"光学的に透明な材料からなる基材を備え、さらにi1つ又はそれ以上の流体チャネル、ii1つ又はそれ以上の流体チャネル入口、iii1つ又はそれ以上の流体チャネル出口、iv1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、及びv複数のポストを備えるマイクロ流体デバイスであって、各ゲルケージ領域の全部又は一部は、1つ又はそれ以上の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それにより1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域を作り出し;及び各ゲルケージ領域は、ゲルケージ領域を形成する少なくとも1列のポストを備える、マイクロ流体デバイス。各ポストが、三角形、台形、又はそれらの組み合わせを形成する、請求項1に記載のデバイス。三角形が二等辺三角形を形成し、台形が二等辺台形を形成する、請求項2に記載のデバイス。各ゲルケージ領域がゲルチャネルを形成し、各ゲルチャネルが2つの平行なポストの列を備え、ここでポストの各列が各ゲルチャネルの長さに沿い、一方の列がゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列がゲルチャネルの反対側に沿い、それにより各ゲルチャネルの各長さに沿ってゲルケージ領域を形成する、請求項1に記載の方法。各ゲルチャネルの全部又は一部が、1つ又はそれ以上の流体チャネルの全部又は一部と平行である、請求項4に記載のデバイス。ポストの各列に沿ったポスト間の距離が、ゲルケージ領域-流体チャネルの界面において、ゲルケージ領域内のポスト間の距離よりも近い、請求項1に記載のデバイス。光学的に透明な材料が、ポリマー、プラスチック、又はガラスである、請求項1に記載のデバイス。ポリマーが、ポリジメチルシロキサンPDMS、ポリメチルメタクリレートPMMA、ポリスチレンPS、SU-8、環式オレフィンコポリマーCOCである、請求項7に記載のデバイス。1つ又はそれ以上のゲルケージ領域が、生体関連ゲルを備える、請求項1に記載のデバイス。生体関連ゲルが、コラーゲン、Matrigel登録商標、フィブロネクチン、又はヒアルロナンである、請求項10に記載のデバイス。ゲルがさらに、細胞、組織、又はそれらの組み合わせを備える、請求項10に記載のデバイス。細胞が、ガン細胞、ニューロン、内皮細胞、平滑筋細胞、幹細胞、上皮細胞、又はそれらの組み合わせである、請求項11に記載のデバイス。各ゲルケージ領域の長さが、約10マイクロメートル~約100,000マイクロメートルである、請求項9に記載のデバイス。1つ又はそれ以上の流体チャネルが細胞物質を備える、請求項1に記載のデバイス。細胞物質が、細胞、細胞培養培地、組織、成長因子、薬物、又はそれらの組み合わせである、請求項14に記載のデバイス。細胞が、ガン細胞、ニューロン、内皮細胞、平滑筋細胞、幹細胞、上皮細胞、又はそれらの組み合わせである、請求項15に記載のデバイス。組織が個体由来の組織生検試料である、請求項15に記載のデバイス。薬物が、転移抑制剤、血管新生抑制剤、血管新生促進剤、化学誘引性物質、化学忌避性物質、又はそれらの組み合わせである、請求項15に記載のデバイス。平行なポストの列における各ポスト間の距離が、約5マイクロメートル~約300マイクロメートルである、請求項1に記載のデバイス。各ポストが、約50マイクロメートル~約500マイクロメートルの幅である、請求項1に記載のデバイス。各ポストが、約0.01mm~約1mmの高さである、請求項1に記載のデバイス。各ポストが、約0.1mmの幅、約0.1mmの長さ、そして約0.25mmの高さであり、平行なポストの列における各ポスト間の距離が約0.2mm離れている、請求項1に記載のデバイス。ゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域の長さが、約100マイクロメートル~約100,000マイクロメートルである、請求項1に記載のデバイス。ゲルケージ領域の幅が、約10マイクロメートル~約5000マイクロメートルである、請求項1に記載のデバイス。2つの平行なポストの列の間の距離が、約5マイクロメートルと約5000マイクロメートルの間である、請求項1に記載のデバイス。1つ又はそれ以上の流体チャネル及び1つ又はそれ以上のゲルケージ領域が、約10マイクロメートル~約10mmの長さを有する、請求項1に記載のデバイス。1つ又はそれ以上の流体チャネル及び1つ又はそれ以上のゲルケージ領域が、同様な高さを有する、請求項1に記載のデバイス。1つ又はそれ以上の流体チャネル及び1つ又はそれ以上のゲルケージ領域が、約10マイクロメートル~約1000マイクロメートルの高さを有する、請求項27に記載のデバイス。1つ又はそれ以上の流体チャネルと1つ又はそれ以上のゲルケージ領域が、異なる高さを有する、請求項1に記載のデバイス。1つ又はそれ以上の流体チャネルが約200μmの高さを有し、1つ又はそれ以上のゲルチャネルが約400μmの高さを有する、請求項29に記載のデバイス。1つ又はそれ以上の流体チャネルが、約0.2mmの高さ×約4mmの幅×約20mmの長さの寸法を有する、請求項1に記載のデバイス。約7cmの長さ×3cmの幅×1cmの高さの寸法を有する、請求項1に記載のデバイス。1つ又はそれ以上の、圧力調整器、流量調整器、リザーバー、勾配生成器、温度調整器、又はそれらの組み合わせをさらに備える、請求項1に記載のデバイス。i第1の流体チャネル、ii第2の流体チャネル、iii1つ又はそれ以上の流体入口、iv1つ又はそれ以上の流体出口、vゲルチャネルを形成するゲルケージ領域、及びvi複数のポストを備え、ゲルチャネルの一方側の全部又は一部は、第1の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であって、それにより第1のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し;ゲルチャネルの他方側の全部又は一部は、第2の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であって、それにより第2のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し;ゲルチャネルは、2つの平行なポストの列を備え、ここでポストの各列はゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は第1のゲルチャネル-流体チャネルの界面においてゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列は第2のゲルチャネル-流体チャネルの界面においてゲルチャネルの他方側に沿い、それによりうゲルチャネルの長さに沿ってゲルケージ領域を形成し;及び各ポストは、三角形、台形、又はそれらの組み合わせを形成する、請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。第1の流体チャネルが第2の流体チャネルと接続する、請求項34に記載のデバイス。直列、並列、又はそれらの組み合わせで連結された少なくとも2つの請求項1に記載のデバイスを備えるハイスループットデバイス。少なくとも2つのデバイスが、1つ又はそれ以上のマイクロチップ上で共に連結される、請求項36に記載のハイスループットデバイス。少なくとも2つのゲルケージ領域を備え、ここでゲルケージ領域がデバイスにおいて直列に配置される、請求項1に記載のデバイス。vii第2のゲルチャネルを形成する第2のゲルケージ領域、及びviii第3のゲルチャネルを形成する第3のゲルケージ領域をさらに備え、ここで、第2のゲルチャネルの一方側の全部又は一部は、第1の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であって、それにより第3のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し;第2のゲルチャネルの他方側の全部又は一部は、第2の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であって、それにより第4のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し;第3のゲルチャネルの一方側の全部又は一部は、第1の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であって、それにより第5のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し;第3のゲルチャネルの他方側の全部又は一部は、第2の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であって、それにより第6のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し;第2のゲルチャネルは、2つの平行なポストの列を備え、そこではポストの各列は第2のゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は第3のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第2のゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列は第4のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第2のゲルチャネルの他方側に沿い、それにより第2のゲルチャネルの長さに沿ってゲルケージ領域を形成し;第3のゲルチャネルは、2つの平行なポストの列を備え、そこではポストの各列は第3のゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は第5のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第3のゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列は第6のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第3のゲルチャネルの他方側に沿い、それにより第3のゲルチャネルの長さに沿ってゲルケージ領域を形成し;第1のゲルケージ領域、第2のゲルケージ領域、及び第3のゲルケージ領域は、デバイスにおいて互いに直列に配置され;並びに各ポストは、三角形、台形、又はそれらの組み合わせを形成する、請求項34に記載のマイクロ流体デバイス。少なくとも2つのゲルケージ領域を備え、ゲルケージ領域がデバイスにおいて並列に配置される、請求項1に記載のデバイス。i少なくとも3つの流体チャネル、ii少なくとも1つの流体チャネル入口、iii少なくとも1つの流体チャネル出口、及びvi少なくとも2つのゲルケージ領域を備え、ゲルケージ領域がデバイスにおいて互いに並列に配置される、請求項40に記載のデバイス。少なくとも3つの流体チャネル入口及び1つの流体チャネル出口を備える、請求項41に記載のデバイス。少なくとも1つの流体チャネル入口と流体チャネル出口の間に配置されるリザーバーをさらに備える、請求項42に記載のデバイス。1つ又はそれ以上のガスチャネルをさらに備え、ここで1つ又はそれ以上のガスチャネルの全部又は一部は、1つ又はそれ以上の流体チャネル、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、又はそれらの組み合わせの少なくとも一方側が側面に配置される、請求項1に記載のデバイス。細胞に不透過性であって、そして細胞によって分泌された分子に透過性である膜をさらに備え、膜の一方側は、1つ又はそれ以上の流体チャネル、1つ又はそれ以上のゲルチャネル、又はそれらの組み合わせと接触する、請求項1に記載のデバイス。細胞によって分泌された1つ又はそれ以上の分子に特異的に結合する捕捉剤をさらに備え、捕捉剤が膜の反対側にあり、膜を通過できない、請求項45に記載のデバイス。捕捉剤がデバイスから分離可能である、請求項46に記載のデバイス。捕捉剤がガラススライド上にある、請求項47に記載のデバイス。捕捉剤が、1つ又はそれ以上の流体チャネル、1つ又はそれ以上のゲルチャネル、又はそれらの組み合わせにおいて、細胞によって分泌された分子を特異的に結合する抗体である、請求項48に記載のデバイス。膜がポリウレタンから構成される、請求項45に記載のデバイス。各流体チャネルの一部分が1つ又はそれ以上のゲルケージ領域のある領域と接触し、各流体チャネルの残りの部分が1つ又はそれ以上のゲルケージ領域から離れるように延伸する、請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。3つ又はそれ以上の流体チャネル及び1つのゲルケージ領域を備える、請求項51に記載のデバイス。1つ又はそれ以上の流体チャネルが、C字型、V字型、U字型、又はそれらの組み合わせの形状であり、各流体チャネルの中間領域がゲルケージ領域と接触し、そして各流体チャネルの各端がゲルケージ領域から離れるように延伸する、請求項52に記載のデバイス。1つ又はそれ以上の流体チャネルがゲルケージ領域から半径方向に離れるように延伸する、請求項53に記載のデバイス。ゲルケージ領域が生体関連ゲルを備える、請求項54に記載のデバイス。ゲルケージ領域がさらに、ニューロン、グリア細胞、アストロサイト、内皮細胞、幹細胞、又はそれらの組み合わせを備える、請求項55に記載のデバイス。1つ又はそれ以上の流体チャネルが、細胞培養培地、神経成長因子、又はそれらの組み合わせを備える、請求項52に記載のデバイス。i第1の流体チャネル、ii第2の流体チャネル、iii1つ又はそれ以上の流体入口、iv1つ又はそれ以上の流体出口、v楕円形ゲルケージ領域、及びvi複数のポストを備え、ゲルケージ領域の一方側は、第1の流体チャネルが側面に配置されることにより第1のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域を作り出し、ゲルケージ領域の他方側は、第2の流体チャネルが側面に配置されることにより第2のゲルケージ領域-流体チャネルの界面を作り出し;そしてゲルケージ領域は、ゲルケージ領域内で中央に配置された2つの平行なポストの列を備えることにより中央ゲルチャンバを作り出し、一列のポストは第1のゲルケージ領域-流体チャネルの界面に沿って半円形に配置されることにより、一方側で中央ゲルチャンバの一方側が側面に配置される第1のゲルチャンバを作り出し、一列のポストは第2のゲルケージ領域-流体チャネルの界面において半円形に配置されることにより、中央ゲルチャンバの他方側が側面に配置される第2のゲルチャンバを作り出す、請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。中央ゲルケージ領域、第1のゲルチャンバ、第2のゲルチャンバ、又はそれらの組み合わせがさらに組織を備える、請求項58に記載のデバイス。a光学的に透明な材料の第1の部分の中に1つ又はそれ以上の流体チャネル及び1つ又はそれ以上のゲルケージ領域をエッチングして、1つ又はそれ以上の流体チャネル及び1つ又はそれ以上のゲルケージ領域を通る流れを可能にするように、1つ又はそれ以上の入口を作り出し、それによりデバイスの屋根と壁を作り出すこと;bデバイスの床を形成する光学的に透明な材料の第2の部分と光学的に透明な材料の第1の部分を結合すること;を含んでなる、請求項1に記載のデバイスを製造する方法。流体チャネル、ゲルケージ領域、又はそれらの組み合わせを通ってコーティング剤を導入することをさらに含んでなる、請求項60に記載の方法。コーティング剤が、ポリ-D-リジン、ポリオルニチン、ラミン、コラーゲン、又はそれらの組み合わせである、請求項61に記載の方法。表面を疎水性にする物質とデバイスの表面を接触させることをさらに含んでなる、請求項60に記載の方法。物質が血漿である、請求項63に記載の方法。1つ又はそれ以上のゲルケージ領域の中にゲルを導入すること、それによりデバイスにおいて1つ又はそれ以上のゲル領域を作り出すことをさらに含んでなる、請求項60に記載の方法。a請求項1に記載のデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルの中に評価される薬剤を導入すること、ここでデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルが内皮細胞を備え、デバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域がデバイスのゲルケージ領域内でゲル領域を形成するゲルを備える;そしてb内皮細胞が1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域においてゲル領域に接着するように促される条件下でデバイスを保持すること;及びc内皮細胞と並べられた円錐様突起をゲル領域の中に作り出すことが、対照と比較して、薬剤の存在下で増強されるか、又は阻害されるかを確認することを含んでなり、ここで、内皮細胞と並べられた円錐様突起をゲル領域の中に作り出すことが、対照と比較して、薬剤の存在下で増強された場合に、薬剤が血管新生性であり、内皮細胞と並べられた円錐様突起をゲル領域の中に作り出すことが、対照と比較して、薬剤の存在下で阻害された場合に、薬剤が血管新生抑制性である、薬剤が血管新生性であるか、又は血管新生抑制性であるかを特定する方法。内皮細胞が、内皮細胞を備える流体チャネルの静水圧を上昇させることによってゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域においてゲル領域に接着することを促される、請求項66に記載の方法。内皮細胞が、薬剤の存在下で、内皮細胞と並べられた円錐様突起をゲル領域に作り出すか否かを、画像化技術を使用して確認する、請求項66に記載の方法。a請求項1に記載のデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルの中に評価される薬剤を導入すること、ここでデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルは内皮細胞を備え、デバイスの1つ又はそれ以上の流体又はゲルケージ領域はガン細胞を備え、デバイスの1つ又はそれ以上のケージ領域はデバイスのゲルケージ領域においてゲル領域を形成するゲルを備える;そしてb内皮細胞が1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域においてゲル領域に接着するように促される条件下で、デバイスを保持すること、それにより細胞の内皮層を形成すること;及びcガン細胞が、薬剤の存在下で、ゲル内で分散して、細胞の内皮層又はそれらの組み合わせに向かって、及びそれらを横断して移動するか否かを確認することを含んでなり、ここで、ガン細胞がゲル内で分散せず、細胞の内皮層又はそれらの組み合わせに向かい及びそれらを横断して移動しなかった場合に、これは、薬剤が転移を阻害するために使用できることを示す、薬剤を転移に対して使用できるか否かを確認する方法。ガン細胞が、薬剤の存在下で、ゲル内で分散して、細胞の内皮層又はそれらの組み合わせに向かって及びそれらを横断して移動したか否かを、適切な対照と比較する、請求項69に記載の方法。ガン細胞が、ガン患者のガン生検試料から切除された細胞である、請求項69に記載の方法。aデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルの中に内皮細胞を導入すること、ここでデバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域はさらに、ゲルケージをその中で形成するゲルを備える;及びb内皮細胞がゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域においてゲルケージに接着し、内皮細胞と並べられた円錐様突起をゲルケージの中に作り出すように促される条件下で、デバイスを保持すること、それによりインビトロで血管を成長させること;を含んでなる、インビトロで血管を成長させる方法。内皮細胞が導入される1つ又はそれ以上の流体チャネルが、デバイスにおいて1つ又はそれ以上のゲルケージ領域の中央にある、請求項72に記載の方法。a請求項1に記載のデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネル、請求項1に記載のデバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、又はそれらの組み合わせの中に、評価される薬剤及び神経細胞を導入すること、ここでデバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域は、デバイスのゲルケージ領域内でゲル領域を形成するゲルを備える;そしてb神経細胞がゲルケージ領域で増殖する条件下でデバイスを保持すること;及びc神経細胞が、薬剤に向かって増殖するか、又は薬剤から離れるように増殖するかを確認すること;を含んでなり、ここで神経細胞が薬剤に向かって増殖する場合に、薬剤は神経細胞の化学誘引剤であり、神経細胞が薬剤から離れるように増殖する場合に、薬剤は神経細胞の化学反反発剤である、薬剤が神経細胞の化学誘引剤であるか、又は神経細胞の化学反発剤であるかを特定する方法。a請求項1に記載のデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルの中に評価される薬剤を導入すること、ここで、デバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域が1つ又はそれ以上のゲルケージを形成するゲルを備え、ゲルケージがさらにガン組織の生検試料を備える;及びbガン組織の運動性が、薬剤の存在下で阻害されるか否かを確認すること、ここでガン組織の運動性が阻害される場合に、薬剤はガンを治療するために使用できる;を含んでなる、薬剤がガンを治療するために使用できるか否かを確認する方法。生検試料が個々のガン患者のガン組織に由来し、薬剤がガン患者のガン組織を治療するために使用できる、請求項75に記載の方法。このように、細胞間相互作用の研究を可能にする改良型デバイスの必要性が存在する。生細胞に対する影響を有する薬剤をスクリーニングするために使用できる細胞アッセイデバイスが本明細書に記載されている。例えば、デバイスは、血管新生抑制剤、転移抑制剤、創傷治療薬、及び再生医療薬をスクリーニングするために使用することができる。一態様において、デバイスは、血管を穴ではないが円錐として側面から見ることを可能にし、細胞の成長例えば、ガン細胞の浸潤に対する物質例えば、薬物の効果のさらに詳細な分析を可能にする。特定の態様において、デバイスは、多細胞間相互作用の研究のためにハイスループット様式例えば、ハイスループット抗ガン剤スクリーニングで使用することができる三次元足場マイクロ流体デバイス3DScaffoldMicrofluidicDeviceである。デバイスは、創薬及びオーダーメイド医療のために使用できる。例えば、デバイスは、研究の場で人体におけるガンの転移を食い止めるのに役立つ新薬のインビトロテストとして使用できると共に、医療の現場で特定の患者に対して最良の抗ガン転移剤を適合させるために使用できる。このデバイスは、容易な画像化、及び質的な結果だけでなく量的な結果を可能にする点で現在のデバイスより改良されている。一態様において、デバイスは、光学的に透明な材料で構成された基材、並びにi1つ又はそれ以上の流体チャネル、ii1つ又はそれ以上の流体チャネル入口、iii1つ又はそれ以上の流体チャネル出口、iii1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、及びiv複数のポストを備え、ここで各ゲルケージ領域の全部又は一部は1つ又はそれ以上の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置されていて、それにより1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域を作り出していて、そして各ゲルケージ領域はゲルケージ領域を形成する少なくとも1列のポストを備える。別の態様において、デバイスはさらに、少なくとも2つのゲルケージ領域を備え、ここでゲルケージ領域はデバイス内で互いに直列に配置される。別の態様において、デバイスはさらに、少なくとも2つのゲルケージ領域を備え、ゲルケージ領域はデバイス内で互いに並列に配置される。別の態様において、デバイスは、i第1の流体チャネル、ii第2の流体チャネル、iii1つ又はそれ以上の流体入口、iv1つ又はそれ以上の流体出口、vゲルチャネルを形成するゲルケージ領域、viゲルチャネル入口、及びvii複数のポストを備える。このデバイスにおいて、ゲルチャネルの一方側の全部又は一部は、第1流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第1のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し、そしてゲルチャネルの他方側の全部又は一部は、第2流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第2のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出す。ゲルチャネルは、2つの平行なポストの列を備え、ここでポストの各列はゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は第1ゲルチャネル-流体チャネルの界面においてゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列は第2ゲルチャネル-流体チャネルの界面においてゲルチャネルの他方側に沿い、それによりゲルチャネルの長さに沿ってゲルケージ領域を形成し、そして各ポストは三角形、台形又はそれらの組み合わせを形成する。さらに別の態様において、デバイスは、i第1の流体チャネル、ii第2の流体チャネル、iii1つ又はそれ以上の流体入口、iv1つ又はそれ以上の流体出口、v第1のゲルチャネルを形成する第1のゲルケージ領域、及びvi複数のポストを備えるデバイスを備える。このデバイスにおいて、第1のゲルチャネルの一方側の全部又は一部は、第1の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第1のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し、第1のゲルチャネルの他方側の全部又は一部は、第2の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第2のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出す。第1のゲルチャネルは、2つの平行なポストの列を備え、ここでポストの各列は、第1のゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は第1のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第1のゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列は第2のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第1のゲルチャネルの他方側に沿い、それによりゲルチャネルの長さに沿って第1のゲルケージ領域を形成する。デバイスはさらに、viiゲルチャネルの形態の第2のゲルケージ領域を備え、それにより第2のゲルチャネルを形成し;そしてviiiゲルチャネルの形態の第3のゲルケージ領域を備え、それにより第3のゲルチャネルを形成する。第2のゲルチャネルの一方側の全部又は一部は、第1の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第3のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し、そして第2のゲルチャネルの他方側の全部又は一部は、第2の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第4のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出す。第2のゲルチャネルは、2つの平行なポストの列を備え、ここでポストの各列は、第2のゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は、第3のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第2のゲルチャネルの一方側に沿い、そして他方の列は、第4のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第2のゲルチャネルの他方側に沿い、それにより第2のゲルチャネルの長さに沿ってゲルケージ領域を形成する。さらに、第3のゲルチャネルの一方側の全部又は一部は、第1の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第5のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し、そして第3のゲルチャネルの他方側の全部又は一部は、第2の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第6のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出す。第3のゲルチャネルは、2つの平行なポストの列を備え、ここでポストの各列は、第3のゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は、第5のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第3のゲルチャネルの一方側に沿い、そして他方の列は第6のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第3のゲルチャネルの他方側に沿い、それにより第3のゲルチャネルの長さに沿ってゲルケージ領域を形成する。第1のゲルケージ領域、第2のゲルケージ領域及び第3のゲルケージ領域は、互いに対して直列である。デバイス内の各ポストは、三角形、台形又はそれらの組み合わせを形成する。このように、この実施態様において、各ゲルケージ領域は、第1の流体チャネル及び第2の流体チャネルと接触する。別の態様において、デバイスは、光学的に透明な材料で構成された基材、並びにi少なくとも3つの流体チャネル、ii少なくとも1つの流体チャネル入口、iii少なくとも1つの流体チャネル出口、iii少なくとも2つのゲルケージ領域、及びiv複数のポストを備え、ここでゲルケージ領域は互いに対して並列に配置される。各ゲルケージ領域の全部又は一部は、1つの流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それにより第1のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域、第2のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域、及び第3のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域を作り出し、そして各ゲルケージ領域は、ゲルケージ領域を形成する少なくとも1列のポストを備える。特定の態様において、各ゲルケージ領域はゲルチャネルを形成し、各ゲルチャネルは2つの平行なポストの列を備え、ここでポストの各列は各ゲルチャネルの長さに沿い、一方の列はゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列はゲルチャネルの反対側に沿い、それにより各ゲルチャネルのそれぞれの長さに沿ってゲルケージ領域を形成する。別の態様において、デバイスは、光学的に透明な材料で構成された基材、並びにi1つ又はそれ以上の流体チャネル、ii1つ又はそれ以上の流体チャネル入口、iii1つ又はそれ以上の流体チャネル出口、iii1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、iv1つ又はそれ以上のガスチャネル、ここで1つ又はそれ以上のガスチャネルの全部又は一部は1つ又はそれ以上の流体チャネル、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域又はそれらの組み合わせの少なくとも一方側を側面に配置している、及びv複数のポストを備える。各ゲルケージ領域の全部又は一部は、1つ又はそれ以上の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置されることにより、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域を作り出し、そして各ゲルケージ領域はゲルケージ領域を形成する少なくとも一列のポストを備える。1つ又はそれ以上のガスチャネルは、例えば、酸素を除去するために、デバイスを通過する1つ又はそれ以上のガス例えば、窒素、水素、ヘリウム、酸化窒素、一酸化炭素の流れを可能にする。別の態様において、デバイスは、光学的に透明な材料で構成された基材、並びにi1つ又はそれ以上の流体チャネル、ii1つ又はそれ以上の流体チャネル入口、iii1つ又はそれ以上の流体チャネル出口、iii1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、iv細胞に対して不透過性であり且つ細胞によって分泌された分子に対して透過性である膜、ここで膜の一方側は1つ又はそれ以上の流体チャネル、1つ又はそれ以上のゲルチャネル又はそれらの組み合わせと接触している、及びv複数のポストを備える。各ゲルケージ領域の全部又は一部は、1つ又はそれ以上の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置されていて、それにより1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域を作り出し、そして各ゲルケージ領域は、ゲルケージ領域を形成する少なくとも1列のポストを備える。デバイスはさらに、1つ又はそれ以上の細胞によって分泌された1つ又はそれ以上の分子と特異的に結合する1つ又はそれ以上の捕捉剤を備え、そして捕捉剤は、膜の反対側にあり、膜を通過できない。別の態様において、デバイスは、光学的に透明な材料で構成された基材、並びにi1つ又はそれ以上の流体チャネル、ii1つ又はそれ以上の流体チャネル入口、iii1つ又はそれ以上の流体チャネル出口、iii1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、及びiv複数のポストを備え、ここで各流体チャネルの一部は各ゲルケージ領域の一部と接触し、そして各流体チャネルの残りの部分は1つ又はそれ以上のゲルケージ領域から離れるように延伸している。各ゲルケージ領域は、T字型ゲルケージ領域を形成する3つのポストを備える。別の態様において、デバイスは、i第1の流体チャネル、ii第2の流体チャネル、iii第3の流体チャネル、iv1つ又はそれ以上の流体入口、v1つ又はそれ以上の流体出口、viT字型ゲルを形成するゲルケージ領域、及びvii複数のポストを備える。このデバイスにおいて、各流体チャネルの一部はゲルケージ領域の一部と接触し、そして各流体チャネルの残りの部分はゲルケージ領域から離れるように延伸している。各ゲルケージ領域は、T字型ゲルケージ領域を形成する3つのポストを備える。一態様において、各ポストは正方形を形成する。特定の態様において、流体チャネルは、C、V、U又はそれらの組み合わせの形状であり、ここで各流体チャネルの中間領域はゲルケージ領域と接触し、そして流体チャネルの各端部はゲルケージ領域から離れるように延伸している例えば、ゲルケージ領域から半径方向に離れるように延伸する。別の態様において、デバイスは、i第1の流体チャネル、ii第2の流体チャネル、iii1つ又はそれ以上の流体入口、iv1つ又はそれ以上の流体出口、v楕円形ゲルケージ領域、及びvi複数のポストを備え、ここでゲルケージ領域の一方側は、第1の流体チャネルが側面に配置されることにより、第1のゲルケージ領域-流体チャネルの界面を作り出し、そしてゲルケージ領域の他方側は、第2の流体チャネルが側面に配置されることにより、第2のゲルケージ領域-流体チャネルの界面を作り出す。ゲルケージ領域は、ゲルケージ領域の中央に配置される2つの平行なポストの列を備え、それにより中央ゲルチャンバを作り出し、一列のポストが第1のゲルケージ領域-流体チャネルの界面に沿って半円形に配置され、それにより一方側に中央ゲルチャンバの一方側が側面に配置されている第1のゲルチャンバを作り出し、そして一列のポストが第2のゲルケージ領域-流体チャネルの界面において半円形に配置され、それにより中央ゲルチャンバの他方側が側面に配置されている第2のゲルチャンバを作り出す。別の態様において、本発明は、光学的に透明な材料の第1の部分内に1つ又はそれ以上の流体チャネル及び1つ又はそれ以上のゲルケージ領域をエッチングすること、そして1つ又はそれ以上の流体チャネル及び1つ又はそれ以上のゲルケージ領域を通る流れを可能にするために1つ又はそれ以上の入口を作り出すこと、それにによりデバイスの屋根と壁を作り出すこと、並びに光学的に透明な材料の第1の部分を、デバイスの床を形成する光学的に透明な材料の第2の部分とを結合することを含んでなるデバイスを作成する方法に関する。別の態様において、本発明は、a本明細書に記載されているようなデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルの中に評価される薬剤を導入することここで、デバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルは内皮細胞を備え、そしてデバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域はデバイスのゲルケージ領域内にゲル領域を形成するゲルを備えている;並びに内皮細胞が1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域においてゲル領域と接着するように促される条件下でデバイスを保持することを含んでなる、薬剤が血管新生性であるか、又は血管新生抑制性であるかを特定する方法に関する。内皮細胞と並べられた円錐様突起をゲル領域の中に作り出すことが、薬剤の存在下で増強されるか、又は阻害されるかを確認して対照と比較する。内皮細胞と並べられた円錐様突起をゲル領域の中に作り出すことが、対照と比較して薬剤の存在下で増強された場合、薬剤は血管新生性であり、内皮細胞と並べられた円錐様突起をゲル領域の中に作り出すことが、対照と比較して薬剤の存在下で阻害された場合、薬剤は血管新生抑制性である。別の態様において、本発明は、a本明細書に記載されているようなデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルの中に評価される薬剤を導入することここで、デバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルは内皮細胞を備え、デバイスの1つ又はそれ以上の流体又はゲルケージ領域はガン細胞を備え、そしてデバイスの1つ又はそれ以上のケージ領域はデバイスのゲルケージ領域においてゲル領域を形成するゲルを備えている、並びにb内皮細胞が1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域においてゲル領域と接着するように促される条件下でデバイスを保持すること、それにより細胞の内皮層を形成することを含んでなる、薬剤を転移に対して使用することができるか否かを確認する方法に関する。薬剤の存在下で、ガン細胞がゲル内で分散し、細胞の内皮層又はそれらの組み合わせに向かって及びそれらを横断して移動するか否かを確認して、ガン細胞がゲル内で分散せず、細胞の内皮層又はそれらの組み合わせに向かって及びそれらを横断して移動しなかった場合、このことは、薬剤が転移を阻害するために使用できることを示唆する。別の態様において、本発明は、aデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルの中に内皮細胞を導入することここで、デバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域はさらに、その中にゲルケージを形成するゲルを備えている、並びにb内皮細胞がゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域においてゲルケージと接着し且つ内皮細胞と並べられた円錐様突起をゲルケージの中に作り出すように促される条件下でデバイスを保持すること、それによりインビトロで血管を成長させることを含んでなる、インビトロで血管を成長させる方法に関する。別の態様において、本発明は、a本明細書に記載されているデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネル、本明細書に記載されているデバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、又はそれらの組み合わせの中に、評価される薬剤と神経細胞とを導入することここで、デバイスの1つ又はそれ以上のケージ領域は、デバイスのゲルケージ領域内でゲル領域を形成するゲルを備えている、並びにb神経細胞がゲルケージ領域において増殖する条件下でデバイスを保持することを包含する、薬剤が神経細胞の化学誘引剤であるか、又は化学反発剤であるかを特定する方法に関する。神経細胞が、薬剤に向かって増殖するか、または薬剤から離れるように増殖するかを確認して、神経細胞が薬剤に向かって増殖する場合、薬剤は神経細胞の化学誘引剤であり、神経細胞が薬剤から離れるように増殖する場合、薬剤は神経細胞の化学反発剤である。別の態様において、本発明は、a本明細書に記載されているデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルの中に、評価される薬剤を導入することここで、デバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域は、1つ又はそれ以上のゲルケージを形成するゲルを備え、ゲルケージはさらにガン組織の生検材料を備えている、並びにbガン組織の運動性が、薬剤の存在下で阻害されるか否かを確認することここで、ガン組織の運動性が阻害される場合、薬剤はガンを治療するために使用できるを含んでなる、薬剤がガンを治療するために使用できるか否かを確認する方法に関する。特許又は出願ファイルは、カラーで仕上げられた図面を少なくとも1つ含む。カラー図面複数を含むを伴うこの特許又は特許出願公開物の複写は、要求及び必要な費用の納付により特許庁に提供される。上記の内容は、添付の図面に説明されるように、下記の本発明の例示的な実施態様のさらに詳細な説明から明らかであり、図面において、同様な参照文字は、異なる図面全体を通して同じ部分を参照する。図面は、必ずしも原寸に比例しておらず、むしろ本発明の実施態様を例示することに重きが置かれている。本明細書は、例えば、薬物スクリーニング、オーダーメイド医療、再生医療、創傷治癒、及び他の適用のための、三次元バイオアッセイとして使用できるマイクロ流体デバイスを提供する。デバイスは、小さいポリマーブロック内に一連のチャネル例えば、小さい流体チャネルを有し、1つ又はそれ以上のチャネルは、ポストによって適所に保持されている、コラーゲンなどの生体関連ゲルで充填することができる。本明細書に示されるように、デバイスが、内皮細胞などの細胞で覆われると、細胞が三次元で成長するのに充分な厚さであるゲル内で新たな血管が成長する。例えば、流体チャネルなどの他のチャネルは、薬物又は生体材料が三次元細胞成長にさらされることを可能にする。内皮細胞などの細胞を培養でき、それらが三次元ゲル足場の表面で成長するのを観察でき、ここでは、例えば、血管新生の速度、更にはガン細胞間の血管新生及びガン細胞外の血管新生の速度も測定できる。このように、特定の実施態様において、デバイスは、インビトロで新たな血管を成長させ、新たな血管が様々な目的のために形成されるマイクロ環境を容易に変更するように使用することができる。これは、他の用途の中でも、ガン転移抑制薬の創薬用途、ガン成長抑制薬の創薬、再生医療及び創傷治癒の薬物の創薬、化学誘引物質及び/または化学反発物質の同定、及び患者に対する上記薬物の適切な用量や組み合わせの整合などにおいて有用である。例えば、個々の患者に最良の薬物を適合させるために、患者の腫瘍の組織生検材料を、患者の内皮細胞の培養物または内皮細胞株からの細胞の培養物のいずれかと共にデバイス内に配置することができる。異なる血管新生抑制薬と異なる転移抑制薬もまた、デバイス内に配置してもよく、デバイスは、個々のガンが薬物に応答する程度を決定するのを助ける。例えば同じチップ上に直列又は並列でこれらのデバイスのいくつかを一緒に、独立した流体チャネル又は共有の流体チャネルと連結することによって、ハイスループットデバイスを取得できる。さらなる変更が、注入、皮下注射シリンジ、またはポートを通じたマイクロマニピュレータによる配置のいずれかによって、生検ガン組織サンプルまたは生検ヒト組織サンプルなどの組織サンプルの全てを配置することを可能にする。デバイスはまた、血管が新生された筋肉などの組織のインビボでの発達を制御するために使用できる。従って、一態様において、本発明は、光学的に透明な材料で構成される基材を備えるマイクロ流体デバイスに関する。基材は、1つ又はそれ以上の流体チャネル、1つ又はそれ以上の流体チャネル入口、1つ又はそれ以上の流体チャネル出口、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、及び複数のポストを備える。デバイスにおいて、各ゲルケージ領域の全部又は一部は、1つ又はそれ以上の流体チャネルの少なくとも1つの全部又は一部が側面に配置されることにより、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域を作り出し、複数のポストは、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域又は1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域にある。他の態様におい、基材の表面上のゲルの接触角度とポストの1つ又はそれ以上の角の内角との合計は約180°である。本明細書において使用されるように、マイクロ流体デバイスは、典型的には小型スケールマイクロリットル、ナノリットリ、ピコリットルで流体及び/又はゲルの流れ及び/又は閉じ込めのための領域、チャネル、及び/またはチャンバを有するデバイスを示す。視覚化を容易にするために、マイクロ流体デバイスは、典型的には、本明細書において光学的に透明な材料と呼ばれる、光に対して透明な基材で構成される。当業者に理解されるように、適切な光学的に透明な材料は、ポリマー、プラスチック、及びガラスを含む。適切なポリマーの例は、ポリジメチルシロキサンPDMS、ポリメチルメタクリレートPMMA、ポリスチレンPS、SU-8、及び環状オレフィンコポリマーCOCである。特定の実施態様において、デバイスの全部又は一部は、生体適合性材料で作られ、例えば、材料は、生きている材料例えば、細胞、組織と適合性があるか、生きている材料に対して毒性がないか、又は生きている材料に対して有害でない材料である。領域、チャネル、チャンバ光学的に透明な材料はさらに、流体、ゲルなどの閉じ込めのための1つ又はそれ以上の画定された領域、チャネル、及び/またはチャンバを備える。一実施態様において、デバイスは、デバイスの意図した用途に適した、1本、2本、3本、4本、5本、6本、7本、8本、9本、10本、11本、12本、13本、14本、15本、16本、17本、18本、19本、20本、30本、40本、50本、60本、70本、80本、90本、100本など、又は任意の数のチャネルを備える。一部の領域、チャネル、及び/又はチャンバは、評価される1つ又はそれ以上の流体例えば、細胞培養培地、細胞物質、組織、及び/又は化合物例えば、薬物を含有するように使用することができるが、他のものは、ゲル例えば、コラーゲンまたはMatrigel登録商標などの生体関連ゲルを含有するように使用してもよい。一態様において、デバイスは、1つ又はそれ以上の流体チャネルを備え、各流体チャネルは、主要な流れ方向流体が主に流れる方向を有する。1つ又はそれ以上の流体チャネルは、同じ主要な流れ方向又は異なる主要な流れ方向を有することができる。当業者に理解されるように、流体チャネルの数は、意図した用途に従って変化する。一実施態様において、デバイスは、1本、2本、3本、4本、5本、6本、7本、8本、9本、10本、11本、12本、13本、14本、15本、16本、17本、18本、19本、20本、30本、40本、50本、60本、70本、80本、90本、100本など、又はあらゆる任意の数の流体チャネルを備える。一態様においては、1本の流体チャネルがある。別の態様においては、2本の流体チャネルがある。さらに別の態様においては、3本の流体チャネルがある。さらに別の態様において、デバイスは、静水圧の均等化のためにデバイス内で他の領域又はチャネルに接続する1つ又はそれ以上の;複数の高流体抵抗バイパスチャネルまたは均等化チャネルを備える例えば、図1を参照されたい。バイパスチャネルは、例えば、1つのチャネルが、充填後に、入口ポートに残っている流体の他の液滴よりも大きい液滴を有する時に圧力を均等化することを助けるために含むことができる。バイパスチャネルがなければ、2本のチャネル間で圧力を均等化するように動く流体の全てがコラーゲンを通って動き、かなりの数の細胞をコラーゲンの中に押す。静水圧の差によって一定量をこのように押すことは、ゲル内に細胞例えば、ゲル-媒質の界面上に融合性単層を作る内皮細胞を播種することに有用であるが、一部の例において、静水圧の差があまりに多いと、ゲルケージ領域-流体チャネルの界面上で数層の内皮細胞を押し始めることもある。数層を用いると、内皮細胞は自然環境で働くようには働かない。バイパスチャネルは、内皮細胞の最初の層をゲル上に押すために静水圧の最初の噴出を提供するが、それから別の層が形成される前に圧力を均等化することができる。こうしてバイパスチャネルは、コラーゲンマトリックスを通過する間質流を減少/排除するために上流圧力を均等化するために有用である。バイパスチャネルは、流れ制御ポートを有していても有していなくてもよい。流れ制御ポートは、1つ又はそれ以上の媒質ポートが一定の流れの投入を有する例えば、1つ又はそれ以上の媒質ポートの中にポンプ注入された媒質が、単一の流れ制御ポートから流れる時に、バイパスチャネルが媒質に対するコレクタとして働くことを許容できる。高抵抗バイパスチャネルの主な用途は、主要な培地チャネルにおける流れを用いる長期の実験の間に間質流を減少させることである。流路におけるわずかなインピーダンスの非対称性により、入口ポートにおける媒質リザーバーは、異なる速度で廃液でき、このことが、媒質リザーバーが時の経過と共にチャネルに供給している圧力水頭を変える。バイパスチャネルは、対称的な圧力及び流速の境界条件を強化することを助け、流路-ゲルケージ領域の界面がデバイスに生じる。当業者に理解されるように、流体チャネルを、様々な形状に形成することができ、意図されるデバイスの用途に依存するだろう。例えば、1つ又はそれ以上の流体チャネルの全部又は一部は、線形であっても、湾曲状例えば、蛇行状またはS字型であっても、放射状例えば、中央部分若しくは中央領域から離れるように放射すること、または中央部分若しくは中央領域に向かって収束すること、例えば、V字型、U字型、C字型であっても、楕円形例えば、円形であっても、長方形例えば、正方形であっても、又はそれらの組み合わせであってもよい。デバイスが2つ以上の流体チャネルを備えるある態様において、流体チャネルを、チャネルの長さの全部又は一部に対して互いに平行に走らせることができる。他の態様において、流体チャネルは、チャネルの長さの全部又は一部について互いに向かって、及び/又は互いから離れ合うように融合させることができる。他の態様において、流体チャネルは、チャネルの長さの全部または一部に沿って物理的に接続される。他の態様において、1つ又はそれ以上の流路は、デバイスを通るよりもより対称的な流体流を確立するのを助けるように例えば、高抵抗チャネルを融合させることを介してか、またはより細い高抵抗チャネルを介してかのいずれかで接続することができる。さらに別の実施態様において、流体チャネルは、チャネルの長さに沿って物理的に接続されていない。すなわち、流体チャネルは、互いから独立している。さらなる態様において、1つ又はそれ以上の流体チャネルを備えるデバイスは、静的または動的な流体例えば、培地流条件のいずれかで保持できる。デバイスはさらに、1つ又はそれ以上の流体入口と1つ又はそれ以上の流体出口とを備える。当業者に理解されるように、各流体チャネルは、そのチャネル自体の流体チャネル入口及び/又は流体チャネル出口を有することができ、あるいは1つ又はそれ以上の流体チャネルは、流体チャネル入口及び/又は流体チャネル出口を共有することができる。さらに、デバイスはまた、単一の流体チャネル入口及び/又は単一の流体チャネル出口を備えることができる。デバイスはまた、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域を備えることができ、やはり当業者に理解されるように、ゲルケージ領域の数は、意図した用途に従って変化する。特定の態様において、デバイスは、1本、2本、3本、4本、5本、6本、7本、8本、9本、10本、11本、12本、13本、14本、15本、16本、17本、18本、19本、20本、30本、40本、50本、60本、70本、80本、90本、100本など、またはあらゆる任意の数のゲルチャネルを備える。特定の態様において、デバイスは1つのゲルケージ領域を備える。他の態様において、デバイスは2つのケージ領域を備える。さらに別の態様において、デバイスは3つのゲルケージ領域を備える。デバイス内の複数のゲルケージ領域は、様々な方法で組織化できる。例えば、デバイス例えば、単一のマイクロ流体デバイス内の複数のゲルケージ領域を、互いに直列及び/または並列に配置することができる。流体チャネルに関して、ゲルケージ領域は、様々な形状に形成させることができ、デバイスの意図した用途に依存するだろう。例えば、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域の全部又は一部は、線形例えば、ゲルチャネル、湾曲状例えば、蛇行状またはS字型、放射状例えば、中央部分若しくは中央領域から離れるように放射すること、または中央部分若しくは中央領域に向かって収束すること、例えば、V字型、U字型、C字型、楕円形例えば、円形、長方形例えば、正方形など、又はそれらの組み合わせである。一態様において、ゲルゲージ領域はゲルチャネルの形態である。他の態様において、ゲルケージ領域はT字型の形態である。さらに別の態様において、ゲルケージ領域は正方形の形態である。さらに別の態様において、ゲルケージ領域は三日月形例えば、半月の形態である。必要に応じて、デバイスはさらに、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域入口及び/又は1つ又はそれ以上のゲルケージ領域出口を備えることができる。流体チャネルに関して、各ケージ領域は、ケージ自体のケージ領域入口及び/又はケージ領域出口を有することができ、あるいは1つ又はそれ以上のゲルケージ領域は、ケージ領域入口及び/又はケージ領域出口を共有することができる。さらに、デバイスはまた、単一のゲルチャネル入口及び/又は単一のケージ領域出口を備えることができる。特定の実施態様において、各ケージ領域の全部又は一部は、1つ又はそれ以上の流体チャネルの少なくとも1つの全部又は一部が側面に配置されることにより、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域例えば、ゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出す。本明細書において使用されるように、側面に配置されるは、ゲルケージ領域の側面の一方又はそれぞれ例えば、両方に1つ又はそれ以上の流体チャネルの全部又は一部を有するゲルケージ領域を示し、すなわち、流体チャネルの全部又は一部が、ケージ領域の一方側又は各側に置かれる例えば、第1の流体チャネルの全部又は一部が、第1のゲルケージ領域の一方側の全部又は一部に沿って走り、第1の流体チャネルの全部又は一部が、第1のゲルケージ領域の一方側の全部又は一部に沿って走り、第2の流体チャネルの全部又は一部が、第1のゲルケージ領域の他方側に沿って走る。特定の実施態様において、1つ又はそれ以上の流体チャネルの全部又は一部は、1つ又はそれ以上のケージ領域の全部又は一部と接触例えば、直接接触している。特定の態様において、ゲルチャネル複数を含むから流体チャネル複数を含むを離すまたはゲルチャネル複数を含むから流体チャネル複数を含むを線引きするもの全ては、1つ又はそれ以上のポストである。従って、ゲルが1つ又はそれ以上のゲルケージ領域に存在する時に、ゲル複数を含むは、1つ又はそれ以上の流体チャネルに存在するあらゆる流体と接触させることができる。特定の実施態様において、ゲルケージ領域の各側は、流体チャネルと接触している。他の実施態様において、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域の全部又は一部は、別の1つ又はそれ以上のゲルケージ領域の全部又は一部が側面に配置されることにより、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-ゲルケージ領域の界面領域を作り出す。当業者が理解するように、意図した用途に応じて、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域、ゲルケージ領域-ゲルケージ領域の界面領域、流体チャネル-流体チャネルの界面領域、及びそれらの複合体例えば、流体チャネル-ゲルチャネル-流体チャネル、流体チャネル-流体チャネル-ゲルチャネル-流体チャネル-ゲルチャネル、流体チャネル-ゲルチャネル-ゲルチャネル-流体チャネル、流体チャネル-ゲルチャネル-流体チャネル-ゲルチャネルなどなどの様々な界面領域が存在してよい。一態様において、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域の長さの全て全長又は長さの実質部分は、1つ又はそれ以上の流体チャネルの長さの全て全長または長さの実質部分が側面に配置される。別の実施態様において、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域の全部又は一部は、1つ又はそれ以上の流体チャネルの全部又は一部に対して平行である。別の態様において、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域の長さの実質部分は、1つ又はそれ以上の流体チャネルの長さの実質部分が側面に配置されない。さらに別の態様において、1つ又はそれ以上の流体チャネルと1つ又はそれ以上のゲルケージ領域とは、界面例えば、ゲル-流体の界面領域において互いに収束する例えば、物理的に接続する。ポスト1つ又はそれ以上のゲルケージ領域内で、及び/又は例えば、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域は互いに対して平行に走るので1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域の境界に、複数のポストまたはマイクロポスト例えば、約0.1mmの幅、0.1mmの長さ、及び0.25mmの高さがある。ポストの重要な特徴は、形状、寸法、そして間隔を含む。形状は、ゲル-液体の界面の配向に影響を与え例えば、ゲル-液体の界面は、ポストの外側と同一平面になるように作られ、平坦であっても、又は湾曲していてもよい、寸法は、デバイスを製造する困難さに影響を与え、間隔は、ゲル充填の間にゲル-液体の界面にわたって支持できる圧力に影響を与える。特にハイスループットデバイスHTDとして使用するためにデバイスを設計し、ゲル領域の長さを延伸し、そして均一なゲル-流体の界面領域を達成する際に2つの主要な目的があった。より長いゲル領域は、より長い単層をデバイス内で形成することを可能にする。次に、これが、デバイス内でのより多くの数の細胞観察従って、HTDを可能にし、これが、より統計学的に有意な結果をもたらすことを可能にする。ゲルケージ領域-流体領域の界面における不均一性は、場に不規則性をもたらす可能性があり、これが、制御不能な細胞観察をもたらす。本明細書に記載されるように、これらの2つの目的は、ポストの設計を介して対処された。延伸したゲル領域は、ゲルマトリックスを収容するゲルポストの形状及び間隔を最適化することによって得ることができる。ゲルポスト最適化問題において固有のトレードオフが存在する。密な間隔のポストを使用することは、丈夫なゲルケージをもたらすが、デバイスの有効範囲を減少させ、結果としてスループットを減少させる一方、間隔が広いポストを使用することは、スループットの点では望ましいが、デバイスがゲル破損を起こしやすいという結果となり得、無駄になる可能性がある。本明細書にさらに記載されているように、ポストの形状は、実験観察のために均一な表面を提供するようにゲルの湾曲や膨隆の影響を最小化するように最適化された。ポストは、デバイスの有効なゲルの長さを減少させるので、ポストの設置面積は可能な限り減少させた。しかしながら、ポストは、デバイス内にある時、ゲル例えば、コラーゲン溶液を収容する。最終的に、ポストの性能に影響を与える3つの主な態様がある。全体的な形状、角の角度、及び表面の粗さである。表面の粗さは、製作プロセスに依存する。全体的なポストの形状ポストは、様々な形状に形成することができ、デバイスの意図した用途に依存するだろう。例えば、ポストは、楕円形例えば、円形、長方形例えば、正方形、三角形、台形、六角形、涙滴形など、又はそれらの組み合わせの形態にできる。特定の態様において、ポストの形状は正方形の形状である。別の態様において、ポストは三角形の形状である。さらに別の態様において、ポストは台形の形状である。特定の態様において、各ポストの高さ対幅の比は、約1~約4である。本明細書において考察されるように、デバイスの寸法に依存して、ポストの形状は正方形であってよい例えば、本明細書に記載されているスパイダーデバイスを参照されたい。しかしながら、一部のデバイスにおいて、正方形のポスト例えば、約120μmの高さを有する約100マイクロメートルμm×約100マイクロメートルは問題を引き起こした。ゲル領域を充填しすぎて、ポスト間の1つ又はそれ以上のゲル-培地の界面領域に培地チャネルへの漏れを容易に起こした。これは、多くの場合、全培地チャネルをふさぎデバイスを損なわせるほど深刻である。適切に充填した場合でさえ、より一般的に生じることは、表面張力によって引き起こされるわずかな膨隆であった。これは、細胞が依然として膨隆を覆って単層を形成できるので実験にはほとんど影響がないが、煩わしいものであった。別の一般的な問題は、不充分な充填におけるものであった。これは、細胞が中で凝集する洞穴を作り出す。細胞の凝集は、細胞の厚い多層コーティングを形成し、そのゲル-培地の界面領域が損なわれる。適切な条件の下でさえ、膨隆は依然として顕著であった。本明細書に示されるように、ゲルの湾曲は、ポストが表面上でゲルの液滴の自然な形状により良く適合する場合には平坦にすることができる。ゲルの液滴の周りにポストを形成することは、鋭角90度未満を必要としたので、三角形形状やそれらの変化形形状を調べた。もちろん、これは、正確な角度、すなわち液滴のサイズを提供せず、従って、使用される角度は、液滴がどの程度大きいかに依存する。図3を参照されたい。図3は、鋭角を使用することが必要であったゲルの液滴にポストを適合させることを説明している。図3に示されるように、ポストの両側に2つの液滴を置くことは、三角形のポスト形状を示す。ポストの正確な角度は、基材の表面でのゲルの接触角度によって決定される。本明細書で使用されているように、接触角度は、液体/蒸気の界面が固体表面と接触する角度である図3。接触角度は、何れか所定のシステムに特異的であり、3つの界面にわたる相互作用によって決定される。最も多くの場合に、その概念は、平坦な水平方向の固体表面上にある小さな液滴を用いて説明される。液滴の形状は、ヤングの関係式によって決定される。接触角度は境界条件の役割を果たす。接触角度は、接触角度ゴニオメータを使用して測定される。接触角度は、液体/蒸気の界面には限定されず、接触角度は2つの液体又は2つの蒸気の界面にも等しく適用可能である。本明細書の目的のために、固体表面上の液滴を考慮する。液体が非常に強固に固体表面に引き付けられている例えば、親水性の強い固体上の水場合、液滴は固体表面上で完全に広がり、接触角度は0°に近くなる。親水性があまり強くない固体は、最大で90°の接触角度を有する。親水性の高い表面の多くで、水の液滴は0°~30°の接触角度を示す。固体表面が疎水性の場合には、接触角度は90°よりも大きい。疎水性が高い表面では、表面は、例えばフッ素化された表面などの低エネルギー材料上で~120°ほどの高い水接触角度を有する。しかしながら、高度に粗い表面を有する一部の材料は、150°を超える水接触角度を有することがある。ポストの角の角度本明細書に記載されているように、特定のマイクロ流体デバイスに最適なポストの形状が確認された。ポストの角に対する鋭角と、ゲルと基材の表面との間に形成された接触角度は、一対の補角を形成することが見出され、これらの2つの角度の測定の合計角度は180°に等しい。図3を参照されたい。すなわち、ポストの角に対する正しい鋭角は、ゲルと基材表面との間に形成された接触角度の補角である角度である。特定の実施態様において、こうした特定の鋭角を有する三角形及び/又は台形のポストが使用される。他の実施態様において、正方形のポストが使用される例えば、スパイダーデバイス。しかしながら、当業者に理解されるように、特定のデバイスが、本明細書において特定のポストを用いて例示されているが、所望により、異なるポストの形状を使用できる。上述のように、概して、接触角度は、液体の液滴が載っている表面と液体の液滴が接触する角度である。疎水性表面は水の液滴を丸めるが、親水性表面は液滴を広げる。ゲルは主に水であるので、基材の疎水性は、ゲルの液滴が基材の表面に接触する角度に影響を与える。基材のゲル-液体の界面上に載るポストの角度と、ゲルの液滴が基材上に載る時のゲルの液滴の接触内角とは補角すなわち、これらの2つの角度の合計の角度測定値は180°である。これは、使用されるゲル-流体の界面で接触するポストの内角が、使用される材料と、血漿チャネルへの暴露、または化学物質、もしくはポリ-D-リジンなどのタンパク質でのコーティングなどの、ゲル組成物の基材の表面処理とに依存することを意味する。ポストの何れかの角の内角は、ポストの角がゲル-流体の界面に接触する場所である。この場合、例えば、ゲルチャネルの中央に向かって内側に向かう台形の角度は、ゲルだけを見るが、他の2つの内角は、ゲルと培地とを見る。ポストに対して正しい角度を使用することが、ゲル充填を大いに容易にして、そして正方形や他の形状を用いては達成することが非常に困難である平坦なコラーゲン-培地の界面を可能にする。一実施態様において、内角は、約90°、約80°、約70°、約60°、約50°、約40°、約30°、約20°以下である。特定の実施態様において、内角は約60°である。一実施態様において、三角形の3つの角度の2つに対して上述の補角を形成する三角形形状が、ポストに対して使用される。別の実施態様において、ゲルを用いてデバイスを装填する際に、より良好なゲルの流れを可能にする台形形状が、ポストに対して使用される。特に、1つ又はそれ以上のポストは、二等辺三角形、二等辺台形、又はそれらの組み合わせの形状である。このように、接触角度は、基材材料デバイスの素材と表面処理とに依存する。例えば、PDMSを用いて、1.5分間ピンク血漿に暴露する表面処理し、続いてポリ-D-リジン細胞接着剤の一種でコーティングし、そしてデバイスを洗浄及び焼成処理すると、約121°の接触角度が得られるだろう。これは、ポストの角の内角に対する約59°の補角が、デバイス内のゲル-流体の界面で収束することを示す。ポリ-D-リジンは、大部分の親水性表面に容易に吸収され細胞に非特異的に結合するポリペプチドである。ポリ-D-リジンは、基材に対するコラーゲンの付着を促進する。このデバイスは疎水性表面であり、水はこの処理された表面上では非常に球状になろうとする。当業者に理解されるように、補角は製造目的のために約60°に丸めることができる。論理的には、基材に90°の接触角度を有するよう設計されている表面処理を与えた場合、正方形のポストで充分である。これが、このゲル収容概念の限界である。しかしながら、三角形又は台形の形状が、ゲルがチャネルを通ってより良好に流れることを可能にするので、選択された。狭いゲルチャネルを通って流れるのはより困難であるが、三角形の内側に向いた先端を切断して、チャネルの有効幅を増加させた。適切な表面処理と組み合わせた適切なポストは、平坦なゲル-界面の境界をもたらすことができる。特定の実施態様において、台形ポストと同様に、各側が約0.1mmである三角形ポストが、一般的である。しかしながら、本明細書に記載されているように、スパイダーデバイスや生検半月形デバイスの実施態様などの他のデバイスに対するポストは、例えば、円形、正方形、鐘形、その他の任意の形状など、何れの形状であってもよい。マイクロポストは、0.2mm離れてよいが、これは、ゲルの厚さ、デバイス構造の材料特性、デバイス表面の改変、及び他の多くの要因に依存して長くなったり短くなったりしてよい。ポスト又はマイクロポストは、ゲルケージ領域の長さに沿って一種のゲルケージを形成する。マイクロポストは、コラーゲンやその他の種類のゲルなどの生体関連ゲルでデバイスを充填することを可能にするように設計される。マイクロポスト間のゲルの表面張力が、ポスト内に含有されたゲルを保持する。台形や三角形の形状は、概して尖った端が細胞から離れてゲルに向かうように向いている特定のデバイスにおいて最も効果的であることが分かった。尖った端は、表面接触角度に従った内角であり、これらの端は培地チャネルに向いている。ある態様において、ポストは、概して、接続された2つの平行なチャネル間の境界に沿って並び、接続された2つの平行なチャネルの一方のチャネルは、例えば培養培地または細胞物質などの流体のために保留されるが、他方のチャネルは、何れかの生体関連ゲルで充填される。ポストのパターンによって作られた形状、すなわちゲルケージの形状は変化してもよい。デバイスのある態様は、互いに平行に走るチャネルの長さを分けるために三角形形状のポストの2つの平行な列を含み、残りの2つの側を構成するチャネル入口とチャネル出口とを有する長方形を形成する。円形や半円形などの他の形状をポストによって形成でき、マイクロポストのその他何れかの形状、何れかの形状のマイクロポストを使用してもよい。特定の実施態様において、ポスト間の距離が、充填の間にゲル-流体の境界間の持続可能な圧力低下を最大化するために、ポスト間の距離がゲルケージ領域の中心に向かうよりもゲル-流体ゲルケージ領域-流体チャネルの界面におけるゲルケージ領域の縁に近くなるようにポストをは配向する。例としては、三角形又は台形のポストを有するデバイスを含み、ポストの上部又は先端は、ゲルケージ領域の中心に向かって向き、ポストの基部は、流体-ゲルの界面にある。空気-ゲルの界面にわたる圧力低下は、ΔP=γl/RXl/RZによって与えられ、ΔPは圧力低下であり、γは表面張力であり、RXとRZとはゲル界面の湾曲半径である。充填プロセスの間の圧力摂動に耐えるゲル界面は、大きいΔPを有することのできるものである。従って、ΔPを最大化するγ、RX、及びRZを選択することが望ましい。γはゲル流体の性質であるので、あまり変更することはできない。RZはチャネルの高さに依存するので、RXがポスト間隔と関連付けできる残っている唯一のパラメータである。このように、RXを最小化することが望ましく、これは、隣接する2つのポスト間の最も近い地点におけるポストの間隔の2倍に等しい。収束する幾何形状は、より小さい半径をもたらし、充填の間のより良好な閉じ込めのために高い圧力低下を与える。本明細書で使用されるような、収束することとは、ゲルはゲルチャネルの中心からゲルチャネルの外側に向かって流れるので、ゲルが接触するポスト間の間隔が減少する時を指す。充填後、接触角度はより平坦なゲル-流体の界面を作り出す。分岐する幾何形状はより大きな半径を作り出し、これは、充填のための高い圧力に耐えることができない。本明細書で望まれる特性は、疎水性表面に関して、ゲル領域の中心から流体領域に動くにつれて、ポストの幾何形状が収束されなければならいということである。このことはゲル充填を安定したプロセスにするので重要である。三角形及び台形のポストは、特定のデバイスでこの効果を達成するポストの例である。充填の間、デバイスの上流端において膨隆が生じ、デバイスの長さに沿って減少する。充填後、静止流体圧力は釣り合い、余分な膨隆量はデバイス全体に拡散される。表面の粗さ表面張力はゲルチャネルの境界内にゲルを保持する。ゲルの表面がポスト、ゲル、及び培地の接触点ポストの外側の角において粗いポストに適合しようとすると、ポストの粗い表面がゲルの表面上に小さな応力点を生じさせる。これは、ポストから表面張力を破壊することも、そして培地チャネルに漏れることもなく、注入段階の間にゲルに加えることができる全圧力を低下させる効果を有する。すなわち、粗い表面は、ゲルチャネルを適切に充填することをより困難にする。特定の実施態様において、ポストは基材と同じ材料で作られる。ポストの配置デバイス内の複数のポストは、デバイス内に様々な配向で配置させることができ、デバイスに対して意図された用途に依存する。例えば、デバイス内の複数のポストの全部又は一部を、単一の列、2つ又はそれ以上の平行な列、T字型、円形、半円形、長方形など、又はそれらの組み合わせで配置することができる。特定の態様において、各ゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域又は各ゲルケージ領域は、2つの平行な列のポストを備え、ポストの各列は、各ゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域の長さに沿っており、一方の列は、ゲルケージ領域の内側境界に沿っており、他方の列は、ゲルチャネルの外側境界に沿っていることにより、ゲルチャネルを形成する。デバイスのゲル領域は、2列のポストを備えるケージによって形成され、一方の列は、流体-ゲルまたはゲル-ゲルの界面間に1つの境界を形成し、もう一方の列は、全く異なる別の流体-ゲル又はゲル-ゲルの界面間に全く異なる境界を形成する。ポストのサイズと形状とは、有効性を最大化するように変えることができる。さらに、ポストの寸法、ポストの間隔、及びポストの形状は、ゲル領域内でのゲル充填を可能にするように選択される。本明細書で提供されるデバイスは、例えば、0.125mmのポスト間隔を有する66部位ポスト間に66エリアを有し、8.25mmの全ゲル領域例えば、全線形領域をmもたらすことができる。従来のデバイスは、何れかの1つのチャネルに対して0.9mmのゲル-流体の界面を提示できるだけであるが、本明細書に記載されているデバイスは、例えば、何れかの1つのゲルチャネルに対して4.125mmを提示できて、これは、従来のデバイスと比較して、ゲル-流体の全表面積の約458の増加である。ある態様において、全ゲル領域は、約1.5mm、約2mm、約2.5mm、約3mm、約3.5mm、約4mm、約4.5mm、約5mm、約5.5mm、約6.0mm、約6.5mm、約7.0mm、約7.5mm、約8.0mm、約8.5mm、約9.0mm、約9.5mm、約10mm、約15mm、約20mm、約25mmなどである。他の態様において、本明細書で提供されるデバイスは、従来のデバイスと比較して、約50、約75、約100、約125、約150、約175、約200、約225、約250、約275、約300、約325、約350、約375、約400、約425、約450、約475、約500、約525、約550、約575、約600、約625、約650、約675、約700、約725、約750、約775、約800、約825、約850、約875、約900、約925、約950、約975、約1000などの増加であるゲル-流体の全表面積を提供できる。さらに別の態様において、t個の部位におけるポストからポストまでの距離xとして定義される全ゲル領域例えば、全線形ゲル領域は、約100マイクロメートルμmから約10メートルm、約1マイクロメートルから約1ミリメートルmm、約1mmから約1mなどであり得る。ゲルケージ領域の特性適切なポスト形状が取得された後、適切なゲルケージ領域の特性を確認した。ゲルケージ内の連続するポスト間の距離、ゲルケージ例えば、チャネルの高さ及び幅、並びにゲルケージ領域の長さが、ゲルケージ領域を首尾よく充填する可能性、従ってデバイスを首尾よく製造する可能性を決定する。適切なポスト形状を用いても、ゲル充填は他の要因に依存する。概して、ゲル充填は、ゲルを注入するために加えられる圧力がゲル-培地の界面の全体に沿った何れかの地点における表面張力よりも常に小さくなければならない前提で誘導される。例えば、1つのポストに欠陥があり、局所的に応力の高い地点を作り出した場合、注入の圧力がその地点で可能な最大表面張力よりも大きいとすぐに、ゲルがその地点でゲルチャネルから漏れ、デバイスを損なう。概して、低注入圧はゲルをゲルチャネルまで数ミリメートル流すが、チャネルの充填された部分が成長すると、流れる抵抗が大きくなり、デバイスを充填し続けるためには、より大きな圧力が注入部位において必要になる。長いデバイスは、充分に注入するためには大きな圧力を必要とし、あらゆる地点において、注入圧力が局所的な表面張力よりも高く、漏れを引き起こす機会が多いことを意味する。いくつかの要因を、漏れの可能性を少なくするように改変できる。デバイスの寸法の例として図1を参照されたい。これは単なる参照であり、製造モデルの最終的な寸法を反映していない。ポスト間の距離ポストの間隔がより近いと、ポスト間の表面張力をより強くする。これは、他の全てのものが等しい場合には、非常に間隔が近いポストを有するチャネルは、間隔が広いポストを有するチャネルよりも遠い距離を充填できることを意味する。しかしながら、間隔が近いポストは、ゲル-培地の相互作用の量を制限し、細胞が三次元ゲルマトリックスの中に成長することをより困難にする。より幅が広いゲル領域を望むユーザに対するデバイスの品質と幅が広いゲル領域はデバイスを首尾よく充填することをより困難にするので製造可能性との間のトレードオフが存在する。一実施態様において、ポストからポストへの間隔は、約1マイクロメートルから約500マイクロメートル、約5マイクロメートルから約450マイクロメートル、約10マイクロメートルから約400マイクロメートル、または約50マイクロメートルから約300マイクロメートルの幅である。他の実施態様において、ポスト間の間隔は、約10マイクロメートル、約20マイクロメートル、約30マイクロメートル、約40マイクロメートル、約50マイクロメートル、約60マイクロメートル、約70マイクロメートル、約80マイクロメートル、約90マイクロメートル、約100マイクロメートル、約110マイクロメートル、約120マイクロメートル、約130マイクロメートル、約140マイクロメートル、約150マイクロメートル、約160マイクロメートル、約170マイクロメートル、約180マイクロメートル、約190マイクロメートル、約200マイクロメートル、約210マイクロメートル、約220マイクロメートル、約230マイクロメートル、約240マイクロメートル、約250マイクロメートル、約260マイクロメートル、約270マイクロメートル、約280マイクロメートル、約290マイクロメートル、約300マイクロメートル、約310マイクロメートル、約320マイクロメートル、約330マイクロメートル、約340マイクロメートル、約350マイクロメートル、約360マイクロメートル、約370マイクロメートル、約380マイクロメートル、約390マイクロメートル、約400マイクロメートル、約410マイクロメートル、約420マイクロメートル、約430マイクロメートル、約440マイクロメートル、約450マイクロメートル、約460マイクロメートル、約470マイクロメートル、約480マイクロメートル、約490マイクロメートル、約500マイクロメートルである。特定の実施態様において、各ポストは、約300マイクロメートルの幅であり、それは、約120マイクロメートルのゲル-培地の界面領域を与える。特定の実施態様において、ポストからポストへの間隔は約420マイクロメートルである。ゲルケージ領域の高さチャネルの高さは、ポストの間隔と関連する。一態様において、チャネルの高さは、ポスト間の間隔の量とほぼ等しい。上から見た時に比較的真っ直ぐなゲル-培地の界面を用いた場合、その界面を横から見ただけであったとしても依然として何らかの湾曲が存在する。ゲルは依然としてデバイスの上部天井と底部床とに接触して、それらは、上部-底部の寸法で平坦な界面に対して適切に角度付けられていない。上から見た際の膨隆の場合、これが横から見た時と同じ膨隆同じ湾曲であることが望ましい。これは、膨隆が多く見られる一部のデバイスではより重要であるが、ハイスループットデバイスにおいては依然として維持されていた。より高いデバイスもまたより良い実験結果の助けとなる。細胞は、デバイスの上部天井及び底部天井並びに床などの表面に沿って成長することを好む傾向がある。より高いゲル領域は、上面や底面に粘着するのではなく、細胞に三次元ゲルを進ませようとする。特定の実施態様において、デバイスはまた、培地チャネルからゲルケージ領域までのステップアップ増大例えば、階段状デバイスを備えることができる。一態様において、流体チャネルとゲルケージ領域との間のステップは、2重ステップ、3重ステップ、4重ステップなどに関する。例えば、デバイスは、約200μmの高い培地チャネルと約400μmの高いゲルチャネルとを備えることができる。他の実施態様において、1つ又はそれ以上の流体チャネルは、約10μm、約20μm、約50μm、約100μm、約125m、約150μm、約175μm、約200μm、約225μm、約250μm、約300μm、約350μm、約400μm、及び約500μmの高さを有し、1つ又はそれ以上のゲルチャネルは、約20μm、約40μm、80μm、約100μm、約150μm、約200μm、約250μm、約300μm、約400μm、約500μm、約600μm、約700μm、約800μm、約900μm、及び約1000μmの高さを有する。より短い培地チャネルは、培地の使用をより少なくすることを可能にし、これは、希少で高価な培地試薬が使用される時に費用を節約する。より高いゲル領域は、機械的に硬いデバイスの天井や床からの、より自由な運動及びより少ない相互作用や干渉を可能にする例えば、図4を参照されたい。ゲルチャネルの幅典型的には、より幅が広いゲルチャネルは充填するのがより容易であり、より幅が狭いチャネルは、より高い抵抗を有するので、充填するためにより圧力を必要とする。流体抵抗は、チャネルの幅と長さとの両方に依存する。デバイスを充填するために必要な圧力が、ポスト間のゲル-培地の界面の表面張力よりも小さい場合には、ゲルは、充填を続け、漏れたりしない。充填されたゲル領域が長くなると、充填するために必要とされる圧力が増加し、最終的にポスト間領域の表面張力に匹敵し、漏れを引き起こす。これは、長いチャネルを充填するためには、ゲルチャネルは抵抗を減らすために幅が広くなければならないか、または表面張力を増やすためにポストの間隔を短くしなければならないかのいずれかであることを意味する。ポスト間隔、チャネルの幅、及び充填可能なチャネルの最大の長さとの間に相互作用がある。ゲルケージ領域他のバージョンのマイクロデバイスは、当時、どのような構成が最も良いか知られていなかったので、ランダムな構成のポストを使用する。ポストは、ケージの内側と周囲に沿ってとの両方で位置決めされた。例えば、3チャネルのデバイスは、全く異なる4つのゲルケージを有し、それぞれが2つのポストを有する。対照的に、本明細書に記載されているデバイスは、2つの平行な列のポストを備えることができ、ゲル充填ポートの出口は、長方形ゲルケージの他方の2つの壁を形成する。ゲル本明細書に示すように、デバイスはさらに、ゲルチャネル内にゲルを備えることにより、デバイス内にゲル領域を形成することができる。細胞外マトリックスとして働く何れかの関連のゲル、例えば、コラーゲン、Matrigel登録商標、フィブロネクチンなどを使用することができる。ある態様において、ゲル領域単一のゲル領域の長さは、約100マイクロメートルから約100,000マイクロメートルであってよい。他の態様において、ゲル領域は、約500マイクロメートル、約1000マイクロメートル、約5000マイクロメートル、約10,000マイクロメートル、約15,000マイクロメートル、約30,000マイクロメートル、約50,000マイクロメートル、又は約100,000マイクロメートルである。当業者に理解されるように、デバイスは、例えば、互いに直列の、互いに並列の、又はそれらの組み合わせの複数のゲルケージ領域を有することにより、単一のデバイスにおけるゲル領域の全長を増加させる例えば、観察エリアを増加させることができる。さらに、複数のゲルケージ領域は、各ゲルケージ領域で同じゲル又は同様なゲルを有することができるか、あるいは複数のゲルケージ領域は、異なるゲル例えば、組成が異なるゲル、特性例えば、剛性が異なるゲルなど、及びそれらの組み合わせを有することができる。このように、他の態様において、デバイスはハイスループット特性のものである。ハイスループットデバイスは、特定の細胞条件を考慮した実験観察を増加させるための必要性に対処する。並列又は直列で行われた観察の数を増加させることは、あまりに多くのデバイスを作る必要を伴うことなく統計学的に有意な細胞培養測定法を取得するという重要な利益を有することにより、実験調査やスクリーニングプロセスを促進する。さらに、単一のデバイスでの観察の数を増加させることはデバイスからデバイスへの変化によって導入されるさらなる変動を最小化する。所定の条件の組み合わせの下での実験観察の数は、デバイス内での細胞成長領域例えば、チャネルの数に直接比例するか、あるいは培養下の細胞によって形成された単層の表面積に直接比例する。本明細書に記載されているハイスループットデバイスは、長さが延長されたゲル領域がチャネル間に配置されることを可能にすることによってこの面積増加を達成する。このデバイスを本当にハイスループットにするために、これらのゲル領域のいくつかを、互いに対して直列又は並列に配置することができ、別個の流体チャネル、接続された流体チャネル、又は接続性の混合した流体チャネルのいずれかの流体チャネルを、ゲル領域へ及びゲル領域から走らせることができる。他の実施態様は、生検組織の配置のための円形ゲルケージ領域を含む。この組織は、ゲル領域と接触して配置され、発せられた化学シグナルがゲルを貫通し、実験的に関連するか、または臨床的に関連する薬物に組織をさらすことを可能にする。ゲルチャネル及び/又は流体チャネルはさらに、細胞物質、例えば、細胞、細胞培養培地、組織、成長因子、薬物治療薬、診断薬、又はそれらの組み合わせを備えることができる。特定の実施態様において、ゲルケージ領域例えば、ゲルチャネル及び/又は流体チャネルはさらに、細胞、例えば、細胞の懸濁液を備えることができる。こうした細胞の例は、ガン細胞、ニューロン、内皮細胞、平滑筋細胞、幹細胞、上皮細胞、又はそれらの組み合わせを含む。特定の実施態様において、細胞は、画像化プロセスを向上させるためにマーカで染色させる。適切なマーカは、何れかの細胞型のアクチンフィラメントを視覚化するためのローダミン-ファロイジンInvitrogen、内皮細胞間結合を視覚化するためのVE-カドヘリン抗体、核を視覚化するためのDAPI、及びリアルタイム画像化を可能にするためのGFP-細胞質タンパク質を構成的に発現する細胞株などの蛍光マーカを含む。別の適用は、流体例えば、媒質チャネルの中に挿入することができるカプセル化細胞を使用することである。利点は、細胞が共に移動して混合されることを妨げる一方で、細胞によって分泌された因子が別の細胞集団で機能できることである。薬物/薬剤のリザーバー、及び/又はデバイス例えば、オンチップ上で薬物/薬剤のリザーバーを混合するために必要なチャネルを添加することもまた包含される。デバイスの特定の実施態様本明細書で提供されるものは、光学的に透明な材料から構成され、そしてさらに1つ又はそれ以上の流体チャネル、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、及び複数のポストを備えるマイクロ流体デバイスであって、例えば、細胞移動、ガン転移、血管新生、全組織生検を研究するために、及び、創傷治癒、ガン例えば、転移及び再生医療例えば、神経で使用できる薬剤を発見するために使用できる。これらの代替デバイスにおいて、ゲルケージ領域と流体チャネルとは、そのために設計されポストの形状にあまり依存しない特定の用途を促進するように構成される。ハイスループットデバイス一態様において、デバイスは、光学的に透明な材料からなる基材、並びにi1つ又はそれ以上の流体チャネル、ii1つ又はそれ以上の流体チャネル入口、iii1つ又はそれ以上の流体チャネル出口、iii1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、及びiv複数のポストを備え、ここで各ゲルケージ領域の全部又は一部は、1つ又はそれ以上の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それにより1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域を作り出し、そして各ゲルケージ領域は、ゲルケージ領域を形成する少なくとも1列のポストを備える例えば、図1を参照されたい。別の態様において、デバイスはさらに、少なくとも2つのゲルケージ領域を備え、ゲルケージ領域は、デバイス内で互いに直列で配置される。別の態様において、デバイスはさらに、少なくとも2つのゲルケージ領域を備え、ゲルケージ領域は、デバイス内で互いに並列で配置される。特定の態様において、各ゲルケージ領域は、ゲルチャネルを形成し、各ゲルチャネルは、2つの平行な列のポストを備え、ポストの各列は、各ゲルチャネルの長さに沿い、一方の列はゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列はゲルチャネルの反対側に沿うことにより、各ゲルチャネルの各長さに沿ってゲルケージ領域を形成する。別の態様において、デバイスは、i第1の流体チャネル、ii第2の流体チャネル、iii1つ又はそれ以上の流体入口、iv1つ又はそれ以上の流体出口、vゲルチャネルを形成するゲルケージ領域、viゲルチャネル入口、及びvii複数のポストとを備える。このデバイスにおいて、ゲルチャネルの一方側の全部又は一部は、第1の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第1のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し、ゲルチャネルの他方側の全部又は一部は、第2の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第2のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出す。ゲルチャネルは、2つの平行なポストの列を備え、ポストの各列は、ゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は、第1のゲルチャネル-流体チャネルの界面においてゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列は、第2のゲルチャネル-流体チャネルの界面においてゲルチャネルの他方側に沿うことにより、ゲルチャネルの長さに沿ってゲルケージ領域を形成し、各ポストは、三角形、台形、又はそれらの組み合わせを形成する。蛇行状デバイスさらに別の態様において、デバイスは、i第1の流体チャネル、ii第2の流体チャネル、iii1つ又はそれ以上の流体入口、iv1つ又はそれ以上の流体出口、v第1のゲルチャネルを形成する第1のゲルケージ領域、及びvi複数のポストを備えるデバイスを備える例えば、図19A~図19Cを参照されたい。このデバイスにおいて、第1のゲルチャネルの一方側の全部又は一部は、第1の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第1のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し、第1のゲルチャネルの他方側の全部又は一部は、第2の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第2のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出す。第1のゲルチャネルは、2つの平行なポストの列を備え、ポストの各列は、第1のゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は、第1のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第1のゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列は、第2のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第1のゲルチャネルの他方側に沿うことにより、ゲルチャネルの長さに沿って第1のゲルケージ領域を形成する。デバイスはさらに、viiゲルチャネルの形態の第2のゲルケージ領域を備えることにより、第2のゲルチャネルを形成し、そしてviiiゲルチャネルの形態で第3のゲルケージ領域を備えることにより、第3のゲルチャネルを形成する。第2のゲルチャネルの一方側の全部又は一部は、第1の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第3のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し、第2のゲルチャネルの他方側の全部又は一部は、第2の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第4のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出す。第2のゲルチャネルは、2つの平行なポストの列を備え、ポストの各列は、第2のゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は、第3のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第2のゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列は、第4のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第2のゲルチャネルの他方側に沿うことにより、第2のゲルチャネルの長さに沿ってゲルケージ領域を形成する。さらに、第3のゲルチャネルの一方側の全部又は一部は、第1の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第5のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し、第3のゲルチャネルの他方側の全部又は一部は、第2の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第6のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出す。第3のゲルチャネルは、2つの平行なポストの列を備え、ポストの各列は、第3のゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は、第5のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第3のゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列は、第6のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第3のゲルチャネルの他方側に沿うことにより、第3のゲルチャネルの長さに沿ってゲルケージ領域を形成する。デバイス内の各ポストは、三角形、台形、又はそれらの組み合わせを形成する。このように、この実施態様においては、各ゲルケージ領域は、第1の流体チャネル及び第2の流体チャネルと接触する。一態様において、各ゲルケージ領域に対するポストの数は、上部側で10本、そして底部側で10本で構成される。このように、この態様において、デバイスは、合計で60本の機械ポストを有する。多重化デバイス別の態様において、デバイスは、光学的に透明な材料で構成された基材、並びにi少なくとも3つの流体チャネル、ii少なくとも1つの流体チャネル入口、iii少なくとも1つの流体チャネル出口、iii少なくとも2つのゲルケージ領域、及びiv複数のポストを備える例えば、図26A~図26Bを参照されたい。各ゲルケージ領域の全部又は一部は、1つの流体チャネルの全部又は一部が側面に配置されることにより、第1のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域、第2のゲルケージ領域-流体チャネルの界面、及び第3のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域を作り出し、各ゲルケージ領域は、ゲルケージ領域を形成する少なくとも1列のポストを備える。特定の態様において、各ゲルケージ領域は、ゲルチャネルを形成して、各ゲルチャネルは、2つの平行な列のポストを備え、ポストの各列は、各ゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は、ゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列は、ゲルチャネルの反対側に沿うことにより、各ゲルチャネルのそれぞれの長さに沿ってゲルケージ領域を形成する。特定の実施態様において、デバイスは、光学的に透明な材料で構成された基材、並びにi第1の流体チャネル、ii第2の流体チャネル、iii第3の流体チャネル、iv少なくとも1つの流体チャネル入口、v少なくとも1つの流体チャネル出口、vi第1のゲルチャネルを形成する第1のゲルケージ領域、vii第2のゲルチャネルを形成する第2のゲルケージ領域、及びviii複数のポストを備える。第1のゲルチャネルの一方側の全部又は一部は、第1の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第1のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し、第1のゲルチャネルの他方側の全部又は一部は、第2の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第2のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出す。第1のゲルチャネルは、2つの平行なポストの列を備え、ポストの各列は、第1のゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は、第1のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第1のゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列は、第2のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第1のゲルチャネルの他方側に沿うことにより、ゲルチャネルの長さに沿って第1のゲルケージ領域を形成する。第2のゲルチャネルの一方側の全部又は一部は、第2の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第3のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出し、第2のゲルチャネルの他方側の全部又は一部は、第3の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置され、それらに対して平行であることにより、第4のゲルチャネル-流体チャネルの界面領域を作り出す。第2のゲルチャネルは、2つの平行なポストの列を備え、ポストの各列は、第2のゲルチャネルの長さに沿い、一方の列は、第3のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第2のゲルチャネルの一方側に沿い、他方の列は、第4のゲルチャネル-流体チャネルの界面において第2のゲルチャネルの他方側に沿うことにより、ゲルチャネルの長さに沿って第2のゲルケージ領域を形成する。デバイスはさらに、3つの流体チャネル入口と、1つの流体チャネル出口とを備えることができる。さらに、デバイスはさらに、3つの流体チャネル入口と1つの流体チャネル出口との間に位置決めされたリザーバーを備えることができる。低酸素デバイス別の態様において、デバイスは、光学的に透明な材料で構成された基材、並びにi1つ又はそれ以上の流体チャネル、ii1つ又はそれ以上の流体チャネル入口、iii1つ又はそれ以上の流体チャネル出口、iii1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、iv1つ又はそれ以上のガスチャネルここで、1つ又はそれ以上のガスチャネルの全部又は一部は、1つ又はそれ以上の流体チャネル、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、又はそれらの組み合わせの少なくとも一方側が側面に配置される、及びv複数のポストを備える例えば、図25を参照されたい。各ゲルケージ領域の一方側の全部又は一部は、1つ又はそれ以上の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置されることにより、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域を作り出し、各ゲルケージ領域は、ゲルケージ領域を形成する少なくとも一列のポストを備える。1つ又はそれ以上のガスチャネルは、例えば、酸素を除去するために、デバイスを通過する1つ又はそれ以上のガス例えば、窒素、水素、ヘリウム、酸化窒素、一酸化炭素の流れを可能にする。ナノファイバ膜デバイス別の態様において、デバイスは、光学的に透明な材料で構成された基材、並びにi1つ又はそれ以上の流体チャネル、ii1つ又はそれ以上の流体チャネル入口、iii1つ又はそれ以上の流体チャネル出口、iii1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、iv細胞に対して不透過性であり且つ細胞によって分泌された分子に対して透過性でがある膜ここで、膜の一方側は、1つ又はそれ以上の流体チャネル、1つ又はそれ以上のゲルチャネル、又はそれらの組み合わせと接触している、及びv複数のポストを備える例えば、図24を参照されたい。各ゲルケージ領域の全部又は一部は、1つ又はそれ以上の流体チャネルの全部又は一部が側面に配置されることにより、ゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域を1つ又はそれ以上作り出し、各ゲルケージ領域は、ゲルケージ領域を形成する少なくとも1列のポストを備える。デバイスはさらに、1つ又はそれ以上の細胞によって分泌された1つ又はそれ以上の分子と特異的に結合する1つ又はそれ以上の捕捉剤を備え、捕捉剤は、膜の反対側にあり、膜を通過することができない。本明細書で使用されるような、捕捉剤は、細胞によって分泌された分子を直接的又は間接的のいずれかで特異的に認識する例えば、結合する物質である。当業者に理解されるように、捕捉剤は、抗体の全部又は抗原性部分、ストレプトアビジン/ビオチンなどを含む。特定の態様において、捕捉剤はガラススライド上にある。さらに別の態様において、捕捉剤は例えば、さらなる分析のためにデバイスから離すことができる。スパイダーデバイス別の態様において、デバイスは、光学的に透明な材料で構成された基材、並びにi1つ又はそれ以上の流体チャネル、ii1つ又はそれ以上の流体チャネル入口、iii1つ又はそれ以上の流体チャネル出口、iii1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、及びiv複数のポストと備え、ここで、各流体チャネルの一部は、各ゲルケージ領域の一部と接触し、各流体チャネルの残りの部分は、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域から離れるように延伸している図6A~図6Cを参照されたい。各ゲルケージ領域は、T字型ゲルケージ領域を形成する3つのポストを備える。別の態様において、デバイスは、i第1の流体チャネル、ii第2の流体チャネル、iii第3の流体チャネル、iv1つ又はそれ以上の流体入口、v1つ又はそれ以上の流体出口、viT字型ゲルを形成するゲルケージ領域、及びvii複数のポストを備える。このデバイスにおいて、各流体チャネルの一部は、ゲルケージ領域の一部と接触し、そして各流体チャネルの残りの部分は、ゲルケージ領域から離れるように延伸している。各ゲルケージ領域は、T字型ゲルケージ領域を形成する3つのポストを備える。一態様において、各ポストは正方形を形成する。特定の態様において、流体チャネルは、C、V、U、又はそれらの組み合わせの形状であり、各流体チャネルの中間領域はゲルケージ領域と接触し、そして流体チャネルの各端はゲルケージ領域から離れるように延伸している例えば、ゲルケージ領域から放射状に離れるように延伸している。生検デバイス又は半月形デバイス別の態様において、デバイスは、i第1の流体チャネル、ii第2の流体チャネル、iii1つ又はそれ以上の流体入口、iv1つ又はそれ以上の流体出口、v楕円形ゲルケージ領域、及びvi複数のポストを備え、ゲルケージ領域の一方側は、第1の流体チャネルが側面に配置されることにより、第1のゲルケージ領域-流体チャネルの界面を作り出し、そしてゲルケージ領域の他方側は、第2の流体チャネルが側面に配置されることにより、第2のゲルケージ領域-流体チャネルの界面を作り出す図16Aを参照されたい。ゲルケージ領域は、ゲルケージ領域内で中央に配置された2つの平行なポストの列を備えることにより、中央ゲルチャンバを作り出し、一列のポストが、第1のゲルケージ領域-流体チャネルの界面に沿って半円形に配置されることにより、一方側で中央ゲルチャンバの一方側を側面に配置する第1のゲルチャンバを作り出し、そして一列のポストが、第2のゲルケージ領域-流体チャネルの界面において半円形に配置されることにより、中央ゲルチャンバの他方側が側面に配置される第2のゲルチャンバを作り出す。このように、ある態様において、このデバイスは、3つの隣接するゾーン、すなわち、1中央ゲルチャンバ、2中央ゲルチャンバが側面に配置される2つの標的組織チャンバ及び/又はゲルチャンバ、及び3ゲル領域が側面に配置される少なくとも2つの培地チャネルを備える例えば、そしてデバイスの上面からアクセス可能であってよい。細胞を、例えば、標的組織チャンバに対する横方向の開口部を使用して中央ゲルチャンバの中に播種することができる。実施例3に示されるように、コラーゲンゲル表面上の底部チャネルに詰め込まれたニューロンは、ゲル中に三次元に軸索を延伸させて、そして成長する軸索を、軸索の応答や回転を定量化するために、軸索の成長の方向に対して直角な化学勾配にさらした。実験研究やコンピュータによる研究は、これらのデバイスで30分以内に線形の安定した化学勾配を確立することができ、そして最大で48時間継続したことを示した。細胞培養研究は、これらのデバイスにおいて培養された、海馬ニューロン及び後根神経節ニューロンの移動と軸索誘導に対する化学誘引性ネトリン-1、脳髄勾配と化学反発性slit-2勾配との劇的な効果を明らかにした。これらの3チャネルデバイスにおける安定した化学勾配は、病気/損傷の条件の下でニューロン経路の再生に適する可能性がある薬物をスクリーニングするためだけでなく、ガン細胞の移動や細胞間相互作用を研究するためにも使用できる。特定の態様において、デバイスの各ゲルケージ領域は、29本ずつの2つの平行な列で58本の台形のポストを備えることができる例えば、ハイスループットデバイス、ナノファイバ膜デバイス。別の態様において、デバイスの各ゲルケージ領域は、20本ずつの2列で40本の台形のポストを備える。別の態様において、デバイスの各ゲルケージ領域は、10本ずつの2列で20本の台形のポストを備える例えば、蛇行状デバイス。別の態様において、デバイスの各ゲルケージ領域は、7本ずつの2列で14本の台形のポストを備える例えば、低酸素デバイス。別の態様において、デバイスの各ゲルケージ領域は、5本ずつの2平行列で10本の台形のポストを備える例えば、多重化デバイス。別の態様において、デバイスの各ゲルケージ領域は、以下のような構成を有する16本のポストを備える。その構成では、5本のポストが中央ゲルケージの左側の周りに半円形を形成し、3本のポストが中央ゲルケージの左側を形成し、3本のポストが中央ゲルケージの右側を形成し、そして5本のポストが、ゲルケージの右側の周りに半円形を形成する。ポストは、正方形であるか、又は半円形のポストが半円形の半径と等しい半径を有する丸い外面を有してよい例えば、生検デバイス又は半円形デバイス。別の態様において、デバイスの各ゲルケージは、3本の正方形のポストを備える例えば、スパイダーデバイス。任意選択の構成要素大部分のデバイスに対して行うことができる改変の1つが、1つ又はそれ以上のゲルチャネルの追加、例えば、第1のゲルチャネルの隣に第2のゲルチャネルを追加することである。図5の写真において、第2のゲルチャネルは、内皮細胞などの細胞が培地チャネル1で培養されることを可能にするが、ゲルチャネル1が補充され、培地チャネル2は、乾燥しているか、又は一時的に細胞培養培地で充填する。この技術は、細胞が、他のチャネルを充填することを必要とせずに、ゲル表面上に単層を形成することを可能にする。これは、内皮細胞が単層を形成するために数日間を必要とする場合に有用である一方で、第2のゲル又は培地チャネルに配置されるあらゆる細胞を完全に形成された単層の存在下で播種することを必要とする。第2のゲルチャネルは、様々な方法で大部分のデバイスに追加できる。さらに、デバイスは、複数のデバイスが、1つのリザーバー又は複数のリザーバーから培地を取り出すことを可能にするように多重化できる。これは、複数のデバイスが、共通の供給源から供給されることを可能にするか、または恐らく、2つの異なる薬物の勾配の設定を可能にする。次いで、異なる薬物濃度の組み合わせを、その勾配から取り出し、そして異なる細胞培養部位に供給することができる。さらに、生検試料及び/又は組織試料を、培地チャネル又はゲル領域のいずれかに配置することができる。特定の実施態様において、生検試料をゲル領域に配置する。また、これらの生検デバイスを使用する際には、生検デバイスは通常、システムが充填されているか又は培地が交換されている間に、特定の位置に生検試料を保持するために必要な数本のポストを含有する。こうした実施態様において、円形又は半円形のゲルケージを使用することができる。作成方法別の態様において、本発明は、デバイスを製作する方法及びその方法によって製作されたデバイスに関する。一実施態様において、デバイスは2つの部分に製造される。例えば、ポリマー、ガラス、またはプラスチックの上部部分は、そこにエッチングされたマイクロチャネルを有する。このエッチングは、例えば、マイクロマシニング、フォトリソグラフィ、熱エンボス加工、ソフトリソグラフィ、マイクロ射出成形、又はその他の製造技術を用いて行うことができる。エッチングされたチャネルは、チャネルの屋根と壁とを作る。チャネルの床は、上部部分に結合された例えば、ポリマー、ガラス、またはプラスチックの単純な平坦な部分で構成される。デバイスの床は、デバイスの屋根と壁に使用したものと同じ又は同様の材料で作られるか、或いは異なる材料で作られるかのいずれかである。結合は、エポキシなどの様々な方法で行うことができるか、あるいはPDMS及びガラスの場合、両方の部分をピンク血漿にさらし、単にそれらを互いに接触させて配置させることによって行うことができる。マイクロチャネルを通る流体流を可能にするように上部部分に穴を作成する。これらの穴は、マイクロチャネルの端に、またはマイクロチャネルの長さに沿ってどこにでも配置することができる。上部部分と底部部分とを結合した後、チャネルを通ってコーティング用化学物質を流すことが必要であっても必要でなくてもよい。ポリ-d-リジン又は他の化学物質を、細胞接着を促進しゲルを安定化させるためにチャネルを通して洗い流してもよい。これは、デバイスの疎水性を制御するために使用しても使用しなくてもよい。なぜならば、細胞培地がチャネルを通って流れることを可能にするために、一部の材料はさらなる表面処理を必要とするからである。次いで、デバイスにゲルを充填することができる。ゲルは、ゲルケージ又はゲルケージ領域を完全に充填する。表面張力は、ゲルがゲルケージから漏れるのを防ぐ。ゲルはゲル充填ポートを介してデバイスの中に注入される図1を参照されたい。ゲル挿入に対する異なる圧力時間注入特性を、注入されたゲルの品質を改善するために使用してもよい。ゲルは、チャネルに入るために注入圧力の初期発射を必要とし、それからゲル充填を終了させるための持続的な低い圧力を必要とするだろう。あるいはゲルをゲルケージの両端から同時に注入してもよい。次に、ゲルを例えば、細胞培養インキュベータで一時間硬化できる。そのようにして、デバイスは細胞播種の準備が整う。従って、一態様において、本発明は、1つ又はそれ以上の流体チャネルと1つ又はそれ以上のゲルケージ領域とを光学的に透明な材料の第1の部分の中にエッチングして、1つ又はそれ以上の流体チャネルと1つ又はそれ以上のゲルケージ領域とを通る流れを可能にするように1つ又はそれ以上の入口を作り出すことにより、デバイスの屋根と壁とを作り出すこと、及びデバイスの床を形成する光学的に透明な材料の第2の部分に光学的に透明な材料の第1の部分を結合することを包含する、デバイスを作る方法に関する。方法はさらに、チャネルを通ってコーティング剤を導入することを包含できる。コーティング剤の例は、ポリ-D-リジン、ポリオルニチン、ラミン、コラーゲン、又はそれらの組み合わせを含む。方法はさらに、表面を疎水性にする物質とデバイスの表面を接触させることを包含できる。そのような物質の例は、血漿を含む。方法はさらに、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域の中にゲルを導入することにより、1つ又はそれ以上のゲルケージ領域をデバイスに作り出すことを包含できる。デバイスの使用法本明細書で提供されるデバイスは、様々な目的のために使用することができる。本明細書に記載されているように、デバイスの例は図1に見ることができる。第1の流体チャネルは、ゲルチャネルと平行して、そしてゲルチャネルと接触して走る。ゲルチャネルは、ゲルと流体チャネルとの間の境界上でゲルを含有するために三角形のポスト本明細書においてはマイクロポストとも呼ばれるの2つの平行な列を有する。ゲルチャネルは、第1の流体チャネルと第2の流体チャネルとの両方に対して平行に走る。第2の流体チャネルもまたゲルチャネルと接触する。出口は、流体がデバイスの中に流入したりデバイスの中から流出したりすることを可能にするように、ドリルで穴を開けるか又は別の方法で作り出される。細胞例えば、内皮細胞は、流体ポートの1つによって第1の流体チャネルの中に導入例えば、注入できる。内皮細胞は、ゲルチャネルにわたる圧力勾配を引き起こす、第1の流体チャネルの静水圧を上げることによってゲル-流体チャネルの境界の壁に接着するように促される。流体はゲルチャネルを通って浸透し、内皮細胞を一掃し、内皮細胞をゲル壁上に載せる。細胞は、より長い又はより短い期間のいずれかである所望の日数の間例えば、3~7日間培養される。本明細書で示されるように、内皮細胞は三次元の円錐様の突起である芽を第1の流体チャネルの中からのゲルの中に作り出した。これらの芽は最終的に内皮細胞と並べられ血管壁を模倣する。芽の発生又は成長を遅らせる試みのために、又は発芽の頻度やサイズを増やすために、別の例えば、第2の流体チャネルに薬物を適用することができる。発芽の遅延又は休止は、薬物が将来性のある血管新生抑制剤であることを示し、継続的な抗ガン分析の標的である。発芽の加速は、創傷治癒や再生医療において用途を有する、血管新生のための良い薬物候補を示す。さらに、ガン細胞例えば、ガン患者のガン生検試料と関連しない細胞を、可能性がある1つ又はそれ以上の抗ガン転移抑制剤と、又は抗ガン剤の組み合わせと共に別の流体チャネルの中に注入することができる。数日間デバイスを培養した後に、ガン細胞が内皮層を貫通して領域又はチャネル例えば、ゲルケージ領域、ゲルチャネルの中に入らなかった場合、薬物又は薬物の組み合わせは抗ガン剤ではない。ガン細胞がガン患者のガン生検試料と関連しない細胞である態様において、その薬物又は薬物の組み合わせは、その患者のガンの転移を止める又は治療するために適切ではない。例えば、ガン細胞が第1の流体チャネルにおいて示される場合、その薬物又は薬物の組み合わせは、他の人には有効である可能性もあるが、その個々の患者には適していない。当業者に理解されるように、本明細書に記載されているデバイスの実施態様を製作することができる。例えば、円形ゲルケージの中にドリルで穴を開けた大きいポートを有する円形ゲルケージは、ガン生検試料全体を配置するのに適している可能性がある。全てが直列又は全てが並列であり、直列及び並列であり、互いに接続されいて、及び/又は分離されている、のいずれかで任意の数の流体チャネル-ゲルチャネルの組み合わせが存在してよい。例えば、第1の流体チャネル、第1のゲルチャネル、第2の流体チャネル、第2のゲルチャネル、そして最後に第3の流体チャネルを有し、各チャネルがマイクロポストによって分離されたデバイスが関連している。いくつかのゲルケージを、ゲルケージの間の別個又は共通の流体チャネルと直列又は並列に連結してもよい。これは、複数の抗がん剤を同時にテストすることを可能にするか、又は恐らく、1つの組織生検試料をできる限り多くの非干渉性転移抑制剤でテストすることを可能にする。本明細書で示されるように、チャネルは必ずしも真っ直ぐではなく、長さ全体を通して先細りにしたり幅を広げたりすることができる又はできない。投入ポートや出口ポートの数だけでなく、チャネルの高さも非常に様々であってよい。ガンは一般的に、体内の特定の部位で始まる。ガンが成長する時には、ガンは自分自身に栄養を与えなければならず、そうするために、血管新生と呼ばれるプロセスにおいて新たな血管をガンの中に誘導する。転移として公知のプロセスにおいてガンが広がる時には、個々のガン細胞は、原発性の腫瘍から分離して、体の他の部分に転移するために血管やリンパ管を使用する。血流の中に入るために、ガン細胞は、血管壁、特に、血管壁と並ぶ内皮細胞を通って進まなければならない。これは、血管外遊走として知られる。ガン細胞は、移動後に体の組織の中に入るために血管壁を通って戻って入り込まなければならず、これは血管内異物侵入と呼ばれる。血管新生、血管外遊走、及び血管内異物侵入は全て、抗ガン剤の標的である。本明細書に記載されているデバイスは、例えば、内皮細胞が、制御された生化学条件下で三次元ゲルにおいて新たな血管の芽を形成することを可能にする様々なインビトロのアッセイで使用することができる。中央チャネルは、内皮細胞が播種されて成長することを可能にする。中央チャネルの隣のチャネルは、コラーゲン例えば、生検デバイスで予め充填することができる。内皮細胞は、中央チャネルのコラーゲン製側壁上の単層の中でに成長することができる。次いで、新たな血管が中央チャネルからコラーゲンの中に発芽できる。こうしたデバイスは、新たな薬物が新たな血管の形成を遅らせ得る程度を、又は血管内異物侵入抑制剤又は血管外遊走抑制剤の存在を伴う、若しくはそれらの存在を伴わない血管の中へのガン細胞の侵入の程度を非常に容易に画像化することを可能にする。血管新生抑制剤の創薬の実施態様において、新たな血管内異物侵入抑制剤を外側チャネルの1つに、そして対照として他の外側チャネルに標準的な細胞培養培地を配置させてもよい。デバイスは、薬物効果の量的評価を可能にする。転移抑制剤の創薬の実施態様において、デバイスは上記のように、ただし播種するための細胞株又は生検試料のいずれか由来のガン細胞を用いて処理することができる。それから、デバイスは、画像化を容易にし、下流画像処理を介して、新たに形成された血管の芽を通って進入したガン細胞の数、及びそのプロセスが可能性のある転移抑制剤を用いてどのように遅らせられたかの定量的分析を可能にする。オーダーメイド医療の実施態様において、患者又は細胞株のいずれかに由来する内皮細胞が新たな血管を形成することが可能になった後に、生検済みガン細胞をデバイスに配置することができる。次に、いくつかの細胞内血管新生抑制剤又は血管新生抑制剤をこれらのデバイスでテストすることができる。異なる患者は異なる転移抑制剤に応答すると思われるので、これらのデバイスは、どの薬物がその患者に対する細胞内血管新生や血管新生を止めたか、そしてどの薬物が止めないかを検出するために使用することができる。従って、一態様において、本発明は、薬剤が血管新生性であるか血管新生抑制性であるかを特定する方法に関し、その方法は、a本明細書に記載されているようなデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルの中に、評価される薬剤を導入することここで、デバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルは内皮細胞を備え、そしてデバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域はデバイスのゲルケージ領域内でゲル領域を形成するゲルを備える、及び内皮細胞が1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域においてゲル領域に接着するよう促される条件下でデバイスを保持すること、を包含する。薬剤の存在下で、内皮細胞と並べられる円錐様突起をゲル領域の中に作り出すことが増強されるか、又は阻害されるかを確認して、対照と比較する;薬剤の存在下で内皮細胞と並べられる円錐様突起をゲル領域の中に作り出すことが、対照と比較して増強される場合、薬剤は血管新生性であり、薬剤の存在下で内皮細胞と並べられる円錐様突起をゲルの中に作り出すことが、対照と比較して阻害される場合、薬剤は血管新生抑制性である。特定の態様において、内皮細胞は、内皮細胞を備える流体チャネルの静水圧を上げることによって、ゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域においてゲル領域に接着することを促される。別の態様において、薬剤の存在下で内皮細胞が内皮細胞と並べられる円錐様突起をゲル領域の中に作り出すことを、画像化技術を使用して確認する。別の態様において、本発明は、薬剤が転移に対して使用できるか否かを確認する方法に関し、その方法は、a本明細書に記載されているデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルの中に、評価される薬剤を導入することここで、デバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルは内皮細胞を備え、デバイスの1つ又はそれ以上の流体又はゲルのケージ領域はガン細胞を備え、そしてデバイスの1つ又はそれ以上のケージ領域はデバイスのゲルケージ領域にゲル領域を形成するゲルを備えている、及びb内皮細胞が1つ又はそれ以上のゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域においてゲル領域に接着することを促される条件下でデバイスを保持することにより、内皮細胞の層を形成すること、を包含する。ガン細胞が、薬剤の存在下で、ゲル内で分散し、内皮細胞の層又はそれらの組み合わせに向かって及びそれらを横断して移動するか否かを確認して、ガン細胞がゲル内で分散せず、且つ内皮細胞の層又はそれらの組み合わせに向かって及びそれらを横断して移動しなかった場合に、これは薬剤を転移を阻害するために使用できることを示す。一態様において、ガン細胞が、薬剤の存在下で、ゲル内で分散し、内皮細胞の層又はそれらの組み合わせに向かって及びそれらを横断して移動したか否かを、適切な対照と比較する。別の態様において、ガン細胞は、ガン患者のガン生検試料から分離された細胞である。別の態様において、本発明は、インビトロで血管を成長させる方法に関し、その方法は、a本明細書で提供されるデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルの中に内皮細胞を導入することここで、デバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域はさらに、そこにゲルケージを形成するゲルを備えている、及びb内皮細胞が、ゲルケージ領域-流体チャネルの界面領域においてゲルケージに接着するように促され、そして内皮細胞と並べられる円錐様突起をゲルケージの中に作り出す条件下でデバイスを保持すること、それによりインビトロで血管を成長させることを包含する。一態様において、内皮細胞が導入される1つ又はそれ以上の流体チャネルは、デバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域の中央にある。別の態様において、本発明は、薬剤が神経細胞の化学誘引剤であるか、化学反発剤であるかを特定する方法に関し、その方法は、a本明細書に記載されているデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネル、本明細書に記載されているデバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域、又はそれらの組み合わせの中に、評価される薬剤と神経細胞とを導入することここで、デバイスの1つ又はそれ以上のケージ領域は、デバイスのゲルケージ領域内でゲル領域を形成するゲルを備えている、及びb神経細胞がゲルケージ領域で増殖する条件下でデバイスを保持することを包含する。神経細胞が、薬剤に向かって増殖するか、又は薬剤から離れるように増殖するかどうか;神経細胞が薬剤に向かって増殖する場合、その薬剤は神経細胞の化学誘引剤であり、神経細胞が薬剤から離れるように増殖する場合、その薬剤は神経細胞の化学反発剤である。別の態様において、本発明は、薬剤がガンを治療するために使用できるか否かを確認する方法に関し、その方法は、a本明細書に記載されているデバイスの1つ又はそれ以上の流体チャネルの中に、評価される薬剤を導入することここで、デバイスの1つ又はそれ以上のゲルケージ領域は1つ又はそれ以上のゲルケージを形成するゲルを備え、そしてゲルケージはさらに、ガン性組織の生検試料を備えている、及びbガン組織の運動性が薬剤の存在下で阻害されるか否かを確認することここで、ガン組織の運動性が阻害される場合に、その薬剤はガンを治療するために使用することができるを包含する。一態様において、生検試料は個々のガン患者のガン組織に由来し、薬剤はガン患者のガン組織を治療するために使用することができる。実施例1ガン集団が移動するのを防ぐための転移抑制剤の濃度テスト方法ヒト肺ガン細胞株A549由来の赤色colure細胞をH2Bタンパク質m-Cherryで形質転換させて、部分的に分離して40μmと70μmとの間のサイズが不揃いの細胞集合体をもたらした。これを100マイクロメートルの濾過器を通して吸引し100マイクロメートル未満の半径を有する細胞集合体を有する培地をもたらした。これを第2の40マイクロメートルのフィルタを通して注ぎ、40マイクロメートルと100マイクロメートルとの間のA549集合体を有する培地を得た。次に、2分間800rpmで細胞を遠心分離して、培地を吸引した。20マイクロリットルのリン酸緩衝液溶液BDBioscienceに1MのNaOHを9マイクロリットル添加することによってコラーゲンゲルを調製し、それから46マイクロリットルの超高純度H2Oを添加した。最終的に、2.5mg/mLのラット尾コラーゲンタイプ1BDBioscienceを125マイクロリットル添加し、充分に混合した。次に、A549集合体をコラーゲンゲルと混合し、ゲル内に集合体の混合物を得た。次に、10マイクロリットルのゲルを図1及び図2に示されるデバイスの中央チャネルの中に注入し、デバイス内で36個の別個のゲル-流体の界面を得た。分離したGFPタンパク質標識でヒト臍帯静脈内皮細胞を形質転換し、第1の培地チャネルの中に流した。細胞のない培地を第2のチャネルに添加した。第1の培地チャネルの各ポートに培地の小さい気泡を添加して、静水圧勾配をもたらし、ゲル-培地の界面に細胞を押した。気泡を取り除く前に、圧力勾配を一時間保持した。デバイスを培養して、0時間、12時間、36時間、60時間、84時間、及び108時間で画像化した。内皮細胞はゲル-培地の界面上だけでなく培地チャネルの底部に沿って内皮単層を作り出すことが分かった。対照群においては、システムに薬物を添加しなかった。実験群においては、市販のガン転移抑制剤イレッサAstraZeneca、すなわちEGFR-TK酵素遮断剤を100nM、500nM、1000nM、1500nM、及び2000nMの用量で内皮細胞培地に添加した。100nM及び500nMの薬物濃度の場合において、A549ガン集合体はバラバラになることが分かり、個々のガン細胞は内皮単層に向かって移動し始めた。1000nM、1500nM、及び2000nMの場合において、ガン集合体はそのままであり、内皮細胞はコラーゲンの中に侵入し始めた。1000nMが最少有効量であり、ヒト対象における最少用量の研究のための良い開始点であることを示した。結果ガン集団が移動することを防ぐための転移抑制剤の必要な濃度をテストするためにこのデバイスを使用した。ゲル内に埋め込まれた凝集したガン細胞の集団と共にゲルを注入することによってデバイスを調製した。次に、2つの流体ポートの一方の中に内皮細胞を注入した。次に、細胞を6日間培養し、毎日画像化した。5日目からは画像がないことに留意されたい。図5は、2つのデバイスの共焦点画像を示し、その2つのデバイスは、高濃度の転移抑制剤を装填したデバイスと、低濃度の薬物を装填したデバイスである。ガン細胞の核を赤色蛍光分子でタグ付けし、一方、内皮細胞の核を蛍光緑色でタグ付けした。最初、台形ポストを見ることは困難であったが、内皮細胞が構造体を形成してポストの周りを包み始めると、ポストは画像内で台形形状の穴を形成し始めた。6日間にわたって、画像5における濃度は細胞が分離して移動することを妨げるのに充分に高かった。画像6においては、濃度が非常に低いので、ガン細胞赤色が3日目に移動し始め、6日目までには内皮細胞チャネルに入り始めていた。従って、血管と同様に、全上皮単層が、第2の流体チャネルへのガン細胞の導入前に存在するようにアッセイを行うことができる。デバイスを転移抑制剤テストのために特殊化するそのさらなる改変は、ゲルが内皮細胞の形成のための足場としてだけ働くように中央ゲルチャネルの幅を減少させることを含み、ガン細胞が内皮細胞壁に到達するために通過するゲルをあまり有さないことを意味する。血管と同様に、全上皮単層は、第2の流体チャネルへのガン細胞の導入前に存在する。転移抑制剤テストのためにデバイスを特殊化するそのさらなる改変は、ゲルが内皮細胞の形成のための足場としてだけ働くように中央ゲルチャネルの幅を減少させることを含み、ガン細胞が内皮細胞壁に到達するために通過するコラーゲンゲルをあまり有さないことを意味する。実施例2スパイダーデバイス-成長因子勾配に対する軸索応答を検討するためのハイスループットマイクロ流体アッセイ拡散性勾配又は基材結合勾配による軸索誘導の検討は、現在の技術では困難である。この実施例では、化学勾配下で軸索誘導を検討するために使用される本明細書で提供されるマイクロ流体デバイスの一実施態様の設計、製作、および有用性を記述する。実験的な検討やコンピュータによる検討は、30分以内の誘導キューの線形勾配の確立を明らかにして、それは最大48時間安定していた。勾配は培地変更やデバイスの動きなどの外部摂動に反応しないことが分かった。ネトリン10.1~10μg/mL及び脳髄0.1μL/mLの効果を軸索回転の際の化学誘引性の可能性について評価し、一方、slit-262.5又は250ng/mLをその化学忌避特性について検討した。海馬ニューロン又は後根神経節DRGニューロンをマイクロチャネルの中に播種し、三次元コラーゲンゲルの表面に詰め込んだ図6A~図6C。軸索は三次元にマトリックスの中で成長し、軸索誘導に衝撃を与えるように軸索成長の方向に対して直交して誘導キューの勾配を作り出した。各軸索の平均回転角度を測定し、誘導キュー勾配の効果を定量化するために同様な条件下で培養した複数のデバイスにわたって平均化した。外部誘導キューを受け取らない対照培養物と比較して、脳髄及びネトリン11μg/mLの存在下で、勾配に向かった顕著な正の回転が測定されたp<0.001。形質転換繊維芽細胞から放出されたネトリン1は、テストした全ての化学誘引性キューのうちで最も正の回転効果を有していたp<0.001。slit-2は、250ng/mLの濃度における海馬軸索誘導とDRG軸索誘導との両方において強い化学忌避特性を示した。slit-2はまた、三次元コラーゲンゲル中へのDRGニューロンの侵入の際に同様な振舞いを示した対照培養物に対してp<0.01。つまり、結果は、神経生物学、細胞移動および増殖、マトリックス改造、及び他の細胞株との共培養を検討するための安定した化学勾配を生成させるこのマイクロ流体デバイスの有効性を示し、ガン生物学、組織工学、及び再生医療においてさらなる用途を有する。神経系の発達の間に、厳しく制御される複雑な神経ネットワークが、標的に到達する特定の経路に沿って軸索の成長を導く誘導分子の時空間的制御によって確立されているBJDicksonScience20022981959。このプロセスは、環境において異なる長さスケールで動作する複数の誘引性誘導キューや反発性誘導キューを感知したり、それらに応答したりする成長円錐軸索の先端の化学親和性に依存するMTessierLavigneandCSGoodmanScience19962741123。しかしながら、誘導キューの送達が神経系内で維持される精度やメカニズムは依然として明らかではない。早期の研究は、軸索が、中枢神経系に対する損傷後に失われた神経ネットワークの接続を再生し正確に再確立することに失敗したことを示したFCWagnerJrandGJDohrmannSurgNeurol19753125。多数の組織工学の戦略が損傷部位で軸索再生を促進しようと調査してきたがMBBungeJSpinalCordMed200831262、これらの手法に関して首尾よく実用的に実現することは、特に損傷部位における炎症環境において軸索応答と軸索回転とにおける発達的に重要な誘導キューの濃度と勾配との効果を解明することを条件としている。成長因子勾配は、神経系における細胞移動と軸索生長と誘導とを含む多くの生物学的現象に関与しているGCuringaandGMSmithExpNeurol2008209333。軸索生長と軸索誘導は、組織を通るトンネル効果と遠くの標的との接続とを容易にするために基材に結合された拡散可能な勾配で構成された誘引性キューと反発性キューとの強調した行動によって制御されることが現在一般的に受け入れられているDMortimerTetalTrendsNeurosci20083190。軸索誘導に関するインビボ研究は、神経発達に関するキューを識別することには非常に強力であるが、ニューロン周囲のマイクロ環境を制御し、成長円錐がさらされる多数のキューの役割を評価することは不可能である。このように、研究者らは、軸索生長に対する成長因子の影響をインビトロで研究するための多数の実験技術やコンピュータ技術を開発してきた。1つの技術においては、コラーゲンマトリックスに埋め込まれた神経組織外植片を形質転換細胞HChenetalNeuron1998211283、マイクロビーズBGeneetalPLOSBiology200422112、又はコラーゲンゲルの表面上の拡散可能なマイクロパターン勾配WJRosoffetalNatNeurosci20047678から放出される誘導キューの供給源にさらす。これらのアッセイにおける定量化は、より高い濃度側とより低い濃度側とにおける外植片からの軸索生長を比較することに制限された。これらの方法は、特定のキューに対するニューロン集団の全体的な応答を識別することに成功したが、これらの方法は、概して、軸索生長と軸索勾配とに対する生体分子勾配の効果を区別することができない。さらに、二次元のコーティングされた表面上での濃密な軸索重複により、個々の軸索が外植片から成長すると、個々の軸索を追跡することは困難である。他のインビトロアッセイにおいて、誘導キューの非連続的勾配SLangetalAnalBioanalChem2007390809又は連続的勾配SDertingeretalProcNatlAcadSciUSA20029912542は、表面に印刷され、その表面上では、ニューロンが培養され、軸索成長が観察される。しかしながら、この技術の限界は、基材結合勾配と二次元培養とに対してのみに適していることを含む。マイクロピペット回転アッセイは、一般的にインビトロで軸索誘導を研究するために使用されるZPujicetalJNeurosciMeth2008170220。この場合、マイクロピペットは、化学誘引性物質の連続点源として働き、誘導軸索成長に対する拡散によって成長因子勾配を生み出すJQZhengetalNature1994368140KBuckandJZhengJNeurosci2002229358。しかしながら、局所化された因子の送達によって生み出される勾配は、空間的に不均一であり、拡散性キューの分子量、マイクロピペットの先端の高さ、並びにパルスの持続時間および振動数によって顕著に異なる。上記のアッセイの全てにおいて、これらの従来の方法で発生させられた勾配は、不安定であり、定量化が難しく、明確な時空間制御を欠く場合が多い。生理学的に関連する成長因子の勾配の複雑性やそれらの特定の細胞シグナル伝達プロセスを解明するために、細胞外マトリックス環境における成長因子の時空間送達に対するユーザ定義の制御、及びその環境内で細胞を直接視覚化する能力が必要となる。過去10年にわたって、マイクロ流体デバイスは、細胞培養用途において人気を得てきた。なぜならば、マイクロ流体デバイスは、物理的環境や化学的環境の変化に細胞がどのように応答するかを調査するための卓越したプラットフォームを提供するからであるNLiATourovskaiaandAFolchCritRevBiomedEng200331423JElAlietalNature2006442403AFolchandMTonerAnnRevBiomedEng20002227。これらのデバイスはまた、マイクロメートルの精度、定量化可能な特性、及び実験の再現性を有する充分に定義された二次元及び三次元の細胞培養環境を作り出すことに有用である。単純な幾何形状を有するマイクロ流体デバイスもまた、軸索成長に対する機械的制約の影響を示すために開発されたHFranciscoetalBiomaterials2007283398が、軸索回転と軸索誘導とは、これらのデバイスにおいては検討することができない。同様なマイクロ流体勾配ミキサが、ニューロンの生存や生長に対する基材結合勾配の影響を研究するために開発されたGLiJLuiandDHoffmanKimAnnBiomedEng200836889。ニューロンはせん断応力に影響を受けるSSMarguliesetalJBiomech199023823ので、これらの勾配生成デバイスは、軸索回転に対する拡散性キューの影響を調査するには適していない可能性がある。これに関して、基材キューの表面勾配を利用するデバイスLJMilletetalLabChip2010101525又は微小溝に基づいたデバイスAMTayloretalNatMethods20052599JWParketalNatProtoc200612128は、細胞本体から軸索を単離したり軸索成長や軸索回転を検討したりするのにより効果的であり得る。安定した生体分子勾配が、拡散性成長因子による軸索誘導を検討するためにマイクロ流体デバイスにおいて作り出せることが、これらの初期の研究から理解できるが、こうしたマイクロ流体デバイスはまだ存在しない。本明細書には、三次元インビトロ細胞培養モデルにおいて拡散性因子による軸索誘導を検討するために使用することができるマイクロ流体デバイスの一実施態様が記載される。このデバイスで培養されたニューロンは、三次元の生理学的構成において軸索を延伸し、軸索成長の方向に対して直交する誘導キュー勾配に成長する軸索をさらし、軸索成長を、軸索誘導を検討するための効果的な方法にする。本明細書は、様々な化学誘引性/化学反発性の誘導キュー、それらの送達様式、及び変化可能な濃度勾配の海馬ニューロンやDRGニューロンの軸索生長や軸索回転に対する影響を検討するためのデバイスについてのこの実施態様の有用性を明らかにする。デバイスのこの実施態様はまた、例えば、単一培養物又は共培養物のいずれかとして他の神経細胞型を検討するために使用することができる。このデバイスはまた、神経科学、発生細胞生物学、先端生体材料及びマイクロ流体技術のインターフェースにおいて用途を有する。実験例マイクロ流体デバイス:設計及び製作別の箇所で詳細に記載されているフォトリソグラフィ技術とソフトリソグラフィ技術とを使用してマイクロ流体デバイスのこの実施態様を制作したYNXiaandGMWhitesidesAnnRevMatSci199828154。図6A~6Cに示されるように、AutoCADAutodesk、SanRafael、CAでデバイスの設計を作り出し、CADファイルから透明マスクを作り出し、そして高解像度プリンタPageWorksMAによって印刷した。120μmの厚さのSU8フォトレジストでシリコンウエハを最初にスピンコーティングした。デバイスのネガパターンで印刷された透明マスクをウエハを覆って配置し、紫外線にさらし、その紫外線が、さらされた範囲でフォトレジストを架橋した。次に、架橋されていないフォトレジストを洗浄し、デバイスのポジ型レリーフで層にされたシリコンウエハを得た。マイクロ流体デバイスは、ポリジメチルシロキサンPDMS;DowCorningUSAをレプリカ成形し、80°Cのオーブンで2.5時間、シリコン原版に対して脱気エラストマー混合物10:1、ベース:硬化剤を硬化させることJCMcDonaldetalElectrophoresis20002127によって作られた。重合化PDMSデバイスをシリコン原版から剥がし、個々のデバイス直径30mm、高さ1cmを切断して、直径4mm及び1mmの標準的な穴あけ器を使用してマイクロ流体デバイスに入口と出口とを切り取った。細胞培養の前に、PDMSウエハを掃除し、架橋されていないPDMSを除去しデバイスを殺菌するために120°Cで35分間殺菌20分/乾燥15分の間オートクレーブ処理した。ガラスのカバースリップは空気でホコリを払い、30分間乾燥の間オートクレーブ処理した。ガラスカバースリップは空気で埃を払って、30分間オートクレーブ処理乾燥した。PDMS表面とカバースリップを結合する前に、それらを45秒間の間空気プラズマによって酸化して、チャネルを閉鎖しデバイス製作を完了した。この表面処理はPDMSとカバースリップとの間の不可逆的な結合を確実なものにし、漏れを防ぐことも助けた。ゲル足場を充填する前に疎水性を回復するために、デバイスを80°Cで一晩保持した。PDMSデバイスにおけるコラーゲンゲル装填表面を上記の通りに疎水性にした殺菌PDMSウエハをラット尾から単離した2mg/mLのコラーゲンタイプ1BDBiosciencesSanJoseCA;4°Cで保存で充填した。pH7.4で2mg/mLの溶液を取得するために、10XのPBS、1MのNaOH及び組織培養グレードの水との混合物にコラーゲン原液を添加することによってコラーゲン溶液を調製した。2μLのコラーゲンゲル溶液で予め装填した冷たいピペット先端をデバイスのゲル装填ポートの中に注意深く下げ、マイクローピラー内の指定されたゲル領域を充填するまで、氷冷したゲルをデバイスの中にミクロ注入した図6A~6C。各実験条件に対して複数のデバイスにこのプロセスを繰り返した。ゲル注入の後、ヒドロゲルが乾燥するのを防ぐために、加湿容器にPDMSウエハを置き、加湿インキュベータにおいて37°Cで30分間ゲルを重合化させた。実験の24時間前にゲルを充填し、マイクロチャネル内のあらゆる気泡を再吸収できるようにインキュベータ内に放置した。勾配のシミュレーションと視覚化コラーゲンゲルの重合化の次に、細胞培養培地でマイクロ流体チャネルを充填した。化学誘引性チャネルにおける培地図6A~6Cを、初期濃度が10μMの蛍光FITC-デキストラン40kDa、InvitrogenCAの希釈溶液と交換した静的条件下で、勾配検討を行った図7A~7B。他のチャネルを無血清培地で充填した。NikonTE300蛍光顕微鏡NikonInstrumentsIncNYUSAで蛍光強度を捕捉した。最初の30分間は5分毎に、それから3~5時間は30分毎に、OpenlabImprovisionWalthamMAデータ獲得ソフトウェアを使用してHamamatsuカメラHamamatsuShizuokaJapanでゲル領域に関する一連の蛍光画像を取得した。次に、培地の過剰な乾燥を防ぐためにデバイスをインキュベータに持って行き、画像を獲得する前に30分間顕微鏡スタンド上でデバイスを安定させることによって6時間の間隔でさらなる画像を取った。各時点におけるゲル全体の蛍光強度の変化を取得するためにMATLABMathWorksNatickMAで特注コードを使用して時空間蛍光画像の画像処理を行った。つまり、背景強度値を減算することによって画素値を正規化し、それから10μMのデキストランの最大画素値で除算した。ゲル領域に沿って水平な長方形を平均化することによって拡散プロファイルを分析して、チャネル内の長方形の位置に対して図を描いた図7Bの挿入図。一連の画像のうちの最初の画像から取得された最大値と最小値とで各画像を正規化した。異なる実験条件下で濃度勾配を定量化し、パラメータ分析を行うためにCOMSOLBurlingtonMAで拡散-対流-反応の有限要素モデルを作り出した。対照チャネルおよびゲル充填ポートの入口における供給源条件CSOURCEと対照チャネル及びゲル充填ポートの出口におけるシンク条件CSINKとを表すために数値モデルの境界において定濃度境界条件を定義した。過渡シミュレーションに関して、条件チャネルにおける初期濃度を特徴付け実験をシミュレーションするために入口の初期濃度と等しく設定した。実験の特徴に基づいて、2mg/mLのコラーゲンゲルに関して、コラーゲンマトリックスの内側の成長因子拡散に対してDGEL=5.1×10-11m2/sの拡散係数を定義し、その係数は、Helm、etalによって報告された値と合致したCLHelmetalProcNatlAcadSciUSA200510215779。チャネルを含有する培地の内側の拡散係数を、40kDaの分子量のタンパク質に関するストークス-アインシュタインの関係に従って、DM=6×10-11m2/sに設定した。シミュレーションを行うための数値格子は、約400,000個の有限要素からなった。ニューロンの単離及び培養デバイスで培養された主要な海馬ニューロンや後根神経節DRGニューロンを別の箇所で詳細に記載されたプロトコルにより胎生14.5日から胎生16.5日のマウスから取得したRLiMethodsCellBiol199857167WEThomasLifeSci198638297AVKwiatkowskietalNeuron200756441。顕微解剖された皮質を解離して、1mL当たり1000万個の細胞の最終濃度で無血清培地に再懸濁した。解離直後に、デバイスn=テスト条件当たりに10台のデバイスの中にニューロンを播種し、1~2日培養し、あらゆる誘導キューが導入される前に、1日2回全てのチャネルを無血清培地で交換した。全ての細胞培養物を5のCO2で37°Cの加湿インキュベータ内で保持した。ネトリン1の検討図11A~11Cに関して、海馬ニューロンをamaxaのnucleofectionを使用して形質転換し、pmax-gfpプラスミドをDCC大腸ガン欠失受容体を発現するプラスミドと共形質転換したMJGalkoandMTessierLavigneScience20002891365。誘導キューの添加及び培地変更チャネルに添加されたネトリン1を複数の供給源から取得した。例えば、研究所で単離されたTSerafinietalCell199478409ネトリン10.1~10μg/mL、及びcDNAで形質転換された安定した繊維芽細胞株KLowetalJNeurosci2008281099から放出されたネトリン1。0.1μg/mLの商業的に取得したネトリン1RDSystemsMinneapolisMNもまた同様な培養条件下でテストしたが、研究所で精製されたネトリン1の利点と比較してさらなる利点を全く提供しなかった。新鮮なマウスの脳組織全部から研究所で脳髄を調製した。つまり、プロテアーゼ阻害剤プロテアーゼ阻害剤カクテル;RocheUSAを補完した低張液中でロータステータで脳組織を均質化し、濾過し、ブラッドフォードタンパク質アッセイを用いて全タンパク質含有量を測定して、0.1μL/mLの濃度に希釈した。使用した化学忌避物質はslit-262.5又は250ng/mL;RDSystemsMinneapolisMNであった。化学的感知の検討に関して、細胞播種の24~48時間後に全ポートから培地を除去し、既知の濃度の誘導キューを含有する350μLの培地を化学誘引物質チャネルに導入し、そして残りの2つのチャネルのそれぞれに350μLの無血清培地を導入した。繊維芽細胞から放出されるネトリン1を用いる実験に関して、化学誘引物質チャネル供給源に形質転換繊維芽細胞1×105個の細胞を播種し、そして左側のチャネルシンクに通常の繊維芽細胞1×105個の非形質転換細胞を播種した。形質転換されなければ、これらの通常の繊維芽細胞は、本質的に培地にネトリンを放出しない。形質転換繊維芽細胞から放出されたネトリン1は、コラーゲン1ゲル全体に拡散して、勾配を作り出す。化学勾配を常に保持するために規則的な間隔で培地を交換した。誘導キューを受け取らなかった対照デバイスをテストケースと同じ手順で培養した。軸索生長及び軸索回転の特徴付け軸索分布を特徴付け、デバイス内の三次元コラーゲンゲルにおいて軸索回転を定量化するために、位相差顕微鏡法、蛍光顕微鏡検査法及び共焦点顕微鏡検査法を使用した。HamamatsuカメラとOpenlab画像獲得ソフトウェアとを装備したNikonTE300顕微鏡で蛍光画像と位相差画像とを獲得した。4PFAでの固定30分後に軸索染色と核染色とを行った。固定したサンプルを1Xのリン酸緩衝食塩水PBSで三度すすぎ、0.1のTriton-Xで処理し1分~2分、1XのPBSで二度すすぎ、DAPI核に対しておよびローダミンファロイジンアクチンに対しての混合物を注入30分して、1XのPBSを用いた最終洗浄工程を続けた。ImagingSuitePerkinsElmerLifeScience獲得ソフトウェアを備えたスピニングディスク共焦点顕微鏡ZeissAxiovert200Mを使用して共焦点画像を収集した。一連の20個の光学的な連続部分5μmの厚さを取得し、整列した画像を積み重ねて、ImarisBitplaneMNを使用する三次元視覚化のためにレンダリングした。成長円錐に導く各軸索の長さに沿った最終の100μmの部分をNeuronJEMeijeringetalCytometryPartA200458167で追跡して、水平方向の線0°に対してこの部分が作る角度を測定した。4つの四分円のうち、Q1の値-60°~60°は誘導キューに向かった成長を反映し、Q3の値120°~240°は、誘導キューから外れることを反映する図11J。同様な条件下で培養されたデバイスに対して四分円1と四分円3とにおける軸索の数を数え、テストケースと対照培養物誘導キューがないとの間の統計学的に有意な値を、各実験条件下で全てのデバイスからのデータを平均化することによってMann-Whitney検定を使用してコンピュータ計算した。DRGを用いる検討に関して、同様の手順を用いて、各四分円に移動した細胞の数を測定し定量化した。結果及び考察マイクロ流体デバイスの実装マイクロ流体デバイスは、従来の勾配生成技術と比較すると、ハイスループットで低費用の実験を含む多数の実用的な利点を提供する。さらに、マイクロ流体デバイスは、複数の勾配生成細胞培養環境を平行して実装することを可能にする高価な試薬の必要量が少なくてすむ。この検討において記載されているマイクロ流体デバイスのこの実施態様は、インビトロで軸索誘導を検討するための新たなプラットフォームを提供し、そして現在の他の技術では利用不可能な多くの独自の特徴を提供する。iこれは、製作するのが容易であり、操作するのが簡単であり、実験の再現性がより信頼できる。ii細胞はより生理学的な条件下で培養できる。なぜならば、細胞は、組織状の配座に詰め込まれ、三次元マトリックスを通って軸索を突き出すからである図10A~10B。これらのニューロンからの良好な生存及び生長は、将来これらの細胞を培養する非常に効果的な方法を示唆する。iii三次元ゲル全体の化学勾配を、軸索の生態を検討するために所望の時点で確立することができる。iv1つのデバイス毎に複数の軸索を用いて、そして1つのバッチ当たりに複数のデバイスを用いて、たった1つの実験で統計学的に有意なデータを取得することが可能である。vこれは、三次元で軸索を追跡して回転角度をコンピュータ計算するのが容易であるので、詳細な分析や定量化の助けとなる。こうしたデバイスは、化学勾配に応答する軸索誘導を検討するための効率的なツールを提供する。この実施態様において、デバイスはT字型ゲル領域と3つのチャネルとを有し図6B、その3つのチャネルは、培地チャネル、細胞チャネル及び誘導キューチャネルである。右側チャネルに添加された誘導キューがゲルを通って拡散すると、他のチャネルは、同じものに対するシンクとして働くので、ゲル全体に勾配を作り出す。以前の研究は、皮質ニューロンの初期軸索生長が横方向に導かれ、より横方向の位置で漸進的な軸索回転を有するのが支配的であることを示したHBMUylingsetalinThecerebralcortexoftheratedBKolbおよびRCTeesCambridgeMIT1990p3576。このように、細胞本体に対して、増強された軸索生長と勾配に対する最終的な回転応答とを視覚化するために充分に長くなるように意図的にゲル領域を設計した。3つのPDMSポスト図6は、構造的な支持をゲルに提供し、そしてゲルが培地チャネルの中にあふれるのを防ぐ。このように、この構成において、軸索生長の方向は勾配の方向に対して直交し、これを軸索誘導の検討のための有効な仕組みにする。さらに、細胞が狭いチャネルを通って循環しなければならない時、せん断応力による損傷のリスクが増加する。細胞を培養したチャンバは細胞本体よりも数桁大きく、細胞の生存の機会を非常に増やし、そして細胞をデバイスに導入する間の機械的活性化の傾向を減らす。以前の研究では、三次元足場内の細胞は、その細胞が三次元で他の細胞やECMに接触するより自然な環境下で存在するので、天然の細胞の応答を二次元基材よりもしっかりと引き起こすことが期待されることを明らかにしたWMSaltzmanetalAnnNYAcadSci1992665259。天然組織におけるような三次元足場内での細胞遺伝子の発現は、細胞接着分子、成長因子、及び機械的刺激を含む足場由来キューによって規制することができるので、ECMを基にした足場は、天然のインテグリン-ECMの相互作用を引き起こして天然の細胞の表現型を保持する可能性がより高いLGriffithおよびMSwartzNatRev20067211。再構築された2mg/mlのタイプ1コラーゲンのヒドロゲルを本検討で使用し、直径が50~200nmで孔サイズが約0.5~1μmであるフィブリルを有する重合化マトリックスを製作したNYamamuraetalTissueEng2007131443。タイプ1コラーゲンは神経系において支配的な細胞外マトリックス成分ではないが、タイプ1コラーゲンは、二次元培養物と三次元培養物との両方における軸索生長を検討するために他の研究者らによって成功裏に使用されてきたGLiandDHoffmanKimTissueEngPartB20081433。本明細書に記載されている検討はまた、マトリゲル又はペプチドゲルと比較して、ニューロンの生存や軸索生長に対するコラーゲンタイプ1の悪影響を示さなかった。勾配の確立および安定化予備的勾配実験において、化学誘引物質をデバイスに添加し、勾配を作り出そうとして、他の全チャネルを同じ量の無血清培地で充填した。しかしながら、恐らくは側面チャネル間のわずかな圧力差により、平衡を得た後でさえも、ゲルを通る対流を観察し、これは、拡散勾配がゲル全体に形成されるのを防ぐ。こうして、側面チャネルにおいて平衡化された圧力を保持するために、2つの部分を有するPDMSリザーバーシステムをデバイスの上部に設置した図14。化学誘引物質又は忌避物質培地を充填したリザーバーの一方の部分は、化学誘引物質のチャネルポートを取り囲んだが、培地で充填された他方の部分は、他の2つのチャネルを覆った。直径1.5mmの半円筒形の形状の小さいチャネルをリザーバーのこれらの2つの部分に接続し、圧力の平衡化を可能にすることにより、ゲルを通る勾配を保存した。図7Aは、デバイスにおいて40kDaのFITC-デキストランを用いて得られた勾配の典型的な時間依存のスナップショットを示し、そのスナップショットから、ゲル全体の濃度プロファイルを2日間にわたって取得した図7B。勾配は確立するために30分かかり、安定した勾配は最大2日間保持できることが観察された。勾配は最初の30分は左側に進み、その後、化学誘引物質が、ゲルの入口の周囲で化学誘引物質チャネルからゆっくりと使い果たされ、徐々に細胞と培地チャネルとに蓄積される。線形勾配からの逸脱は、T字型のゲル領域により明らかであるが、その逸脱は再現の可能性が高く、コンピュータ計算モデルによって予測することができ、必要な場合には実験解釈の際の主な原因となる。Goodhillらによる最近の検討は、実験的な手法とコンピュータ計算の手法との両方を使用して成長円錐による勾配検知を定量化したGJGoodhillTrendsNeurosci199821226GJGoodhillandJSUrbachJNeurobiol199931230JSUrbachandGJGoodhillNeurocomputing19992639。供給源における濃度によって正規化され百分率で表される、成長円錐の幅~10μm全体の濃度の変化によって勾配の急峻さを特徴付けた。0.1の低さの勾配は成長円錐によって検知できるが、1の勾配は、何らかの誘導を誘発するには充分であり、10急峻さはしっかりとした誘導を誘発するWJRosoffetalNatNeurosci20047678。成長円錐は、インビボにおいて成長円錐の天然の環境で様々な勾配にさらされるので、成長円錐は、濃度や勾配の大きさに従ってその形態や誘導方向を適合させている可能性があるJXuWRosoffetalDevelopment200513245。その濃度が細胞表面の全受容体を飽和させるのに充分な高さである場合、勾配の量は全く影響を受けない。一方、濃度が非常に低い場合、高い勾配にも関わらず、ほとんどの受容体が活性化しない。こうして、成長因子に対する細胞応答において濃度レベルや濃度勾配の影響を切り離すことが最も良い。デバイスにおけるゲル全体の均一な線形勾配の保持についての歪み例えば、シンクとして働くゲル充填領域や細胞チャネルが理解されているにも関わらず、有限要素モデリングでは、検討した濃度で3~4の急峻さが予測され、これは、しっかりとした軸索誘導を誘発するはずである。このデバイスにおいて長期間、より急峻な勾配を保持するために、例えば、培地を実験の間にゆっくりと側面チャネルを通過させることができる。この手順は、供給源チャネルにおいて化学誘引物質を常に補給するだけでなく、シンクとして働き得る細胞チャネルや培地チャネルにおける化学誘引物質の蓄積を防ぐ。外部摂動に対する勾配感度実験の間の、勾配の確立や安定化における外部摂動の役割を2つの方法でテストした。その2つの方法は、規則的な間隔におけるデバイス内の培地変更、又はデバイスの上部における化学誘引物質リザーバーに150μLのデキストラン溶液を添加することである。培地が全チャネルで交換された時、リザーバーとポートは空になり、新鮮な培地と交換される。濃度を培地交換の間モニタリングし図8A、新鮮な培地からのより高い濃度がおよそ30分でゲル全体に勾配を再確立したことを示し、その後、より高い濃度は安定したままだった。第2の実験において、既に350μLの培地を含有している化学誘引物質リザーバーに150μLのデキストラン溶液を添加した。これは、この区画において圧力を顕著に増加させ、その圧力は、ゲルが勾配を破壊することを通じてではなく、リザーバー接続チャネルを通じて効率的に平衡化された図8B。同様に、画像化のために平衡状態でインキュベータから顕微鏡にデバイスを移動させた場合、又はゲル表面上に細胞を詰め込んだ場合、或いはインキュベータ自体が振動を経験した場合に、ゲル全体にわたって顕著な勾配変化は観察されなかった。このように、これらの詳細な検討は、デバイスにおいて高い確実性で勾配が形成され、そして外部摂動から充分に回復することを示す。これらの進歩にも関わらず、多数の制御不能な変動性が細胞培養の検討において勾配破壊の原因となり得る。例えば、培地の急速な蒸発、PDMS壁又はPDMSポスト近くのコラーゲンゲル濃度の変化、チャネル内で洗い流されなかったデブリ、マトリックスへの誘導キューの結合などである。こうして、使用前にデバイスをオートクレーブ処理し視覚的に調べ、同じバッチからコラーゲンゲルを利用し、全ての実験に対して同じコラーゲンゲル-ニューロン比を維持するように必要な予防策を取った。勾配のシミュレーションマイクロ流体デバイスにおける時間依存勾配の有限要素モデルを図9A~9Dに示した。デバイスにおけるゲル領域全体にわたる定常状態の濃度分布図9Aと、この領域における濃度プロファイルの時空間的展開図9Bを計算した。初期条件において、化学誘引物質チャネルは1の濃度を有し、細胞チャネルと培地チャネルとは0の濃度を有する。ゲル領域全体の濃度勾配濃度プロファイルの傾斜分布を比較のために図9Cに示し、そしてその時空間的展開プロファイルを図9Dに示した。準定常濃度勾配が確立するのに約30分かかることが分かり、その濃度勾配は、42時間以内でゆっくりと減衰し、その後、化学誘引物質と培地を再補充する。さらに、減衰する濃度プロファイルは、時間経過と共にゲル領域内でより均一な勾配をもたらす。このように、濃度勾配の正確な知識と、シミュレーションを用いる詳細なパラメータ検討を行う能力とが、化学誘引物質の回転の可能性を解釈するための、成長円錐によって感知された化学誘引物質勾配を定量化するために重要である。海馬軸索誘導に対する化学誘引物質勾配の影響実験の目的は、ニューロンがコラーゲンゲルの中に三次元でニューロンの軸索を成長させること、及びニューロンがゲル表面の近くにある場合に、ニューロンがニューロンの軸索を成長させる機会を高めることである。従って、図10A~10Bに示されるようにゲル全体の差圧によってゲル上に細胞を詰め込んだ。細胞チャネルの入口ポートに細胞懸濁液20μLを置いて、他の全ポートから培地を除去した。細胞液滴によって作り出された高圧が細胞チャネルを通って出口ポートに向かって流れを誘発した。培地チャネルと化学誘引チャネルとの両方における低い圧力がゲルを通るわずかな流れを作り出すことにより、ゲル表面に細胞を詰め込む。圧力差を数回再確立することによって、流れを回復させて、ゲル上に詰め込まれる細胞密度を増加させた。詰め込まれていない細胞を排除するために細胞播種の2時間後、細胞チャネル内で培地を新たにした。フロアプレート細胞によって生み出される拡散性化学誘引物質であるネトリン1は、長い距離にわたって未成熟ニューロンの有向性移動を容易にすることによって、ニューロンの接続性の複雑なパターンを作り出すことに重要な役割を果たす。一部の研究は、ネトリン1がDCC受容体を介してインビトロで交連軸索の生長を媒介してKKeinoMasuetalCell199687175、網膜軸索伸長を高めるTSerafiniTetalCell199478409KJMitchelletalNeuron199617203ことを示した。一方、ネトリン1は、DCCとUNC-5ホモログUNC5Hとからなるネトリン-受容体の複合体を介して媒介された、胚脊髄におけるオリゴデンドロサイト前駆細胞に対する化学誘引物質であることが示されたAAJarjouretalJNeurosci2003233735。このように、この検討において、マイクロ流体デバイスにおける海馬ニューロンの軸索回転及び軸索誘導に対する異なる様式を通じて送達されたネトリン1の役割をインビトロで評価した。外因性誘導キューのない対照デバイスで海馬ニューロンを培養した時図11Gに、予測した通り、大部分の軸索は、勾配が全くない場合、全く軸索回転を示さず、Q1において全軸索のうちの8.3±3.1だけを観察し、Q3において12.6±4.3を観察したn=151個の軸索;図11K。右側チャネルにおいて、ネトリンで形質転換した繊維芽細胞と培養したニューロンの軸索回転と、左側チャネルにおいて、通常の繊維芽細胞と培養したニューロンの軸索回転を図11Aに示す一方で、両チャネルにおいて正常な繊維芽細胞を用いた培養物の軸索回転を図11Bに示した。ネトリンで形質転換した繊維芽細胞から放出されたネトリン1図11Aは勾配に向かった全軸索の43.4±6.5を引き付け、7.1±3.9だけが外れたQ1対Q3に対してp<0.001;n=119個の軸索。対照的に、ゲル全体にネトリン勾配のない、両側において通常の繊維芽細胞を用いた培養物図11Bは、優先的な軸索回転を示さなかったQ1対Q3に対してp>0.6;n=45個の軸索。前者の場合、ネトリンで形質転換した繊維芽細胞は、コラーゲンゲル全体に勾配を継続的に再補充した可能性があり、細胞チャネルと培地チャネルとはシンクとして働くが、これらの細胞から放出されたネトリン1の正確な濃度は、この時点では分からない。従って、繊維芽細胞から放出されたネトリン1は、形質転換していない繊維芽細胞培養と比較した時に、勾配に向かう軸索回転において3倍の増加をp<0.001;図11J、そして繊維芽細胞のない対照と比較した時に、5倍の増加を誘発したp<0.001。1μg/mLの研究所で精製されたネトリン1の外因性補給は、ネトリンのない対照においてQ1に変わった軸索の百分率の3倍対照に対してp<0.001、勾配に向かってDCCで形質転換した海馬の軸索回転Q1において27.8±6;Q1対Q3に対してp<0.01;n=117個の軸索を促した図11C。それから、勾配に対する軸索応答に対する研究所で精製されたネトリン濃度の差動効果をテストした。図11D、図11E、図11Fはそれぞれ、0.1、1、及び10μg/mLのネトリンの存在下で培養された海馬ニューロンの代表的な蛍光画像を示す。これらの画像の定量分析は、0.1及び10μg/mLのネトリンが、ネトリンのない対照と比較して、軸索回転に対して顕著な化学誘引性の効果を有さなかったことを明らかにしたそれぞれ、n=138個及びn=38個の軸索。より濃度が高いネトリン10μg/mLは、成長円錐受容体を飽和させ、軸索回転を抑制することもあり、これが、この用量において全く反応がないことを説明するが、これらの仮説を検証するためにさらなる検討が必要である。結論として、1μg/mLのネトリンは、検討した用量範囲において、勾配に向かう軸索回転に対して最大の好ましい効果を提供した他の全事例に対する1μg/mLのネトリンに対してp<0.03。0.1μg/mLの脳髄を海馬ニューロン培養物に補った時図11H;n=28個の軸索に、対照と比較して、勾配に向かう軸索回転が3倍増加することを観察したp<0.005。Q1及びQ3における軸索の百分率から明らかなように、海馬ニューロンが1μg/mLの研究所ネトリンと0.1μg/mLの脳髄との両方に同様に応答したことに留意することは興味深い図11K。この軸索応答に寄与する脳髄混合物において各誘導キューの組成と濃度とを確認することは困難であるが、しかしながら、それは、既知の細胞型と組織標本を共培養するデバイスの有用性を示す。細胞培養環境は、二次元平面培養システム又はマイクロピペット回転アッセイと比較した場合に、このデバイスにおいては非常に生理学的である。成長している神経突起は、勾配が軸索成長の方向に対してほぼ直交するゲルの水平部分に到達した時に、化学誘引物質をデバイスに添加する。成長円錐は性質が非常に動的であり、環境キューを感知すること、細胞本体にシグナルを伝達すること、そしてそれに応じて軸索を誘導することの3つの重要な機能を満たす。成長円錐の移動は、アクチン上部構造と接続された細胞骨格要素の重合化/脱重合化によって媒介され、細胞骨格要素は、軸索生長、成長円錐の運動性及び誘導において重要な役割を果たすことを暗示しているDBentleyandAToroianRaymondNature1986323712。誘導キューは、インビトロの成長円錐における化学走化性応答を誘発することを示し、ネトリン1又はBDNF脳由来神経栄養因子などの誘引性キューは、勾配の方向に細胞骨格網を延伸してJYaoetalNatNeurosci200691265、slit-2又はセマフォリン3Aなどの反発性キューによって誘発されたタンパク質は、細胞骨格網を崩壊させるMPiperetalNeuron200649215。ネトリン1はマトリックス環境に分泌され、EMC分子と細胞膜とに結合することにより、ネトリンの拡散及びシグナル伝達の範囲を決定するTEKennedyBiochemCellBiol200078569。こうして、ネトリンシグナル伝達は、異なるネトリン受容体の活性化によるものであり得、DCC大腸ガン欠失受容体は主にネトリン誘引性を媒介しMJBarallobreetalBrainResRev20054922、そしてUNC-5受容体はネトリン反発性を媒介するHMCooperetalClinExpPharmacolPhysiol199926749。コラーゲン1は、神経系においてECMの支配的な成分ではなく、三次元コラーゲン1足場に結合するネトリン1はごく僅かであるので、デバイス内で軸索によって把握されている勾配に影響を与えない。この検討から得られた結果もまた、1μg/mLのネトリン1勾配に向かう海馬軸索回転は、図11CにおいてDCC受容体の明るい蛍光によって示される通り、成長円錐の前縁におけるDCC受容体の活性化によって媒介されることを明らかにした。海馬軸索回転に対するslit-2の影響slit-2は、前方脳室下帯から嗅球に移動する神経前駆体を撃退しWWuetalNature1999400331、Robo受容体と相互作用することによって培養における脊髄運動軸索を撃退しHSetalCell199996807、そして脳内でグリオーマ細胞誘導を媒介することが示されている。slit-2のRobo膜貫通受容体同等物に関して、slit-2は、正中線における交連軸索の誘導を規制することが示されたKBrose、etal、Cell、1999、96、795。さらに、slit-2によって撃退された細胞は、ネトリンに向かう応答性を失うことが示されたESteinandMTessierLavigneScience20012911928FCauseretetalDevBiol2002246429。slit-2の発現を欠損したノックアウトマウスにおいて、軸索誘導における重大な欠陥がインビボで観察されたASPlumpetalNeuron200233219。slit-2は、神経生物学において充分に検討された化学忌避物質であるので、マイクロ流体デバイスにおける軸索回転に対するslit-2勾配の影響を評価した。図12A~12Cは、2つのレベルが異なるslit-2勾配における海馬軸索回転の代表的な崩壊性三次元共焦点顕微鏡画像を示す。より高い勾配右側のチャネルにおいて250ng/mLにおいて、slit-2は、Q1のそれ18.2±4.5;Q3対Q1に対してp<0.001;n=64個の軸索と比較して、Q3における軸索の百分率42.6±9.1から明らかなように、強力な化学忌避物質として働く図12A。対照的に、62.5ng/mLのslit-2は、同様に強固な忌避性特性を示さなかった図12B;n=51個の軸索。slit-2の濃度を62.5ng/mLから250ng/mLに増加させることは、高濃度から外れる軸索の百分率をほぼ3倍にしたp<0.001;図12C。キューを受け取らない対照図11Gに対して、250ng/mLのslit-2は、勾配を下る軸索回転を3.4倍だけ増強したp<0.001。しかしながら、海馬軸索回転の際のslit-2に関するこの興味深い挙動の裏の分子メカニズム例えば、受容体活性化を理解するために、さらなる検討を必要とする。DRG移動と軸索回転に対するslit-2の影響DRG外植片を細胞チャネルに播種した時に、ニューロンはデバイスに過密となり、そして三次元コラーゲンゲルの中に積極的に移動した図13A。slit-2を受け取らない対照培養物において、Q1及びQ3の中へのニューロンの移動は、足場に勾配が全くないことにより同様なままであったQ1における18.5±5.1対Q3における15±6.5。一方、250ng/mLのslit-2の添加は、対照に対して5倍だけ対照に対してp<0.001、そして62.5ng/mLのslit-2勾配に対して2.7倍だけp<0.01、勾配を下るDGRニューロンの移動を大幅に増加させたQ3において74±12.5;図8C。移動するニューロンは、複数のプロセスを延長して、移動のために最も好ましく見える経路を選択することによって、走化性成長円錐とは異なるシグナル伝達経路を利用することを示したMWWardetalMolCellNeurosci200530378。細胞本体よりも前方にある、移動するDRGニューロンの前縁図13Aは、化学勾配下で適合させたこの戦略を裏付けている。まとめると、これらの結果は、250ng/mLの濃度のslit-2はDRGニューロン移動に対して強固な化学忌避効果を発現することを示し、これらの観察の裏にある分子メカニズムを引き出すためには、さらなる検討を必要とする。DRG細胞の成長と移動とを阻害し、コラーゲン足場の中への軸索伸長だけを可能にするために、本発明者らは、細胞の移動及び増殖を阻害するためにガン研究で幅広く使用されているピリミジン類縁薬物である5-フルオロウラシル5-FU、10-5Mの濃度、SigmaAldrichUSAを添加したJFriedetalCancerRes1981412627。これらの実験において、0日目に5-FUと共にDRG外植片を細胞チャネルに播種し、24時間の培養後、ゲルから5-FUの痕跡を除去するために全チャネルを新鮮な培地で徹底的に洗浄した。この段階では足場の中への細胞の移動を観察しなかったので、右側チャネルに250ng/mLのslit-2を添加することによって、デバイスに勾配を確立した。代表的な蛍光画像は、250ng/mLのslit-2の存在または不在下で培養された三次元コラーゲン足場におけるDRGニューロンの軸索の広範囲にわたる生長や回転を示す図13B。定量分析は、対照培養物における42±8の軸索と比較して、DRG軸索のうちの70±14.2がslit-2によって忌避された対照に対してp<0.03ことを明らかにした。対照培養物における阻害と比べて、Q1の中へのDRGニューロンの軸索回転はslit-2の添加の際に顕著に56だけ阻害された対照に対してp<0.05。これらの結果は、このデバイスにおける海馬軸索回転に対する250ng/mLのslit-2の効果とおおまかに一致した図12A~12C。神経生物学の研究におけるこのデバイスの可能性に加えて、このデバイスは、組織工学用途や再生医療用途において有用である。多数の研究が、中枢神経系CNSに対する損傷は、誘導キューやそれらの受容体の細胞遺伝子の発現を徹底的に変え得ることを報告したCAWillsonetalCellTransplant200211229。特定の関心事の中で、ネトリン1及びその受容体の発現の変化は、脊髄や小脳に対する損傷に続いて識別され、それらの領域における切断された軸索の再生不全を説明する可能性があるRWehrleetalEurJNeurosci2005222134。これらの発達キューの操作、これらの複雑な時空間勾配の組織、細胞間相互作用や細胞-マトリックスの相互作用の理解、及び動物実験モデルにおける損傷したCNSの修復のための複数の誘導因子の役割の解明は、難題であり費用のかかる作業であり得る。これらの状況下で、インビトロの単純で安価なマイクロ流体システムにおいて細胞マイクロ環境を再び作り出して、インビボでの効果的な軸索の再生及び誘導のために組織工学手法例えば、末梢神経移植片、注入可能なヒドロゲルの設計に対する誘導として各成分ECM分子、成長因子勾配、機械刺激、炎症環境などの役割を理解することが有利である。結論マイクロ流体デバイスのこの実施態様を設計し開発し、そして化学勾配下での軸索誘導を検討するために最適化した。このシステムの主な利点は、製作や使用の単純さ、生理学的な三次元環境下での細胞培養、及び長い持続時間の間の安定した勾配の保持を含む。外部ポンプを使用してチャネルを通って培地及び化学誘引物質を継続的に流すことによって、さらに長い間、一定の勾配を保持するための将来的な実験が進行中である。この検討において、ネトリン1、脳髄、及びslit-2などの既知の誘導キューだけをインビトロでの海馬又はDRGの軸索回転やDRGニューロンの移動に対する影響に関して検討した。これらのデバイスはまた、新たな誘導分子をスクリーニングしたり、成長円錐の形態を検討したり、軸索誘導に関与する遺伝子を識別したりするために使用することができる。インビトロで既知の勾配に細胞をさらすための方法はほとんど存在しないので、このシステムはまた、走化性を研究するために他の細胞型を用いて使用することができる。最終的に、このマイクロ流体プラットフォームは、神経繊維工学のための生体材料の最適化、ガン細胞転移の検討、非常に特別なニューロンへの幹細胞の分化、及び血管新生において用途を有する。実施例3間質流は競合メカニズムを介する腫瘍細胞の移動の方向に影響を与える間質流は組織の細胞外マトリックスを通る流体の対流輸送である。この潜行性流体流は、繊維芽細胞、ガン細胞、内皮細胞、及び間葉系幹細胞などの細胞の形態や移動に影響を与えることが示されている。しかしながら、実験手順と実験装置との制約により、細胞が流れを検知するメカニズム、及び細胞応答の詳細と動力学とは大部分が不明なままである。安定した圧力勾配と流体流とを加え、三次元コラーゲンタイプ1足場に播種した細胞の過渡応答の直接的な視覚化を可能にするように、マイクロ流体細胞培養システムを設計した。ガン細胞の形態や転移に対する間質流の影響を調べ、そして間質流がMDA-MB231乳ガン細胞の転移の可能性を増加させることを示す先行研究Shieldsetal2007CancerCell1152638を拡張するために、このシステムを利用した。この先行研究と一致して、細胞は流れの存在下で流線に沿って移動したことが分かったが、細胞密度だけでなく流動場の強さが流線に沿った移動の方向偏りを決定したことをさらに示した。特に、高い播種密度の細胞又はCCR-7受容体を有する細胞のいずれかである細胞が、流れと共に移動するのを阻害するのではなく、流れに反して移動するのを阻害したことが分かった。本明細書で提供されるものは、CCR7依存自己移植走化性が流れ共に移動することを導くメカニズムであるというさらなる証拠であるが、流れに反する移動をもたらすCCR7に依存しない競合メカニズムもまた示す。細胞濃度、間質流の速度及び受容体の活性の影響を調査する実験からのデータは、競合刺激は媒介されるせん断応力であるという本明細書における仮説を裏付けている。このメカニズムは転移性疾患の進展に重要な役割を果たす可能性がある。組織は、栄養素とシグナル伝達分子とを輸送する間質流を含有する細胞外マトリックスECMに存在する細胞から構成されるSwartzMAandFleuryME2007AnnuRevBiomedEng922956JainRK1987CancerResearch4730393051。リンパ管に向かうドレナージ、炎症、腫瘍成長や微小血管からの漏れによって局所的に上昇した圧力、及び筋肉収縮などの生理学的プロセスからもたらされる組織全体の浸透圧や静水圧の勾配はそれぞれ、ECMを通る流体流を駆動するJainRK1987CancerResearch4730393051BoardmanKCandSwartzMA2003CircRes92801808。これが、間質流と呼ばれ、組織移植や生理学において役立つと長く認識されてきたSwartzMAandFleuryME2007AnnuRevBiomedEng922956LevickJR1987QJExpPhys7240937。CharyとJainは、組織間質において流体流を直接観察するために光退色後に蛍光回復を使用して、約0.1~2.0μm/秒である典型的な流速を決定し、そしてさらに最近の研究は、流れが4.0μm/秒の高速に到達することができることを示したCharySRandJainRK1989ProcNatlAcadSci86538589DafniHetal2002CancerResearch6267316739。腫瘍性組織は多くの場合に間質圧の局所的な増加によって特徴付けられるので、間質流は腫瘍の周囲において輸送を駆動する際に特に重要であり、腫瘍の境界において高い間質圧勾配をもたらすHeldinCetal2004NatRevCancer480613。さらに、高い腫瘍内間質圧はガン患者に対する貧弱な予後と相関したCurtiBDetal1993CancerRes5322042207。従って、間質流は転移の形成において腫瘍細胞の移動を誘導する可能性がある刺激として浮上したCurtiBDetal1993CancerRes5322042207ChangSetal2008ProcNatAcadSci10539272932Hofmann、Metal2006Neoplasia88995LeunigMetal1992CancerResearch5265536560。Shieldsらは、流れにさらされた細胞集団において転移の可能性が増加することを観察し、これは、CCR7受容体に自己分泌CCL21リガンドを結合することを通じて活性化されたことを示したShieldsetal2007CancerCell1152638。自己移植走化性と呼ばれるこの自己分泌シグナル伝達メカニズムは流動場で生じ、その流動場では、対流が自己対流ケモカイン因子を送達し、細胞間ケモカイン勾配を作り出し、これが次に、走化性シグナルを提供するFleuryMEetal2006BiophysicalJournal9111321。自己移植走化性モデルを開発するためにShieldsらによって使用されたトランスウェルアッセイや同様な他のインビトロアッセイが、腫瘍細胞上で分離された刺激の系統的検討を可能にすることによって転移プロセスや腫瘍細胞の移動への貴重な見識を提供したCurtiBDetal1993CancerRes5322042207ChangSetal2008ProcNatAcadSci10539272932GriffithLGandSwartzMA2006NatRevMCB721124VickermanVetal2008LabonaChip8146877KeenanTMandFolchA2007LabonaChip83457KeenanTM2006AppPhysLetters8911410311141033JeonNLetal2000Langmuir1683118316FriedlPetal1995CancerResearch5545574560HelmCetal2005ProcNatAcadSci441577915784WangSandTarbellJM2000ArteriosclerThrombVaseBiol2022202225NgCPandSwartzMA2003AmJPhiolHeartCircPhysiol284H1771H1777。しかしながら、培養条件やトランスウェルアッセイの画像化能力の制約が、細胞がどのように間質流を検知し、それに応答するかの詳細な理解を欠くことの一因となっている。さらに、自己移植走化性モデルの検証、及び流れに誘発された他の細胞刺激の調査は、細胞が生理学的に関連する三次元マトリックスに播種され、そして流れに対する時間依存の形態応答や移動応答を定量化できる細胞培養システムから明らかに利益を得るだろう。三次元培養システムは、繊維芽細胞NgCPandSwartzMA2003AmJPhiolHeartCircPhysiol284H1771H1777BoardmanKCandSwartzMA2003CircRes92801808、筋繊維芽細胞NgCPetal2005JCellScience11847314740、内皮細胞VickermanVetal2008LabonaChip8146877HelmCetal2005ProcNatAcadSci441577915784、及び平滑筋細胞WangSandTarbellJM2000ArteriosclerThrombVascBiol2022202225などの他の細胞型に対する間質流の影響を明らかにするために用いられてきた。本明細書は、生理学的に関連する三次元マトリックスにおける細胞移動の方向偏りや動力学を観察及び定量化できるマイクロ流体細胞培養システムを記載し、このシステムを腫瘍細胞の移動に対する間質流の影響を検討するために利用した。本明細書は、間質流が細胞移動の方向偏りに影響を与えること、及び移動応答が流速と細胞密度とに依存することを明らかにした。さらに、CCR7経路を遮断することによって、流れの方向への移動に関するCCR7依存の自己移植走化性モデルを裏付ける証拠を提供し、そして第2の、CCR7に依存しない経路は細胞が流れに反して移動するように刺激することを明らかにしている。明らかに独立したこれら2つのメカニズム間の競合は、間質流の影響下で細胞移動の方向を主に決定する。結果細胞培養システムの設計及び間質流場の検証。三次元コラーゲンIマトリックスにおいて乳ガン細胞MDA-MB231を培養し、レベルの制御された間質流にこれらの細胞をさらすためのマイクロ流体細胞培養システムを利用した。システムは、コラーゲンIゲルに懸濁された単一の細胞を含有する領域によって分離された2つのチャネルからなる図16A。ゲル領域全体に静水圧勾配を加えることによって、一定の流動場を発生させる。本発明者らのシステムの幾何形状のための多孔性培地を通る流れに関するBrinkman方程式を解くためにFEMソフトウェアを使用した図16B。蛍光ミクロスフェアをバルク流体に添加し、蛍光低速度顕微鏡を使用してミクロスフェアを画像化することによって流動場を検証した図16B。間質流の速度は、再現性であり、多数の予測と一致することが分かった図16C。測定された速度ベクトルと予測された速度ベクトルとが同じ方向であることも観察した図16D。以下では、各流動場は、それぞれ0.3μm/秒及び3.0μm/秒の概略的平均であるそれぞれの名目値で言及され、その名目値は公開されたインビボの間質流速度値の範囲の代表値である。ビーズ追跡データから、2mg/mlのコラーゲンIゲルの透水率が、既に公表されている値と似た1.55×10-13m2であることを確認した。細胞は優先的に流れと整列する。MDA-MB231ヒト乳ガン細胞をマイクロ流体デバイス内のコラーゲンIゲルに播種した。ゲル内において三次元で細胞を懸濁し、三次元で移動させた図17A。共焦点反射率顕微鏡法は、細胞が移動すると細胞はコラーゲンマトリックスを劣化させ、移動の間、ゲル内に痕跡を残すことにより、タンパク質分解活性移動メカニズムを示唆した。細胞は、間質流にさらされた時に、流れの流線に平行に並んだ。より長い期間、細胞は突起を伸長させ、次に流れの流線と平行に多細胞ストリングを形成した。40時間後、3.0μm/秒の流速にさらされた細胞は、流動場の流線と整列し、細胞のうちの86±7が局所的な流線の45°の範囲内で整列した。流れにさらされない細胞は、ランダムに配向されたままであり、細胞のうちの55±2だけが局所的な流線の45°の範囲内にあった。高い濃度で播種された細胞は、流れに反して移動する。16時間にわたる低速度画像化を使用して、各細胞の集団の中心を追跡した。細胞の移動速度は、間質流の大きさ0.10μm/s±0.05とは無関係であることが分かった。間質流にさらされた細胞は、全移動距離によって正規化した正味の移動距離として定義される方向性を増加させて移動した対照に対する0.39±0.071と比較して、0.3μm/sに対して0.63±0.073、3.0μm/sに対して0.61±0.071。しかしながら、8時間で1つの細胞の直径よりも遠い距離を移動する細胞の百分率として定義される細胞の運動性は流れによる影響を受けなかった。間質流は細胞移動において方向偏りを誘発した。対照デバイス及び3.0μm/sの流れを有するデバイスに関する移動データの極座標系ヒストグラムpolarhistogramは、移動ベクトルの方向に対する流れの影響を明らかに示す図17A~図17E。流れを有するデバイスにおいて、細胞は優先的に流線に沿って移動した。細胞集団の移動方向を定量化するために、2つの測定法を提案した。流線移動測定法は、細胞が流線の45°の範囲内で移動した場合に1を細胞に与え、細胞がこの範囲から外に移動した場合には-1を細胞に与える図17D。細胞集団に対する1の平均スコアは、細胞の全てが流線に沿って移動していることを示し、スコア0は純粋にランダムな移動に対応し、スコア-1は、全ての細胞が流線に対して垂直に移動していることを示す。流線に沿った移動の方向偏りを決定するために、細胞が流れの方向に移動した場合には、その細胞に1を与え、細胞が流れに反して移動した場合には、その細胞に-1を与える方向性移動測定法をコンピュータ計算した図17E。流線の45°以内で移動する細胞の全てが、流れと共に移動している場合には、集団は1の平均スコアを有し、細胞がランダムに移動している場合には、集団は0のスコアを有し、細胞の全てが流れに反して移動している場合には、集団は-1のスコアを有する。25×104個の細胞/mlで播種されて間質流にさらされた細胞は、優先的に流れの流線に沿って移動し、0.3μm/秒に対して0.47±0.06の平均流線移動スコアを有し、3.0μm/秒に対して0.24±0.04の平均流線移動スコアを有した平均±STD、図18A。流線に沿って移動する細胞の中で、より多くの割合の細胞集団が下流ではなく上流に移動し、この上流への偏りの強度は間質流の速度の関数であった。0.3μm/秒の間質流速度においては、平均的な方向性移動のスコアは、-0.18±0.15であり、3.0μm/秒においては、方向偏りは-0.40±0.08までさらに増加した。対照デバイスにおける細胞は、いずれの方向にも優先的には移動しなかった図18B。これらの結果は、細胞が優先的に流れと共に移動することを観察したShieldsらによって報告された結果とは反対であった。低い細胞播種密度において、細胞は流れと共に移動する。流れの下での方向性移動に対する細胞密度の影響をテストするために、25×104個の細胞/ml及び5×104個の細胞/mlの2つの異なる播種密度で実験を行った。この密度差は、約2倍だけ細胞間の距離が増加することに対応する。細胞間の距離を増加させたとしても、0.3μm/秒の間質流場における流線に沿った移動に対する偏りに影響を与えなかったが、わずかな割合の細胞が、より低い濃度で播種された時に、3.0μm/秒の間質流場において流線に沿って移動した図18A。しかしながら、細胞密度を減少させると、移動の方向に対して劇的な影響を及ぼし、方向性移動測定法における記号の変化によって示されるように、流れに対する移動の方向偏りの反転を引き起こし、それは、Shieldsらと一致する結果である。0.3μm/秒の流速において、平均方向性移動スコアは、25×104個の細胞/mlにおいて-0.177±0.15であったが、5×104個の細胞/mlにおいて0.570±0.18まで増加した。3.0μm/秒に対して、平均方向性移動スコアは、25×104個の細胞/mlにおいて-0.401±0.08であったが、5×104個の細胞/mlにおいて0.307±0.16まで増加した図18B。CCR7シグナル伝達を遮断することにより、上流移動の傾向が増加する。25×104個の細胞/mlで播種され0.3μm/秒の間質流にさらされたデバイスにおいて、CCR7の添加により、流線に沿った移動の偏りを低下させ、0.472±0.060から0.174±0.070に平均流線移動測定値を下げたが、3.0μm/秒の流動場においては細胞にほとんど影響がなかった図18A。両方の間質流速度において、CCR7を遮断することにより、流れに反する方向性移動が増加した図18B。CCR7シグナル伝達が遮断された時に、播種密度が低い細胞は上流に移動する。興味深いことに、細胞密度を減少させることとCCR7を遮断することを組み合わせた効果が、流線に沿った移動偏りに対して流速依存性の変化をもたらした。0.3μm/秒では、5×104個の細胞/mlにおいてCCR7遮断抗体を添加すると0.489±0.122から0.201±0.031に流線移動スコアが減少したが、3.0μm/秒では、5×104個の細胞/mlにおいて0.088±0.188から0.384±0.06に流線移動スコアが増加した図18A。5×104個の細胞/mlで細胞を播種したデバイスにおいて、抗CCR7遮断抗体の添加は、流れの方向における優先的な移動を完全に無視し、実際に、流れに反した移動を優先的に引き起こした。平均方向性移動スコアは、0.3μm/秒では0.570±0.12から-0.420±0.19に減少し、3.0μm/秒では0.307±0.16から-0.649±0.18に減少したように両流速において劇的に減少した図18B。CCR7を遮断することは、細胞移動の播種密度依存性を排除する。CCR7遮断抗体を有する5×104個の細胞/mlの細胞集団とCCR7遮断抗体を有する25×104個の細胞/mlの集団を比較した場合、方向性移動偏りに顕著な変化は存在しない。これらのデータは、遮断抗体の添加が方向性移動偏りに対する細胞濃度の影響を無視することを示唆する。さらに、影響は統計学的に有意ではないが、一貫した傾向が流速の影響において観察される。両方の細胞濃度において、0.3μm/秒から3.0μm/秒に流速を増加することにより、流線に沿って移動する細胞の百分率を増加させ、流線に沿って移動する細胞の上流移動偏りを増加させる図18A~18B。考察細胞移動に対する間質流の影響。間質流は腫瘍細胞の移動に影響を与え、特に、移動の方向に劇的に影響を与えた。間質流を用いた全培養条件に関して、細胞は優先的に流線に沿って移動した。流線に沿って移動した細胞集団の相対的な割合と、流線に沿った上流及び下流の偏りとは、細胞密度、CCR7活性、及び間質流の速度との関数であった。CCR7及び自己移植走化性。3.0μm/秒及び0.3μm/秒の流動場において5×104個の細胞/ml及び25×104個の細胞/mlで播種された細胞に関して、CCR7遮断抗体の添加は、下流移動の傾向を減少させた。これらのデータは、CCR7受容体が下流移動に関与することを示し、従って、CCR7ケモカイン受容体が自己移植走化性に関与するシグナル伝達経路において重要であると特定したShieldsらの知見を裏付けているShieldsetal2007CancerCell1152638。自己移植走化性は、CCR7ケモカイン受容体によって検知され流れの方向に移動を刺激する自己分泌走化性シグナルの流れ誘導勾配の結果である。本明細書は、CCR7が腫瘍細胞の移動に関与することを確認し、そしてCCR7が下流移動に直接関与することを明らかにすることによって自己移植走化性モデルを検証するデータを提供する。興味深いことに、CCR7遮断抗体を用いない実験において、移動方向は細胞播種密度の強い関数であった。細胞濃度が増加すると、ほとんどの細胞は下流に移動せず、上流方向へ移動する一般的な傾向が現れ始めた。細胞移動の方向の密度依存性は、自己分泌ケモカイン濃度場と傍分泌ケモカイン濃度場との間の相互作用の結果であることが予測された。自己分泌ケモカイン勾配の結果としての自己移植走化性は、単一細胞に関して以前に検討されたFleuryMEetal2006BiophysicalJournal9111321が、モデル内で隣接する細胞の影響を含む場合には、細胞密度を増加させることにより、他の細胞の下流の細胞に対する細胞間勾配の大きさを減少させることが観察された。これは、単一の細胞の局所的な影響が細胞の集団からのリガンド放出の影響によって圧倒されるという事実によるものである。結果として、細胞密度を増加させることにより、自己分泌細胞間勾配を減少させ、自己移植走化性に対するシグナルを減衰させ、そして下流へのCCR7媒介移動の傾向を減少させる。高い細胞濃度はより弱い自己移植走化性刺激をもたらすことのさらなる検証として、方向性移動の傾向は、高濃度で播種された細胞集団と遮断されたCCR7を有する細胞集団との間で同様である。競合シグナル。CCR7が遮断された場合に、方向性移動スコアは、テストしたあらゆる条件で減少する。流線移動スコアの減少は、5×104個の細胞/mlにおける細胞について公表されている。平均方向性移動スコアは、正から負に記号を変え、下流から上流への移動偏りのシフトを反映する。CCR7が遮断される場合には、細胞密度と流速の両方に対する負の方向性移動スコアに刺激されるので、CCR7に依存しない刺激は、CCR7に依存する自己移植走化性と競合し、CCR7が阻害されると、上流に移動するように細胞を刺激すると仮定した。これらの2つの刺激の相対強度が、細胞集団に対する移動における方向偏りを支配し、その相対強度は、細胞密度、間質流の速度、及びCCR7受容体の利用可能性の関数である。流線スコア及び方向性移動スコアが、CCR7に依存しない刺激の性質に関する見識を提供する。方向性移動スコアは、単調に減少しより負になり、間質流の速度を増加させ、そしてこの効果は、CCR7活性と播種密度とに関係がない。対照的に、低密度の細胞の下流移動は、0.3μm/秒の流速でピークになり、それから、3.0μm/秒で減少する。これらのデータは、CCR7に依存しない刺激が、強度を増して間質流の速度を増加させることを示唆する。さらに、CCR7が遮断される場合、方向性移動スコアは細胞播種密度とは関係がなく、CCR7に依存しない刺激の強度は、細胞密度とは無関係であることを示唆する。興味深いことに、上流移動刺激は、低い細胞密度や低い流速であっても持続し、その刺激が細胞間相互作用とは関係がないことを示唆する。細胞を上流に駆動する刺激は、流速依存性であるが、細胞密度には依存しない。細胞上の流れ誘導応力は、流速の関数であり、自己分泌又は傍分泌のシグナル伝達刺激とは対照的に、細胞密度には依存しない。せん断応力が内皮EC細胞の移動において役割を果たすことは長く知られBranemarkPI1965BiblAnat7928LiSHuangNFandHsuS2005JofCellularBiochem9611101126BoardmanKCandSwartzMA2003CircRes92801808BranemarkPI1965BiblAnat7928MoldovanNIetal2000CircRes87378384GalbraithCGetal1998CellMotilCytoskeleton40317330HelmkeBPetal2000CircRes86745752WangNetal1993Science26011241127、Wang及びTarbellは、わずかな間質流の速度が、組織内のわずかな間質腔により、大きいせん断応力を細胞に伝えることができることを明らかにしたWangDMandTarbellJM1995JBiomechEng117358363。Brinkmanの培地の範囲上の抗力に対するGanapathyの式を使用して、1.5×10-6m2の透過性の多孔性培地における半径10μmの全応力が、3.0μm/秒に対して0.1Paであり、0.3μm/秒に対して0.01Paであることを推定したGanapathyR1997ZeitschriftfurAngewandteMathematikundMechanik77871875。Lawlerらは、この大きさのせん断応力は、腫瘍細胞の形態に影響を与えることを明らかにし、三次元マトリックスを通る移動と関連付けられる、食道ガン細胞における動的な水泡形成が、0.05Paよりも大きいせん断応力に対するせん断速度を増加させると共に、増加することを見い出したLawlerKetal2006AmJPhysiolCellPhysiol291668677。三次元マトリックスにおいて細胞を通る流れは、細胞間せん断応力勾配をもたらしてPedersenJAetal2010Cellsin3Dmatrixunderintestinalfloweffectsofextracellularmatrixalignmentonshearstressanddragforces43900905、この応力は、細胞-マトリックスの相互作用において非対称的な力をもたらす。例えば、上流側の張力と下流側の圧縮力をもたらす。張力はインテグリンを活性化でき、そして接着斑形成を推進できることGalbraithCGetal2001JCellBiology159695705KongFetal2009JCellBiology18512751284、及びインテグリンが三次元マトリックスにおける繊維芽細胞による、間質流誘発性マトリックスの再建を媒介することNgCPetal2005JCellScience11847314740を示した。流れに誘発された応力勾配は、インテグリンおよびFAの活性化の差をもたらし、上流でより活性化され、上流では、細胞-マトリックスの接続は緊張していることが推測された。このメカニズムは、インテグリン上での張力の勾配により、偏ったインテグリン作動をもたらす恐れがある細胞間歪み勾配が増加する歪みに向かって細胞移動を誘導することを示したLoらによって検討されたメカニズムと同様であることが期待されたLoCetal2000BiophysicalJ79144152。Fleuryらは、コンピュータ計算モデルを開発し、間質流が、分泌されたMMPの分布を偏らせ、細胞の下流にMMPを蓄積させる結果となることを示したFleuryMEetal2006BiophysicalJournal9111321。下流でMMPの濃度を増やすと、マトリックスの劣化を増加させることとなり、上流での細胞-マトリックスの接続をさらに強固にし、上流移動を助ける。共焦点反射データは、細胞が移動すると、後縁においてマトリックスに空隙を残し、方向性のあるタンパク質分解は上流移動に関与するという仮定を裏付けることを明らかにした。方向性のあるタンパク質分解は、FA構造、細胞間応力分布、及びモルフォゲン分布を含む多くのメカニズムのうちの1つであると考えられWangSandTarbellJM2000ArteriosclerThrombVascBiol2022202225CukiermanEetalScience29417081713、そのメカニズムは、二次元と三次元とで顕著に異なり、本発明者らのデータと、Liらのデータとの差の一因となり、Liらは、せん断応力が、細胞の下流縁において接着斑キナーゼFAKの偏極回復、新たな接着斑の形成、及び二次元基質上に播種されたECに対する流れの方向への続く移動を引き起こしたことを明らかにしたLiSetal2002ProcNatlAcadSci9935463551。インテグリン及びケモカイン受容体を介して活性化した移動経路はシグナル伝達カスケードに早期に収束するので、上流移動を推進するインテグリンの役割を解明することは困難であるLiSHuangNFandHsuS2005JofCellularBiochem9611101126LawlerKetal2006AmJPhysiolCellPhysiol291668677ShyyJYandChienS2001CircRes91769775FrameMC2002BiochimicaetBiophysicaActa1602114130。FAKは、活性化したインテグリンと共局在化し、Srcキナーゼを活性化させThomasJWetal1998JBiolChem273577583EideBLetal1995MolCellBiol1528191817SchallerMDetal1994MolCellBiol1416801688、Srcキナーゼは、腫瘍細胞の移動にとって重要な牽引力を調節するFinchamVJandFrameMC1998EMBOJ178192SiegDJetal1998EMBOJ1759335947。本明細書に記載されているように、SrcキナーゼPP2の特異的阻害剤LiSetal1997JBiolChem2723045530462JalaliSetal1998ArteriosclerThrombVascBiol18227234、及び細胞はランダムに移動し、上流又は下流への偏った移動はなかったことが分かった。これらのデータは、下流移動のためのCCR7媒介自己移植走化性モデルと一致する。なぜならば、Srcはリンパ球におけるCCR7経路に関与していたからであるRiolBlancoLetal2005JImmunol17440704080BardiGetal2003FEBSLetters5427983。PP2は上流移動も遮断したので、Srcは上流移動に関与し、さらに、上流移動は細胞密度に関係ないので、ケモカイン受容体を介する傍分泌及び自己分泌のシグナル伝達は、Src活性化の要因である可能性は低い。結果として、PP2データは、流れに誘発された応力勾配と方向性のあるタンパク質分解とが、インテグリン活性化、FA形成、及び続くSrc活性化を偏らせるようにし、流れに反する移動を刺激するという本明細書における仮定を裏付ける。間質流はガン治療のための薬物輸送に関して幅広く研究されHeldinCetal2004NatRevCancer480613、そしてインビボで、間質流圧IFPは、頚ガン患者の生存と相関しMilosevicMetal2001CancerResearch6164006405、間質流圧を減らすことが、腫瘍細胞の増殖を減らすHofmannMetal2006Neoplasia88995ことが示された。間質流は腫瘍から周囲のリンパ管に流れるので、CCR7を遮断することにより、流れの方向への移動を阻害することが、腫瘍からの移動を減らし、転移形成の可能性を減らす可能性がある。細胞密度と間質流の速さとは細胞からの距離の増加と共に減少し、細胞密度と間質流の速度との両方が、腫瘍の境界において最も高い。本明細書におけるデータは、腫瘍表面から臨界的距離における逃避半径の存在を示す。逃避半径よりも短い半径距離の細胞に関して、間質流は細胞を上流に誘導し、腫瘍と共に集めて細胞を維持するが、逃避半径を越えて位置決めされた細胞に関しては、間質流は、廃液するリンパ管に向かって下流に細胞を誘導する。さらなるモデリングとインビボデータとが、逃避半径の存在を検証するために必要とされるが、逃避半径は、転移性疾患の重篤度を評価し、適切な治療を決定する重要なパラメータであり得る。間質流は、腫瘍細胞の移動に影響を与える、インビボの多くの生物化学的刺激や生物物理学的刺激のうちの1つに過ぎないが、間質流の考慮は、転移性疾患を理解し治療するために、そして組織工学的に構築された構築物を開発するために重要である。材料及び方法細胞及びデバイスの調製先に記載されているプロセスでソフトリソグラフィを使用して、マイクロ流体デバイスを製作したVickermanVetal2008LabonaChip8146877Kothapalli;未公表データ。ポリジメチルシロキサンPDMS、EllsworthAdhesivesMAを10:1の基剤:硬化剤で混合し、シリコン原版の上に注ぎ、80°Cで一晩培養した。シリコン原版からPDMSを切断し、整えて、水の中でオートクレーブ処理した。それから、デバイスを乾燥オートクレーブ処理して、80°Cのオーブンで一晩乾燥した。次に、殺菌したPDMSデバイスを2分間プラズマ処理で表面活性化しHarrickPlasma、IthacaNY、ポリ-D-リジンPDL、SigmaAldrichStLouisMOでコーティングし、37°Cで一晩培養し、殺菌水で洗浄して、80°Cで一晩乾燥した。元々胸水に由来するMDA-MB-231細胞をAmericanTypeCultureCollectionManassasVAから取得して、10FBSInvitrogenを有する10xのDMEMInvitrogenCarlsbadCAの標準的な成長培地で培養した。コラーゲンタイプ1BDBiosciencesBedfordMA溶液を10xのDMEMで緩衝剤処理し、NaOHでpH8.9に滴定して、コラーゲン1の最終濃度を全溶液中で2mg/mlにした。0.05のトリプシン/EDTAで細胞を摘出して、12000RPMで5分間遠心分離した。所望の濃度の培地に細胞を再懸濁し、次に、懸濁した細胞をコラーゲン1の溶液と混合して、最終細胞濃度を2.5×105又は0.5×105個の細胞/ml全溶液とした。マイクロピペットを使用して手でゲル-細胞の溶液をデバイスに添加して、カバーリップでデバイスを密封した。培地を添加する前にコラーゲンゲルが重合化するように、シールしたデバイスを37°Cで30分間インキュベータに置いた。37°Cで一晩細胞を培養した。圧力勾配を加えるために、外部培地リザーバーをマイクロ流体チップに接続した。デバイスにリザーバーを接続するためにタイゴンCompagniedeSaintGobainParisFranceチューブを有する改質ナルゲンThermoFisherScientificWalthamMAのボトルからリザーバーを作った。ゲル全体に所望の圧力勾配を確立する量で各リザーバーに培地を添加した。デバイスが画像化前に37°Cの熱平衡に到達するようにした画像化及びデータの定量化に関する詳細に関してはSIAppendixにおけるSupplementaryMethodsを参照されたい。培地を10μg/mlのヒト組み換えEGFPeproTechRockyHillNJで補完した。CCR7の遮断に関して、ヒトCCR7MAbRDSystemsを5μg/mlで培地に添加した。実施例4抗転移性肺ガン薬物をスクリーニングするための三次元マイクロ流体システムマトリックスメタロプロテイナーゼMMPの阻害は、肺ガンを治療するための有効な戦略として有用である可能性がある。特定のMMPの正確な機能に関する知識の限界と共に選択的MMP阻害剤の欠如が依然として臨床用途を妨げている。現在利用可能なMMP阻害剤を用いた治験の失望にも関わらず、第三世代のMMP阻害剤が現在検討中である。それらは特に、標的のMMPだけを遮断するように設計されるが、抗標的のものも保持している。しかしながら、これはMMPの関与と活性レベルとを理解する必要性を絶対的に強調するものであり、そして同時に、肺ガンの転移の間のMMP活性を決定するための特異的かつ高感度な定量的アッセイの開発の必要性も絶対的に強調する。抗転移性肺ガン薬物をスクリーニングするための三次元マイクロ流体システムを開発する目的のために、長期間にわたって成熟微小血管網を安定させることが研究された。いくつかの研究グループが、転移の一連のプロセスにおける個々のステップに焦点を当てる、ガン転移の重要なステップを検討するためのマイクロ流体デバイスの用途を報告したStrellCetalMolLifeScL6433063316ChawKCetalLabChip710411047LiuTetal3042854291。しかしながら、これらの研究のうちのどれも、転移の一連のプロセスを研究する能力に至っていない。本明細書に記載されているものは、三次元マイクロ流体プラットフォームの範囲内で肺ガン転移の一連のプロセスを調べる方法である。この手法は、抗転移性肺ガン薬物をスクリーニングするために市販可能であり、そして特異的MMP阻害剤を開発するためにも市販可能である。蛇状チャネルに沿って3つの異なるコラーゲンゲル足場CGSCGS1上部、CGS2中間、及びCGS3底部を含む灌流マイクロ流体デバイスを設計して、ポリジメチルシロキサンPDMS、Sylgard184DowChemicalMIと、標準的なマイクロ流体プロトロルに関して先に記載されたようなソフトリソグラフィVVickermanetalLabChip2008814681477SChungRetalLabChip20099269275とを使用して製作した。図19A~19Dを参照されたい。デバイスの直径は、約350mmであり、2つの独立した流路を有していた。流路の入口寸法は、約500μm幅×150μm高さであり、3つのCGSの寸法は、約4,100μm長さ×1,300μm幅×150μm高さであった。この特定のデバイスにおいて、出口において融合する2つの独立した流路が存在し図19A、そしてゲルポートを介して3つの異なる濃度のタイプ1コラーゲンゲルBDBiosciencesMAUSAで3つのCGSを満たした。各CGSは20個の台形の機械ポストを含んだ図19B。CGS内のヒト臍静脈血管細胞HUVECの血管網を作り出し、安定した成熟血管網を三次元CGS内に形成した。静止状態を有するチャネルで肺ガン細胞A549を共培養した。次に、広域スペクトルMMP阻害剤としてのGM6001、転移抑制剤対照としてのMMP2及びMMP9に対する特異的阻害剤、陰性対照としてのMMP7及びMMP13に対する特異的阻害剤などの抗転移性肺ガン薬物をデバイスに適用することができる。転移の一連のプロセス例えば、移動、脈管内侵入、血管外遊出を、定性的及び定量的に調べることができ、走化性因子を使用することなく行うことができる。結果および考察三次元CGS内での微小血管網の成熟HUVECの安定した血管網の形成は、CGS内の、播種密度、VEGFの濃度、及びコラーゲン濃度に依存した。3×106個のHUVEC/ml、40ng/mlのVEGF、及び2.0~2.5mg/mlのコラーゲンにおける三次元CGS内のHUVECの安定した血管網が収集された。図20A~20Bは、96時間後にCGS22.5mg/ml内で安定化した微小血管網を表す。血管成熟のシグナル伝達経路のためにVEGF40ng/mlを適用し、そして血管安定化に関する細胞-マトリックスの相互作用を支配するためにGM600124時間後12.5μMを適用した。図21A~21Bに示された管腔状の形成は、抗転移性ガン薬物のスクリーニングへの三次元血管網適用を示した。CGS内の微小血管網への肺ガン細胞の移動最初のHUVEC播種の96時間後にA549と共培養することによって、より好ましい移動及び脈管内侵入のステップを観察した。図22A~22Dは、三次元CGS2.0mg/ml内のA549の移動及び脈管内侵入の一連のステップを示す、マイクロ流体ガン転移系の例を表した。肺ガン細胞に対するMMP阻害剤としてのGM6001の適用96時間後の18時間の共培養においてGM600112.5μMを用いて、チャネルからCGS2へのA549肺ガン細胞の移動を示さなかった。対照的に、GM6001を用いない同じ共培養物からの移動を観察した図23A~23D。走化性因子を全く用いない静的条件又は一時的条件下でのA549の移動及び脈管内侵入の一連のステップを観察した。このマイクロ流体転移系は、移動及び/又は脈管内侵入を阻害する抗転移性ガン薬物をスクリーニングするために使用することができる。また、血管外遊出は、より好ましい定量的データを取得するために、様々な三次元マイクロ環境を時空間的に制御することによって観察することができる。本明細書で引用された、全ての、特許、公開された出願及び参考文献の教示は、その全体が参照により組み込まれている。本発明は、その例示的な実施態様を参照して具体的に示され且つ記載されているが、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の形態及び詳細における多様な変更を行うことができることを当業者は理解されるだろう。"