、またはそれらの任意の組み合わせなどの光信号であってもよい。光信号は、フォトダイオードなどのシステムの検出器によって電流信号に変換されてもよい。システムは、信号が透過幾何学的形状で収集されてもよいように構成されてもよい。例えば、図２に示すように、照明アセンブリ２０２は、励起源からの光をウェルのアレイ２０１に向けることができる。ウェルのアレイのうちの複数のウェルは、複数の細胞を受け入れるように構成することができる。複数のウェルを通過する可能性がある光の一部は透過ビーム２０４とすることができる。複数のウェルを通過する可能性がある光の一部は散乱ビーム２０５とすることができる。システムは、散乱ビーム２０５の一部を収集するための検出器２０３を含んでもよい。散乱ビーム２０５と透過ビーム２０４との間の角度θは、約θ＝０であってもよい。角度θは、約θ＝約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、または１５であってもよい。角度θは、θ＝約５であってもよい。角度θは、θ＝約１０であってもよい。角度θは、θ＝約１５であってもよい。角度θは、約５未満であってもよい。角度θは、約４未満であってもよい。角度θは、約３未満であってもよい。角度θは、約２未満であってもよい。角度θは、約１未満であってもよい。
【００６６】
[0075]角度θ＝０のときなど、いくつかの場合では、励起光は検出アセンブリによって収集されてもよい。場合によっては、励起光は検出アセンブリによって収集されないことがある。場合によっては、励起光の一部は検出アセンブリによって収集されてもよい。場合によっては、信号は検出されるが励起光は検出されないように、励起光も除去されてもよい。場合によっては、励起光の一部を検出アセンブリによって収集することができる。場合によっては、励起光は検出アセンブリによって収集されてもよい。場合によっては、角度θを変えることによって、検出アセンブリによって収集することができる励起光の一部も変えることができる。システムは、検出アセンブリによって収集されてもよい励起光の一部を除去してもよい１つまたは複数のフィルタを含んでもよい。フィルタは励起光の一部を除去することができる。フィルタは励起光を除去することができる。フィルタは、検出器（すなわち、フォトダイオード）が光信号を電流信号に変換し、励起光を変換しないように励起光を除去することができる。
【００６７】
[0076]システムは、信号を収集するように構成された収集光学系を含む検出アセンブリなどの光学系を含んでもよい。システムは、光を複数のウェルに向けるように構成された励起光学系を含む照明アセンブリなどの光学系を含んでもよい。場合によっては、システムは、収集光学系と励起光学系との組み合わせを含んでもよい。光学系の開口数は調整可能であってもよい。システムは、異なる開口数を有する１つまたは複数の光学系を交換するように構成することができる。より大きな開口数は、より多くの量の信号が検出器に収集されることを可能にしてもよい。例えば、０．８の開口数を含む光学系は、０．２の開口数を含む光学系よりも大量の信号を収集することができる。信号収集光学系などの光学系の開口数は、約０．２であってもよい。光学系の開口数は、約０．３であってもよい。光学系の開口数は、約０．４であってもよい。光学系の開口数は、約０．５であってもよい。光学系の開口数は、約０．６であってもよい。光学系の開口数は、約０．７であってもよい。光学系の開口数は、約０．８であってもよい。光学系の開口数は、約０．２から約０．８であってもよい。光学系の開口数は、約０．３から約０．７であってもよい。光学系の開口数は、約０．４から約０．６であってもよい。光学系の開口数は、約０．３から約０．８であってもよい。光学系の開口数は、約０．２から約０．７であってもよい。
【００６８】
[0077]システムの収集光学系は、光信号（すなわち蛍光信号）などの信号をフォトダイオードなどの対応する検出器に収集するように構成されてもよい。フォトダイオードなどの検出器は、光信号を電流信号に変換することができる。収集光学系は、複数のウェルのうちのウェルの領域から信号を収集することができる。収集光学系から収集される領域は、約０．５、１、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、または５００ｍｍ２であってもよい。
【００６９】
[0078]場合によっては、検出器の収集領域を最小限に抑えることが有利であってもよい。検出器の収集領域を最小限に抑えると、システム内のノイズを最小限に抑えることができる。検出器の収集領域の直径は、約０．５、０．７５、１．０、１．２５、１．５、１．７５、２．０、２．２５、２．５、２．７５、３．０、３．５、または４．０ｍｍであってもよい。検出器の収集領域の直径は、約０．５、０．７５、１．０、１．２５、１．５、１．７５、２．０、２．２５、２．５、２．７５、３．０、３．５、または４．０ｍｍ未満であってもよい。複数のウェルのうちの１つのウェルの直径は、約０．５、０．７５、１．０、１．２５、１．５、１．７５、２．０、２．２５、２．５、２．７５、３．０、３．５、４．０ｍｍ、またはそれ以上であってもよい。複数のウェルのうちの１つのウェルの直径は、約０．５、０．７５、１．０、１．２５、１．５、１．７５、２．０、２．２５、２．５、２．７５、３．０、３．５、４．０ｍｍ、またはそれ以上であってもよい。検出器の収集領域の直径はウェルの直径に等しくてもよく、例えば両方の直径は約２．０ｍｍであってもよい。検出器の収集領域の直径はウェルの直径よりも小さくてもよい。例えば、ウェルの直径は約３．０ｍｍであってもよく、収集領域の直径は約２．０ｍｍであってもよい。検出器の収集領域の直径は、ウェルの直径よりも大きくてもよい。例えば、ウェルの直径は約１．０ｍｍであってもよく、収集領域の直径は約２．０ｍｍであってもよい。システムは、検出器の収集領域に転送されてもよい信号の領域に対する、信号が収集されるウェルの領域の比が約１：１となるように、収集光学系の倍率を提供するように構成されてもよい。
【００７０】
[0079]比は、信号を検出器に転送することができる面積に対する信号を収集することができるウェルの面積（ウェルの底面など）とすることができる。比は１：１であってもよい。比は１：０．５〜約１：１．５であってもよい。
【００７１】
[0080]比は、ウェルから収集することができる信号の一部に対する、ウェルを照らすことができる光の一部とすることができる。比は約１：１であってもよい。比は約１：０．５〜約１：１．５であってもよい。
【００７２】
[0081]比は、信号を収集して検出器に転送することができるウェルの一部に対する照らすことができる複数のウェルのうちのウェルの一部とすることができる。比は約１：１であってもよい。比率は約１：０．５〜約１：１．５であってもよい。
【００７３】
[0082]照明されてもよいウェルの部分は、少なくとも約１、１０、５０、１００、５００、１０００、２０００、またはそれ以上の細胞を含んでもよい。信号を収集することができるウェルの部分は、少なくとも約１、１０、５０、１００、５００、１０００、２０００、またはそれ以上の細胞を含んでもよい。対応する検出器の活性部分は、ウェルの照らされた部分と等しくてもよい。対応する検出器の活性部分は、ウェルの照らされた部分と同様であってもよい。
【００７４】
[0083]本明細書に記載のシステムの利点は、蛍光信号または光検出可能センサからの信号などの信号の効率的な収集および検出を提供してもよい。システムは１つまたは複数のレンズを含んでもよい。システムの検出アセンブリは、集光レンズなどの１つまたは複数のレンズを含んでもよい。本明細書に記載のシステムの集光レンズは、約６ミリメートルの直径および約６ミリメートルの焦点距離を含んでもよい。１つまたは複数のレンズを機械加工プレートによって位置決めするか、または機械加工プレートに動作可能に結合することができる。場合によっては、レンズの焦点距離を短くすると、レンズによって収集される可能性がある信号の割合が増加してもよい。場合によっては、割合は、割合＝１／２（１−ｃｏｓ（θ））によって与えられる。
【００７５】
[0084]場合によっては、θが小さいときには、割合は、割合＝ｓｉｎ２（θ）／４またはＮＡ２／４で与えられてもよい。
[0085]ここで、ＮＡは開口数である。場合によっては、レンズは周囲空気などの気体媒体中に配置されてもよい。場合によっては、レンズは液体媒体中に配置されてもよい。
【００７６】
[0086]場合によっては、本明細書に記載のシステムは、対応する検出器に信号を集束させることができるレンズの焦点距離と同様の焦点距離を有する集光レンズを提供する。場合によっては、集光レンズの焦点距離は、対応する検出器に信号を集束させることができるレンズの焦点距離と等しくてもよい。
【００７７】
[0087]本明細書に記載のシステムの１つまたは複数の検出器は、１つまたは複数のフォトダイオードを含んでもよい。１つまたは複数の検出器は、約７００ナノメートル〜約１３００ナノメートルなど、近赤外光と同様の波長を含む信号に対する高い応答性を含んでもよい。１つまたは複数の検出器を検出器アレイ内に配置または構成することができる。検出器のアレイは、システムによって受け取られるウェルのアレイと一致してもよい。例えば、システムは３８４個のウェルプレートを受け入れることができ、システムは３８４個の対応する検出器のアレイで構成されてもよい。検出器のアレイは、１つまたは複数の搭載トランスインピーダンス増幅器と組み合わされてもよい。
【００７８】
[0088]本明細書に記載のシステムは、約１００ヘルツ（Ｈｚ）、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、７５０Ｈｚ、１，０００Ｈｚ、２，０００Ｈｚ、５，０００Ｈｚ、６，０００Ｈｚ、７，０００Ｈｚ、８，０００Ｈｚ、９，０００Ｈｚ、１０，０００Ｈｚ、１１，０００Ｈｚ、１２，０００Ｈｚ、１５，０００Ｈｚ、またはそれ以上を超えてもよいウェルからの信号のサンプリングレートを提供することができる。システムは、約１００ヘルツ（Ｈｚ）、１，０００Ｈｚ、５，０００Ｈｚ、１０，０００Ｈｚ、１５，０００Ｈｚ、またはそれ以上であってもよい複数のウェルにわたる信号のサンプリングレートを提供してもよい。サンプリングレートは、約５００Ｈｚから約１２１２，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約５００Ｈｚから約５，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約８，０００Ｈｚから約１２，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは少なくとも約１００Ｈｚから約１５，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、少なくとも約２００Ｈｚから約１５，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、少なくとも約３００Ｈｚから約１５，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、少なくとも約４００Ｈｚから約１５，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは少なくとも約５００Ｈｚから約１５，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、少なくとも約１，０００Ｈｚから約１５，０００Ｈｚであってもよい。
【００７９】
[0089]図３ａは、本明細書に記載のシステムを示す。図３ｂは、図３ａの拡大サブセットを示し、図３ａでは拡大されたサブセットが点線で示されている。図３ｂでは、複数のウェルのうちの１つのウェルについて光学素子が強調されている。レンズ（蛍光収集レンズなど）は、図３ｂにおいて３０２として示されており、フィルタ（放出フィルタなど）は３０３として示されている。フィルタ３０３はレンズ３０２の下に配置することができる。フィルタはレンズの上に配置することができる。レンズ（フォトダイオード検出器などの検出器に信号を集束させることができるレンズなど）は、３０５として示されている。レンズ３０５は、３０４として示されるプレート内に配置されてもよい。検出器（複数のウェルのうちの１つのウェルに対応する検出器など）は、３０６として示されている。レンズ（集束レンズなど）は、システムによって受け取られるマイクロプレートの上に配置されてもよく、レンズは３０１として示されてもよい。レンズ３０１の上に、システムはまた、図３ｃにおいて３０７として示されるレンズ（例えばコリメーションレンズ）を含んでもよい。コリメーションレンズは、レンズ３０１の上に配置されてもよい。本明細書に記載されるようないくつかのシステムでは、励起源は、コリメーションレンズ３０７などのレンズによってコリメートされてもよい発散光を提供してもよい。
【００８０】
[0090]本明細書に記載のシステムは、自発的に活動する皮質ニューロンの培養物を使用して典型的に実施されてもよい分子（化学物質など）の環境毒物学評価の技術分野で使用されてもよい。自発的に活動するか、または光変調されたニューロン発火パターンの同様の研究もまた実施されてもよい。
【００８１】
[0091]本明細書に記載されたシステムは、光活性化可能リガンドを用いたリガンド変調標的のハイスループットスクリーニングの技術分野において使用されてもよい。電位依存性イオンチャネル標的活性を制御するために光感受性電圧モジュレーターを使用する代わりに、光活性化可能リガンドを細胞培地に添加し、標的の活性を変調するために使用してもよい。標的は、天然の発現（例えば、ニューロン中）または異種発現のために細胞中に存在する場合があり、イオンチャネルまたはＧタンパク質であってもよい。センサの生物学的応答は１つの波長で測定することができ、一方、リガンドの有効「用量」は、リガンドを活性化することができる第２の波長の光の持続時間または強度を変調することによって制御することができる。リガンドは、神経伝達物質（例えば、グルタメート、ＧＡＢＡ、アセチルコリン、プリンヌクレオチド）、イオン（カルシウム）、小さな薬物様分子、または高分子であってもよい。リガンドは、ケージ化されている（光照射によって永久的に変化する）、または光スイッチ可能（可逆的光誘導活性化／不活性化）であってもよい。いくつかの場合において、グルタミン酸光スイッチ可能なリガンドは、ＬｉＧｌｕＲイオンチャネルと相互作用してもよい。この用途は生化学的アッセイに拡張することができる。
【００８２】
[0092]本明細書に記載のシステムは、感光性アクチュエータによって間接的に変調された標的のハイスループットスクリーニングの技術分野で使用することができる。そのような場合、光活性化受容体（例えばメラノプシン）または酵素（例えばアデニリルシクラーゼ）を制御することができる。セカンドメッセンジャー（例えば、ホスホイノシチドまたは環状アデノシン一リン酸（ＡＭＰ））は標的に作用する場合があり、その機能は光学的にモニターされてもよい。
【００８３】
[0093]本明細書に記載のシステムは、安全性薬理学の技術分野で使用することができる。例えば、安全性薬理学の技術分野では、システムは、米国食品医薬品局（ＦＤＡ）の包括的な生体外不整脈評価ガイドラインで標準化されている統合ヒト細胞研究の一部として使用することができる。本明細書に記載されているシステムは、光学的に歩調のとられた心筋細胞における安全性薬理試験において使用されてもよい。本明細書に記載のシステムは、イオンチャネル標的の全光学的電圧変調および／またはハイスループットスクリーニングに使用することができる。そのような場合、システムは非興奮性細胞および異種発現イオンチャネル標的用に構成されてもよい。本明細書に記載のシステムは、伝統的なｈＥＲＧスクリーニングの代替としてまたは補足として使用することができる。
【００８４】
[0094]例えば、細胞をプレーティングし、標準的な光学底部９６または３８４ウェルプレートに増殖または付着させることができる。細胞は、ａ）自発的に活性であってもよい人工多能性幹細胞（ｉＰＳＣ）または幹細胞由来心筋細胞、ｂ）感光性アクチュエータ（通常はチャネルロドプシン(rhodopsin)）を異種的に発現してもよい心筋細胞、またはチャネルロドプシンを異種的に発現してもよい非興奮性細胞と心筋細胞との混合物、ｃ）感光性アクチュエータおよび１つまたは複数の標的イオンチャネルを異種的に発現するように設計された非興奮性細胞（それらを組み合わせて特徴的な方法で興奮性にすることができる）、またはｄ）それらの任意の組み合わせ、を含んでもよい。細胞は電位感受性染料（または他の蛍光センサ）で染色されてもよい。１つまたは複数の分子が複数のウェルの一部に添加されてもよい。分子含有ウェルを多数の対照ウェルと比較してもよく、または化合物添加前に測定した各ウェルのベースライン活性と比較してもよい。
【００８５】
[0095]電圧（または他のセンサ）の変化を監視することができる。例えば、自発的活動は、１つの励起光波長を用いて約３０秒間監視することができる。細胞活性は、第２の波長の１つまたは複数の作動光パルスによって誘発または変調されてもよい。光パルスレジメン（regimen）は、光誘起電圧変化に影響を与えるために周波数、持続時間、強度、またはパルス間隔を変えることができる。この変動は、イオンチャネル標的に、ウェル内に存在する分子と差動的に相互作用してもよい「静止していない」または一過性の立体構造状態を採用させてもよい。異なる照射／活性化プロトコルを用いた細胞応答に対する薬理学的効果のプロファイルは、予測的で治療的な影響または毒性影響を有する可能性がある。
【００８６】
[0096]電子ノイズを低減するために、最初に電圧（または他の）トレースを１つまたは複数の標準的な電子「ロングパス（long-pass）」フィルタリングアルゴリズムにかけることができる。自発的に活動的な細胞電圧トレースは、自社開発のイベント検出アルゴリズムを使用して分析することができる。活動電位（心筋細胞の場合には「ビート」）のような関心のあるイベントは、各イベントの正確な時間的開始点および終了点、イベントのアップストローク期間、各イベントの最大光度（蛍光変化）、最大光度の特定の割合における各イベントの期間（「活動電位期間」）、またはイベントレート、期間、またはリズムのような特徴の識別を導くことができるユーザ指定またはコントローラ指定パラメータに基づいて検出することができる。誘導されたまたは変調された活動トレースは、上記のイベント検出アルゴリズムを使用して分析されてもよいか、またはより一般的には異なるソフトウェアアルゴリズムを使用して刺激光パルスに対して定義された関心領域において測定されてもよい。測定の種類は、上記のものと同様であってもよい。
【００８７】
[0097]本明細書中に記載されるようなシステムは、非興奮性細胞（すなわち、ＨＥＫ２９３細胞またはＣＨＯ細胞）のような細胞中に発現されたイオンチャネル標的をスクリーニングする方法のために使用されてもよい。スクリーニングは、異種発現されたイオンチャネルについてのスクリーニングであってもよい。例えば、標的イオンチャネル、光依存性アクチュエータタンパク質、およびアクセサリーイオンチャネルは、非興奮性細胞において発現してもよい。イオンチャネルまたは補助イオンチャネルは、電位依存性イオンチャネル、リガンド依存性イオンチャネル、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。電位依存性イオンチャネルは、ナトリウムチャネル、カルシウムチャネル、カリウムチャネル、一過性受容体電位（ＴＲＰ）チャネル、プロトンチャネル、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。リガンド依存性イオンチャネルは、アセチルコリン受容体、イオンチャネル型グルタミン酸依存性受容体、酸感知イオンチャネル（ＡＳＩＣ）、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）依存性Ｐ２Ｘ受容体、陰イオン透過性ガンマ−アミノ酪酸依存性（ＧＡＢＡａ）受容体、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【００８８】
[0098]光依存性アクチュエータタンパク質は、励起源からの光などの光の波長で刺激されてもよい。光の波長は、約４００ナノメートル〜約１０００ナノメートルであってもよい。光の波長は、約４００ナノメートル〜約８００ナノメートルであってもよい。光の波長は、約４００ナノメートル〜約５００ナノメートルであってもよい。光の波長は、約５００ナノメートル〜約６００ナノメートルであってもよい。光の波長は、約６００ナノメートル〜約７００ナノメートルであってもよい。光の波長は、約７００ナノメートル〜約８００ナノメートルであってもよい。１つまたは複数の細胞は、（蛍光染料のような）光検出可能センサまたは遺伝子的にコードされたセンサまたはそれらの組み合わせを含んでもよい。したがって、標的イオンチャネルの細胞応答は、光検出可能センサからの蛍光信号などの信号を介して監視されてもよい。光検出可能センサもしくは遺伝的にコード化されたセンサ、またはそれらの組み合わせは、ａ）約４００ナノメートル〜約５００ナノメートルなどの第１の波長の光で、ｂ）約６００ナノメートル〜約７００ナノメートルなどの第２の波長の光で、またはｃ）それらの組み合わせで励起されてもよい。そのような光検出可能センサまたは遺伝子的にコード化されたセンサは、細胞膜電位の変化または細胞内イオン濃度の変化などの生物学的応答または生物学的変化を示すことができる信号を提供することができる。したがって、１つまたは複数の細胞を分子と接触させると観察される光検出可能センサまたは遺伝的にコード化されたセンサの大きさ、時間的プロファイル、またはそれらの組み合わせの変化は、そのような分子が標的イオンチャネルに作用して生物学的応答を引き起こすことを示してもよい。
【００８９】
[0099]標的イオンチャネルは、（ｉ）電位依存性ナトリウムチャネル、電位依存性カルシウムチャネル、または電位依存性カリウムチャネル、またはそれらの組み合わせなどの電位依存性チャネル、（ｉｉ）イノシチド（inositide）（ＴＲＰファミリー）、環状ヌクレオチド（ＨＣＮｘ、ＣＮＧｘ）、カルシウム（ＫＣａｘ）、またはそれらの組み合わせなどのセカンドメッセンジャーに反応するイオンチャネル、（ｉｉｉ）カリウム「漏出」チャネル（Ｋ２Ｐｘ）、または（ｉｖ）それらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【００９０】
[00100]光依存性アクチュエータタンパク質は、カチオンチャネルクラミドモナス属チョップ１、クラミドモナス属チョップ２、約５２％を超える配列相同性、約５２％の配列長を有するタンパク質、またはチョップ１またはチョップ２に対するそれらの組み合わせを含んでもよい。光依存性アクチュエータタンパク質はまた、光活性化グルタミン酸受容体（ＬｉＧｌｕＲ）、Ｇタンパク質（メラノプシンまたはｍＧｌｕＲなど）、アデニル酸シクラーゼ（ｂＰＡＣ）、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【００９１】
[00101]補助イオンチャネルは、規定の細胞外カリウム濃度と共に静止細胞膜電位を制御するために使用される電位依存性内向き整流カリウムチャネル（Ｋｉｒｘ）を含んでもよい。補助イオンチャネルはまた、標的イオンチャネルに加えて発現される電位依存性カルシウム、ナトリウム、またはカリウムチャネルであってもよい。
【００９２】
[00102]本開示のシステムは、電気的に興奮性の細胞の薬理学的評価に使用されてもよい。システムは自発的に電気的に活性な細胞と共に使用することができる。例えば、蛍光電圧センサまたはカルシウムセンサを自発的に電気的に活性な細胞に組み込んでもよい。第１の波長の光は、センサを励起し、そして経時的に収集されてもよい蛍光を放射してもよい。応答パラメータにおけるサブミリ秒スケールの摂動は、自動発見的アルゴリズムを介して検出することができ、潜在的な標的組織の毒性を予測するために使用されてもよい。自発的に電気的に活性な細胞は、幹細胞または人工多能性幹細胞由来心筋細胞であってもよいが、皮質ニューロン、後根神経節ニューロン、または幹細胞由来ニューロンでもあってもよい。
【００９３】
[00103]本開示のシステムは、光学的に歩調のとられた興奮性細胞と共に使用されてもよい。例えば、光応答性アクチュエータタンパク質および蛍光電圧またはカルシウムセンサを、自発的に活動するまたは静止している電気的興奮性細胞に導入することができる。ある波長の光の時限パルス（timed pulse）は、興奮性細胞の電気的活動を遅らせることができ、一方、第２の波長は蛍光センサを励起することができる。異なるペーシング条件下で化学物質またはタンパク質に曝されたときの応答パラメータの変動は、自動化された発見的アルゴリズムによって検出することができ、潜在的な標的組織毒性を予測するために使用することができる。
【００９４】
[00104]光応答型アクチュエータは、クラミドモナス属チョップ１またはチョップ２、または約５２％を超える配列相同性、約５２％の配列長、またはチョップ１またはチョップ２へのそれらの組み合わせであってもよい。一実施形態では、アクチュエータはＨＥＫ２９３などの非興奮性細胞で発現させることができ、アクチュエータ発現細胞は電気的興奮性細胞と共培養することができる。他の実施形態において、光応答性アクチュエータは興奮性細胞において直接発現されてもよい。
【００９５】
[00105]光学的に歩調のとられた興奮性細胞は、上記のように自発的に活性であってもよいか、または成体心室筋細胞もしくは骨格筋細胞を含む興奮性静止細胞であってもよい。
【００９６】
[00106]場合によっては、複数のウェルの各ウェルは、フォトダイオードなどの対応する検出器を含む。場合によっては、各フォトダイオードは対応するレンズを有する。レンズは、光信号などの信号を対応する検出器に集束させるように構成されてもよい。対応する検出器に信号を集束させるためのレンズがないと、信号の一部が検出器によって収集されない可能性がある。光信号はコリメートされてもよく、フィルタを通してさらにフィルタリングされてもよい。そのような場合、信号は検出アセンブリによって収集され、励起源からの光は収集されないことがある。フィルタは、固定位置または調整可能位置に構成することができる。レンズ、検出器、フィルタ、またはそれらの組み合わせなどのシステムの１つまたは複数の構成要素は、遠隔制御、電子制御、ユーザによる手動制御のいずれでもよい。システムの各フィルタは、独立して配線することができる。検出アセンブリは、細胞内カルシウム染料などの蛍光染料などの信号を収集する。場合によっては、システムのコントローラは、システムから収集された１つまたは複数の信号を処理するためのアルゴリズムを使用することができる。
【００９７】
[00107]本開示のシステムは、フォトダイオードなどの１つまたは複数の検出器を含んでもよい。場合によっては、システムは少なくとも２つの検出器、例えば複数のウェルの各ウェルに対応する検出器を含んでもよい。場合によっては、検出アセンブリは、１つまたは複数の信号収集光学系を含んでもよい。システムが少なくとも２つの信号収集光学系を含む場合、各信号収集光学系の開口数は、（ｉ）両方の信号収集光学系が約０．５の開口数を含むように同じであってもよく、またはそれぞれの開口数は、（ｉｉ）１つの信号収集光学系が約０．５の開口数を含み、第２の信号収集光学系が約０．４の開口数を含む場合のように、異なってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．２であってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．３であってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．４であってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．５であってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．６であってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．７であってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．８であってもよい。信号収集光学系の開口数は少なくとも約０．２であってもよい。信号収集光学系の開口数は少なくとも約０．３であってもよい。信号収集光学系の開口数は少なくとも約０．４であってもよい。信号収集光学系の開口数は少なくとも約０．５であってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．９未満であってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．８未満であってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．７未満であってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．６未満であってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．２から約０．８であってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．３から約０．７であってもよい。信号収集光学系の開口数は、約０．４から約０．６であってもよい。
【００９８】
[00108]本開示のシステムは、照明アセンブリが励起源を含んでもよいように励起源を含んでもよい。システムは少なくとも２つの励起源を含んでもよい。システムは少なくとも３つの励起源を含んでもよい。システムは少なくとも４つの励起源を含んでもよい。システムは少なくとも５つの励起源を含んでもよい。第１のレーザと第２のレーザのように、少なくとも２つの励起源は同じでもよい。レーザと発光ダイオード（ＬＥＤ）光のように、少なくとも２つの励起源は異なっていてもよい。励起源は、レーザ、ＬＥＤ光、キセノンアーク、または水銀灯であってもよい。場合によっては、システムは、レーザからの光の一部を複数のウェルに向けるためのビームスプリッタを備えた単一のレーザを含む。
【００９９】
[00109]サンプリングレートは、約１００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約２５０Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約５００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約７５０Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約１，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約２，５００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは約３，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約４，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約５，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約６，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約７，５００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約８，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約９，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは約１０，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約１２，５００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約１５，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約１００Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは、約２５０以上であってもよい。サンプリングレートは、約５００Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは約７５０Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは、約１，０００Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは、約２，５００Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは、約３，０００Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは、約４，０００Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは、約５，０００Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは、約６，０００Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは、約７，５００Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは、約８，０００Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは約９，０００Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは、約１０，０００Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは、約１２，５００Ｈｚを超えてもよい。サンプリングレートは、約１５，０００Ｈｚ以上であってもよい。サンプリングレートは、約２００Ｈｚから約１０，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約５００Ｈｚから約１０，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約１，０００Ｈｚから約１０，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約２，０００Ｈｚから約１０，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約５，０００Ｈｚから約１０，０００Ｈｚであってもよい。サンプリングレートは、約５，０００Ｈｚから約１５，０００Ｈｚであってもよい。
【０１００】
[00110]本開示のシステムは、励起源から向けられた光を用いて複数のウェルのうちの１つのウェルの少なくとも一部を照らすことができる。場合によっては、複数のウェルのうちの各ウェルの少なくとも一部は、励起源から向けられた光によって照らされてもよい。場合によっては、信号（電気信号など）を複数のウェルのうちの１つのウェルから収集し、対応する検出器などの検出器に転送することができる。場合によっては、信号を複数のウェルの各ウェルから収集して検出器に転送することができる。場合によっては、照らされてもよいウェルの部分は、信号が検出器から収集され、検出器に転送されてもよいウェルの同じ部分に対応する。場合によっては、照らされてもよいウェルの部分は、信号が収集されてもよいウェルの部分とは異なる部分であってもよい。場合によっては、ウェルを照らしてもよい光の一部と、ウェルから収集することができる信号の一部との比は、約１：０．５から約１：１．５であってもよい。場合によっては、この比は約１：１であってもよい。場合によっては、信号が収集されてもよいウェルの一部に対する照射されてもよいウェルの一部の比は、約１：０．５から約１：１．５であってもよい。場合によっては、比は約１：０．７５〜約１：１．２５であってもよい。場合によっては、比は約１：０．９〜約１．１であってもよい。場合によっては、比は約１：１であってもよい。場合によっては、比は約１：０．５、１：０．５５、１：０．６、１：０．６５、１：０．７、１：０．７５、１：０．８、１：０．８５、１：０．９、１：０．９５、１：１、１：１．２、１：１．３、１：１．４、または１：１．５であってもよい。
【０１０１】
[00111]本開示のシステムは、複数のウェルのうちの１つのウェルの少なくとも一部を照明するための励起源を含んでもよい。場合によっては、励起源は、約１０−５メートル〜約１０５メートルの波長を含む光を生成してもよい。場合によっては、光は約１０−４メートル〜約１０４メートルの波長を含んでもよい。場合によっては、光は約１０−３メートル〜約１０３メートルの波長を含んでもよい。場合によっては、光は約１０−２メートル〜約１０２メートルの波長を含んでもよい。場合によっては、光は約１０−１メートル〜約１０１メートルの波長を含んでもよい。場合によっては、光は、可視光（例えば、人間の目に見える光）、紫外線、赤外線、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。場合によっては、光は、約４００ナノメートルから約１０００ナノメートルまでの波長を含んでもよい。場合によっては、光は、約４００ナノメートルから約９００ナノメートルまでの波長を含んでもよい。場合によっては、光は、約４００ナノメートルから約８００ナノメートルまでの波長を含んでもよい。場合によっては、光は、約４００ナノメートルから約５００ナノメートルまでの波長を含んでもよい。場合によっては、光は、約６００ナノメートルから約８００ナノメートルまでの波長を含んでもよい。場合によっては、光は、約５００ナノメートルから約７００ナノメートルまでの波長を含んでもよい。場合によっては、光は、約５００ナノメートルから約９００ナノメートルまでの波長を含んでもよい。場合によっては、光は、約６００ナノメートルから約９００ナノメートルまでの波長を含んでもよい。場合によっては、光は、約７００ナノメートルから約９００ナノメートルまでの波長を含んでもよい。場合によっては、光は、約８００ナノメートルから約９００ナノメートルまでの波長を含んでもよい。
【０１０２】
[00112]本開示のシステムは、１つまたは複数の励起源を含んでもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約１ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約１．５ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約２ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約２．５ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約３ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約３．５ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約４ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約４．５ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約５ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約５．５ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約６ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約６．５ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約７ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約７．５ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約８ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約８．５ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約９ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約９．５ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、平方ミリメートルあたり約１０ミリワット（ｍＷ／ｍｍ２）であってもよい。励起源によって提供される光強度は、約２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、５．５、６、６．５、７、７．５、８、８．５、９、９．５、または１０ｍＷ／ｍｍ２より大きくてもよい。
【０１０３】
[00113]本開示のシステムは、検出アセンブリなど、システムによって検出された信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を提供することができる。場合によっては、検出された信号は電流信号であってもよい。場合によっては、信号は、細胞膜電位の変化、または細胞内もしくは細胞外のイオン濃度の変化を示してもよい。場合によっては、ＳＮＲは、約５／１０ミリボルト（ｍＶ）の膜電位変化よりも大きい可能性がある。場合によっては、ＳＮＲは、約１０／１０ｍＶの細胞膜電位変化よりも大きい可能性がある。場合によっては、ＳＮＲは、約１５／１０ｍＶの細胞膜電位変化よりも大きい可能性がある。場合によっては、ＳＮＲは、約２０／１０ｍＶの細胞膜電位変化よりも大きい可能性がある。場合によっては、ＳＮＲは、約２５／１０ｍＶの細胞膜電位変化よりも大きい可能性がある。場合によっては、ＳＮＲは、約３０／１０ｍＶの細胞膜電位変化よりも大きい可能性がある。場合によっては、ＳＮＲは、約３５／１０ｍＶの細胞膜電位変化よりも大きい可能性がある。場合によっては、ＳＮＲは、約４０／１０ｍＶの細胞膜電位変化よりも大きい可能性がある。場合によっては、ＳＮＲは、約４５／１０ｍＶの細胞膜電位変化よりも大きい可能性がある。場合によっては、ＳＮＲは、約５０／１０ｍＶの細胞膜電位変化よりも大きい可能性がある。
【０１０４】
[00114]本開示のシステムは、光を複数のウェルに提供する励起源を提供することができる。光は時定数光であってもよい。光はパルス光のような時変光であってもよい。場合によっては、パルス光は様々な時間間隔でパルス化されてもよい。場合によっては、パルス光は、時限光パルスなどの特定の時間間隔でパルス化されてもよい。時限光パルスは、持続時間が約２００ミリ秒であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約１００ミリ秒であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約８０ミリ秒であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約６０ミリ秒であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約４０ミリ秒であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約２０ミリ秒であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約１０ミリ秒であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約２００ミリ秒未満であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約１００ミリ秒未満であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約８０ミリ秒未満であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約６０ミリ秒未満であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約４０ミリ秒未満であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約２０ミリ秒未満であってもよい。時限光パルスは、持続時間が約１０ミリ秒未満であってもよい。
【０１０５】
[00115]本開示のシステムは、システムの複数のウェルのうちの１つのウェルに添加することができる細胞と接触させるためのタンパク質またはその断片を提供することができる。タンパク質またはその断片は、既知のタンパク質に対して、少なくとも約５２％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、または９９％の配列相同性を有してもよい。例えば、タンパク質またはその断片は、チョップ１タンパク質に対して少なくとも約５２％の配列相同性、約５２％の配列長、またはそれらの組み合わせを有してもよい。タンパク質またはその断片は、チョップ１タンパク質に対して、少なくとも約５２％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、または９９％の配列相同性、配列長さ、またはそれらの組み合わせを有してもよい。タンパク質またはその断片は、チョップ２タンパク質に対して、少なくとも約５２％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、または９９％の配列相同性、配列長、またはそれらの組み合わせを有してもよい。タンパク質またはその断片は、ＬｉＧｌｕＲに対して、少なくとも約５２％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、または９９％の配列相同性、配列長、またはそれらの組み合わせを有してもよい。
【０１０６】
[00116]励起源の光強度は時間とともに変化してもよい。場合によっては、システムが複数の励起源を含むとき、各励起は他の励起源と同じでも異なってもよい光強度を含んでもよい。励起源の光強度は、システムのコントローラまたはシステムのユーザによって調整されるなど、調整可能であってもよい。複数のウェルを横切る光強度は同じであってもよく、例えば、複数のウェルの各々について約５ｍＷ／ｍｍ２であってもよい。５ｍＷ／ｍｍ２＋／−０．２５ｍＷ／ｍｍ２のように、複数のウェルにわたる光強度は、約５％を超えて変化しないことがある。複数のウェルにわたる光強度は、約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、または１０％を超えて変動しない場合がある。システムが複数の励起源を含むとき、複数の励起源にわたる光強度は、各励起源間で約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、または１０％を超えて変動しない場合がある。
【０１０７】
[00117]コントローラまたはユーザが光強度を調整することができるときのように、光強度が時間的に変化することがある場合、光強度の変化における遅れまたは遅延は、約１５ミリ秒（ミリ秒）未満であってもよい。励起源の光強度の変化における遅れは、約１０ミリ秒未満であってもよい。励起源の光強度の変化における遅れは、約９ミリ秒未満であってもよい。励起源の光強度の変化における遅れは、約８ミリ秒未満であってもよい。励起源の光強度の変化における遅れは、約７ミリ秒未満であってもよい。励起源の光強度の変化における遅れは、約６ミリ秒未満であってもよい。励起源の光強度の変化における遅れは、約５ミリ秒未満であってもよい。励起源の光強度の変化における遅れは、約４ミリ秒未満であってもよい。励起源の光強度の変化における遅れは、約３ミリ秒未満であってもよい。励起源の光強度の変化における遅れは、約２ミリ秒未満であってもよい。励起源の光強度の変化における遅れは、約１ミリ秒未満であってもよい。
【０１０８】
[00118]本開示のシステムは、マイクロウェルプレートまたはキュベットのアレイなどのウェルのアレイを受け入れるように構成されてもよい。ウェルのアレイは、市販のマイクロウェルプレートまたは特注設計のマイクロウェルプレートなどのマイクロウェルプレートであってもよい。ウェルのアレイは、ガラス（ホウケイ酸ガラスなど）、プラスチック（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートＧ、ポリメチルペンテンなど）、またはそれらの組み合わせで形成することができる。ウェルのアレイは、平らなまたは丸みを帯びた底部を含むウェルを有してもよい。ウェルのアレイは、６ウェルプレート、１６ウェルプレート、３２ウェルプレート、９６ウェルプレート、または３８４ウェルプレートであってもよい。ウェルのアレイは複数のウェルを含んでもよい。複数のウェルは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１６５、１７０、１７５、１８０、１８５、１９０、１９５、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０、３００、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０、４００、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０、４８０、４９０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、９５０、１０００、またはそれ以上のウェルを含んでもよい。複数のウェルは、約１から約２０のウェルを含んでもよい。複数のウェルは、約１から約１００のウェルを含んでもよい。複数のウェルは、約１０から約４００のウェルを含んでもよい。複数のウェルは、約５０から約１０００のウェルを含んでもよい。複数のウェルは少なくとも３つのウェルを含んでもよい。複数のウェルは少なくとも５つのウェルを含んでもよい。複数のウェルは少なくとも８つのウェルを含んでもよい。複数のウェルは少なくとも１０個のウェルを含んでもよい。複数のウェルは少なくとも１１個のウェルを含んでもよい。複数のウェルは少なくとも１５個のウェルを含んでもよい。複数のウェルは少なくとも２０個のウェルを含んでもよい。複数のウェルは少なくとも３１個のウェルを含んでもよい。複数のウェルは少なくとも９５個のウェルを含んでもよい。複数のウェルは少なくとも１００個のウェルを含んでもよい。複数のウェルは少なくとも２００個のウェルを含んでもよい。複数のウェルは少なくとも３８３個のウェルを含んでもよい。
【０１０９】
[00119]本開示のシステムは、複数のウェルを含んでいてもよく、複数のウェルのうちの１つのウェルは、細胞を受け入れるように構成されてもよい。場合によっては、複数のウェルのうちの１つのウェルは、複数の細胞を受け入れるように構成されてもよい。場合によっては、複数のセルは、複数のウェルの各ウェルにおいて同じであってもよい。場合によっては、複数のセルは、複数のウェルの各ウェルにおいて異なっていてもよい。場合によっては、複数のウェルのうちの１つのウェルは、約２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２５、１５０、１７５、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１５００、または２０００の細胞を含んでもよい。
【０１１０】
[00120]場合によっては、ウェル内の複数の細胞は、約１細胞〜約１００細胞であってもよい。場合によっては、ウェル内の複数の細胞は、約１細胞〜約２００細胞であってもよい。場合によっては、ウェル内の複数の細胞は、約１細胞〜約５００細胞であってもよい。場合によっては、ウェル内の複数の細胞は、約１細胞〜約１，０００細胞であってもよい。場合によっては、ウェル内の複数の細胞は、約１細胞〜約２，０００細胞であってもよい。いくつかの場合において、ウェル内の複数の細胞は、約１０細胞〜約１００細胞であってもよい。いくつかの場合において、ウェル内の複数の細胞は、約１０細胞〜約５００細胞であってもよい。場合によっては、ウェル内の複数の細胞は、約５００細胞〜約１，０００細胞であってもよい。いくつかの場合において、ウェル内の複数の細胞は、約５００細胞〜約２，０００細胞であってもよい。場合によっては、ウェル内の複数の細胞は、約１００細胞〜約５００細胞であってもよい。
【０１１１】
[00121]いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、少なくとも約１０細胞であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、少なくとも約５０細胞であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、少なくとも約１００細胞であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、少なくとも約２５０細胞であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、少なくとも約５００細胞であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、少なくとも約７５０細胞であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、少なくとも約１０００細胞であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、少なくとも約２０００細胞であってもよい。
【０１１２】
[00122]いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、約１０細胞未満であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、約５０細胞未満であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、約１００細胞未満であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、約２５０細胞未満であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、約５００細胞未満であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、約７５０細胞未満であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、約１０００細胞未満であってもよい。いくつかの場合において、複数のウェルのうちの１つのウェル内の複数の細胞は、約２０００細胞未満であってもよい。
【０１１３】
[00123]本開示のシステムは、複数のウェルのうちの１つのウェル内の光検出可能センサの活性化の有無を検出することができる。システムは、複数のウェルの各ウェルにおける存在または不在を検出することができる。システムは、検出アセンブリを使用することによって存在または不在を検出するように構成することができる。このシステムは、約１分以内に、複数のウェルのうちの１つのウェル内の光検出可能センサの有無を検出することができる。システムは約４０秒以内に検出することができる。システムは約３０秒以内に検出することができる。システムは約２０秒以内に検出することができる。システムは約１０秒以内に検出することができる。システムは約１秒以内に検出することができる。システムは約１００ミリ秒（ミリ秒）以内に検出することができる。システムは約５０ミリ秒以内に検出することができる。システムは約１０ミリ秒以内に検出することができる。システムは約１ミリ秒以内に検出することができる。
【０１１４】
[00124]システムは、約１分以内に、複数のウェルの各ウェル内の光検出可能センサの有無を検出することができる。システムは、約３０秒以内に複数のウェルの各ウェル内を検出することができる。システムは、約１０秒以内に複数のウェルの各ウェル内を検出することができる。システムは、約１秒以内に複数のウェルの各ウェル内を検出することができる。システムは、約１００ミリ秒以内に複数のウェルの各ウェル内を検出することができる。システムは、約５０ミリ秒以内に複数のウェルの各ウェル内を検出することができる。システムは、約１０ミリ秒以内に複数のウェルの各ウェル内を検出することができる。システムは、約１ミリ秒以内に複数のウェルの各ウェル内を検出することができる。
【０１１５】
[00125]システムは、約２０秒未満の時間枠内に複数のウェル（６ウェル、１２ウェル、９６ウェル、３８４ウェルなど）の各ウェルから１つまたは複数の信号を収集することができる。システムは、約２０秒、１５秒、１０秒、５秒、１秒、１００ミリ秒、５０ミリ秒、１０ミリ秒、１ミリ秒、またはそれ以下の範囲内で複数のウェルの各ウェルから１つまたは複数の信号を収集することができる。
【０１１６】
[00126]システムは、複数のウェルのうちの各ウェルから１つまたは複数の信号を収集することができる。システムは複数の信号を収集することができる。システムは、ウェルから約２、３、４、５、６、７、８、９、１０またはそれ以上の信号を収集することができる。システムは、２つの活動電位の列など、２つの信号が同じである場合に、少なくとも２つの信号を収集することができる。システムは、電圧依存性イベントおよびイオン依存性イベントのように、２つの信号が異なる場合に、少なくとも２つの信号を収集することができる。２つの活動電位の列などのようなウェル内の２つ以上の信号が時間的に連続して発生してもよい。電圧依存性イベントおよびイオン依存性イベントなどのようなウェル内の２つ以上の信号が実質的に並行してまたは同時に発生してもよい。
【０１１７】
コンピュータ制御システム
[00127]本開示は、本開示の方法を実施するようにプログラムされているコンピュータ制御システムを提供する。図４は、（ｉ）励起源を制御して複数のウェルに光を供給する、（ｉｉ）マイクロプレートのウェルの領域に光を向けるなど、光の方向を制御する、（ｉｉｉ）情報（電気信号など）を収集および／またはデータベースまたはメモリなどに転送するように検出アセンブリを制御する、ようにプログラムされているか、あるいは構成されているコンピュータシステム４０１を示す。コンピュータシステム４０１は、例えば、（ｉ）励起源を制御する、（ｉｉ）検出アセンブリを制御する、（ｉｉｉ）光路または光を受け入れるウェルの一部を制御する、（ｉｖ）情報（電気信号など）の収集および／または転送の頻度を制御すること、またはその他のことなど、本開示のデータ収集、データ分析、およびデータ記憶の様々な態様を調整することができる。コンピュータシステム４０１は、ユーザの電子機器、または電子機器に対して遠隔に位置するコンピュータシステムとすることができる。電子機器は携帯電子機器であってもよい。
【０１１８】
[00128]コンピュータシステム４０１は、中央処理装置（ＣＰＵ、ここでは「プロセッサ」および「コンピュータプロセッサ」ともいう）４０５を含み、これはシングルコアまたはマルチコアプロセッサ、または並列処理用の複数のプロセッサとすることができる。コンピュータシステム４０１はまた、メモリまたはメモリ位置４１０（例えば、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ）、電子記憶装置４１５（例えば、ハードディスク）、１つまたは複数の他のシステムと通信するための通信インターフェース４２０（例えば、ネットワークアダプタ）、およびキャッシュ、他のメモリ、データ記憶装置、および／または電子ディスプレイアダプタなどの周辺機器４２５を含む。メモリ４１０、記憶装置４１５、インターフェース４２０および周辺機器４２５は、マザーボードなどの通信バス（実線）を介してＣＰＵ４０５と通信する。記憶装置４１５は、データを記憶するためのデータ記憶装置（またはデータリポジトリ）とすることができる。コンピュータシステム４０１は、通信インターフェース４２０を用いてコンピュータネットワーク（「ネットワーク」）４３０に動作可能に結合することができる。ネットワーク４３０は、インターネット、インターネットおよび／またはエクストラネット、あるいはインターネットと通信するイントラネットおよび／またはエクストラネットとすることができる。場合によっては、ネットワーク４３０は、電気通信および／またはデータネットワークである。ネットワーク４３０は、クラウドコンピューティングなどの分散コンピューティングを可能にすることができる１つまたは複数のコンピュータサーバを含んでもよい。場合によっては、コンピュータシステム４０１の助けを借りて、ネットワーク４３０は、ピアツーピアネットワークを実装することができ、それは、コンピュータシステム４０１に結合されたデバイスがクライアントまたはサーバとして振る舞うことを可能にすることができる。
【０１１９】
[00129]ＣＰＵ４０５は、プログラムまたはソフトウェアで具現化することができる一連の機械可読命令を実行することができる。命令はメモリ４１０のようなメモリ位置に記憶されてもよい。命令はＣＰＵ４０５に向けられてもよく、ＣＰＵ４０５は続いて本開示の方法を実施するためにＣＰＵ４０５をプログラムまたは構成することができる。ＣＰＵ４０５によって実行される動作の例は、フェッチ、デコード、実行、およびライトバックを含んでもよい。
【０１２０】
[00130]ＣＰＵ４０５は、集積回路などの回路の一部とすることができる。システム４０１の１つまたは複数の他の構成要素を回路に含めることができる。場合によっては、回路は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。
【０１２１】
[00131]記憶装置４１５は、ドライバ、ライブラリ、および保存プログラムなどのファイルを記憶することができる。記憶部４１５は、ユーザデータ、例えば、ユーザの好みやユーザプログラムを記憶することができる。場合によっては、コンピュータシステム４０１は、イントラネットまたはインターネットを介してコンピュータシステム４０１と通信するリモートサーバ上に配置されるような、コンピュータシステム４０１の外部にある１つまたは複数の追加のデータ記憶ユニットを含んでもよい。
【０１２２】
[00132]コンピュータシステム４０１は、ネットワーク４３０を介して１つまたは複数のリモートコンピュータシステムと通信することができる。例えば、コンピュータシステム４０１は、ユーザのリモートコンピュータシステム（例えば、ポータブルＰＣ、タブレットＰＣ、スマートフォン）と通信することができる。リモートコンピュータシステムの例には、パーソナルコンピュータ（例えば、ポータブルＰＣ）、スレートまたはタブレットＰＣ（例えば、Ａｐｐｌｅ（登録商標）のｉＰａｄ（登録商標）、Ｓａｍｓｕｎｇ（登録商標）のＧａｌａｘｙ  Ｔａｂ）、電話、スマートフォン（例えば、Ａｐｐｌｅ（登録商標）のｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、Ａｎｄｒｏｉｄ対応機器、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（登録商標）、または携帯情報端末が含まれる。ユーザは、ネットワーク４３０を介してコンピュータシステム４０１にアクセスすることができる。
【０１２３】
[00133]本明細書に記載の方法は、例えばメモリ４１０または電子記憶装置４１５のようなコンピュータシステム４０１の電子記憶場所に記憶された機械（例えばコンピュータプロセッサ）実行可能コードによって実施することができる。機械実行可能コードまたは機械可読コードは、ソフトウェアの形で提供することができる。使用中に、コードはプロセッサ４０５によって実行することができる。場合によっては、コードは、プロセッサ４０５によるアクセスを容易にするために記憶装置４１５から検索し、メモリ４１０に記憶することができる。状況によっては、電子記憶装置４１５を除外することができ、機械実行可能命令がメモリ４１０に記憶される。
【０１２４】
[00134]コードは、コードを実行するように適合されたプロセッサを有するマシンで使用するために事前にコンパイルされ構成されてもよく、またはランタイム中にコンパイルされてもよい。コードは、コードをプリコンパイルまたはコンパイル時の形式で実行できるように選択できるプログラミング言語で提供することができる。
【０１２５】
[00135]コンピュータシステム４０１など、本明細書に提供されるシステムおよび方法の態様は、プログラミングにおいて具現化することができる。本技術の様々な態様は、典型的には機械（またはプロセッサ）実行可能コードおよび／またはある種の機械可読媒体に担持されているかまたはその中に具現化されている関連データの形態の「製品」または「製造品」と考えることができる。機械実行可能コードは、メモリ（例えば、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ）またはハードディスクなどの電子記憶装置に格納することができる。「ストレージ」タイプの媒体は、コンピュータ、プロセッサなどの有形メモリ、または様々な半導体メモリ、テープドライブ、ディスクドライブなどの関連モジュールのいずれかまたはすべてを含むことができ、これらはソフトウェアプログラミングのためにいつでも非一時的ストレージを提供することができる。ソフトウェアの全部または一部は、インターネットまたは他の様々な電気通信ネットワークを介して通信される場合がある。このような通信は、例えば、あるコンピュータまたはプロセッサから別のコンピュータまたはプロセッサへ、例えば管理サーバまたはホストコンピュータからアプリケーションサーバのコンピュータプラットフォームへのソフトウェアのロードを可能にする場合がある。したがって、ソフトウェア要素を担持することができる別のタイプの媒体は、有線および光地上通信網を介して、そして様々なエアリンクを介して、ローカルデバイス間の物理的インターフェースにわたって使用されるような光波、電波および電磁波を含む。そのような波を搬送する物理的要素、例えば有線または無線リンク、光リンクなどもまた、ソフトウェアを担う媒体と見なすことができる。本明細書では、非一時的で有形の「記憶」媒体に限定されない限り、コンピュータまたは機械の「可読媒体」などの用語は、実行のためにプロセッサに命令を提供することに関与する任意の媒体を指す。
【０１２６】
[00136]したがって、コンピュータ実行可能コードなどの機械可読媒体は、有形記憶媒体、搬送波媒体、または物理伝送媒体を含むがこれらに限定されない多くの形態をとることができる。不揮発性記憶媒体は、例えば、図面に示されるデータベースなどを実装するために使用されてもよいような、任意のコンピュータなどの任意の記憶装置などの光ディスクまたは磁気ディスクを含む。揮発性記憶媒体は、そのようなコンピュータプラットフォームのメインメモリなどの動的メモリを含む。有形の伝送媒体は、コンピュータシステム内のバスを含むワイヤを含む、銅線および光ファイバなどの同軸ケーブルを含む。搬送波伝送媒体は、電気信号または電磁信号、あるいは無線周波数（ＲＦ）および赤外線（ＩＲ）データ通信中に生成されるような音波または光波の形態をとってもよい。したがって、コンピュータ可読媒体の一般的な形態には、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他の任意の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤまたはＤＶＤ−ＲＯＭ、任意の他の光学媒体、パンチカード用紙、穴のパターンを有する他の任意の物理的記憶媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭおよびＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、他の任意のメモリチップまたはカートリッジ、データまたは命令を搬送する搬送波、このような搬送波を搬送するケーブルまたはリンク、あるいは、コンピュータがプログラミングコードおよび／またはデータを読み取ることができる他の任意の媒体を含む。これらの形態のコンピュータ可読媒体の多くは、実行のために１つまたは複数の命令の１つまたは複数のシーケンスをプロセッサに搬送することに関与してもよい。
【０１２７】
[00137]コンピュータシステム４０１は、（ｉ）感光性センサなどのセンサの検出の確認、（ｉｉ）センサを放射するウェルの面積パーセントまたはウェル内の細胞のパーセント、（ｉｉｉ）光源の強度または使用される光源の種類などのシステムの設定、またはその他の情報を提供または受信するように構成されたユーザインターフェース（ＵＩ）４４０を含む電子ディスプレイ４３５を含むか、またはそれと通信することができる。ＵＩの例には、限定はしないが、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）およびウェブベースのユーザインターフェースが含まれる。
【０１２８】
[00138]本開示の方法およびシステムは、１つまたは複数のアルゴリズムによって実施することができる。アルゴリズムは、中央処理装置４０５による実行時にソフトウェアによって実施することができる。例えば、アルゴリズムは、（ｉ）検出アセンブリによって取得された情報をシステムのデータベースに格納された情報と比較する、（ｉｉ）光検出可能センサなどのセンサの有無を確認する、ことができる。
【０１２９】
キット
[00139]キットは、使用説明書および本明細書に記載のシステム、例えば検出アセンブリおよび照明アセンブリを含むシステムを含んでもよい。キットは、１つまたは複数のアレイ、１つまたは複数のセンサ（例えば、光検出可能センサ）またはそれらの組み合わせをさらに含んでもよい。
【０１３０】
実施例１：非興奮性細胞における発現イオンチャネル標的のスクリーニング
[00140]細胞内カルシウム蛍光指示薬Ｆｌｕｏ４を、感光性アクチュエータチョップ２および電位依存性カルシウムチャネルを発現するように設計された複数のＨＥＫ２９３細胞に添加する。Ｆｌｕｏ４指示薬を含有する複数のＨＥＫ２９３細胞をマイクロプレートのウェルに分割する。分子がマイクロプレートのウェルの一部に添加される。次いで、各ウェル内のＨＥＫ２９３細胞を４９４ナノメートル（ｎｍ）の波長を有する光源で同時にかつ繰り返し刺激する。刺激は照明アセンブリによって提供される。各ウェル内の細胞応答は、５１６ｎｍの波長でＦｌｕｏ−４指示薬の発光を検出することによって同時にモニターされる。検出アセンブリのフォトダイオードは蛍光発光を検出する。蛍光発光の大きさまたは時間的プロファイルは、分子がカルシウムイオンチャネルの１つまたは複数の過渡的な電位依存性構造に作用することを裏付けている。
【０１３１】
実施例２：非興奮性細胞における発現イオンチャネル標的のスクリーニング
[00141]細胞膜電位指示薬ＢｅＲＳＴを、感光性アクチュエータチョップ２、および電位依存性イオンチャネル、ナトリウムチャネルＮａｖ１．７を発現するように設計した複数のＨＥＫ２９３細胞に添加する。ＢｅＲＳＴ指示薬を含有する複数のＨＥＫ２９３細胞をマイクロプレートのウェルに分割する。分子がマイクロプレートのウェルの一部に添加される。次いで、各ウェル内のＨＥＫ２９３細胞を、６５８ナノメートル（ｎｍ）の波長を有する光源で同時に刺激する。４６０ｎｍの光のパルスは独立してアクチュエータを活性化し、ナトリウムチャネルＮａｖ１．７の一時的な反復活性化をもたらす。刺激は照明アセンブリによって提供される。各ウェル内の細胞応答は、６８３ｎｍの波長でＢｅＲＳＴ指示薬の発光を検出することによって同時にモニターされる。検出アセンブリのフォトダイオードは蛍光発光を検出する。蛍光発光の大きさまたは時間的プロファイルは、分子が電位依存性ナトリウムイオンチャネルの１つまたは複数の過渡的な電位依存性構造に作用することを確認する。
【０１３２】
実施例３：電気的興奮性細胞−自発的活性細胞の薬理学的評価
[00142]電位感受性色素ＶＦ２．１．Ｃ１を、ＩＰＳ細胞から分化した複数の心筋細胞に添加する。ＶＦ２．１．Ｃ１指示薬を含む複数の心筋細胞をマイクロプレートのウェルに分割する。化合物がマイクロプレートのウェルの一部に添加される。次いで、各ウェル内の心筋細胞を、４６０ナノメートル（ｎｍ）の波長を有する光源で同時に刺激する。刺激は照明アセンブリによって提供される。各ウェル内の細胞応答は、５１６ｎｍの波長でＶＦ２．１．Ｃ１指示薬の発光を検出することによって同時にモニターされる。検出アセンブリのフォトダイオードは蛍光発光を検出する。活動電位持続時間または脱分極速度におけるミリ秒以下のスケールの摂動は、自動発見的アルゴリズムによって検出され、潜在的な標的組織の毒性を予測するために使用される。
【０１３３】
実施例４：電気的興奮性細胞−光学的に歩調のとられた興奮性細胞の薬理学的評価
[00143]複数の心筋細胞が人工多能性幹（ＩＰＳ）細胞から分化し、光応答性アクチュエータタンパク質、チョップ２を発現するように改変される。電位感受性色素ＢｅＲＳＴを複数の心筋細胞に添加する。ＢｅＲＳＴ指示薬を含み、光応答性アクチュエータチョップ２を発現する複数の心筋細胞をマイクロプレートのウェルに分割する。分子がマイクロプレートのウェルの一部に添加される。次いで、各ウェル内の心筋細胞を、第１のペーシング光の時限パルスおよび第２のペーシング光の時限パルスで同時に刺激する。第１のペーシングと第２のペーシングの両方が、４６０ｎｍの第１の波長で起こり、一方、６６０ｎｍの第２の励起波長がＢｅＲＳＴ指示薬を励起するために提供される。光刺激は照明アセンブリによって提供される。各ウェル内の細胞応答は、６９０ｎｍの波長でＢｅＲＳＴ指示薬の発光を検出することによって同時にモニターされる。検出アセンブリは蛍光発光を検出する。２つの異なるペーシング条件に応じた摂動は、自動発見的アルゴリズムによって検出され、潜在的な心拍数依存性の標的組織毒性を予測するために使用される。
【０１３４】
実施例５：自発的に拍動している心筋細胞に対する安全性薬理アッセイ
[00144]自発的拍動活性が観察されるまで、誘導多能性幹細胞由来心筋細胞を３８４ウェルマイクロタイタープレート中で増殖させた。細胞を電位感受性色素で染色した。図６ａに示すように、ｈＥＲＧ阻害剤、Ｅ４０３１を様々な濃度（４００ｎＭ、１００ｎＭ、２５ｎＭ、６．３ｎＭ、１．６ｎＭ、０ｎＭ）で３８４ウェルマイクロタイタープレートの異なるウェルへ添加した。電位感受性色素の蛍光発光の変化を、２０秒間にわたって３８４個のウェルすべてに同時に収集した。収集したデータから、活動電位を独自のソフトウェアにより同定し、そして９０％再分極における活動電位持続時間（ＡＰＤ９０）を測定し、そして図６ｂに示すようにｈＥＲＧ阻害剤、Ｅ４０３１の用量反応に変換した。
【０１３５】
実施例６：二波長刺激およびナトリウムチャネル活性のモニタリング
[00145]ＨＥＫ２９３細胞は、静止膜電位を制御するために、Ｎａｖ１．７ナトリウムチャネル、感光性アクチュエータイオンチャネル、および補助カリウムイオンチャネルを発現するように操作された。マイクロタイタープレート中の細胞単層を電位感受性蛍光色素で染色した。図７に示すように、電圧感受性蛍光色素を励起させ、発せられた蛍光を近赤外波長でモニターし、一方、青色光のパルスは細胞膜電位を部分的に減極させ、蛍光読み出しにおいて見られる一時的なナトリウムチャネル活性および活動電位電圧トレースをもたらした。単層内のパッチクランプされた細胞からの電圧トレースが比較のために示される。
【０１３６】
実施例７：近赤外電圧感知染料を用いた心筋細胞活動電位の同時多層取得および自動特徴付け
[00146]自発的に拍動している心筋細胞を、近赤外電圧感知色素で染色した３８４ウェルマイクロタイタープレート中で増殖させ、６６０ｎｍの光で連続的に照射した。図８ａ−ｂに示すように、蛍光発光を２０秒間記録し、各活動電位の開始（実線の縦線）および終了（点線の縦線）を独自のアルゴリズムを用いて検出した。約３５３±１４ミリ秒（ｍｓｅｃ）の９０％再分極（ＡＰＤ９０）での活動電位持続時間の減少および毎分（ｂｐｍ）約７９．８拍動の拍動期間の減少が、コントロール群（図８ｂ）における約５３１±３７ミリ秒のＡＰＤ９０および約４９．８ｂｐｍと比較して、頻脈誘発薬ニフェジピン（Ａｄａｌａｔａ（登録商標）、Ｐｒｏｃａｒｄｉａ（登録商標）、ＣＡＳ番号２１８２９−２５−４）（図８ａ）を含有するウェルにおいて観察された。同時に取得された９６本のトレースのうち２本が表示される。
【０１３７】
実施例８：心筋細胞活動電位の二波長記録およびペーシング
[00147]心筋細胞を、光依存性細菌チャネル−ロドプシンを発現するＨＥＫ２９３細胞と共にマイクロタイタープレート中で共培養し、近赤外電位感知染料で染色した。図９ａ−ｂに示すように、低周波自発活動電位を記録し（図９ａ）、続いて心筋細胞と操作されたＨＥＫ２９３細胞の電気的結合を介して約４６０ナノメートル（ｎｍ）０．５Ｈｚペーシングパルス（図９ｂ）の列により誘発された活動電位記録を行った。
【０１３８】
実施例９：近赤外電圧感知色素を用いた同時多層二波長刺激およびナトリウムチャネル活性の記録
[00148]ヒトＮａｖ１．７電位依存性ナトリウムチャネルと組み合わせて細菌チャネルロドプシンを発現するように操作されたＨＥＫ２９３細胞を、マイクロタイタープレート中で増殖させ、そして近赤外電位感知色素で染色した。図１０ａ〜ｃに示すように、活動電位を刺激するために、約６６０ナノメートル（ｎｍ）の光および約４６０ｎｍの光の約４Ｈｚの１０ミリ秒パルスでウェルを連続的に照射した（図１０ａ）。９６本のうち２本のトレースが同時に蛍光トレースを測定することが図１０ｂ−ｃに示される。
【０１３９】
[00149]本発明の好ましい実施形態を本明細書に示し説明してきたが、そのような実施形態が例としてのみ提供されていることは当業者には明らかであろう。本発明が本明細書内に提供される特定の実施例によって限定されることを意図しない。本発明を前述の明細書を参照して説明したが、本明細書の実施形態の説明と例示は限定的な意味で解釈されることを意味するものではない。当業者であれば、本発明から逸脱することなく、多数の変形、変更、および置換を思い付くであろう。さらに、本発明のすべての態様は、様々な条件および変数に依存する、本明細書に記載の特定の描写、構成、または相対比率に限定されないことを理解されたい。本明細書中に記載された本発明の実施形態に対する様々な代替物が本発明を実施する際に使用されてもよいことを理解されたい。したがって、本発明はそのような代替物、修正物、変形物または等価物も網羅すると考えられる。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を規定し、そしてこれらの特許請求の範囲の範囲内の方法および構造ならびにそれらの均等物がそれによって包含されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【国際調査報告】
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