特許 7130200 心筋細胞を含むシート状組織の張力測定デバイス、システム及びキット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-26

(45)【発行日】2022-09-05

(54)【発明の名称】心筋細胞を含むシート状組織の張力測定デバイス、システム及びキット

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/34 20060101AFI20220829BHJP

   G01L 5/10 20200101ALN20220829BHJP

【ＦＩ】

C12M1/34 A

G01L5/10 Z

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2017206587

(22)【出願日】2017-10-25

(65)【公開番号】P2019076046

(43)【公開日】2019-05-23

【審査請求日】2020-10-16

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２９年度 国立研究開発法人日本医療研究開発機構 医療分野研究成果展開事業 研究成果最適展開支援プログラム 研究課題名：「積層化細胞シートを用いた創薬試験用立体組織モデル」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000230962

【氏名又は名称】日本光電工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591173198

【氏名又は名称】学校法人東京女子医科大学

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100117019

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100141977

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 勝

(74)【代理人】

【識別番号】100138210

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 達則

(74)【代理人】

【識別番号】100197169

【弁理士】

【氏名又は名称】柴田 潤二

(72)【発明者】

【氏名】久保 寛嗣

(72)【発明者】

【氏名】塩山 高広

(72)【発明者】

【氏名】加川 友己

(72)【発明者】

【氏名】清水 達也

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 大輔

【審査官】大久保 智之

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０３７５６８９８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１２Ｍ １／００－４２

Ｇ０１Ｌ ５／００－２８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

心筋細胞を含むシート状組織の張力測定デバイスであって、
枠部材と、膜状のゲルの一端を固定するために前記枠部材の内側面の一部に突出して設けられた第１ゲル保持部とを有する第１ゲルアダプタホルダ；
前記ゲルの他端を固定するための第２ゲル保持部と、前記第２ゲル保持部と繋がった接続部とを有する第２ゲルアダプタホルダ；
前記第１ゲル保持部と前記第２ゲル保持部との間に、前記心筋細胞を含むシート状組織を接着させるための膜状のゲル；及び
前記第２ゲルアダプタホルダの前記接続部に接続された張力検出手段
を備え、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第２ゲル保持部が、前記枠部材の内側において前記第１ゲル保持部と対向するように前記第１ゲルアダプタホルダに取り付けられ、
前記第１ゲル保持部が１つ以上の第１ゲル保持口を有し、前記第２ゲル保持部が１つ以上の第２ゲル保持口を有し、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第１ゲル保持部と前記第２ゲル保持部とが対向する軸方向にスライドする機構を有し、
ここで前記膜状のゲルは、固まる前の前記ゲルが前記第１ゲル保持口及び前記第２ゲル保持口に流し込まれて固まった後に、前記膜状のゲルの一端が前記第１ゲル保持部に、他端が第２ゲル保持部に固定されており、
前記第２ゲルアダプタホルダの前記接続部に接続された張力検出手段により、前記心筋細胞を含むシート状組織が拍動して収縮する力を検出する、デバイス。

【請求項2】

前記接続部は、第２ゲルアダプタホルダを、第１ゲルアダプタホルダに着脱可能に取り付けるためのＬ字部材が設けられている、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記第１ゲル保持口及び前記第２ゲル保持口が、それぞれ２～５個設けられた、請求項２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記第１ゲル保持部及び前記第２ゲル保持部の厚さが、前記枠部材の厚さよりも薄い、請求項１～３のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項5】

前記枠部材の厚さが、０．５ｍｍ～３．０ｍｍである、請求項１～４のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項6】

前記第１ゲルアダプタホルダに、前記第２ゲルアダプタホルダがスライド可能な範囲を制限するためのストッパを備える、請求項１～５のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項7】

前記ゲルが、ハイドロゲルである、請求項１～６のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項8】

前記ゲルが、フィブリンゲルである、請求項１～７のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項9】

前記膜状のゲルに接着させた心筋細胞を含むシート状組織を備えた、請求項１～８のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項10】

前記シート状組織が、細胞シートである、請求項９に記載のデバイス。

【請求項11】

請求項９又は１０に記載のデバイス；
前記デバイスを浸漬する培地槽；
前記張力検出手段に接続され、前記張力検出手段で検出した信号を演算し、張力を算出する演算器；及び、
前記演算器により算出された結果を表示する出力手段、を備えた、
心筋細胞を含むシート状組織の張力測定システム。

【請求項12】

前記張力検出手段が、ロードセルである、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

枠部材と、膜状のゲルの一端を固定するために前記枠部材の内側面の一部に突出して設けられた第１ゲル保持部とを有する第１ゲルアダプタホルダ；
前記ゲルの他端を固定するための第２ゲル保持部と、前記第２ゲル保持部と連結された又は一体となった接続部とを有する第２ゲルアダプタホルダ；
前記枠部材の内側面に沿って嵌まる１対のゲル成形凸部を有する基板;及び
前記ゲルの上面を形成するために前記基板のゲル接触面に対して平行な面を有するゲル形成蓋体、を備え、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第２ゲル保持部が、前記枠部材の内側において前記第１ゲル保持部と対向するように前記第１ゲルアダプタホルダに取り付けられ、
前記第１ゲル保持部が１つ以上の第１ゲル保持口を有し、前記第２ゲル保持部が１つ以上の第２ゲル保持口を有し、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第１ゲル保持部と前記第２ゲル保持部とが対向する軸方向にスライドする機構を有する、
請求項１～８のいずれか１項に記載のデバイスを作製するためのキット。

【請求項14】

前記接続部は、第２ゲルアダプタホルダを、第１ゲルアダプタホルダに着脱可能に取り付けるためのＬ字部材が設けられている、請求項１３に記載のキット。

【請求項15】

前記第１ゲル保持部及び前記第２ゲル保持部の厚さが、前記枠部材の厚さよりも薄い、請求項１３又は１４に記載のキット。

【請求項16】

さらに、前記ゲルを作製するためのゲルを備えた、請求項１５に記載のキット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、心筋細胞を含むシート状組織の張力測定デバイス、システム及びキットに関する。

【背景技術】

【0002】

創薬研究においては、開発された薬の安全性・有効性を評価するために培養細胞を用いたインビトロ試験や、実験動物を用いたインビボ試験が行われている。前者に関しては、動物細胞のインビトロ培養系が用いられている。後者は、げっ歯類の動物を中心とした実験動物を用いた系により評価が行われている。

【0003】

一般に、創薬の成功率は、約６０００分の１ともいわれており、数多くの候補薬の開発失敗により、製薬会社等の研究開発コストは増大する傾向にある。一般に、１種類の新薬を開発するのに数百億円の投資が必要ともいわれる。新薬開発の失敗の主な要因は、（１）細胞単体を用いる評価スクリーニング系と実際のヒト生体組織との差異、（２）実験動物とヒトとの差異、に起因しているといわれる。これらの差異を解消し、創薬の成功率を向上させ、研究開発コストを低減することが創薬開発現場で求められている。

【0004】

近年、様々な機能細胞へ分化する能力を有するｉＰＳ細胞などの多能性幹細胞を利用した創薬スクリーニング方法が開発されている。しかしながら、従来用いられている評価系は、細胞単体を用いるものであり、生体組織の状態を反映していない。そのため、多能性幹細胞から分化誘導した体細胞から、生体組織を模倣する評価系を開発することが求められている。

【0005】

細胞を三次元的に構築する試みとしては、例えば、細胞をスキャフォールドと呼ばれる三次元構造体に播種する方法や、臓器・組織を脱細胞化し、残存したマトリックスに細胞を播種して三次元化する方法、シート状に剥離された細胞シートを三次元的に積層する方法などが開発されている（例えば、特許文献１）。

【0006】

細胞シートを作製する方法の１つとして、ポリ（Ｎ－イソプロピルアクリルアミド）（ＰＩＰＡＡｍ）が被覆された細胞培養皿（温度応答性培養皿）を用いる方法がある（特許文献１）。ＰＩＰＡＡｍが被覆された温度応答性培養皿上で任意の細胞培養し、細胞がコンフルエントになった後に、ＰＩＰＡＡｍの下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）である３２℃未満である２０℃にすると、非侵襲的にシート状の細胞（細胞シート）が得られる。

【0007】

こうした技術を駆使し、創薬スクリーニングに利用するための評価系の研究開発が行われている。評価系の１つとして、候補薬の心毒性を評価するための心筋組織を構築する試みが行われている（例えば、特許文献２及び３）。しかしながら、これらの方法による評価系の構築は、非常に煩雑であり、量産には向かない。また、筋収縮を、定量的に測定することができない。

【0008】

創薬スクリーニング系、特に、心毒性スクリーニング試験に利用可能で、かつ、量産可能で簡便な手順による新たな評価系の開発が希求されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開平０２－２１１８６５号公報

【文献】国際公開第２０１２／０３６２２４号

【文献】国際公開第２０１２／０３６２２５号

【非特許文献】

【0010】

【文献】Ｈａｒａｇｕｃｈｉ Ｙ．，ｅｔ ａｌ．，Ｓｃａｆｆｏｌｄ－ｆｒｅｅ ｔｉｓｓｕｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｃｅｌｌ ｓｈｅｅｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＲＳＣ Ａｄｖ．，２０１２；２：２１８４－２１９０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、筋収縮を定量的に測定することを可能とし、量産可能な、心筋細胞を含むシート状組織の張力測定デバイス、システム及びキットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明者らは、上記課題を解決するために、種々の角度から検討を加えて研究開発を行ってきた。その結果、心筋細胞を含むシート状組織の張力測定デバイスの形態を工夫することにより、筋収縮を定量的に測定することを可能とし、量産可能な心筋細胞を含むシート状組織の張力測定デバイス、システム及びキットを提供する本発明に至った。すなわち、本発明は、以下のとおりである。

【0013】

［１］ 心筋細胞を含むシート状組織の張力測定デバイスであって、
枠部材と、膜状のゲルの一端を固定するために前記枠部材の内側面の一部に突出して設けられた第１ゲル保持部とを有する第１ゲルアダプタホルダ；
前記ゲルの他端を固定するための第２ゲル保持部と、前記第２ゲル保持部と繋がった接続部とを有する第２ゲルアダプタホルダ；を備え、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第２ゲル保持部が、前記枠部材の内側において前記第１ゲル保持部と対向するように前記第１ゲルアダプタホルダに取り付けられ、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第１ゲル保持部と前記第２ゲル保持部とが対向する軸方向にスライドする機構を有する、
デバイス。
［２］ 前記第１ゲル保持部が１つ以上の第１ゲル保持口を有し、前記第２ゲル保持部が１つ以上の第２ゲル保持口を有する、［１］に記載のデバイス。
［３］
前記第１ゲル保持口及び前記第２ゲル保持口が、それぞれ２～５個設けられた、［２］に記載のデバイス。
［４］
前記第１ゲル保持部及び前記第２ゲル保持部の厚さが、前記枠部材の厚さよりも薄い、［１］～［３］のいずれか１項に記載のデバイス。
［５］
前記枠部材の厚さが、０．５ｍｍ～３．０ｍｍである、［１］～［４］のいずれか１項に記載のデバイス。
［６］ 前記第１ゲルアダプタホルダに、前記第２ゲルアダプタホルダがスライド可能な範囲を制限するためのストッパを備える、［１］～［５］のいずれか１項に記載のデバイス。
［７］ 前記第１ゲル保持部と前記第２ゲル保持部との間に、膜状のゲルを備えた、［１］～［６］のいずれか１項に記載のデバイス。
［８］ 前記ゲルが、ハイドロゲルである、［７］に記載のデバイス。
［９］ 前記ゲルが、フィブリンゲルである、［７］又は［８］に記載のデバイス。
［１０］ 前記膜状のゲルに接着させた心筋細胞を含むシート状組織を備えた、［７］～［９］のいずれか１項に記載のデバイス。

【0014】

［１１］ 前記シート状組織が、細胞シートである、［１０］に記載のデバイス。
［１２］ ［１０］又は［１１］に記載のデバイス；
前記デバイスを浸漬する培地槽；
前記第２ゲルアダプタホルダの前記接続部に接続された張力検出手段；
前記張力検出手段に接続され、前記張力検出手段で検出した信号を演算し、張力を算出する演算器；及び、
前記演算器により算出された結果を表示する出力手段、を備えた、
心筋細胞を含むシート状組織の張力測定システム。
［１３］ 前記張力検出手段が、ロードセルである、［１２］に記載のシステム。

【0015】

［１４］ 枠部材と、膜状のゲルの一端を固定するために前記枠部材の内側面の一部に突出して設けられた第１ゲル保持部とを有する第１ゲルアダプタホルダ；
前記ゲルの他端を固定するための第２ゲル保持部と、前記第２ゲル保持部と連結された又は一体となった接続部とを有する第２ゲルアダプタホルダ；
前記枠部材の内側面に沿って嵌まる１対のゲル成形凸部を有する基板;及び
前記ゲルの上面を形成するために前記基板のゲル接触面に対して平行な面を有するゲル形成蓋体、を備え、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第２ゲル保持部が、前記枠部材の内側において前記第１ゲル保持部と対向するように前記第１ゲルアダプタホルダに取り付けられ、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第１ゲル保持部と前記第２ゲル保持部とが対向する軸方向にスライドする機構を有する、［１］～［９］のいずれか１項に記載のデバイスを作製するためのキット。
［１５］ 前記第１ゲル保持部が１つ以上の第１ゲル保持口を有し、前記第２ゲル保持部が１つ以上の第２ゲル保持口を有する、［１４］に記載のキット。
［１６］ 前記第１ゲル保持部及び前記第２ゲル保持部の厚さが、前記枠部材の厚さよりも薄い、［１４］又は［１５］に記載のキット。
［１７］ さらに、前記ゲルを作製するためのゲルを備えた、［１６］に記載のキット。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、その薄さのために取り扱いが困難であった、心筋細胞を含むシート状組織の張力を簡便に測定することができるデバイスを提供する。また、当該デバイスは、心筋細胞を含むシート状組織の張力を測定するシステムに容易に組み込むことができ、再現性良く、安定的にデータを取得することを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1-1】図１は、本発明の一実施形態の張力測定デバイス、基板及びゲル形成蓋体を示す図である。（Ａ）：張力測定デバイスの正面図、（Ｂ）：（Ａ）の背面図、（Ｃ）：第２ゲルアダプタホルダの斜視図。

【図1-2】（Ｄ）：第１ゲルアダプタホルダの平面図、（Ｅ）：張力測定デバイスの平面図、（Ｆ）：第２ゲルアダプタホルダを上方にスライドさせた張力測定デバイスの背面図、（Ｇ）：基板の正面図、（Ｈ）：ゲル形成蓋体の正面図。

【図2】図２は、図１の各部材を組み合わせた図である。（Ａ）：図１の各部材を組み合わせる前の図、（Ｂ）：図１の各部材を組み合わせた後の図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態の張力測定デバイス、基板及びゲル形成蓋体を示す図である。（Ａ）：張力測定デバイスの正面図、（Ｂ）：（Ａ）の背面図、（Ｃ）：（Ａ）の斜視図、（Ｄ）：第２ゲルアダプタホルダの斜視図、（Ｅ）：第１ゲルアダプタホルダの平面図、（Ｆ）：張力測定デバイスの平面図、（Ｇ）：基板の正面図、（Ｈ）：ゲル形成蓋体の正面図。

【図4】図４は、図３の各部材を組み合わせた図である。（Ａ）：ゲル形成蓋体以外の図３の各部材を組み合わせる前の図、（Ｂ）：（Ａ）にゲル形成蓋体を組み合わせた後の図を示す。

【図5】図５は、本発明の一実施形態の張力測定デバイス、基板及びゲル形成蓋体を示す図である。（Ａ）：第１ゲルアダプタホルダの斜視図、（Ｂ）：第２ゲルアダプタホルダの斜視図、（Ｃ）：基板の斜視図、（Ｄ）：ゲル形成蓋体の斜視図。

【図6】図６は、図５の各部材を組み合わせた図である。（Ａ）：ゲル形成蓋体以外の図５の各部材を組み合わせる前の図、（Ｂ）：（Ａ）にゲル形成蓋体を組み合わせた後の図を示す。

【図7】図７は、本発明の一実施形態の張力測定デバイスを作製するためのキットを用いた、張力測定デバイスの作製工程を示す図である。（Ａ）～（Ｄ）：張力測定デバイスの作製工程、（Ｅ）：（Ｄ）で得られた張力測定デバイスの断面図。

【図8】図８は、本発明の一実施形態の張力測定デバイスを作製する工程を示す図である。

【図9】図９は、本発明の一実施形態の張力測定システムを示す図である。（Ａ）：培地槽、（Ｂ）：張力測定デバイスをセットした培地槽、（Ｃ）：張力検出手段コネクタに接続した張力測定デバイス、（Ｄ）：張力測定システムの一部、（Ｅ）：収縮した心筋細胞シートが聴力測定手段コネクタを引っ張る様子を示す図。

【図10】図１０は、本発明の一実施形態の張力測定システムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について、必要に応じて図面を参照にしながら説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明の構成は、実施形態の具体的構成に限定されない。

【0019】

＜細胞を含むシート状組織＞
本明細書において、「細胞を含むシート状組織」とは、生体から採取した生体組織や、細胞を含む薄膜状の組織をいう。細胞を含むシート状組織は、生体から採取した組織そのものや、生体から採取した組織をシート状に加工した生体組織であってもよい。また、細胞を含むシート状組織は、細胞を含む懸濁液とゲルとを混合させて形成したシート状組織であってもよく、細胞シートであってもよい。さらにまた、細胞を含むシート状組織とは、膜状のゲルの上面に、細胞群を直接播種し、培養することにより形成されるものであってもよい。

【0020】

本明細書において、「細胞シート」とは、複数の任意の細胞を含む細胞群を細胞培養基材上で培養し、細胞培養基材上から剥離することで得られる１層又は複数層のシート状の細胞群をいう。細胞シートを得る方法としては、例えば、温度、ｐＨ、光等の刺激によって分子構造が変化する高分子を被覆した刺激応答性培養基材上で細胞を培養し、温度、ｐＨ、光等の刺激の条件を変えて刺激応答性培養基材表面を変化させることで、細胞同士の接着状態は維持しつつ、刺激応答性培養基材から細胞をシート状に剥離する方法や、任意の培養基材上で細胞培養し、物理的にピンセット等により剥離して得る方法等が挙げられる。細胞シートを得るための刺激応答性培養基材としては、０～８０℃の温度範囲で水和力が変化するポリマーを表面に被覆した温度応答性培養基材が知られている。温度応答性培養基材上で、ポリマーの水和力が弱い温度域で細胞を培養し、その後、培養液をポリマーの水和力が強い状態となる温度に変化させることで細胞をシート状の細胞群として剥離させることができる。

【0021】

細胞シートを得るために用いられる温度応答性培養基材は、細胞が培養可能な温度域でその表面の水和力を変化させる基材であることが好ましい。その温度域は、一般に細胞を培養する温度、例えば３３℃～４０℃であることが好ましい。細胞シートを得るために用いられる培養基材に被覆される温度応答性高分子は、ホモポリマー、コポリマーのいずれであってもよい。このような高分子としては、例えば、特開平２－２１１８６５号公報に記載されているポリマーが挙げられる。

【0022】

刺激応答性高分子、特に温度応答性高分子としてポリ（Ｎ－イソプロピルアクリルアミド）を用いた場合を例（温度応答性培養皿）に説明する。ポリ（Ｎ－イソプロピルアクリルアミド）は３１℃に下限臨界溶解温度を有するポリマーとして知られ、遊離状態であれば、水中で３１℃以上の温度で脱水和を起こしポリマー鎖が凝集して白濁する。逆に３１℃未満の温度ではポリマー鎖は水和し、水に溶解した状態となる。本発明では、このポリマーがシャーレなどの基材表面に被覆されて固定されたものである。したがって、３１℃以上の温度であれば、培養基材表面のポリマーも同じように脱水和するが、ポリマー鎖が培養基材表面に固定されているため、培養基材表面が疎水性を示すようになる。逆に、３１℃未満の温度では、培養基材表面のポリマーは水和するが、ポリマー鎖が培養基材表面に被覆されているため、培養基材表面が親水性を示すようになる。このときの疎水的な表面は細胞が付着し、増殖できる適度な表面であり、また、親水的な表面は細胞が付着できない表面となる。そのため、該基材を３１℃未満に冷却すると、細胞が基材表面から剥離する。細胞が培養面一面にコンフルエントになるまで培養されていれば、該基材を３１℃未満に冷却することによって細胞シートを回収できる。温度応答性培養基材は、同一の効果を有するものであれば限定されるものではないが、例えば、セルシード社（東京、日本）が市販するＵｐＣｅｌｌ（登録商標）などが挙げられる。

【0023】

＜心筋細胞を含むシート状組織＞
本明細書において、「心筋細胞を含むシート状組織」とは、上述の細胞を含むシート状組織に含まれる細胞数のうち、少なくとも心筋細胞が１０％以上含まれるものをいい、例えば、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、９０％以上、９５％以上、９９％以上含まれる。本発明において用いられる「心筋細胞を含むシート状組織」は、好ましくは拍動する心筋細胞である。本発明に用いることができる心筋細胞は動物由来のものであればよく、例えば、哺乳類、鳥類、両生類、爬虫類、魚類の心筋細胞を用いることができる。好ましくは、哺乳動物由来の心筋細胞であり、例えば、マウス、ラット、ヒト、サル、ブタ、イヌ、ヒツジ、ネコ、ヤギなどの哺乳動物由来の心筋細胞を用いることができる。

【0024】

本発明に利用可能な細胞は、生体組織から採取された初代細胞であってもよく、株化された細胞であってもよく、多能性幹細胞若しくは組織幹細胞から分化誘導された細胞であってもよい。

【0025】

本明細書において「多能性幹細胞」とは、あらゆる組織の細胞へと分化する能力（分化多能性）を有する幹細胞の総称することを意図する。限定されるわけではないが、多能性幹細胞は胚性幹細胞（ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌ：ＥＳ細胞）、胚性癌腫細胞（ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ ｃａｒｃｉｎｏｍａ ｃｅｌｌ：ＥＣ細胞）、栄養芽幹細胞（ｔｒｏｐｈｏｂｌａｓｔ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌ：ＴＳ細胞）、エビブラスト幹細胞（ｅｐｉｂｌａｓｔ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌ：ＥｐｉＳ細胞）、胚性生殖細胞（ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ ｇｅｒｍ ｃｅｌｌ：ＥＧ細胞）、多能性生殖細胞（ｍｕｌｔｉｐｏｔｅｎｔ ｇｅｒｍｌｉｎｅ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌ：ｍＧＳ細胞）、人工多能性幹細胞（ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｔ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌ：ｉＰＳ細胞）、Ｍｕｓｅ細胞等を含む。好ましくは、ＥＳ細胞又はｉＰＳ細胞である。多能性幹細胞としては公知の任意のものを使用可能であるが、例えば、国際公開第２００９／１２３３４９号（ＰＣＴ／ＪＰ２００９／０５７０４１）に記載の多能性幹細胞を使用することができる。

【0026】

本発明に用いることができる心筋細胞は、多能性幹細胞から分化誘導された細胞であってもよい。多能性細胞から心筋細胞へ分化させる方法は、公知の方法を用いることができる（例えば、Ｍａｔｓｕｕｒａ Ｋ．，ｅｔ ａｌ．Ｃｒｅａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｃａｒｄｉａｃ ｃｅｌｌ ｓｈｅｅｔｓ ｕｓｉｎｇ ｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｔ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌｓ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．２０１２ Ａｕｇ ２４；４２５（２）：３２１－３２７等を参照のこと）。

【0027】

心筋細胞を含むシート状組織には、心筋細胞以外の細胞が含まれていてもよい。例えば、心筋芽細胞、筋芽細胞、間葉系幹細胞、血管内皮細胞、血管内皮前駆細胞、線維芽細胞等が含まれていてもよい。

【0028】

＜張力測定デバイス（第１実施形態）＞
本発明は、
枠部材と、膜状のゲルの一端を固定するために前記枠部材の内側面の一部に突出して設けられた第１ゲル保持部とを有する第１ゲルアダプタホルダ；
前記ゲルの他端を固定するための第２ゲル保持部と、前記第２ゲル保持部と繋がった接続部とを有する第２ゲルアダプタホルダ；を備え、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第２ゲル保持部が、前記枠部材の内側において前記第１ゲル保持部と対向するように前記第１ゲルアダプタホルダに取り付けられ、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第１ゲル保持部と前記第２ゲル保持部とが対向する軸方向にスライドする機構を有する、心筋細胞を含むシート状組織の張力測定デバイスを提供する。

【0029】

図１は、本発明の一実施態様の張力測定デバイス１、並びに、張力測定デバイス１と共に使用される基板１３及びゲル形成蓋体１４を示す。張力測定デバイス１は、第１ゲルアダプタホルダ１１と、第２ゲルアダプタホルダ１２とを備えている。第１ゲルアダプタホルダ１１は、図１（Ａ）及び（Ｂ）のように内側が四角形に貫通している枠部材１１０と、膜状のゲルＧ（後述する）の一端を固定するために前記枠部材１１０の内側面（図１の枠内側底面１１９）の一部に突出して設けられた第１ゲル保持部１１１を備えている。第１ゲル保持部１１１の両側は、枠内側側部面１１８との間に空間が設けられており、この空間に後述する基板１３のゲル成形凸部１３１が嵌まる。枠部材１１０は、ゲルＧを形成する際の型枠の一部となる役割を果たすと同時に、ゲルＧ及びシート状組織ＳＴに側方から任意の物体が接触することを防止する役割も果たす。また、枠部材１１０の存在により、ゲルＧ及びシート状組織ＳＴの形状を維持したまま、張力測定デバイス１を容易に培地槽２の培地槽蓋体２１（後述）に取り付けることができる。

【0030】

第１ゲル保持部１１１は、形成されるゲルＧの薄膜と平行になるように設けられている。第１ゲル保持部１１１には、１つ以上の第１ゲル保持口１１２が設けられている。第１ゲル保持部１１１の両端には、さらに第１ゲル保持凹部１１３が設けられている。

【0031】

枠部材１１０の厚さを変更することにより、ゲルＧの厚さを適宜変更することができる。枠部材１１０の厚さは限定されないが、心筋細胞を含むシート状組織を接着させ、安定的に保持することが可能であり、かつ、心筋細胞を含むシート状組織が拍動して収縮する作用を妨げない厚さであればよく、例えば、０．５ｍｍ～３．０ｍｍ、０．５ｍｍ～２．５ｍｍ、０．５ｍｍ～２．０ｍｍ、０．５ｍｍ～１．５ｍｍ、１．０ｍｍ～３．０ｍｍ、１．０ｍｍ～２．５ｍｍ、１．０ｍｍ～２．０ｍｍ、１．０ｍｍ～１．５ｍｍの厚さであり、好ましくは０．５ｍｍ～２．５ｍｍであり、より好ましくは０．５ｍｍ～１．５ｍｍである。

【0032】

第１ゲル保持部１１１の厚さは、枠部材１１０の厚さよりも薄く構成されている。また、第１ゲル保持部１１１は、枠内側底面１１９において、枠部材１１０の厚さ方向の中間の位置に設けられる。これにより、ゲルＧが第１ゲル保持部１１１の上面及び下面の両面を覆い、ゲルＧが確実に保持される。

【0033】

第２ゲルアダプタホルダ１２は、ゲルＧの他端を固定するための第２ゲル保持部１２１と、第２ゲル保持部１２１と繋がった接続部１２０とを有する。図１（Ｃ）に示されるように、接続部１２０と第２ゲル保持部１２１は、Ｔ字部１２４により繋がっている。第２ゲル保持部１２１は、形成されるゲルＧと平行になるように設けられている。第２ゲル保持部１２１には、１つ以上の第２ゲル保持口１２２が設けられている。第２ゲル保持部１２１の両端には、さらに第２ゲル保持凹部１２３が設けられている。第２ゲル保持部１２１の厚さは、Ｔ字部１２４の厚さよりも薄く構成されており、好ましくは、第１ゲル保持部１１１と同じ厚さを有する。また、第２ゲル保持部１２１は、Ｔ字部１２４において、厚さ方向の中間の位置に設けられる。これにより、ゲルＧが第２ゲル保持部１２１の上面及び下面の両面を覆い、ゲルＧが確実に保持される。

【0034】

接続部１２０には、張力検出手段コネクタ３と連結するための接続口１２６が設けられている。また、接続部１２０には、第２ゲルアダプタホルダ１２を、第１ゲルアダプタホルダ１１に着脱可能に取り付けるための１つ以上のＬ字部材１２５が設けられている（本実施態様では２つ）。Ｌ字部材１２５は、第１ゲルアダプタホルダ１１の枠上部１１４の一部に設けられている第１ガイド溝１１１０に嵌め込まれる。また、枠部材１１０の背面の上部には、第２ゲルアダプタホルダ１２のＴ字部１２４の一部を嵌め込むための第２ガイド溝１１１１が設けられている。第２ガイド溝１１１１の幅は、Ｔ字部１２４の一部が嵌め込まれ、第２ゲルアダプタホルダ１２が第１ゲル保持部と前記第２ゲル保持部とが対向する軸方向にスライドすることを妨げない程度の幅で設計されている。また、第２ガイド溝１１１１の深さは、Ｔ字部１２４の厚さとほぼ同一であればよい。これにより、第２ガイド溝１１１１に、Ｔ字部１２４の一部が嵌め込まれた場合、第２ゲルアダプタホルダ１２の背面と第１ゲルアダプタホルダ１１の背面とがほぼ同一平面上に位置するようになる（図１（Ｅ）参照）。第１ゲルアダプタホルダ１１の枠上部背面１１１２は、枠部材１１０より一段凹んでおり、第２ガイド溝１１１１と平面を共有している。これにより、Ｔ字部１２４が枠部材１１０にひっかかることなく、第２ゲルアダプタホルダ１２を上下にスライドすることができる（図１（Ｆ）参照）。本実施態様において、第２ゲルアダプタホルダ１２を上方にスライドした場合、枠部材１１０の上部（ストッパ１１５）が、Ｔ字部１２４に接触して、第２ゲルアダプタホルダ１２がスライド可能な範囲を制限する。これにより、ゲルＧ及び心筋細胞を含むシート状組織ＳＴの破損が防止される。

【0035】

第１ゲル保持口１１２及び第２ゲル保持口１２２に流し込まれたゲルは、固まった後に、膜状のゲルＧの一端を第１ゲル保持部１１１に、他端を第２ゲル保持部１２１に固定する役割を担う。第１ゲル保持凹部１１３及び第２ゲル保持凹部１２３もまた、ゲルが固化した後にゲルＧを固定する効果を果たす。第１ゲル保持口１１２及び第２ゲル保持口１２２の数、形状、大きさは、作製するゲルＧの大きさや、ゲルの粘性、強度、重合度などによって適宜決定される。第１ゲル保持口１１２及び第２ゲル保持口１２２は、例えば１～１０個、１～５個、２～５個、２～４個設けられても良い。第１ゲル保持部１１１と第２ゲル保持部１２１の形状は、対称であることが好ましい。

【0036】

張力測定デバイス１にゲルＧを形成するために、図１（Ｇ）～（Ｈ）に示される基板１３及びゲル形成蓋体１４が用いられる。基板１３の平面部１３０には、第１ゲル保持部１１１及び第２ゲル保持部１２１と、枠内側側部面１１８との間に嵌まる１対のゲル成形凸部１３１が設けられている。また、基板１３には、枠部材１１０の枠上部背面１１１２に嵌まるゲル形成凸部上部１３２が設けられている。さらに、基板１３には、１対のゲル形成凸部上部１３２の間にＬ字部嵌合溝１３３が設けられている。Ｌ字部嵌合溝１３３には、第２ゲルアダプタホルダ１２のＴ字部１２４が嵌まる。

【0037】

ゲル形成蓋体１４の幅は、基板１３に設けられた１対のゲル成形凸部１３１の内面の幅とほぼ一致する。これにより、ゲル形成蓋体１４は１対のゲル成形凸部１３１の間に嵌まりこむ。本実施形態のゲル形成蓋体１４の長さは、ゲルＧが形成される空間を覆う長さであればよい。

【0038】

図２は、第１ゲルアダプタホルダ１１、第２ゲルアダプタホルダ１２、基板１３及びゲル形成蓋体１４を、組み合わせる前（図２（Ａ））及び組み合わせた後（図（Ｂ））の図を示している。

【0039】

＜張力測定デバイス（第２実施形態）＞
図３及び４は、他の実施形態における張力測定デバイス１ａ（第１ゲルアダプタホルダ１１ａ、第２ゲルアダプタホルダ１２ａ）、基板１３ａ及びゲル形成蓋体１４ａを示す図である。基本的な構成、発明の概念は第１実施形態の張力測定デバイス１（第１ゲルアダプタホルダ１１、第２ゲルアダプタホルダ１２）、基板１３及びゲル形成蓋体１４並びにそれらに設けられた各部材と同一である。各部材の符号の番号に「ａ」が付加されていること以外、第１実施形態の張力測定デバイス１（第１ゲルアダプタホルダ１１、第２ゲルアダプタホルダ１２）、基板１３及びゲル形成蓋体１４並びにそれらに設けられた各部材と同一の符号番号が付与されている第２実施形態の張力測定デバイス１ａ（第１ゲルアダプタホルダ１１ａ、第２ゲルアダプタホルダ１２ａ）、基板１３ａ及びゲル形成蓋体１４ａ並びにそれらに設けられた各部材についての説明は、第１実施形態の対応する各部材についての上述の説明が適用される。ここでは、第１実施形態の各部材の説明が適用されない部材についてのみ説明する。

【0040】

第２ゲルアダプタホルダ１２ａは、図３（Ｄ）に示されるように、接続部１２０ａと第２ゲル保持部１２１ａとが、第２ゲルアダプタホルダ本体１２７ａにより繋がっている。第２ゲルアダプタホルダ本体１２７ａには、ストッパ口１２８ａが設けられている。

【0041】

枠部材１１０のａ背面の上部には、第２ゲルアダプタホルダ本体１２７ａを嵌め込むための第２ガイド溝１１１１ａが設けられている。第２ガイド溝１１１１ａには、さらに、ストッパ１１５ａが設けられている（図３（Ｅ）参照）。第２ゲルアダプタホルダ１２ａが第１ゲルアダプタホルダ１１ａに取り付けられた場合、ストッパ１１５ａがストッパ口１２８ａの上辺又は下辺に接触するので、第２ゲルアダプタホルダ１２ａの上下のスライド幅を制限することができる。これにより、ゲルＧ及び心筋細胞を含むシート状組織ＳＴの破損が防止される。

【0042】

基板１３ａの平面部１３０ａには、第１ゲル保持部１１１ａ及び第２ゲル保持部１２１ａと、枠内側側部面１１８ａとの間に嵌まる１対のゲル成形凸部１３１ａが設けられている。ゲル成形凸部１３１ａの幅は第１ゲル保持部１１１ａ及び第２ゲル保持部１２１ａと、枠内側側部面１１８ａとの間に形成される空間を埋める幅で設計されている。ゲル成形凸部１３１ａの高さは、枠部材１１０ａの厚さと同一となるように設計されている。さらに、ゲル成形凸部１３１ａの長さは、枠内側側部面１１８ａと同一となるように設計されている。基板１３ａの上部には、基板上部１３４ａとなる凸型部材が設けられている。基板上部１３４ａにより、ゲルＧを形成する際に第２ゲルアダプタホルダ１２ａが上方にスライドすることを防止することができる。

【0043】

本実施形態における第１ゲルアダプタホルダ１１ａには、枠部材１１０ａの外周に垂直に設けられた囲み部１１６ａを備えている。囲み部１１６ａに嵌まるように、ゲル形成蓋体１４ａが設計されている（図３（Ｈ）参照）。ゲル形成蓋体１４ａには、ゲルＧが形成された後に、密着したゲルＧの表面からゲル形成蓋体１４ａを取り外しやすいように、把持部１４０ａが設けられている。

【0044】

図４（Ａ）は、第１ゲルアダプタホルダ１１ａと、第２ゲルアダプタホルダ１２ａと基板１３ａとの組み合わせた状態を示しており、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）にさらにゲル形成蓋体１４ａを組み合わせた状態を示している。

【0045】

＜張力測定デバイス（第３実施形態）＞
図５及び６は、他の実施形態における張力測定デバイス１ｂ（第１ゲルアダプタホルダ１１ｂ、第２ゲルアダプタホルダ１２ｂ）、基板１３ｂ及びゲル形成蓋体１４ｂを示す図である。基本的な構成、発明の概念は第１実施形態及び第２実施形態の張力測定デバイス（１、１ａ）（第１ゲルアダプタホルダ（１１、１１ａ）、第２ゲルアダプタホルダ（１２、１２ａ）、基板（１３、１３ａ）及びゲル形成蓋体（１４、１４ａ）並びにそれらに設けられた各部材と同一である。各部材の符号の番号に「ｂ」が付加されていること以外、第１実施形態又は第２実施形態の張力測定デバイス（１、１ａ）（第１ゲルアダプタホルダ（１１、１１ａ）、第２ゲルアダプタホルダ（１２、１２ａ）、基板（１３、１３ａ）及びゲル形成蓋体（１４、１４ａ）並びにそれらに設けられた各部材と同一の符号番号が付与されている第３実施形態の張力測定デバイス１ｂ（第１ゲルアダプタホルダ１１ｂ、第２ゲルアダプタホルダ１２ｂ）、基板１３ｂ及びゲル形成蓋体１４ｂ並びにそれらに設けられた各部材についての説明は、第１実施形態又は第２実施形態の対応する各部材についての上述の説明が適用される。ここでは、第１実施形態又は第２実施形態の各部材の説明が適用されない部材についてのみ説明する。

【0046】

第１ゲルアダプタホルダ１１ｂの第１ゲル保持口１１２ｂは、図５（Ａ）に示されるように、枠内側底面１１９ｂと一体となって形成されている。また、枠部材１１０ｂは、図５（Ａ）に示されるように、囲み部１１６ｂと一体となって形成されている。第１ゲルアダプタホルダ１１ｂの枠上部１１４ｂには、後述の培地槽蓋体２１のデバイス設置口２４に、張力測定デバイス１ｂを脱着するための一対の脱着用凸部１１７ｂが設けられている。脱着用凸部１１７ｂは、凸部上部１１７０ｂと凸部下部１１７１ｂから形成される。デバイス設置口２４に挿入するために凸部上部１１７０ｂは、内側方向に傾斜して設けられている。また、一対の脱着用凸部１１７ｂは、枠上部１１４ｂに左右対称に設けられている。一対の脱着用凸部１１７ｂは、デバイス設置口２４に脱着可能な間隔でもうけられている。一対の脱着用凸部１１７ｂは、その弾性によって内側に変形することでデバイス設置口２４へと挿入され、一対の脱着用凸部１１７ｂの復元力によって元の形に戻ることにより、デバイス設置口２４へと固定される。

【0047】

第２ゲルアダプタホルダ１２ｂの第２ゲル保持口１２２ｂは、図５（Ｂ）に示されるように、第２ゲルアダプタホルダ本体１２７ｂと一体となって形成されている。

【0048】

図６（Ａ）は、第１ゲルアダプタホルダ１１ｂと、第２ゲルアダプタホルダ１２ｂと基板１３ｂとの組み合わせた状態を示しており、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）にさらにゲル形成蓋体１４ｂを組み合わせた状態を示している。

【0049】

張力測定デバイス（１、１ａ、１ｂ）（第１ゲルアダプタホルダ（１１、１１ａ、１１ｂ）、第２ゲルアダプタホルダ（１２、１２ａ、１２ｂ））、基板（１３、１３ａ、１３ｂ）及びゲル形成蓋体（１４、１４ａ、１４ｂ）の材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリル酸誘導体、ポリアクリロニトリル、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリ（メタ）アクリルアミド誘導体、ポリスルホン、ポリカーボネート、セルロース、セルロース誘導体、ポリシリコーン、ガラス、セラミック、金属などが挙げられる。

【0050】

＜心筋細胞を含むシート状組織の張力測定デバイスを作製するためのキット＞
本発明は、
枠部材と、膜状のゲルの一端を固定するために前記枠部材の内側面の一部に突出して設けられた第１ゲル保持部とを有する第１ゲルアダプタホルダ；
前記ゲルの他端を固定するための第２ゲル保持部と、前記第２ゲル保持部と連結された又は一体となった接続部とを有する第２ゲルアダプタホルダ；
前記枠部材の内側面に沿って嵌まる１対のゲル成形凸部を有する基板；及び
前記ゲルの上面を形成するために前記基板のゲル接触面に対して平行な面を有するゲル形成蓋体、を備え、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第２ゲル保持部が、前記枠部材の内側において前記第１ゲル保持部と対向するように前記第１ゲルアダプタホルダに取り付けられ、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第１ゲル保持部と前記第２ゲル保持部とが対向する軸方向にスライドする機構を有する、心筋細胞を含むシート状組織の張力測定デバイスを作製するためのキットを提供する。

【0051】

また、該キットには、第１ゲル保持部と前記第２ゲル保持部との間に形成するためのゲルを備えたキットであってもよい。

【0052】

本発明において、膜状のゲルを形成するために用いられるゲルとは、（１）心筋細胞を含むシート状組織が接着可能であり、（２）シート形状を維持できる強度を有し、（３）細胞の生育、機能発現等に悪影響を与えない、すなわち生体適合性のものであれば利用することができる。本発明に用いることができるゲルは、例えば、ハイドロゲルである。本発明に用いることができるハイドロゲルとしては、例えば、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸、ポリグリコール酸などの水溶性、水親和性、若しくは水吸収性合成高分子、多糖、タンパク質、核酸などを化学架橋したハイドロゲルが挙げられる。多糖としては、ヒアルロン酸やコンドロイチン硫酸などのグリコサミノグリカン、デンプン、グリコーゲン、アガロース、ペクチン、セルロース等が挙げられる。また、タンパク質としては、コラーゲン及びその加水分解物であるゼラチン、プロテオグリカン、フィブロネクチン、ビトロネクチン、ラミニン、エンタクチン、テネイシン、トロンボスポンジン、フォンビルブランド因子、オステオポンチン、フィブリノーゲン（例えば、フィブリノーゲンとトロンビンを反応させたフィブリンゲル）等が挙げられる。これらのハイドロゲルに対し、公知の方法を用いて架橋処理を行い、強度を上げて使用してもよい。本発明に用いるゲルとしては、好ましくは、フィブリンゲルである。本発明の一実施形態において、膜状のゲルは、予め細胞と混合させて形成させたものであってもよい。

【0053】

＜心筋細胞を含むシート状組織の張力測定デバイスを作製するためのキットの使用方法＞
図７及び図８を参照しながら、心筋細胞を含むシート状組織の張力測定デバイスを作製するためのキットの使用方法について説明する。

【0054】

（ｉ）張力測定デバイス１（第１ゲルアダプタホルダ１１及び第２ゲルアダプタホルダ１２）に基板１３をセットし、膜状ゲル形成部Ｓへ、ピペットＰを用いて、硬化前のゲル（例えば、フィブリノーゲン（ＳＩＧＭＡ ウシ血漿由来 Ｔｙｐｅ Ｉ－Ｓ）、トロンビン（ＳＩＧＭＡ ウシ血漿由来 Ｔ４６４８）、ＣａＣｌ_２溶液（８ｍＭ）、およびＦａｃｔｏｒ ＸＩＩＩ（ＣＳＬ Ｂｅｈｒｉｎｇ フィブロガミンＰ静注用）の混合液）を注入する（図７（Ａ））。この時、第１ゲル保持口１１２及び第２ゲル保持口１２２に空気が混入しないように注意しながら硬化前のゲルを注入する。

【0055】

（ｉｉ）注入後、ゲル形成蓋体１４で膜状ゲル形成部Ｓに蓋をする（図７（Ｂ））。
（ｉｉｉ）ゲルが硬化後、張力測定デバイス１からゲル形成蓋体１４及び基板１３を取り外す（図７（Ｃ））。

【0056】

（ｉｖ）上記とは別に、温度応答性培養皿Ｄ１（例えば、ＵｐＣｅｌｌ（登録商標）（セルシード社、東京、日本）上に心筋細胞を含む細胞群を播種してコンフルエントになるまで３７℃で予め培養しておく。
（ｖ）温度応答性培養皿Ｄ１の心筋細胞を含むシート状組織ＳＴの上に、上記で得られた膜状のゲルを備えた張力測定デバイス１を載せる（図７（Ｄ））。
（ｖｉ）その後、温度応答性培養皿Ｄ１の下限臨界溶液温度以下、例えば２０℃に保ち、温度応答性培養皿Ｄ１から心筋細胞を含むシート状組織ＳＴを剥離させると同時に、ゲルＧの下面に心筋細胞を含むシート状組織ＳＴを接着させる（図７（Ｅ））。

【0057】

心筋細胞を含むシート状組織ＳＴは、ゲルＧに単層で接着させてもよく、複数層で接着させてもよい。複数層の心筋細胞を含むシート状組織ＳＴを接着させるには、上記（ｖ）及び（ｖｉ）を任意の回数繰り返すことで得られる。

【0058】

心筋細胞を含むシート状組織ＳＴは、ゲルＧと接着させる前に、予めゲルＧの形状と同一の形成であることが好ましい。ゲルＧの形状と同一に成形する方法としては、例えば、培養したシート状の細胞群を、メス等を用いてカットする方法、細胞が接着する領域を予めゲルＧの形状に制限するモールドＭを利用して、細胞を播種する方法が挙げられる（例えば、図８（Ａ）参照）。ゲルＧの形状に形成された心筋細胞を含むシート状組織ＳＴ上にゲルＧの下面を接着させることにより、心筋細胞を含むシート状組織ＳＴが収縮することなく、簡便にゲルＧへと接着させることができる（図８（Ｂ）参照）。

【0059】

他の実施形態において、上記（ｉｉｉ）工程によって形成された膜状のゲルＧの上面に、心筋細胞を含む細胞群を直接播種し、３７℃にてコンフルエント又はサブコンフルエントになるまで培養することにより心筋細胞を含むシート状組織ＳＴを形成させてもよい。これにより、心筋細胞を含むシート状組織ＳＴを接着させた膜状のゲルＧを得ることができる。

【0060】

本発明の張力測定デバイス１は、上記の使用方法によって、第１ゲル保持部１１１及び第２ゲル保持部１２１の間に膜状のゲルＧを予め形成させたものとして提供されてもよく、また、さらに心筋細胞を含むシート状組織ＳＴを膜状のゲルＧに接着させたものが提供されてもよい。

【0061】

＜心筋細胞を含むシート状組織の張力測定システム＞
本発明は、心筋細胞を含むシート状組織の張力測定システムも提供する。心筋細胞を含むシート状組織の張力測定システムは、例えば、以下を含む：
（１）枠部材と、膜状のゲルの一端を固定するために前記枠部材の内側面の一部に突出して設けられた第１ゲル保持部とを有する第１ゲルアダプタホルダ；
前記ゲルの他端を固定するための第２ゲル保持部と、前記第２ゲル保持部と繋がった接続部とを有する第２ゲルアダプタホルダ；を備え、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第２ゲル保持部が、前記枠部材の内側において前記第１ゲル保持部と対向するように前記第１ゲルアダプタホルダに取り付けられ、
ここで前記第２ゲルアダプタホルダは、前記第１ゲル保持部と前記第２ゲル保持部とが対向する軸方向にスライドする機構を有する、シート状組織の張力測定デバイスであって、前記第１ゲル保持部と前記第２ゲル保持部との間に、膜状のゲルを備え、
前記膜状のゲルの下面に接着させた心筋細胞を含むシート状組織を備えた、デバイス；

【0062】

（２）（１）のデバイスを浸漬する培地槽；
（３）前記第２ゲルアダプタホルダの前記接続部に接続された張力検出手段；
（４）前記張力検出手段に接続され、前記張力検出手段で検出した信号を演算し、張力を算出する演算器；及び、
（５）前記演算器により算出された結果を表示する出力手段。

【0063】

膜状のゲルと、前記膜状のゲルに接着させた心筋細胞を含むシート状組織を備えた、張力測定デバイスは、培地槽２に浸漬される。培地槽２は、培地槽本体２０と培地槽蓋体２１から構成される。培地槽蓋体２１には、培地供給ラインコネクタ２２と、培地排出ラインコネクタ２３とを備えており、それぞれ培地供給ライン４２及び培地排出ライン４３に接続される。これにより、培地槽２内の培地を交換することができる。培地槽蓋体２１には、デバイス設置口２４が設けられている。図９（Ｂ）に示されるように、ゲルＧと心筋細胞を含むシート状組織ＳＣを備えた張力測定デバイス（１、１ａ、１ｂ）は、デバイス設置口２４に嵌めこまれる。張力測定デバイス（１、１ａ、１ｂ）の枠部材（１１０、１１０ａ）には、デバイス設置口２４から張力測定デバイス（１、１ａ、１ｂ）から落下しないように、凸部材が設けられてもよい。例えば、上述のように、脱着用凸部１１７ｂによって固定されてもよい。

【0064】

張力検出手段コネクタ３のフック３１を、第２ゲルアダプタホルダ（１２、１２ａ、１２ｂ）の接続口（１２６、１２６ａ）に通し、培地槽２を培養システム４に設置する。培養システムには、張力検出手段４０が設けられている。張力検出手段コネクタ３の張力検出手段接続部３２は張力検出手段４０へ接続される。心筋細胞を含むシート状組織ＳＣが収縮すると、第２ゲルアダプタホルダ（１２、１２ａ、１２ｂ）が下方へ引っ張られ、張力検出手段コネクタ３を介して張力検出手段４０により加重が検出される（図９（Ｅ））。張力検出手段４０は、例えば、公知のロードセルを用いることができる。これにより、心筋細胞を含むシート状組織ＳＣが拍動することにより生じる収縮する力（張力）を測定することができる。張力検出手段コネクタ３は、第２ゲルアダプタホルダ（１２、１２ａ、１２ｂ）と張力検出手段４０とを連結する機能を有していればよく、フック３１の他、挟持する手段（図示しない）であってもよい。

【0065】

培地槽蓋体２１には、図示されないが、さらに試薬供給口が設けられてもよい。試薬供給口より、任意の薬剤を添加することにより、薬剤による心筋細胞への影響を調べることができる。薬剤は、培地供給ライン４２に接続された培地貯留槽（図示しない）に添加することにより、培地槽２内へ供給されてもよい。ここでは図示しないが、培地は、例えばチューブポンプにより培地槽２へ供給され、同じチューブポンプにより、培地が排出される。培地槽２には、さらに、公知のｐＨセンサー、溶存酸素センサー、温度センサー等が設けられてもよい。

【0066】

培養システム４の培養制御部４１は、培地の温度を一定に保つようにヒーターを備えている。また、マグネチックスターラー機能を有していてもよい。これにより、培地槽２内の培地を攪拌することができる。培養システム４には、培地槽２へ異物が混入しないようするために、フード４４が設けられている。

【0067】

図８は、本発明の一実施態様の張力測定システム５を示す。張力測定デバイス（１、１ａ、１ｂ）をセットした培養システム４の張力検出手段４０は、ケーブル５２を介して電気的に演算器５１と接続されている。張力検出手段４０で検出した信号が、ケーブル５２を介して演算器５１に入力され、演算器５１によりその信号を演算することにより、張力が算出される。算出された結果は、演算器５１に電気的に接続された出力手段、例えばモニタ等によって表示される。

【符号の説明】

【0068】

１、１ａ、１ｂ 張力測定デバイス
１１、１１ａ、１１ｂ 第１ゲルアダプタホルダ
１１０、１１０ａ、１１０ｂ 枠部材
１１１、１１１ａ、１１１ｂ 第１ゲル保持部
１１２、１１２ａ、１１２ｂ 第１ゲル保持口
１１３、１１３ａ、１１３ｂ 第１ゲル保持凹部
１１４、１１４ａ、１１４ｂ 枠上部
１１５、１１５ａ、１１５ｂ ストッパ
１１６ａ、１１６ｂ 囲み部
１１６０ｂ 傾斜部
１１７ｂ 脱着用凸部
１１７０ｂ 凸部上部
１１７１ｂ 凸部下部
１１８、１１８ａ、１１８ｂ 枠内側側部面
１１９、１１９ａ、１１９ｂ 枠内側底面
１１１０、１１１０ａ、１１１０ｂ 第１ガイド溝
１１１１、１１１１ａ、１１１１ｂ 第２ガイド溝
１１１２ 枠上部背面
１２、１２ａ、１２ｂ 第２ゲルアダプタホルダ
１２０、１２０ａ、１２０ｂ 接続部
１２１、１２１ａ、１２１ｂ 第２ゲル保持部
１２２、１２２ａ、１２２ｂ 第２ゲル保持口
１２３、１２３ａ、１２３ｂ 第２ゲル保持凹部
１２４ Ｔ字部
１２５、１２５ａ、１２５ｂ Ｌ字部材
１２６、１２６ａ、１２６ｂ 接続口
１２７ａ、１２７ｂ 第２ゲルアダプタホルダ本体
１２８ａ、１２８ｂ ストッパ口
１３、１３ａ、１３ｂ 基板
１３０、１３０ａ、１３０ｂ 平面部
１３１、１３１ａ、１３１ｂ ゲル成形凸部
１３２ ゲル形成凸部上部
１３３ Ｌ字部嵌合溝
１３４ａ、１３４ｂ 基板上部
１４、１４ａ、１４ｂ ゲル形成蓋体
１４０ａ、１４０ｂ 把持部
１４１ａ 凹部
２ 培地槽
２０ 培地槽本体
２１ 培地槽蓋体
２２ 培地供給ラインコネクタ
２３ 培地排出ラインコネクタ
２４ デバイス設置口
３ 張力検出手段コネクタ
３１ フック
３２ 張力検出手段接続部
４ 培養システム
４０ 張力検出手段
４１ 培養制御部
４２ 培地供給ライン
４３ 培地排出ライン
４４ フード
５ 張力測定システム
５１ 演算器
５２ ケーブル
Ｓ 膜状ゲル形成部
Ｃ 細胞
ＳＴ シート状組織
Ｐ ピペット
Ｇ シート状ゲル
Ｄ１、Ｄ２ 培養皿
Ｍ モールド
ＭＳ 細胞導入口
Ｇ＋ＳＴ ゲル＋シート状組織

【図1-1】

【図1-2】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】