特許 7476362 子宮内膜を模倣するための三次元生体模倣チップ、及びそれを利用した子宮内膜模倣方法

(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】2024-04-19

(45)【発行日】2024-04-30

(54)【発明の名称】子宮内膜を模倣するための三次元生体模倣チップ、及びそれを利用した子宮内膜模倣方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 3/00 20060101AFI20240422BHJP

   C12N 5/071 20100101ALI20240422BHJP

【ＦＩ】

C12M3/00 A

C12N5/071

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022579672

(86)(22)【出願日】2021-06-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-26

(86)【国際出願番号】 KR2021007860

(87)【国際公開番号】W WO2021261902

(87)【国際公開日】2021-12-30

【審査請求日】2022-12-22

(31)【優先権主張番号】10-2020-0076780

(32)【優先日】2020-06-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】519137394

【氏名又は名称】チャ ユニバーシティ インダストリー－アカデミック コオペレーション ファンデーション

(73)【特許権者】

【識別番号】518018056

【氏名又は名称】スンクワン メディカル ファウンデーション

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】カン，ヤン ジュン

(72)【発明者】

【氏名】アン，ジュン ホ

(72)【発明者】

【氏名】ヨーン，ミン ジ

(72)【発明者】

【氏名】チャ，フイ ジェ

(72)【発明者】

【氏名】ホン，ソン ファ

【審査官】福間 信子

(56)【参考文献】

【文献】GNECCO Juan S. et al.，Compartmentalized Culture of Perivascular Stroma and Endothelial Cells in a Microfluidic Model of the Human Endometrium，Annals of Biomedical Engineering，2017年，vol. 45，p. 1758-1769

【文献】AHN Jungho et al.，Investigation on vascular cytotoxicity and extravascular transport of cationic polymer nanoparticles using perfusable 3D microvessel model，Acta Biomaterialia，2018年，vol. 76，p. 154-163

【文献】LI Wei-Xuan et al.，Artificial Uterus on a Microfluidic Chip，Chin J Anal Chem，2013年，vol. 41, no. 4，p. 467-472

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１２Ｍ

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プレートと、複数個のチャンバと、前記複数個のチャンバ間に配される複数個の柱と、を含む子宮内膜を模倣する三次元生体模倣チップであり、
前記複数個のチャンバは、
内部に互いに異なる細胞が培養されるチャネルを具備し、前記プレート上に一方向に並んで配され、少なくとも一部区間が連通するように互いに隣接して配され、かつ、
前記複数個のチャンバは、
第１培養チャネルを具備し、子宮内膜上皮細胞が培養される第１細胞培養チャンバと、
前記第１細胞培養チャンバの一側に配され、前記第１培養チャネルと連通する第２培養チャネルを具備し、子宮内膜線維芽細胞が培養される第２細胞培養チャンバと、
前記第２細胞培養チャンバの一側に配され、前記第２培養チャネルと連通する第１培養液チャネルを具備し、培養液が注入される第１培養液チャンバと、を含み、
子宮内膜上皮細胞及び子宮内膜線維芽細胞が、それぞれ、前記第１細胞培養チャンバ及び前記第２細胞培養チャンバに注入され、第１期間が過ぎた後、子宮血管内皮細胞が前記第１培養液チャンバ内で培養され、かつ、
前記複数個の柱は、それぞれ、第１培養チャネルと、第２培養チャネルと、第１培養液チャネルとの間に配され、第１培養チャネルと、第２培養チャネルと、第１培養液チャネルとの間の境界を区画する、
前記生体模倣チップ。

【請求項2】

前記第１培養チャネルと、前記第２培養チャネルと、前記第１培養液チャネルは、１つのボディによってなる、請求項１に記載の生体模倣チップ。

【請求項3】

前記第２細胞培養チャンバと対向するように、前記第１培養液チャンバの他側に配され、前記第１培養液チャネルと連通する第３培養チャネルを具備し、前記子宮内膜線維芽細胞が培養される第３細胞培養チャンバをさらに含む、請求項１に記載の生体模倣チップ。

【請求項4】

前記第１培養液チャンバと対向するように、前記第１細胞培養チャンバの他側に配され、前記第１培養チャネルと連通する第２培養液チャネルを具備し、培養液が注入される第２培養液チャンバをさらに含む、請求項１に記載の生体模倣チップ。

【請求項5】

前記複数個の柱は、
前記第１培養チャネルと前記第２培養チャネルとの境界に沿い、第１間隔に配される複数個の第１柱と、
前記第２培養チャネルと前記第１培養液チャネルとの境界に沿い、第２間隔に配される複数個の第２柱と、を含み、
前記第２間隔は、前記第１間隔より大きい、請求項１に記載の生体模倣チップ。

【請求項6】

前記複数個の柱は、一面がふくらんでいる曲面を有する多角柱形状である、請求項５に記載の生体模倣チップ。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載の三次元生体模倣チップを用いて子宮内膜を三次元に模倣する方法であり、
前記第１細胞培養チャンバにおいて、子宮内膜上皮細胞を培養する段階と、
前記第２細胞培養チャンバにおいて、子宮内膜線維芽細胞を培養する段階と、
前記第１培養液チャンバに培養液を注入する段階と、
第１期間後、前記第１培養液チャンバにおいて、子宮血管内皮細胞を培養する段階を含む、子宮内膜模倣方法。

【請求項8】

前記培養液を注入する段階前、第３細胞培養チャンバにおいて、前記子宮内膜線維芽細胞を培養する段階をさらに含む、請求項７に記載の子宮内膜模倣方法。

【請求項9】

前記第１期間は、前記子宮内膜線維芽細胞が、前記第２細胞培養チャンバにおいて、自己組み立てを行い、血管が、前記第１細胞培養チャンバでおいて生成される期間である、請求項７に記載の子宮内膜模倣方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体模倣チップに係り、さらに具体的には、子宮内膜を三次元に模倣することができる生体模倣チップと、それを利用し、子宮内膜を模倣する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

生体臓器模倣チップ（organ-on-a-chip）は、心臓、肺、肝臓のような生体臓器を模倣して作ったマイクロチップの一種であり、臓器を構成する細胞と、その周辺環境とを再現することにより、実際の臓器が作動するシステムを具現することができる。該生体臓器模倣チップは、模倣された生体臓器に薬物を投与することにより、薬物の安定性と、薬物伝達過程で起こる現象とを効果的に把握することができ、既存の前臨床新薬スクリーニング（screening）と比較したとき、実際の臓器が作動する生理環境を効果的に反映させることができる。また、該生体臓器模倣チップは、動物実験で生じる倫理的問題、過度な時間及びコスト、並びに不正確な結果を解決することができ、最近、注目されている。

【0003】

ここで、代表的な子宮難治性疾患のうち一つである子宮内膜症の場合、患者が、２０１３年の８万人から、２０１７年の１２万人に３５％以上増加し、難妊患者も、１０年間に２．５倍増加するというように、子宮関連疾患が最近問題になっている。それにより、子宮と係わる疾病原因を研究することができる子宮前臨床プラットホームが要求される。しかしながら、従来の生体臓器模倣チップは、細胞培養を二次元で具現するか、あるいは特定細胞のみを考慮するために、実際の子宮の生物学的な構成と機能とを模倣するには不十分である。

【0004】

前述の背景技術は、発明者が本発明導出のために保有していたか、あるいは本発明の導出過程で習得した技術情報であり、必ずしも本発明の出願前に一般公衆に公開された公知技術とすることはできない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、実際の子宮組織の形態を物理的及び化学的に具現し、実際の子宮と生体類似性が高い生体模倣チップを提供することができる。

【0006】

また、本発明は、特定細胞に制限されるものではなく、複数種の細胞を生体模倣チップ装置で培養することにより、子宮組織の生理的機能を具現することができる生体模倣チップを提供することができる。

【0007】

また、本発明は、多層化された培養チャネルを介し、細胞が自ら組織を組み立てる環境を具現し、実際の子宮内環境と生理的類似性を高めることにより、実際の子宮の有機的特性を模倣することができる生体模倣チップを提供することができる。
ただし、それらは、一例であり、本発明の目的は、それらに限定されるものではない。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施例による生体模倣チップは、プレートと、複数個のチャンバと、前記複数個のチャンバ間に配される複数個の柱と、を含む子宮内膜を模倣する三次元生体模倣チップであり、前記複数個のチャンバは、内部に互いに異なる細胞が培養されるチャネルを具備し、前記プレート上に一方向に並んで配され、少なくとも一部区間が連通するように互いに隣接して配される。

【0009】

本発明の一実施例による生体模倣チップ装置において、前記複数個のチャンバは、第１培養チャネルを具備し、第１細胞が培養される第１細胞培養チャンバ、前記第１細胞培養チャンバの一側に配され、前記第１培養チャネルと連通する第２培養チャネルを具備し、第２細胞が培養される第２細胞培養チャンバ、及び前記第２細胞培養チャンバの一側に配され、前記第２培養チャネルと連通する第１培養液チャネルを具備し、培養液が注入される第１培養液チャンバを含むものでもある。

【0010】

本発明の一実施例による生体模倣チップ装置において、前記第１培養チャネルと、前記第２培養チャネルと、前記第１培養液チャネルは、１つのボディによってもなる。

【0011】

本発明の一実施例による生体模倣チップ装置において、前記第２細胞培養チャンバと対向するように、前記第１培養液チャンバの他側に配され、前記第１培養液チャネルと連通する第３培養チャネルを具備し、前記第２細胞が培養される第３細胞培養チャンバをさらに含むものでもある。

【0012】

本発明の一実施例による生体模倣チップ装置において、前記第１培養液チャンバと対向するように、前記第１細胞培養チャンバの他側に配され、前記第１培養チャネルと連通する第２培養液チャネルを具備し、培養液が注入される第２培養液チャンバをさらに含むものでもある。

【0013】

本発明の一実施例による生体模倣チップ装置において、前記第１培養液チャンバは、前記第１細胞及び前記第２細胞が、それぞれ前記第１細胞培養チャンバ及び前記第２細胞培養チャンバに注入され、第１期間が過ぎた後、第３細胞が注入されうる。

【0014】

本発明の一実施例による生体模倣チップ装置において、前記複数個の柱は、前記第１培養チャネルと前記第２培養チャネルとの境界に沿い、第１間隔に配される複数個の第１柱、及び前記第２培養チャネルと前記第１培養液チャネルの境界に沿い、第２間隔に配される複数個の第２柱を含み、前記第２間隔は、前記第１間隔よりも大きい。
本発明の一実施例による生体模倣チップ装置において、前記複数個の柱は、一面がふくらんでいる曲面を有する多角柱形状でもある。

【0015】

本発明の一実施例による生体模倣チップ装置において、前記細胞は、子宮内膜の特異的細胞である子宮内膜上皮細胞、子宮内膜線維芽細胞及び子宮血管内皮細胞のうち少なくともいずれか一つでもある。

【0016】

本発明の他の実施例による子宮内膜模倣方法は、一方向に並んで配され、互いに連通する複数個のチャンバに互いに異なる細胞を培養し、子宮内膜を三次元に模倣する方法であり、第１細胞培養チャンバにおいて、第１細胞を培養する段階、第２細胞培養チャンバにおいて、第２細胞を培養する段階、第１培養液チャンバに培養液を注入する段階、及び第１期間後、前記第１培養液チャンバにおいて、第３細胞を培養する段階を含むものでもある。

【0017】

本発明の他の実施例による子宮内膜模倣方法において、前記培養液を注入する段階前、第３細胞培養チャンバにおいて、前記第２細胞を培養する段階をさらに含むものでもある。

【0018】

本発明の他の実施例による子宮内膜模倣方法において、前記第１細胞は、子宮血管内皮細胞であり、前記第２細胞は、子宮内膜線維芽細胞であり、前記第３細胞は、子宮内膜上皮細胞でもある。

【0019】

本発明の他の実施例による子宮内膜模倣方法において、前記第１期間は、前記第２細胞が、前記第２細胞培養チャンバにおいて、自己組み立て（self－assembly）し、血管が、前記第１細胞培養チャンバで生成される期間でもある。
前述のところ以外の他の側面、特徴、利点は、以下の発明を実施するための具体的な内容、特許請求の範囲、及び図面から明確になるであろう。

【発明の効果】

【0020】

本発明による三次元生体模倣チップ及び子宮内膜模倣方法は、多層構造をなす複数個のチャンバに互いに異なる細胞を培養して子宮内膜を三次元に模倣することができる。

【0021】

また、本発明による三次元生体模倣チップ及び子宮内膜模倣方法は、子宮内膜特異的細胞（例えば、子宮内膜線維芽細胞、子宮内膜上皮細胞、子宮血管内皮細胞）を利用し、子宮内膜と生体類似性が高い生体模倣チップを提供することができる。

【0022】

また、三次元生体模倣チップ及び子宮内膜模倣方法は、各種子宮疾患を治療するための薬物実験に使用されうるか、患者オーダーメード型治療に使用されうる生体模倣チップを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施例による三次元生体模倣チップを示す図である。

【図2】図１のII－IIに沿って切り取った横断面を示す図である。

【図3】図２のIIIを拡大して示す図である。

【図4A】第１細胞を第１培養チャネルに投入した状態を示す図である。

【図4B】第２細胞を第２培養チャネルに投入した状態を示す図である。

【図4C】第２細胞を第３培養チャネルに投入した状態を示す図である。

【図4D】第１細胞が第２細胞に向けて血管を生成し始めた状態を示す図である。

【図4E】第１細胞の生成した血管が第２培養チャネルで成長し、第１培養液チャネルに第３細胞が投入された状態を示す図である。

【図5】第１細胞が血管を生成する状態を示す図である。

【図6】第１細胞培養チャンバと、第２細胞培養チャンバと、第３細胞培養チャンバとの組み合わせによる第１細胞の状態を示す図である。

【図7A】図６による第１細胞培養チャンバの血管面積を示す図である。

【図7B】図６による第２細胞培養チャンバの血管面積を示す図である。

【図8】血管生成因子による血管生成状態を示す図である。

【図9A】本発明の一実施例による生体模倣チップを利用した細胞生存度実験を示す図である。

【図9B】本発明の一実施例による生体模倣チップを利用した、血管のリグレッション（regression）実験結果を示す図である。

【図10A】子宮内膜上皮細胞の透過度テストを示す比較例である。

【図10B】子宮内膜上皮細胞の透過度テストを示す発明例である。

【図11A】比較例と発明例との子宮内膜上皮細胞の厚みを示す図である。

【図11B】発明例の透過度を示す図である。

【図12】薬物処理による蛍光物質の透過状態を示す図である。

【図13】本発明を利用した胚芽着床テストを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明の一実施例による生体模倣チップは、プレートと、複数個のチャンバと、前記複数個のチャンバ間に配される複数個の柱と、を含む子宮内膜を模倣する三次元生体模倣チップであり、前記複数個のチャンバは、内部に互いに異なる細胞が培養されるチャネルを具備し、前記プレート上に一方向に並んで配され、少なくとも一部区間が連通するように互いに隣接して配される。

【0025】

本発明は、多様な変換を加えることができ、さまざまな実施例を有しうるが、特定実施例を図面に例示し、発明の説明によって詳細に説明する。しかしながら、それらは、本発明を、特定の実施例に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変換、均等物ないし代替物を含むと理解されなければならない。本発明の説明において、他の実施例に図示されているとしても、同一構成要素については、同一識別符号を使用する。

【0026】

第１、第２のような用語は、多様な構成要素の説明にも使用されるが、該構成要素は、用語によって限定されるものではない。該用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけに使用される。

【0027】

本出願で使用された用語は、単に特定実施例について説明するために使用されたものであり、本発明を限定する意図ではない。本出願において、「含む」または「有する」のような用語は、明細書上に記載された特徴、数、段階、動作、構成要素、部品、またはそれらの組み合わせが存在することを指定するものであり、１またはそれ以上の他の特徴、数、段階、動作、構成要素、部品、またはそれらの組み合わせたもの存在または付加の可能性を事前に排除するものではないと理解されなければならない。
以下、添付された図面に図示された本発明に係わる実施例を参照し、本発明について詳細に説明する。

【0028】

図１は、本発明の一実施例による子宮内膜を模倣するための生体模倣チップ１０を示し、図２は、図１のII－IIに沿って切り取った横断面を示し、図３は、図２のIIIを拡大して示す。

【0029】

図１ないし図３を参照すれば、本発明の一実施例による生体模倣チップ１０は、プレート１００と、第１細胞培養チャンバ２００と、第２細胞培養チャンバ３００と、第１培養液チャンバ４００と、を含むものでもある。

【0030】

プレート１００は、後述するチャンバが配される領域を具備する。プレート１００の形状は、特別に限定されるものではなく、平坦な形状を有すれば、十分である。一実施例として、プレート１００は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）によってなり、四角平板形状を有しうる。
第１細胞培養チャンバ２００は、内部において細胞が培養される部材であり、プレート１００上に配される。
第１細胞培養チャンバ２００は、第１培養チャネル２１０と、第１培養ブリッジ２２０と、第１細胞注入口２３０と、を含むものでもある。

【0031】

第１培養チャネル２１０は、プレート１００上において、一方向（例えば、図１のＸ軸方向）にも配される。第１培養チャネル２１０の高さは、特別に限定されるものではないが、後述するように、安定した胚芽の着床のために、２５０μｍないし３００μｍでもある。第１培養チャネル２１０の内部には、第１細胞Ｃ１が培養されうる。それについては、後述する。

【0032】

第１培養ブリッジ２２０は、第１培養チャネル２１０の端部から、所定方向に延長される。一実施例として、第１培養ブリッジ２２０は、第１培養チャネル２１０の両端から延長される。第１培養ブリッジ２２０の延長される方向は、特別に限定されるものではないが、第１細胞培養チャンバ２００と隣接するように配される第２細胞培養チャンバ３００などから十分に離隔されることが望ましい。
一実施例として、第１培養ブリッジ２２０の幅は、第１培養チャネル２１０の幅よりも狭い。

【0033】

第１細胞注入口２３０は、第１培養ブリッジ２２０の端部と連結される。一実施例として、第１細胞注入口２３０は、それぞれの第１培養ブリッジ２２０と連結されるように、第１培養チャネル２１０の一端と他端とに配され、第１細胞Ｃ１が注入される貫通孔（図示せず）を具備することができる。注入された第１細胞Ｃ１は、第１培養ブリッジ２２０を経て、第１培養チャネル２１０の内部に移動することができる。

【0034】

第１細胞注入口２３０の形状は、特別に限定されるものではない。一実施例として、第１細胞注入口２３０は、第１培養チャネル２１０より高い高さを有する円柱形状でもある。

【0035】

第２細胞培養チャンバ３００は、内部において細胞が培養される部材であり、プレート１００上において、第１細胞培養チャンバ２００と平行になるように、第１細胞培養チャンバ２００の一側にも配される。一実施例として、第２細胞培養チャンバ３００は、第１細胞培養チャンバ２００と隣接するものの、そこから＋Ｙ軸方向にも配される。
第２細胞培養チャンバ３００は、第２培養チャネル３１０と、第２培養ブリッジ３２０と、第２細胞注入口３３０と、を含むものでもある。

【0036】

第２培養チャネル３１０は、プレート１００上において、一方向（例えば、図１のＸ軸方向）にも配される。第２培養チャネル３１０の高さは、特別に限定されるものではないが、第１培養チャネル２１０と同一高さを有しうる。第２培養チャネル３１０の内部には、第２細胞Ｃ２が培養されうる。一実施例として、第２細胞Ｃ２は、血管新生促進因子を生成することができる。それについては、後述する。

【0037】

第２培養チャネル３１０は、第１培養チャネル２１０と連通しうる。一実施例として、図２に示されているように、第１培養チャネル２１０と第２培養チャネル３１０との境界は、開放されており、境界に沿い、後述する第１柱５１０が複数個配されうる。

【0038】

第２培養ブリッジ３２０は、第２培養チャネル３１０の端部から、所定方向にも延長される。第２細胞注入口３３０は、第２培養ブリッジ３２０と連結され、第２細胞Ｃ２が注入されうる。注入された第２細胞Ｃ２は、第２培養ブリッジ３２０を経て、第２培養チャネル３１０の内部に移動することができる。

【0039】

第２培養ブリッジ３２０と第２細胞注入口３３０との残り構成は、第１培養ブリッジ２２０及び第１細胞注入口２３０の構成と同一でもあり、それに係わる詳細な説明は、省略する。

【0040】

第１培養液チャンバ４００は、培養液が注入される部材であり、プレート１００上において、第１細胞培養チャンバ２００及び／または第２細胞培養チャンバ３００と平行になるように、第２細胞培養チャンバ３００の一側にも配される。一実施例として、第１培養液チャンバ４００は、第２細胞培養チャンバ３００と隣接するものの、そこから＋Ｙ軸方向にも配される。
第１培養液チャンバ４００は、第１培養液チャネル４１０と、第１培養液ブリッジ４２０と、第１培養液注入口４３０と、を含むものでもある。

【0041】

第１培養液チャネル４１０は、プレート１００上において、一方向（例えば、図１のＸ軸方向）にも配される。第１培養液チャネル４１０の高さは、特別に限定されるものではないが、第１培養チャネル２１０と同一高さを有しうる。第１培養液チャネル４１０の内部には、第３細胞Ｃ３が培養されうる。それについては、後述する。

【0042】

第１培養液チャネル４１０は、第２培養チャネル３１０と連通しうる。一実施例として、図２に示されているように、第２培養チャネル３１０と第１培養液チャネル４１０との境界は、開放されており、境界に沿い、後述する第２柱５２０が複数個配されうる。

【0043】

第１培養液ブリッジ４２０は、第１培養液チャネル４１０の端部から、所定方向にも延長される。第１培養液注入口４３０は、第１培養液ブリッジ４２０と連結され、第１培養液チャネル４１０の両端にそれぞれ配されうる。第１培養液注入口４３０に注入された培養液は、第１培養液ブリッジ４２０を経て、第１培養液チャネル４１０の内部に移動することができる。

【0044】

一実施例として、第１培養チャネル２１０と、第２培養チャネル３１０と、第１培養液チャネル４１０は、互いに隣接するように配されるものの、一方向に並んで配されうる。

【0045】

それにより、本発明の一実施例による生体模倣チップ１０は、それぞれ互いに異なる細胞が培養されるチャネル（チャンバ）が一方向に多層構造を形成することにより、身体、特に、子宮内膜を、生体に適して模倣することができる。

【0046】

一実施例として、第１培養チャネル２１０と、第２培養チャネル３１０と、第１培養液チャネル４１０は、共通する連通領域を形成することができる。さらに具体的には、図２に示されているように、第１培養チャネル２１０と、第２培養チャネル３１０と、第１培養液チャネル４１０は、少なくとも一部区間を共有するように、チャネル間の境界が開放されうる。

【0047】

それにより、本発明の一実施例による生体模倣チップ１０は、それぞれのチャネル（チャンバ）内において培養される互いに異なる細胞が互いに連結され、細胞ネックワークを具現することができる。従って、従来の二次元生体模倣装置に比べ、生体適合性が向上され、三次元で子宮内膜を模倣することができる生体模倣チップを提供することができる。

【0048】

一実施例として、第１細胞培養チャンバ２００と、第２細胞培養チャンバ３００と、第１培養液チャンバ４００は、１つのボディをなすことができる。さらに具体的には、第１培養チャネル２１０と、第２培養チャネル３１０と、第１培養液チャネル４１０は、一体のボディに形成され、前記ボディから、第１培養ブリッジ２２０と、第２培養ブリッジ３２０と、第１培養液ブリッジ４２０が所定方向にも分岐される。
図２及び図３を参照すれば、本発明の一実施例による生体模倣チップ１０は、柱５００をさらに含むものでもある。

【0049】

柱５００は、チャンバ間の境界に沿い、複数個配されうる。さらに具体的には、第１細胞培養チャンバ２００と第２細胞培養チャンバ３００との間、及び／または第２細胞培養チャンバ３００と第１培養液チャンバ４００のと間に所定間隔にも配される。柱５００は、チャンバとチャンバとの境界を区画しながら、所定間隔に配されることにより、チャンバで培養される細胞の間隔またはパターンを設定することができる。

【0050】

一実施例として、柱５００間には、細胞外基質（extracellular matrix）が配されうる。微細な形状の柱５００の外周面は、一種の疎水性パターンを形成するために、細胞外基質は、柱５００間において、球形状にも存在しうる。一実施例として、細胞外基質として、ヒドロゲル（hydrogel）が利用されうる。
柱５００は、第１柱５１０と、第２柱５２０と、を含むものでもある。

【0051】

第１柱５１０は、第１細胞培養チャンバ２００と第２細胞培養チャンバ３００との境界に沿い、一方向（例えば、図２のＸ軸方向）に複数個配されうる。第１柱５１０の形状は、特別に限定されるものではなく、多角柱または円柱の形状を有しうる。一実施例として、第１柱５１０の形状は、図３の拡大図に示されているように、一面がふくらんでいる曲面である多角柱形状でもある。

【0052】

それにより、細胞が第２細胞培養チャンバ３００に注入され、生体模倣チップ１０をティルティングしたとき、細胞が第１柱５１０の曲面上をローリング（rolling）しながら、自然に第１柱５１０間にも配される。

【0053】

第１柱５１０の大きさは、特別に限定されるものではない。一実施例として、第１柱５１０の高さＬ１は、第１細胞培養チャンバ２００及び第２細胞培養チャンバ３００の高さと同一でもあり、２５０μｍないし３００μｍでもある。また、第１柱５１０の上面または下面の最大長Ｌ２は、１８０μｍないし２００μｍでもある。
第１柱５１０の間隔ｄ１は、特別に限定されるものではなく、一実施例として、間隔ｄ１は、長さＬ２と同一でもある。

【0054】

第２柱５２０は、第２細胞培養チャンバ３００と第１培養液チャンバ４００との境界に沿い、一方向（例えば、図２のＸ軸方向）に複数個配されうる。第２柱５２０の大きさと形状は、第１柱５１０の形状と同一でもあり、あるいは異なってもいる。

【0055】

それにより、後述するように、第１培養液チャンバ４００を介し、胚芽（embryo）が注入され、生体模倣チップ１０をティルティングしたとき、胚芽が、第２柱５２０の曲面上をローリングしながら、自然に第２柱５２０間にも配される。

【0056】

一実施例として、第２柱５２０の間隔ｄ２は、第１柱５１０の間隔ｄ１よりも大きい。さらに具体的には、第２柱５２０の間隔ｄ２は、１８０μｍないし２００μｍでもある。後述するように、第２柱５２０の間隔をより大きく確保することにより、胚芽を第２柱５２０間にさらに安定して着床させることができる。

【0057】

再び図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施例による生体模倣チップ１０は、第３細胞培養チャンバ６００と、第２培養液チャンバ７００をさらに含むものでもある。

【0058】

第３細胞培養チャンバ６００は、内部において細胞が培養される部材であり、プレート１００上において、第１培養液チャンバ４００と平行になるように、第１培養液チャンバ４００の一側にも配される。一実施例として、第３細胞培養チャンバ６００は、第１培養液チャンバ４００を挟み、第２細胞培養チャンバ３００と対向するように、第１培養液チャンバ４００と隣接するものの、そこから＋Ｙ軸方向にも配される。
さらに具体的には、図２に示されているように、第３細胞培養チャンバ６００は、第１培養液チャンバ４００によって取り囲まれるようにも配される。
第３細胞培養チャンバ６００は、第３培養チャネル６１０と、第３培養ブリッジ６２０と、第３細胞注入口６３０と、を含むものでもある。

【0059】

第３培養チャネル６１０は、プレート１００上において、一方向（例えば、図１のＸ軸方向）にも配される。第３培養チャネル６１０の高さは、特別に限定されるものではないが、第１培養チャネル２１０と同一高さを有しうる。第３培養チャネル６１０の内部には、第１細胞Ｃ１が培養されうる。それについては、後述する。

【0060】

第３培養チャネル６１０は、第１培養液チャネル４１０と連通しうる。一実施例として、図２に示されているように、第１培養液チャネル４１０と第３培養チャネル６１０との境界は、開放されており、後述する第３柱５３０が、境界に沿って複数個配されうる。

【0061】

第３培養ブリッジ６２０は、第３培養チャネル６１０の端部から、所定方向にも延長される。第３細胞注入口６３０は、第３培養ブリッジ６２０と連結され、第１細胞Ｃ１が注入されうる。注入された第１細胞Ｃ１は、第３培養ブリッジ６２０を経て、第３培養チャネル６１０の内部に移動することができる。

【0062】

第３培養ブリッジ６２０と第３細胞注入口６３０との残り構成は、第１培養ブリッジ２２０及び第１細胞注入口２３０の構成と同一でもあり、それに係わる詳細な説明は、省略する。

【0063】

第２培養液チャンバ７００は、培養液が注入される部材であり、プレート１００上において、第１細胞培養チャンバ２００及び／または第２細胞培養チャンバ３００と平行になるように、第１細胞培養チャンバ２００の他側にも配される。第２培養液チャンバ７００に注入される培養液は、第１培養液チャンバ４００に注入される培養液と同一でもある。一実施例として、第２培養液チャンバ７００は、第１細胞培養チャンバ２００と隣接するものの、そこから－Ｙ軸方向にも配される。
第２培養液チャンバ７００は、第２培養液チャネル７１０と、第２培養液ブリッジ７２０と、第２培養液注入口７３０と、を含むものでもある。

【0064】

第２培養液チャネル７１０は、プレート１００上において、一方向（例えば、図１のＸ軸方向）にも配される。第２培養液チャネル７１０の高さは、特別に限定されるものではないが、第１培養チャネル２１０と同一高さを有しうる。

【0065】

第２培養液チャネル７１０は、第１培養チャネル２１０と連通しうる。一実施例として、図２に示されているように、第１培養チャネル２１０と第２培養液チャネル７１０との境界は、開放されており、境界に沿い、後述する第４柱５４０が複数個配されうる。

【0066】

第２培養液ブリッジ７２０は、第２培養液チャネル７１０の端部から、所定方向にも延長される。第２培養液注入口７３０は、第２培養液ブリッジ７２０と連結され、第２培養液チャネル７１０の両端にそれぞれ配されうる。第２培養液注入口７３０に注入された培養液は、第２培養液ブリッジ７２０を経て、第２培養液チャネル７１０の内部に移動することができる。

【0067】

一実施例として、第１培養チャネル２１０と、第２培養チャネル３１０と、第１培養液チャネル４１０と、第３培養チャネル６１０と、第２培養液チャネル７１０は、一方向に平行になるようにも配される。

【0068】

一実施例として、第１培養チャネル２１０と、第２培養チャネル３１０と、第１培養液チャネル４１０と、第３培養チャネル６１０と、第２培養液チャネル７１０は、共通する連通領域を形成することができる。さらに具体的には、図２に示されているように、第１培養チャネル２１０と、第２培養チャネル３１０と、第１培養液チャネル４１０と、第３培養チャネル６１０と、第２培養液チャネル７１０は、少なくとも一部区間を共有するように、チャネル間の境界が開放されうる。

【0069】

一実施例として、第１培養チャネル２１０と、第２培養チャネル３１０と、第１培養液チャネル４１０と、第３培養チャネル６１０と、第２培養液チャネル７１０は、１つのボディをなすことができる。さらに具体的には、第１培養チャネル２１０と、第２培養チャネル３１０と、第１培養液チャネル４１０と、第３培養チャネル６１０と、第２培養液チャネル７１０は、一体のボディに形成され、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）によってもなる。また、前記ボディから、第１培養ブリッジ２２０と、第２培養ブリッジ３２０と、第１培養液ブリッジ４２０と、第３培養ブリッジ６２０と、第２培養液ブリッジ７２０が、それぞれ所定の方向にも分岐される。

【0070】

一実施例として、第１細胞Ｃ１と、第２細胞Ｃ２と、第３細胞Ｃ３は、それぞれ子宮内膜の特異的細胞でもある。さらに具体的には、第１細胞Ｃ１は、子宮血管内皮細胞（endothelial cell）、第２細胞Ｃ２は、子宮内膜線維芽細胞（endometrial stromal fibroblast）そして第３細胞Ｃ３は、子宮内膜上皮細胞（endometrial epithelial cell）でもある。

【0071】

第２細胞培養チャンバ３００で培養される子宮内膜線維芽細胞である第２細胞Ｃ２は、血管新生促進因子を生成することができる。例えば、第２細胞Ｃ２は、血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ：vascular endothelial growth factor）を生成することができる。生成された血管内皮細胞成長因子により、第１細胞培養チャンバ２００で培養される子宮血管内皮細胞である第１細胞Ｃ１が刺激を受け、自己組み立て（self－assembly）を行いながら、血管を生成することができる。それ以外にも、他の血管新生促進因子として、内皮細胞を直接刺激する直接血管新生因子（ＤＡＦ：direct angiogenic factor；ＤＡＦ）と、血管周囲細胞を刺激し、直接血管新生因子（ＤＡＦ）の生成を介し、血管新生を誘発する間接血管新生因子（ＩＡＦ：indirect angiogenic factor）と、を含むものでもある。

【0072】

前述のように、第１細胞培養チャンバ２００と第２細胞培養チャンバ３００は、一方向に並んで配される。すなわち、第１細胞培養チャンバ２００と第２細胞培養チャンバ３００は、一方向に多層構造をなすことができる。それにより、第１細胞培養チャンバ２００で培養される第１細胞Ｃ１は、第２細胞Ｃ２がある第２細胞培養チャンバ３００に向けて血管を生成する。

【0073】

従って、本発明の一実施例による生体模倣チップ１０は、子宮内膜の特異的細胞を多層構造で培養することにより、子宮内膜と生体的に類似した生体模倣チップを具現することができる。

【0074】

また、本発明の一実施例による生体模倣チップ１０は、第３細胞培養チャンバ６００において、子宮血管内皮細胞である第１細胞Ｃ１を追加して培養することにより、血管の生成方向をより確実に誘導することができる。さらに具体的には、第２細胞培養チャンバ３００だけではなく、第３細胞培養チャンバ６００で培養される第１細胞Ｃ１からも、血管内皮細胞成長因子が生成される。従って、第１細胞Ｃ１によって生成される血管が、＋Ｙ軸方向に向かうように、配向をより確実に制御することができる。

【0075】

一実施例として、子宮内膜上皮細胞である第３細胞Ｃ３は、第１培養液チャンバ４００で培養されうる。さらに具体的には、第１細胞Ｃ１と第２細胞Ｃ２とが培養された後、第１期間が過ぎた後、第３細胞Ｃ３が第１培養液チャンバ４００にも注入される。第３細胞Ｃ３は、第２柱５２０間、または第２柱５２０間に配されたヒドロゲル上にも配される。このとき、第１期間は、第１細胞Ｃ１が、自己組み立てを行い、血管が血管網（vascular network）を形成し、形成された血管網が、第１培養チャネル２１０と第２培養チャネル３１０との境界を通り、第２培養チャネル３１０で成長する期間でもある。

【0076】

それにより、本発明の一実施例による生体模倣チップ１０は、子宮血管内皮細胞、子宮内膜線維芽細胞及び子宮内膜上皮細胞のような子宮内膜の特異的細胞を利用し、子宮内膜を多層的に模倣することができる。

【0077】

また、本発明の一実施例による生体模倣チップ１０は、そのように、生体適合性が高い子宮内膜を模倣することにより、子宮内膜上皮細胞上に、胚芽を容易であって効率的に着床させることができる。

【0078】

また、本発明の一実施例による生体模倣チップ１０は、多層構造をなす複数個のチャネル（チャンバ）と、特定の柱形状とを利用することにより、別途の動力なしにも、子宮内膜の血管を所定方向に生成させることができ、重力を利用した自然な流動を形成することができる。
一実施例として、本発明による生体模倣チップ１０は、第３柱５３０と第４柱５４０とをさらに含むものでもある。

【0079】

第３柱５３０は、第１培養液チャンバ４００と第３細胞培養チャンバ６００との境界に沿い、所定間隔ｄ３ほど離隔されて複数個配されうる。また、第４柱５４０は、第１細胞培養チャンバ２００と第２培養液チャンバ７００との境界に沿い、所定間隔ｄ４ほど離隔されて複数個配されうる。

【0080】

一実施例として、図３に示されているように、第３柱５３０は、曲面が第２柱５２０の曲面と対向するようにも配される。それにより、後述するように、第１培養液チャンバ４００から胚芽が注入されたとき、第２柱５２０と第３柱５３０との曲面上でローリングし、第２柱５２０間の空間にも載置される。
次に、図面を参照し、本発明の他の実施例による子宮内膜模倣方法について説明する。

【0081】

図４Ａは、第１細胞Ｃ１を第１培養チャネル２１０に投入した状態を示し、図４Ｂは、第２細胞Ｃ２を第２培養チャネル３１０に投入した状態を示し、図４Ｃは、第２細胞Ｃ２を第３培養チャネル６１０に投入した状態を示し、図４Ｄは、第１細胞Ｃ１が第２細胞Ｃ２に向けて血管を生成し始めた状態を示し、図４Ｅは、第１細胞Ｃ１が生成した血管が、第２培養チャネル３１０から成長し、第１培養液チャネル４１０に、第３細胞Ｃ３が投入された状態を示す。

【0082】

本発明による子宮内膜模倣方法は、生体模倣チップ１０を利用し、互いに連通する複数個のチャンバに、互いに異なる細胞を培養し、子宮内膜を三次元を模倣することができる。

【0083】

まず、図１ないし図４Ａを参照すれば、第１細胞培養チャンバ２００、すなわち、第１培養チャネル２１０において、第１細胞Ｃ１を培養する。細胞外基質であるヒドロゲルに、第１細胞Ｃ１を挿入した状態で、第１細胞培養チャンバ２００の第１細胞注入口２３０を介し、第１細胞Ｃ１を注入する。そして、生体模倣チップ１０を適切な角度に傾け、第１細胞Ｃ１を第１培養チャネル２１０に移動させる。

【0084】

このとき、第１培養チャネル２１０に移動された第１細胞Ｃ１は、所定間隔ｄ４で離隔された複数個の第４柱５４０上でローリングし、一定パターンに配される。それにより、第１細胞Ｃ１を、第１培養チャネル２１０においてパターニングすることができる。
一実施例として、第１細胞Ｃ１は、子宮内膜の特異的細胞である子宮血管内皮細胞でもある。

【0085】

次に、第２細胞培養チャンバ３００、すなわち、第２培養チャネル３１０において、第２細胞Ｃ２を培養する。同様に、ヒドロゲルに第２細胞Ｃ２を挿入した状態で、第２細胞培養チャンバ３００の第２細胞注入口３３０を介し、第２細胞Ｃ２を注入する。生体模倣チップ１０のティルティングにより、第２細胞Ｃ２が第２培養チャネル３１０に移動する。

【0086】

同様に、第２培養チャネル３１０に移動された第２細胞Ｃ２は、所定間隔ｄ２に離隔された複数個の第１柱５１０上でローリングし、一定パターンに配される。それにより、第２細胞Ｃ２を、第２培養チャネル３１０においてパターニングすることができる。
一実施例として、第２細胞Ｃ２は、子宮内膜の特異的細胞である子宮内膜線維芽細胞でもある。

【0087】

ただし、第１細胞Ｃ１と第２細胞Ｃ２とを培養する順序は、特別に限定されるものではなく、第２細胞Ｃ２を培養した後、第１細胞Ｃ１を培養するか、あるいは同時に培養することもできる。

【0088】

次に、第１培養液チャンバ４００に培養液を注入する。第１培養液注入口４３０を介して注入された培養液は、柱５００間の空間を経て、チャンバ全体にも伝達される。このとき、柱５００間には、細胞外基質として、ヒドロゲルが配され、培養液は、ヒドロゲルを介して拡散されうる。

【0089】

それにより、第１細胞培養チャンバ２００において、第１細胞Ｃ１が培養され、第２細胞培養チャンバ３００において、第２細胞Ｃ２が培養されうる。図４Ｄに示されているように、第１細胞Ｃ１は、自己組み立てを行いながら、血管網Ｃ１’を形成する。そして、第２細胞Ｃ２から血管内皮細胞成長因子が生成されることにより、図４Ｅに示されているように、血管網Ｃ１’は、第２細胞Ｃ２がある第２細胞培養チャンバ３００に向け、新生血管Ｃ１”を生成する。

【0090】

そのように、本発明による子宮内膜模倣方法は、一方向に並んで配される複数個のチャンバに、互いに異なる細胞を培養することにより、子宮内膜を多層的に模倣することができる。

【0091】

次に、第１期間後、第１培養液チャンバ４００において、第３細胞Ｃ３を培養する。第１培養液チャンバ４００を介し、第３細胞Ｃ３を注入した後、生体模倣チップ１０を傾け、第３細胞Ｃ３をローリングさせる。第３細胞Ｃ３は、重力により、自然にローリングされ、第２柱５２０間または第２柱５２０間に配された細胞外基質に付着される。

【0092】

一実施例として、第１期間は、第１細胞Ｃ１が、第１培養チャネル２１０で自己組み立てを行い、血管網Ｃ１’を形成し、第２細胞Ｃ２がある第２培養チャネル３１０で新生血管を生成するのに所要される期間でもある。
一実施例として、第３細胞Ｃ３は、子宮内膜の特異的細胞である子宮内膜上皮細胞でもある。

【0093】

そのように、本発明による子宮内膜模倣方法は、子宮内膜の特異的細胞である子宮血管内皮細胞、子宮内膜線維芽細胞及び子宮内膜上皮細胞を多層構造で培養することにより、実際の子宮を、生体に適して模倣することができる。

【0094】

一実施例として、第３細胞培養チャンバ６００において、第２細胞Ｃ２を培養する段階をさらに含むものでもある。さらに具体的には、第１細胞培養チャンバ２００と第２細胞培養チャンバ３００とにおいて、それぞれ第２細胞Ｃ２と第２細胞Ｃ２とを培養した後、培養液を注入する前、第３細胞培養チャンバ６００において、第２細胞Ｃ２を培養する。第３細胞培養チャンバ６００の第３細胞注入口６３０を介し、第２細胞Ｃ２を注入した後、生体模倣チップ１０を適切な角度に傾け、第２細胞Ｃ２を第３培養チャネル６１０に移動させる（図４Ｃ参照）。

【0095】

このとき、第３培養チャネル６１０に移動された第２細胞Ｃ２は、所定間隔ｄ３で離隔された複数個の第３柱５３０上においてローリングし、一定パターンに配される。それにより、第２細胞Ｃ２を、第３培養チャネル６１０においてパターニングすることができる。

【0096】

そのように、本発明による子宮内膜模倣方法は、子宮内膜線維芽細胞である第２細胞Ｃ２を複層に配することができる。従って、第２細胞Ｃ２が生成する血管内皮細胞成長因子の絶対量が増大し、第１細胞Ｃ１の血管生成を促進させるだけではなく、血管が一方向（例えば、図４Ｅの上方）に成長するように、方向性を付与することができる。

【0097】

図５は、第１細胞Ｃ１が血管を生成する状態を示し、図６は、第１細胞培養チャンバ２００と、第２細胞培養チャンバ３００と、第３細胞培養チャンバ６００との組み合わせによる第１細胞Ｃ１の状態を示し、図７Ａは、図６による第１細胞培養チャンバ２００の血管面積を示し、図７Ｂは、図６による第２細胞培養チャンバ３００の血管面積を示す。

【0098】

また、図８は血管生成因子による血管生成状態を示し、図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の一実施例による生体模倣チップ装置を利用した細胞生存度実験と、血管のリグレッション（regression）実験結果と、を示し、図１０Ａは、子宮内膜上皮細胞の透過度テストを示す比較例であり、図１０Ｂは、子宮内膜上皮細胞の透過度テストを示す発明例であり、図１１Ａは、比較例と発明例との子宮内膜上皮細胞の厚みを示し、図１１Ｂは、発明例の透過度を示し、図１２は、薬物処理による蛍光物質の血管透過状態を示し、図１２Ｃは、図１２Ａと図１２Ｂとの透過度を示し、図１３は、本発明を利用した胚芽着床テストを示す。

【0099】

本発明による生体模倣チップ１０は、子宮内膜の特異的細胞である子宮内膜上皮細胞、子宮内膜線維芽細胞及び子宮血管内皮細胞を多層的に配し、子宮内膜組織の特性を模倣することができる。

【0100】

それにより、本発明による生体模倣チップ１０は、それぞれのチャンバで培養される細胞の状態を確認し、薬物に対する細胞の定量反応、定性反応をリアルタイムにモニタリングすることができる。

【0101】

さらに具体的には、図５（ａ）ないし図５（ｃ）は、生体模倣チップ１０の経時的な子宮内膜模倣状態を示すものであり、図５（ａ）は、１日目、図５（ｂ）は、６日目、図５（ｃ）は、８日目を示す。

【0102】

１日目には、子宮血管内皮細胞である第１細胞Ｃ１が、第１細胞培養チャンバ２００で培養される状態を確認することができる。６日目には、第２細胞培養チャンバ３００及び／または第３細胞培養チャンバ６００において、子宮内膜線維芽細胞である第２細胞Ｃ２が培養されてから、第１細胞Ｃ１が自己組み立てを行い、血管網が生成されるところを確認することができる。そして、８日目には、第１培養液チャンバ４００において、子宮内膜上皮細胞である第３細胞Ｃ３が培養され、第１細胞Ｃ１に起源する新生血管が第２細胞培養チャンバ３００に成長することを確認することができる。

【0103】

また、図６（ａ）は、第１細胞培養チャンバ２００に、第１細胞Ｃ１だけが配される場合、図６（ｂ）は、第２細胞培養チャンバ３００に、第２細胞Ｃ２が追加して配される場合、そして図６（ｃ）は、第３細胞培養チャンバ６００に、第２細胞Ｃ２がさらに配される場合を示す。

【0104】

図６ないし図７Ａ、図７Ｂで確認することができるように、第１細胞培養チャンバ２００に、第１細胞Ｃ１だけが配される場合は、他の場合に比べ、第１細胞培養チャンバ２００の血管面積が非常に狭く、特に、第２細胞培養チャンバ３００においては、血管が全く成長しないということが分かる。一方、第２細胞培養チャンバ３００と第３細胞培養チャンバ６００とにおいて、それぞれ第２細胞Ｃ２が培養される場合、第２細胞Ｃ２で生成される血管内皮細胞成長因子により、第１細胞培養チャンバ２００と第２細胞培養チャンバ３００とにおいて、血管の面積が非常に大きく、血管が第２細胞Ｃ２に向けてはっきりした方向に生成されることを確認することができる。

【0105】

また、図８（ａ）ないし図８（ｄ）は、生体模倣チップ１０に対し、互いに異なる血管誘導因子を注入した状態を示すものであり、図８（ａ）は、血管誘導因子を注入していない状態、図８（ｂ）は、血管誘導因子として、血管新生効果を有するスフィンゴシン１－リン酸（Ｓ１Ｐ；sphingosine－１－phosphate）を注入した状態、図８（ｃ）は、血管誘導因子として、血管内皮細胞成長因子である血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）を注入した状態、そして図８（ｄ）は、スフィンゴシン１－リン酸（Ｓ１Ｐ）と血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）とをいずれも注入した状態を示す。

【0106】

そのように、本発明による生体模倣チップ１０は、それぞれの血管誘導因子の注入状態により、血管の面積、長さ及び配向のような成長状態を視覚的であってリアルタイムに確認することができる。

【0107】

図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の一実施例による生体模倣チップ１０に、薬物（応急避妊薬（levonorgestrel））を互いに異なる量（薬物処理せず（control）、１０ｎｇ／ｍｌ、１００ｎｇ／ｍｌ、１，０００ｎｇ／ｍｌ、１０，０００ｎｇ／ｍｌ）で投入したとき、第３細胞Ｃ３が培養される第１培養液チャンバ４００（epithelium layer（図９Ａ））と、第２細胞Ｃ２が培養される第２細胞培養チャンバ３００（stromallayer（図９Ａ））との細胞生存度（cell viability）実験結果と、血管のリグレッション（regression）実験結果と、を示す。

【0108】

図１０Ａは、比較例であり、子宮内膜上皮細胞及び子宮血管内皮細胞のみを培養した状態を示す。図１０Ａの（ａ）ないし（ｃ）は、それぞれ蛍光物質であるＦＩＴＣ－デキストランを投与し、２０秒、１００秒、２００秒が経った時点を示すが、子宮内膜上皮細胞が過度に厚く（図１１Ａ参照）、蛍光物質が子宮内膜上皮細胞を適切に透過することができないところを確認することができる。それにより、子宮内膜上皮細胞及び子宮血管内皮細胞のみを培養する場合、子宮内膜の透過度を測定することができなかった。

【0109】

一方、図１０Ｂは、発明例であり、子宮内膜上皮細胞、子宮内膜線維芽細胞及び子宮血管内皮細胞をいずれも培養した状態を示す。図１０Ｂの（ａ）ないし（ｃ）は、それぞれＦＩＴＣ－デキストランを投与し、２０秒、１００秒、２００秒が経った時点を示すが、子宮内膜上皮細胞が相対的に薄いということが分かる（図１１Ａ参照）。それにより、本発明のように、子宮内膜上皮細胞、子宮内膜線維芽細胞及び子宮血管内皮細胞をいずれも培養する場合、子宮内膜の透過度を測定することができた。

【0110】

図１１Ｂは、それぞれ７０ｋＤａと１０ｋＤａとの蛍光物質（ＦＩＴＣ－デキストラン）を利用し、本発明による生体模倣チップ装置１０において、子宮内膜の透過度（permeability coefficient）を算出した結果を示す。子宮内膜の透過度は、以下の数式によっても計算される。

【数1】

【0111】

ここでＩ_ｗは、子宮内膜上皮細胞の厚み、Ｉ_Ｊは、子宮内膜上皮細胞外部の平均明るさ、Ｉは、子宮内膜上皮細胞の内部空間、すなわち、子宮内膜空間の明るさを示す。

【0112】

そのように、本発明による生体模倣チップ１０は、子宮内膜を、生体に適する状態に模倣することにより、子宮内膜に対する多様な薬物反応性を実験することができる。また、本発明による生体模倣チップ１０は、子宮内膜上皮細胞の透過度を測定することができる。また、それに基づき、避妊薬投与による子宮内膜上皮細胞の透過度を定量的に測定することができる。

【0113】

図１２は、薬物処理による蛍光物質の透過状態を示す。さらに具体的には、図１２は、薬物を処理していない場合（control）と、薬物として、応急避妊薬を処理した（１０μｇ／ｍｌ）場合とにおいて、蛍光物質投入後の時間（２０秒、１００秒、２００秒）による蛍光物質の透過状態を示す。

【0114】

図１２に示されているように、何らの処理も行っていない場合には、蛍光物質の透過が相対的に遅い一方、薬物を処理した場合には、蛍光物質の透過が相対的に迅速であるということが分かる。また、薬物を処理したときの蛍光物質の透過度が、そうではない場合に比べ、はるかに高いということが分かる。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第１培養液チャンバ４００に、胚芽（人造胚芽としてビード（bead））が着床された状態を示す。

【0115】

さらに具体的には、生体模倣チップ１０に、子宮内膜上皮細胞、子宮内膜線維芽細胞及び子宮血管内皮細胞が培養された状態で、胚芽を注入する。該胚芽は、第１培養液チャンバ４００を介しても注入される。そして、注入された胚芽が、重力によって自然に着床されうるように、生体模倣チップ１０を垂直に立て、培養を進める。

【0116】

前述のように、第２細胞培養チャンバ３００と第１培養液チャンバ４００との境界上には、複数個の第２柱５２０が、所定間隔ｄ２に配され、その周囲には、子宮内膜上皮細胞が培養される。特に、本発明による生体模倣チップ１０の第２柱５２０は、従来の生体模倣装置に比べ、広い間隔に配される。それにより、該胚芽は、第２柱５２０の曲面に沿ってローリングしながら、自然に第２柱５２０間にそれぞれ配されうる。

【0117】

本発明による三次元生体模倣チップ及び子宮内膜模倣方法は、多層構造をなす複数個のチャンバに、互いに異なる細胞を培養し、子宮内膜を三次元に模倣することができる。

【0118】

また、本発明による三次元生体模倣チップ及び子宮内膜模倣方法は、子宮内膜特異的細胞（例えば、子宮内膜線維芽細胞、子宮内膜上皮細胞、子宮血管内皮細胞）を利用し、子宮内膜と生体類似性が高い生体模倣チップを提供することができる。

【0119】

また、本発明による三次元生体模倣チップ及び子宮内膜模倣方法は、各種子宮疾患を治療するための薬物実験に使用されるか、あるいは患者オーダーメード型治療にも使用される生体模倣チップを提供することができる。

【0120】

本明細書においては、本発明について、限定された実施例を中心に説明されたが、本発明の範囲内において、多様な実施例が可能である。また、本明細書において明示上に説明されていないにしても、実施例と均等な手段もまた、本発明にそのまま結合されるものとすることができるのである。従って、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって定められるものである。

【産業上の利用可能性】

【0121】

本発明は、微細流体チップに係わる産業に利用されうる。
本開示は以下の実施形態を包含する。
[１] プレートと、複数個のチャンバと、前記複数個のチャンバ間に配される複数個のポスト（柱）と、を含む子宮内膜を模写する三次元生体模写（模倣）チップであり、
前記複数個のチャンバは、
内部に互いに異なる細胞が培養されるチャネルを具備し、前記プレート上に一方向に並んで配され、少なくとも一部区間が連通するように互いに隣接して配される、生体模写チップ。
[２]前記複数個のチャンバは、
第１培養チャネルを具備し、第１細胞が培養される第１細胞培養チャンバと、
前記第１細胞培養チャンバの一側に配され、前記第１培養チャネルと連通する第２培養チャネルを具備し、第２細胞が培養される第２細胞培養チャンバと、
前記第２細胞培養チャンバの一側に配され、前記第２培養チャネルと連通する第１培養液チャネルを具備し、培養液が注入される第１培養液チャンバと、を含む、実施形態１に記載の生体模写チップ。
[３]前記第１培養チャネルと、前記第２培養チャネルと、前記第１培養液チャネルは、１つのボディによってなる、実施形態２に記載の生体模写チップ。
[４]前記第２細胞培養チャンバと対向するように、前記第１培養液チャンバの他側に配され、前記第１培養液チャネルと連通する第３培養チャネルを具備し、前記第２細胞が培養される第３細胞培養チャンバをさらに含む、実施形態２に記載の生体模写チップ。
[５]前記第１培養液チャンバと対向するように、前記第１細胞培養チャンバの他側に配され、前記第１培養チャネルと連通する第２培養液チャネルを具備し、培養液が注入される第２培養液チャンバをさらに含む、実施形態２に記載の生体模写チップ。
[６]前記第１培養液チャンバは、
前記第１細胞及び前記第２細胞が、それぞれ前記第１細胞培養チャンバ及び前記第２細胞培養チャンバに注入され、第１期間が過ぎた後、第３細胞が注入される、実施形態２に記載の三次元生体模写チップ。
[７]前記複数個のポストは、
前記第１培養チャネルと前記第２培養チャネルとの境界に沿い、第１間隔に配される複数個の第１ポストと、
前記第２培養チャネルと前記第１培養液チャネルとの境界に沿い、第２間隔に配される複数個の第２ポストと、を含み、
前記第２間隔は、前記第１間隔より大きい、実施形態２に記載の生体模写チップ。
[８]前記複数個のポストは、一面がふくらんでいる曲面を有する多角柱形状である、実施形態７に記載の生体模写チップ。
[９]前記細胞は、子宮内膜の特異的細胞である子宮内膜上皮細胞、子宮内膜線維芽細胞及び子宮血管内皮細胞のうち少なくともいずれか一つである、実施形態１に記載の三次元生体模写チップ。
[１０]一方向に並んで配され、互いに連通する複数個のチャンバに互いに異なる細胞を培養し、子宮内膜を三次元に模写する方法であり、
第１細胞培養チャンバにおいて、第１細胞を培養する段階と、
第２細胞培養チャンバにおいて、第２細胞を培養する段階と、
第１培養液チャンバに培養液を注入する段階と、
第１期間後、前記第１培養液チャンバにおいて、第３細胞を培養する段階を含む、子宮内膜模写方法。
[１１]前記培養液を注入する段階前、第３細胞培養チャンバにおいて、前記第２細胞を培養する段階をさらに含む、実施形態１０に記載の子宮内膜模写方法。
[１２]前記第１細胞は、子宮血管内皮細胞であり、前記第２細胞は、子宮内膜線維芽細胞であり、前記第３細胞は、子宮内膜上皮細胞である、実施形態１０に記載の子宮内膜模写方法。
[１３]前記第１期間は、
前記第２細胞が、前記第２細胞培養チャンバにおいて、自己組み立てを行い、血管が、前記第１細胞培養チャンバでおいて生成される期間である、実施形態１２に記載の子宮内膜模写方法。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】