分離装置及び分離方法
【課題】液体中に存在する細胞を、効率的に捕捉、分離・回収することができ、かつ目詰まり及び細胞を回収する際の細胞へのダメージを生じにくい分離装置を提供する。
【解決手段】分離装置は、細胞６０を含む第１液体Ｆ１が第１方向Ｘに流通する第１流路１０と、第１流路１０に設けられ、第１方向Ｘと交差する第２方向Ｙを長手方向とし、細胞６０を捕捉する複数の柱状体３２と、第１方向Ｘの柱状体３２よりも上流において第１流路１０と接続し、細胞６０を含まない第２液体Ｆ２が流通する第２流路２０と、柱状体３２が設けられた位置において第１流路１０と接続し、第２方向Ｙに生体用緩衝液Ｆ３が流通する第３流路４０と、を含む。
【解決手段】分離装置は、細胞６０を含む第１液体Ｆ１が第１方向Ｘに流通する第１流路１０と、第１流路１０に設けられ、第１方向Ｘと交差する第２方向Ｙを長手方向とし、細胞６０を捕捉する複数の柱状体３２と、第１方向Ｘの柱状体３２よりも上流において第１流路１０と接続し、細胞６０を含まない第２液体Ｆ２が流通する第２流路２０と、柱状体３２が設けられた位置において第１流路１０と接続し、第２方向Ｙに生体用緩衝液Ｆ３が流通する第３流路４０と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離装置及び分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、がんの新しい治療方法として、「樹状細胞療法（がん免疫療法）」が注目されている。樹状細胞療法は、患者末梢血を成分採血し、その中から単球のみを取り出し体外で樹状細胞に分化誘導したのちに患者がん抗原を認識させ、患者体内に投与するというプロトコルを経る治療法である。また、がんの新しい治療としては、がんの再発を防止するために、血液中の循環がん細胞（ＣＴＣ）（Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｔｕｍｏｕｒ Ｃｅｌｌ）を除去する技術も注目されている。
【０００３】
これらの治療法ではいずれも、血液中で多数の血球とともに存在している単球やＣＴＣなどの少数の細胞を、血液中から採取あるいは除去する技術が必要となっており、これに適した分離技術の開発が望まれている。
【０００４】
細胞等を捕捉したり分離したりする技術としては、比重遠心法、接着法、磁気ビーズ法、フィルター法などが提案されてきている。これらのうち、フィルター法としては、例えば、マイクロポストと称する構造のフィルターを用いた技術がある。例えば、非特許文献１には、ＣＴＣの接着因子が固定化されたマイクロポストをフィルター（濾過機構）として利用したマイクロチップが開示されている。同文献に記載されたフィルターは、複数のマイクロポスト（円柱状）が等間隔に配置され、そのマイクロポストの側壁に、接着因子が固定化されている。そして、同文献に開示された方法では、マイクロポスト間に一定の流量で血液を送液する。そうすると、血液がマイクロポスト間を蛇行して流れ、これによって血液中の血球等が遠心力を受け、マイクロポストの側壁への血球等の接触機会が増大するとしている。同文献には、接着因子に特異的に接着するＣＴＣのみを接着捕獲することができ、ＣＴＣを他の血球等と分離することができる旨の記載がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Sunitha Nagrath et al., “Isolation of rare circulating tumour cells in cancer patients by microchip technology”, vol450|20/27 December 2007| doi:10.1038/nature06385 LETTERS
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に記載のマイクロチップでは、接着因子にＣＴＣを付着させる能力は、血液の流速、並びに円柱状のマイクロポストの大きさ及び間隔に依存する。例えば、血液の流速が小さいと、がん細胞と接着因子との接触機会が少なくなり、マイクロポストに付着するＣＴＣの数が少なくなってしまう場合がある。一方、血液の流速が大きいと、マイクロポストに付着したＣＴＣが流されてしまう場合がある。また、複数のマイクロポストの間の間隔が大きくなると、ＣＴＣと接着因子との接触機会が少なくなり、マイクロポストに付着するＣＴＣの数が少なくなってしまう。一方、複数のマイクロポストの間の間隔が小さくなると、血液を流すための抵抗が大きくなるうえ、付着したＣＴＣによって詰まりが生じる場合がある。さらに、例えば樹状細胞療法に使用する単球等、対象細胞を回収する必要がある用途に非特許文献１に記載のマイクロチップを用いる場合、マイクロポスト間に捕獲された対象細胞を回収する必要がある。しかし、非特許文献１のマイクロチップは、前述の捕獲時と同一方向又は逆方向の流れ、すなわちマイクロポストの間を通る流れを生じさせる構造となっている。そのため対象細胞を回収するには、マイクロポストの間隔と近い大きさを有する対象細胞を、強制的にマイクロポスト間を通過させて回収する必要があり、対象細胞ヘのダメージが大きくなる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その幾つかの態様にかかる目的の一つは、液体中に存在する細胞を、効率的に捕捉又は分離して回収することができ、かつ、目詰まり及び細胞を回収する際の細胞へのダメージを生じにくい分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］本適用例に係る分離装置は、細胞を含む第１液体が第１方向に流通する第１流路と、前記第１流路に設けられ、前記第１方向と交差する第２方向を長手方向とし、前記細胞を捕捉する複数の柱状体と、前記第１方向の前記柱状体よりも上流において前記第１流路と接続し、前記細胞を含まない第２液体が流通する第２流路と、前記柱状体が設けられた位置において前記第１流路と接続し、前記第２方向に生体用緩衝液が流通する第３流路と、を含む。
【００１０】
本適用例の分離装置によれば、第１流路に細胞を捕捉する複数の柱状体が設けられているので、第１流路に細胞を含む第１液体を流通させた場合に、柱状体によって細胞が捕捉される。第１流路には第２流路が接続されているので、流路が接続された第２流路に細胞を含まない第２液体を流通させた場合に、第１流路における第１液体が流通する位置が変化する。第２流路が接続されている位置は、第１液体が流通する第１方向における上流であり、柱状体は、第１方向と交差する第２方向を長手方向としているので、柱状体に対して第１液体が流通する位置が変化する。これにより、柱状体によって細胞が捕捉される位置を変化させることができる。したがって、柱状体全体で細胞を捕捉する場合に比べて、第１液体及び第２液体が通過しやすい領域を確保しやすくなる。したがって、目詰まりが抑制されるので、第１液体が流通しやすくなり、細胞を効率的に捕捉又は分離することができる。
【００１１】
さらに、本適用例の分離装置によれば、第１流路の柱状体が設けられた位置に、第２方向に生体用緩衝液が流通する第３流路が接続されている。柱状体は第２方向を長手方向としているので、第３流路に生体用緩衝液を流通させた場合に、柱状体の長手方向に沿った流れが生じる。これにより、柱状体に捕捉された細胞が柱状体の長手方向に沿って剥離されるので、柱状体に捕捉された細胞を剥離して回収する場合に、細胞へのダメージを生じにくくすることができる。
【００１２】
［適用例２］上記適用例に記載の分離装置は、前記第２方向と垂直な方向における前記柱状体の断面積は、前記第２方向における前記第３流路が接続された前記第１流路の位置からの距離が大きいほど小さい。
【００１３】
本適用例の分離装置は、第２方向と垂直な方向における柱状体の断面積が、第２方向における第３流路が接続された第１流路の位置からの距離が大きいほど小さいので、第３流路に生体用緩衝液を流通させた場合に、生体用緩衝液は柱状体の断面積が大きい方向から小さい方向へ流通する。柱状体の断面積が一定の場合に比べて、より容積（空間）の増える方向へ細胞を移動させることになるため、回収時の柱状体との接触機会が減り、細胞へのダメージが減少する。さらに接触機会の減少によって柱状体と細胞の接触抵抗が下がるため、少ない力で細胞を柱状体から剥離することができ、ダメージ低減に加えて、より効率的な回収又は分離が実現できる。
【００１４】
［適用例３］上記適用例に記載の分離装置は、前記第３流路が接続された位置と対向する位置において前記第１流路と接続する回収室をさらに含む。
【００１５】
本適用例の分離装置は、第３流路が接続された位置と対向する位置において回収室が第１流路と接続されているので、第３流路に生体用緩衝液を流通させた場合に、細胞が回収室に回収される。これにより、柱状体等への細胞の接触を抑制できるので、接触等による細胞へのダメージをさらに抑えることができる。
【００１６】
［適用例４］本適用例に係る分離方法は、細胞を捕捉する柱状体が複数設けられた第１流路に、前記柱状体の長手方向と交差する第１方向に前記細胞を含む第１液体を流通させることと、前記第１方向の前記柱状体よりも上流において前記第１流路に接続された第２流路に前記細胞を含まない第２液体を流通させることと、前記第１流路における前記第１液体の流通を停止した状態において、前記柱状体が設けられた位置において前記第１流路と接続する第３流路に、前記長手方向に沿って生体用緩衝液を流通させることと、を含む。
【００１７】
本適用例の分離方法によれば、細胞を捕捉する複数の柱状体が設けられた第１流路に細胞を含む第１液体を流通させるので、柱状体によって細胞が捕捉される。第１流路に接続された第２流路に細胞を含まない第２液体を流通させることで、第１流路における第１液体が流通する位置が変化する。第２流路が接続されている位置は、第１液体が流通する第１方向における上流であり、柱状体の長手方向は、第１方向と交差しているので、柱状体に対して第１液体が流通する位置が変化する。これにより、柱状体によって細胞が捕捉される位置を変化させることができる。したがって、柱状体全体で細胞を捕捉する場合に比べて、第１液体及び第２液体が通過しやすい領域を確保しやすくなる。したがって、目詰まりが抑制されるので、第１液体が流通しやすくなり、細胞を効率的に捕捉又は分離することができる。
【００１８】
さらに、本適用例の分離方法によれば、第１流路の柱状体が設けられた位置に接続された第３流路に、柱状体の長手方向に生体用緩衝液を流通させる。つまり、柱状体の長手方向に沿った流れが生じる。これにより、柱状体に捕捉された細胞が柱状体の長手方向に沿って剥離されるので、柱状体に捕捉された細胞を剥離して回収する場合に、細胞へのダメージを生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る分離装置を模式的に示す透視側面図。
【図２】本実施形態に係る分離装置を模式的に示す透視側面図。
【図３】本実施形態に係る分離システムを模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の例を説明するものである。本発明は、以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含む。なお以下の実施形態で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２１】
図１及び図２は、本実施形態に係る分離装置を模式的に示す透視側面図である。図１には、第１液体Ｆ１及び第２液体Ｆ２の流入方向が、白矢印で模式的に描かれている。
【００２２】
分離装置１００は、第１流路１０と、第２流路２０と、濾過機構３０と、第３流路４０と、回収室５０とを有する。
【００２３】
第１流路１０は、第１方向Ｘ（図の黒矢印Ｘ）に沿って液体を流すことができる形状を有する。第１方向Ｘは、重力の方向に無関係に、任意の方向を選ぶことができる。第１流路１０は、第１方向Ｘに沿って液体を流すことができるかぎり、直線状である必要はなく、屈曲したり湾曲したりしていてもよい。また第１流路１０の第１方向Ｘに直交する断面の形状も任意である。
【００２４】
第１流路１０は、第１構造体（図示せず）によって形成される。第１流路１０を形成する第１構造体の形状は、内部に液体を流通させる第１流路１０を形成できるかぎり、限定されず、例えば、円管状、角柱管状などとすることができる。また、第１構造体の第１流路１０を形成する面は、滑らかであっても凹凸を有していてもよい。図１及び図２では、第１構造体の内部が透視されて描かれており、第１構造体の内壁面の形状が、第１流路１０の形状（角柱状）として描かれている。また、図１及び図２では、第１流路１０は、直線状の流路である。
【００２５】
第１構造体の材質としては、特に制限されないが、例えば、無機材料（ガラス、シリコンなど）、樹脂材料（ＰＭＭＡ：ポリメタクリル酸メチル、ＰＣ：ポリカーボネート、ＰＤＭＳ：ポリジメチルシロキサンなど）、及びこれらの複合材料などとすることができる。第１構造体の材質に、例示した材質を選択すると、成型が容易で高精度な加工を行うことができる。
【００２６】
第１流路１０は、分離装置１００において、第１液体Ｆ１を濾過機構３０に導く機能を有する。また、第１流路１０には、第１液体Ｆ１の他に第２液体Ｆ２が導入されてもよい。
【００２７】
第１流路１０の第１方向Ｘに垂直な方向の断面積は、特に制限されないが、第１液体Ｆ１が血液等の細胞の分散体であって、その中の標的となる細胞６０を分離装置１００によって採取・捕捉する場合には、１×１０-9ｍ2以上１×１０-7ｍ2以下であることが好ましい。第１流路１０の第１方向Ｘに垂直な方向の断面積が、１×１０-9ｍ2以上１×１０-7ｍ2以下であると、第１流路１０を流れる液体のレイノルズ数が２０００未満となりやすく層流を形成しやすい。そのため、第１液体Ｆ１の流動の状態を層流としやすく、流動ベクトルが交差しにくいため、第１液体Ｆ１の濾過機構３０における通過位置をさらに正確に調節することができる。
【００２８】
第１流路１０の第１方向Ｘにおける長さは、特に限定されないが、第１液体Ｆ１が血液等の細胞の分散体であって、その中の標的となる細胞６０を分離装置１００によって採取・捕捉する場合には、５０μｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
第２流路２０は、第１流路１０に接続している。第２流路２０は、第２液体Ｆ２を流通させ、第１液体Ｆ１に合流させる。これにより第２液体Ｆ２は、第１液体Ｆ１とともに、第１流路１０内を流れることができる。なお、第１流路１０及び第２流路２０の合流位置とは、第１流路１０及び第２流路２０の接続している位置のことを指し、第１流路１０における合流位置という場合には、第１流路１０の第１方向Ｘにおける第２流路２０の接続している区間のことを指す。
【００３０】
第２流路２０は、第１流路１０の第１液体Ｆ１の流れる方向に対して交差する方向から接続される。例えば、第２流路２０は、図１及び図２に示すように、第１流路１０の第１液体Ｆ１が流れる方向に対して垂直に接続されることができる。また、第２流路２０は、第１流路１０の第１液体Ｆ１が流れる方向に対して傾斜して（垂直でない角度に）接続されてもよい。
【００３１】
第２流路２０が、第１流路１０の第１液体Ｆ１の流れる方向に対して交差する方向から接続されるので、第２流路２０から第１流路１０へ合流される第２液体Ｆ２は、第１方向Ｘに垂直な速度成分を有して第１液体Ｆ１に合流される。第１液体Ｆ１に、第１方向Ｘに垂直な速度成分を有するように合流されるかぎり、第２液体Ｆ２は、第１液体Ｆ１の流れに対して垂直に合流しても傾斜して合流してもよい。第２流路２０の第１流路１０への接続の態様は、このような合流を行わせることができるように、接続の形状、大きさ、方向などを適宜設計される。
【００３２】
第２流路２０は、第２構造体（図示せず）によって形成される。第２流路２０を形成する第２構造体の形状は、内部に第２液体Ｆ２を流通させる第２流路２０を形成できるかぎり、限定されず、例えば、円管状、角柱管状などとすることができる。また、第２構造体の第２流路２０を形成する面は、滑らかであっても凹凸を有していてもよい。図１及び図２では、第２構造体は、透視されて描かれており、第２構造体の内壁面の形状が、第２流路２０の形状（角柱状）として描かれている。また、図１及び図２では、第２流路２０は、直線状の形状を有し、第１流路１０に対して垂直に接続されている。
【００３３】
第２構造体の材質としては、特に制限されず、第１構造体と同様とすることができる。第１構造体の材質と、第２構造体の材質は同じでも異なってもよい。また、第１構造体と第２構造体は、一体的に構成されてもよいし、別体で構成され、継ぎ手等を用いて適宜に接続されてもよい。
【００３４】
第２流路２０は、第２液体Ｆ２を第１液体Ｆ１に合流させることにより、第１流路１０における第１液体Ｆ１の流れる位置を偏らせる機能を有する。第２液体Ｆ２は、第１液体Ｆ１とともに濾過機構３０に導かれる。第１流路１０における第１液体Ｆ１の流量に対する第１流路１０における第２液体Ｆ２の流量の比は、１：９から９：１とすることができる。第１液体Ｆ１の流量に対する第１流路１０における第２液体Ｆ２の流量の比が、このような範囲であれば、第１流路１０における第１液体Ｆ１の流れる位置を良好な状態で偏らせることができる。
【００３５】
第２流路２０の第２液体Ｆ２が流れる方向に対して垂直な方向の断面積は、特に制限されないが、第１液体Ｆ１が血液等の細胞の分散体であって、含有された標的となる細胞６０を分離装置１００によって採取・捕捉する場合には、１×１０-9ｍ2以上１×１０-7ｍ2以下であることが好ましい。第２流路２０の長さは、特に限定されない。
【００３６】
第１液体Ｆ１は、標的となる細胞６０を含有する液体である。「標的となる」とは、「分離装置１００によって、捕捉、採取又は回収しようとする」と読み替えることができる。したがって、標的となる細胞６０とは、例えば、所定の大きさを有する細胞、所定の表面性状を有する細胞、所定の生体物質を表面に有する細胞などのことを指す。標的となる細胞６０の少なくとも一部は、第１液体Ｆ１が分離装置１００を通過することによって、捕捉、採取又は回収される。
【００３７】
第１液体Ｆ１には、標的となる細胞６０の他にも、他の細胞が含有されてもよい。第１液体Ｆ１に含有される細胞６０の量は、第１液体Ｆ１が液体としての性質を維持できるかぎり、特に限定されないが、例えば、第１液体Ｆ１の全量に対して、１質量％以上５０質量％以下とすることができる。
【００３８】
第１液体Ｆ１の具体例としては、血液、体液、細胞分散液などが挙げられる。第１液体Ｆ１がサイズ分布を有する細胞６０の分散液である場合には、本実施形態の分離装置１００によって、例えば、所定の粒径以上の大きさの細胞６０が捕捉、採取又は除去されることができる。また、濾過機構３０に抗原等の接着因子を配置する場合には、本実施形態の分離装置１００によって、例えば、所定の抗原を有する細胞６０を捕捉、採取又は除去することができる。特に、第１液体Ｆ１が血液である場合には、本実施形態の分離装置１００によって、例えば、樹状細胞や単球を捕捉、採取又は除去することができる。
【００３９】
第１液体Ｆ１は、公知のポンプ等によって、第１流路１０に導入され、濾過機構３０へ導かれる。
【００４０】
第２液体Ｆ２は、液体の性状を有すれば特に限定されない。濾過機構３０の目詰まりを生じにくくする観点では、第２液体Ｆ２には、細胞６０が含有されないことが好ましい。
【００４１】
第２液体Ｆ２は、第１液体Ｆ１から細胞６０を除いたもの（分散媒）であることが好ましい。また、第２液体Ｆ２は、浸透圧によって第１液体Ｆ１に含まれる細胞６０を変形させないように塩濃度が調整された液体であることが好ましい。第２液体Ｆ２は、生理食塩水であってもよい。
【００４２】
第２液体Ｆ２は、公知のポンプ等によって、第２流路２０に導入され、第１流路１０を介して濾過機構３０へ導かれる。
【００４３】
濾過機構３０は、複数の柱状体３２から構成される、細胞６０を捕捉する機構である。柱状体３２は、第１流路１０と第２流路２０との合流位置よりも下流側に設けられる。濾過機構３０の外形形状は、限定されず、例えば、円管状、角柱管状などとすることができる。
【００４４】
濾過機構３０は、第１液体Ｆ１に含まれる標的となる細胞６０を捕捉して濾別することができる。濾過機構３０による細胞６０の捕捉は、濾過機構３０における液体の通過する間隙の幅よりも大きい細胞６０が通過しないようにする態様であってもよい。
【００４５】
また、濾過機構３０による細胞６０の捕捉は、濾過機構３０の構成の表面に、標的となる細胞６０と特異的に結合する接着因子を配置して、当該細胞６０を濾過機構３０の構成の表面に留まらせる態様であってもよい。当該結合は、化学結合であってもよいし、水素結合であってもよい。この場合では、標的となる細胞６０としては、白血球（単球、樹状細胞など）、がん細胞などが挙げられ、これらと特異的に結合する接着因子としては抗体を例示することができる。
【００４６】
さらに、標的となる細胞６０ががん細胞である場合には、抗体を分離対象のがん細胞の種類に応じて選択することができる。例えば、上皮がんに共通の表面抗原に対する抗体としては、Ｅｐ−ＣＡＭ抗体、Ｎ−カドヘリン抗体、ビメンチン抗体等が挙げられ、乳がん特有の表面抗原に対する抗体としては、ＨＥＲ２抗体等が挙げられ、大腸がん特有の表面抗原に対する抗体としては、ＮＳ１９−９抗体等が挙げられ、前立腺がん特有の表面抗原に対する抗体としては、ＣＤ４９、ＣＤ５４、ＣＤ５９抗体等が挙げられる。
【００４７】
濾過機構３０は、液体を通過させることができ、第１液体Ｆ１に含有される細胞６０が接触することができる配置であるかぎり特に限定されない。濾過機構３０の材質としては、特に制限されず、例えば、無機材料、有機材料、及びこれらの複合材料などとすることができる。第１構造体の材質と、濾過機構３０の材質は同じでも異なってもよい。
【００４８】
図１及び図２に示すように、濾過機構３０は、第１方向Ｘに交差する方向（第２方向Ｙ）を長手方向とする柱状体３２で構成されている。濾過機構３０にこのような構成を採用すると、例えば、柱状体３２の表面を抗体等で修飾する場合などにおいて製造が容易で、また、濾過機構３０の加工性を向上させることができる。このような構成の濾過機構３０においては、柱状体３２は、柱状であれば、その断面の形状は限定されず、例えば、円柱状、角柱状であってもよい。さらに、このような構成の濾過機構３０においては、柱状体３２の断面は、柱状体３２の全体で一様である必要はなく、柱状体３２の長手方向で異なる断面を有する形状であってもよい。なお、柱状体３２の長手方向の断面積は同等若しくは減少する方向とすることにより、捕獲された細胞６０はより離脱性が向上し、迅速な回収に寄与することになる。
【００４９】
図１及び図２の例では、濾過機構３０は、第１方向Ｘに直交する方向を長手方向とする柱状体３２で構成されている。図１及び図２に例示する濾過機構３０は、複数の柱状体３２を有する。複数の柱状体３２の配置は、標的とする細胞６０を捕捉できるかぎり適宜である。この例では、濾過機構３０は、透視されて描かれており、濾過機構３０の内部の複数の円柱状の柱状体３２が、平行にかつ平面的に見て格子状に配置されている。
【００５０】
本実施形態の分離装置１００は、第１流路１０に細胞６０を捕捉する複数の柱状体３２が設けられているので、第１流路１０に細胞６０を含む第１液体Ｆ１を流通させた場合に、柱状体３２によって細胞６０が捕捉される。第１流路１０には、第１液体Ｆ１が流通する第１方向Ｘにおける上流に第２流路２０が接続されているので、第２流路２０に細胞６０を含まない第２液体Ｆ２を流通させた場合に、第１流路１０における第１液体Ｆ１が流通する位置が変化する。これにより、柱状体３２に対して第１液体Ｆ１が流通する位置が変化するので、柱状体３２によって細胞６０が捕捉される位置を変化させることができる。したがって、柱状体３２全体で細胞６０を捕捉する場合に比べて、第１液体Ｆ１及び第２液体Ｆ２が通過しやすい領域を確保しやすくなる。したがって、目詰まりが抑制されるので、第１液体Ｆ１が流通しやすくなり、細胞６０を効率的に捕捉又は分離することができる。
【００５１】
第３流路４０は、柱状体３２が設けられた位置において第１流路１０に接続され、第２方向Ｙに生体用緩衝液Ｆ３を流通させる。第３流路４０は、第２流路２０よりも、第１液体Ｆ１の流れにおける下流側に設けられる。第３流路４０は、第２方向Ｙに生体用緩衝液Ｆ３を流通させることができるかぎり、第１流路１０の第１液体Ｆ１が流れる方向に対して傾斜して接続されてもよい。
【００５２】
これにより、第１流路１０の柱状体３２が設けられた位置に、第１方向Ｘとは異なる第２方向Ｙに生体用緩衝液Ｆ３が流通する第３流路４０が接続されている。柱状体３２は第２方向Ｙを長手方向としているので、第３流路４０に生体用緩衝液Ｆ３を流通させた場合に、柱状体３２の長手方向に沿った流れが生じる。これにより、柱状体３２に捕捉された細胞６０が柱状体３２の長手方向に沿って剥離されるので、柱状体３２に捕捉された細胞６０を剥離して回収する場合に、細胞６０へのダメージを生じにくくすることができる。
【００５３】
第３流路４０を含む第３構造体（図示せず）の材質は、第２構造体と同様とすることができる。第１構造体と第３構造体は、一体的に構成されてもよいし、別体で構成され、継ぎ手等を用いて適宜に接続されてもよい。
【００５４】
回収室５０は、第３流路４０が第１流路１０と接続された位置と対向する位置で第１流路１０に接続されており、濾過機構３０において柱状体３２の壁面にて接着等により捕獲された細胞６０を回収するための構造体である。このような位置に回収室５０を設けることにより、生体用緩衝液Ｆ３によって柱状体３２から剥離された細胞６０の第１流路１０内における移動距離を短くできるので、柱状体３２等への接触を抑制できる。したがって、接触等による細胞６０へのダメージを最小に抑えることができる。回収後に利用可能な細胞数の増加に加えて、回収された細胞６０の品質も向上することができる。
【００５５】
回収室５０を含む構造体（図示せず）の材質は、第１、第２、第３構造体と同様とすることができる。第１構造体と回収室５０を含む構造体は、一体的に構成されているのがより望ましいが、継ぎ手等を用いて適宜に接続されてもよい。
【００５６】
第１流路１０、第２流路２０への第１液体Ｆ１、第２液体Ｆ２の流通を停止した状態で、第３流路４０より第１流路１０に垂直な方向あるいは、柱状体３２の長手方向と同様方向（第２方向Ｙ）に生体用緩衝液Ｆ３を流通させ、柱状体３２の壁面に接着等により捕獲された細胞６０を回収室５０に送り込むことで、細胞６０の回収を行う。
【００５７】
上記実施形態で述べた分離装置１００を用いて、分離システムを構築することができる。分離システムは、分離装置１００、各種の容器、及びポンプなどを含んで構成される。このような分離システムの一例として、分離システム１０００を図３に模式的に示した。
図３は、実施形態に係る分離システム１０００を模式的に示す図である。
【００５８】
分離システム１０００は、上述の分離装置１００と、第１容器２００と、第２容器３００と、第３容器４００と、第４容器５００と、第５容器６００と、第１ポンプ２１０と、第２ポンプ３１０と、第３ポンプ４１０と、これらをつなぐチューブＴと、を有する。
【００５９】
第１容器２００、第２容器３００、第３容器４００、第４容器５００、及び第５容器６００は、それぞれ液体を保持することができれば任意である。第１ポンプ２１０、第２ポンプ３１０、及び第３ポンプ４１０は、それぞれ液体を流動させることができれば任意である。また、チューブＴは、特に限定されないが、液体の流量や液体の性質に応じて適宜、径や内壁面の処理が選択される。
【００６０】
分離システム１０００では、分離装置１００の第１流路１０の上流側に、第１容器２００が、第１ポンプ２１０及びチューブＴを介して接続されている。また、分離装置１００の第２流路２０の上流側に、第２容器３００が、第２ポンプ３１０及びチューブＴを介して接続されている。同様に、分離装置１００の第３流路４０の上流側に、第３容器４００が、第３ポンプ４１０及びチューブＴを介して接続されている。さらに、第４容器５００は、濾過機構３０の下流側にチューブＴを介して接続されている。さらに、第５容器６００は、回収室５０の下流側にチューブＴを介して接続されている。
【００６１】
分離システム１０００は、例えば、以下のように使用される。第１容器２００には、第１液体Ｆ１が蓄えられており、第１ポンプ２１０によって、分離装置１００の第１流路１０に第１液体Ｆ１が送液される。第２容器３００には、第２液体Ｆ２が蓄えられており、第２ポンプ３１０によって、分離装置１００の第２流路２０に送液される。そして、第１液体Ｆ１に第２液体Ｆ２が合流されてこれらの液体が濾過機構３０に到達する。濾過機構３０を透過した液体は、第４容器５００に回収される。
【００６２】
このような動作により、第１液体Ｆ１中の標的となる細胞６０が、濾過機構３０によって捕捉される。濾過機構３０に捕捉された細胞６０は、例えば、第３ポンプ４１０によって、第３容器４００内の生体用緩衝液Ｆ３を送液することで、細胞６０は濾過機構３０より開放され、回収室５０を介し、第５容器６００に回収されることができる。これにより、第１液体Ｆ１に含有される標的となる細胞６０を、分離することができる。
【００６３】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００６４】
１０…第１流路、２０…第２流路、３０…濾過機構、３２…柱状体、４０…第３流路、５０…回収室、６０…細胞、１００…分離装置、２００…第１容器、２１０…第１ポンプ、３００…第２容器、３１０…第２ポンプ、４００…第３容器、４１０…第３ポンプ、５００…第４容器、６００…第５容器、１０００…分離システム、Ｆ１…第１液体、Ｆ２…第２液体、Ｆ３…生体用緩衝液、Ｔ…チューブ、Ｘ…第１方向、Ｙ…第２方向。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離装置及び分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、がんの新しい治療方法として、「樹状細胞療法（がん免疫療法）」が注目されている。樹状細胞療法は、患者末梢血を成分採血し、その中から単球のみを取り出し体外で樹状細胞に分化誘導したのちに患者がん抗原を認識させ、患者体内に投与するというプロトコルを経る治療法である。また、がんの新しい治療としては、がんの再発を防止するために、血液中の循環がん細胞（ＣＴＣ）（Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｔｕｍｏｕｒ Ｃｅｌｌ）を除去する技術も注目されている。
【０００３】
これらの治療法ではいずれも、血液中で多数の血球とともに存在している単球やＣＴＣなどの少数の細胞を、血液中から採取あるいは除去する技術が必要となっており、これに適した分離技術の開発が望まれている。
【０００４】
細胞等を捕捉したり分離したりする技術としては、比重遠心法、接着法、磁気ビーズ法、フィルター法などが提案されてきている。これらのうち、フィルター法としては、例えば、マイクロポストと称する構造のフィルターを用いた技術がある。例えば、非特許文献１には、ＣＴＣの接着因子が固定化されたマイクロポストをフィルター（濾過機構）として利用したマイクロチップが開示されている。同文献に記載されたフィルターは、複数のマイクロポスト（円柱状）が等間隔に配置され、そのマイクロポストの側壁に、接着因子が固定化されている。そして、同文献に開示された方法では、マイクロポスト間に一定の流量で血液を送液する。そうすると、血液がマイクロポスト間を蛇行して流れ、これによって血液中の血球等が遠心力を受け、マイクロポストの側壁への血球等の接触機会が増大するとしている。同文献には、接着因子に特異的に接着するＣＴＣのみを接着捕獲することができ、ＣＴＣを他の血球等と分離することができる旨の記載がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Sunitha Nagrath et al., “Isolation of rare circulating tumour cells in cancer patients by microchip technology”, vol450|20/27 December 2007| doi:10.1038/nature06385 LETTERS
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に記載のマイクロチップでは、接着因子にＣＴＣを付着させる能力は、血液の流速、並びに円柱状のマイクロポストの大きさ及び間隔に依存する。例えば、血液の流速が小さいと、がん細胞と接着因子との接触機会が少なくなり、マイクロポストに付着するＣＴＣの数が少なくなってしまう場合がある。一方、血液の流速が大きいと、マイクロポストに付着したＣＴＣが流されてしまう場合がある。また、複数のマイクロポストの間の間隔が大きくなると、ＣＴＣと接着因子との接触機会が少なくなり、マイクロポストに付着するＣＴＣの数が少なくなってしまう。一方、複数のマイクロポストの間の間隔が小さくなると、血液を流すための抵抗が大きくなるうえ、付着したＣＴＣによって詰まりが生じる場合がある。さらに、例えば樹状細胞療法に使用する単球等、対象細胞を回収する必要がある用途に非特許文献１に記載のマイクロチップを用いる場合、マイクロポスト間に捕獲された対象細胞を回収する必要がある。しかし、非特許文献１のマイクロチップは、前述の捕獲時と同一方向又は逆方向の流れ、すなわちマイクロポストの間を通る流れを生じさせる構造となっている。そのため対象細胞を回収するには、マイクロポストの間隔と近い大きさを有する対象細胞を、強制的にマイクロポスト間を通過させて回収する必要があり、対象細胞ヘのダメージが大きくなる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その幾つかの態様にかかる目的の一つは、液体中に存在する細胞を、効率的に捕捉又は分離して回収することができ、かつ、目詰まり及び細胞を回収する際の細胞へのダメージを生じにくい分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］本適用例に係る分離装置は、細胞を含む第１液体が第１方向に流通する第１流路と、前記第１流路に設けられ、前記第１方向と交差する第２方向を長手方向とし、前記細胞を捕捉する複数の柱状体と、前記第１方向の前記柱状体よりも上流において前記第１流路と接続し、前記細胞を含まない第２液体が流通する第２流路と、前記柱状体が設けられた位置において前記第１流路と接続し、前記第２方向に生体用緩衝液が流通する第３流路と、を含む。
【００１０】
本適用例の分離装置によれば、第１流路に細胞を捕捉する複数の柱状体が設けられているので、第１流路に細胞を含む第１液体を流通させた場合に、柱状体によって細胞が捕捉される。第１流路には第２流路が接続されているので、流路が接続された第２流路に細胞を含まない第２液体を流通させた場合に、第１流路における第１液体が流通する位置が変化する。第２流路が接続されている位置は、第１液体が流通する第１方向における上流であり、柱状体は、第１方向と交差する第２方向を長手方向としているので、柱状体に対して第１液体が流通する位置が変化する。これにより、柱状体によって細胞が捕捉される位置を変化させることができる。したがって、柱状体全体で細胞を捕捉する場合に比べて、第１液体及び第２液体が通過しやすい領域を確保しやすくなる。したがって、目詰まりが抑制されるので、第１液体が流通しやすくなり、細胞を効率的に捕捉又は分離することができる。
【００１１】
さらに、本適用例の分離装置によれば、第１流路の柱状体が設けられた位置に、第２方向に生体用緩衝液が流通する第３流路が接続されている。柱状体は第２方向を長手方向としているので、第３流路に生体用緩衝液を流通させた場合に、柱状体の長手方向に沿った流れが生じる。これにより、柱状体に捕捉された細胞が柱状体の長手方向に沿って剥離されるので、柱状体に捕捉された細胞を剥離して回収する場合に、細胞へのダメージを生じにくくすることができる。
【００１２】
［適用例２］上記適用例に記載の分離装置は、前記第２方向と垂直な方向における前記柱状体の断面積は、前記第２方向における前記第３流路が接続された前記第１流路の位置からの距離が大きいほど小さい。
【００１３】
本適用例の分離装置は、第２方向と垂直な方向における柱状体の断面積が、第２方向における第３流路が接続された第１流路の位置からの距離が大きいほど小さいので、第３流路に生体用緩衝液を流通させた場合に、生体用緩衝液は柱状体の断面積が大きい方向から小さい方向へ流通する。柱状体の断面積が一定の場合に比べて、より容積（空間）の増える方向へ細胞を移動させることになるため、回収時の柱状体との接触機会が減り、細胞へのダメージが減少する。さらに接触機会の減少によって柱状体と細胞の接触抵抗が下がるため、少ない力で細胞を柱状体から剥離することができ、ダメージ低減に加えて、より効率的な回収又は分離が実現できる。
【００１４】
［適用例３］上記適用例に記載の分離装置は、前記第３流路が接続された位置と対向する位置において前記第１流路と接続する回収室をさらに含む。
【００１５】
本適用例の分離装置は、第３流路が接続された位置と対向する位置において回収室が第１流路と接続されているので、第３流路に生体用緩衝液を流通させた場合に、細胞が回収室に回収される。これにより、柱状体等への細胞の接触を抑制できるので、接触等による細胞へのダメージをさらに抑えることができる。
【００１６】
［適用例４］本適用例に係る分離方法は、細胞を捕捉する柱状体が複数設けられた第１流路に、前記柱状体の長手方向と交差する第１方向に前記細胞を含む第１液体を流通させることと、前記第１方向の前記柱状体よりも上流において前記第１流路に接続された第２流路に前記細胞を含まない第２液体を流通させることと、前記第１流路における前記第１液体の流通を停止した状態において、前記柱状体が設けられた位置において前記第１流路と接続する第３流路に、前記長手方向に沿って生体用緩衝液を流通させることと、を含む。
【００１７】
本適用例の分離方法によれば、細胞を捕捉する複数の柱状体が設けられた第１流路に細胞を含む第１液体を流通させるので、柱状体によって細胞が捕捉される。第１流路に接続された第２流路に細胞を含まない第２液体を流通させることで、第１流路における第１液体が流通する位置が変化する。第２流路が接続されている位置は、第１液体が流通する第１方向における上流であり、柱状体の長手方向は、第１方向と交差しているので、柱状体に対して第１液体が流通する位置が変化する。これにより、柱状体によって細胞が捕捉される位置を変化させることができる。したがって、柱状体全体で細胞を捕捉する場合に比べて、第１液体及び第２液体が通過しやすい領域を確保しやすくなる。したがって、目詰まりが抑制されるので、第１液体が流通しやすくなり、細胞を効率的に捕捉又は分離することができる。
【００１８】
さらに、本適用例の分離方法によれば、第１流路の柱状体が設けられた位置に接続された第３流路に、柱状体の長手方向に生体用緩衝液を流通させる。つまり、柱状体の長手方向に沿った流れが生じる。これにより、柱状体に捕捉された細胞が柱状体の長手方向に沿って剥離されるので、柱状体に捕捉された細胞を剥離して回収する場合に、細胞へのダメージを生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る分離装置を模式的に示す透視側面図。
【図２】本実施形態に係る分離装置を模式的に示す透視側面図。
【図３】本実施形態に係る分離システムを模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の例を説明するものである。本発明は、以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含む。なお以下の実施形態で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２１】
図１及び図２は、本実施形態に係る分離装置を模式的に示す透視側面図である。図１には、第１液体Ｆ１及び第２液体Ｆ２の流入方向が、白矢印で模式的に描かれている。
【００２２】
分離装置１００は、第１流路１０と、第２流路２０と、濾過機構３０と、第３流路４０と、回収室５０とを有する。
【００２３】
第１流路１０は、第１方向Ｘ（図の黒矢印Ｘ）に沿って液体を流すことができる形状を有する。第１方向Ｘは、重力の方向に無関係に、任意の方向を選ぶことができる。第１流路１０は、第１方向Ｘに沿って液体を流すことができるかぎり、直線状である必要はなく、屈曲したり湾曲したりしていてもよい。また第１流路１０の第１方向Ｘに直交する断面の形状も任意である。
【００２４】
第１流路１０は、第１構造体（図示せず）によって形成される。第１流路１０を形成する第１構造体の形状は、内部に液体を流通させる第１流路１０を形成できるかぎり、限定されず、例えば、円管状、角柱管状などとすることができる。また、第１構造体の第１流路１０を形成する面は、滑らかであっても凹凸を有していてもよい。図１及び図２では、第１構造体の内部が透視されて描かれており、第１構造体の内壁面の形状が、第１流路１０の形状（角柱状）として描かれている。また、図１及び図２では、第１流路１０は、直線状の流路である。
【００２５】
第１構造体の材質としては、特に制限されないが、例えば、無機材料（ガラス、シリコンなど）、樹脂材料（ＰＭＭＡ：ポリメタクリル酸メチル、ＰＣ：ポリカーボネート、ＰＤＭＳ：ポリジメチルシロキサンなど）、及びこれらの複合材料などとすることができる。第１構造体の材質に、例示した材質を選択すると、成型が容易で高精度な加工を行うことができる。
【００２６】
第１流路１０は、分離装置１００において、第１液体Ｆ１を濾過機構３０に導く機能を有する。また、第１流路１０には、第１液体Ｆ１の他に第２液体Ｆ２が導入されてもよい。
【００２７】
第１流路１０の第１方向Ｘに垂直な方向の断面積は、特に制限されないが、第１液体Ｆ１が血液等の細胞の分散体であって、その中の標的となる細胞６０を分離装置１００によって採取・捕捉する場合には、１×１０-9ｍ2以上１×１０-7ｍ2以下であることが好ましい。第１流路１０の第１方向Ｘに垂直な方向の断面積が、１×１０-9ｍ2以上１×１０-7ｍ2以下であると、第１流路１０を流れる液体のレイノルズ数が２０００未満となりやすく層流を形成しやすい。そのため、第１液体Ｆ１の流動の状態を層流としやすく、流動ベクトルが交差しにくいため、第１液体Ｆ１の濾過機構３０における通過位置をさらに正確に調節することができる。
【００２８】
第１流路１０の第１方向Ｘにおける長さは、特に限定されないが、第１液体Ｆ１が血液等の細胞の分散体であって、その中の標的となる細胞６０を分離装置１００によって採取・捕捉する場合には、５０μｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
第２流路２０は、第１流路１０に接続している。第２流路２０は、第２液体Ｆ２を流通させ、第１液体Ｆ１に合流させる。これにより第２液体Ｆ２は、第１液体Ｆ１とともに、第１流路１０内を流れることができる。なお、第１流路１０及び第２流路２０の合流位置とは、第１流路１０及び第２流路２０の接続している位置のことを指し、第１流路１０における合流位置という場合には、第１流路１０の第１方向Ｘにおける第２流路２０の接続している区間のことを指す。
【００３０】
第２流路２０は、第１流路１０の第１液体Ｆ１の流れる方向に対して交差する方向から接続される。例えば、第２流路２０は、図１及び図２に示すように、第１流路１０の第１液体Ｆ１が流れる方向に対して垂直に接続されることができる。また、第２流路２０は、第１流路１０の第１液体Ｆ１が流れる方向に対して傾斜して（垂直でない角度に）接続されてもよい。
【００３１】
第２流路２０が、第１流路１０の第１液体Ｆ１の流れる方向に対して交差する方向から接続されるので、第２流路２０から第１流路１０へ合流される第２液体Ｆ２は、第１方向Ｘに垂直な速度成分を有して第１液体Ｆ１に合流される。第１液体Ｆ１に、第１方向Ｘに垂直な速度成分を有するように合流されるかぎり、第２液体Ｆ２は、第１液体Ｆ１の流れに対して垂直に合流しても傾斜して合流してもよい。第２流路２０の第１流路１０への接続の態様は、このような合流を行わせることができるように、接続の形状、大きさ、方向などを適宜設計される。
【００３２】
第２流路２０は、第２構造体（図示せず）によって形成される。第２流路２０を形成する第２構造体の形状は、内部に第２液体Ｆ２を流通させる第２流路２０を形成できるかぎり、限定されず、例えば、円管状、角柱管状などとすることができる。また、第２構造体の第２流路２０を形成する面は、滑らかであっても凹凸を有していてもよい。図１及び図２では、第２構造体は、透視されて描かれており、第２構造体の内壁面の形状が、第２流路２０の形状（角柱状）として描かれている。また、図１及び図２では、第２流路２０は、直線状の形状を有し、第１流路１０に対して垂直に接続されている。
【００３３】
第２構造体の材質としては、特に制限されず、第１構造体と同様とすることができる。第１構造体の材質と、第２構造体の材質は同じでも異なってもよい。また、第１構造体と第２構造体は、一体的に構成されてもよいし、別体で構成され、継ぎ手等を用いて適宜に接続されてもよい。
【００３４】
第２流路２０は、第２液体Ｆ２を第１液体Ｆ１に合流させることにより、第１流路１０における第１液体Ｆ１の流れる位置を偏らせる機能を有する。第２液体Ｆ２は、第１液体Ｆ１とともに濾過機構３０に導かれる。第１流路１０における第１液体Ｆ１の流量に対する第１流路１０における第２液体Ｆ２の流量の比は、１：９から９：１とすることができる。第１液体Ｆ１の流量に対する第１流路１０における第２液体Ｆ２の流量の比が、このような範囲であれば、第１流路１０における第１液体Ｆ１の流れる位置を良好な状態で偏らせることができる。
【００３５】
第２流路２０の第２液体Ｆ２が流れる方向に対して垂直な方向の断面積は、特に制限されないが、第１液体Ｆ１が血液等の細胞の分散体であって、含有された標的となる細胞６０を分離装置１００によって採取・捕捉する場合には、１×１０-9ｍ2以上１×１０-7ｍ2以下であることが好ましい。第２流路２０の長さは、特に限定されない。
【００３６】
第１液体Ｆ１は、標的となる細胞６０を含有する液体である。「標的となる」とは、「分離装置１００によって、捕捉、採取又は回収しようとする」と読み替えることができる。したがって、標的となる細胞６０とは、例えば、所定の大きさを有する細胞、所定の表面性状を有する細胞、所定の生体物質を表面に有する細胞などのことを指す。標的となる細胞６０の少なくとも一部は、第１液体Ｆ１が分離装置１００を通過することによって、捕捉、採取又は回収される。
【００３７】
第１液体Ｆ１には、標的となる細胞６０の他にも、他の細胞が含有されてもよい。第１液体Ｆ１に含有される細胞６０の量は、第１液体Ｆ１が液体としての性質を維持できるかぎり、特に限定されないが、例えば、第１液体Ｆ１の全量に対して、１質量％以上５０質量％以下とすることができる。
【００３８】
第１液体Ｆ１の具体例としては、血液、体液、細胞分散液などが挙げられる。第１液体Ｆ１がサイズ分布を有する細胞６０の分散液である場合には、本実施形態の分離装置１００によって、例えば、所定の粒径以上の大きさの細胞６０が捕捉、採取又は除去されることができる。また、濾過機構３０に抗原等の接着因子を配置する場合には、本実施形態の分離装置１００によって、例えば、所定の抗原を有する細胞６０を捕捉、採取又は除去することができる。特に、第１液体Ｆ１が血液である場合には、本実施形態の分離装置１００によって、例えば、樹状細胞や単球を捕捉、採取又は除去することができる。
【００３９】
第１液体Ｆ１は、公知のポンプ等によって、第１流路１０に導入され、濾過機構３０へ導かれる。
【００４０】
第２液体Ｆ２は、液体の性状を有すれば特に限定されない。濾過機構３０の目詰まりを生じにくくする観点では、第２液体Ｆ２には、細胞６０が含有されないことが好ましい。
【００４１】
第２液体Ｆ２は、第１液体Ｆ１から細胞６０を除いたもの（分散媒）であることが好ましい。また、第２液体Ｆ２は、浸透圧によって第１液体Ｆ１に含まれる細胞６０を変形させないように塩濃度が調整された液体であることが好ましい。第２液体Ｆ２は、生理食塩水であってもよい。
【００４２】
第２液体Ｆ２は、公知のポンプ等によって、第２流路２０に導入され、第１流路１０を介して濾過機構３０へ導かれる。
【００４３】
濾過機構３０は、複数の柱状体３２から構成される、細胞６０を捕捉する機構である。柱状体３２は、第１流路１０と第２流路２０との合流位置よりも下流側に設けられる。濾過機構３０の外形形状は、限定されず、例えば、円管状、角柱管状などとすることができる。
【００４４】
濾過機構３０は、第１液体Ｆ１に含まれる標的となる細胞６０を捕捉して濾別することができる。濾過機構３０による細胞６０の捕捉は、濾過機構３０における液体の通過する間隙の幅よりも大きい細胞６０が通過しないようにする態様であってもよい。
【００４５】
また、濾過機構３０による細胞６０の捕捉は、濾過機構３０の構成の表面に、標的となる細胞６０と特異的に結合する接着因子を配置して、当該細胞６０を濾過機構３０の構成の表面に留まらせる態様であってもよい。当該結合は、化学結合であってもよいし、水素結合であってもよい。この場合では、標的となる細胞６０としては、白血球（単球、樹状細胞など）、がん細胞などが挙げられ、これらと特異的に結合する接着因子としては抗体を例示することができる。
【００４６】
さらに、標的となる細胞６０ががん細胞である場合には、抗体を分離対象のがん細胞の種類に応じて選択することができる。例えば、上皮がんに共通の表面抗原に対する抗体としては、Ｅｐ−ＣＡＭ抗体、Ｎ−カドヘリン抗体、ビメンチン抗体等が挙げられ、乳がん特有の表面抗原に対する抗体としては、ＨＥＲ２抗体等が挙げられ、大腸がん特有の表面抗原に対する抗体としては、ＮＳ１９−９抗体等が挙げられ、前立腺がん特有の表面抗原に対する抗体としては、ＣＤ４９、ＣＤ５４、ＣＤ５９抗体等が挙げられる。
【００４７】
濾過機構３０は、液体を通過させることができ、第１液体Ｆ１に含有される細胞６０が接触することができる配置であるかぎり特に限定されない。濾過機構３０の材質としては、特に制限されず、例えば、無機材料、有機材料、及びこれらの複合材料などとすることができる。第１構造体の材質と、濾過機構３０の材質は同じでも異なってもよい。
【００４８】
図１及び図２に示すように、濾過機構３０は、第１方向Ｘに交差する方向（第２方向Ｙ）を長手方向とする柱状体３２で構成されている。濾過機構３０にこのような構成を採用すると、例えば、柱状体３２の表面を抗体等で修飾する場合などにおいて製造が容易で、また、濾過機構３０の加工性を向上させることができる。このような構成の濾過機構３０においては、柱状体３２は、柱状であれば、その断面の形状は限定されず、例えば、円柱状、角柱状であってもよい。さらに、このような構成の濾過機構３０においては、柱状体３２の断面は、柱状体３２の全体で一様である必要はなく、柱状体３２の長手方向で異なる断面を有する形状であってもよい。なお、柱状体３２の長手方向の断面積は同等若しくは減少する方向とすることにより、捕獲された細胞６０はより離脱性が向上し、迅速な回収に寄与することになる。
【００４９】
図１及び図２の例では、濾過機構３０は、第１方向Ｘに直交する方向を長手方向とする柱状体３２で構成されている。図１及び図２に例示する濾過機構３０は、複数の柱状体３２を有する。複数の柱状体３２の配置は、標的とする細胞６０を捕捉できるかぎり適宜である。この例では、濾過機構３０は、透視されて描かれており、濾過機構３０の内部の複数の円柱状の柱状体３２が、平行にかつ平面的に見て格子状に配置されている。
【００５０】
本実施形態の分離装置１００は、第１流路１０に細胞６０を捕捉する複数の柱状体３２が設けられているので、第１流路１０に細胞６０を含む第１液体Ｆ１を流通させた場合に、柱状体３２によって細胞６０が捕捉される。第１流路１０には、第１液体Ｆ１が流通する第１方向Ｘにおける上流に第２流路２０が接続されているので、第２流路２０に細胞６０を含まない第２液体Ｆ２を流通させた場合に、第１流路１０における第１液体Ｆ１が流通する位置が変化する。これにより、柱状体３２に対して第１液体Ｆ１が流通する位置が変化するので、柱状体３２によって細胞６０が捕捉される位置を変化させることができる。したがって、柱状体３２全体で細胞６０を捕捉する場合に比べて、第１液体Ｆ１及び第２液体Ｆ２が通過しやすい領域を確保しやすくなる。したがって、目詰まりが抑制されるので、第１液体Ｆ１が流通しやすくなり、細胞６０を効率的に捕捉又は分離することができる。
【００５１】
第３流路４０は、柱状体３２が設けられた位置において第１流路１０に接続され、第２方向Ｙに生体用緩衝液Ｆ３を流通させる。第３流路４０は、第２流路２０よりも、第１液体Ｆ１の流れにおける下流側に設けられる。第３流路４０は、第２方向Ｙに生体用緩衝液Ｆ３を流通させることができるかぎり、第１流路１０の第１液体Ｆ１が流れる方向に対して傾斜して接続されてもよい。
【００５２】
これにより、第１流路１０の柱状体３２が設けられた位置に、第１方向Ｘとは異なる第２方向Ｙに生体用緩衝液Ｆ３が流通する第３流路４０が接続されている。柱状体３２は第２方向Ｙを長手方向としているので、第３流路４０に生体用緩衝液Ｆ３を流通させた場合に、柱状体３２の長手方向に沿った流れが生じる。これにより、柱状体３２に捕捉された細胞６０が柱状体３２の長手方向に沿って剥離されるので、柱状体３２に捕捉された細胞６０を剥離して回収する場合に、細胞６０へのダメージを生じにくくすることができる。
【００５３】
第３流路４０を含む第３構造体（図示せず）の材質は、第２構造体と同様とすることができる。第１構造体と第３構造体は、一体的に構成されてもよいし、別体で構成され、継ぎ手等を用いて適宜に接続されてもよい。
【００５４】
回収室５０は、第３流路４０が第１流路１０と接続された位置と対向する位置で第１流路１０に接続されており、濾過機構３０において柱状体３２の壁面にて接着等により捕獲された細胞６０を回収するための構造体である。このような位置に回収室５０を設けることにより、生体用緩衝液Ｆ３によって柱状体３２から剥離された細胞６０の第１流路１０内における移動距離を短くできるので、柱状体３２等への接触を抑制できる。したがって、接触等による細胞６０へのダメージを最小に抑えることができる。回収後に利用可能な細胞数の増加に加えて、回収された細胞６０の品質も向上することができる。
【００５５】
回収室５０を含む構造体（図示せず）の材質は、第１、第２、第３構造体と同様とすることができる。第１構造体と回収室５０を含む構造体は、一体的に構成されているのがより望ましいが、継ぎ手等を用いて適宜に接続されてもよい。
【００５６】
第１流路１０、第２流路２０への第１液体Ｆ１、第２液体Ｆ２の流通を停止した状態で、第３流路４０より第１流路１０に垂直な方向あるいは、柱状体３２の長手方向と同様方向（第２方向Ｙ）に生体用緩衝液Ｆ３を流通させ、柱状体３２の壁面に接着等により捕獲された細胞６０を回収室５０に送り込むことで、細胞６０の回収を行う。
【００５７】
上記実施形態で述べた分離装置１００を用いて、分離システムを構築することができる。分離システムは、分離装置１００、各種の容器、及びポンプなどを含んで構成される。このような分離システムの一例として、分離システム１０００を図３に模式的に示した。
図３は、実施形態に係る分離システム１０００を模式的に示す図である。
【００５８】
分離システム１０００は、上述の分離装置１００と、第１容器２００と、第２容器３００と、第３容器４００と、第４容器５００と、第５容器６００と、第１ポンプ２１０と、第２ポンプ３１０と、第３ポンプ４１０と、これらをつなぐチューブＴと、を有する。
【００５９】
第１容器２００、第２容器３００、第３容器４００、第４容器５００、及び第５容器６００は、それぞれ液体を保持することができれば任意である。第１ポンプ２１０、第２ポンプ３１０、及び第３ポンプ４１０は、それぞれ液体を流動させることができれば任意である。また、チューブＴは、特に限定されないが、液体の流量や液体の性質に応じて適宜、径や内壁面の処理が選択される。
【００６０】
分離システム１０００では、分離装置１００の第１流路１０の上流側に、第１容器２００が、第１ポンプ２１０及びチューブＴを介して接続されている。また、分離装置１００の第２流路２０の上流側に、第２容器３００が、第２ポンプ３１０及びチューブＴを介して接続されている。同様に、分離装置１００の第３流路４０の上流側に、第３容器４００が、第３ポンプ４１０及びチューブＴを介して接続されている。さらに、第４容器５００は、濾過機構３０の下流側にチューブＴを介して接続されている。さらに、第５容器６００は、回収室５０の下流側にチューブＴを介して接続されている。
【００６１】
分離システム１０００は、例えば、以下のように使用される。第１容器２００には、第１液体Ｆ１が蓄えられており、第１ポンプ２１０によって、分離装置１００の第１流路１０に第１液体Ｆ１が送液される。第２容器３００には、第２液体Ｆ２が蓄えられており、第２ポンプ３１０によって、分離装置１００の第２流路２０に送液される。そして、第１液体Ｆ１に第２液体Ｆ２が合流されてこれらの液体が濾過機構３０に到達する。濾過機構３０を透過した液体は、第４容器５００に回収される。
【００６２】
このような動作により、第１液体Ｆ１中の標的となる細胞６０が、濾過機構３０によって捕捉される。濾過機構３０に捕捉された細胞６０は、例えば、第３ポンプ４１０によって、第３容器４００内の生体用緩衝液Ｆ３を送液することで、細胞６０は濾過機構３０より開放され、回収室５０を介し、第５容器６００に回収されることができる。これにより、第１液体Ｆ１に含有される標的となる細胞６０を、分離することができる。
【００６３】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００６４】
１０…第１流路、２０…第２流路、３０…濾過機構、３２…柱状体、４０…第３流路、５０…回収室、６０…細胞、１００…分離装置、２００…第１容器、２１０…第１ポンプ、３００…第２容器、３１０…第２ポンプ、４００…第３容器、４１０…第３ポンプ、５００…第４容器、６００…第５容器、１０００…分離システム、Ｆ１…第１液体、Ｆ２…第２液体、Ｆ３…生体用緩衝液、Ｔ…チューブ、Ｘ…第１方向、Ｙ…第２方向。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞を含む第１液体が第１方向に流通する第１流路と、
前記第１流路に設けられ、前記第１方向と交差する第２方向を長手方向とし、前記細胞を捕捉する複数の柱状体と、
前記第１方向の前記柱状体よりも上流において前記第１流路と接続し、前記細胞を含まない第２液体が流通する第２流路と、
前記柱状体が設けられた位置において前記第１流路と接続し、前記第２方向に生体用緩衝液が流通する第３流路と、
を含むことを特徴とする分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分離装置において、
前記第２方向と垂直な方向における前記柱状体の断面積は、前記第２方向における前記第３流路が接続された前記第１流路の位置からの距離が大きいほど小さいことを特徴とする分離装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の分離装置において、
前記第３流路が接続された位置と対向する位置において前記第１流路と接続する回収室をさらに含むことを特徴とする分離装置。
【請求項４】
細胞を捕捉する柱状体が複数設けられた第１流路に、前記柱状体の長手方向と交差する第１方向に前記細胞を含む第１液体を流通させることと、
前記第１方向の前記柱状体よりも上流において前記第１流路に接続された第２流路に前記細胞を含まない第２液体を流通させることと、
前記第１流路における前記第１液体の流通を停止した状態において、前記柱状体が設けられた位置において前記第１流路と接続する第３流路に、前記長手方向に沿って生体用緩衝液を流通させることと、
を含むことを特徴とする分離方法。
【請求項１】
細胞を含む第１液体が第１方向に流通する第１流路と、
前記第１流路に設けられ、前記第１方向と交差する第２方向を長手方向とし、前記細胞を捕捉する複数の柱状体と、
前記第１方向の前記柱状体よりも上流において前記第１流路と接続し、前記細胞を含まない第２液体が流通する第２流路と、
前記柱状体が設けられた位置において前記第１流路と接続し、前記第２方向に生体用緩衝液が流通する第３流路と、
を含むことを特徴とする分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分離装置において、
前記第２方向と垂直な方向における前記柱状体の断面積は、前記第２方向における前記第３流路が接続された前記第１流路の位置からの距離が大きいほど小さいことを特徴とする分離装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の分離装置において、
前記第３流路が接続された位置と対向する位置において前記第１流路と接続する回収室をさらに含むことを特徴とする分離装置。
【請求項４】
細胞を捕捉する柱状体が複数設けられた第１流路に、前記柱状体の長手方向と交差する第１方向に前記細胞を含む第１液体を流通させることと、
前記第１方向の前記柱状体よりも上流において前記第１流路に接続された第２流路に前記細胞を含まない第２液体を流通させることと、
前記第１流路における前記第１液体の流通を停止した状態において、前記柱状体が設けられた位置において前記第１流路と接続する第３流路に、前記長手方向に沿って生体用緩衝液を流通させることと、
を含むことを特徴とする分離方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−９６３９（Ｐ２０１３−９６３９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５３６９（Ｐ２０１１−１４５３６９）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]