特開 2024-126980 ゲル封入細胞製造装置及び細胞製造システム

(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】P2024126980

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【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

(51)【国際特許分類】

   C12M 3/00 20060101AFI20240912BHJP

   C12N 5/078 20100101ALN20240912BHJP

   C12N 5/0789 20100101ALN20240912BHJP

   C12N 7/00 20060101ALN20240912BHJP

【ＦＩ】

C12M3/00 Z

C12N5/078

C12N5/0789

C12N7/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023035787

(22)【出願日】2023-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】神野 健太

【テーマコード（参考）】

4B029

4B065

【Ｆターム（参考）】

4B029AA27

4B029BB11

4B029CC05

4B065AA90X

4B065AA95X

4B065BC46

4B065BC47

4B065BD05

4B065CA60

(57)【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。

【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】

前記刺激は、温度又は外部物理刺激であり、
前記刺激導入部は、前記保留容器に前記温度又は前記外部物理刺激を与える、
請求項９記載のゲル封入細胞製造装置。

【請求項12】

前記細胞は、ＰＢＭＣ、造血幹細胞、臍帯血細胞、皮膚細胞又は線維芽細胞であり、
前記細胞を加工するための加工試薬は、センダイウイルスと、リポフェクション試薬及びベクタの組合せとの何れか一方であり、
前記ゲル化剤は、アルギン酸及びＣａ－ＮＴＡの組合せと、ヒアルロン酸ナトリウムとの何れか一方である、
請求項１記載のゲル封入細胞製造装置。

【請求項13】

前記第１液滴生成部と前記第２液滴生成部と前記ゲル封入細胞生成部とが形成される基盤を更に備える、請求項１記載のゲル封入細胞製造装置。

【請求項14】

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、を有するゲル封入細胞製造装置と、
前記ゲルに封入した前記細胞を培養する培養部と、
を具備する細胞培養システム。

【請求項15】

前記培養部の前段に設けられ、前記ゲルに封入された前記細胞を洗浄する洗浄部を更に備え、
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に第１のオイルを作用させて前記第１の液滴を生成し、
前記第２液滴生成部は、前記ゲル化剤に第２のオイルを作用させて前記第２の液滴を生成し、
前記ゲル封入細胞生成部は、前記第１の液滴と前記第２の液滴との融合液滴に含有される加工済み細胞に、ゲル化誘導剤を含有する第３のオイルを作用させ、前記細胞を前記ゲルに封入したゲル封入細胞を生成し、
前記洗浄部は、前記ゲル封入細胞を解乳化して前記第１のオイル、前記第２のオイル及び／又は前記第３のオイルを取り除き、
前記培養部は、前記第１のオイル、前記第２のオイル及び／又は前記第３のオイルが取り除かれた前記ゲルに封入された前記細胞を培養する、
請求項１４記載の細胞培養システム。

【請求項16】

前記培養された細胞の中から特定の細胞を選別する選別部を更に備える、請求項１４記載の細胞培養システム。

【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。

【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】

【特許文献1】国際公開第２０２０／０６６３０６号

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】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

【非特許文献2】Xuan Li等、”Lipoplex-Mediated Single-Cell Transfection via Droplet Microfluidics”、Small、2018年9月10日、Vol.14、Issue 40

【非特許文献3】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】

図２は、ゲル封入細胞製造装置２００の構成例を模式的に示す図である。ゲル封入細胞製造装置２００は、細胞集団を１細胞ずつ加工し、細胞をそのままゲルに封入する一連の構造を有するマイクロ流路チップにより実現される。具体的には、ゲル封入細胞製造装置２００は、図２に示すように、基盤２１０、第１液滴生成部２２０、第２液滴生成部２３０及びゲル封入細胞生成部２４０を有する。

【0012】

基盤２１０は、ガラス、シリコン及び／又は樹脂等を材料に含む板形状を有する構造体である。本実施形態では、基盤２１０は、一例として、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂又はシリコン樹脂により形成されるものとする。更に具体的には、ＰＤＭＣ（ジメチルポリシロキサン）やＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）が使用されるとよい。基盤２１０には、フォトリソグラフィを応用した微細加工により、第１液滴生成部２２０、第２液滴生成部２３０及びゲル封入細胞生成部２４０が形成されている。

【0013】

第１液滴生成部２２０は、基盤２１０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。一例として、第１液滴生成部２２０は、細胞と当該細胞を加工するための加工試薬とを混合して第１の液滴を生成する。「細胞」は、加工及び培養する対象である。細胞の種類は特に限定されず、目的に応じて如何なる種類の細胞を使用することが可能である。「加工」は、遺伝子導入やゲノム編集等の形質転換（トランスフェクション）を意味する。遺伝子導入は、当該細胞に外来物質を導入して当該細胞の一部形質を当該外来物質が備える形質に転換する。ゲノム編集は、当該細胞に外来物質の一つであるゲノム編集タンパク（ＣＲＩＳＰＲ－Ｃａｓ９等）、ｍＲＮＡ、ｇＲＮＡを導入して当該細胞の一部形質に突然変異を生じさせる。

【0014】

導入される外来物質としては、一例として、ウイルスベクタ、プラスミドベクタ、リポフェクション、リポソーム（リポフェクタミン等）、タンパク質、ＲＮＡ（ｍＲＮＡ、ｍｉＲＮＡ，ｓｉＲＮＡ等）、低分子化合物、ナノ粒子、カチオン性ポリマ、ゲノム編集タンパク（ＣＲＩＳＰＲ－Ｃａｓ９）及びｇＲＮＡの組合せ等が利用可能である。トランスフェクションとしては、生物学的手法、化学的手法及び物理的手法等が利用可能である。生物学的手法としては、ウイルスベクタを使用した方法が可能である。化学的手法としては、ポリプレックスやリポプレックス等の手法が可能である。物理的手法としては、ソノポレーションやエレクトロポレーション、メカノポレーション、マグネトフェクション等の手法が可能である。加工試薬は、細胞にトランスフェクションを生じさせるための上記外来物質を含む試薬である。

【0015】

第１液滴生成部２２０は、細胞入力部２２１、加工試薬入力部２２２、第１オイル入力部２２３、細胞流路２２４、加工試薬流路２２５、第１オイル流路２２６、液滴生成部２２７及び促進部２２８を有する。細胞入力部２２１は、細胞が滴下される場である。加工試薬入力部２２２は、加工試薬が滴下される場である。第１オイル入力部２２３は、第１のオイルが滴下される場である。第１のオイルとして、オイル又は界面活性剤が用いられる。フッ素系オイルやミネラルオイル等の細胞に毒性を与えない有機系オイルが使用されるとよい。細胞流路２２４は、細胞入力部２２１に送液された細胞が通過通過する流路である。加工試薬流路２２５は、加工試薬２２２に滴下された加工試薬が通過通過する流路である。第１オイル流路２２６は、第１オイル入力部２２３に滴下された第１のオイルが通過する流路である。

【0016】

液滴生成部２２７は、細胞流路２２４、加工試薬流路２２５及び第１オイル流路２２６を合流し、第１のオイルにより細胞と加工試薬とを封入して第３の液滴を生成する。具体的には、液滴生成部２２７は、細胞流路２２４、加工試薬流路２２５及び第１オイル流路２２６の合流路により実現される。細胞流路２２４、加工試薬流路２２５及び第１オイル流路２２６の三種の流路が一箇所で合流してもよいし、細胞流路２２４と加工試薬流路２２５とが合流し、当該合流路と第１オイル流路２２６とが合流してもよい。促進部２２８は、第３の液滴の内部における加工試薬による細胞の加工を促進するための構造及び／又は機器を有する。

【0017】

図３は、第１液滴生成部２２０の構造例を模式的に示す図である。図３に示すように、細胞入力部２２１に細胞流路２２４が接続され、加工試薬入力部２２２に加工試薬流路２２５が接続されている。細胞流路２２４と加工試薬流路２２５とが合流して第１合流路２２７１を形成する。第１オイル入力部２２３に第１オイル流路２２６が接続され、第１オイル流路２２６が、細胞入力部２２１、加工試薬入力部２２２、細胞流路２２４、加工試薬流路２２５及び第１合流路２２７１を囲むように二股に分岐して第１合流路２２７１に合流して第２合流路２２７２を形成する。各種流路２２４、２２５、２２６，２２７１及び２２７２の幅や深さ、長さ、形状等は任意に設計可能である。

【0018】

第１合流路２２７１では細胞流路２２４からの細胞と加工試薬流路２２５からの加工試薬とが合流する。第２合流路２２７２では細胞と加工試薬と第１のオイルとが合流し、細胞と加工試薬とを封入する第３の液滴が第１のオイルにより生成される。第２合流路２２７２には、促進部２２８として第３の液滴を保留するための容器（以下、加工促進容器）２２８１が接続される。加工促進容器２２８１の温度は、図示しない温度調節器により、加工試薬による細胞の加工を促進する温度に調節される。第３の液滴の内部で細胞が加工試薬により加工されることにより第１の液滴が生成される。加工促進容器２２８１の幅や深さ、容積、形状等は任意に設計可能である。

【0019】

図２に示すように、第２液滴生成部２３０は、基盤２１０に設けられ、ゲル化剤を封入した第２の液滴を生成する。ゲル化剤は、アルギン酸、ヒアルロン酸、ゼラチン、アガロース、ＰＮＩＰＡＡｍ、ＰＥＧ、ＰＶＡ、Ｃｈｉｔｏｓａｎ、上記誘導体、Ｌａｍｉｎｉｎモチーフを含む上記誘導体、架橋剤の添加、光、熱などの刺激によりゲル化する機能の側鎖を有する上記誘導体等を使用可能である。使用するゲル化剤は、使用する細胞や細胞加工方法に応じて上記の中から任意に選択可能である。

【0020】

第２液滴生成部２３０は、ゲル化剤入力部２３１、第２オイル入力部２３２、ゲル化剤流路２３３、第２オイル流路２３４及び液滴生成部２３５を有する。ゲル化剤入力部２３１は、ゲル化剤が送液される場である。第２オイル入力部２３２は、第２のオイルが送液される場である。ゲル化剤流路２３３は、ゲル化剤入力部２３１に送液されたゲル化剤が通過する流路である。第２オイル流路２３４は、第２オイル入力部２３２に滴下された第２のオイルが通過する流路である。液滴生成部２３５は、ゲル化剤流路２３３及び第２オイル流路２３４を合流し、第２のオイルにより、ゲル化剤を封入した第２の液滴を生成する。具体的には、液滴生成部２３５は、ゲル化剤流路２３３及び第２オイル流路２３４の合流路により実現される。

【0021】

図４は、第２液滴生成部２３０の構造例を模式的に示す図である。図４に示すように、ゲル化剤入力部２３１にゲル化剤流路２３３が接続され、第２オイル入力部２３２に第２オイル流路２３４が接続され、第２オイル流路２３４が、ゲル化剤入力部２３１及びゲル化剤流路２３３を囲むように二股に分岐してゲル化剤流路２３３に合流して合流路２３５を形成する。第２のオイルは、第１のオイルと同様の組成を有するものが使用されればよい。合流路２３５では、第２のオイルにより、ゲル化剤を封入した第２の液滴が生成される。各種流路２３３、２３４及び２３５の幅や深さ、長さ、形状等は任意に設計可能である。

【0022】

図２に示すように、ゲル封入細胞生成部２４０は、基盤２１０に設けられ、第１液滴生成部２２０と第２液滴生成部２３０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。具体的には、ゲル封入細胞生成部２４０は、融合部２４１、撹拌部２４２及び刺激導入部２４３を有する。

【0023】

融合部２４１は、第１液滴生成部２２０から送液される第１の液滴と第２液滴生成部２３０から送液される第２の液滴とを融合する。融合後の液滴を融合液滴と呼ぶ。すなわち、融合部２４１は、融合液滴を生成する。具体的には、融合部２４１は、合流部２４４、保留容器２４５及び電極２４６を有する。合流部２４４は、第１の液滴が流通する流路と第２の液滴が流通する流路とが合流する流路を有する。保留容器２４５は、合流部２４４に接続され、第１の液滴と第２の液滴とを保留するための容器である。保留容器２４５において第１の液滴と第２の液滴とが近接して保持される。電極２４６は、保留容器２４５に保留された第１の液滴と第２の液滴とに、融合を誘発するための電場を印加する。電極２４６の材料は、特に限定されないが、一例として、チタン（Ｔｉ）や金（Ａｕ）等が使用される。

【0024】

撹拌部２４２は、融合液滴の内部においてゲル化剤と加工済み細胞とを撹拌するための構造及び／又は機器を有する。刺激導入部２４３は、ゲル封入細胞を生成するために、融合液滴に、ゲル化剤による細胞のゲル化を誘導するための刺激を与えるための構造及び／又は機器を有する。ゲル化を誘導するための刺激としては、ゲル化剤に依存する試薬であるとする。当該試薬としては、一例として、架橋剤、酸又はイオンを含む。当該試薬は、オイルに融解して提供される。

【0025】

図５は、ゲル封入細胞生成部２４０の構造例を模式的に示す図である。図５に示すように、合流部２４４は、第１液滴生成部２２０から送液される第１の液滴が流通する流路２４４１、第２液滴生成部２３０から送液される第２の液滴が流通する流路２４４２及び流路２４４１と流路２４４２とが合流する合流路２４４３を有する。合流路２４４３は保留容器２４５に接続される。保留容器２４５では第１の液滴と第２の液滴とが互いに近接して保持される。保留容器２４５には、保留容器２４５に保留する第１の液滴と第２の液滴とに電場を印加するための複数の電極２４６が設けられている。電極２４６は、保留容器２４５に保留する第１の液滴と第２の液滴とに電場を印加可能であれば、如何なる場所に設けられてもよい。電場の印加により第１の液滴と第２の液滴とが融合し、融合液滴が生成される。

【0026】

図５に示すように、撹拌部２４２は、融合液滴の内部において加工済み細胞とゲル化剤とを撹拌するための流路（以下、撹拌流路）２４２１を有する。撹拌流路２４２１の流入口は保留容器２４５に接続される。撹拌流路２４２１は、流入口から流出口にかけて直線状ではなく蛇行している。撹拌流路２４２１が蛇行することにより、加工済み細胞とゲル化剤とを融合液滴の内部で撹拌することが可能になる。

【0027】

図５に示すように、刺激導入部２４３は、合流路２４３１、保留容器２４３２、第３オイル入力部２４３３、第３オイル流路２４３４及びゲル封入細胞回収点２４３５を有する。合流路２４３１は、撹拌流路２４２１と第３オイル流路２４３４とが合流する流路である。保留容器２４３２は、合流路２４３１に接続され、融合液滴と第３のオイルとを保留するための容器である。第３オイル入力部２４３３は、第３のオイルが滴下される場である。第３のオイルは、ゲル化剤による加工済み細胞のゲル化を誘導するための試薬が融解されたオイルである。第３オイル流路２４３４は、第３オイル入力部２４３３に滴下された第３のオイルが流通する流路である。第３オイル流路２４３４は、第３オイル入力部２４３３から二股に分岐して合流路２４３１に接続する。第３のオイルは、第３オイル流路２４３４を流通して合流路２４３１に送液される。保留容器２４３２において、第３のオイルにより、融合液滴に含有されるゲル化剤による加工済み細胞のゲル化が誘導される。具体的には、ゲル化剤により、融合液体に含有される水がゲル化剤により硬化し、ゲルに変化し、加工済み細胞が当該ゲルに包まれる。これによりゲル封入細胞が生成される。ゲル封入細胞回収点２４３５は、保留容器２４３２に接続された、ゲル封入細胞を回収する場である。

【0028】

各種流路２４４１、２４４２、２４４３、２４２１、２４３１及び２４３４の幅や深さ、長さ、形状等は任意に設計可能である。各種容器２４５及び２４３２の幅や深さ、容積、形状等は任意に設計可能である。なお、撹拌流路２４２１を設けることなく加工済み細胞をゲル化可能であれば、撹拌流路２４２１が設けられなくてもよい。

【0029】

図６は、ゲル封入細胞製造システム１００の制御装置３００の構成例を示す図である。図６に示すように、制御装置３００は、流路制御回路３１０、細胞吐出器３１１、加工試薬吐出器３１２、第１オイル吐出器３１３、ゲル化剤吐出器３１４、第２オイル吐出器３１５、第３オイル吐出器３１６、温度制御回路３２０、温度調節器３２１及び電場制御回路３３０を有する。

【0030】

流路制御回路３１０、細胞吐出器３１１、加工試薬吐出器３１２、第１オイル吐出器３１３、ゲル化剤吐出器３１４、第２オイル吐出器３１５及び第３オイル吐出器３１６は、送液システムを構成する。流路制御回路３１０は、細胞吐出器３１１、加工試薬吐出器３１２、第１オイル吐出器３１３、ゲル化剤吐出器３１４、第２オイル吐出器３１５及び第３オイル吐出器３１６を同期的に制御する制御回路である。細胞吐出器３１１は、細胞入力部２２１に着脱可能に設けられ、細胞を細胞入力部２２１に吐出するための機械装置である。加工試薬吐出器３１２は、加工試薬入力部２２２に着脱可能に設けられ、加工試薬を加工試薬入力部２２２に吐出するための機械装置である。第１オイル吐出器３１３は、第１オイル入力部２２３に着脱可能に設けられ、第１のオイルを第１オイル入力部２２３に吐出するための機械装置である。ゲル化剤吐出器３１４は、ゲル化剤入力部２３１に着脱可能に設けられ、ゲル化剤をゲル化剤入力部２３１に吐出するための機械装置である。第２オイル吐出器３１５は、第２オイル入力部２３２に着脱可能に設けられ、第２のオイルを第２オイル入力部２３２に吐出するための機械装置である。第３オイル吐出器３１６は、第３オイル入力部２４３３に着脱可能に設けられ、第３のオイルを第３オイル入力部２４３３に吐出するための機械装置である。

【0031】

細胞吐出器３１１、加工試薬吐出器３１２、第１オイル吐出器３１３、ゲル化剤吐出器３１４、第２オイル吐出器３１５及び第３オイル吐出器３１６各々の機械装置は、溶液を収容及び吐出可能な形状を有する容器である注射器と、当該注射器を作動して当該溶液を送液するポンプとを有する。ポンプは、流路制御回路３１０による制御のもと注射器を作動する。流路制御回路３１０は、ポンプの動作を調整することにより、注射器から送液される溶液の圧力及び流量を制御可能である。ポンプとしては、マイクロポンプやシリンジポンプ等が使用可能である。マイクロポンプとしては、圧電式や光駆動式、ナノモータ式、毛細管現象式等が使用可能である。

【0032】

温度制御回路３２０は、温度調節器３２１に動作信号を送り温度を制御する。温度制御回路３２０は、電子サーモスタットや機械式サーモスタット等が使用される。温度調節器３２１は、温度制御回路３２０による制御のもと、加工促進容器２２８１内の温度を、加工試薬による細胞の加工を促進する温度に調節する。一例として、温度調節器３２１としては、加温器や冷却器が用いられる。

【0033】

電場制御回路３３０は、電極２４６を介して、保留容器２４５に電場を印加する。電場制御回路３３０は、電源回路と制御回路とを有する。電源回路は、直流又は交流の電圧を発生する。制御回路は、電源回路により発生された電圧を所定の電圧値に昇圧又は降圧して電極２４６に印加する。

【0034】

次に、図７を参照しながら、ゲル封入細胞製造システム１００によるゲル封入細胞の製造処理について説明する。なお、図７に示す実施例に係るトランスフェクションとしてリポフェクションが実施されるものとする。

【0035】

図７は、ゲル封入細胞製造システム１００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７に示すように、流路制御回路３１０は、細胞吐出器３１１を作動して細胞を細胞入力部２２１に吐出し、加工試薬吐出器３１２を作動して加工試薬を加工試薬入力部２２２に吐出し、第１オイル吐出器３１３を作動して第１のオイルを第１オイル入力部２２３に吐出する（ステップＳＡ１）。ステップＳＡ１が行われると、促進部２２８において、細胞と加工試薬とを封入した第１の液滴が生成される（ステップＳＡ２）。

【0036】

図８は、第１の液滴の生成過程（ＳＡ２）を模式的に示す図である。図８に示すように、細胞流路２２４に細胞８１を含有する液体である細胞液８０が送液され、加工試薬流路２２５に加工試薬であるトランスフェクション試薬８２が送液され、第１オイル流路２２６に第１のオイル８３が送液される。一例として、トランスフェクション試薬８２として、遺伝子導入試薬であるＬｉｐｏｆｅｃｔａｍｉｎｅ（登録商標）＋プラスミドベクタ等が用いられる。Ｌｉｐｏｆｅｃｔａｍｉｎｅ（登録商標）と導入物質とは、一例として、事前にボルテックス等で混合して加工試薬入力部２２２に吐出される。他の例として、加工試薬流路２２５の一部に蛇行する流路を設け、当該流路で撹拌及び混合してもよい。

【0037】

第１のオイル８３は第１の液滴８４を生成する際の連続相として使用される。一例として、第１のオイル８３としては、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）のようなフッ素オイルに、ｄＳＵＲＦ（登録商標）（Fluigent社）やｐｉｃｏＳＵＲＦ（登録商標）（Sphere Fluidics社）等の界面活性剤を添加したものが使用可能である。また、ミネラルオイルやシリコンオイル等を使用する場合は、第１のオイル８３に適合する界面活性剤を使用可能である。

【0038】

図８に示すように、細胞８１を含有する細胞液８０とトランスフェクション試薬８２とが合流路２２７１において混ざり合う。合流路２２７１に対して互いに直交する２方向から第１オイル流路２２６が合流し合流路２２７２が形成される。合流路２２７１と第１オイル流路２２６との合流地点において、第１のオイル８３が二方向から均等に送液される第１のオイル８３により、細胞８１とトランスフェクション試薬８２との混合液が一定間隔で分断される。これにより、第１の液滴８４が生成される。第１の液滴８４には、細胞液８０に含まれる細胞８１と水等の液体とが含まれる。生成される第１の液滴８４の粒径は、１個の細胞８１を含むことが可能であれば特に限定されないが、数μｍから数ｍｍ程度が想定される。第１の液滴８４は、促進部２２８に送液される。

【0039】

第１の液滴８４の粒径や送液周期（生成時間間隔）は、流路制御回路３１０による細胞液８０、トランスフェクション試薬８２及び／又は第１のオイル８３の送液圧力及び／又は流量の制御により任意に調整可能である。細胞８１は、典型的には、１個ずつ一定の時間間隔で細胞吐出器３１１により細胞流路２２４に送液される。第１のオイル８３は、第１の液滴８４内に細胞８１が１個だけ含まれるように、送液圧力及び／又は流量が調整される。あるいは、第１の液滴８４内に１個だけ細胞８１が含まれるようにポアソン分布に基づき細胞液８０の濃度が調整されてもよい。あるいは、細胞８１が１個ずつ整列するような機構が細胞流路２２４に設けられてもよい。

【0040】

ステップＳＡ２が行われると、促進部２２８は、第１の液滴の内部で加工試薬により細胞を加工（トランスフェクション）する（ステップＳＡ３）。ステップＳＡ２において生成された第１の液滴は、図３に示す加工促進容器２２８１に滞留している。加工促進容器２２８１において第１の液滴の内部で加工試薬により細胞がトランスフェクションされる。

【0041】

トランスフェクションとしてウイルスベクタ又はリポフェクションが使用される場合、トランスフェクションを促進するため、加工促進容器２２８１内の温度が温度制御回路３２０により調節される。一例として、ウイルスベクタとしてセンダイウイルスが使用される場合、３７度が至適温度であるため、加工促進容器２２８１の内部が３７度に維持される。加工促進容器２２８１は、第１の液滴の内部において細胞とトランスフェクション試薬とを撹拌するため、蛇行する流路を有していてもよい。細胞とトランスフェクション試薬とが撹拌されることによりセンダイウイルスによるトランスフェクションが促進される。

【0042】

ステップＳＡ３が行われると、流路制御回路３１０は、ゲル化剤吐出器３１４を作動してゲル化剤をゲル化剤入力部２３１に吐出し、第２オイル吐出器３１５を作動して第２のオイルを第２オイル入力部２３２に吐出する（ステップＳＡ４）。ステップＳＡ４が行われると、ゲル化剤を封入した第２の液滴を生成する（ステップＳＡ５）。

【0043】

図９は、第２の液滴の生成過程（ＳＡ５）を模式的に示す図である。図９に示すように、ゲル化剤流路２３３にゲル化剤が送液され、第２オイル流路２３４に第２のオイルが送液される。ゲル化剤流路２３３に対して互いに直交する２方向から第２オイル流路２３４が合流し合流路２３６が形成される。ゲル化剤流路２３３と第２オイル流路２３４との合流地点において第２のオイルが一定の送液圧力及び／又は流量で送液され、第２のオイルによりゲル化剤を一定間隔で分断することにより、第２の液滴８７が生成される。流路制御回路３１０は、第２の液滴８７の送液周期が第１の液滴８４の送液周期に一致するように、ゲル化剤吐出器３１４からのゲル化剤８５及び第２オイル吐出器３１５からの第２のオイル８６の送液圧力及び流量を調整する。第２の液滴８７は、ゲル封入細胞生成部２４０に送液される。第２の液滴８７の粒径は、第１の液滴の粒径に一致してもよいし一致していなくてもよい。

【0044】

ステップＳＡ５が行われると、電場制御回路３３０は、第１の液滴と第２の液滴とに電場を印加する（ステップＳＡ６）。ステップＳＡ６が行われると、融合液滴の内部でゲル化剤と細胞とを撹拌する（ステップＳＡ７）。ステップＳＡ７が行われると、融合液滴に刺激を与える（ステップＳＡ８）。

【0045】

図１０は、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１０に示すように、ステップＳＡ６において、第１液滴生成部２２０からの第１の液滴８４と第２液滴生成部２３０からの第２の液滴８７とが互いに近接して保留容器２４５に滞留している。第１の液滴８４には加工済み細胞が含有され、第２の液滴８７にはゲル化剤が含有されている。電場制御回路３３０は、電極２４６を介して第１の液滴８４と第２の液滴８７とに電場を印加する。電場の印加により第１の液滴８４と第２の液滴８７とが融合して融合液滴８８が生成される。融合液滴８８の生成直後においては、融合液滴８８の内部において加工済み細胞とゲル化剤とは互いに分離していると想定される。融合液滴８８は撹拌流路２４２１に送液される。

【0046】

撹拌流路２４２１は蛇行しているので、融合液滴８８が撹拌流路２４２１を通過することにより、融合液滴８８の内部において加工済み細胞とゲル化剤とが撹拌する。撹拌流路２４２１には第３オイル流路２４３４が合流している。撹拌流路２４２１と第３オイル流路２４３４との合流地点において融合液滴８８に第３のオイルが添加される。これにより融合液滴８８の内部において加工済み細胞のゲル化が促進される。ゲルにより加工済み細胞が封入されることによりゲル封入細胞８９が生成される。

【0047】

一例として、イオンによりゲル化が開始する材料を使用する場合、当該イオンを含有する第３のオイルが送液される。このようなイオンとしては、例えば、アルギン酸を使用可能である。あるいは、ゲル化剤にＣａ－ＥＤＴＡやＣａ－ＮＴＡのようなイオンを有するキレート剤と共に液滴に封入し、酸によりイオンをキレート剤から放出させることで、ゲル化を促進してもよい。例えば、ＨＴＥに酢酸等の有機酸を加えたものを液滴に接触させることでゲル化させることが可能である。

【0048】

融合液滴は合流路２４３１を介して保留容器２４３２に送液される。保留容器２４３２では所定時間に亘り融合液滴が滞留し、ゲル化反応が進行する。これによりゲル封入細胞が生成されることとなる。その後、ゲル封入細胞はゲル封入細胞回収点２４３５に送液され、任意の手段により回収される。

【0049】

以上により、図７に示すゲル封入細胞の製造処理の説明を終了する。なお、図７に示すゲル封入細胞の製造処理の流れは一例であり、本実施形態はこれに限定されず、第１の液滴と第２の液滴とからゲル封入細胞を製造することが可能であれば、種々の変更が可能である。

【0050】

（変形例１）
上記実施形態に係るトランスフェクションはリポフェクションにより行われるものとしたが、変形例１に係るトランスフェクションとしてウイルスベクタにより行われてもよい。ウイルスベクタによるトランスフェクションは、リポフェクションと同様に実施することが可能である。具体的には、加工試薬として、任意の感染価のウイルスベクタを使用すればよい。

【0051】

（変形例２）
上記実施形態に係るトランスフェクションはリポフェクションにより行われるものとしたが、変形例２に係るトランスフェクションとしてメカノポレーションにより行われてもよい。この場合、加工試薬としては、特に制限がないが、タンパク質や核酸、ナノ粒子、低分子化合物、ペプチド等の中分子化合物が用いられるとよい。変形例２に係る加工促進容器２２８１は、メカノポレーションを実現する流路で構成される。一例として、加工促進容器２２８１は、狭窄流路により実現される。

【0052】

図１１は、狭窄流路２２８２によるメカノポレーションを模式的に示す図である。図１１に示すように、狭窄流路２２８２は、第１の液滴８４の直径Ｄ１に比して狭い幅Ｄ２を有する区間２２８３を有している。第１の液滴８４が区間２２８３に入り込むことにより第１の液滴８４は圧迫され細胞８１に孔が生じる。その後、第１の液滴８４は、区間２２８３を通過し、ゲル封入細胞生成部２４０に送液される。細胞８１に生じた孔を介してトランスフェクション試薬８２が細胞８１の内部に入り込む。これによりメカノポレーションが達成される。

【0053】

（変形例３）
上記実施形態において第１液滴生成部２２０は、細胞を液滴に封入した後に当該細胞を加工するものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。変形例３に係る第１液滴生成部２２０は、加工済み細胞を液滴に封入してもよい。具体的には、変形例３に係る第１液滴生成部２２０は、加工試薬で細胞を加工し、当該加工済み細胞を第１のオイルにより液滴に封入することにより第１の液滴を生成する。

【0054】

（変形例４）
上記実施形態において製造されるゲル封入細胞の種類は特に限定されないものとした。本実施形態は、一例として、ゲル封入細胞として、ゲルに封入したｉＰＳ細胞の製造に応用することが可能である。この場合、細胞流路２２４に通過する「細胞」としては、ＰＢＭＣ（Peripheral Blood Mononuclear Cells）、造血幹細胞、臍帯血細胞、皮膚細胞又は線維芽細胞が使用される。なお、ＰＢＭＣは、末梢血から分離される単核細胞であり、Ｔ細胞、Ｂ細胞、ＮＫ細胞、単球及び樹状細胞等のリンパ球を含む。加工試薬流路２２２５に通過する「加工試薬」としては、センダイウイルスと、リポフェクション試薬及びベクタの組合せとの何れか一方が使用される。センダイウイルスとしては、Ｃｙｔｏｔｕｎｅ（ＩＤファーマ社）やＳＲＶ（ときわバイオ社）等を使用可能である。リポフェクション試薬としては、Ｌｉｐｏｆｅｃｔａｍｉｎｅ３０００（Thermo Fisher SCIENTIFIC社）を使用可能である。ベクタとしては、Ｅｐｉ５エピソームｉＰＳＣリプログラミングキット（Thermo Fisher SCIENTIFIC社）を使用可能である。ゲル化剤流路２３３を通過する「ゲル化剤」としては、アルギン酸及びＣａ－ＮＴＡの組合せと、ヒアルロン酸ナトリウムとの何れか一方を使用可能である。

【0055】

（変形例５）
上記の実施形態において第１液滴生成部２２０、第２液滴生成部２３０及びゲル封入細胞生成部２４０は、一枚の基盤２１０に形成されることを前提とした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、第１液滴生成部２２０、第２液滴生成部２３０及びゲル封入細胞生成部２４０各々が別個の基盤に形成され、当該３個の基盤が繋ぎ合わされて基盤２１０を構成するものとしてもよい。なお、他の構成要素毎に基盤が形成されてもよい。

【0056】

（変形例６）
上記の実施形態において刺激導入部２４３は、ゲル化を誘導するための刺激は、ゲル化剤に依存する試薬であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。変形例６に係る刺激は、温度又は外部物理刺激であってもよい。この場合、刺激導入部２４３には、保留容器２４３２に温度又は外部物理刺激を与える機器が設けられるとい。温度を与える機器としては温度調節器が使用可能である。外部物理刺激は、ゲル化剤に応じて、光、電場、磁場、衝撃、温度等の中から適宜選択されればよい。

【0057】

（総括）
上記の第１実施形態によれば、ゲル封入細胞製造装置２００は、第１液滴生成部２２０、第２液滴生成部２３０及びゲル封入細胞生成部２４０を有する。第１液滴生成部２２０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２３０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２４０は、第１液滴生成部２２０と第２液滴生成部２３０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、ゲルに封入した細胞であるゲル封入細胞を生成する。

【0058】

上記の構成によれば、細胞を加工し終えてから加工済みの細胞をゲル化することが可能になる。これによりゲル化剤により細胞の加工が阻害されることなく、ゲル封入細胞を生成することが可能になる。また、所定個数（典型的には１個）の細胞を１個の液滴に封入して細胞を加工及びゲル化することが可能になるので高効率で細胞を加工及びゲル化することが可能になる。

【0059】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る細胞培養システムについて説明する。なお以下の説明において、第１実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

【0060】

図１２は、第２実施形態に係る細胞培養システム４００の構成例を示す図である。細胞培養システム４００は、ゲル封入細胞を製造し、ゲル封入細胞を培養する機械システムである。具体的には、細胞培養システム４００は、ゲル封入細胞製造装置２００、制御装置３００、解乳化／洗浄装置５００、廃液装置６００、培養装置７００及び選別装置８００を有する。一例として、ゲル封入細胞製造装置２００、解乳化／洗浄装置５００、培養装置７００及び選別装置８００は、直列的に流路等を介して接続されている。解乳化／洗浄装置５００には廃液装置６００が流路等を介して分岐接続されている。

【0061】

ゲル封入細胞製造装置２００は、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２２０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２３０と、第１液滴生成部２２０と第２液滴生成部２３０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、細胞をゲルに封入するゲル封入細胞生成部２４０と、を有する。第１液滴生成部２２０は、細胞と当該細胞を加工するための加工試薬とに第１のオイルを作用させて第１の液滴を生成する。第２液滴生成部２３０は、ゲル化剤に第２のオイルを作用させて第２の液滴を生成する。ゲル封入細胞生成部２４０は、第１の液滴と第２の液滴との融合液滴に含有される加工済み細胞に、ゲル化誘導剤を含有する第３のオイルを作用させ、細胞をゲルに封入したゲル封入細胞を生成する。

【0062】

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、機器の制御等を行う機械装置である。

【0063】

解乳化／洗浄装置５００は、培養装置７００の前段に設けられる機械装置である。解乳化／洗浄装置５００は、ゲル封入細胞においてゲルに封入された加工済み細胞を洗浄する。具体的には、解乳化／洗浄装置５００は、ゲル封入細胞を解乳化して第１のオイル、第２のオイル及び／又は第３のオイルを取り除く。解乳化／洗浄装置５００は、解乳化の前段及び／又は後段において細胞を、水系溶液、非水系溶液、超音波等により洗浄する。

【0064】

廃液装置６００は、解乳化／洗浄装置５００により取り除かされた第１のオイル、第２のオイル及び／又は第３のオイルを廃棄する機械装置である。廃液装置６００は、オイルを吸引する器具と吸引したオイルを収容するタンクとを有している。

【0065】

培養装置７００は、ゲル封入細胞においてゲルに封入された加工済み細胞を培養する機械装置である。培養装置７００は、一例として、ゲル封入細胞が収容される培養容器、培養容器を密閉する密閉容器、培地を貯留する培地タンク、培地タンクから培養容器に培地を供給する供給装置、密閉容器の内部の温度を調節する温度調節器、及び密閉容器の内部の各種空気成分濃度を調節する空気調節器等を有している。培養容器としては、市販のプレートやマイクロウェルが使用である。あるいは、細胞培養可能な構成を備えたマイクロ流路のチャンバやゲル粒子が封入可能なマイクロ流路チップを培養容器として使用してもよい。

【0066】

選別装置８００は、培養されたゲル封入細胞の中から特定のゲル封入細胞を選別する機械装置である。選別装置８００としては、一例として、磁気やレーザにより細胞を選別するセルソータを利用可能である。あるいは、選別装置８００として、粒径等によりゲル封入細胞を選別可能なマイクロ流路チップが使用されてもよい。

【0067】

次に、図１３を参照しながら、細胞培養システム４００によるゲル封入細胞の培養処理について説明する。図１３は、細胞培養システム４００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。図１３に示すように、ゲル封入細胞製造装置２００は、ゲル封入細胞を生成する（ステップＳＢ１）。ゲル封入細胞は、第１実施形態に示す手順に従い生成されればよい。

【0068】

ステップＳＢ１が行われると解乳化／洗浄装置５００は、ステップＳＢ１において生成されたゲル封入細胞を解乳化する（ステップＳＢ２）。ゲル封入細胞の解乳化により、ゲル封入細胞のうちの加工済み細胞と第１、第２及び／又は第３のオイルとが分離する。ゲル封入細胞製造装置２００と解乳化／洗浄装置５００とが流路を介して接続されており、ゲル封入細胞がゲル封入細胞製造装置２００から解乳化／洗浄装置５００に自動的に供給されるとよい。なお、操作者がゲル封入細胞製造装置２００からゲル封入細胞を取り出して解乳化／洗浄装置５００に設置してもよい。

【0069】

ステップＳＢ２が行われると解乳化／洗浄装置５００は、ステップＳＢ２において解乳化されたゲル封入細胞から、第１、第２及び／又は第３のオイルを除去する（ステップＳＢ３）。第１、第２及び／又は第３のオイルは、廃液装置６００により除去される。

【0070】

ステップＳＢ３が行われると培養装置７００は、ステップＳＢ３においてオイルが除去されたゲル封入細胞を培養する（ステップＳＢ４）。解乳化／洗浄装置５００と培養装置７００とが流路を介して接続されており、ゲル封入細胞が解乳化／洗浄装置５００から培養装置７００に自動的に供給されているとよい。なお、操作者が解乳化／洗浄装置５００からゲル封入細胞を取り出して培養装置７００に移動させてもよい。

【0071】

ステップＳＢ４において培養装置７００は、ゲル封入細胞を播種し、所定の培養条件のもとで培養する。加工済み細胞がゲルに封入されているので、周りの細胞や環境の影響が低減されるので、細胞を均一に成育させることが可能になる。ゲルは足場としての機能も有すると期待される。また、ステップＳＢ３においてゲル封入細胞は、第１、第２及び／又は第３のオイルが除去されている。これら要因により、培養の効率の向上が期待される。培養により、１個のゲル粒子には、複数の細胞が封入されることとなる。

【0072】

ステップＳＢ４が行われると、ステップＳＢ４における培養後のゲル封入細胞が回収される（ステップＳＢ５）。ゲル封入細胞は任意の回収装置により回収されてもよいし、操作者により回収されてもよい。

【0073】

ステップＳＢ５が行われると選別装置８００は、ステップＳＢ５において回収されたゲル封入細胞の中から特定のゲル封入細胞を選別する（ステップＳＢ６）。細胞がゲルに封入されているので、選別装置８００は、細胞単位で選別を行うことが可能になる。ゲル封入細胞単位で異なる細胞を培養したり培養条件を変えて培養したりする場合、同一細胞／同一培養条件の細胞を簡易に選別することが可能になる。

【0074】

なお、特定のゲル封入細胞の選別は、選別装置８００に依らず操作者の人手を介して実施されてもよい。一例として、操作者が顕微鏡でゲル封入細胞を観察し、特定のゲル封入細胞を選別してもよい。他の例として、操作者がゲル封入細胞に標識試薬を添加し、その信号に応じて特定のゲル封入細胞を選別してもよい。

【0075】

ステップＳＢ６が行われると、選別されたゲル封入細胞が回収される（ステップＳＢ７）。ゲル封入細胞は任意の回収装置により回収されてもよいし、操作者により回収されてもよい。

【0076】

以上により、図１３に示すゲル封入細胞の培養処理の説明を終了する。なお、図１３に示すゲル封入細胞の培養処理の流れは一例であり、本実施形態はこれに限定されず、ゲル封入細胞を培養することが可能であれば、種々の変更が可能である。

【0077】

（変形例７）
細胞培養システム４００は、ゲル封入細胞製造装置２００、制御装置３００、解乳化／洗浄装置５００、廃液装置６００、培養装置７００及び選別装置８００を有するものとしたが、本実施形態はこれに限定されない。変形例７に係る細胞培養システム４００は、例えば、第１、第２及び第３のオイルを除去する必要がない場合、解乳化／洗浄装置５００及び廃液装置６００を装備しなくてもよい。他の例として、変形例７に係る細胞培養システム４００は、ゲル封入細胞を選別する必要がない場合、選別装置８００を装備しなくてもよい。

【0078】

（総括）
上記の第２実施形態によれば、細胞培養システム４００は、ゲル封入細胞製造装置２００と培養装置７００とを有する。ゲル封入細胞製造装置２００は、第１液滴生成部２２０、第２液滴生成部２３０及びゲル封入細胞生成部２４０を有する。第１液滴生成部２２０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２３０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２４０は、第１液滴生成部２２０と第２液滴生成部２３０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、ゲルに封入した細胞であるゲル封入細胞を生成する。培養装置７００は、ゲルに封入された細胞を培養する。

【0079】

上記の構成によれば、加工済みの細胞を液滴毎に培養することが可能である。１個の液滴に１個の加工済み細胞を含める場合、１細胞毎に培養することが可能になる。また、細胞培養システム４００に選別装置８００を搭載することにより、ゲルに含まれる単一細胞集団のコロニーを簡便に選別することが可能になる。また、第２実施形態によれば、これらの工程を１個の機械システムにて一貫して行えるため、手技によるばらつきを抑え、簡便に細胞を処理することが可能になる。

【0080】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、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ができる。

【0081】

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0082】

１００ ゲル封入細胞製造システム
２００ ゲル封入細胞製造装置
２１０ 基盤
２２０ 第１液滴生成部
２２１ 細胞入力部
２２２ 加工試薬入力部
２２３ 第１オイル入力部
２２４ 細胞流路
２２５ 加工試薬流路
２２６ 第１オイル流路
２２７ 液滴生成部
２２８ 促進部
２３０ 第２液滴生成部
２３１ ゲル化剤入力部
２３２ 第２オイル入力部
２３３ ゲル化剤流路
２３４ 第２オイル流路
２３５ 液滴生成部
２４０ ゲル封入細胞生成部
２４１ 融合部
２４２ 撹拌部
２４３ 刺激導入部
３００ 制御装置
４００ 細胞培養システム
５００ 解乳化／洗浄装置
６００ 廃液装置
７００ 培養装置
８００ 選別装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】