JP7633847B2 - 物質導入装置及び物質導入ユニット - Google Patents

Description

本開示は、物質導入装置及び物質導入ユニットに関する。

従来、エレクトロポレーションによりＤＮＡ等の物質を導入した細胞を大量に獲得する技術が知られている。例えば、特許文献１には、細胞と細胞に導入する物質とを含む細胞懸濁液を収納した多数のウェルに対して電圧を印加し、エレクトロポレーションを実施するエレクトロポレーション装置が開示されている。

特開２０１８－１４９１６号公報

エレクトロポレーションでは、１回の処理対象とする細胞懸濁液の量、処理が行われる容器の容積、電圧を印加する電極対の距離等の環境要因によって、電極対に印加する電圧の電圧値又は印加する時間等、最適なエレクトロポレーションの実施条件が異なる。そのため、例えば、キュベット等の容器で小量の細胞を対象にしたエレクトロポレーションの実施条件が確立された場合であっても、１回の処理対象とする細胞懸濁液の量を増やすために異なる容器でエレクトロポレーションを実施する際には、異なる容器にて、再度、実施条件を設定しなおす必要があった。

特許文献１に記載された装置のように、装置が備えるウェルの数を増やすことで、同じ実施条件の下、１回のエレクトロポレーションの対象とする細胞懸濁液の総量を増やすことができる。その一方で、複数のウェルに細胞懸濁液を注入し、或いは、複数のウェルから細胞懸濁液を回収する必要があるため、ウェルの数を増やすことに伴い、装置を利用するための作業の煩雑さも増加してしまう。そのため、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する技術の更なる有用性の向上が求められている。

かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する技術の有用性を向上させる、物質導入装置及び物質導入ユニットを提供することにある。

本開示の一実施形態に係る物質導入装置は、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する物質導入装置であって、前記細胞及び前記物質を含む細胞懸濁液を収容可能な収容空間を区画する、導電性材料で形成された収容部と、前記収容部を対向した位置で挟み込み可能な第１電極部及び第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方は、前記第１電極部及び前記第２電極部が前記収容部を挟み込んだ状態にて、前記収容部の外面を押圧して前記収容空間を複数の小室に区画可能な枠を備える。

本開示の一実施形態に係る物質導入装置では、前記枠は、前記第１電極部及び前記第２電極部の対向方向に沿って見た平面視で、格子状に配置されていることが好ましい。

本開示の一実施形態に係る物質導入装置では、前記第１電極部は、複数の第１電極を備え、前記第２電極部は、複数の第２電極を備え、前記第１電極部及び前記第２電極部が前記収容部を挟み込んだ状態にて、前記複数の小室のそれぞれが、前記複数の第１電極のいずれか１つと前記複数の第２電極のいずれか１つとによって挟み込まれることが好ましい。

本開示の一実施形態に係る物質導入装置では、前記収容部は、可撓性を有する袋状であることが好ましい。

本開示の一実施形態に係る物質導入装置では、前記収容部は、前記物質導入装置から取り外し可能であることが好ましい。

本開示の一実施形態に係る物質導入装置は、前記収容部は、前記細胞懸濁液を前記収容空間に注入する方向に前記細胞懸濁液の流れを規定する注入ポートと、前記細胞懸濁液を前記収容空間から放出する方向に前記細胞懸濁液の流れを規定する放出ポートと、を備えることが好ましい。

本開示の一実施形態に係る物質導入ユニットは、エレクトロポレーションによる細胞への物質の導入に用いられる物質導入ユニットであって、前記細胞及び前記物質を含む細胞懸濁液を収容可能な収容空間を区画する、導電性材料で形成された収容部と、前記収容部を対向した位置で挟み込み可能な第１電極部及び第２電極部と、を備え、前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方は、前記第１電極部及び前記第２電極部が前記収容部を挟み込んだ状態にて、前記収容部の外面を押圧して前記収容空間を複数の小室に区画可能な枠を備える。

本開示に係る物質導入装置及び物質導入ユニットによれば、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する技術の有用性を向上させることができる。

一実施形態に係る物質導入装置の概略構成を示す、概略図である。 図１に示される物質導入ユニットのＩ－Ｉ’における断面図である。 第１電極部及び第２電極部により収容部が挟み込まれていない状態での、図２と同じ位置における物質導入ユニットの断面図である。 図１に示される第１電極部を、第１電極部の第１電極面に垂直方向に沿って見た平面視での平面図である。

以下、本開示の実施形態に係る物質導入装置１及び物質導入ユニット２について、図面を参照して説明する。

各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付している。本実施形態の説明において、同一又は相当する部分については、説明を適宜省略又は簡略化する。

本開示の実施形態に係る物質導入装置１は、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する。エレクトロポレーションは、細胞及び細胞に導入する物質を含む細胞懸濁液に電気パルス等を印加することにより、細胞の細胞膜に穴をあけ、物質を細胞内に導入する方法である。エレクトロポレーションは、電気穿孔法とも呼ばれる。本実施形態では、細胞懸濁液は、例えば、動物細胞又は大腸菌等の細胞と、遺伝子、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）、リボ核酸（ＲＮＡ）、核酸、タンパク質、低分子化合物、脂質分子、又はリポソーム等の物質とを、緩衝液（バッファ）に懸濁させたものである。

図１を参照して、本開示の一実施形態に係る物質導入装置１について説明する。図１は、物質導入装置１の概略構成を示す、概略図である。図１に示されるように、物質導入装置１は、物質導入ユニット２と、電圧印加部３と、保持部４と、制御部５とを備えている。

物質導入ユニット２は、エレクトロポレーションによる細胞への物質の導入に用いられる。図２及び図３に示されるように、物質導入ユニット２は、第１電極部２１と、第２電極部２２と、収容部２３と、ポート２４と、を備えている。図２は、図１に示される物質導入ユニット２のＩ－Ｉ’における断面図である。図３は、第１電極部２１及び第２電極部２２により収容部２３が挟み込まれていない状態での、図２と同じ位置における物質導入ユニット２の断面図である。

物質導入ユニット２は、図１に示されるように、物質導入装置１の保持部４に取り付けられることで、物質導入装置１に固定される。具体的には、図３に矢印で示されるように、保持部４が、第１電極部２１の第１電極面２１Ａとは反対側の面と、第２電極部２２の第２電極面２２Ａとは反対側の面とを押圧して、図２に示されるように、第１電極部２１及び第２電極部２２が対向した位置で収容部２３を挟み込んだ状態とされる。このようにして、物質導入ユニット２が、物質導入装置１の保持部４に取り付けられる。このため、本実施形態では、物質導入ユニット２が、物質導入装置１から取り外し可能であり、さらに、収容部２３が、物質導入ユニット２から取り外し可能である。これにより、エレクトロポレーション実施後に物質導入ユニット２を物質導入装置１から取り外して、物質導入ユニット２の収容部２３を、エレクトロポレーションにより細胞に物質が導入された導入済みの細胞懸濁液が収容された容器として持ち運ぶことができる。以下、説明の便宜上、物質導入装置１に物質導入ユニット２が固定された状態において、第１電極部２１及び第２電極部２２が対向する方向を、第１電極部２１及び第２電極部２２の対向方向、或いは、単に「対向方向」と記載する場合がある。ただし、物質導入ユニット２を構成する第１電極部２１、第２電極部２２、収容部２３、及びポート２４の少なくとも１つが、物質導入装置１と一体として形成され、物質導入装置１から取り外し可能でなくてもよい。

第１電極部２１は、複数の第１電極２１１を備える。具体的には、図４に示されるように、第１電極部２１は、矩形板状の電極保持部２１Ｂと、この電極保持部２１Ｂ上に並べて配置され、全体で平坦な第１電極面２１Ａを構成する矩形板状の複数の第１電極２１１と、を備える。換言すれば、第１電極面２１Ａは、同一平面内に配置される複数の第１電極２１１の電極面により構成されている。図４は、図１に示される第１電極部２１を、第１電極部２１の第１電極面２１Ａに垂直方向に沿って見た平面視での平面図である。本実施形態では、複数の第１電極２１１として、３５個の電極が、５×７の二次元配列で、電極保持部２１Ｂ上に配置されている。ただし、第１電極部２１が備える第１電極２１１の個数は２以上の任意の自然数とされてよく、第１電極２１１は、一次元配列又は二次元配列など、任意の配置で第１電極面２１Ａを構成してよい。また、第１電極部２１の電極保持部２１Ｂ及び第１電極２１１の形状は、板状に限られず、複数の第１電極２１１の全体で第１電極面２１Ａを構成可能な任意の形状とされてよい。第１電極２１１は、例えば、金属又は導電性ポリマー等、通電可能な材料で形成される。また、電極保持部２１Ｂなどの第１電極部２１の第１電極２１１以外の部分は、例えばプラスチック、ガラス、シリコン、又はクォーツ等の絶縁材料で形成されていてもよい。

第１電極部２１は、枠２１２を備える。図２及び図３に示されるように、第１電極部２１の枠２１２は、第１電極部２１及び第２電極部２２が収容部２３を挟み込んだ状態にて、収容部２３の外面を押圧して収容部２３の収容空間２３Ａを複数の小室２３Ｂに区画可能である。具体的には、枠２１２は、第１電極部２１の第１電極面２１Ａから第１電極面２１Ａに対して垂直方向に突出している。より具体的には、枠２１２は、複数の第１電極２１１の間の位置で、電極保持部２１Ｂから突出している。また、枠２１２は、複数の第１電極２１１により構成される第１電極面２１Ａよりも突出している。枠２１２は、電極保持部２１Ｂと一体で成形されてもよいし、電極保持部２１Ｂに接着等により固定されてもよい。また、枠２１２は、電極保持部２１Ｂに接着等されることなく、電極保持部２１Ｂから着脱可能であってもよい。枠２１２が電極保持部２１Ｂから着脱可能である場合、収容部２３に区画すべき小室２３Ｂの容量又は形状等に応じて、枠２１２が交換されてもよい。図４に示されるように、枠２１２は、第１電極部２１の第１電極面２１Ａに垂直方向に沿って見た平面視、即ち、第１電極部２１及び第２電極部２２の対向方向に沿って見た平面視で、格子状に配置されていてもよい。これにより、収容部２３に区画される小室２３Ｂの容量又は形状を均一にすることができるとともに、第１電極部２１及び第２電極部２２が収容部２３を挟み込んだ状態にて、第１電極部２１の枠２１２が収容部２３の外面に対して均等に力を加えることができる。なお、本実施形態では、枠２１２の突出量が第１電極面２１Ａの面内方向の位置によらず略一定である。また、本実施形態では、格子状の枠２１２が、第１電極部２１及び第２電極部２２の対向方向に沿って見た平面視で、第１電極面２１Ａに配置された複数の第１電極２１１のそれぞれを囲むように配置されている。枠２１２は、例えばプラスチック、ガラス、シリコン、又はクォーツ等の絶縁材料で形成されていてもよい。枠２１２には、第１電極部２１及び第２電極部２２が収容部２３を挟み込んだ状態にて、ポート２４を避けるように、凹状の切り欠きが設けられていてもよい。

第２電極部２２は、複数の第２電極２２１を備える。本実施形態では、第２電極部２２は、第１電極部２１と同一の形状とされる。具体的には、第２電極部２２は、矩形板状の電極保持部２２Ｂと、この電極保持部２２Ｂ上に並べて配置され、全体で平坦な第２電極面２２Ａを構成する矩形板状の複数の第２電極２２１と、を備える。換言すれば、第２電極面２２Ａは、同一平面内に配置される複数の第２電極２２１の電極面により構成されている。本実施形態では、複数の第２電極２２１として、３５個の電極が、５×７の二次元配列で、電極保持部２２Ｂ上に配置されている。ただし、第２電極部２２が備える第２電極２２１の個数は２以上の任意の自然数とされてよく、第２電極２２１は、一次元配列又は二次元配列など、任意の配置で第２電極面２２Ａを構成してよい。また、第２電極部２２の電極保持部２２Ｂ及び第２電極２２１の形状は、板状に限られず、複数の第２電極２２１の全体で第２電極面２２Ａを構成可能な任意の形状とされてよい。第２電極２２１は、例えば、金属又は導電性ポリマー等、通電可能な材料で形成される。また、電極保持部２２Ｂなどの第２電極部２２の第２電極２２１以外の部分は、例えばプラスチック、ガラス、シリコン、又はクォーツ等の絶縁材料で形成されていてもよい。本実施形態では、第１電極部２１と第２電極部２２とは同一の形状であるものとするが、この限りではない。

第２電極部２２は、枠２２２を備える。図２及び図３に示されるように、第２電極部２２の枠２１２は、第１電極部２１及び第２電極部２２が収容部２３を挟み込んだ状態にて、収容部２３の外面を押圧して収容部２３の収容空間２３Ａを複数の小室２３Ｂに区画可能である。具体的には、枠２２２は、第２電極部２２の第２電極面２２Ａから第２電極面２２Ａに対して垂直方向に突出している。より具体的には、枠２２２は、複数の第２電極２２１の間の位置で、電極保持部２２Ｂから突出している。また、枠２２２は、複数の第２電極２２１により構成される第２電極面２２Ａよりも突出している。枠２２２は、電極保持部２２Ｂと一体で成形されてもよいし、電極保持部２２Ｂに接着等により固定されてもよい。また、枠２２２は、電極保持部２２Ｂに接着等されることなく、電極保持部２２Ｂから着脱可能であってもよい。枠２２２が電極保持部２２Ｂから着脱可能である場合、収容部２３に区画すべき小室２３Ｂの容量又は形状等に応じて、枠２２２が交換されてもよい。第１電極部２１の枠２１２と同様に、枠２２２は、第２電極部２２の第２電極面２２Ａに垂直方向に沿って見た平面視、即ち、第１電極部２１及び第２電極部２２の対向方向に沿って見た平面視で、格子状に配置されていてもよい。これにより、収容部２３に区画される小室２３Ｂの容量又は形状を均一にすることができるとともに、第１電極部２１及び第２電極部２２が収容部２３を挟み込んだ状態にて、第２電極部２２の枠２２２が収容部２３の外面に対して均等に力を加えることができる。なお、本実施形態では、枠２２２の突出量が第２電極面２２Ａの面内方向の位置によらず略一定である。また、本実施形態では、格子状の枠２２２が、第１電極部２１及び第２電極部２２の対向方向に沿って見た平面視で、第２電極面２２Ａに配置された複数の第２電極２２１のそれぞれを囲むように配置されている。枠２２２は、例えばプラスチック、ガラス、シリコン、又はクォーツ等の絶縁材料で形成されていてもよい。枠２２２には、第１電極部２１及び第２電極部２２が収容部２３を挟み込んだ状態にて、ポート２４を避けるように、凹状の切り欠きが設けられていてもよい。

収容部２３は、細胞と細胞に導入する物質とを含む細胞懸濁液を収容するように構成されている。図３に示されるように、収容部２３は、細胞懸濁液を収容可能な収容空間２３Ａを区画している。収容部２３は、導電性ポリマー等の導電性材料で形成された容器である。収容部２３の容量は、１回のエレクトロポレーションで処理される細胞懸濁液の量に応じて任意に定められるが、例えば、１０ミリリットルから１００ミリリットルである。

収容部２３は、可撓性を有する袋状の容器とされてもよい。収容部２３は、第１電極部２１及び第２電極部２２により挟み込まれることで、第１電極部２１及び第２電極部２２の形状に沿って収容部２３の形状が変形するように、第１電極部２１及び第２電極部２２の材料よりも柔らかい材料とされる。

図２に示されるように、第１電極部２１及び第２電極部２２が収容部２３を挟み込んだ状態にて、第１電極部２１の枠２１２及び第２電極部２２の枠２２２は、それぞれ収容部２３の外面を押圧して収容部２３の収容空間２３Ａを複数の小室２３Ｂに区画することができる。このとき、収容部２３が可撓性を有することによって、収容部２３が第１電極部２１及び第２電極部２２に挟み込まれた状態にて、収容部２３の外面と第１電極部２１及び第２電極部２２のそれぞれとの間に隙間が生じにくくなる。そして、収容部２３が第１電極部２１及び第２電極部２２に挟み込まれた状態にて、複数の小室２３Ｂのそれぞれが、複数の第１電極２１１のいずれか１つと複数の第２電極２２１のいずれか１つとによって挟み込まれる。

このとき、小室２３Ｂの容量、小室２３Ｂを挟む第１電極２１１及び第２電極２２１の大きさ及び距離などの条件を、事前の実験にてキュベット等の容器を用いて確立された、小量の細胞を対象にしたエレクトロポレーションの実施条件と同一とすることで、実施条件を設定しなおすことなく、収容部２３に区画される小室２３Ｂの数に応じて、１回の処理対象とする細胞懸濁液の量を増やすことができる。小室２３Ｂの容量は、事前の実験において１回のエレクトロポレーションで処理される細胞懸濁液の量に応じて任意に定められるが、例えば、１０マイクロリットルから１０ミリリットルであり、望ましくは１００マイクロリットルから１ミリリットルである。

本実施形態では、第１電極部２１の枠２１２と第２電極部２２の枠２２２とは、第１電極部２１及び第２電極部２２の対向方向にて、収容部２３の第１電極部２１側の外面と第２電極部２２側の外面とを接触させるように、換言すれば、収容空間２３Ａを分断するように、収容部２３を挟み込むことができる。これにより、第１電極部２１の枠２１２と第２電極部２２の枠２２２との間に、エレクトロポレーションにおいて電気パルスが届かないデッドボリュームが生じにくい。一方で、第１電極部２１の枠２１２と第２電極部２２の枠２２２とは、第１電極部２１及び第２電極部２２の対向方向にて、収容部２３の第１電極部２１側の外面と第２電極部２２側の外面とを接触させないように、換言すれば、収容空間２３Ａを完全には分断しないように、収容部２３を挟み込んでもよい。これにより、収容部２３の外面に過度な負荷が掛かって収容部２３が破損することを未然に防ぐことができる。

また、本実施形態では、第１電極部２１及び第２電極部２２が、それぞれ枠２１２及び２２２を備えているが、この限りではない。第１電極部２１及び第２電極部２２のいずれか一方が、枠２１２又は２２２を備えていてもよい。例えば、第１電極部２１のみが枠２１２を備えていてもよい。かかる場合、第１電極部２１の枠２１２と第２電極部２２の電極保持部２２Ｂとにより収容部２３の外面を挟み込んで、収容部２３の収容空間２３Ａを複数の小室２３Ｂに区画することができる。同様に、第２電極部２２のみが枠２２２を備えていてもよい。

ポート２４は、細胞懸濁液を収容部２３の収容空間２３Ａに注入可能、又は収容部２３の収容空間２３Ａから放出可能な筒状部材である。ポート２４は、例えば、開閉式のバルブを備える。かかる場合、ポート２４のバルブが開かれることで、収容部２３の収容空間２３Ａへの細胞懸濁液の注入、或いは収容部２３の収容空間２３Ａからの細胞懸濁液の放出が可能となる。

ポート２４には、注入ポート２４Ａと、放出ポート２４Ｂと、が含まれていてもよい。注入ポート２４Ａ及び放出ポート２４Ｂは、それぞれ逆止弁等を備え、内部を流れる細胞懸濁液の流れを規定する。注入ポート２４Ａは、細胞懸濁液を収容部２３の収容空間２３Ａに注入する方向に細胞懸濁液の流れを規定する。注入ポート２４Ａは、エレクトロポレーションが行われる前の細胞懸濁液が収容されている導入前バッグ１０と送液チューブで接続されてもよい。放出ポート２４Ｂは、細胞懸濁液を収容部２３の収容空間２３Ａから放出する方向に細胞懸濁液の流れを規定する。放出ポート２４Ｂは、エレクトロポレーションが行われた後の細胞懸濁液が収容される導入済みバッグ１１と送液チューブで接続されてもよい。これにより、収容部２３の収容空間２３Ａへの細胞懸濁液の注入及び放出が容易になり、物質導入ユニット２の利便性が更に向上する。本実施形態では、注入ポート２４Ａ及び放出ポート２４Ｂは、第１電極部２１及び第２電極部２２の対向方向に沿って見た平面視で、収容部２３を挟む両側の位置に設けられている。なお、本実施形態では、細胞及び細胞に導入する物質が予め緩衝液（バッファ）に懸濁された細胞懸濁液が使用されるものとして説明するが、この限りではない。例えば、細胞を含む細胞懸濁液と、細胞に導入する物質とが、収容部２３の収容空間２３Ａに流し込まれるタイミングで混合されてもよく、或いは、別々のタイミングで収容部２３の収容空間２３Ａに流し込まれ、収容部２３の収容空間２３Ａで混合されてもよい。

再び図１を参照して、電圧印加部３は、第１電極部２１及び第２電極部２２の間に電圧を印加する。電圧印加部３は、例えば、蓄電池又は乾電池等を含んでいてもよい。また、電圧印加部３は、例えば、外部電源より電力供給を受けるためのアダプタ等を備え、外部電源から電力供給を受け付ける構成であってもよい。電圧印加部３は、図１に実線で示されるように、第１電極部２１及び第２電極部２２のそれぞれと導線等により電力供給可能に接続されている。より具体的には、電圧印加部３は、収容部２３に区画された複数の小室２３Ｂのそれぞれを挟む第１電極２１１及び第２電極２２１のペアの間に電圧を印加する。電圧印加部３は、複数の第１電極２１１及び第２電極２２１のペアに、順次電圧を印加する構成であってもよく、或いは、同時に電圧を印加する構成であってもよい。電圧印加部３が複数の小室２３Ｂのそれぞれを挟む第１電極２１１及び第２電極２２１のペアの間に所定の電圧を印加することで、小室２３Ｂに収容された細胞懸濁液に電圧が印加され、エレクトロポレーションにより細胞に物質が導入される。このように、収容部２３に区画された小室２３Ｂに収容された細胞懸濁液ごとにエレクトロポレーションを実施できるため、小室２３Ｂの数を増やすことで、エレクトロポレーションの実施条件を変更することなく、１回の処理対象とする細胞懸濁液の量を増やすことができる。

保持部４は、物質導入ユニット２を保持する。本実施形態では、保持部４は、第１保持部材４１と、第２保持部材４２と、を備える。保持部４において、第１保持部材４１及び第２保持部材４２の一方は、第１電極部２１及び第２電極部２２の一方を支持する。これにより、物質導入ユニット２は、保持部４に保持される。本実施形態では、第２保持部材４２が、物質導入ユニット２の第２電極部２２を、第２電極面２２Ａと反対の面側から支持するように構成されている。すなわち、本実施形態では、物質導入ユニット２は、保持部４の第２保持部材４２により支持されることにより、保持部４に保持される。保持部４は、第１保持部材４１により、第１電極部２１の第１電極面２１Ａとは反対側の面から、第１電極部２１を押圧し、第２保持部材４２により、第２電極部２２の第２電極面２２Ａとは反対側の面から、第２電極部２２を押圧して、物質導入ユニット２を挟み込むことができる。ただし、保持部４は、物質導入ユニット２を保持可能な任意の構造とされてもよい。保持部４は、例えばプラスチック、ガラス、シリコン、又はクォーツ等の絶縁材料で形成される。

制御部５は、例えば、メモリ５１とプロセッサ５２とを含む。制御部５として、例えば、エレクトロポレータ、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、又はタブレット端末等のコンピュータが使用されてもよい。

メモリ５１は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、又は光メモリ等である。メモリ５１は、例えば主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能する。メモリ５１は、物質導入装置１の動作に用いられる任意の情報を記憶する。例えば、メモリ５１は、システムプログラム、アプリケーションプログラム、又は組み込みソフトウェア等を記憶する。

プロセッサ５２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサ等であってもよい。プロセッサ５２は、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用回路を含んでもよい。

制御部５は、図１に破線で示されるように、電圧印加部３と、有線又は無線により通信可能に接続されている。これによって、制御部５は、物質導入装置１の機能を実現させるために、電圧印加部３等の構成要素を制御する。具体的には、制御部５は、電圧印加部３を制御して、第１電極部２１及び第２電極部２２の間に所定の電圧を印加することができる。

以下に、本実施形態に係る物質導入装置１の動作例を説明する。はじめに、物質導入装置１の収容部２３は、注入ポート２４Ａを介して、エレクトロポレーションが行われる前の細胞懸濁液が収容されている導入前バッグ１０に接続され、放出ポート２４Ｂを介して、エレクトロポレーションが行われた後の細胞懸濁液が収容される導入済みバッグ１１に接続されているものとする。

収容部２３の収容空間２３Ａに、注入ポート２４Ａを介して、導入前バッグ１０から細胞懸濁液が注入される。これにより、収容部２３が、内部の収容空間２３Ａに細胞及び物質を含む細胞懸濁液を収容する。収容部２３に細胞懸濁液が注入された後、注入ポート２４Ａは閉じられる。

第１電極部２１及び第２電極部２２が対向した位置で収容部２３を挟み込んだ状態で、物質導入ユニット２が物質導入装置１の保持部４に取り付けられる。これにより、第１電極部２１及び第２電極部２２が収容部２３を挟み込むことで、第１電極部２１の枠２１２及び第２電極部２２の枠２２２が収容部２３の外面を押圧して収容空間２３Ａを複数の小室２３Ｂに区画する。

電圧印加部３が、第１電極部２１と第２電極部２２との間に電圧を印加する。電圧印加部３が、収容部２３に区画された複数の小室２３Ｂのそれぞれを挟む、複数の第１電極２１１及び第２電極２２１のペアの間に所定の電圧を印加することで、小室２３Ｂに収容された細胞懸濁液に電圧が印加され、エレクトロポレーションにより細胞に物質が導入される。

エレクトロポレーション実施後、物質導入ユニット２が物質導入装置１の保持部４から取り外される。これにより、収容部２３が第１電極部２１及び第２電極部２２から解放される。

収容部２３の収容空間２３Ａから、放出ポート２４Ｂを介して、導入済みバッグ１１に細胞懸濁液が放出される。その際に、注入ポート２４Ａから収容空間２３Ａにエアー又は緩衝液が注入されてもよい。これにより、収容部２３の収容空間２３Ａにある細胞懸濁液を残さずに回収することができる。或いは、収容部２３が物質導入装置１から取り外され、導入済みの細胞懸濁液が収容された容器として用いられてもよい。

以上述べたように、本開示に係る物質導入装置１は、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する物質導入装置１である。物質導入装置１は、細胞及び物質を含む細胞懸濁液を収容可能な収容空間２３Ａを区画する、導電性材料で形成された収容部２３と、収容部２３を対向した位置で挟み込み可能な第１電極部２１及び第２電極部２２と、第１電極部２１と第２電極部２２との間に電圧を印加する電圧印加部３と、を備える。第１電極部２１及び第２電極部２２の少なくとも一方は、第１電極部２１及び第２電極部２２が収容部２３を挟み込んだ状態にて、収容部２３の外面を押圧して収容空間２３Ａを複数の小室２３Ｂに区画可能な枠２１２又は２２２を備える。かかる構成によれば、物質導入装置１は、収容部２３に区画された小室２３Ｂに収容された細胞懸濁液ごとにエレクトロポレーションを実施できるため、エレクトロポレーションの実施条件を変更することなく、１回の処理対象とする細胞懸濁液の量を増やすことができる。さらに、物質導入装置１は、第１電極部２１及び第２電極部２２で収容部２３を挟み込むことにより、収容部２３の収容空間２３Ａを複数の小室２３Ｂに区画し、第１電極部２１及び第２電極部２２から収容部２３を開放することで、もとの収容部２３の収容空間２３Ａに戻すことができる。このため、同一のエレクトロポレーションの実施条件を適用可能な複数の容器を用意して、容器ごとに細胞懸濁液を注入し、或いは容器ごとに細胞懸濁液を回収するような煩雑な操作をする必要がなくなる。したがって、物質導入装置１は、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する技術の有用性を向上させることができる。

本開示に係る物質導入装置１では、枠２１２又は２２２は、第１電極部２１及び第２電極部２２の対向方向に沿って見た平面視で、格子状に配置されていることが好ましい。かかる構成によれば、物質導入装置１は、収容部２３に区画される小室２３Ｂの容量又は形状を均一にすることができるとともに、第１電極部２１及び第２電極部２２が収容部２３を挟み込んだ状態にて、第１電極部２１の枠２１２が収容部２３の外面に対して均等に力を加えることができる。

本開示に係る物質導入装置１では、第１電極部２１は、複数の第１電極２１１を備え、第２電極部２２は、複数の第２電極２２１を備え、第１電極部２１及び第２電極部２２が収容部２３を挟み込んだ状態にて、複数の小室２３Ｂのそれぞれが、複数の第１電極２１１のいずれか１つと複数の第２電極２２１のいずれか１つとによって挟み込まれることが好ましい。かかる構成によれば、物質導入装置１は、複数の小室２３Ｂに収容された細胞懸濁液ごとに、個別に電圧を印加して、エレクトロポレーションを実施することができる。例えば、物質導入装置１は、複数の小室２３Ｂの全てに対して同時に電圧を印加してもよく、或いは、複数の小室２３Ｂに対して順次電圧を印加してもよい。

本開示に係る物質導入装置１では、収容部２３は、可撓性を有する袋状であることが好ましい。かかる構成によれば、第１電極部２１及び第２電極部２２が収容部２３を挟み込んで、収容部２３の外面を押圧して収容空間２３Ａを複数の小室２３Ｂに区画する際に、収容部２３の外面と第１電極部２１及び第２電極部２２のそれぞれとの間に隙間が生じにくくなる。

本開示に係る物質導入装置１では、収容部２３は、物質導入装置１から取り外し可能であることが好ましい。かかる構成によれば、エレクトロポレーション実施後、収容部２３を、物質導入装置１及び物質導入ユニット２から取り外して、導入済みの細胞懸濁液が収容された容器として持ち運ぶことができる。

本開示に係る物質導入装置１では、収容部２３は、細胞懸濁液を収容空間２３Ａに注入する方向に細胞懸濁液の流れを規定する注入ポートと、細胞懸濁液を収容空間２３Ａから放出する方向に細胞懸濁液の流れを規定する放出ポートと、を備えることが好ましい。かかる構成によれば、収容部２３の収容空間２３Ａへの細胞懸濁液の注入及び放出が容易になり、物質導入装置１の利便性が更に向上する。

本開示に係る物質導入ユニット２は、エレクトロポレーションによる細胞への物質の導入に用いられる物質導入ユニット２である。物質導入ユニット２は、細胞及び物質を含む細胞懸濁液を収容可能な収容空間２３Ａを区画する、導電性材料で形成された収容部２３と、収容部２３を対向した位置で挟み込み可能な第１電極部２１及び第２電極部２２と、を備える。第１電極部２１及び第２電極部２２の少なくとも一方は、第１電極部２１及び第２電極部２２が収容部２３を挟み込んだ状態にて、収容部２３の外面を押圧して収容空間２３Ａを複数の小室２３Ｂに区画可能な枠２１２又は２２２を備える。かかる構成によれば、物質導入ユニット２は、収容部２３に区画された小室２３Ｂに収容された細胞懸濁液ごとにエレクトロポレーションを実施できるため、エレクトロポレーションの実施条件を変更することなく、１回の処理対象とする細胞懸濁液の量を増やすことができる。さらに、物質導入ユニット２は、第１電極部２１及び第２電極部２２で収容部２３を挟み込むことにより、収容部２３の収容空間２３Ａを複数の小室２３Ｂに区画し、第１電極部２１及び第２電極部２２から収容部２３を開放することで、もとの収容部２３の収容空間２３Ａに戻すことができる。このため、同一のエレクトロポレーションの実施条件を適用可能な複数の容器を用意して、容器ごとに細胞懸濁液を注入し、或いは容器ごとに細胞懸濁液を回収するような煩雑な操作をする必要がなくなる。したがって、物質導入ユニット２は、エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する技術の有用性を向上させることができる。

本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが可能であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段又は各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段又はステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

例えば、上述した実施形態において、物質導入装置１が制御部５を備え、制御部５により電圧印加部３が制御されるものとして説明された。しかしながら、物質導入装置１は、制御部５を備えずに、人間により、電圧印加部３が制御されてもよい。これにより、物質導入装置１の製造コストを抑え、物質導入装置１を安価で提供することができる。

或いは、上述した実施形態において、物質導入ユニット２が備える、第１電極２１１及び第２電極２２１の数が、小室２３Ｂの数と同じであるものとして説明された。しかしながら、第１電極２１１及び第２電極２２１の数は、小室２３Ｂの数と異なってもよい。例えば、収容部２３が第１電極部２１及び第２電極部２２に挟み込まれた状態にて、それぞれ１つずつの第１電極２１１及び第２電極２２１により、複数の小室２３Ｂが挟み込まれてもよい。さらに、第１電極部２１が複数の第１電極２１１を備え、第２電極部２２が複数の第２電極２２１を備える代わりに、第１電極部２１及び第２電極部２２がそれぞれ大きな１枚の第１電極２１１又は第２電極２２１を備えていてもよい。

１ 物質導入装置
１０ 導入前バッグ
１１ 導入済みバッグ
２ 物質導入ユニット
２１ 第１電極部
２１Ａ 電極面
２１Ｂ 電極保持部
２１１ 第１電極
２１２ 枠
２２ 第２電極部
２２Ａ 電極面
２２Ｂ 電極保持部
２２１ 第２電極
２２２ 枠
２３ 収容部
２３Ａ 収容空間
２３Ｂ 小室
２４ ポート
２４Ａ 注入ポート
２４Ｂ 放出ポート
３ 電圧印加部
４ 保持部
４１ 第１保持部材
４２ 第２保持部材
５ 制御部
５１ メモリ
５２ プロセッサ

Claims (7)

1. エレクトロポレーションにより細胞に物質を導入する物質導入装置であって、
   前記細胞及び前記物質を含む細胞懸濁液を収容可能な収容空間を区画する、導電性材料で形成された収容部と、
   前記収容部を対向した位置で挟み込み可能な第１電極部及び第２電極部と、
   前記第１電極部と前記第２電極部との間に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
   前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方は、前記第１電極部及び前記第２電極部が前記収容部を挟み込んだ状態にて、前記収容部の外面を押圧して前記収容空間を複数の小室に区画可能な枠を備え、
   前記収容部は、可撓性を有する袋状である、物質導入装置。
2. 前記枠は、前記第１電極部及び前記第２電極部の対向方向に沿って見た平面視で、格子状に配置されている、請求項１に記載の物質導入装置。
3. 前記第１電極部は、複数の第１電極を備え、
   前記第２電極部は、複数の第２電極を備え、
   前記第１電極部及び前記第２電極部が前記収容部を挟み込んだ状態にて、前記複数の小室のそれぞれが、前記複数の第１電極のいずれか１つと前記複数の第２電極のいずれか１つとによって挟み込まれる、請求項１又は２に記載の物質導入装置。
4. 前記収容部は、前記物質導入装置から取り外し可能である、請求項１から３のいずれか一項に記載の物質導入装置。
5. 前記収容部は、
   前記細胞懸濁液を前記収容空間に注入する方向に前記細胞懸濁液の流れを規定する注入ポートと、
   前記細胞懸濁液を前記収容空間から放出する方向に前記細胞懸濁液の流れを規定する放出ポートと、
   を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の物質導入装置。
6. エレクトロポレーションによる細胞への物質の導入に用いられる物質導入ユニットであって、
   前記細胞及び前記物質を含む細胞懸濁液を収容可能な収容空間を区画する、導電性材料で形成された収容部と、
   前記収容部を対向した位置で挟み込み可能な第１電極部及び第２電極部と、を備え、
   前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも一方は、前記第１電極部及び前記第２電極部が前記収容部を挟み込んだ状態にて、前記収容部の外面を押圧して前記収容空間を複数の小室に区画可能な枠を備え、
   前記収容部は、可撓性を有する袋状である、物質導入ユニット。
7. 前記枠は、前記第１電極部及び前記第２電極部が前記収容部を挟み込んだ状態にて、前記収容部の前記第１電極部側の内面と前記第２電極部側の内面とを接触させて前記収容空間を完全に分断して、それぞれが前記収容部の内面により取り囲まれて形成される前記複数の小室を区画し、
   前記収容部は、前記第１電極部及び前記第２電極部が前記収容部を挟み込んだ状態にて、前記第１電極部及び前記第２電極部の形状に沿って形状が変化し、前記収容部の前記外面と前記第１電極部及び前記第２電極部のそれぞれとの間に隙間が生じないように、前記第１電極部及び前記第２電極部のそれぞれと接触し、
   前記収容部は、前記第１電極部及び前記第２電極部による挟み込みから開放されると、前記第１電極部及び前記第２電極部に挟み込まれる前の前記収容空間を区画する、請求項２に記載の物質導入装置。

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