特開 2022-144104 物質導入装置及び物質導入ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022144104

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】物質導入装置及び物質導入ユニット

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20220926BHJP

   C12N 15/87 20060101ALN20220926BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 A

C12N15/87 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021044965

(22)【出願日】2021-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】000109543

【氏名又は名称】テルモ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100186015

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 靖之

(74)【代理人】

【識別番号】100211395

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】中野 優

【テーマコード（参考）】

4B029

【Ｆターム（参考）】

4B029AA24

4B029BB11

(57)【要約】

【課題】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。
【解決手段】本開示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、物質導入ユニットと、電圧印加部と、を備える。物質導入ユニットは、細胞及び物質を含む細胞懸濁液を収容可能な収容空間を区画する、導電性材料で形成された袋状の収容部と、収容部を対向した位置で挟み込み可能な第１電極及び第２電極からなるセット電極が、収容部の外面に沿う第１方向に間隔を空けて複数配置されて構成される電極群と、を備える。電圧印加部は、電極群のセット電極それぞれの第１電極と第２電極との間に電圧を印加する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項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、
物質導入ユニットと、
電圧印加部と、を備え、
前記物質導入ユニットは、
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袋状の収容部と、
前記収容部を対向した位置で挟み込み可能な第１電極及び第２電極からなるセット電極が、前記収容部の外面に沿う第１方向に間隔を空けて複数配置されて構成される電極群と、を備え、
前記電圧印加部は、前記電極群の前記セット電極それぞれの前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する、物質導入装置。

【請求項2】

前記収容部の外面うち隣接する前記セット電極の間の露出部分は、絶縁材料で覆われている、請求項１に記載の物質導入装置。

【請求項3】

前記電圧印加部は、前記第１電極と前記第２電極との距離が近づくように、前記第１電極と前記第２電極とを加圧して電圧を印加する通電部を備える、請求項１又は２に記載の物質導入装置。

【請求項4】

前記通電部は、前記収容部の外面に沿って前記第１方向に移動し、前記第１方向に間隔を空けて配置されている前記セット電極に順次接触可能である、請求項３に記載の物質導入装置。

【請求項5】

前記通電部は、ローラを備える、請求項４に記載の物質導入装置。

【請求項6】

前記収容部及び前記電極群を挟んで対向して配置されている規制部を更に備え、
前記規制部は、一のセット電極の前記第１電極と前記第２電極とが前記通電部により加圧された場合に、前記第１方向の他の位置で、前記収容部及び他のセット電極が前記規制部の対向する方向で所定の距離以上に離れないように、前記収容部又は前記他のセット電極と接触して前記収容部の変形を規制する、請求項３から５のいずれか一項に記載の物質導入装置。

【請求項7】

前記収容部と流路で接続される補助収容部を更に備え、
前記補助収容部は、前記第１電極と前記第２電極とが前記通電部により加圧された場合に、前記収容部から前記流路を介して流出した細胞懸濁液を収容する、請求項３から５のいずれか一項に記載の物質導入装置。

【請求項8】

前記物質導入ユニットは、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７のいずれか一項に記載の物質導入装置。

【請求項9】

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袋状の収容部と、
前記収容部を対向した位置で挟み込み可能な第１電極及び第２電極からなるセット電極が、前記収容部の外面に沿う第１方向に間隔を空けて複数配置されて構成される電極群と、を備える、物質導入ユニット。

【請求項10】

前記収容部の外面うち隣接する前記セット電極の間の露出部分は、絶縁材料で覆われている、請求項９に記載の物質導入ユニット。

【請求項11】

前記収容部は、前記電極群により挟み込まれる上面及び下面以外の側面に、前記細胞懸濁液を前記収容空間に注入可能、又は、前記収容空間から放出可能な、１つ以上のポートを備える、請求項９又は１０に記載の物質導入ユニット。

【請求項12】

前記１つ以上のポートは、
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、
を含む、請求項１１に記載の物質導入ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、物質導入装置及び物質導入ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

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、エレクトロポレーションを実施するためのウェルを複数備えたエレクトロポレーション装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１４９１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の装置では、エレクトロポレーションを実施するためのウェル又はキュベット等の容器の数を増やすことで、１回の処理対象とする細胞懸濁液の総量を増やすことができる反面、複数の容器のそれぞれに、細胞懸濁液を添加し、エレクトロポレーション実施後に、それぞれの容器から導入済み細胞懸濁液を回収する必要があった。そのため、エレクトロポレーションの実施に伴う操作又は作業が煩雑になってしまう。したがって、エレクトロポレーションを実施する細胞懸濁液の総量を変更した場合であっても、細胞懸濁液の総量に応じて操作又は作業が煩雑にならないようにすることで、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の向上が求められている。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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、物質導入ユニットと、電圧印加部と、を備え、前記物質導入ユニットは、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袋状の収容部と、前記収容部を対向した位置で挟み込み可能な第１電極及び第２電極からなるセット電極が、前記収容部の外面に沿う第１方向に間隔を空けて複数配置されて構成される電極群と、を備え、前記電圧印加部は、前記電極群の前記セット電極それぞれの前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する、物質導入装置。

【0007】

本開示の一実施形態に係る物質導入装置では、前記収容部の外面うち隣接する前記セット電極の間の露出部分は、絶縁材料で覆われていることが好ましい。

【0008】

本開示の一実施形態に係る物質導入装置では、前記電圧印加部は、前記第１電極と前記第２電極との距離が近づくように、前記第１電極と前記第２電極とを加圧して電圧を印加する通電部を備えることが好ましい。

【0009】

本開示の一実施形態に係る物質導入装置では、前記通電部は、前記収容部の外面に沿って前記第１方向に移動し、前記第１方向に間隔を空けて配置されている前記セット電極に順次接触可能であることが好ましい。

【0010】

本開示の一実施形態に係る物質導入装置では、前記通電部は、ローラを備えることが好ましい。

【0011】

本開示の一実施形態に係る物質導入装置は、前記収容部及び前記電極群を挟んで対向して配置されている規制部を更に備え、前記規制部は、一のセット電極の前記第１電極と前記第２電極とが前記通電部により加圧された場合に、前記第１方向の他の位置で、前記収容部及び他のセット電極が前記規制部の対向する方向で所定の距離以上に離れないように、前記収容部又は前記他のセット電極と接触して前記収容部の変形を規制することが好ましい。

【0012】

本開示の一実施形態に係る物質導入装置は、前記収容部と流路で接続される補助収容部を更に備え、前記補助収容部は、前記第１電極と前記第２電極とが前記通電部により加圧された場合に、前記収容部から前記流路を介して流出した細胞懸濁液を収容することが好ましい。

【0013】

本開示の一実施形態に係る物質導入装置では、前記物質導入ユニットは、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。

【0014】

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袋状の収容部と、前記収容部を対向した位置で挟み込み可能な第１電極及び第２電極からなるセット電極が、前記収容部の外面に沿う第１方向に間隔を空けて複数配置されて構成される電極群と、を備える。

【0015】

本開示の一実施形態に係る物質導入ユニットでは、前記収容部の外面うち隣接する前記セット電極の間の露出部分は、絶縁材料で覆われていることが好ましい。

【0016】

本開示の一実施形態に係る物質導入ユニットでは、前記収容部は、前記電極群により挟み込まれる上面及び下面以外の側面に、前記細胞懸濁液を前記収容空間に注入可能、又は、前記収容空間から放出可能な、１つ以上のポートを備えることが好ましい。

【0017】

本開示の一実施形態に係る物質導入ユニットでは、前記１つ以上のポートは、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、を含むことが好ましい。

【発明の効果】

【0018】

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。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１の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2】第１の実施形態に係る物質導入装置の側面図である。

【図3】第２の実施形態に係る物質導入装置の側面図である。

【図4】第３の実施形態に係る物質導入装置の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

（第１の実施形態）
はじめに、図１及び図２を参照して、本開示の第１の実施形態に係る物質導入装置１Ａについて説明する。図１は、第１の実施形態に係る物質導入装置１Ａの概略構成を示す、概略図である。図２は、第１の実施形態に係る物質導入装置１Ａの側面図である。図１に示されるように、物質導入装置１Ａ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。

【0024】

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は、電極群と、収容部２３と、ポート２４と、を備えている。電極群は、複数のセット電極２０により構成されている。セット電極２０は、収容部２３を対向した位置で挟み込み可能な第１電極２１及び第２電極２２からなる。セット電極２０は、収容部２３の外面に沿う第１方向に間隔を空けて複数（本実施形態では４つのセット電極２０Ａ～２０Ｄ）配置されている。具体的には、セット電極２０Ａは、第１電極２１Ａ及び第２電極２２Ａからなる。セット電極２０Ｂは、第１電極２１Ｂ及び第２電極２２Ｂからなる。セット電極２０Ｃは、第１電極２１Ｃ及び第２電極２２Ｃからなる。セット電極２０Ｄは、第１電極２１Ｄ及び第２電極２２Ｄからなる。以下、セット電極２０の第１電極２１及び第２電極が収容部２３を挟んで対向する対向方向を、単に「対向方向」と記載する場合がある。以降の説明において、セット電極２０Ａ～２０Ｄを特に区別しない場合、単に、セット電極２０と総称する。

【0025】

物質導入ユニット２は、物質導入装置１Ａから取り外し可能である。より具体的には、図１に示されるように、物質導入ユニット２は、物質導入装置１Ａの保持部４に取り付けられることで、物質導入装置１Ａに固定される。これにより、エレクトロポレーション実施後、物質導入ユニット２を、物質導入装置１Ａから取り外して、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。しかしながら、物質導入ユニット２は、物質導入装置１Ａと一体として形成されていてもよく、物質導入装置１Ａから取り外し可能でなくてもよい。

【0026】

第１電極２１Ａ～２１Ｄは、それぞれ板状の電極である。第１電極２１Ａ～２１Ｄは、収容部２３の、対向方向における一方側の面である上面２３Ａにおいて第１方向に間隔を空けて並べて配置されている。第１方向は、収容部２３の外面に沿う方向であり、本実施形態では、対向方向と直交する一方向（図１の矢印参照）としている。第１電極２１Ａ～２１Ｄは、例えば、収容部２３の上面２３Ａに接着固定されている。以降の説明において、第１電極２１Ａ～２１Ｄを特に区別しない場合、単に、第１電極２１と総称する。第１電極２１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。本実施形態の物質導入ユニット２において、全て同じ形状（本実施形態では同一の矩形板状）の４つの第１電極２１Ａ～２１Ｄが、収容部２３の上面２３Ａにおいて第１方向に等しい間隔で並べて配置されている。ただし、第１電極２１の数は４つに限られず、２以上の任意の自然数とされてもよい。また、第１電極２１Ａ～２１Ｄは、それぞれ同一の形状でなくてもよく、異なる大きさであってもよい。さらに、収容部２３の上面２３Ａに第１電極２１Ａ～２１Ｄが配置される間隔は、等しくなくてもよい。

【0027】

第２電極２２Ａ～２２Ｄは、それぞれ板状の電極である。第２電極２２Ａ～２２Ｄは、収容部２３の、対向方向における他方側の面である下面２３Ｂにおいて第１方向に間隔を空けて並べて配置されている。第２電極２２Ａ～２２Ｄは、例えば、収容部２３の下面２３Ｂに接着固定されている。以降の説明において、第２電極２２Ａ～２２Ｄを特に区別しない場合、単に、第２電極２２と総称する。第２電極２２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。本実施形態の物質導入ユニット２において、全て同じ形状（本実施形態では同一の矩形板状）の４つの第２電極２２Ａ～２２Ｄが、収容部２３の下面２３Ｂにおいて第１方向に等しい間隔で並べて配置されている。ただし、第２電極２２の数は４つに限られず、２以上の任意の自然数とされてもよい。また、第２電極２２Ａ～２２Ｄは、それぞれ同一の形状でなくてもよく、異なる大きさであってもよい。さらに、収容部２３の下面２３Ｂに第２電極２２Ａ～２２Ｄが配置される間隔は、等しくなくてもよい。

【0028】

複数の第２電極２２のそれぞれは、複数の第１電極２１のいずれかと収容部２３を挟んで対向している。本実施形態では、図２に示されるように、第２電極２２Ａが第１電極２１Ａと収容部２３を挟んで対向して配置され、セット電極２０Ａを構成している。第２電極２２Ｂが第１電極２１Ｂと収容部２３を挟んで対向して配置され、セット電極２０Ｂを構成している。第２電極２２Ｃが第１電極２１Ｃと収容部２３を挟んで対向して配置され、セット電極２０Ｃを構成している。そして、第２電極２２Ｄが第１電極２１Ｄと収容部２３を挟んで対向して配置され、セット電極２０Ｄを構成している。本実施形態では、第１電極２１Ａ～２１Ｄと第２電極２２Ａ～２２Ｄとが全て同じ形状であって、対向方向に沿って見た平面視で、互いに重複している。ただし、第２電極２２が収容部２３を挟んで第１電極２１と対向することは、第１電極２１と第２電極２２とが対向方向に沿って見た平面視で完全に重なっていることに限られず、第１電極２１及び第２電極２２の少なくとも一部が重なっていることも含まれる。また、第１電極２１の数と第２電極２２の数が異なっていてもよい。つまり、各セット電極２０は、収容部２３を対向した位置で挟み込み可能な、少なくとも１つの第１電極２１と、少なくとも１つの第２電極２２と、で構成されていればよい。

【0029】

再び図１を参照して、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。具体的に、収容部２３は、細胞懸濁液を収容可能な収容空間２３Ｄ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袋状の容器である。収容部２３は、可撓性を有する。導電性材料は、第１電極２１及び第２電極２２により挟み込まれることで収容部２３の形状が変形するように、第１電極２１及び第２電極２２の材料よりも柔らかい材料とされる。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、１００ミリリットルである。

【0030】

収容部２３の外面としての上面２３Ａ及び下面２３Ｂのうち、隣接するセット電極２０の間の露出部分は、絶縁材料で覆われていることが好ましい。具体的に、収容部２３の上面２３Ａのうち隣接する第１電極２１の間の露出部分は、絶縁材料で覆われていることが好ましい。収容部２３の上面２３Ａは、複数の第１電極２１が設置された部分以外の全域を絶縁材料で覆われていることがより好ましい。また、収容部２３の下面２３Ｂのうち隣接する第２電極２２の間の露出部分は、絶縁材料で覆われていることが好ましい。また、収容部２３の下面２３Ｂは、複数の第２電極２２が設置された部分以外の全域を絶縁材料で覆われていることがより好ましい。本実施形態では、例えば、収容部２３の上面２３Ａ及び下面２３Ｂの、第１電極２１又は第２電極２２が設置された部分以外の部分には、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が張り付けられている。これにより、第１電極２１及び第２電極２２が設置された部分以外に電圧が印加されることで、収容部２３の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液に電圧が印加され、意図せずに収容部２３の収容空間２３Ｄでエレクトロポレーションが実施されることを未然に防ぐことができる。

【0031】

ポート２４は、細胞懸濁液を収容部２３の収容空間２３Ｄに注入可能、又は収容部２３の収容空間２３Ｄから放出可能な筒状部材である。ポート２４は、電極群により挟み込まれる収容部２３の上面２３Ａ及び下面２３Ｂ以外の側面２３Ｃに設けられる。これにより、ポート２４が、エレクトロポレーション実施の際に妨げとなりにくい。また、ポート２４が、通電部３２Ａ及び３２Ｂが収容部２３の上面２３Ａ及び下面２３Ｂに沿って第１方向に移動する際に妨げとなりにくい。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２３Ｄへの細胞懸濁液の注入、或いは収容部２３の収容空間２３Ｄからの細胞懸濁液の放出が可能となる。

【0032】

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２３Ｄ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２３Ｄ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２３Ｄ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、収容部２３の側面２３Ｃのうち、対向方向に沿って見た平面視で、上面２３Ａに対して同一方向に位置するように、収容部２３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２３Ｄ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２３Ｄに流し込まれ、収容部２３の収容空間２３Ｄで混合されてもよい。

【0033】

電圧印加部３は、セット電極２０Ａ～２０Ｄそれぞれの第１電極２１Ａ～２１Ｄと第２電極２２Ａ～２２Ｄとの間に電圧を印加する。すなわち、電圧印加部３は、セット電極２０ごとに、第１電極２１と第２電極２２との間に電圧を印加する。換言すれば、電圧印加部３は、複数の第１電極２１Ａ～２１Ｄのうちいずれか１つの第１電極２１と、複数の第２電極２２Ａ～２２Ｄのうち第１電極２１と対向する第２電極２２との間に電圧を印加する。電圧印加部３は、電源部３１と、通電部３２Ａ及び３２Ｂとを備える。電源部３１と通電部３２Ａ及び３２Ｂとは、図１に実線で示されるように、導線等により電力供給可能に接続されている。電源部３１は、例えば、蓄電池又は乾電池等であってよい。また、電源部３１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。

【0034】

通電部３２Ａ及び３２Ｂは、それぞれ、各セット電極２０の第１電極２１及び第２電極２２と接触して、第１電極２１及び第２電極２２を電源部３１と通電可能に接続する。図１に示される例では、通電部３２Ａが第１電極２１Ａに接触し、通電部３２Ｂが第２電極２２Ａに接触している。これにより、電圧印加部３が第１電極２１Ａ及び第２電極２２Ａの間に所定の電圧を印加することで、収容部２３の収容空間２３Ｄ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。

【0035】

物質導入装置１Ａにおいて、通電部３２Ａ及び３２Ｂがそれぞれ接触する第１電極２１及び第２電極２２は変更可能である。例えば、物質導入装置１Ａは、通電部３２Ａ及び通電部３２Ｂが接触する第１電極２１及び第２電極２２を、第１電極２１Ａ及び第２電極２２Ａ、第１電極２１Ｂ及び第２電極２２Ｂ、第１電極２１Ｃ及び第２電極２２Ｃ、第１電極２１Ｄ及び第２電極２２Ｄの順に変更して、収容部２３の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液に電圧を印加してもよい。換言すれば、本実施形態の物質導入装置１Ａでは、通電部３２Ａ及び通電部３２Ｂが、第１方向に間隔を空けて配置されている複数（本実施形態では４つ）のセット電極２０に順次接触可能である。これにより、複数のセット電極２０Ａ～２０Ｄそれぞれに順次電圧が印加される。このように、物質導入装置１Ａは、第１電極２１Ａ～２１Ｄ及び第２電極２２Ａ～２２Ｄを備え、個別に電圧を印加することで、第１電極２１Ａ～２１Ｄ及び第２電極２２Ａ～２２Ｄがそれぞれ１枚の電極であった場合に比べて、電極面の大きさが小さくなるため、１回の電圧印加のために消費する電力を抑制することができる。

【0036】

通電部３２Ａ及び３２Ｂは、それぞれ、各セット電極２０の第１電極２１と第２電極２２との距離が近づくように、第１電極２１と第２電極２２とを加圧して、電圧を印加してもよい。これにより、電圧印加部３は、電圧を印加する際に、通電部３２Ａ及び３２Ｂにより第１電極２１及び第２電極２２を加圧することで、収容部２３の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液を攪拌することができる。これにより、電圧印加部３は、収容部２３の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液の細胞に、より均一に電圧を印加することができる。

【0037】

通電部３２Ａ及び３２Ｂは、収容部２３の外面に沿って第１方向に移動可能であってもよい。具体的に、通電部３２Ａ及び３２Ｂは、それぞれ収容部２３の上面２３Ａ及び下面２３Ｂに沿って第１方向に移動可能であってもよい。例えば、通電部３２Ａ及び３２Ｂが、第１方向に沿って延びたレールに移動可能に取り付けられていてもよい。通電部３２Ａ及び３２Ｂが第１方向に移動可能であることで、電圧印加部３は、第１方向に並ぶ第１電極２１Ａ～２１Ｄ及び第２電極２２Ａ～２２Ｄに対して、順番に電圧を印加することができる。このように、電圧印加部３は、収容部２３に対して電圧を印加する位置を変えることで、収容部２３の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液に対して印加される電圧の偏りを少なくし、より均一に電圧を印加することができる。

【0038】

通電部３２Ａ及び３２Ｂは、ローラを備えていてもよい。具体的には、図１に示されるように、通電部３２Ａ及び３２Ｂが、収容部２３の上面２３Ａ及び下面２３Ｂに沿って第１方向に移動可能なローラであって、表面を導電性材料で覆われたローラを備えていてもよい。これにより、通電部３２Ａ及び３２Ｂが、収容部２３の上面２３Ａ及び下面２３Ｂに沿って第１方向に移動する際に、電圧印加部３は、各セット電極２０の通電部３２Ａ及び３２Ｂが第１電極２１及び第２電極２２と接触しているときに電圧を印加する。また、通電部３２Ａ及び３２Ｂが、隣接するセット電極２０の間で収容部２３の上面２３Ａ及び下面２３Ｂと接触しているときは、通電部３２Ａ及び３２Ｂが、収容部２３を対向した位置で挟み込み圧力を加えて、収容部２３を扱くことができる。したがって、電圧印加部３は、収容部２３の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液に対して、攪拌と電圧印加とを繰り返すことで、細胞懸濁液において細胞の沈殿等により細胞の分布が不均一になることを防ぎ、より均一に細胞への物質の導入を行うことができる。上述した通電部３２Ａ及び３２Ｂのローラは、第１方向に回動しながら移動可能であってもよい。このようにすれば、通電部３２Ａ及び３２Ｂが第１方向に移動する際の、第１電極２１及び第２電極２２との摺動摩擦を小さくすることができ、通電部３２Ａ及び３２Ｂ、並びに、第１電極２１及び第２電極２２の破損等を抑制することができる。

【0039】

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、収容部２３の上面２３Ａ及び下面２３Ｂ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を、収容部２３の下面２３Ｂ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。具体的には、保持部４は、第１保持部材４１により、収容部２３の上面２３Ａを押圧し、第２保持部材４２により、収容部２３の下面２３Ｂ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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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、通電部３２Ａ及び３２Ｂを第１方向に移動させ、通電部３２Ａ及び３２Ｂにより各セット電極２０の第１電極２１及び第２電極２２を加圧し、電源部３１を制御して、各セット電極２０の第１電極２１及び第２電極２２の間に所定の電圧を印加させることができる。

【0044】

（第２の実施形態）
次に、図３を参照して、本開示の第２の実施形態に係る物質導入装置１Ｂについて説明する。図３は、第２の実施形態に係る物質導入装置１Ｂの側面図である。第２の実施形態では、物質導入装置１Ｂが規制部６を更に備えている点で、第１の実施形態における物質導入装置１Ａと異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。

【0045】

図３に示されるように、物質導入装置１Ｂは、物質導入ユニット２、電圧印加部３、保持部４及び制御部５に加えて、規制部６を備えている。

【0046】

規制部６は、収容部２３及び電極群（本実施形態では第１電極２１Ａ～２１Ｄ及び第２電極２２Ａ～２２Ｄ）を挟んで対向して配置されている。規制部６は、一のセット電極２０の第１電極２１及び第２電極２２が通電部３２Ａ及び３２Ｂにより加圧された場合に、第１方向の他の位置で、収容部２３及び他のセット電極２０が規制部６の対向する方向で所定の距離以上に離れないように、収容部２３の又は他のセット電極２０と接触して収容部２３の変形を規制する。より具体的に、本実施形態の規制部６は、収容部２３及び電極群（本実施形態では第１電極２１Ａ～２１Ｄ及び第２電極２２Ａ～２２Ｄ）を挟んで対向して配置されている２つの板状部材６１Ａ及び６１Ｂを含む。２つの板状部材６１Ａ及び６１Ｂは、収容部２３の上面２３Ａ及び下面２３Ｂのそれぞれと対向している。板状部材６１Ａ及び６１Ｂは、収容部２３の上面２３Ａ及び下面２３Ｂと略等しい大きさとされてもよい。例えば、板状部材６１Ａ及び６１Ｂは、それぞれ保持部４の第１保持部材４１及び第２保持部材４２に取り付けられてもよい。以降の説明において、板状部材６１Ａ及び６１Ｂを特に区別しない場合、単に、板状部材６１と総称する。本実施形態では、２つの板状部材６１Ａ及び６１Ｂが、収容部２３又はセット電極２０と接触することで、収容部２３の変形を規制するが、規制部６の構成は、本実施形態の構成に限定されない。したがって、規制部６のうち、収容部２３又はセット電極２０と接触する部材は、板状部材でなくてもよい。

【0047】

規制部６は、各セット電極２０の第１電極２１と第２電極２２とが通電部３２Ａ及び３２Ｂにより加圧された場合に、収容部２３の上面２３Ａと下面２３Ｂとの距離が所定の距離以上に離れないように、上面２３Ａ及び下面２３Ｂのそれぞれを押さえる。図３に示される例では、通電部３２Ａ及び３２Ｂが第１電極２１Ａ及び第２電極２２Ａを加圧することで、収容部２３に、第１電極２１Ｂ及び第２電極２２Ｂの近傍で膨らみが生じている。規制部６は、この収容部２３の膨らみを外側から押さえることで、通電部３２Ａ及び３２Ｂにより加圧された第１電極２１及び第２電極２２の間に位置する細胞懸濁液が過度に周囲に移動することを抑制し、電圧印加部３により、所望の量の細胞懸濁液に電圧を印加することを可能にする。

【0048】

（第３の実施形態）
次に、図４を参照して、本開示の第３の実施形態に係る物質導入装置１Ｃについて説明する。図４は、第３の実施形態に係る物質導入装置１Ｃの側面図である。第３の実施形態では、物質導入装置１Ｃが補助収容部７を更に備えている点で、第１の実施形態における物質導入装置１Ａと異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第３の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。また、物質導入装置１Ａ～１Ｃを特に区別しない場合、単に、物質導入装置１と総称する。

【0049】

図４に示されるように、物質導入装置１Ｃは、物質導入ユニット２、電圧印加部３、保持部４及び制御部５に加えて、補助収容部７を備えている。

【0050】

補助収容部７は、その内部に細胞及び物質を含む細胞懸濁液を収容可能な収容空間７Ａを区画する。補助収容部７は、収容部２３と流路７１で接続される。例えば、補助収容部７は、送液チューブなどの流路７１で、収容部２３に設けられたポート２４に送液可能に接続されてもよい。かかる場合、ポート２４は、細胞懸濁液が収容部２３の収容空間２３Ｄと補助収容部７の収容空間７Ａとの間を双方向に移動することを許容するポートとされる。

【0051】

補助収容部７は、各セット電極２０の第１電極２１と第２電極２２とが通電部３２Ａ及び３２Ｂにより加圧された場合に、収容部２３から流路７１を介して流出した細胞懸濁液を収容する。その結果、収容部２３において、通電部３２Ａ及び３２Ｂにより加圧された部分以外の部分が膨らむことを抑えることができる。図４に示される例では、通電部３２Ａ及び３２Ｂが第１電極２１Ａ及び第２電極２２Ａを加圧しているが、補助収容部７が収容部２３から流路７１を介して流出した細胞懸濁液を収容することで、収容部２３の他の部分では、膨らみが生じていない。これにより、物質導入装置１Ｃは、収容部２３が膨らむことで、収容部２３が破損することを未然に防ぐことができる。さらに、通電部３２Ａ及び３２Ｂによる第１電極２１Ａ及び第２電極２２Ａへの加圧が終了後、補助収容部７の収容空間７Ａに収容された細胞懸濁液を収容部２３の収容空間２３Ｄに戻すことで、収容部２３の収容空間２３Ｄの細胞懸濁液が攪拌される。これにより、次回の電圧印加時に、収容部２３の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液に、より均一に電圧を印加することが可能になる。補助収容部７の収容空間７Ａに収容された細胞懸濁液を収容部２３の収容空間２３Ｄに戻しやすくするために、補助収容部７はシリンジとされてもよい。あるいは、補助収容部７の収容空間７Ａに収容された細胞懸濁液を収容部２３に戻しやすくするために、補助収容部７は収容部２３よりも高い位置に配置されてもよい。

【0052】

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であって、物質導入ユニット２と、電圧印加部３と、を備える。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２３Ｄを区画する、導電性材料で形成された袋状の収容部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２１及び第２電極２２からなるセット電極２０が、収容部２３の外面に沿う第１方向に間隔を空けて複数配置されて構成される電極群と、を備える。電圧印加部３は、電極群のセット電極２０それぞれの第１電極２１と第２電極２２との間に電圧を印加する。かかる構成によれば、物質導入装置１は、収容部２３の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液の総量を変更した場合であっても、同様の操作によりエレクトロポレーションを実施可能にすることができる。これにより、１回のエレクトロポレーションの処理対象とする細胞懸濁液の総量を増やしても、エレクトロポレーションの実施に伴う操作又は作業が煩雑になりにくい。さらに、物質導入装置１が、第１電極２１Ａ～２１Ｄ及び第２電極２２Ａ～２２Ｄを備え、個別に電圧を印加可能であることで、第１電極２１Ａ～２１Ｄ及び第２電極２２Ａ～２２Ｄがそれぞれ１枚の電極であった場合に比べて、電極面の大きさが小さくなるため、１回の電圧印加に必要な電力を抑制することができ、ひいては、電圧印加部３の小型化が可能になる。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。

【0053】

本開示に係る物質導入装置１では、収容部２３の外面うち隣接するセット電極２０の間の露出部分は、絶縁材料で覆わ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、第１電極２１及び第２電極２２が設置された部分以外に電圧が印加されることで、収容部２３の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液に電圧が印加され、意図せずに収容部２３の収容空間２３Ｄでエレクトロポレーションが実施されることを未然に防ぐことができる。

【0054】

本開示に係る物質導入装置１では、電圧印加部３は、各セット電極２０の第１電極２１と第２電極２２との距離が近づくように、第１電極２１と第２電極２２とを加圧して電圧を印加する通電部３２を備えることが好ましい。かかる構成によれば、物質導入装置１は、各セット電極２０の第１電極２１及び第２電極２２に電圧を印加する際に、第１電極２１及び第２電極２２を加圧することで、収容部２３の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液を攪拌することができる。これにより、物質導入装置１は、収容部２３の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液に、より均一に電圧を印加することができる。

【0055】

本開示に係る物質導入装置１では、通電部３２は、収容部２３の外面に沿って第１方向に移動し、第１方向に間隔を空けて配置されているセット電極２０に順次接触可能であることが好ましい。かかる構成によれば、物質導入装置１Ａは、収容部２３における電圧を印加する位置を変えることで、収容部２３の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液に対して印加される電圧の偏りを少なくし、より均一に電圧を印加することができる。

【0056】

本開示に係る物質導入装置１では、通電部３２は、ローラを備えることが好ましい。かかる構成によれば、通電部３２Ａ及び３２Ｂが第１方向に移動する際の、第１電極２１及び第２電極２２との摺動摩擦を小さくすることができ、通電部３２Ａ及び３２Ｂ、並びに、第１電極２１及び第２電極２２の破損等を抑制することができる。

【0057】

本開示の第２の実施形態に係る物質導入装置１Ｂは、収容部２３及び電極群を挟んで対向して配置されている規制部６を更に備え、規制部６は、一のセット電極２０の第１電極２１と第２電極２２とが通電部３２により加圧された場合に、第１方向の他の位置で、収容部２３及び他のセット電極２０が規制部６の対向する方向で所定の距離以上に離れないように、収容部２３又は他のセット電極２０と接触して収容部２３の変形を規制することが好ましい。かかる構成によれば、物質導入装置１Ｂは、電圧印加部３により各セット電極２０の第１電極２１及び第２電極２２を加圧して電圧を印加する際に、規制部６により収容部２３の他の部分の膨らみを抑えることで、各セット電極２０の第１電極２１及び第２電極２２の間に位置する細胞懸濁液が過度に周囲に移動することを抑制し、所望の量の細胞懸濁液に電圧を印加することができる。

【0058】

本開示の第３の実施形態に係る物質導入装置１Ｃは、収容部２３と流路７１で接続される補助収容部７を更に備え、補助収容部７は、第１電極２１と第２電極２２とが通電部３２により加圧された場合に、収容部２３から流路７１を介して流出した細胞懸濁液を収容することが好ましい。かかる構成によれば、物質導入装置１Ｃは、電圧印加部３により各セット電極２０の第１電極２１及び第２電極２２を加圧して電圧を印加する際に、補助収容部７に収容部２３から流路７１を介して流出した細胞懸濁液を収容することで、収容部２３が膨らむことを抑制し、収容部２３が破損することを未然に防ぐことができる。

【0059】

本開示に係る物質導入装置１では、物質導入ユニット２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、物質導入ユニット２を、物質導入装置１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。

【0060】

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であって、細胞及び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袋状の収容部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２１及び第２電極２２からなるセット電極２０が、収容部２３の外面に沿う第１方向に間隔を空けて複数配置されて構成される電極群と、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の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液の総量を変更した場合であっても、同様の操作によりエレクトロポレーションを実施可能にすることができる。これにより、１回のエレクトロポレーションの処理対象とする細胞懸濁液の総量を増やしても、エレクトロポレーションの実施に伴う操作又は作業が煩雑になりにくい。さらに、物質導入ユニット２が、第１電極２１Ａ～２１Ｄ及び第２電極２２Ａ～２２Ｄを備え、個別に電圧を印加可能であることで、第１電極２１Ａ～２１Ｄ及び第２電極２２Ａ～２２Ｄがそれぞれ１枚の電極であった場合に比べて、電極面の大きさが小さくなるため、１回の電圧印加に必要な電力を抑制することができる。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。

【0061】

本開示に係る物質導入ユニット２では、収容部２３の外面うち隣接するセット電極２０の間の露出部分は、絶縁材料で覆われていることが好ましい。かかる構成によれば、物質導入ユニット２は、第１電極２１及び第２電極２２が設置された部分以外に電圧が印加されることで、収容部２３の収容空間２３Ｄに収容された細胞懸濁液に電圧が印加され、意図せずに収容部２３の収容空間２３Ｄでエレクトロポレーションが実施されることを未然に防ぐことができる。

【0062】

本開示に係る物質導入ユニット２では、収容部２３は、電極群により挟み込まれる上面２３Ａ及び下面２３Ｂ以外の側面２３Ｃに、細胞懸濁液を収容部２３の収容空間２３Ｄに注入可能、又は、収容部２３の収容空間２３Ｄから放出可能な、１つ以上のポート２４を備えることが好ましい。かかる構成によれば、ポート２４が、エレクトロポレーションの妨げとなりにくい。

【0063】

本開示に係る物質導入ユニット２では、１つ以上のポート２４は、細胞懸濁液を収容部２３の収容空間２３Ｄ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と、細胞懸濁液を収容部２３の収容空間２３Ｄ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と、を含むことが好ましい。かかる構成によれば、収容部２３の収容空間２３Ｄ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。

【0064】

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。

【0065】

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の電源部３１及び通電部３２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、電源部３１及び通電部３２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。

【符号の説明】

【0066】

１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ） 物質導入装置
２ 物質導入ユニット
２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ） セット電極
２１（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ） 第１電極
２２（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ） 第２電極
２３ 収容部
２３Ａ 上面
２３Ｂ 下面
２３Ｃ 側面
２３Ｄ 収容空間
２４ ポート
２４Ａ 注入ポート
２４Ｂ 放出ポート
３ 電圧印加部
３１ 電源部
３２（３２Ａ、３２Ｂ） 通電部
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
６ 規制部
６１（６１Ａ、６１Ｂ） 板状部材
７ 補助収容部
７Ａ 収容空間
７１ 流路
１０ 導入前バッグ
１１ 導入済みバッグ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】