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公開番号2024126980
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023035787
出願日2023-03-08
発明の名称ゲル封入細胞製造装置及び細胞製造システム
出願人キヤノンメディカルシステムズ株式会社,キヤノン株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類C12M 3/00 20060101AFI20240912BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】ゲルに封入された加工済みの細胞を簡易且つ高品質に製造すること。
【解決手段】実施形態に係るゲル封入細胞製造装置は、第1液滴生成部、第2液滴生成部及びゲル封入細胞生成部を有する。第1液滴生成部は、加工された細胞を封入した第1の液滴を生成する。第2液滴生成部は、ゲル化剤を封入した第2の液滴を生成する。ゲル封入細胞生成部は、第1液滴生成部と第2液滴生成部とに流路を介して接続され、第1の液滴と第2の液滴とを融合し、ゲル化剤に由来するゲルに封入した細胞であるゲル封入細胞を生成する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
加工された細胞を封入した第１の液滴を生成する第１液滴生成部と、
ゲル化剤を封入した第２の液滴を生成する第２液滴生成部と、
前記第１液滴生成部と前記第２液滴生成部とに流路を介して接続され、前記第１の液滴と前記第２の液滴とを融合し、前記ゲル化剤に由来するゲルに封入した前記細胞であるゲル封入細胞を生成するゲル封入細胞生成部と、
を具備するゲル封入細胞製造装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１液滴生成部は、前記細胞と前記細胞を加工するための加工試薬とを混合して前記第１の液滴を生成する、請求項１記載のゲル封入細胞製造装置。
【請求項３】
前記第１液滴生成部は、
前記細胞が流通する第１流路と、
前記加工試薬が流通する第２流路と、
第１のオイルが流通する第３流路と、
前記第１流路、前記第２流路及び前記第３流路を合流し、前記第１のオイルにより、前記細胞と前記加工試薬とを封入した第３の液滴を生成する生成部と、
前記第３の液滴の内部における前記加工試薬による前記細胞の加工を促進し、前記第１の液滴を生成する促進部と、を有する、
請求項２記載のゲル封入細胞製造装置。
【請求項４】
前記促進部は、前記第３の液滴を保留するための容器であり、温度調節器により至適温度に調整される加工促進容器を有する、請求項３記載のゲル封入細胞製造装置。
【請求項５】
前記促進部は、前記第３の液滴の粒径に比して幅の狭い流路を有する、請求項３記載のゲル封入細胞製造装置。
【請求項６】
前記第２液滴生成部は、
前記ゲル化剤が流通する第５流路と、
第２のオイルが流通する第６流路と、
前記第５流路及び前記第６流路が合流し、前記第２のオイルにより、前記ゲル化剤を封入した前記第２の液滴を生成する第７流路と、を有する、
請求項５記載のゲル封入細胞製造装置。
【請求項７】
前記ゲル封入細胞生成部は、
前記第１の液滴と前記第２の液滴とを融合して融合液滴を生成する融合部と、
前記ゲル封入細胞を生成するために、前記融合液滴に、前記ゲル化剤による前記細胞のゲル化を誘導するための刺激を与える刺激導入部と、を有する、
請求項１記載のゲル封入細胞製造装置。
【請求項８】
前記融合部は、
前記第１の液滴と前記第２の液滴とを保留するための保留容器と、
前記保留容器に保留している前記第１の液滴と前記第２の液滴とに、融合を誘発するための電場を印加するための電極とを有する、
請求項７記載のゲル封入細胞製造装置。
【請求項９】
前記ゲル封入細胞生成部は、前記融合部と前記刺激導入部との間に設けられ、前記融合液滴の内部において前記ゲル化剤と前記細胞とを撹拌するための撹拌流路を有する撹拌部を更に備える、請求項７記載のゲル封入細胞製造装置。
【請求項１０】
前記刺激は、前記ゲル化剤に応じた架橋剤、酸又はイオンを含む試薬であり、
前記刺激導入部は、前記撹拌流路に接続され、前記融合液滴と前記試薬を含む第３のオイルとを保留するための保留容器とを有する、
請求項９記載のゲル封入細胞製造装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書及び図面に開示の実施形態は、ゲル封入細胞製造装置及び細胞製造システムに関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
細胞に核酸等を導入するトランスフェクション等の細胞加工が行われている。トランスフェクションの手法としてリポプレックス等があるが、浮遊細胞では導入効率が低いことが知られている。マイクロ流体技術を用いて液滴の微小空間内に細胞とトランフェクション試薬とを封入することで、バルクでのトランスフェクションよりも効率が高くなる技術（以下、技術１）が知られている。また、マイクロ流路を利用して１細胞を液滴内に封入してからゲル化し培養する技術（以下、技術２）が知られている。例えば、アルギン酸がＣａ
２＋
によってゲル化する現象を利用し、Ｃａ
２＋
をキレートしているＣａ－ＮＴＡ（Nitrilotriacetic acid）を液滴内に共封入し、Ｃａ－ＮＴＡが低ｐＨ環境下でＣａ
２＋
を放出する性質を利用して、酸が含まれたオイルを液滴に反応させることで液滴内のゲル化を促進させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２０／０６６３０６号
【非特許文献】
【０００４】
Fangyuan Chen等、”Chemical Transfection of Cells in Picoliter Aqueous Droplets in Fluorocarbon Oil”、Anal. Chem、2011年,83巻,22号,p.8816-8820
Xuan Li等、”Lipoplex-Mediated Single-Cell Transfection via Droplet Microfluidics”、Small、2018年9月10日、Vol.14、Issue 40
Fei Shao等、”Microfluidic Encapsulation of Single Cells by Alginate Microgels Using a Trigger-Gellified Strategy”、Frontiers in Bioengineering and Biotechnology、2020年10月14日、Vol.8、Article 583065
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液滴内でのトランスフェクション後に細胞を１細胞ずつ培養する方法として、技術１及び技術２を組み合わせることが考えられる。しかしながら、リポフェクションの様な正電荷を有する脂質と負電荷を有する核酸等の物質とで複合体を形成して細胞に導入する手法では、一般的にゲル化に用いられるアルギン酸ナトリウムやヒアルロン酸ナトリウムといった材料の静電特性により、細胞への導入効率が減少する虞がある。また、ゲル化剤は、粘度が高いため、液滴内での撹拌の効率が悪く、細胞に導入する物質との衝突回数が減り、導入効率が落ちる虞がある。
【０００６】
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、ゲルに封入された加工済みの細胞を簡易且つ高品質に製造することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係るゲル封入細胞製造装置は、基盤と、前記基盤に設けられ、加工された細胞を封入した第１の液滴を生成する第１液滴生成部と、前記基盤に設けられ、ゲル化剤を封入した第２の液滴を生成する第２液滴生成部と、前記基盤に設けられ、前記第１液滴生成部と前記第２液滴生成部とに流路を介して接続され、前記第１の液滴と前記第２の液滴とを融合し、前記ゲル化剤に由来するゲルに封入した前記細胞であるゲル封入細胞を生成するゲル封入細胞生成部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態に係るゲル封入細胞製造システムの構成例を示す図である。
図２は、図１に示すゲル封入細胞製造装置の構成例を模式的に示す図である。
図３は、図２に示す第１液滴生成部の構造例を模式的に示す図である。
図４は、図２に示す第２液滴生成部の構造例を模式的に示す図である。
図５は、図２に示すゲル封入細胞生成部の構造例を模式的に示す図である。
図６は、図１に示すゲル封入細胞製造システムの制御装置の構成例を示す図である。
図７は、第１実施形態に係るゲル封入細胞製造システムによるゲル封入細胞の製造処理の処理手順を示す図である。
図８は、図７に示す第１の液滴の生成過程（ＳＡ２）を模式的に示す図である。
図９は、図７に示す第２の液滴の生成過程（ＳＡ５）を模式的に示す図である。
図１０は、図７に示すゲル封入細胞の生成過程（ＳＡ６～ＳＡ８）を模式的に示す図である。
図１１は、変形例２に係る狭窄流路によるメカノポレーションを模式的に示す図である。
図１２は、第２実施形態に係る細胞培養システムの構成例を示す図である。
図１３は、第２実施形態に係る細胞培養システムによるゲル封入細胞の培養処理の処理手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係るゲル封入細胞製造装置及び細胞培養システムについて詳細に説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るゲル封入細胞製造システム１００の構成例を示す図である。図１に示すように、ゲル封入細胞製造システム１００は、ゲルに封入された細胞加工済の細胞（以下、ゲル封入細胞）を製造する機械システムである。ゲル封入細胞製造システム１００は、ゲル封入細胞製造装置２００と制御装置３００とを含む。ゲル封入細胞製造装置２００は、ゲル封入細胞を製造するための各種構造が形成された基盤状の装置である。制御装置３００は、ゲル封入細胞製造装置２００に対する各種物質の吐出及び回収、各種機器の制御等を行う機械装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

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