特表 2023-510963 細胞のトランスフェクションおよび細胞のクローン集団の生成のためのデバイスおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-15

(54)【発明の名称】細胞のトランスフェクションおよび細胞のクローン集団の生成のためのデバイスおよび方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20230308BHJP

   C12M 1/34 20060101ALI20230308BHJP

   C12N 15/09 20060101ALI20230308BHJP

   C12N 5/10 20060101ALI20230308BHJP

   C12Q 1/6869 20180101ALN20230308BHJP

   C12Q 1/6813 20180101ALN20230308BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 A

C12M1/00 C

C12M1/34 B

C12N15/09 110

C12N5/10

C12Q1/6869 Z

C12Q1/6813 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022544098

(86)(22)【出願日】2021-01-20

(85)【翻訳文提出日】2022-09-16

(86)【国際出願番号】 US2021014218

(87)【国際公開番号】W WO2021150631

(87)【国際公開日】2021-07-29

(31)【優先権主張番号】62/963,689

(32)【優先日】2020-01-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521324676

【氏名又は名称】シンテゴ コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】ケルソ， リード

(72)【発明者】

【氏名】ダブロウスキ， ポール

(72)【発明者】

【氏名】ラジンコフ， イヴァン

(72)【発明者】

【氏名】ブラウン， アレクサンダー

(72)【発明者】

【氏名】ホイットニー， ブランドン

(72)【発明者】

【氏名】コスロシャヒ， マリアム

【テーマコード（参考）】

4B029

4B063

4B065

【Ｆターム（参考）】

4B029AA02

4B029AA24

4B029BB01

4B029BB20

4B029DG01

4B029DG06

4B029DG08

4B029FA01

4B029GA08

4B029GB06

4B029HA05

4B063QA01

4B063QA08

4B063QQ42

4B063QQ52

4B063QR08

4B063QR32

4B063QR55

4B063QR62

4B063QS25

4B063QS34

4B063QX02

4B065AA90X

4B065AB01

4B065BA02

4B065BC01

4B065BD50

4B065CA44

4B065CA46

(57)【要約】

細胞をトランスフェクションする、および／または細胞のクローン集団を生成するためのカートリッジであって、ａ）細胞トランスフェクションを行うために構成された第１の区画であって、細胞試料を導入するために構成された第１の入口を備える第１の区画と、ｂ）細胞選択を行うために構成された第２の区画であって、第２の区画の入口が第１の区画の出口に動作可能に結合されており、第２の区画が、少なくとも１つの光学的に透明な壁と、中間細胞取り出しポートに動作可能に結合された出口とをさらに備える、第２の区画と、ｃ）細胞増殖を行うために構成された第３の区画であって、第３の区画の入口が第２の区画の出口に動作可能に結合されている、第３の区画と、を備えているカートリッジが、本明細書において開示される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ａ）細胞トランスフェクションを行うために構成された第１の区画であって、細胞試料を導入するために構成された第１の入口を備える第１の区画と、
ｂ）細胞選択を行うために構成された第２の区画であって、前記第２の区画の入口が前記第１の区画の出口に動作可能に結合されており、前記第２の区画が、少なくとも１つの光学的に透明な壁と、中間細胞取り出しポートに動作可能に結合された出口とをさらに備える、第２の区画と、
ｃ）細胞増殖を行うために構成された第３の区画であって、前記第３の区画の入口が前記第２の区画の前記出口に動作可能に結合されている、第３の区画と、
を備えているカートリッジ。

【請求項2】

ａ）細胞トランスフェクションを行うために構成された第１の区画であって、細胞試料を導入するために構成された第１の入口を備える第１の区画と、
ｂ）細胞選択を行うために構成された第２の区画であって、前記第２の区画の入口が前記第１の区画の出口に動作可能に結合されており、前記第２の区画が、少なくとも１つの光学的に透明な壁をさらに備える、第２の区画と、
ｃ）細胞増殖を行うために構成された第３の区画であって、前記第３の区画が、電気インピーダンス測定を行うために構成された少なくとも一対の電極を備えており、前記第３の区画の入口が前記第２の区画の出口に動作可能に結合されている、第３の区画と、
を備えているカートリッジ。

【請求項3】

ａ）細胞トランスフェクションを行うために構成された第１の区画であって、細胞試料を導入するために構成された第１の入口を備える第１の区画と、
ｂ）細胞選択を行うために構成された第２の区画であって、前記第２の区画の入口が前記第１の区画の出口に動作可能に結合されており、前記第２の区画が、光剥離および光脱離を行うためのレーザ光の供給源に動作可能に結合された少なくとも１つの光学的に透明な壁を備える、第２の区画と、
ｃ）細胞増殖を行うために構成された第３の区画であって、前記第３の区画の入口が前記第２の流体区画の出口に動作可能に結合されている、第３の区画と、
を備えているカートリッジ。

【請求項4】

細胞トランスフェクション、細胞選択、および／または細胞増殖の１つまたは複数を行うために構成された少なくとも１つの区画を備えたカートリッジであって、前記カートリッジが、細胞試料を導入するために構成された入口を備え、前記少なくとも１つの区画が光学的に透明な壁を備えている、カートリッジ
を備えている、システム。

【請求項5】

光脱離プロセスおよび／または光剥離プロセスの実行を容易にするための光源をさらに備えている、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記カートリッジが、細胞選択のための少なくとも１つの区画と、細胞増殖のための少なくとも１つの区画とを備えている、請求項４または５に記載のシステム。

【請求項7】

前記カートリッジが、細胞選択のための複数の区画と、細胞増殖のための複数の区画とを備えている、請求項４から６のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項8】

前記カートリッジが、細胞選択のための少なくとも４つの区画、細胞選択のための少なくとも８つの区画、細胞選択のための少なくとも１６個の区画、細胞選択のための少なくとも３２個の区画、細胞選択のための少なくとも６４個の区画、または細胞選択のための少なくとも９６個の区画を備えている、請求項４から７のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項9】

前記カートリッジが、細胞増殖のための少なくとも４つの区画、細胞増殖のための少なくとも８つの区画、細胞増殖のための少なくとも１６個の区画、細胞増殖のための少なくとも３２個の区画、細胞増殖のための少なくとも６４個の区画、または細胞増殖のための少なくとも９６個の区画を備えている、請求項４から８のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項10】

前記カートリッジが、細胞トランスフェクションのための少なくとも１つの区画を備えている、請求項４から９のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項11】

前記カートリッジが、細胞トランスフェクションのための区画を備えていない、請求項４から９のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項12】

前記第１の区画または少なくとも１つの区画が、（ｉ）トランスフェクション剤を導入するために構成された第２の入口、（ｉｉ）くびれた流路、（ｉｉｉ）前記第１の区画または少なくとも１つの区画の対向する表面と電気接触し、前記表面上に位置付けられた、電極の対、および（ｉｖ）光学的に透明な壁、のうち少なくとも１つをさらに備えている、請求項１から１０のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項13】

前記電極の対が、白金、金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、グラフェン、または酸化インジウムスズから製作されている、請求項１２に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項14】

前記第１の区画または少なくとも１つの区画の前記光学的に透明な壁が、電磁スペクトルの紫外線、可視光、もしくは近赤外線領域、またはそれらの任意の組合せにおいて透明である、請求項５から１３のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項15】

前記細胞選択区画が、内側表面上の窪みのパターン、および／または内側表面上の基質のパターンを備えている、請求項５から１４のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項16】

前記細胞増殖区画が、内側表面上の窪みのパターン、および／または内側表面上の基質のパターンを備えている、請求項５から１５のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項17】

前記基質がタンパク質基質である、請求項１５または１６に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項18】

前記窪みのパターンおよび／または前記基質のパターンが、前記区画内の細胞移動を防止するように構成されている、請求項１５から１７のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項19】

前記第２の区画または少なくとも１つの区画の容積が、約１マイクロリットル～約１０ミリリットルの間である、請求項１から１８のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項20】

前記第２の区画または少なくとも１つの区画の前記光学的に透明な壁が、電磁スペクトルの紫外線、可視光、もしくは近赤外線領域、またはそれらの任意の組合せにおいて透明である、請求項１から１９のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項21】

前記第２の区画または少なくとも１つの区画の前記光学的に透明な壁が、約１４４０ｎｍ～約１４５０ｎｍの範囲で透明である、請求項１から２０のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項22】

前記第２の区画または少なくとも１つの区画の壁が、付着性細胞の付着を容易にするための表面コーティングまたは表面処置を備えている、請求項１から２１のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項23】

前記第２の区画または少なくとも１つの区画の壁が、懸濁液細胞の付着を容易にするための表面コーティングまたは表面処置を備えている、請求項１から２２のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項24】

前記表面コーティングが、α－ポリリジンコーティング、コラーゲンコーティング、ポリ－ｌ－オルニチン、フィブロネクチンコーティング、ラミニンコーティング、Ｓｙｎｔｈｅｍａｘ（商標）ビトロネクチンコーティング、ｉＭａｔｒｉｘ－５１１組換えラミニンコーティング、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項２２または請求項２３に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項25】

前記表面処置が、プラズマ処置、ＵＶ処置、オゾン処置、またはそれらの任意の組合せを含む、請求項２２または請求項２３に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項26】

前記表面コーティングまたは表面処置を備える前記第２の区画または少なくとも１つの区画の前記壁が、前記光学的に透明な壁である、請求項２２から２５のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項27】

前記第２の区画（または少なくとも１つの区画）が、物理的障壁も、流れくびれ部も、その中に配置された仕切りもない、チャンバを備えている、請求項１から２６のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項28】

前記第３の区画（または少なくとも１つの区画）の最も長い寸法が、約１センチメートル～約２０センチメートルの間である、請求項１から２７のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項29】

前記第３の区画（または少なくとも１つの区画）の容積が、約１マイクロリットル～約１ミリリットルの間である、請求項１から２８のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項30】

前記第３の区画（または少なくとも１つの区画）が、少なくとも１つの光学的に透明な壁をさらに備えている、請求項１から２９のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項31】

前記光学的に透明な壁が、電磁スペクトルの紫外線、可視光、もしくは近赤外線領域、またはそれらの任意の組合せにおいて透明である、請求項３０に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項32】

前記第３の区画（または少なくとも１つの区画）が電気インピーダンス測定を行うために構成された少なくとも一対の電極をさらに備えている、請求項１から３１のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項33】

細胞成長培地を収納するために構成された第４の区画（または少なくとも１つの区画）をさらに備えている、請求項１から３２のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項34】

廃棄物を収納するために構成された第５の区画（または少なくとも１つの区画）をさらに備えている、請求項１から３３のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項35】

前記第４または第５の区画（または少なくとも１つの区画）が、気体透過性の膜をさらに備えている、請求項３３または請求項３４のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項36】

前記第２の区画（または少なくとも１つの区画）の前記入口が、前記第２の区画（または前記少なくとも１つの区画）内の表面からの細胞の脱離を容易にする試薬の供給源に動作可能に結合されている、請求項１から３５のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項37】

前記第３の区画（または少なくとも１つの区画）の前記入口が、前記第３の区画（または少なくとも第２の区画）内の表面からの細胞の脱離を容易にする試薬の供給源に動作可能に結合されている、請求項１から３６のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項38】

前記カートリッジが、ガラス、溶融シリカ、シリコン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、エポキシ樹脂、セラミック、金属、またはそれらの任意の組合せから製作されている、請求項１から３７のいずれか一項に記載のカートリッジ。

【請求項39】

前記第２の区画（または少なくとも１つの区画）の前記出口が、弁を使用して、前記細胞取り出しポートおよび前記第３の区画（または少なくとも第２の区画）の前記入口に動作可能に結合されている、請求項１から３８のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項40】

前記第３の区画（または少なくとも１つの区画）の前記入口が、弁を使用して、前記第２の区画（または少なくとも第２の区画）の前記出口および前記第４の区画（または少なくとも第３の区画）の出口に動作可能に結合されている、請求項３３から４０のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項41】

前記弁がプログラム可能な三方弁である、請求項３９または請求項４０に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項42】

マイクロ流体カートリッジが、米国国家規格協会（ＡＮＳＩ）規格番号ＳＬＡＳ ４－２００４（Ｒ２０１２）に準拠したフットプリントを有する、請求項１から４１のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項43】

マイクロ流体カートリッジが、１２７．７６ｍｍ±０．５ｍｍの長さおよび８５．４８ｍｍ±０．５ｍｍの幅のフットプリントを有する、請求項１から４１のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。

【請求項44】

トランスフェクションされた細胞のクローン集団を生産するための方法であって、
ａ）カートリッジを提供することであって、前記カートリッジが、細胞トランスフェクション、細胞選択、細胞増殖、またはそれらの任意の組合せを行うために構成された少なくとも１つの区画を備え、少なくとも１つの区画が光学的に透明な壁を備えていることと、
ｂ）前記少なくとも１つの区画に細胞試料を導入することと、
ｃ）前記細胞試料を１つまたは複数のトランスフェクション剤でトランスフェクションすることと、
ｄ）前記トランスフェクションされた細胞試料に由来する少なくとも１つのクローン細胞コロニーを選択することと、
ｅ）光剥離を行って、（ｄ）において選択された前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーを除くすべてのクローン細胞コロニーを破壊することと、
ｆ）（ｄ）において選択された前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーを、１つまたは複数のサイクルの細胞分裂および成長に供し、トランスフェクションされた細胞のクローン集団を生産することと、を含む方法。

【請求項45】

（ｄ）において選択された前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーから細胞の第１のサブセットを脱離させることと、それらを検査のために前記カートリッジから取り出すこととをさらに含む、請求項４４に記載の方法。

【請求項46】

光剥離を行って、細胞の第１のサブセットが脱離されて検査を受けたクローン細胞コロニーのサブセットを除くすべての残りのクローン細胞コロニーを破壊することをさらに含む、請求項４５に記載の方法。

【請求項47】

前記細胞試料が付着性細胞を含む、請求項４４から４６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項48】

前記細胞試料が懸濁液細胞を含む、請求項４４から４６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項49】

前記細胞試料が哺乳動物細胞を含む、請求項４４から４８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項50】

前記哺乳動物細胞がヒト細胞である、請求項４９に記載の方法。

【請求項51】

前記細胞試料中の細胞の数が１０，０００個未満である、請求項４４から５０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項52】

前記細胞試料中の細胞の数が５，０００個未満である、請求項４４から５１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項53】

前記細胞試料中の細胞の数が１，０００個未満である、請求項４４から５２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項54】

前記細胞試料中の細胞の数が５００個未満である、請求項４４から５３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項55】

前記１つまたは複数のトランスフェクション剤が、１つまたは複数のタイプのＤＮＡ分子、ＲＮＡ分子、オリゴヌクレオチド、アプタマー、非プラスミド核酸分子、リボ核タンパク質（ＲＮＰ）、プラスミド、ウィルスベクター、コスミド、人工染色体、またはそれらの任意の組合せを含む、請求項４４から５４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項56】

（ｃ）において行われる前記トランスフェクションが、化学的トランスフェクション、機械的なトランスフェクション（スクイージング）、エレクトロポレーション、レーザ誘起フォトポレーション、針を用いたポレーション、インペールフェクション、マグネトフェクション、ソノポレーション、またはそれらの任意の組合せを含む、請求項４４から５５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項57】

前記トランスフェクションされた細胞試料に由来する前記クローン細胞コロニーは、５０細胞／ｍｍ^２未満のまたは５０細胞／ｍｍ^２と等しい細胞表面密度で少なくとも１つの区画の表面にトランスフェクションされた細胞を播種することによって成長される、請求項４４から５６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項58】

前記トランスフェクションされた細胞試料に由来する前記クローン細胞コロニーは、１０細胞／ｍｍ^２未満のまたは１０細胞／ｍｍ^２と等しい細胞表面密度で少なくとも１つの区画の表面にトランスフェクションされた細胞を播種することによって成長される、請求項４４から５７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項59】

前記トランスフェクションされた細胞試料に由来する前記クローン細胞コロニーは、５細胞／ｍｍ^２未満のまたは５細胞／ｍｍ^２と等しい細胞表面密度で少なくとも１つの区画の表面にトランスフェクションされた細胞を播種することによって成長される、請求項４４から５８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項60】

少なくとも１つの区画にトランスフェクションされた細胞を播種した後、単一細胞にクローンコロニーを形成させる前に、２つまたはそれより多い細胞を含む細胞のクラスタが、光剥離ステップを使用して破壊される、請求項４４から５９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項61】

（ｄ）における前記選択することが、１つまたは複数のクローン細胞コロニーをランダムに選択することを含む、請求項４４から６０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項62】

（ｄ）における前記選択することが、前記少なくとも１つの区画の内部表面上の位置に基づいて前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーを選択することを含む、請求項４４から６０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項63】

（ｄ）における前記選択することが、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞数、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の形態、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の表面密度、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の成長パターン、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の成長速度、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の分裂速度、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞による外来性レポーターの発現、またはそれらの任意の組合せに基づく、請求項４４から６０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項64】

（ｄ）における前記選択することが、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーが成長している表面またはボリュームを撮像することに基づく、請求項４４から６３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項65】

前記撮像することが、明視野撮像、暗視野撮像、位相コントラスト撮像、蛍光撮像、またはそれらの任意の組合せを行うことを含む、請求項６４に記載の方法。

【請求項66】

取得された画像が、自動化された画像分析ソフトウェアを使用して処理される、請求項６４または請求項６５に記載の方法。

【請求項67】

前記撮像を行うために使用される撮像システムの視野が、前記表面の面積またはボリュームよりも小さく、前記撮像することが、前記表面の面積またはボリュームのすべてまたは一部を集合的に覆う２つまたはそれより多い個々の画像を取得することを含む、請求項６４から６６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項68】

前記撮像が、少なくとも一日に１回の頻度で行われる、請求項６４から６７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項69】

前記撮像が、少なくとも１時間に１回の頻度で行われる、請求項６４から６８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項70】

（ｄ）における前記選択することが、１つまたは複数の画像の自動化された画像分析に基づいて自動的に行われる、請求項６４から６９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項71】

少なくとも１つの区画の壁が、付着性細胞の付着を容易にするための表面コーティングまたは表面処置を備えている、請求項４４から７０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項72】

少なくとも１つの区画の壁が、懸濁液細胞の付着を容易にするための表面コーティングまたは表面処置を備えている、請求項４４から７１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項73】

前記表面コーティングが、α－ポリリジンコーティング、コラーゲンコーティング、ポリ－ｌ－オルニチン、フィブロネクチンコーティング、ラミニンコーティング、Ｓｙｎｔｈｅｍａｘ（商標）ビトロネクチンコーティング、ｉＭａｔｒｉｘ－５１１組換えラミニンコーティング、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項７１または請求項７２に記載の方法。

【請求項74】

前記表面処置が、プラズマ処置、ＵＶ処置、オゾン処置、またはそれらの任意の組合せを含む、請求項７１または請求項７２に記載の方法。

【請求項75】

前記表面コーティングまたは前記表面処置を備える前記少なくとも１つの区画の前記壁が、前記光学的に透明な壁である、請求項７１から７４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項76】

細胞の前記第１のサブセットが、レーザ光脱離を使用して脱離される、請求項４５から７５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項77】

前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーが成長している表面のうち、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーの下方のまたはそれに隣接する領域をレーザ光で照明しながら、細胞の前記第１のサブセットを、前記表面を横切って誘導される液体の流れにさらすことをさらに含む、請求項７６に記載の方法。

【請求項78】

レーザ光による照明が、前記少なくとも１つの区画の前記壁に細胞を係留するために使用される光切断可能なリンカーの切断を生じさせる、請求項７６または請求項７７に記載の方法。

【請求項79】

レーザ光による照明が、細胞の前記第１のサブセットの光熱的脱離を生じさせる、請求項７６または請求項７７に記載の方法。

【請求項80】

レーザ光による照明が、１つまたは複数の選択された細胞の光力学的脱離を生じさせる、請求項７６または請求項７７に記載の方法。

【請求項81】

レーザ光による照明が、１つまたは複数の選択された細胞の光音響的脱離を生じさせる、請求項７６または請求項７７に記載の方法。

【請求項82】

前記レーザ光脱離が、約１４４０ｎｍ～約１４５０ｎｍの波長範囲のレーザ光を使用して行われる、請求項７６から８１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項83】

細胞の前記第１のサブセットを光脱離する効率が少なくとも８０％である、請求項７６から８２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項84】

細胞の前記第１のサブセットを光脱離する効率が少なくとも９０％である、請求項７６から８３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項85】

細胞の前記第１のサブセットを光脱離する効率が少なくとも９５％である、請求項７６から８４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項86】

細胞の前記第１のサブセットが１００個未満の細胞を含む、請求項４５から８５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項87】

細胞の前記第１のサブセットが５０個未満の細胞を含む、請求項４５から８６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項88】

細胞の前記第１のサブセットが１０個未満の細胞を含む、請求項４５から８７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項89】

細胞の前記第１のサブセットが単一の細胞を含む、請求項４５から８８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項90】

前記検査が核酸シーケンシングを含む、請求項４５から８９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項91】

前記検査が遺伝子発現プロファイリングを含む、請求項４５から８９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項92】

前記検査が、改変された遺伝子の検出を含む、請求項４５から８９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項93】

前記検査が、ＣＲＩＳＰＲで編集された遺伝子の検出を含む、請求項４５から８９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項94】

前記検査が、核酸分子の制限酵素部位分析を行うことを含む、請求項４５から８９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項95】

前記検査がタンパク質の検出を含む、請求項４５から８９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項96】

前記タンパク質が、変異タンパク質、レポータータンパク質、または遺伝子操作されたタンパク質を含む、請求項９５に記載の方法。

【請求項97】

前記検査が、変更されたタンパク質機能に起因する細胞内シグナリング経路の変化の検出を含む、請求項４５から８９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項98】

前記光剥離が、約１４４０ｎｍ～約１４５０ｎｍの波長範囲のレーザ光を使用して行われる、請求項４４から９７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項99】

光剥離の効率が少なくとも８０％である、請求項４４から９８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項100】

光剥離の効率が少なくとも９０％である、請求項４４から９９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項101】

光剥離の効率が少なくとも９５％である、請求項４４から１００のいずれか一項に記載の方法。

【請求項102】

トランスフェクションされた細胞の前記クローン集団の成長が、電気インピーダンス測定を使用して監視される、請求項４４から１０１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項103】

指定された回数の細胞分裂および成長サイクルの後に、トランスフェクションされた細胞の前記クローン集団を収穫することをさらに含む、請求項４４から１０２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項104】

前記少なくとも１つの区画において少なくとも７０％のコンフルエンスに達した後に、トランスフェクションされた細胞の前記クローン集団を収穫することをさらに含む、請求項４４から１０３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項105】

ａ）カートリッジであって、細胞トランスフェクション、細胞選択、細胞増殖、またはそれらの任意の組合せを行うために構成された少なくとも１つの区画を備え、少なくとも１つの区画が、光剥離および光脱離を行うためのレーザ光の供給源に動作可能に結合された光学的に透明な壁を備えている、カートリッジと、
ｂ）コントローラと、
を備えている装置。

【請求項106】

前記コントローラが、
ｉ）前記カートリッジを通って流れる１つまたは複数の流体についてタイミングおよび流量を制御すること、
ｉｉ）撮像ユニットによって取得された画像の、手動の、半自動化された、または完全自動化された画像処理を行い、前記処理された画像から導出されるデータに基づいて、レーザに基づく光脱離のための細胞の第１のサブセットおよびレーザに基づく光剥離のための細胞の第２のサブセットを選択すること、ならびに
ｉｉｉ）細胞の前記第１のサブセットが光脱離され、細胞の前記第２のサブセットが光剥離されるように、１つまたは複数のレーザおよびレーザターゲティングユニットのレーザ動作パラメータを制御すること、
の少なくとも１つを行うように構成されている、請求項１０５に記載の装置。

【請求項107】

細胞の前記第１のサブセットおよび細胞の前記第２のサブセットがいずれも、単一のクローン細胞コロニーに由来する、請求項１０６に記載の装置。

【請求項108】

前記レーザターゲティングユニットが、
前記少なくとも１つの区画内の表面上でまたは前記少なくとも１つの区画のボリューム内で成長している細胞を、前記撮像ユニットの対物面上のレーザ焦点にまたはそれに隣接して正確に位置付けるように構成された並進ステージを備えている、請求項１０６に記載の装置。

【請求項109】

前記レーザターゲティングユニットが、集束レーザ光を、前記少なくとも１つの区画内の表面上でまたは前記少なくとも１つの区画のボリューム内で成長している１つまたは複数の細胞の位置にまたはそれに隣接して誘導するように構成された走査機構を備えている、請求項１０６に記載の装置。

【請求項110】

細胞トランスフェクションが第１の区画内で行われ、細胞選択および細胞増殖が第２の区画内で行われる、請求項１０５から１０９のいずれか一項に記載の装置。

【請求項111】

細胞トランスフェクション、細胞選択、および細胞増殖がそれぞれ別個の区画内で行われる、請求項１０５から１０９のいずれか一項に記載の装置。

【請求項112】

細胞トランスフェクション、細胞選択、および細胞増殖がすべて同じ区画内で行われる、請求項１０５から１０９のいずれか一項に記載の装置。

【請求項113】

前記撮像ユニットが、明視野撮像、暗視野撮像、位相コントラスト撮像、蛍光撮像、またはそれらの任意の組合せを行うように構成されている、請求項１０６から１１２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項114】

前記撮像ユニットの視野が、細胞が成長しているまたは付着している前記少なくとも１つの区画の表面の面積または前記少なくとも１つの区画内のボリュームよりも小さく、前記撮像ユニットが、前記表面の前記面積または前記ボリュームのすべてまたは一部を集合的に覆う２つまたはそれより多い個々の画像を取得し、タイリングするように構成されている、請求項１０６から１１３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項115】

前記撮像ユニットが、少なくとも一日に１回の頻度で画像を取得するように構成されている、請求項１０６から１１４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項116】

前記撮像ユニットが、少なくとも１時間に１回の頻度で画像を取得するように構成されている、請求項１０６から１１５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項117】

（ｉｉ）における前記選択することが、１つまたは複数のクローン細胞コロニーをランダムに選択することを含む、請求項１０６から１１６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項118】

（ｉｉ）における前記選択することが、前記少なくとも１つの区画の表面上の位置に基づいて１つまたは複数のクローン細胞コロニーを選択することを含む、請求項１０６から１１６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項119】

（ｉｉ）における前記選択することが、クローン細胞コロニー内の細胞数、クローン細胞コロニー内の細胞の形態、クローン細胞コロニー内の細胞の表面密度、クローン細胞コロニー内の細胞の成長パターン、クローン細胞コロニー内の細胞の成長速度、クローン細胞コロニー内の細胞の分裂速度、クローン細胞コロニー内の細胞による外来性レポーターの発現、またはそれらの任意の組合せに基づく、請求項１０６から１１６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項120】

光剥離および光脱離を行うために同じレーザが使用される、請求項１０６から１１９のいずれか一項に記載の装置。

【請求項121】

光脱離および光剥離に使用される前記１つまたは複数のレーザが、撮像に使用される対物レンズを通じて撮像システムに光学的に結合されている、請求項１０６から１２０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項122】

光脱離および光剥離を行うために使用される前記１つまたは複数のレーザが、少なくとも１つのパルス化されたレーザを含む、請求項１０６から１２１のいずれか一項に記載の装置。

【請求項123】

光脱離および光剥離を行うために使用される前記１つまたは複数のレーザが、少なくとも１つの赤外線レーザを含む、請求項１０６から１２２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項124】

前記装置が、レーザスポットサイズ、レーザスポット形状、レーザ光強度、レーザパルス周波数、レーザパルスエネルギー、前記少なくとも１つの区画の前記表面上もしくは前記ボリューム内の指定された位置に送達されるレーザパルスの合計数、前記少なくとも１つの区画の前記表面に対するもしくは前記ボリューム内でのレーザ焦点の位置、またはそれらの任意の組合せを制御することにより、光脱離動作モードと光剥離動作モードとの間で動作可能に切り替えられる、請求項１０５から１２３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項125】

前記コントローラが、前記少なくとも１つの区画内の表面のうち、細胞の前記第１のサブセットの下方のまたはそれに隣接する領域をレーザ光で照明しながら、細胞の前記第１のサブセットを、前記表面を横切って誘導される液体の流れにさらすようにさらに構成される、請求項１０６から１２４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項126】

細胞の前記第１のサブセットを光脱離する効率が少なくとも８０％である、請求項１０６から１２５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項127】

細胞の前記第１のサブセットを光脱離する効率が少なくとも９０％である、請求項１０６から１２６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項128】

細胞の前記第１のサブセットを光脱離する効率が少なくとも９５％である、請求項１０６から１２７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項129】

細胞の前記第２のサブセットが、９０％よりも高い効率で光剥離される、請求項１０６から１２８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項130】

細胞の前記第２のサブセットが、９５％よりも高い効率で光剥離される、請求項１０６から１２９のいずれか一項に記載の装置。

【請求項131】

細胞の前記第２のサブセットが、９９％よりも高い効率で光剥離される、請求項１０６から１３０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項132】

細胞の前記第２のサブセットが、９９．９％よりも高い効率で光剥離される、請求項１０６から１３１のいずれか一項に記載の装置。

【請求項133】

前記１つまたは複数のレーザが、前記少なくとも１つの区画内でレーザに基づく細胞のフォトポレーションを行うようにさらに構成される、請求項１０６から１３２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項134】

前記カートリッジの少なくとも１つの区画が、化学的トランスフェクション、機械的トランスフェクション（スクイージング）、エレクトロポレーション、レーザ誘起フォトポレーション、針を用いたポレーション、インペールフェクション、マグネトフェクション、ソノポレーション、またはそれらの任意の組合せを行うように構成されている、請求項１０５から１３３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項135】

前記カートリッジの前記少なくとも１つの区画を指定された成長条件のセットの下で維持するための培養器ユニットをさらに備えている、請求項１０５から１３４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項136】

命令のセットを記憶した非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサ制御のシステムに、
ａ）細胞トランスフェクション、細胞選択、細胞増殖、またはそれらの任意の組合せを行うように構成された少なくとも１つの区画を備えるカートリッジを通って流れる１つまたは複数の流体について、タイミングおよび流量を制御することと、
ｂ）前記少なくとも１つの区画内の表面またはボリュームを撮像するように構成された撮像ユニットによって取得された画像の画像処理を行い、前記処理された画像から導出されるデータに基づいて、（ｉ）前記少なくとも１つの区画の表面上または前記少なくとも１つの区画内のボリューム内で成長している細胞の第１のサブセットをレーザに基づく光脱離のために選択し、（ｉｉ）前記少なくとも１つの区画の表面上または前記少なくとも１つの区画内のボリューム内で成長している細胞の第２のサブセットをレーザに基づく光剥離のために選択することと、
ｃ）細胞の前記第１のサブセットが光脱離され、細胞の前記第２のサブセットが光剥離されるように、１つまたは複数のレーザおよびレーザターゲティングユニットの１つまたは複数の動作パラメータを制御することと、
を含むステップを行わせる、非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項137】

（ｂ）における前記選択することが、１つまたは複数のクローン細胞コロニーをランダムに選択することを含む、請求項１３６に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項138】

（ｂ）における前記選択することが、細胞選択区画の内部表面上の位置に基づいて１つまたは複数のクローン細胞コロニーを選択することを含む、請求項１３６または請求項１３７に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項139】

（ｂ）における前記選択することが、クローン細胞コロニー内の細胞数、クローン細胞コロニー内の細胞の形態、クローン細胞コロニー内の細胞の表面密度、クローン細胞コロニー内の細胞の成長パターン、クローン細胞コロニー内の細胞の成長速度、クローン細胞コロニー内の細胞の分裂速度、クローン細胞コロニー内の細胞による外来性レポーターの発現、またはそれらの任意の組合せに基づく、請求項１３６から１３８のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項140】

前記プロセッサ制御のシステムが、レーザスポットサイズ、レーザスポット形状、レーザ光強度、レーザパルス周波数、レーザパルスエネルギー、前記少なくとも１つの区画内の表面上の指定された位置に送達されるレーザパルスの合計数、前記少なくとも１つの区画内の前記表面に対するレーザ焦点の位置、前記少なくとも１つの区画の前記ボリューム内でのレーザ焦点の位置、またはそれらの任意の組合せを制御することにより、光脱離動作モードと光剥離動作モードとの間で動作可能に切り替えられる、請求項１３６から１３９のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項141】

前記光脱離された細胞の第１のサブセットを、検査のために前記カートリッジの出口ポートに送達するための命令をさらに備えている、請求項１３６から１４０のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項142】

細胞の前記第２のサブセットの光剥離に続いて、細胞の第３のサブセットの光脱離を行い、脱離した細胞の前記第３のサブセットを、少なくとも、細胞増殖を行うように構成された第２の区画に送達するための命令をさらに備えている、請求項１３６から１４１のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

相互参照
本出願は、２０２０年１月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／９６３，６８９号に基づく優先権を主張しており、同出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

背景
ゲノム編集技術は、ゲノム中で正確な標的改変を導入するための優れた手段であるが、高スループットでそのような編集を実行し、編集された細胞のクローン集団を生成するという問題が依然として存在する。本開示は、特に、現在のゲノム編集技術の分野に存在するそれらおよび他の関連する問題に対処する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

要旨
細胞をトランスフェクションする、および／または細胞のクローン集団を生成するためのデバイス、方法、およびシステムが記載される。

【0004】

本明細書においてカートリッジが開示され、このカートリッジは、ａ）細胞トランスフェクションを行うために構成された第１の区画であって、細胞試料を導入するために構成された第１の入口を備える第１の区画と、ｂ）細胞選択を行うために構成された第２の区画であって、第２の区画の入口が第１の区画の出口に動作可能に結合されており、第２の区画が、少なくとも１つの光学的に透明な壁と、中間細胞取り出しポートに動作可能に結合された出口とをさらに備える、第２の区画と、ｃ）細胞増殖を行うために構成された第３の区画であって、第３の区画の入口が第２の区画の出口に動作可能に結合されている、第３の区画と、を備えている。

【0005】

また、カートリッジも開示され、このカートリッジは、ａ）細胞トランスフェクションを行うために構成された第１の区画であって、細胞試料を導入するために構成された第１の入口を備える第１の区画と、ｂ）細胞選択を行うために構成された第２の区画であって、第２の区画の入口が第１の区画の出口に動作可能に結合されており、第２の区画が、少なくとも１つの光学的に透明な壁をさらに備える、第２の区画と、ｃ）細胞増殖を行うために構成された第３の区画であって、第３の区画が、電気インピーダンス測定を行うために構成された少なくとも一対の電極を備えており、第３の区画の入口が第２の区画の出口に動作可能に結合されている、第３の区画と、を備えている。

【0006】

また、カートリッジも開示され、このカートリッジは、ａ）細胞トランスフェクションを行うために構成された第１の区画であって、細胞試料を導入するために構成された第１の入口を備える第１の区画と、ｂ）細胞選択を行うために構成された第２の区画であって、第２の区画の入口が第１の区画の出口に動作可能に結合されており、第２の区画が、光剥離および光脱離を行うためのレーザ光の供給源に動作可能に結合された少なくとも１つの光学的に透明な壁を備える、第２の区画と、ｃ）細胞増殖を行うために構成された第３の区画であって、第３の区画の入口が第２の流体区画の出口に動作可能に結合されている、第３の区画と、を備えている。

【0007】

また、カートリッジも開示され、このカートリッジは、ａ）細胞トランスフェクション、細胞選択、細胞増殖、またはそれらの任意の組合せを行うために構成された少なくとも１つの区画を備え、カートリッジは、細胞試料を導入するために構成された入口を備え、少なくとも１つの区画は、光脱離プロセスおよび光剥離プロセス両方の実施を容易にするために光源に動作可能に結合することが可能な、光学的に透明な壁を備えている。

【0008】

開示されるカートリッジの一部の実施形態では、第１の区画（または少なくとも１つの区画）は、（ｉ）トランスフェクション剤を導入するために構成された第２の入口、（ｉｉ）くびれた流路、（ｉｉｉ）第１の区画または少なくとも１つの区画の対向する表面と電気接触し、これらの表面上に位置付けられた、電極の対、および（ｉｖ）光学的に透明な壁、の少なくとも１つをさらに備える。一部の実施形態では、第１の区画の（または少なくとも１つの区画の）最も長い寸法は、約１ミリメートル～約３０ミリメートルの間である。一部の実施形態では、第１の区画の（または少なくとも１つの区画の）容積は、約１マイクロリットル～約１ミリリットルの間である。一部の実施形態では、くびれた流路は、約２マイクロメートル～約１０マイクロメートルの幅の範囲である少なくとも１つの寸法でくびれ部を備えている。一部の実施形態では、くびれた流路は、細胞試料の細胞の平均直径より小さい少なくとも１つの寸法でくびれ部を備えている。一部の実施形態では、くびれた流路は、細胞試料の細胞の平均直径の２分の１より小さい少なくとも１つの寸法でくびれ部を備えている。一部の実施形態では、電極の対は、平行な平板電極を含む。一部の実施形態では、電極の対は、白金、金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、グラフェン、または酸化インジウムスズから製作される。一部の実施形態では、電極の対は、約１０マイクロメートル～約１０ミリメートルの範囲の距離だけ離間している。一部の実施形態では、第１の区画の（または少なくとも１つの区画の）光学的に透明な壁は、電磁スペクトルの紫外線、可視光、もしくは近赤外線領域、またはそれらの任意の組合せにおいて透明である。一部の実施形態では、第１の区画の（または少なくとも１つの区画の）光学的に透明な壁は、約３５５ｎｍを中心とする波長範囲で透明である。一部の実施形態では、第１の区画の（または少なくとも１つの区画の）光学的に透明な壁は、約７８５ｎｍを中心とする波長範囲で透明である。一部の実施形態では、第１の区画の（または少なくとも１つの区画の）光学的に透明な壁は、約１４４０ｎｍ～約１４５０ｎｍの範囲で透明である。一部の実施形態では、第２の区画の（または少なくとも１つの区画の）最も長い寸法は、約１センチメートル～約１０センチメートルの間である。一部の実施形態では、第２の区画の（または少なくとも１つの区画の）容積は、約１マイクロリットル～約１０ミリリットルの間である。一部の実施形態では、第２の区画の（または少なくとも１つの区画の）光学的に透明な壁は、電磁スペクトルの紫外線、可視光、もしくは近赤外線領域、またはそれらの任意の組合せにおいて透明である。一部の実施形態では、第２の区画の（または少なくとも１つの区画の）光学的に透明な壁は、約１４４０ｎｍ～約１４５０ｎｍの範囲で透明である。一部の実施形態では、第２の区画の（または少なくとも１つの区画の）壁は、付着性細胞の付着を容易にするための表面コーティングまたは表面処置を備えている。一部の実施形態では、第２の区画の（または少なくとも１つの区画の）壁は、懸濁液細胞の付着を容易にするための表面コーティングまたは表面処置を備えている。一部の実施形態では、表面コーティングは、α－ポリリジンコーティング、コラーゲンコーティング、ポリ－ｌ－オルニチン、フィブロネクチンコーティング、ラミニンコーティング、Ｓｙｎｔｈｅｍａｘ（商標）ビトロネクチンコーティング、ｉＭａｔｒｉｘ－５１１組換えラミニンコーティング、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。一部の実施形態では、表面処置は、プラズマ処置、ＵＶ処置、オゾン処置、またはそれらの任意の組合せを含む。一部の実施形態では、表面コーティングまたは表面処置を備える第２の区画の（または少なくとも１つの区画の）壁は、光学的に透明な壁である。一部の実施形態では、第２の区画（または少なくとも１つの区画）は、物理的障壁も、流れくびれ部も、その中に配置された仕切りもない、チャンバを備えている。一部の実施形態では、第３の区画（または少なくとも１つの区画）の最も長い寸法は、約１センチメートル～約２０センチメートルの間である。一部の実施形態では、第３の区画（または少なくとも１つの区画）の容積は、約１マイクロリットル～約１ミリリットルの間である。一部の実施形態では、第３の区画（または少なくとも１つの区画）は、少なくとも１つの光学的に透明な壁をさらに備えている。一部の実施形態では、光学的に透明な壁は、電磁スペクトルの紫外線、可視光、もしくは近赤外線領域、またはそれらの任意の組合せにおいて透明である。一部の実施形態では、第３の区画（または少なくとも１つの区画）は、電気インピーダンス測定を行うために構成された少なくとも一対の電極をさらに備えている。一部の実施形態では、カートリッジは、細胞成長培地を収納するために構成された第４の区画（または少なくとも１つの区画）をさらに備えている。一部の実施形態では、カートリッジは、廃棄物を収納するために構成された第５の区画（または少なくとも１つの区画）をさらに備えている。一部の実施形態では、第４または第５の区画（または少なくとも１つの区画）が、気体透過性の膜をさらに備えている。一部の実施形態では、第２の区画（または少なくとも１つの区画）の入口は、第２の区画（または少なくとも１つの区画）内の表面からの細胞の脱離を容易にする試薬の供給源に動作可能に結合されている。一部の実施形態では、第３の区画（または少なくとも１つの区画）の入口は、第３の区画（または少なくとも第２の区画）内の表面からの細胞の脱離を容易にする試薬の供給源に動作可能に結合されている。一部の実施形態では、カートリッジは、ガラス、溶融シリカ、シリコン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、エポキシ樹脂、セラミック、金属、ｆｌｅｘｄｙｍ、またはそれらの任意の組合せから製作されている。一部の実施形態では、第２の区画（または少なくとも１つの区画）の出口は、三方弁を使用して、細胞取り出しポートおよび第３の区画（または少なくとも第２の区画）の入口に動作可能に結合されている。一部の実施形態では、第３の区画（または少なくとも１つの区画）の入口は、三方弁を使用して、第２の区画（または少なくとも第２の区画）の出口および第４の区画（または少なくとも第３の区画）の出口に動作可能に結合されている。一部の実施形態では、三方弁はプログラム可能な三方弁である。一部の実施形態では、マイクロ流体カートリッジは、米国国家規格協会（ＡＮＳＩ）規格番号ＳＬＡＳ ４－２００４（Ｒ２０１２）に準拠したフットプリントを有する。一部の実施形態では、マイクロ流体カートリッジは、１２７．７６ｍｍ±０．５ｍｍの長さおよび８５．４８ｍｍ±０．５ｍｍの幅のフットプリントを有する。

【0009】

本明細書において、トランスフェクションされた細胞のクローン集団を生産するための方法が開示され、この方法は、ａ）カートリッジを提供することであって、カートリッジが、細胞トランスフェクション、細胞選択、細胞増殖、またはそれらの任意の組合せを行うために構成された少なくとも１つの区画を備え、少なくとも１つの区画が光学的に透明な壁を備えていることと、ｂ）少なくとも１つの区画に細胞試料を導入することと、ｃ）細胞試料を１つまたは複数のトランスフェクション剤でトランスフェクションすることと、ｄ）トランスフェクションされた細胞試料に由来する少なくとも１つのクローン細胞コロニーを選択することと、ｅ）光剥離を行って、（ｄ）において選択された少なくとも１つのクローン細胞コロニーを除くすべてのクローン細胞コロニーを破壊することと、（ｄ）において選択された少なくとも１つのクローン細胞コロニーを、１つまたは複数のサイクルの細胞分裂および成長に供し、トランスフェクションされた細胞のクローン集団を生産することと、を含む。

【0010】

開示される方法の一部の実施形態では、方法は、（ｄ）において選択された少なくとも１つのクローン細胞コロニーから細胞の第１のサブセットを脱離させ、それらを検査のためにカートリッジから取り出すことをさらに含んでよい。一部の実施形態では、検査、例えば望ましい編集の配列を確認するためのクローンのシーケンシング、の結果は、クローン増殖用の細胞を選択するための根拠として使用されてよい。一部の実施形態では、方法は、光剥離を行って、細胞の第１のサブセットが脱離されて検査を受けたクローン細胞コロニーのサブセットを除くすべての残りのクローン細胞コロニーを破壊することをさらに含み得る。一部の実施形態では、細胞試料は付着性細胞を含む。一部の実施形態では、細胞試料は、懸濁液細胞を含む。一部の実施形態では、細胞試料は、哺乳動物細胞を含む。一部の実施形態では、哺乳動物細胞は、ヒト細胞である。一部の実施形態では、細胞試料中の細胞の数は１０，０００個未満である。一部の実施形態では、細胞試料中の細胞の数は５，０００個未満である。一部の実施形態では、細胞試料中の細胞の数は１，０００個未満である。一部の実施形態では、細胞試料中の細胞の数は５００個未満である。一部の実施形態では、１つまたは複数のトランスフェクション剤は、１つまたは複数のタイプのＤＮＡ分子、ＲＮＡ分子、オリゴヌクレオチド、アプタマー、非プラスミド核酸分子、リボ核タンパク質（ＲＮＰ）、プラスミド、ウィルスベクター、コスミド、人工染色体、またはそれらの任意の組合せを含む。一部の実施形態では、（ｃ）において行われるトランスフェクションは、化学的トランスフェクション、機械的なトランスフェクション（スクイージング）、エレクトロポレーション、レーザ誘起フォトポレーション、針を用いたポレーション、インペールフェクション、マグネトフェクション、ソノポレーション、またはそれらの任意の組合せを含む。一部の実施形態では、トランスフェクションされた細胞試料に由来するクローン細胞コロニーは、５０細胞／ｍｍ^２未満のまたは５０細胞／ｍｍ^２と等しい細胞表面密度で少なくとも１つの区画の表面にトランスフェクションされた細胞を播種することによって成長される。一部の実施形態では、トランスフェクションされた細胞試料に由来するクローン細胞コロニーは、１０細胞／ｍｍ^２未満のまたは１０細胞／ｍｍ^２と等しい細胞表面密度で少なくとも１つの区画の表面にトランスフェクションされた細胞を播種することによって成長される。一部の実施形態では、トランスフェクションされた細胞試料に由来するクローン細胞コロニーは、５細胞／ｍｍ^２未満のまたは５細胞／ｍｍ^２と等しい細胞表面密度で少なくとも１つの区画の表面にトランスフェクションされた細胞を播種することによって成長される。一部の実施形態では、少なくとも１つの区画にトランスフェクションされた細胞を播種した後、単一細胞にクローンコロニーを形成させる前に、２つまたはそれより多い細胞を含む細胞のクラスタが、光剥離ステップを使用して破壊される。一部の実施形態では、（ｄ）における選択することは、１つまたは複数のクローン細胞コロニーをランダムに選択することを含む。一部の実施形態では、（ｄ）における選択することは、少なくとも１つの区画の内部表面上の位置に基づいて少なくとも１つのクローン細胞コロニーを選択することを含む。一部の実施形態では、（ｄ）における選択することは、少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞数、少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の形態、少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の表面密度、少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の成長パターン、少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の成長速度、少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の分裂速度、少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞による外来性レポーターの発現、またはそれらの任意の組合せに基づく。一部の実施形態では、（ｄ）における選択することは、少なくとも１つのクローン細胞コロニーが成長している表面またはボリュームを撮像することに基づく。一部の実施形態では、撮像することは、明視野撮像、暗視野撮像、位相コントラスト撮像、蛍光撮像、またはそれらの任意の組合せを行うことを含む。一部の実施形態では、取得された画像は、自動化された画像分析ソフトウェアを使用して処理される。一部の実施形態では、撮像を行うために使用される撮像システムの視野は、表面の面積またはボリュームよりも小さく、撮像することが、表面の面積またはボリュームのすべてまたは一部を集合的に覆う２つまたはそれより多い個々の画像を取得することを含む。一部の実施形態では、撮像は、少なくとも一日に１回の頻度で行われる。一部の実施形態では、撮像は、少なくとも１時間に１回の頻度で行われる。一部の実施形態では、（ｄ）における選択することは、１つまたは複数の画像の自動化された画像分析に基づいて自動的に行われる。一部の実施形態では、少なくとも１つの区画の壁は、付着性細胞の付着を容易にするための表面コーティングまたは表面処置を備えている。一部の実施形態では、少なくとも１つの区画の壁は、懸濁液細胞の付着を容易にするための表面コーティングまたは表面処置を備えている。一部の実施形態では、表面コーティングは、α－ポリリジンコーティング、コラーゲンコーティング、ポリ－ｌ－オルニチン、フィブロネクチンコーティング、ラミニンコーティング、Ｓｙｎｔｈｅｍａｘ（商標）ビトロネクチンコーティング、ｉＭａｔｒｉｘ－５１１組換えラミニンコーティング、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。一部の実施形態では、表面処置は、プラズマ処置、ＵＶ処置、オゾン処置、またはそれらの任意の組合せを含む。一部の実施形態では、表面コーティングまたは表面処置を備える少なくとも１つの区画の壁は、光学的に透明な壁である。一部の実施形態では、細胞の第１のサブセットは、レーザ光脱離を使用して脱離される。一部の実施形態では、方法は、少なくとも１つのクローン細胞コロニーが成長している表面のうち、少なくとも１つのクローン細胞コロニーの下方のまたはそれに隣接する領域をレーザ光で照明しながら、細胞の第１のサブセットを、表面を横切って誘導される液体の流れにさらすことをさらに含む。一部の実施形態では、レーザ光による照明は、少なくとも１つの区画の壁に細胞を係留するために使用される光切断可能なリンカーの切断を生じさせる。一部の実施形態では、レーザ光による照明は、細胞の第１のサブセットの光熱的脱離を生じさせる。一部の実施形態では、レーザ光による照明は、１つまたは複数の選択された細胞の光力学的脱離を生じさせる。一部の実施形態では、レーザ光による照明は、１つまたは複数の選択された細胞の光音響的脱離を生じさせる。一部の実施形態では、レーザ光脱離は、約１４４０ｎｍ～約１４５０ｎｍの波長範囲のレーザ光を使用して行われる。一部の実施形態では、細胞の第１のサブセットを光脱離する効率は少なくとも８０％である。一部の実施形態では、細胞の第１のサブセットを光脱離する効率は少なくとも９０％である。一部の実施形態では、細胞の第１のサブセットを光脱離する効率は少なくとも９５％である。一部の実施形態では、細胞の第１のサブセットは１００個未満の細胞を含む。一部の実施形態では、細胞の第１のサブセットは５０個未満の細胞を含む。一部の実施形態では、細胞の第１のサブセットは１０個未満の細胞を含む。一部の実施形態では、細胞の第１のサブセットは単一の細胞を含む。一部の実施形態では、検査は核酸シーケンシングを含む。一部の実施形態では、検査は遺伝子発現プロファイリングを含む。一部の実施形態では、検査は、改変された遺伝子の検出を含む。一部の実施形態では、検査は、ＣＲＩＳＰＲで編集された遺伝子の検出を含む。一部の実施形態では、検査は、核酸分子の制限酵素部位分析を行うことを含む。一部の実施形態では、検査はタンパク質の検出を含む。一部の実施形態では、タンパク質は、変異タンパク質、レポータータンパク質、または遺伝子操作されたタンパク質を含む。一部の実施形態では、検査は、変更されたタンパク質機能に起因する細胞内シグナリング経路の変化の検出を含む。一部の実施形態では、光剥離は、約１４４０ｎｍ～約１４５０ｎｍの波長範囲のレーザ光を使用して行われる。一部の実施形態では、光剥離の効率は少なくとも８０％である。一部の実施形態では、光剥離の効率は少なくとも９０％である。一部の実施形態では、光剥離の効率は少なくとも９５％である。一部の実施形態では、トランスフェクションされた細胞のクローン集団の成長は、電気インピーダンス測定を使用して監視される。一部の実施形態では、方法は、指定された回数の細胞分裂および成長サイクルの後に、トランスフェクションされた細胞のクローン集団を収穫することをさらに含む。一部の実施形態では、方法は、少なくとも１つの区画において少なくとも７０％のコンフルエンスに達した後に、トランスフェクションされた細胞のクローン集団を収穫することをさらに含む。

【0011】

本明細書において装置が開示され、この装置は、ａ）カートリッジであって、細胞トランスフェクション、細胞選択、細胞増殖、またはそれらの任意の組合せを行うために構成された少なくとも１つの区画を備え、少なくとも１つの区画が、光剥離および光脱離を行うためのレーザ光の供給源に動作可能に結合された光学的に透明な壁を備えている、カートリッジと、ｂ）コントローラと、を備えている。

【0012】

一部の実施形態では、コントローラは、ｉ）カートリッジを通って流れる１つまたは複数の流体についてタイミングおよび流量を制御すること、ｉｉ）撮像ユニットによって取得された画像の、手動の、半自動化された、または完全自動化された画像処理を行い、処理された画像から導出されるデータに基づいて、レーザに基づく光脱離のための細胞の第１のサブセットおよびレーザに基づく光剥離のための細胞の第２のサブセットを選択すること、ならびにｉｉｉ）細胞の第１のサブセットが光脱離され、細胞の第２のサブセットが光剥離されるように、１つまたは複数のレーザおよびレーザターゲティングユニットのレーザ動作パラメータを制御すること、の少なくとも１つを行うように構成されている。一部の実施形態では、細胞の第１のサブセットおよび細胞の第２のサブセットはいずれも、単一のクローン細胞コロニーに由来する。一部の実施形態では、レーザターゲティングユニットは、少なくとも１つの区画内の表面上でまたは少なくとも１つの区画のボリューム内で成長している細胞を、撮像ユニットの対物面上のレーザ焦点にまたはそれに隣接して正確に位置付けるように構成された並進ステージを備えている。一部の実施形態では、レーザターゲティングユニットは、集束レーザ光を、少なくとも１つの区画内の表面上でまたは少なくとも１つの区画のボリューム内で成長している１つまたは複数の細胞の位置にまたはそれに隣接して誘導するように構成された走査機構を備えている。一部の実施形態では、細胞トランスフェクションは第１の区画内で行われ、細胞選択および細胞増殖は第２の区画内で行われる。一部の実施形態では、細胞トランスフェクション、細胞選択、および細胞増殖はそれぞれ別個の区画内で行われる。一部の実施形態では、細胞トランスフェクション、細胞選択、および細胞増殖はすべて同じ区画内で行われる。一部の実施形態では、撮像ユニットは、明視野撮像、暗視野撮像、位相コントラスト撮像、蛍光撮像、またはそれらの任意の組合せを行うように構成されている。一部の実施形態では、撮像ユニットの視野は、細胞が成長しているまたは付着している少なくとも１つの区画の表面の面積または少なくとも１つの区画内のボリュームよりも小さく、撮像ユニットが、表面の面積またはボリュームのすべてまたは一部を集合的に覆う２つまたはそれより多い個々の画像を取得し、タイリングするように構成されている。一部の実施形態では、撮像ユニットは、少なくとも一日に１回の頻度で画像を取得するように構成されている。一部の実施形態では、撮像ユニットは、少なくとも１時間に１回の頻度で画像を取得するように構成されている。一部の実施形態では、（ｉｉ）における選択することは、１つまたは複数のクローン細胞コロニーをランダムに選択することを含む。一部の実施形態では、（ｉｉ）における選択することは、少なくとも１つの区画の表面上の位置に基づいて１つまたは複数のクローン細胞コロニーを選択することを含む。一部の実施形態では、（ｉｉ）における選択することは、クローン細胞コロニー内の細胞数、クローン細胞コロニー内の細胞の形態、クローン細胞コロニー内の細胞の表面密度、クローン細胞コロニー内の細胞の成長パターン、クローン細胞コロニー内の細胞の成長速度、クローン細胞コロニー内の細胞の分裂速度、クローン細胞コロニー内の細胞による外来性レポーターの発現、またはそれらの任意の組合せに基づく。一部の実施形態では、光剥離および光脱離を行うために同じレーザが使用される。一部の実施形態では、光脱離および光剥離に使用される１つまたは複数のレーザは、撮像に使用される対物レンズを通じて撮像システムに光学的に結合されている。一部の実施形態では、光脱離および光剥離を行うために使用される１つまたは複数のレーザは、少なくとも１つのパルス化されたレーザを含む。一部の実施形態では、光脱離および光剥離を行うために使用される１つまたは複数のレーザは、少なくとも１つの赤外線レーザを含む。一部の実施形態では、装置は、レーザスポットサイズ、レーザスポット形状、レーザ光強度、レーザパルス周波数、レーザパルスエネルギー、少なくとも１つの区画の表面上もしくはボリューム内の指定された位置に送達されるレーザパルスの合計数、少なくとも１つの区画の表面に対するもしくはボリューム内でのレーザ焦点の位置、またはそれらの任意の組合せを制御することにより、光脱離動作モードと光剥離動作モードとの間で動作可能に切り替えられる。一部の実施形態では、コントローラは、少なくとも１つの区画内の表面のうち、細胞の第１のサブセットの下方のまたはそれに隣接する領域をレーザ光で照明しながら、細胞の第１のサブセットを、表面を横切って誘導される液体の流れにさらすようにさらに構成される。一部の実施形態では、細胞の第１のサブセットを光脱離する効率は少なくとも８０％である。一部の実施形態では、細胞の第１のサブセットを光脱離する効率は少なくとも９０％である。一部の実施形態では、細胞の第１のサブセットを光脱離する効率は少なくとも９５％である。一部の実施形態では、細胞の第２のサブセットは、９０％よりも高い効率で光剥離される。一部の実施形態では、細胞の第２のサブセットは、９５％よりも高い効率で光剥離される。一部の実施形態では、細胞の第２のサブセットは、９９％よりも高い効率で光剥離される。一部の実施形態では、細胞の第２のサブセットは、９９．９％よりも高い効率で光剥離される。一部の実施形態では、１つまたは複数のレーザは、少なくとも１つの区画内でレーザに基づく細胞のフォトポレーションを行うようにさらに構成される。一部の実施形態では、カートリッジの少なくとも１つの区画は、化学的トランスフェクション、機械的トランスフェクション（スクイージング）、エレクトロポレーション、レーザ誘起フォトポレーション、針を用いたポレーション、インペールフェクション、マグネトフェクション、ソノポレーション、またはそれらの任意の組合せを行うように構成されている。一部の実施形態では、装置は、カートリッジの少なくとも１つの区画を指定された成長条件のセットの下で維持するための培養器ユニットをさらに備えている。

【0013】

本明細書において、命令のセットを記憶した非一時的コンピュータ可読媒体が開示され、この命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサ制御のシステムに、ａ）細胞トランスフェクション、細胞選択、細胞増殖、またはそれらの任意の組合せを行うように構成された少なくとも１つの区画を備えるカートリッジを通って流れる１つまたは複数の流体について、タイミングおよび流量を制御することと、ｂ）少なくとも１つの区画内の表面またはボリュームを撮像するように構成された撮像ユニットによって取得された画像の画像処理を行い、処理された画像から導出されるデータに基づいて、（ｉ）少なくとも１つの区画の表面上または少なくとも１つの区画内のボリューム内で成長している細胞の第１のサブセットをレーザに基づく光脱離のために選択し、（ｉｉ）少なくとも１つの区画の表面上または少なくとも１つの区画内のボリューム内で成長している細胞の第２のサブセットをレーザに基づく光剥離のために選択することと、ｃ）細胞の第１のサブセットが光脱離され、細胞の第２のサブセットが光剥離されるように、１つまたは複数のレーザおよびレーザターゲティングユニットの１つまたは複数の動作パラメータを制御することと、を含むステップを行わせる。

【0014】

一部の実施形態では、（ｂ）における選択することは、１つまたは複数のクローン細胞コロニーをランダムに選択することを含む。一部の実施形態では、（ｂ）における選択することは、細胞選択区画の内部表面上の位置に基づいて１つまたは複数のクローン細胞コロニーを選択することを含む。一部の実施形態では、（ｂ）における選択することは、クローン細胞コロニー内の細胞数、クローン細胞コロニー内の細胞の形態、クローン細胞コロニー内の細胞の表面密度、クローン細胞コロニー内の細胞の成長パターン、クローン細胞コロニー内の細胞の成長速度、クローン細胞コロニー内の細胞の分裂速度、クローン細胞コロニー内の細胞による外来性レポーターの発現、またはそれらの任意の組合せに基づく。一部の実施形態では、プロセッサ制御のシステムは、レーザスポットサイズ、レーザスポット形状、レーザ光強度、レーザパルス周波数、レーザパルスエネルギー、少なくとも１つの区画内の表面上の指定された位置に送達されるレーザパルスの合計数、少なくとも１つの区画内の表面に対するレーザ焦点の位置、少なくとも１つの区画のボリューム内でのレーザ焦点の位置、またはそれらの任意の組合せを制御することにより、光脱離動作モードと光剥離動作モードとの間で動作可能に切り替えられる。一部の実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体は、光脱離された細胞の第１のサブセットを、検査のためにカートリッジの出口ポートに送達するための命令をさらに備えている。一部の実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体は、細胞の第２のサブセットの光剥離に続いて、細胞の第３のサブセットの光脱離を行い、脱離した細胞の第３のサブセットを、少なくとも、細胞増殖を行うように構成された第２の区画に送達するための命令をさらに備えている。

【0015】

参照による組み込み
本明細書中で言及されるすべての文献、特許、および特許出願は、各個々の文献、特許、または特許出願が参照によりその全体が組み込まれることが明確かつ個々に示される場合と同じ程度に、参照によってそれぞれの全体が本明細書に組み込まれる。本明細書における用語と組み込まれた参考文献における用語との間に矛盾が生じた場合は、本明細書における用語が優先する。

【0016】

本発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に記載される。本発明の原理が利用される例示的実施形態を述べる以下の詳細な説明および以下の添付図面を参照することにより、本発明の特徴および利点のよりよい理解が得られるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本開示の細胞トランスフェクション、選択、およびクローン増殖カートリッジのレイアウトの非制限的な例を提供する。

【0018】

【図2】図２は、開示されるカートリッジの一例における、流体入口、流体出口、流体チャネルおよび流体区画（例えば、細胞のトランスフェクション、選択、および成長用、ならびに培養培地および廃棄物の収納用）のレイアウトの非制限的な図示を提供する。

【0019】

【図3A-3D】図３Ａ～３Ｄは、部分的に組み立てられた、および完全に組み立てられた、本開示の細胞トランスフェクション、選択、およびクローン増殖カートリッジの図を提供する。図３Ａは、射出成型された、カートリッジの基板の写真を提供する。図３Ｂは、基板および取り付けられた細胞選択チャンバと、細胞増殖チャンバと、成長培地貯蔵部と、廃棄物貯蔵部と、弁とを備えるカートリッジの図示を提供する。図３Ｃは、試作品カートリッジの写真を提供する。図３Ｄは、組み立てられたカートリッジの写真を提供する。

【0020】

【図4】図４は、本開示の細胞トランスフェクション、選択、およびクローン増殖カートリッジ内で行われるプロセスステップの非制限的な例を提供する。

【0021】

【図5A-5E】図５Ａ～５Ｅは、細胞が成長している基質から細胞を選択的に脱離するためのレーザ光脱離の使用を示す。図５Ａ：細胞選択区画内の成長表面上の細胞の顕微鏡写真である。図５Ｂ：選択的に細胞を脱離した後の同じ表面の顕微鏡写真である。図５Ｃ：レーザ光の照射による、クローン細胞クラスタ内の細胞の選択されたサブセットの選択的脱離および取り出しの図解である。図５Ｄ：選択された細胞の下にある表面に沿ってレーザ光が走査されたときの細胞の漸進的な脱離の図解である。図５Ｅ：細胞の下にある表面に沿ってレーザ光が走査され続けたときの細胞のさらなる漸進的な脱離の図解である。

【0022】

【図6A-6E】図６Ａ～６Ｅは、細胞が成長している基質から選択的に細胞を脱離し、取り出すための、誘導される流体流と組み合わせたレーザ光脱離の使用を示す。図６Ａ：細胞選択区画内の成長表面の細胞の顕微鏡写真である。図６Ｂ：細胞を選択的に脱離した後の同じ表面の顕微鏡写真である。図６Ｃ：レーザ光の照射による、クローン細胞クラスタ内の細胞の選択されたサブセットの選択的脱離および取り出しの図解である。図６Ｄ：流体の流れが表面を横切って誘導されながら、選択された細胞の下にある表面に沿ってレーザ光が走査されたときの、細胞の漸進的な脱離の図解である。図６Ｅ：流体の流れが表面を横切って誘導されながら、細胞の下にある表面に沿ってレーザ光が走査され続けたときの、細胞のさらなる漸進的な脱離の図解である。

【0023】

【図7】図７は、本開示の一態様によるクローン細胞集団を生成するためのシステムを制御するために使用されるソフトウェアのブロック図の非制限的な例を提供する。

【0024】

【図8A-8F】図８Ａ～８Ｆは、本明細書に記載されるカートリッジ内での光剥離および光脱離を使用した細胞のクローン分離を示す。図８Ａ：本明細書に記載されるカートリッジに付着した後のＨＥＫ２９３－ＧＦＰ細胞とＲＦＰ細胞の混合集団が示される。図８Ｂ：レーザ剥離後のＨＥＫ２９３－ＧＦＰ細胞とＲＦＰ細胞の混合集団が示される。図８Ｃ：培地流によって死細胞を取り出した後のＨＥＫ２９３－ＧＦＰ細胞とＲＦＰ細胞の混合集団が示され、枠は、剥離の対象とされたエリアを示す。図８Ｄ：カートリッジから光脱離した後のクローンＨＥＫ２９３－ＲＦＰコロニーが示され、送出後、検出可能な相互汚染は観察されなかった。図８Ｅ：カートリッジから光脱離した後のクローンＨＥＫ－ＧＦＰコロニーが示され、送出後、検出可能な相互汚染は観察されなかった。図８Ｆ：細胞の両集団を含んでいる、非クローンの相互汚染されたコロニーが示される。

【0025】

【図9A-9C】図９Ａ～９Ｃは、本明細書に記載されるカートリッジの回転弁を介した相互汚染の検査を描いている。図９Ａ：カートリッジの回転弁および液体経路が示される。接種された細菌および無菌培地が、共通の液体経路を使用して弁間を移送された。図９Ｂは、回転弁を備えるカートリッジ内で相互汚染が観察されなかったことを示す。無菌培地がマイクロウェルプレートの列１に配置され（「無菌」）、細菌を接種した培地が列２に配置された（「細菌」）。列１０の培地（＋ＣＴＲＬ）は、事前にソースウェルに浸されたピペット先端によって接種され、列１１の培地（－ＣＴＲＬ）は、プレートに直接配置され、回転弁を通らず、列１２（「ソース」）は細菌ソース培地を含んでいる。図９Ｃは、回転弁を備えるカートリッジ内で相互汚染が観察されなかったことを示す、相互汚染検査結果の表形式の図示を提供する。

【0026】

【図10A-10B】図１０Ａ～１０Ｂは、本明細書に記載されるカートリッジの様々な実施形態ならびにそれらの様々な実施形態の検査結果を示す。図１０Ａ：本明細書に記載されるカートリッジの多チャンバ実施形態が示される。図１０Ｂは、本明細書に記載されるカートリッジの多チャンバ実施形態の寸法および前記チャンバにおける流れ検査の結果を詳細に示す表を提供する。

【0027】

【図11A-11B】図１１Ａ～１１Ｂは、本明細書に記載されるカートリッジの様々な実施形態を示す。図１１Ａ：本明細書に記載されるカートリッジの多チャンバ実施形態が示される。図１１Ｂ：本明細書に記載されるカートリッジの多チャンバ実施形態の寸法を詳細に示す表を提供する。

【0028】

【図12】図１２は、９６個の並列の微小細胞培養チャンバ、６個の大きい細胞培養チャンバ、および流体接続を備える、本明細書に記載されるカートリッジの一実施形態を示す。

【0029】

【図13】図１３は、カートリッジへの流れの出入りを容易にする２つの定置滅菌（ＳＩＰ：ｓｔｅｒｉｌｉｚｅ ｉｎ ｐｌａｃｅ）システムを備える、本明細書に記載されるカートリッジの一実施形態を示す。

【0030】

【図14】図１４は、培地が充填されたシリンジ、シリンジを充填するためのポンプインターフェース、およびＳＩＰシステムを備える、培地カートリッジの一実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0031】

詳細な説明
定められた遺伝子型のクローン細胞集団を生成するために細胞トランスフェクション、選択、およびクローン増殖を行うための方法、デバイス、およびシステムが記載される。均質なクローン細胞集団を作成するための方法およびシステムは、新たに登場しつつある様々な用途のために次第に重要になってきており、そのような用途には、これらに限定されないが、遺伝子操作されたタンパク質、核酸、および他の細胞成分の発現および純化、生物学的薬剤（バイオ医薬品）の製造、ならびに幹細胞の治療的応用が含まれる。

【0032】

細胞のクローン集団を生成するための既存の方法は、培養プレートウェルまたは他の容器内に単一の細胞を配置し、その後適切な条件下でそれをインキュベートして、細胞が分割し、発達して成熟したクローン集団になることを確実にするために、主として段階希釈技術および／またはマイクロ流体デバイスの使用に着目する。前者に伴う課題の１つは、各培養プレートウェルが平均して１つのみの細胞を含むことを確実にするのに十分に希薄な細胞懸濁液を無作為に配置することが、培養プレートウェルの多くが空になることも確実にしてしまうことである（これはランダムなプロセスを支配するポアソン分布によって予測される）。よって、この手法は、処理されなければならず、かつ各ウェルが単一の細胞から生じた細胞培養を実際に含んでいることを確実にするためにその後各ウェルの集団の特徴付けを必要とする、培養プレートウェルの数の面で非常に非効率的なプロセスとなる。代替として、単一の細胞を配置するためのマイクロ流体デバイスに基づく手法は、しばしば詰まりを起こしやすく、細胞を細胞の生存性に負の影響を与えることがある機械的応力にさらしうる。

【0033】

よって、クローン細胞集団を商業的な規模で生産するための、細胞および培養プレートの高速で効率的な処理の手段を提供する新しい技術に対する満たされていない必要性が残っている。本明細書に開示されるマイクロ流体デバイス（またはカートリッジ）は、コンパクトな形式にパッケージされた統合された細胞処理機能を提供し、これは、一部の事例では、使い捨て可能であり、および／または標準的な試験所自動化機器と共に使用するための適合性がある。デバイスまたはカートリッジの機能構成要素は、細胞トランスフェクション区画、細胞選択区画、クローン細胞増殖区画、成長培地区画、廃棄物区画、またはそれらの任意の組合せを含んでよい。一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、遺伝子検査または他の検査技術にかけ得るように、１つもしくは複数のクローンコロニーから選択的に脱離された細胞を取り出すための細胞取り出しポート、光学撮像および成長監視技術、レーザ光脱離技術、ならびに／もしくはレーザ光剥離技術との適合性のための光学的に透明な壁もしくは窓、エレクトロポレーションを行う際に使用するための内蔵電極、細胞成長を監視するために電気インピーダンス測定を行うための内蔵電極、またはそれらの任意の組合せをさらに備えてよい。

【0034】

開示される細胞トランスフェクション、選択、およびクローン増殖カートリッジの１つまたは複数を含む、開示される装置またはシステムの機能構成要素は、フルイディスクコントローラ、温度コントローラもしくは培養器、ガスコントローラ、空圧コントローラ、遠心分離コントローラ、電子機器コントローラ、光学撮像ユニット、レーザ光脱離および／もしくは光剥離ユニット、マイクロプレート操縦ロボティクス、プロセッサ、システムコントローラ、またはそれらの任意の組合せを含んでよい。

【0035】

開示されるデバイスおよびシステムの固有の特徴は、多数の性能上の利点を生じ得、それには、これらに限定されないが、クローン細胞集団の生成のために入力として必要とされる細胞の総数の大幅な減少、クローン細胞集団の生成のために処理される必要がある細胞の総数の大幅な減少、細胞培養試薬および消耗品の消費の大幅な減少、細胞トランスフェクション効率の向上、クローン細胞集団を生成する全体的効率の向上、ならびにクローン細胞集団を生成するためのより高い総合スループット（すなわち、短縮された開始から終了までの時間）が含まれる。

【0036】

述べられたように、本開示は、細胞のトランスフェクション、選択、およびクローン細胞集団の増殖を行うための方法、デバイス、およびシステムを提供する。本明細書に記載される開示される方法、デバイス、およびシステムの様々な態様は、下記で述べられる特定の用途のいずれにも、または任意の他の種類の細胞系操作用途のためにも適用されてもよい。開示される方法、デバイス、およびシステムの異なる態様は、個々に、まとめて、または互いとの組合せで認識できることが理解されるものとする。

【0037】

定義：別途定義されない限り、本明細書で使用される技術用語は、本開示が属する分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。

【0038】

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形の「ａ」「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに別のように要求しない限り、複数形の参照を含む。本明細書における「または」の参照はいずれも、断らない限り「および／または」を包含することが意図される。

【0039】

本明細書において使用される場合、数に付いた用語「約」は、その数にその数の１０％を足したまたは引いた数を言う。範囲の文脈で使用されるときの用語「約」は、その範囲からその範囲の最も低い値の１０％を引いた値およびその範囲の最も大きい値の１０％を足した値を指す。

【0040】

本明細書において使用される場合、用語「トランスフェクション」は、真核細胞中に核酸を導入するプロセスだけでなく、例えば、細菌形質転換（細菌が環境から外来遺伝物質（例えばＤＮＡ）を取り込む）、および細菌形質導入（宿主細菌からの遺伝子が、細菌ウィルスのゲノムの中に組み込まれ（バクテリオファージ）、その後バクテリオファージが新しい宿主に感染すると別の宿主細菌に運ばれる）も意味するように、広く使用される。よって、本明細書において使用される場合、用語「トランスフェクション」は、核酸を任意種類の細胞に導入するための任意のプロセスを意味するように広く使用される（専門用語としてのその使用にかかわらず）。一部の事例では、例えばＣＲＩＳＰＲ編集の場合、「トランスフェクション」プロセスは、１つまたは複数のＣａｓタンパク質および／または１つもしくは複数のガイドＲＮＡをコードする１つもしくは複数の核酸分子の導入を含んでよく、あるいは、１つまたは複数のＣａｓタンパク質自体および／または１つもしくは複数のガイドＲＮＡの導入を含んでよい（例えば、ガイドＲＮＡはＣａｓタンパク質に事前結合されることも、またはＣａｓタンパク質に事前結合されないこともある）。一部の事例では、例えばＣＲＩＳＰＲ編集の場合、「トランスフェクション」プロセスは、複数のガイドＲＮＡ、複数の酵素、複数のＤＮＡ修復テンプレート等の導入を含んでよい。

【0041】

本明細書において使用される場合、用語「デバイス」、「マイクロ流体デバイス」、および「カートリッジ」は、細胞トランスフェクション、細胞選択、および／またはクローン細胞増殖の１つまたは複数を行うための開示されるデバイスに言及する際は、交換可能に使用される。

【0042】

本明細書において使用される場合、用語「流体」は、気体、液体、または一部の事例では流体状の性質をもつのに十分に柔らかく変形可能であるゲル（例えば、ヒドロゲル）を指し得る。

【0043】

本明細書において使用される場合、用語「流体チャネル」または単に「チャネル」は、細胞トランスフェクション、細胞選択、クローン細胞増殖、またはそれらの任意の組合せを行うための開示されるデバイスに言及する際は、交換可能に使用される。同様に、「流体入口」は単に「入口」と称されることがあり、「流体出口」は単に「出口」と称されることがある。

【0044】

本明細書において使用される場合、用語「流体区画」、「流体チャンバ」、および「流体貯蔵部」、または単に「区画」、「チャンバ」、もしくは「貯蔵部」は、細胞トランスフェクション、細胞選択、クローン細胞増殖、またはそれらの任意の組合せを行うための開示されるデバイスに言及する際は、交換可能に使用される。一部の事例では、「区画」、「チャンバ」、または「貯蔵部」は、基質表面上の特定の領域を含み得る。一部の事例では、「区画」、「チャンバ」、「貯蔵部」、または「領域」は、蓋によって封入および封止されてよい。一部の事例では、「区画」、「チャンバ」、「貯蔵部」、または「領域」は、「区画」、「チャンバ」、「貯蔵部」、または「領域」の内部がアクセス可能となるように、取り外し可能な蓋によって封入されてよい。

【0045】

本明細書において使用される場合、用語「コントローラ」、「モジュール」、および「ユニット」は、細胞トランスフェクション、細胞選択、クローン細胞増殖、またはそれらの任意の組合せを行うための開示される装置またはシステムの構成要素または下位システムに言及する際は、交換可能に使用される。

【0046】

本明細書において使用される場合、用語、レーザ光脱離は、様々な波長（紫外線（ＵＶ）波長から赤外線（ＩＲ）波長に及ぶ）の光、例えば強い光に、パルス化モードまたは連続波モードのいずれかで曝露されたときに細胞が崩壊または破壊され得る様々な関係する機序を含むように、一般的な意味で使用される。

【0047】

本明細書において使用される場合、用語「レーザ光剥離」、「光剥離」、および単に「剥離」は、交換可能に、および、様々な波長（紫外線（ＵＶ）波長から赤外線（ＩＲ）波長に及ぶ）の光、例えば強い光に、パルス化モードまたは連続波モードのいずれかで曝露されたときに細胞が崩壊または破壊され得る様々な関係する機序を含むように一般的な意味で使用される。

【0048】

細胞：開示される方法およびシステムは、当業者に公知の各種細胞のうち任意のもののクローン集団を作製するために使用されてよい。一部の態様において、細胞は、任意の付着性および非付着性真核細胞、哺乳動物細胞、初代もしくは不死化ヒト細胞もしくは細胞系、初代もしくは不死化げっ歯類細胞もしくは細胞系、がん細胞、各種の異なる器官もしくは組織タイプのうち任意のものに由来する正常もしくは疾患ヒト細胞（例えば、白血球細胞、赤血球細胞、上皮細胞、内皮細胞、神経細胞、グリア細胞、星状膠細胞、線維芽細胞、骨格筋細胞、平滑筋細胞、生殖子、または心臓、肺、脳、肝臓、腎臓、脾臓、すい臓、胸腺、膀胱、胃、結腸、小腸からの細胞）、免疫細胞、ＣＤ８＋Ｔ細胞、ＣＤ４＋Ｔ細胞、ＣＤ４４^ｈｉｇｈ／ＣＤ２４^ｌｏｗがん幹細胞、Ｌｇｒ５／６＋幹細胞などの特異な細胞サブセット、未分化のヒト幹細胞、分化するように誘導されたヒト幹細胞、希少細胞（例えば、循環腫瘍細胞（ＣＴＣ）、循環上皮細胞、循環内皮細胞、循環子宮内膜細胞、骨髄細胞、前駆細胞、泡沫細胞、間葉細胞、もしくは栄養膜）、動物細胞（例えば、マウス、ラット、ブタ、イヌ、ウシ、もしくはウマ）、植物細胞、酵母細胞、真菌細胞、細菌細胞、藻類細胞、付着性もしくは非付着性原核細胞、またはそれらの任意の組合せであってよい。一部の態様において、細胞は、免疫細胞、例えばＴ細胞、細胞傷害性（キラー）Ｔ細胞、ヘルパーＴ細胞、アルファベータＴ細胞、ガンマデルタＴ細胞、Ｔ細胞前駆細胞、Ｂ細胞、Ｂ細胞前駆細胞、リンパ系幹細胞、骨髄前駆細胞、リンパ細胞、顆粒球、ナチュラルキラー細胞、形質細胞、記憶細胞、好中球、好酸球、好塩基球、マスト細胞、単球、樹状細胞、マクロファージ、またはそれらの任意の組合せであってよい。

【0049】

述べられたように、一部の事例では、開示される方法およびシステムは、幹細胞のクローン集団、例えば胚幹細胞、成人の（組織固有）幹細胞、間葉幹細胞、または人工多能性（induced pluripotent）幹細胞を作製するために使用されてよい。胚幹細胞は、胚盤胞（ヒトでは、卵細胞が精子によって受精してから３～５日後に形成する細胞からなる主として中空の球体）の内部細胞集団から得られ、通例は多能性である。すなわち、それらは、身体の特化した細胞タイプのいずれを生成するためにも使用することができるが、通例、胎盤や臍帯のような支持構造は生成することができない。成人幹細胞は複能性（multipotent）である。すなわち、それらは通例、特定の組織または器官に見られるいくつかの異なる細胞タイプを生成することができる。間葉幹細胞（ＭＳＣ；「間質細胞」と呼ばれることもある）は、例えば骨髄や間質（他の組織および器官を包囲する結合組織）から分離される。骨髄または他の組織に由来するＭＳＣは、骨、軟骨、および脂肪細胞を作ることが可能であることが示されているが、それらが実際の幹細胞であるかどうか、またはそれらがどの他の細胞タイプを生成することが可能であるかは不明である。その特性は、それらがどの組織から分離されるか、およびそれらをどのように分離・成長させるかに依存すると思われる。

【0050】

一部の事例では、開示される方法およびシステムは、人工多能性幹細胞（ＩＰＳＣ）またはそれに由来する任意の分化した細胞系のクローン集団を作製するために使用されてよい。人工多能性幹細胞は、例えば、生物医学的研究および／または治療用途における使用のために、胚のような多能性状態に退行するように再プログラムされ、その後、分化して各種の特定の細胞タイプのいずれか、例えばベータ膵島細胞、卵子および精子前駆細胞、肝細胞、骨前駆細胞、血液細胞、神経細胞等、になるように誘発され得る、皮膚または血液細胞に由来する。

【0051】

細胞培養方法：一般に、使用される細胞培養条件（成長培地、インキュベーション温度、湿度、Ｏ２濃度、ＣＯ２濃度等）は、作製対象のクローン細胞集団のタイプに応じて異なる。適切な成長培地は、培養される特定の細胞タイプによって必要とされる基本的な栄養（アミノ酸、炭水化物、ビタミン、ミネラル等）を提供し、培養される特定の細胞タイプによって必要とされるｐＨおよび浸透圧を維持し、さらに成長因子、ホルモン等を含み得る。細胞は、典型的には固体または半固体の基質に付着した状態で培養される足場依存性細胞であってよい（例えば、付着性または単層培養）。一部の場合には、細胞は、典型的には培養培地中に浮いて成長させられる、非付着性または懸濁液細胞であってよい（例えば、懸濁液培養）。一部の事例では、開示される方法、デバイス、およびシステムは、細胞選択区画もしくは成長区画の底部表面（または区画に含まれている成長基質）に沈降させられた非付着性細胞のクローン培養を作製するために使用されてよい。一部の事例では、開示される方法、デバイス、およびシステムは、捕捉されて、例えば特定の細胞表面受容体を対象とする係留された捕捉抗体を使用して、細胞選択区画または成長区画の底部表面（または区画に含まれている成長基質）に係留された、非付着性細胞のクローン培養を作製するために使用されてよい。

【0052】

トランスフェクション剤：一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジに導入された細胞のトランスフェクションは、１つまたは複数のタイプのＤＮＡ分子、ＲＮＡ分子、オリゴヌクレオチド、アプタマー、非プラスミド核酸分子、リボ核タンパク質（ＲＮＰ）、プラスミド、ウィルスベクター、コスミド、人工染色体、またはそれらの任意の組合せを含む１つまたは複数のトランスフェクション剤で、細胞をトランスフェクションすることによって実施されてよい。

【0053】

細胞トランスフェクション、選択、およびクローン増殖カートリッジ：開示されるデバイスまたはカートリッジの機能構成要素は、１つまたは複数の流体入口（デバイスに細胞を導入するための入口を含む）、１つまたは複数の流体出口（デバイスから細胞を取り出すための出口を含む）、細胞トランスフェクション区画、細胞選択区画、クローン細胞増殖区画、成長培地区画、廃棄物区画、および１つもしくは複数の相互接続流体チャネル、またはそれらの任意の組合せを備えてよい。一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、１つまたは複数の微小なまたは微細加工された弁、１つまたは複数の微小なまたは微細加工されたポンプ、１つまたは複数の内蔵センサ（例えば、温度センサ、ｐＨセンサ、酸素センサ、ＣＯ_２センサ等）をさらに備えてよい。一部の事例では、下記でより詳細に解説されるように、開示されるデバイスまたはカートリッジは、２つまたはそれより多い構成要素の組立体を備えてよい。

【0054】

一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、細胞選択区画からの流体出口と、クローン細胞増殖区画への流体入口との間の中間の場所に位置付けられた細胞取り出しポートを備えてよい。一部の事例では、そのような細胞取り出しポートは、例えば、遺伝子検査にかけ得るように、１つまたは複数のクローンコロニーから選択的に脱離された細胞を取り出すために使用されてよい。

【0055】

一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、光学撮像および成長監視技術、レーザ光脱離技術、ならびに／またはレーザ光剥離技術との適合性のための、光学的に透明な壁もしくは窓、エレクトロポレーションを行う際に使用するための内蔵電極、細胞成長を監視するために電気インピーダンス測定を行うための内蔵電極、またはそれらの任意の組合せをさらに備えてよい。

【0056】

流体チャネル：一般に、開示されるデバイスおよびカートリッジにおける流体チャネルの寸法は、（ｉ）１つまたは複数の流体区画への細胞および他の試薬の効率的な送達を提供し、（ｉｉ）細胞懸濁液および試薬の消費を最小に抑える、ように最適化される。一部の事例では、流体チャネルの幅は、５０ミクロン～２ｍｍの間であってよい。一部の事例では、流体チャネルの幅は、少なくとも５０ミクロン、少なくとも１００ミクロン、少なくとも２００ミクロン、少なくとも３００ミクロン、少なくとも４００ミクロン、少なくとも５００ミクロン、少なくとも７５０ミクロン、少なくとも１ｍｍ、または少なくとも２ｍｍであってよい。一部の事例では、流体チャネルの幅は、多くとも２ｍｍ、多くとも１ｍｍ、多くとも７５０ミクロン、多くとも５００ミクロン、多くとも４００ミクロン、多くとも３００ミクロン、多くとも２００ミクロン、多くとも１００ミクロン、または多くとも５０ミクロンであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、流体チャネルの幅は、約１００μｍ～約１ｍｍの範囲であってよい。当業者は、流体チャネルの幅はこの範囲内の任意の値、例えば約１．４５ｍｍ、を有してよいことを認識されよう。一部の事例では、特定の流体チャネルの寸法（幅、深さ、および／または長さ）は、そのチャネル固有の機能に応じて調節されてよい。

【0057】

一部の実施形態では、流体チャネルの深さは、約５０ミクロン～約２ｍｍの範囲であってよい。一部の事例では、流体チャネルの深さは、少なくとも５０ミクロン、少なくとも１００ミクロン、少なくとも２００ミクロン、少なくとも３００ミクロン、少なくとも４００ミクロン、少なくとも５００ミクロン、少なくとも７５０ミクロン、少なくとも１ｍｍ、少なくとも１．２５ｍｍ、少なくとも１．５ｍｍ、少なくとも１．７５ｍｍ、または少なくとも２ｍｍであってよい。一部の事例では、流体チャネルの深さは、多くとも２ｍｍ、多くとも１．７５ｍｍ、多くとも１．５ｍｍ、多くとも１．２５ｍｍ、多くとも１ｍｍ、多くとも７５０ミクロン、多くとも５００ミクロン、多くとも４００ミクロン、多くとも３００ミクロン、多くとも２００ミクロン、多くとも１００ミクロン、または多くとも５０ミクロンであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、流体チャネルの深さは、約１００μｍ～約４００μｍの範囲であってよい。当業者は、流体チャネルの深さはこの範囲内の任意の値、例えば約５５５μｍ、を有してよいことを認識されよう。一部の事例では、特定の流体チャネルの寸法（幅、深さ、および／または長さ）は、そのチャネル固有の機能に応じて調節されてよい。

【0058】

流体区画：一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、または６つ以上の流体区画を備えてよい。一部の事例では、各区画は、望ましい遺伝子型を備える細胞のクローン集団を生成するために必要とされる一連の細胞処理ステップ中で異なる機能を果たしてよい。一部の事例では、単一の流体区画が、細胞のクローン集団を生成するために必要とされる一連の細胞処理ステップ中で２つまたはそれより多い異なる機能を果たしてよい。

【0059】

一部の事例では、各流体区画が、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、または少なくとも５つの流体入口（または細胞導入ポート）を有してよい。一部の事例では、各流体区画が、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、または少なくとも５つの流体出口（または細胞取り出しポート）を有してよい。

【0060】

一部の事例では、開示されるデバイスおよびカートリッジの流体区画の任意の所与の寸法（例えば、最も短い寸法もしくは最も長い寸法、または長さ、幅、もしくは高さ／深さ）は、約０．１ｍｍ～約２０ｃｍの範囲であってよい。一部の事例では、流体区画の所与の寸法は、少なくとも０．１ｍｍ、少なくとも０．２ｍｍ、少なくとも０．３ｍｍ、少なくとも０．４ｍｍ、少なくとも０．５ｍｍ、少なくとも０．６ｍｍ、少なくとも０．７ｍｍ、少なくとも０．８ｍｍ、少なくとも０．９ｍｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、少なくとも３ｍｍ、少なくとも４ｍｍ、少なくとも５ｍｍ、少なくとも１ｃｍ、少なくとも１．５ｃｍ、少なくとも２ｃｍ、少なくとも２．５ｃｍ、少なくとも３ｃｍ、少なくとも３．５ｃｍ、少なくとも４ｃｍ、少なくとも４．５ｃｍ、少なくとも５ｃｍ、少なくとも５．５ｃｍ、少なくとも６ｃｍ、少なくとも６．５ｃｍ、少なくとも７ｃｍ、少なくとも７．５ｃｍ、少なくとも８ｃｍ、少なくとも８．５ｃｍ、少なくとも９ｃｍ、少なくとも９．５ｃｍ、少なくとも１０ｃｍ、少なくとも１２ｃｍ、少なくとも１４ｃｍ、少なくとも１６ｃｍ、少なくとも１８ｃｍ、または少なくとも２０ｃｍであってよい。一部の事例では、流体区画の所与の寸法は、多くとも２０ｃｍ、多くとも１８ｃｍ、多くとも１６ｃｍ、多くとも１４ｃｍ、多くとも１２ｃｍ、多くとも１０ｃｍ、多くとも９．５ｃｍ、多くとも９ｃｍ、多くとも８．５ｃｍ、多くとも８ｃｍ、多くとも７．５ｃｍ、多くとも７ｃｍ、多くとも６．５ｃｍ、多くとも６ｃｍ、多くとも５．５ｃｍ、多くとも５ｃｍ、多くとも４．５ｃｍ、多くとも４ｃｍ、多くとも３．５ｃｍ、多くとも３ｃｍ、多くとも２．５ｃｍ、多くとも２ｃｍ、多くとも１．５ｃｍ、多くとも１ｃｍ、多くとも５ｍｍ、多くとも４ｍｍ、多くとも３ｍｍ、多くとも２ｍｍ、多くとも１ｍｍ、多くとも０．９ｍｍ、多くとも０．８ｍｍ、多くとも０．７ｍｍ、多くとも０．６ｍｍ、多くとも０．５ｍｍ、多くとも０．４ｍｍ、多くとも０．３ｍｍ、多くとも０．２ｍｍ、または多くとも０．１ｍｍであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、流体区画の所与の寸法が約１ｍｍ～約５ｃｍの範囲であってよい。当業者は、流体区画の所与の寸法がこの範囲内の任意の値、例えば約５．４５ｃｍ、を有してよいことを認識されよう。一部の事例では、特定の流体区画の寸法は、その区画固有の機能に応じて調節されてよい。

【0061】

一部の事例では、開示されるデバイスおよびカートリッジの任意の所与の流体区画の容積は、約１ｐｌ～約１００ｍｌの範囲であってよい。一部の事例では、任意の所与の流体区画の容積は、少なくとも１ｐｌ、少なくとも５ｐｌ、少なくとも１０ｐｌ、少なくとも５０ｐｌ、少なくとも１００ｐｌ、少なくとも２００ｐｌ、少なくとも３００ｐｌ、少なくとも４００ｐｌ、少なくとも（ａｔ ｌｅａｔ）５００ｐｌ、少なくとも６００ｐｌ、少なくとも７００ｐｌ、少なくとも８００ｐｌ、少なくとも９００ｐｌ、少なくとも１ｎｌ、少なくとも５ｎｌ、少なくとも１０ｎｌ、少なくとも５０ｎｌ、少なくとも１００ｎｌ、少なくとも２００ｎｌ、少なくとも３００ｎｌ、少なくとも４００ｎｌ、少なくとも５００ｎｌ、少なくとも６００ｎｌ、少なくとも７００ｎｌ、少なくとも８００ｎｌ、少なくとも９００ｎｌ、少なくとも１μｌ、少なくとも５μｌ、少なくとも１０μ、少なくとも５０μｌ、少なくとも１００μｌ、少なくとも２００μｌ、少なくとも３００μｌ、少なくとも４００μｌ、少なくとも５００μｌ、少なくとも６００μｌ、少なくとも７００μｌ、少なくとも８００μｌ、少なくとも９００μｌ、少なくとも１ｍｌ、少なくとも２ｍｌ、少なくとも３ｍｌ、少なくとも４ｍｌ、少なくとも５ｍｌ、少なくとも６ｍｌ、少なくとも７ｍｌ、少なくとも８ｍｌ、少なくとも９ｍｌ、少なくとも１０ｍｌ、少なくとも２０ｍｌ、少なくとも３０ｍｌ、少なくとも４０ｍｌ、少なくとも５０ｍｌ、少なくとも６０ｍｌ、少なくとも７０ｍｌ、少なくとも８０ｍｌ、少なくとも９０ｍｌ、または少なくとも１００ｍｌであってよい。一部の事例では、任意の所与の流体区画の容積は、多くとも１００ｍｌ、多くとも９０ｍｌ、多くとも８０ｍｌ、多くとも７０ｍｌ、多くとも６０ｍｌ、多くとも５０ｍｌ、多くとも４０ｍｌ、多くとも３０ｍｌ、多くとも２０ｍｌ、多くとも１０ｍｌ、多くとも９ｍｌ、多くとも８ｍｌ、多くとも７ｍｌ、多くとも６ｍｌ、多くとも５ｍｌ、多くとも４ｍｌ、多くとも３ｍｌ、多くとも２ｍｌ、多くとも１ｍｌ、多くとも９００μｌ、多くとも８００μｌ、多くとも７００μｌ、多くとも６００μｌ 多くとも５００μｌ、多くとも４００μｌ、多くとも３００μｌ、多くとも２００μｌ、多くとも１００μｌ、多くとも５０μｌ、多くとも１０μｌ、多くとも５μｌ、多くとも１μｌ、多くとも９００ｎｌ、多くとも８００ｎｌ、多くとも７００ｎｌ、多くとも６００ｎｌ、多くとも５００ｎｌ、多くとも４００ｎｌ、多くとも３００ｎｌ、多くとも２００ｎｌ、多くとも１００ｎｌ、多くとも５０ｎｌ、多くとも１０ｎｌ、多くとも５ｎｌ、多くとも１ｎｌ、多くとも９００ｐｌ、多くとも８００ｐｌ、多くとも７００ｐｌ、多くとも６００ｐｌ、多くとも５００ｐｌ、多くとも４００ｐｌ、多くとも３００ｐｌ、多くとも２００ｐｌ、多くとも１００ｐｌ、多くとも５０ｐｌ、多くとも１０ｐｌ、多くとも５ｐｌ、または多くとも１ｐｌであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、任意の所与の流体区画の容積は、約８００μｌ～約２０ｍｌの範囲であってよい。当業者は、任意の所与の流体区画の容積は、この範囲内の任意の値、例えば約４．８ｍｌ、を有してよいことを認識されよう。一部の事例では、特定の流体区画の容積は、その区画固有の機能に応じて調節されてよい。

【0062】

細胞トランスフェクション区画：一部の事例では、１つまたは複数の流体区画が、当業者に公知の各種のトランスフェクション方法のうち任意のものを行うように構成された細胞トランスフェクション区画として機能してよい。例には、これらに限定されないが、化学的トランスフェクション、機械的トランスフェクション、エレクトロポレーション、フォトポレーション等が含まれる。一部の場合に、例えば細胞トランスフェクション区画がエレクトロポレーションを行うように構成される場合、流体区画は、追加的な構造的特徴、例えば、くびれた流体流路、または１つもしくは複数の対の電極、または光学的に透明な壁、を備えてよい。

【0063】

細胞選択区画：一部の事例では、１つまたは複数の流体区画が、単一細胞（例えば、付着性細胞または懸濁液細胞）が表面に付着させられ（または表面に係留され）、クローン細胞クラスタの形成を開始する、細胞選択区画として機能してよい。一部の事例では、細胞選択区画は、細胞付着を容易にするように、またはレーザに基づく光脱離もしくは光剥離を容易にするように設計された表面コーティング層を含むように構成されてよい。一部の事例では、細胞選択区画は、例えば撮像によって細胞成長が監視され得るように、少なくとも１つの光学的に透明な壁を備えて構成されてよい。一部の事例では、細胞選択区画は、例えば電気インピーダンス測定によって細胞成長が監視され得るように、少なくとも一対の電極を備えて構成されてよい。一部の事例では、細胞選択区画は、光学的に透明な壁と少なくとも一対の電極の両方を備えてよい。

【0064】

述べられたように、一部の事例では、細胞選択区画（またはその中の１つもしくは複数の壁もしくは表面）は、細胞付着を容易にするように、またはレーザに基づく光脱離もしくは光剥離を容易にするように設計された表面コーティング層を含むように構成されてよい。適切な表面コーティングの例には、これらに限定されないが、α－ポリリジンコーティング、コラーゲンコーティング、ポリ－ｌ－オルニチン、フィブロネクチンコーティング、およびラミニンコーティングが含まれる。一部の事例では、例えば開示されるデバイスまたはカートリッジが成人細胞に直接由来する人工多能性幹細胞（ｉＰＳＣ）に使用される場合、表面コーティングは、Ｓｙｎｔｈｅｍａｘ（商標）ビトロネクチンコーティング（Ｃｏｒｎｉｎｇ，Ｉｎｃ．、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）、および／またはｉＭａｔｒｉｘ－５１１組換えラミニンコーティング（Ｔａｋａｒａ Ｂｉｏ ＵＳＡ、Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）を含んでよい。一部の事例では、細胞選択区画（またはその中の１つもしくは複数の壁もしくは表面）は、細胞付着を容易にするための表面処置または表面コーティング層で処理されてよい。例には、これらに限定されないが、プラズマ処置が含まれる。

【0065】

一部の事例では、細胞選択区画は、下位区画、単一細胞トラップ、または単一細胞チャンバなどの内部構造を一切含まないこともある。一部の事例では、細胞選択区画は、個々の細胞が区画に分けられ得る、２つまたはそれより多い下位区画、単一細胞トラップ、または単一細胞チャンバを備えてよい。一部の事例では、細胞は、例えば、個々の細胞を捕らえるための流体力学的力、個々の細胞が係留される磁気ビーズおよび外部から印加される磁場、または個々の細胞を移動して位置付けるための光学ピンセットを使用して、下位区画、単一細胞トラップ、または単一細胞チャンバに導入されてよい。一部の事例では、細胞トランスフェクションは、例えば、レーザに基づくポレーション技術を使用して一時的に細胞膜を崩壊させ、細胞が存在している細胞培養培地または緩衝液中に溶解しているトランスフェクション剤が細胞に入れるようにすることにより、細胞選択区画内の下位区画、単一細胞トラップ、または単一細胞チャンバ内で行われてよい。

【0066】

下記でより詳細に解説されるように、当業者に公知の各種の細胞選択技術の任意のものが細胞選択区画内で行われてよい。一部の事例では、細胞選択区画が、クローン細胞増殖区画としても機能してよい。

【0067】

細胞増殖区画：一部の事例では、１つまたは複数の流体区画は、単一の細胞または小さなクローン細胞クラスタが１つまたは複数のサイクルの細胞成長および増殖にかけられる、クローン細胞増殖区画として機能してよい。一部の事例では、細胞選択区画は、細胞付着を容易にするように設計された表面コーティング層を含むように構成されてよい。一部の事例では、細胞増殖区画は、例えば撮像によって細胞成長が監視され得るように、少なくとも１つの光学的に透明な壁を備えて構成されてよい。一部の事例では、細胞増殖区画は、例えば電気インピーダンス測定によって細胞成長が監視され得るように、少なくとも一対の電極を備えて構成されてよい。一部の事例では、細胞増殖区画は、光学的に透明な壁と少なくとも一対の電極の両方を備えてよい。

【0068】

一部の事例では、細胞増殖区画（またはその中の１つもしくは複数の壁もしくは表面）は、細胞付着を容易にするように、または、例えば化学的手段、酵素的手段（例えばトリプシン処置）、レーザに基づく光脱離などを使用した細胞脱離を容易にするように設計された表面コーティング層および／または表面処置を備えてもよい。適切な表面コーティングの例には、これらに限定されないが、α－ポリリジンコーティング、コラーゲンコーティング、ポリ－ｌ－オルニチン、フィブロネクチンコーティング、およびラミニンコーティングが含まれる。一部の事例では、例えば開示されるデバイスまたはカートリッジが、成人細胞に直接由来する人工多能性幹細胞（ｉＰＳＣ）に使用される場合、表面コーティングは、Ｓｙｎｔｈｅｍａｘ（商標）ビトロネクチンコーティング（Ｃｏｒｎｉｎｇ，Ｉｎｃ．、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）、および／またはｉＭａｔｒｉｘ－５１１組換えラミニンコーティング（Ｔａｋａｒａ Ｂｉｏ ＵＳＡ、Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）を含んでよい。一部の事例では、細胞選択区画（またはその中の１つもしくは複数の壁もしくは表面）は、細胞付着を容易にするための表面処置または表面コーティング層で処置されてよい。例には、これらに限定されないが、プラズマ処置が含まれる。

【0069】

一部の実施形態では、細胞選択区画は、内側表面上の窪みのパターン、および／または内側表面上の基質のパターンを備える。ある実施形態では、細胞増殖区画が、内側表面上の窪みのパターン、および／または内側表面上の基質のパターンを備える。一部の実施形態では、基質はタンパク質基質である。ある実施形態では、窪みのパターンおよび／または基質のパターンは、区画内の細胞移動を防止するように構成される。パターンは、細胞が容易に付着する領域と、細胞が付着しにくい領域とからなるようなチャンバの中に確立することができる。細胞が付着する領域は、これらに限定されないが、ポリ－Ｄ－リジン（ＭＷ）、ポリ－Ｌ－オルニチン、ラミニン（Lamnin）、フィブロネクチン、およびビトロネクチンを含む、マイクロ印刷／型押しされた接着基質からなり得る。細胞が接着しにくい表面の非制限的な例には、シランコーティングおよび未処置の実験器具プラスチックなどの疎水性表面が含まれ、それらを使用して、そのような領域をポリスチレン、ＣＯＣ、ＣＯＰ、シランなどの未処置のプラスチックから構築することにより、細胞が付着しにくい領域を生成することができる。

【0070】

成長培地貯蔵部：一部の事例では、１つまたは複数の流体区画が、デバイス内の細胞培養を維持し、増殖するための新鮮な成長培地の供給源として機能する成長培地貯蔵部として機能してよい。一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジ内の成長培地貯蔵部は、気体透過性の膜を備えてよく、これは、閉じ込められた空気または他の気体が区画から除去されることを可能にし、また追加的に、デバイスの流体チャネルおよび流体区画を通して成長培地流体を流れさせるために区画に収容されている成長培地に圧力を加える際に、利用されてよい。

【0071】

廃棄物貯蔵部：一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジ内の１つまたは複数の流体区画は、使用済みの成長培地、またはデバイスの細胞トランスフェクション、細胞選択、および／もしくは細胞培養増殖区画から除去された他の流体を収容するための収納区画として機能する廃棄物貯蔵部として機能してよい。

【0072】

デバイスおよびカートリッジの製作および組立て：一部の事例では、開示されるデバイスおよびカートリッジは、単一の材料から一体構造として製作されてよい。一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、完成したデバイスを作り出すように共に接合またはその他の方法で固定された、２つまたはそれより多い構成要素の組立体を備えてよい。

【0073】

カートリッジは、当業者に公知の各種の技術および材料を使用して製作されてよい。一般に、カートリッジは、一連の別個の構成部品として製作され、その後、各種の機械的な組立てまたは接合技術のいずれかを使用して組み立てられ得る。適切な製作技術の例には、これらに限定されないが、フォトリソグラフィおよび化学エッチング、従来の機械加工、ＣＮＣ機械加工、射出成型、熱成形、３Ｄプリンティングが含まれる。カートリッジ構成部品が製作されると、それらは、ねじ、クリップ等を使用して機械的に組み立てられるか、または各種技術の任意のものを使用して、例えば、熱もしくは超音波接合／溶着、またはエポキシ系、アクリル系、シリコーン系、ＵＶ硬化性、ポリウレタン系、またはシアノアクリレート系の接着剤を含む、各種の接着剤もしくは接着フィルムの任意のものの使用を通じて、恒久的に接合されてよい（使用される材料の選択に応じて）。

【0074】

カートリッジ構成部品は、いくつかの適切な材料のうち任意のものを使用して製作されてよく、それらには、これらに限定されないが、シリコン、溶融シリカ、ガラス、各種ポリマー、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ；エラストマー）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリイミド、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エポキシ樹脂、のいずれか、または金属（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、ニッケル、クロム、およびチタン）、ｆｌｅｘｄｙｍが含まれる。

【0075】

述べられたように、一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジ（またはその中に含まれている１つもしくは複数の流体チャネルおよび／もしくは流体区画の１つもしくは複数の壁もしくは表面）は、光学的に透明な材料を使用して製作されてよい。そのような光学的に透明な窓、壁、または表面は、デバイス内での細胞の光学撮像（例えば蛍光撮像もしくは他の撮像技術を使用する）を容易にするように、またはデバイス内での細胞もしくは細胞処理ステップの光学的監視（例えば分光測定技術を使用する）を容易にするように、設計されてよい。一部の事例では、そのような光学的に透明な窓、壁、または表面は、デバイス内での細胞のレーザに基づく光脱離および／または光剥離の使用を容易にするように設計されてよい。一部の事例では、開示されるデバイスおよびカートリッジの光学的に透明な窓、壁または表面は、電磁スペクトルの紫外線（ＵＶ）、可視光、もしくは近赤外線（近ＩＲ）領域またはそれらの任意の組合せにおいて透明であってよい。一部の事例では、光学的に透明な窓、壁、または表面は、約３５５ｎｍを中心とする波長範囲で透明であってよい。一部の事例では、光学的に透明な窓、壁、または表面は、約７８５ｎｍを中心とする波長範囲で透明であってよい。一部の事例では、光学的に透明な窓、壁、または表面は、約１４４０ｎｍ～約１４５０ｎｍの波長範囲で透明であってよい。

【0076】

一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジの光学的に透明な窓、壁、または表面は、約２２０ｎｍ（ＵＶ光）～約１５００ｎｍ（ＩＲ光）を範囲とする波長において光の透過を可能にしてもよい。一部の事例では、透過光の波長は、少なくとも２２０ｎｍ、少なくとも２５０ｎｍ、少なくとも３００ｎｍ、少なくとも３５０ｎｍ、少なくとも４００ｎｍ、少なくとも４５０ｎｍ、少なくとも５００ｎｍ、少なくとも５５０ｎｍ、少なくとも６００ｎｍ、少なくとも６５０ｎｍ、少なくとも７００ｎｍ、少なくとも７５０ｎｍ、少なくとも８００ｎｍ、少なくとも８５０ｎｍ、少なくとも９００ｎｍ、少なくとも９５０ｎｍ、少なくとも１，０００ｎｍ、少なくとも１，１００ｎｍ、少なくとも１，２００ｎｍ、少なくとも１，３００ｎｍ、少なくとも１，４００ｎｍ、または少なくとも１，５００ｎｍであってよい。一部の事例では、透過光の波長は、多くとも１，５００ｎｍ、多くとも１，４００ｎｍ、多くとも１，３００ｎｍ、多くとも１，２００ｎｍ、多くとも１，１００ｎｍ、多くとも１，０００ｎｍ、多くとも９５０ｎｍ、多くとも９００ｎｍ、多くとも８５０ｎｍ、多くとも８００ｎｍ、多くとも７５０ｎｍ、多くとも７００ｎｍ、多くとも６５０ｎｍ、多くとも６００ｎ、多くとも５５０ｎｍ、多くとも５００ｎｍ、多くとも４５０ｎｍ、多くとも４００ｎｍ、多くとも３５０ｎｍ、多くとも３００ｎｍ、多くとも２５０ｎｍ、または多くとも２２０ｎｍであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、透過光の波長は、約４００ｎｍ～約９００ｎｍの範囲であってよい。当業者は、透過光の波長はこの範囲内の任意の値、例えば約８５５ｎｍ、を有してよいことを認識されよう。

【0077】

カートリッジの流体入口および／または流体出口は、外部計器との利便で漏れのない流体接続を提供するように設計されてよく、または、カートリッジとの間で細胞試料および試薬を手動で分注するための開口した貯蔵部の役割を果たしてもよい。入口および出口ポートコネクタのための利便な機械設計の例には、これらに限定されないが、ねじ式コネクタ、かしめコネクタ、ルアーロックコネクタ、ルアースリップまたは「スリップチップ（slip tip）」コネクタ、圧入コネクタ等が含まれる。一部の事例では、カートリッジの流体入口および／または流体出口は、カートリッジが計器内に位置付けられるときに開くまたは穿刺することができ、保管中に内部カートリッジ表面の汚染を防止する、および／またはカートリッジが計器から取り外されるときに流体がこぼれるのを防止する働きをする、キャップ、ばね付きのカバーもしくは覆い、相変化材料、またはポリマー膜をさらに備えてよい。

【0078】

一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジの全体的寸法（または「フットプリント」）は、長さおよび／または幅のいずれかにおいて約１０ｍｍ～約１５０ｍｍの範囲であってよい。一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、長さおよび／または幅のいずれかにおいて少なくとも１０ｍｍ、少なくとも１５ｍｍ、少なくとも２０ｍｍ、少なくとも２５ｍｍ、少なくとも３０ｍｍ、少なくとも３５ｍｍ、少なくとも４０ｍｍ、少なくとも４５ｍｍ、少なくとも５０ｍｍ、少なくとも５５ｍｍ、少なくとも６０ｍｍ、少なくとも６５ｍｍ、少なくとも７０ｍｍ、少なくとも７５ｍｍ、少なくとも８０ｍｍ、少なくとも８５ｍｍ、少なくとも９０ｍｍ、少なくとも９５ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１０５ｍｍ、少なくとも１０５ｍｍ、少なくとも１１０ｍｍ、少なくとも１１５ｍｍ、少なくとも１２０ｍｍ、少なくとも１２５ｍｍ、少なくとも１３０ｍｍ、少なくとも１３５ｍｍ、少なくとも１４０ｍｍ、少なくとも１４５ｍｍ、または少なくとも１５０ｍｍであってよい。一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、長さおよび／または幅のいずれかにおいて多くとも１５０ｍｍ、多くとも１４５ｍｍ、多くとも１４０ｍｍ、多くとも１３５ｍｍ、多くとも１３０ｍｍ、多くとも１２５ｍｍ、多くとも１２０ｍｍ、多くとも１１５ｍｍ、多くとも１１０ｍｍ、多くとも１０５ｍｍ、多くとも１００ｍｍ、多くとも９５ｍｍ、多くとも９０ｍｍ、多くとも８５ｍｍ、多くとも８０ｍｍ、多くとも７５ｍｍ、多くとも７０ｍｍ、多くとも６５ｍｍ、多くとも６０ｍｍ、多くとも５５ｍｍ、多くとも５０ｍｍ、多くとも４５ｍｍ、多くとも４０ｍｍ、多くとも３５ｍｍ、多くとも３０ｍｍ、多くとも２５ｍｍ、多くとも２０ｍｍ、多くとも１５ｍｍ、または多くとも１０ｍｍであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジの長さおよび／または幅は、約３０ｍｍ～約１３０ｍｍの範囲であってよい。当業者は、開示されるデバイスまたはカートリッジの長さおよび／または幅は、この範囲内の任意の値、例えば約１１２．５ｍｍ、を有してよいことを認識されよう。

【0079】

一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジの寸法は、約±０．００５ｍｍ～約±０．０５ｍｍの範囲の許容誤差（長さ、幅、および／または深さの）を有してよい。一部の事例では、任意の所与の寸法のこの許容誤差は、±０．００５ｍｍ、±０．００６ｍｍ、±０．００７ｍｍ、±０．００８ｍｍ、±０．００９ｍｍ、±０．０１ｍｍ、±０．０２ｍｍ、±０．０３ｍｍ、±０．０４ｍｍ、または±０．０５ｍｍ以内であってよい。当業者は、任意の所与の寸法のこの許容誤差は、この範囲内の任意の値、例えば約±０．００５５ｍｍ、を有してよいことを認識されよう。

【0080】

好ましい事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジの寸法または「フットプリント」は、他の製造者から入手可能な既存の試験所自動化機器、例えばマイクロプレート操縦ロボティクス、と適合するように、米国国家規格協会（ＡＮＳＩ）規格番号ＳＬＡＳ ４－２００４（Ｒ２０１２）に準拠してよい。それらの事例では、デバイスまたはカートリッジは、１２７．７６ｍｍ±０．５ｍｍの長さおよび８５．４８ｍｍ±０．５ｍｍの幅のフットプリントを有してよい。

【0081】

他のデバイスまたはカートリッジ構成部品：上記で述べられたように、一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、デバイスを通る流体流を制御するための内蔵された微小なまたは微細加工されたポンプまたは他の流体作動機構を含んでよい。適切な微小ポンプまたは流体作動機構の例には、これらに限定されないが、電気機械式もしくは空圧式作動の微小シリンジもしくはプランジャ機構、化学推進剤、空圧によってまたは外部ピストンによって作動される膜ダイヤフラムポンプ、空圧式作動の試薬パウチもしくは袋体、または電気浸透ポンプが含まれる。

【0082】

上記で述べられたように、一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、事前に充填された試薬を区画に分けるため、および／またはデバイスを通る流体流を制御するための微小なまたは微細加工された弁を含んでよい。適切な微小弁の例には、これらに限定されないが、溶融もしくは溶解させることができるワックスもしくはポリマーの栓または穿刺することができるポリマー膜を使用して製作されたワンショット「弁」、変形可能な膜を使用して構築されたピンチ弁、および変形可能な膜フラップを使用して構築された空圧、液圧、磁気、電磁気、または電気機械的（ソレノイド）作動の一方向弁、回転弁、ならびに微小仕切り弁が含まれる。

【0083】

一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、閉じ込められた空気または他の気体の排出路を提供するための通気孔を含んでよい。通気孔は、当業者に公知の各種技術に従って、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）または空気の毛管吸い上げを可能にするが水の浸透を阻止する他の疎水性材料からなる多孔栓を使用して、構築されてよい。通気孔は、疎水性のバリア材料を貫通した開口として構築されてもよく、その開口壁の濡れが、動作中に使用される圧力では発生しないようになっている。

【0084】

一般に、開示されるデバイスまたはカートリッジの機械的インターフェース機能は、外部の計器システムに対するカートリッジの、容易に取り外し可能であるが非常に正確で反復可能な位置決めを提供する。適切な機械的インターフェース機能には、これらに限定されないが、位置合わせピン、位置合わせガイド、機械的な止め部等が含まれる。

【0085】

一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、外部の温度制御モジュールに合わせるための温度制御構成要素または熱インターフェース特徴も含んでよい。適切な温度制御要素の例には、これらに限定されないが、抵抗加熱要素、微小赤外線放出光源、ペルティエ加熱または冷却デバイス、ヒートシンク、サーミスタ、熱電対等が含まれる。熱インターフェース特徴は通例、良好な熱伝導体である材料（例えば、銅、金、銀、アルミニウム等）から製作され、外部の加熱ブロックまたは冷却ブロックとの良好な熱接触をなすことが可能な１つまたは複数の平坦な表面を備えてよい。

【0086】

一部の事例では、開示されるデバイスもしくはカートリッジまたはその中に含まれている個々の流体区画の１つもしくは複数は、細胞の生存性を最適化し維持するためにデバイス内で成長させる細胞の微小環境を監視および規制するのに使用するための、１つまたは複数のセンサをさらに備えてよい。例には、これらに限定されないが、温度センサ、ｐＨセンサ、ガスセンサ（例えば、Ｏ_２センサ、ＣＯ_２センサ）、グルコースセンサ、光学センサ、電気化学センサ、光電子センサ、圧電センサ、またはそれらの任意の組合せが含まれる。

【0087】

上記で述べられたように、一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジ（またはその中に含まれる流体チャネルおよび／もしくは流体区画）は、追加的な構成要素または機能、例えば、顕微鏡観察または分光監視技術を容易にするための透明な光学窓、マイクロレンズ構成要素、または導光機能、灌流システムへの接続をなすための入口ポートおよび出口ポート、外部プロセッサまたは電源に電極やセンサを接続するための電気接続等、をさらに備えてよい。

【0088】

図１は、本開示の細胞トランスフェクション、選択、およびクローン増殖カートリッジのレイアウトの非制限的な例を提供する。デバイスは、細胞トランスフェクション区画（例えば、電極の対を備えているエレクトロポレーションチャンバ）と流体連通している入口（左上）を備え、その流体出口は、細胞選択区画への入口と流体連通している。細胞選択区画の出口は、弁（円形の特徴として示されている）と流体連通しており、弁は、細胞が望ましい遺伝子型を呈する細胞コロニーを特定するための遺伝子検査にかけられ得るように、細胞選択区画内の表面上で成長しているクローン細胞コロニーから脱離された細胞を取り出すための手段を提供する。弁は、細胞増殖区画の入口とも流体連通しており、それにより、遺伝子検査の結果に基づいて、選択されたクローン細胞コロニーからの残りの細胞が脱離されて細胞増殖区画に転送され得る。数サイクルの細胞成長および分割に続いて、細胞のクローン集団は、例えば、細胞増殖区画内の成長表面からそれらを脱離して、図１のデバイスの左下に描かれる出口から取り出すためのトリプシン処置により、細胞増殖区画から収穫されてよい。

【0089】

図２は、開示されるカートリッジの一例における、流体入口、流体出口、流体チャネルおよび流体区画（例えば、細胞のトランスフェクション、選択、および成長用、ならびに培養培地および廃棄物の収納用）のレイアウトの非制限的な図示を提供する。この非制限的な例では、培養培地は、培地貯蔵部から、細胞選択およびクローン細胞成長を行うために使用される流体区画（細胞培養チャンバ）に供給される。デバイスはまた、廃棄物貯蔵部と、培養培地貯蔵部、廃棄物貯蔵部、および細胞培養チャンバにアクセスするための入口および出口とを含んでいる。一部の事例では、流体入口および出口は、無菌培養条件を維持し、漏れを防止するために、図に示されるように隔壁を備えてよい。一部の事例では、デバイスは、１つまたは複数の流体区画、例えば、培養培地貯蔵部または廃棄物貯蔵部、に出入りする流体流を空圧制御するのに使用するための空圧アクセスポートを備えてよく、流体区画は、区画内に収容された流体に圧力をかけるために使用される可撓膜を備えてよい。一部の事例では、デバイスは、１つまたは複数の流体区画、例えば培養培地貯蔵部または廃棄物貯蔵部、に出入りする流体流を制御する遠心分離デバイスと共に使用されてよい。一部の事例では、デバイスは、流体区画に入る、流体区画から出る、もしくは流体区画間の流体の流れを制御する、またはデバイスに細胞を導入するもしくはデバイスから細胞を取り出すのに使用される、１つまたは複数の流体弁を備えてよい。

【0090】

図３Ａ～３Ｄは、部分的に組み立てられた、および完全に組み立てられた、本開示の細胞トランスフェクション、選択、およびクローン増殖カートリッジの図を提供する。図３Ａは、丸い培養エリアおよび埋め込まれたアルミニウム電極と共に示されたエレクトロポレーションチャンバを有する、成型されたＰＤＭＳチップの写真を提供する。図３Ｂは、カートリッジの図解を提供し、このカートリッジは、基板および取り付けられた細胞選択チャンバと、細胞増殖チャンバと、成長培地貯蔵部と、廃棄物貯蔵部と、検査のために選択区画から細胞を取り出せるようにする細胞選択チャンバの出口および細胞増殖チャンバの入口と流体電通している弁とを備えている。図３Ｃは、試作品カートリッジの写真を提供し、このカートリッジは、基板および取り付けられた細胞選択チャンバと、細胞増殖チャンバと、成長培地貯蔵部と、廃棄物貯蔵部と、遺伝子検査のために選択区画から細胞を取り出せるようにする細胞選択チャンバの出口および細胞増殖チャンバの入口と流体連通している弁とを備えている。図３Ｄは、培地および廃棄物貯蔵部を含む、組み立てられたカートリッジの写真を提供する。

【0091】

使用の方法：図４は、本開示の細胞トランスフェクション、選択、およびクローン増殖カートリッジ内で行われるプロセスステップの非制限的な例を提供する。開示されるデバイスおよびカートリッジは、試薬の消費および空間要件を最小に抑えながら、少数の入力細胞を使用して高い効率で遺伝子組み換え細胞のクローン集団を生成することを可能にする。開示されるデバイスまたはカートリッジ内で行われるプロセスステップは、以下を含んでよい。（ｉ）細胞トランスフェクション（例えば、エレクトロポレーションまたは当業者に公知のいくつかの他のトランスフェクション機序のうちの任意のものを使用する）、（ｉｉ）細胞付着およびコロニー形成（一部の事例では、細胞は、表面上ではなく懸濁液中またはゲル状のマトリクス中で成長させてよい）、（ｉｉｉ）細胞選択、（ｉｖ）検査のための部分的なコロニー脱離および細胞取り出し（カートリッジおよびシステムの構成に応じた必要に応じたステップ）、（ｖ）細胞剥離、（ｖｉ）１つもしくは複数の選択された細胞コロニーのクローン増殖、（ｖｉｉ）選択された細胞コロニーの脱離および別個の細胞増殖チャンバへの転送（カートリッジおよびシステムの構成に応じた必要に応じたステップ）、（ｖｉｉｉ）細胞成長の監視、ならびに（ｉｘ）細胞脱離およびクローン細胞集団の収穫、またはそれらの任意の組合せ。

【0092】

細胞トランスフェクション：一部の事例では、開示されるデバイスおよびカートリッジは、当業者に公知の各種の細胞トランスフェクション技術のうち任意のものを行うように構成され得る、少なくとも１つの細胞トランスフェクション区画を備える。例には、これらに限定されないが、化学的トランスフェクション、機械的トランスフェクション（スクイージング）、エレクトロポレーション、レーザ誘起フォトポレーション、針を用いたポレーション、インペールフェクション（impalefection）、マグネトフェクション、ソノポレーション、またはそれらの任意の組合せが含まれ、細胞トランスフェクション区画の構成は、選択された特定のトランスフェクション技術（または技術の組合せ）の要件を満たすように設計される。一部の事例では、細胞トランスフェクション区画は、デバイス内の他の流体チャネルの寸法と同じまたは異なる寸法の流体チャネルであってよい。一部の事例では、細胞トランスフェクションは、細胞選択、細胞脱離、および／もしくは剥離、または細胞増殖プロセスステップの１つまたは複数と同じ区画で行われてよい。

【0093】

化学的トランスフェクション：一部の事例では、化学的トランスフェクションは、例えば、単に、化学的トランスフェクション試薬（例えば、一時的に細胞膜を崩壊させる、または核酸と結合して細胞膜を介した移送を容易にする、リン酸カルシウム、デンドリマー、ジエチルエタノールアミン（ＤＥＡＥ）－デキストランまたはポリエチレンイミン（ＰＥＩ）などのカチオン性ポリマー等）を導入して、それを、細胞入口チャネルを通じて導入された細胞懸濁液と混合するための別個の流体チャネルを設けることにより実施されてよい。

【0094】

機械的トランスフェクション：一部の事例では、機械的トランスフェクション（スクイージング）は、例えば、流体チャネル内にくびれ部を設けて、それを通じて、細胞膜が一時的に崩壊されるような適切な速度で細胞を流れさせ、それにより、細胞と同じ培地中に懸濁しているトランスフェクション剤が細胞膜を通過できるようにすることにより実施されてよい。一部の事例では、細胞膜を機械的に崩壊させるために使用されるくびれ部は、幅、高さ、または直径が約１マイクロメートル（μｍ）～約１０マイクロメートルの範囲であってよい。一部の事例では、くびれ部は、幅、高さ、または直径が少なくとも１μｍ、少なくとも２μｍ、少なくとも３μｍ、少なくとも４μｍ、少なくとも５μｍ、少なくとも６μｍ、少なくとも７μｍ、少なくとも８μｍ、少なくとも９μｍ、または少なくとも１０μｍであってよい。一部の事例では、くびれ部は、幅、高さ、または直径が多くとも１０μｍ、多くとも９μｍ、多くとも８μｍ、多くとも７μｍ、多くとも６μｍ、多くとも５μｍ、多くとも４μｍ、多くとも３μｍ、多くとも２μｍ、または多くとも１μｍであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、くびれ部は、幅、高さ、または直径が約２μｍ～約８μｍの範囲であってよい。当業者は、くびれ部は、この範囲内の任意の値、例えば約７．６μｍの幅、高さ、または直径、を有してよいことを認識されよう。

【0095】

一部の事例では、くびれ部は、くびれ部を通る流体流および細胞移送の方向における、約１μｍ～約５０μｍの範囲の長さまたは寸法を有してよい。一部の事例では、くびれ部の長さは、少なくとも１μｍ、少なくとも２μｍ、少なくとも３μｍ、少なくとも４μｍ、少なくとも５μｍ、少なくとも６μｍ、少なくとも７μｍ、少なくとも８μｍ、少なくとも９μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも１５μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも３０μｍ、少なくとも４０μｍ、または少なくとも５０μｍであってよい。一部の事例では、くびれ部の長さは、多くとも５０μｍ、多くとも４０μｍ、多くとも３０μｍ、多くとも２０μｍ、多くとも１５μｍ、多くとも１０μｍ、多くとも９μｍ、多くとも８μｍ、多くとも７μｍ、多くとも６μｍ、多くとも５μｍ、多くとも４μｍ、多くとも３μｍ、多くとも２μｍ、または多くとも１μｍであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、くびれ部の長さは、約５μｍ～約１５μｍの範囲であってよい。当業者は、くびれ部の長さは、この範囲内の任意の値、例えば約２２．５μｍ、を有してよいことを認識されよう。

【0096】

一部の事例では、機械的トランスフェクションを行うために使用される１つまたは複数のくびれ部を備えた流体チャネルまたは流体区画は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１，０００個、またはそれより多いくびれ部を直列および／または並列に備えてよい。一部の事例では、機械的トランスフェクションを行うために使用される１つまたは複数のくびれ部を備えた流体チャネルまたは流体区画は、この範囲内の任意の数のくびれ部（直列および／または並列）、例えば２２個のくびれ部、を含んでよい。

【0097】

一部の事例では、機械的トランスフェクションを行うために使用されるくびれ部に、細胞が約１ｍｍ／秒～約１，４００ｍｍ／秒の範囲の流量または速度で通されてよい。一部の事例では、速度は、少なくとも１ｍｍ／秒、少なくとも１０ｍｍ／秒、少なくとも２０ｍｍ／秒、少なくとも３０ｍｍ／秒、少なくとも４０ｍｍ／秒、少なくとも５０ｍｍ／秒、少なくとも６０ｍｍ／秒、少なくとも７０ｍｍ／秒、少なくとも８０ｍｍ／秒、少なくとも９０ｍｍ／秒、少なくとも１００ｍｍ／秒、少なくとも２００ｍｍ／秒、少なくとも３００ｍｍ／秒、少なくとも４００ｍｍ／秒、少なくとも５００ｍｍ／秒、少なくとも６００ｍｍ／秒、少なくとも７００ｍｍ／秒、少なくとも８００ｍｍ／秒、少なくとも９００ｍｍ／秒、少なくとも１，０００ｍｍ／秒、少なくとも１，１００ｍｍ／秒 少なくとも１，２００ｍｍ／秒、少なくとも１，３００ｍｍ／秒、または少なくとも１，４００ｍｍ／秒であってよい。一部の事例では、速度は、多くとも１，４００ｍｍ／秒、多くとも１，３００ｍｍ／秒、多くとも１，２００ｍｍ／秒、多くとも１，１００ｍｍ／秒、多くとも１，０００ｍｍ／秒、多くとも９００ｍｍ／秒、多くとも８００ｍｍ／秒、多くとも７００ｍｍ／秒、多くとも６００ｍｍ／秒、多くとも５００ｍｍ／秒、多くとも４００ｍｍ／秒、多くとも３００ｍｍ／秒、多くとも２００ｍｍ／秒、多くとも１００ｍｍ／秒、多くとも９０ｍｍ／秒、多くとも８０ｍｍ／秒、多くとも７０ｍｍ／秒、多くとも６０ｍｍ／秒、多くとも５０ｍｍ／秒、多くとも４０ｍｍ／秒、多くとも３０ｍｍ／秒、多くとも２０ｍｍ／秒、多くとも１５ｍｍ／秒、多くとも１０ｍｍ／秒、または多くとも１ｍｍ／秒であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、速度は、約１０ｍｍ／秒～約１，０００ｍｍ／秒の範囲であってよい。当業者は、速度はこの範囲内の任意の値、例えば約２４ｍｍ／秒、を有してよいことを認識されよう。

【0098】

一部の事例では、細胞トランスフェクションチャンバ（または流体チャネル）は、電極間を通る細胞が、細胞膜を一時的に崩壊させてトランスフェクション剤が細胞に入ることを可能にする電場にさらされるような、適正な寸法および／または間隔である少なくとも一対の電極を備えてよい。

【0099】

エレクトロポレーション：一部の事例では、細胞トランスフェクション区画または流体チャネルは、電極間を通る細胞のエレクトロポレーションを行うように構成された少なくとも一対の電極を備えてよい。一部の事例では、細胞トランスフェクション区画は、個々の電極の対の間を通る細胞のエレクトロポレーションを行うように構成された、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０個、または１０個より多い対の電極を備えてよい。一部の事例では、２つまたはそれより多い対の電極が直列に配置されてよい。一部の事例では、２つまたはそれより多い対の電極が並列に配置されてよい。

【0100】

一部の事例では、エレクトロポレーションを行う目的で細胞が曝露される電極の対のうちの各電極の表面積は、約０．００１ｍｍ^２～約１００ｍｍ^２の範囲であってよい。一部の事例では、電極の対の各電極の表面積が同じであってよい。一部の事例では、電極の対の各電極の表面積が異なってよい。一部の事例では、各電極の表面積は、少なくとも０．００１ｍｍ^２、少なくとも０．０１ｍｍ^２、少なくとも０．１ｍｍ^２、少なくとも０．２ｍｍ^２、少なくとも０．３ｍｍ^２、少なくとも０．４ｍｍ^２、少なくとも０．５ｍｍ^２、少なくとも０．６ｍｍ^２、少なくとも０．７ｍｍ^２、少なくとも０．８ｍｍ^２、少なくとも０．９ｍｍ^２、少なくとも１．０ｍｍ^２、少なくとも１．５ｍｍ^２、少なくとも２．０ｍｍ^２、少なくとも２．５ｍｍ^２、少なくとも３．０ｍｍ^２、少なくとも３．５ｍｍ^２、少なくとも４．０ｍｍ^２、少なくとも４．５ｍｍ^２、少なくとも５ｍｍ^２、少なくとも１０ｍｍ^２、少なくとも２０ｍｍ^２、少なくとも３０ｍｍ^２、少なくとも４０ｍｍ^２、少なくとも５０ｍｍ^２、少なくとも６０ｍｍ^２、少なくとも７０ｍｍ^２、少なくとも８０ｍｍ^２、少なくとも９０ｍｍ^２、または少なくとも１００ｍｍ^２であってよい。一部の事例では、各電極の表面積は、多くとも１００ｍｍ^２、多くとも９０ｍｍ^２、多くとも８０ｍｍ^２、多くとも７０ｍｍ^２、多くとも６０ｍｍ^２、多くとも５０ｍｍ^２、多くとも４０ｍｍ^２、多くとも３０ｍｍ^２、多くとも２０ｍｍ^２、多くとも１０ｍｍ^２、多くとも５ｍｍ^２、多くとも４．５ｍｍ^２、多くとも４．０ｍｍ^２、多くとも３．５ｍｍ^２、多くとも３．０ｍｍ^２、多くとも２．５ｍｍ^２、多くとも２．０ｍｍ^２、多くとも１．５ｍｍ^２、多くとも１．０ｍｍ^２、多くとも０．９ｍｍ^２、多くとも０．８ｍｍ^２、多くとも０．７ｍｍ^２、多くとも０．６ｍｍ^２、多くとも０．５ｍｍ^２、多くとも０．４ｍｍ^２、多くとも０．３ｍｍ^２、多くとも０．２ｍｍ^２、多くとも０．１ｍｍ^２、多くとも０．０１ｍｍ^２、または多くとも０．００１ｍｍ^２であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、各電極の表面積は、約０．１ｍｍ^２～約０．９ｍｍ^２の範囲であってよい。当業者は、各電極の表面積は、この範囲内の任意の値、例えば約０．６６ｍｍ^２、を有してよいことを認識されよう。

【0101】

一部の事例では、電極対の電極同士の間の離間距離は、約１０μｍ～約１０ｍｍの範囲であってよい。一部の事例では、電極の第１の対の電極間の離間距離と、電極の第２の対の電極間の離間距離とが同じであってよい。一部の事例では、電極の第１の対の電極間の離間距離と、電極の第２の対の電極間の離間距離とが異なってよい。一部の事例では、電極の対の電極間の離間距離は、少なくとも１０μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも３００μｍ、少なくとも４００μｍ、少なくとも５００μｍ、少なくとも６００μｍ、少なくとも７００μｍ、少なくとも８００μｍ、少なくとも９００μｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、少なくとも３ｍｍ、少なくとも４ｍｍ、少なくとも５ｍｍ、少なくとも６ｍｍ、少なくとも７ｍｍ、少なくとも８ｍｍ、少なくとも９ｍｍ、または少なくとも１０ｍｍであってよい。一部の事例では、電極の対の電極間の離間距離は、多くとも１０ｍｍ、多くとも９ｍｍ、多くとも８ｍｍ、多くとも７ｍｍ、多くとも６ｍｍ、多くとも５ｍｍ、多くとも４ｍｍ、多くとも３ｍｍ、多くとも２ｍｍ、多くとも１ｍｍ、多くとも９００μｍ、多くとも８００μｍ、多くとも７００μｍ、多くとも６００μｍ、多くとも５００μｍ、多くとも４００μｍ、多くとも３００μｍ、多くとも２００μｍ、多くとも１００μｍ、多くとも５０μｍ、または多くとも１０μｍであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、電極の対の電極間の離間距離は、約１００μｍ～約２ｍｍの範囲であってよい。当業者は、電極の対の電極間の離間距離は、この範囲内の任意の値、例えば約７８５μｍ、を有してよいことを認識されよう。

【0102】

一部の事例では、電極の対の電極間に印加される電圧差（またはその絶対値）は、約１０^－５ボルト～約２，０００ボルトの範囲であってよい。一部の事例では、電極の第１の対の電極間に印加される電圧差と、電極の第２の対の電極間に印加される電圧差とが同じであってよい。一部の事例では、電極の第１の対の電極間に印加される電圧差と、電極の第２の対の電極間に印加される電圧差とが異なっていてよい。一部の事例では、電極の対の電極間に印加される電圧差は、少なくとも１０^－５ボルト、少なくとも１０^－４ボルト、少なくとも１０^－３ボルト、少なくとも１０^－２ボルト、少なくとも１０^－１ボルト、少なくとも１ボルト、少なくとも１０ボルト、少なくとも５０ボルト、少なくとも１００ボルト、少なくとも２００ボルト、少なくとも３００ボルト、少なくとも４００ボルト、少なくとも５００ボルト、少なくとも６００ボルト、少なくとも７００ボルト、少なくとも８００ボルト、少なくとも９００ボルト、少なくとも１，０００ボルト、少なくとも１，２００ボルト、少なくとも１，４００ボルト、少なくとも１，６００ボルト、少なくとも１，８００ボルト、または少なくとも２，０００ボルトであってよい。一部の事例では、電極の対の電極間に印加される電圧差は、多くとも２，０００ボルト、多くとも１，８００ボルト、多くとも１，６００ボルト、多くとも１，４００ボルト、多くとも１，２００ボルト、多くとも１，０００ボルト、多くとも９００ボルト、多くとも８００ボルト、多くとも７００ボルト、多くとも６００ボルト、多くとも５００ボルト、多くとも４００ボルト、多くとも３００ボルト、多くとも２００ボルト、多くとも１００ボルト、多くとも５０ボルト、多くとも１０ボルト、多くとも１ボルト、多くとも１０^－１ボルト、多くとも１０^－２ボルト、多くとも１０^－３ボルト、多くとも１０^－４ボルト、または多くとも１０^－５ボルトであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、電極の対の電極間に印加される電圧差 電極の対の電極間の離間距離は、約１００ボルト～約８００ボルトの範囲であってよい。当業者は、電極の対の電極間に印加される電圧差は、この範囲内の任意の値、例えば約７５６ボルト、を有してよいことを認識されよう。

【0103】

一部の事例では、細胞のエレクトロポレーションに使用される電場強度（またはその絶対値）は、約０ボルト／ｃｍ～約２，０００ボルト／ｃｍの範囲であってよい。一部の事例では、電場強度は、少なくとも０ボルト／ｃｍ、少なくとも５０ボルト／ｃｍ、少なくとも１００ボルト／ｃｍ、少なくとも１５０ボルト／ｃｍ、少なくとも２００ボルト／ｃｍ、少なくとも２５０ボルト／ｃｍ、少なくとも３００ボルト／ｃｍ、少なくとも３５０ボルト／ｃｍ、少なくとも４００ボルト／ｃｍ、少なくとも４５０ボルト／ｃｍ、少なくとも５００ボルト／ｃｍ、少なくとも５５０ボルト／ｃｍ、少なくとも６００ボルト／ｃｍ、少なくとも６５０ボルト／ｃｍ、少なくとも７００ボルト／ｃｍ、少なくとも７５０ボルト／ｃｍ、少なくとも８００ボルト／ｃｍ、少なくとも８５０ボルト／ｃｍ、少なくとも９００ボルト／ｃｍ、少なくとも９５０ボルト／ｃｍ、少なくとも１０００ボルト／ｃｍ、少なくとも１，１００ボルト／ｃｍ、少なくとも１，２００ボルト／ｃｍ、少なくとも１，３００ボルト／ｃｍ、少なくとも１，４００ボルト／ｃｍ、少なくとも１，５００ボルト／ｃｍ、少なくとも１，６００ボルト／ｃｍ、少なくとも１，７００ボルト／ｃｍ、少なくとも１，８００ボルト／ｃｍ、少なくとも１，９００ボルト／ｃｍ、または少なくとも２，０００ボルト／ｃｍであってよい。一部の事例では、電場強度は、多くとも２，０００ボルト／ｃｍ、多くとも１，９００ボルト／ｃｍ、多くとも１，８００ボルト／ｃｍ、多くとも１，７００ボルト／ｃｍ、多くとも１，６００ボルト／ｃｍ、多くとも１，５００ボルト／ｃｍ、多くとも１，４００ボルト／ｃｍ、多くとも１，３００ボルト／ｃｍ、多くとも１，２００ボルト／ｃｍ、多くとも１，１００ボルト／ｃｍ、多くとも１，０００ボルト／ｃｍ、多くとも９５０ボルト／ｃｍ、多くとも９００ボルト／ｃｍ、多くとも８５０ボルト／ｃｍ、多くとも８００ボルト／ｃｍ、多くとも７５０ボルト／ｃｍ、多くとも７００ボルト／ｃｍ、多くとも６５０ボルト／ｃｍ、多くとも６００ボルト／ｃｍ、多くとも５５０ボルト／ｃｍ、多くとも５００ボルト／ｃｍ、多くとも４５０ボルト／ｃｍ、多くとも４００ボルト／ｃｍ、多くとも３５０ボルト／ｃｍ、多くとも３００ボルト／ｃｍ、多くとも２５０ボルト／ｃｍ、多くとも２００ボルト／ｃｍ、多くとも１５０ボルト／ｃｍ、多くとも１００ボルト／ｃｍ、多くとも５０ボルト／ｃｍ、または多くとも０ボルト／ｃｍであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、電場強度は、約１００ボルト／ｃｍ～約１，８００ボルト／ｃｍの範囲であってよい。当業者は、電場強度は、この範囲内の任意の値、例えば約１，８７５ボルト／ｃｍ、を有してよいことを認識されよう。

【0104】

一部の事例では、細胞は、約０．１ｍｍ／秒～約１００ｍｍ／秒の範囲の流量または速度で、１つまたは複数の対の電極を通して移送されてよい。一部の事例では、速度は、少なくとも０．１ｍｍ／秒、少なくとも１ｍｍ／秒、少なくとも５ｍｍ／秒、少なくとも１０ｍｍ／秒、少なくとも２０ｍｍ／秒、少なくとも３０ｍｍ／秒、少なくとも４０ｍｍ／秒、少なくとも５０ｍｍ／秒、少なくとも６０ｍｍ／秒、少なくとも７０ｍｍ／秒、少なくとも８０ｍｍ／秒、少なくとも９０ｍｍ／秒、または少なくとも１００ｍｍ／秒であってよい。一部の事例では、速度は多くとも１００ｍｍ／秒、多くとも９０ｍｍ／秒、多くとも８０ｍｍ／秒、多くとも７０ｍｍ／秒、多くとも６０ｍｍ／秒、多くとも５０ｍｍ／秒、多くとも４０ｍｍ／秒、多くとも３０ｍｍ／秒、多くとも２０ｍｍ／秒、多くとも１５ｍｍ／秒、多くとも１０ｍｍ／秒、多くとも５ｍｍ／秒、多くとも１ｍｍ／秒、または多くとも０．１ｍｍ／秒であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、速度は約１ｍｍ／秒～約２０ｍｍ／秒の範囲であってよい。当業者は、速度はこの範囲内の任意の値、例えば約１７ｍｍ／秒、を有してよいことを認識されよう。

【0105】

レーザ誘起フォトポレーション：一部の事例では、細胞トランスフェクション区画（または流体チャネル）は、フォトポレーション、例えばレーザ誘起フォトポレーション、を行うように構成されたレーザ光ビームまたは他の光源への光学的アクセスを提供する少なくとも１つの光学的に透明な壁を備えてよい。フォトポレーションは、集束した、連続的な、またはパルス化されたレーザ光を単独で、または感光性を与えるナノ粒子との組合せで使用して、細胞膜に局所化された一過性の細孔を生成することに基づく［例えばR. Xiong, et al. (2016), “Laser-Assisted Photoporation: Fundamentals, Technological Advances and Applications”, Advances in Physics, 1(4):596-620を参照］。電磁スペクトルの紫外線（ＵＶ）、可視光、または近赤外線（近ＩＲ）領域で動作するレーザを使用して、光熱的、光力学的および／または光化学的効果を通じて、集束したレーザビーム（通例は１～１０μｍ直径の焦点を備える）により、最大数百ナノメートルの直径の細孔を細胞膜に形成することができる。適切なレーザ波長の例には、これに限定されないが、表１にリストされるものが含まれる。

【表1】

【0106】

一部の事例では、１つまたは複数のレーザが、レーザ誘起フォトポレーションを行うために使用されてよい。一部の事例では、使用されるレーザの１つまたは複数が、連続波レーザであってよい。一部の事例では、使用されるレーザの１つまたは複数が、パルス化されたレーザであってよい。選択されるレーザのタイプおよびパルスを生成するために使用される技術（例えば、モード同期固体レーザ、Ｑスイッチ固体レーザ、または利得スイッチ半導体レーザ）に応じて、レーザパルス周波数は、１Ｈｚ未満から１００ＧＨｚ超の範囲であり得る。同様に、選択されるレーザのタイプおよびパルスを生成するために使用される技術に応じて、レーザパルス幅は、１マイクロ秒超から１００フェムト秒未満の範囲であり得る。一部の事例では、例えばフォトポレーションを行うために使用されるレーザは、例えば約５５０ピコ秒未満のパルス長をもつ約１，０６４ｎｍのパルス光を生成してよい。

【0107】

一部の事例では、下記でより詳細に解説されるように、開示されるデバイスまたはカートリッジ内でレーザ誘起フォトポレーションを行うために使用されるレーザは、光脱離および／または光剥離を行うために使用されるレーザと同じであってよく、動作モードは、レーザの平均パワー設定、ピークパワー設定、パルス周波数、パルス継続時間（パルス幅）、曝露時間、またはそれらの任意の組合せの１つまたは複数を調整することによって切り替えられてよい。

【0108】

針を用いたポレーション：一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジの細胞トランスフェクション区画が、針を用いたポレーションを行うために構成されてよく、その場合は例えば、１つまたは複数のマイクロニードルを使用して、細胞膜を穿孔する、および／または細胞の内部にトランスフェクション剤を注入する。一部の事例では、細胞トランスフェクション区画は、容易にアクセスすることが可能な、デバイスまたはカートリッジの開口領域を備えてよい。一部の事例では、細胞トランスフェクション区画は、区画の内部へのアクセスを可能にするように取り外し可能な蓋で封止される区画を備えてよい。一部の事例では、個々の細胞をトランスフェクションのために狙いをつけ、マイクロニードルを案内するために、顕微鏡および／またはマイクロマニピュレータが使用されてよい。

【0109】

インペールフェクション：一部の事例では、細胞トランスフェクション区画が、インペールフェクションを行うために構成されてよい。インペールフェクションは、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、またはナノワイヤなどのナノ材料を使用して、細胞内区画にトランスフェクション剤を送達する方法である。一部の事例では、針状のナノ構造が細胞トランスフェクション区画内の表面上に合成されて、細胞内送達を目的とするトランスフェクション剤、例えば指定の遺伝子を含有するプラスミドＤＮＡ、で被覆されてよい。細胞トランスフェクション区画に導入される細胞は、表面上に沈降し得、または、表面に押し付けられてナノ構造によって刺通（impale）およびトランスフェクションされ、それによって送達された遺伝子の発現を生じさせてよい。

【0110】

マグネトフェクション：一部の事例では、細胞トランスフェクション区画は、ＯＺ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ、ＣＡ）によって商用化されている技術であるマグネトフェクションを行うために構成されてよい。マグネトフェクションは、磁場を使用してトランスフェクション剤を含有している磁気粒子を引き寄せ、それらを目標細胞内に引き込む。トランスフェクション剤、例えば核酸分子は、カチオン性磁気ナノ粒子と会合し、次いでそれらの分子複合体が濃縮され、適切な磁場を使用して細胞膜を通して移送されて細胞に入れられ、高いトランスフェクション効率をもたらす高用量のトランスフェクション剤の送達を提供する。

【0111】

ソノポレーション：一部の事例では、細胞トランスフェクション区画が、ソノポレーション（細胞音波破壊）を行うために構成されてよい。ソノポレーションは、マイクロ泡の超音波機械的振動および音響キャビテーションを利用して、細胞形質膜の浸透性を変え、それによってＤＮＡ分子などのトランスフェクション剤の細胞内への取り込みを可能にする。この技術のトランスフェクション効率は、エレクトロポレーションを使用して達成されるものと同等またはそれより良いものであり得るが、低周波数（＜１ＭＨｚ）の超音波に長く曝露すると破裂および細胞死につながることが示されており、そのため、得られた細胞生存性も調査されなければならない。一部の事例では、ソノポレーションは、市販のソノポレータ（sonoporator）を使用して実施されてよい。一部の事例では、ソノポレーションは、内蔵された圧電トランスデューサを使用して、開示されるデバイスまたはカートリッジ内で実施されてよい。

【0112】

細胞付着およびコロニー形成：一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、細胞トランスフェクション区画と流体連通しており、トランスフェクションステップ後に細胞が導入される、少なくとも１つの細胞選択区画を備える。複数の個々のトランスフェクションされた細胞が導入され、細胞選択区画内の表面（例えば「成長表面」）に付着させられ、その後、小さいクローン細胞コロニーを形成するために数サイクルの成長および分割を経ることができるようにされる。一部の事例では、細胞の二つ組または三つ組が意図せずに導入されて、細胞選択区画内の表面に付着させられることがあり、それらは、結果得られる細胞コロニーがすべて単一の遺伝子型の細胞からなることを確実にするために、取り出されるまたは破壊され得る（例えば、下記でより詳細に説明されるように、レーザ光剥離技術を使用して）。

【0113】

一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、付着性の細胞系から細胞のクローン集団を生成するために使用されてよい。そのような事例では、付着性細胞の懸濁液が初期濃度でデバイスまたはカートリッジに導入され、細胞トランスフェクション区画内でトランスフェクションされ、次いで細胞選択区画に導入され、沈降して、細胞選択区画内の１つまたは複数の成長表面に付着を形成することを許される。一部の事例では、成長表面は、例えばガラス、溶融シリカ、シリコン、またはポリマー表面を含んでよい。一部の事例では、成長表面は、例えばガラス、溶融シリカ、シリコン、またはポリマーからなる、下にある表面に適用された１つまたは複数のコーティング層を備えてよい。一部の事例では、１つまたは複数のコーティング層は、成長表面への付着性細胞の付着を容易にするように構成されてよい。一部の事例では、１つまたは複数のコーティング層は、例えば酵素処置、光分解技術、またはレーザ光脱離技術を使用する、後の遺伝子検査または収穫のために後に行われるクローン細胞コロニーのすべてまたは一部の脱離を容易にするように構成されてよい。適切なコーティングの例には、これらに限定されないが、α－ポリリジンコーティング、コラーゲンコーティング、ポリ－ｌ－オルニチンコーティング、フィブロネクチンコーティング、ラミニンコーティング、シランコーティング、または酵素固有の基質（例えば、特定のプロテアーゼによって認識されるペプチド配列）もしくは光切断可能なリンカー分子を含むコーティングが含まれる。一部の事例では、例えば開示されるデバイスまたはカートリッジが、成人細胞に直接由来する人工多能性幹細胞（ｉＰＳＣ）に使用される場合、表面コーティングは、Ｓｙｎｔｈｅｍａｘ（商標）ビトロネクチンコーティング（Ｃｏｒｎｉｎｇ，Ｉｎｃ．、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）、および／またはｉＭａｔｒｉｘ－５１１組換えラミニンコーティング（Ｔａｋａｒａ Ｂｉｏ ＵＳＡ、Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）を含んでよい。

【0114】

一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジは、懸濁液細胞系から細胞のクローン集団を生成するために使用されてよい。そのような事例では、通常は溶液中で成長する細胞の懸濁液が初期濃度でデバイスまたはカートリッジに導入され、細胞トランスフェクション区画内でトランスフェクションされ、次いで細胞選択区画に導入され、沈降して、細胞選択区画内の１つまたは複数の成長表面に付着を形成することを許される。一部の事例では、成長表面は、例えばガラス、溶融シリカ、シリコン、またはポリマー表面を含んでよい。一部の事例では、成長表面は、例えばガラス、溶融シリカ、シリコン、またはポリマーからなる、下にある表面に適用された１つまたは複数のコーティング層を備えてよい。一部の事例では、１つまたは複数のコーティング層は、成長表面への懸濁液細胞の付着を容易にするように構成されてよい。一部の事例では、１つまたは複数のコーティング層は、例えば酵素処置、光分解技術、またはレーザ光脱離技術を使用する、後の遺伝子検査または収穫のために後に行われるクローン細胞コロニーのすべてまたは一部の脱離を容易にするように構成されてよい。そのような事例における適切な成長表面コーティングの例には、これらに限定されないが、α－ポリリジンコーティング、コラーゲンコーティング、ポリ－ｌ－オルニチンコーティング、フィブロネクチンコーティング、ラミニンコーティング、シランコーティング、または、選択された細胞表面受容体に特異的に結合する係留された抗体、酵素固有の基質（例えば、特定のプロテアーゼによって認識されるペプチド配列）、もしくは光切断可能なリンカー分子を含むコーティングが含まれる。

【0115】

一部の事例では、細胞選択区画に、トランスフェクションされた細胞が播種されてよく、その細胞が沈降して区画内の表面（例えば、必要に応じて表面コーティングを備え得る成長表面）に付着を形成することを許される。一部の事例では、細胞は、１，０００細胞／ｍｍ^２、９００細胞／ｍｍ^２、８００細胞／ｍｍ^２、７００細胞／ｍｍ^２、６００細胞／ｍｍ^２、５００細胞／ｍｍ^２、４００細胞／ｍｍ^２、３００細胞／ｍｍ^２、２００細胞／ｍｍ^２、１００細胞／ｍｍ^２、５０細胞／ｍｍ^２、１０細胞／ｍｍ^２、または５細胞／ｍｍ^２、未満のまたはそれに等しい表面密度で播種されてよい。

【0116】

細胞成長の監視 － 撮像：上記で述べられたように、一部の事例では、細胞選択区画（および／またはデバイスの他の流体区画もしくは流体チャネル）は、光学的に透明であってよく、それにより、例えば顕微鏡撮像技術を使用して、細胞付着、細胞成長、および／またはクローン細胞コロニーの形成を監視することを可能にする。細胞選択区画（またはデバイス内の任意の他の流体区画）内の細胞成長およびクローン細胞コロニーの形成を監視するために、各種の顕微鏡撮像技術の任意のものが使用されてよい。例には、これらに限定されないが、明視野、暗視野、位相コントラスト、蛍光、および二光子蛍光撮像が含まれる。一部の事例では、超解像度撮像技術、例えば超解像度蛍光撮像が使用されてよく、これは、撮像波長における光の回折限界によって決まる空間解像度よりも高い空間解像度（例えば、１０～２００ｎｍの解像度）で画像が捕捉されることを可能にし得る。一部の事例では、培養プレートウェルに配置された細胞のグレースケール画像が取得され、細胞同定および細胞位置座標の決定に使用されてよい。一部の事例では、培養プレートウェルに配置された細胞の赤緑青（ＲＧＢまたはカラー）画像が取得され、細胞同定および細胞位置座標の決定に使用されてよい。適切な撮像取得ハードウェアおよび画像処理ソフトウェアの例は、下記でより詳細に解説される。

【0117】

一部の事例では、撮像は、少なくとも一日に１回、少なくとも一日に２回、少なくとも一日に４回、少なくとも一日に６回、少なくとも一日に１２回、少なくとも一日に２４回（少なくとも１時間に１回）、または少なくとも３０分に１回の頻度で、手動、半自動化、または全自動化方式で行われてよい。

【0118】

細胞成長の監視 － インピーダンス測定：一部の事例では、細胞選択区画（および／またはデバイスの他の流体区画もしくは流体チャネル）は、電気インピーダンス測定を使用して細胞成長を監視するように構成された１つまたは複数の対の電極を備えてよい。電気細胞基質インピーダンス感知は、生物細胞を無標識でリアルタイムに監視するための方法である［例えば、Lee, et al．(2014), “Electrical Impedance Characterization of Cell Growth on Interdigitated Microelectrode Array”, J. Nanosci. Nanotechnol. 14(11):8342-8346を参照］。一部の事例では、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０対、または１０対より多い電極が、区画内の細胞成長を監視するための電気インピーダンス測定を行うために使用されてよい。一部の事例では、電極の対は、例えば、互いの間に入った指状部のセットを備える櫛形電極（ＩＤＥ）アレイを備えてよい。例えばLee, et al, (2014)は、長さ１．２ｍｍ、幅５０μｍ、間隔５０μｍ、および厚み７５ｎｍの１０本の指状部からなる櫛形電極（ＩＤＥ）アレイを使用し、ロックイン増幅器に基づくシステムを使用して、１００Ｈｚ～１００ｋＨｚの周波数範囲内で、製作されたＩＤＥのインピーダンススペクトルを、細胞が存在する状態と存在しない状態とで測定した。一部の事例では、互いの間に入った電極の対は、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０個、または１０個より多い互いの間に入った指状部または互いの間に入った指状部の対を備えてよい。一部の事例では、電気インピーダンス測定を行うために使用される電極は、約０．１ｍｍ～約３０ｍｍの範囲の長さ（この範囲内の任意の長さ、例えば約１５ｍｍを有してよい）、約１０μｍ～約２ｍｍの範囲の幅（この範囲内の任意の幅、例えば約１．２ｍｍを有してよい）、および約１０ｎｍ～約１，０００ｎｍの範囲の厚み（この範囲内の任意の厚み、例えば約１２５ｎｍを有してよい）を有してよい。電極は、これらに限定されないが、白金、金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、グラフェン、または酸化インジウムスズを含む、当業者に公知の各種材料のうち任意のものから製作されてよい。選択された周波数におけるインピーダンス測定を使用して、特定タイプの細胞の特性に依存する細胞の接着および繁殖性を監視してよい。

【0119】

細胞検出および選択：一部の事例では、細胞選択区画（または開示されるデバイスまたはカートリッジ内の任意の他の区画）は、細胞の位置を検出する目的、ならびに／または、光脱離、検査のための取り出し、光剥離、および／もしくは後の収穫に向けて１つもしくは複数のクローン細胞集団を作製する増殖のために個々の細胞もしくはクローン細胞コロニーを選択する目的で、撮像されてよい。一部の事例では、画像は、細胞の同定、および例えば光脱離または光剥離ステップの手動制御のために、熟練した作業者によって実況で見られてよい。一部の事例では、画像が捕捉され、以下のステップの１つまたは複数を行うために半自動化または完全自動化されたプロセスを使用して処理されてよい：（ｉ）画像セグメント化、（ｉｉ）特徴抽出、（ｉｉｉ）細胞同定および位置座標の決定、（ｉｖ）細胞選択、ならびに（ｖ）例えば、選択された細胞コロニーの一部を選択的に脱離する、または不要な細胞を選択的に剥離するためにレーザ走査システムを誘導するもしくは並進ステージおよびレーザ曝露の位置を制御するターゲティングシステムへの、破壊のために選択された細胞の細胞位置座標データの転送。

【0120】

一部の事例では、検査のために部分的に脱離する、またはクローン増殖のために維持する細胞またはクローン細胞クラスタ（または細胞もしくは細胞クラスタのサブセット）の選択はランダムに行われ、細胞選択区画内のすべての他の細胞が破壊される。一部の事例では、検査のために部分的に脱離する、またはクローン増殖のために維持する細胞またはクローン細胞クラスタ（または細胞もしくは細胞クラスタのサブセット）の選択は、細胞自体に固有の特質または性質とは無関係の選択基準に基づいて行われる（例えば、選択は、その細胞が外来性の標識または発現したレポーターを有するかどうかには基づかない）。例えば、一部の事例では、細胞またはクローン細胞クラスタは、単に細胞選択区画内の表面上でのその位置に基づいて、維持されるために選択される。一部の事例では、細胞選択区画内の表面の中心に最も近い細胞またはクローン細胞クラスタ（または細胞もしくはクローン細胞クラスタのサブセット）が維持されるために選択され、すべての他の細胞は剥離される。一部の事例では、細胞選択区画内の表面の中心から指定された距離にある細胞またはクローン細胞クラスタ（または細胞もしくはクローン細胞クラスタのサブセット）が維持されるために選択され、すべての他の細胞は剥離される。一部の事例では、細胞選択区画の壁に最も近い細胞またはクローン細胞クラスタ（または細胞もしくはクローン細胞クラスタのサブセット）が維持されるために選択され、すべての他の細胞は剥離される。一部の事例では、細胞の二つ組、三つ組、または他の細胞の集合体は、表面上または細胞選択区画内でのそれらの位置に関係なく剥離される。

【0121】

一部の事例では、維持する（または破壊する）細胞もしくはクローン細胞コロニー（または細胞もしくはクローン細胞コロニーのサブセット）の選択は、細胞自体に固有の特質または性質に依存する選択基準に基づいて行われる。例えば、細胞を選択し、維持する（または細胞を選択し、破壊する）ために使用され得る基準には、これらに限定されないが、細胞表現型、細胞遺伝子型、細胞形態、細胞サイズ、発達段階、１つもしくは複数の指定されたバイオマーカーおよび／もしくはレポーター分子の有無、（例えば、クローン細胞コロニー内の細胞による外来性レポーターの発現、例えば緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）シグナルの有無）、クローン細胞コロニー内の細胞数、クローン細胞コロニー内の細胞の表面密度、クローン細胞コロニー内の細胞の成長パターン、クローン細胞コロニー内の細胞の成長速度、クローン細胞コロニー内の細胞の分裂速度、またはそれらの任意の組合せが含まれる。

【0122】

一部の事例では、維持する（または破壊する）細胞もしくはクローン細胞クラスタ（または細胞もしくはクローン細胞クラスタのサブセット）の選択は、細胞表面受容体およびリガンド、例えば、Ｇタンパク質結合受容体（ＧＰＣＲ）、酵素結合受容体、イオンチャネル結合受容体、膜に基づく受容体チロシンキナーゼ、膜糖タンパク質等、を含む、１つまたは複数のバイオマーカーの有無に基づいて行われる。細胞選択の根拠として使用され得る細胞表面受容体およびリガンドの例には、これらに限定されないが、アンギオテンシン受容体、ＣＤ１ａ－ｅ、ＣＤ３、ＣＤ４、ＣＤ６、ＣＤ８ａ－ｂ、ＣＤ１９、ＣＤ２０、ＣＤ２２、ＣＤ３３、ＣＤ５２、ＦＧＦ受容体、成長ホルモン受容体、ＫＣＮＥ１イオンチャネル、ＫＣＮＱ１イオンチャネル、ＡＴＰ１Ｇ１ Ｍｇ輸送体等が含まれる（さらなる例については、例えば、Varady, et al. (2013), “Cell surface membrane proteins as personalized biomarkers: where we stand and where we are headed”, Biomarkers Med.7(5), 803-819を参照）。一部の事例では、１つまたは複数の細胞表面バイオマーカーの有無が、例えば、関心対象のバイオマーカーの１つに特異的に結合する１つまたは複数の蛍光タグ付けされた抗体を使用して検出されてよい。

【0123】

一部の事例では、維持する（または破壊する）細胞もしくはクローン細胞クラスタ（または細胞もしくはクローン細胞クラスタのサブセット）の選択は、遺伝子操作されたタンパク質、例えば緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）ドメイン（またはＧＦＰの任意の変種からのドメイン）を含むキメラ受容体または酵素、を含む１つまたは複数のバイオマーカーの有無に基づいて行われてよい。一部の事例では、維持する（または破壊する）細胞もしくはクローン細胞クラスタ（または細胞もしくはクローン細胞クラスタのサブセット）の選択は、細胞遺伝子発現プロファイルの変化を検出するため（例えば、１つまたは複数の遺伝子からなる特定のセットの転写および／または翻訳の増加または減少を検出するため）のレポーターシステムの一部として１つまたは複数のＧＦＰ含有タンパク質を発現するように操作された細胞系のＧＦＰドメインを含む、１つまたは複数のキメラタンパク質の有無に基づいて行われてよい。一部の事例では、維持する（または破壊する）細胞もしくはクローン細胞クラスタ（または細胞もしくはクローン細胞クラスタのサブセット）の選択は、ＣＲＩＳＰＲ編集成功パラメータに起因する細胞遺伝子発現プロファイルの変化を検出するためのレポーターシステムの一部として１つまたは複数のＧＦＰ含有タンパク質を発現するように操作された細胞系のＧＦＰドメインを含む、１つまたは複数のキメラタンパク質の有無に基づいて行われてよい。一部の事例では、ＣＲＩＳＰＲ編集成功パラメータは、Ｃａｓに依存する蛍光成分（例えば、Ｃａｓ９に依存する蛍光成分）を含んでよい。一部の事例では、不活性化したＣａｓ（ｄＣＡＳ）にＸＦＰをタグ付けし、ガイドとの組合せで使用して、編集された細胞を特定することができる（Ma, H. et al. (2015), “Multicolor CRISPR Labeling of Chromosomal Loci in Human Cells”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 112, 3002-3007）。

【0124】

一部の事例では、維持する（または破壊する）細胞もしくはクローン細胞クラスタ（または細胞もしくはクローン細胞クラスタのサブセット）の選択は、細胞代謝状態の１つまたは複数の蛍光プローブに由来する蛍光シグナルを含む１つまたは複数のバイオマーカーの有無に基づいて行われてよい。細胞代謝状態を監視するために使用され得る蛍光プローブの例には、これらに限定されないが、生細胞と死細胞を判別するための「ＢｉｏＴｒａｃｋｅｒ」（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）シリーズの蛍光染料、細胞内カルシウム^２＋濃度についての蛍光プローブ（例えば、Ｆｕｒａ ２ ＡＭ、Ｆｕｒａ Ｒｅｄ ＡＭ、Ｉｎｄｏ－１ ＡＭ、いずれもＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、Ｗａｌｔｈａｍ、ＭＡから）、膜内外電位差についての蛍光プローブ（例えば、ＦｌｕｏＶｏｌｔ膜電位色素、ジ－３－ＡＮＥＰＰＤＨＱ、またはビス－（１，３－ジブチルバルビツール酸）トリメチンオキソノール（ＤｉＢＡＣ_４（３））、いずれもＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、Ｗａｌｔｈａｍ、ＭＡから）等が含まれる。

【0125】

一部の事例では、維持する（または破壊する）ための細胞選択区画内で成長しているクローン細胞クラスタ（またはクローン細胞クラスタのサブセット）の選択は、下記でより詳細に説明されるように、クローン細胞クラスタを部分的に脱離して、クラスタ内の細胞の一部またはサブセットを検査のためにデバイスから取り出すことに基づいて行われてよい。

【0126】

一部の事例では、１つまたは複数の細胞（またはクローン細胞クラスタ）が、上記の手法のいずれかを使用して、維持のために選択されると、残りの不要な細胞またはクローン細胞クラスタは、下記で説明されるように光剥離されてよく、選択された細胞（またはクローン細胞クラスタ）は、１つまたは複数のサイクルの細胞成長および分割にかけられて、クローン細胞集団を増殖させる。一部の事例では、維持のために選択された１つまたは複数の細胞またはクローン細胞クラスタは、別の区画、例えばデバイスまたはカートリッジ内の細胞増殖区画、に転送されてよい。

【0127】

クローン細胞コロニーの部分的脱離：一部の事例では、個々のクローン細胞コロニー内の細胞の一部またはサブセットが、必要に応じて、検査のためにデバイスまたはカートリッジから取り出されてよい。一部の事例では、例えば少なくとも１つの光学的に透明な壁を備えている細胞選択区画と併せてレーザに基づく光脱離技術を使用して、個々のクローン細胞コロニー内の細胞の一部が、それらが成長している表面から脱離されてよい。レーザに基づく光脱離は、化学的な解離試薬を必要とせずに、細胞が成長している基質から付着性の細胞を解離させる、非致死的な手段を提供する。細胞膜を破壊することなく選択された細胞を効果的に脱離させるエネルギーパルスを作り出すように、レーザのパワー設定、パルス幅変調、および焦点面の調整を調整することができる。

【0128】

集束したレーザ光を、例えば１つまたは複数の選択された細胞の下方のまたは細胞に隣接する領域全体に走査して、細胞が成長している表面から細胞を脱離させてよい。一部の事例では、集束したレーザ光による照明が、１つまたは複数の選択された細胞の光熱的脱離を生じさせてよい。一部の事例では、集束したレーザ光による照明が、１つまたは複数の選択された細胞の光力学的脱離を生じさせてよい。一部の事例では、集束したレーザ光による照明が、１つまたは複数の選択された細胞の光音響的脱離を生じさせてよい。一部の事例では、細胞選択区画は、光熱的および／または光力学的脱離機序による、その上で成長している細胞の脱離を容易にするように特別に配合された１つまたは複数の表面コーティング層を備えてよい。一部の事例では、細胞選択区画は、細胞認識要素、例えば細胞表面受容体を対象とする抗体、を細胞選択区画内の表面に係留する光切断可能なリンカーを含む１つまたは複数の表面コーティング層を備えてよく、細胞認識要素は、懸濁液細胞を捕捉して表面に係留するために使用され、適切な波長の集束レーザ光によって照明されると、光切断可能なリンカーが崩壊され、選択された細胞のセットが表面から解放され得る。

【0129】

図５Ａ～５Ｅは、細胞が成長している基質から細胞を選択的に脱離するためのレーザ光脱離の使用を示す。図５Ａは、細胞選択区画内の成長表面上の細胞の顕微鏡写真を提供する。図５Ｂは、約１４４０ｎｍ～約１４５０ｎｍの波長範囲のパルス化されたレーザ光を使用して選択的に細胞を脱離した後の同じ表面の顕微鏡写真を提供する。図５Ｃは、レーザ光の照射による、クローン細胞クラスタ内の細胞のサブセットの選択的脱離および取り出しの図解を提供する。図５Ｄは、選択された細胞の下にある表面に沿ってレーザ光が走査されたときの細胞の漸進的な脱離の図解を提供する。図５Ｅは、細胞の下にある表面に沿ってレーザ光が走査され続けたときの細胞のさらなる漸進的な脱離の図解を提供する。図５Ａおよび図５Ｂ内の細胞は、輪郭マークによって強調されている。画像に見られる、大きい、焦点が合っていない物体は、試作品デバイスを製作するために使用された機械加工具によって生じたポリカーボネートの欠陥である。図５Ａで、基質に付着した細胞のコロニーを観察することができる。図５Ｂに示されるように、細胞は、レーザ光への選択的な曝露の後、基質から脱離されている。脱離した細胞は、表面の上方に浮いており、この画像中では大部分は焦点が合っていない。

【0130】

静的な条件下では、脱離した細胞は、再び成長表面に沈降し得る。一部の事例では、そのため、レーザに基づく光脱離が、成長表面を横切る誘導される流体の流れを提供することと併せて行われて、脱離した細胞を、例えば細胞取り出しポートに向かって誘導してよく、それを通して細胞がデバイスから回収され得る。レーザに基づく光脱離と流れによって誘導される脱離細胞の取り出しとの組合せは、人手の介入を通じた（例えば、培地変化または化学的な解離試薬の使用を通じた）汚染の恐れなしに、狙った細胞を取り出すことを可能にする。

【0131】

図６Ａ～６Ｅは、細胞が成長している基質表面から選択的に細胞を脱離し、取り出すための、誘導される流体流と組み合わせたレーザ光脱離の使用を示す。図６Ａは、細胞選択区画内の成長表面の細胞の顕微鏡写真を提供する。図６Ｂは、細胞を選択的に脱離した後の同じ表面の顕微鏡写真を提供する。図６Ｃは、レーザ光の照射による、クローン細胞クラスタ内の細胞の選択されたサブセットの選択的脱離および取り出しの図解を提供する。図６Ｄは、流体の流れが表面を横切って誘導されながら、選択された細胞の下にある表面に沿ってレーザ光が走査されたときの、細胞の漸進的な脱離の図解を提供する。図６Ｅは、流体の流れが表面を横切って誘導されながら、細胞の下にある表面に沿ってレーザ光が走査され続けたときの、細胞のさらなる漸進的な脱離の図解を提供する。図６Ａおよび図６Ｂでは、図５Ａおよび図５Ｂに示されたものと同じ脱離プロセスが起こっているが、表面を横切って誘導される緩衝液または培養培地の流れで、表面を横切って移動する流体の力により、脱離した細胞からなるシートが折り重なっている。

【0132】

一部の事例では、１つまたは複数のレーザが、レーザ誘起光脱離を行うために使用されてよい。一部の事例では、光脱離は、電磁スペクトルの紫外線（ＵＶ）、可視光、または近赤外線（近ＩＲ）領域で動作するレーザを使用して行われてよい。適切なレーザ波長の例には、これらに限定されないが、表１にリストされるものが含まれる。一部の事例では、レーザ光脱離は、約１４４０ｎｍ～約１４５０ｎｍの波長範囲のレーザ光を使用して行われてよい。

【0133】

一部の事例では、使用されるレーザの１つまたは複数が、連続波レーザであってよい。一部の事例では、使用されるレーザの１つまたは複数が、パルス化されたレーザであってよい。選択されるレーザのタイプおよびパルスを生成するために使用される技術（例えば、モード同期固体レーザ、Ｑスイッチ固体レーザ、または利得スイッチ半導体レーザ）に応じて、レーザパルス周波数は、１Ｈｚ未満から１００ＧＨｚ超の範囲であり得る。同様に、選択されるレーザのタイプおよびパルスを生成するために使用される技術に応じて、レーザパルス幅は、１マイクロ秒超から１００フェムト秒未満の範囲であり得る。

【0134】

一部の事例では、同じ１つまたは複数のレーザが、フォトポレーション、光脱離、および／または光剥離を行うために使用されてよい。一部の事例では、異なるレーザが、フォトポレーション、光脱離、および／または光剥離を行うために使用されてよい。フォトポレーション、光脱離、および／または光剥離を行うために同じレーザまたはレーザのセットが使用される場合、開示されるデバイスまたはカートリッジと共に使用される装置は、レーザスポットサイズ、レーザスポット形状、レーザ光強度、レーザパルス周波数、レーザパルスエネルギー、少なくとも１つの区画の表面上もしくはその容積内の指定された位置に送達されるレーザパルスの合計数、少なくとも１つの区画の表面に対するもしくはその容積内でのレーザ焦点の位置、またはそれらの任意の組合せを制御することにより、フォトポレーション動作モード、光脱離動作モード、および／または光剥離動作モード間で動作可能に切り替えられてよい。

【0135】

一部の事例では、レーザ誘起光脱離の効率は、約５０％～約１００％の範囲であり得る。一部の事例では、レーザ誘起光脱離の効率は、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、または約１００％であってよい。一部の事例では、レーザ誘起光脱離の効率は、多くとも１００％、多くとも９９％、多くとも９８％、多くとも９５％、多くとも９０％、多くとも８５％、多くとも８０％、多くとも７０％、多くとも６０％、または多くとも５０％であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、例えば、一部の事例では、レーザ誘起光脱離の効率は、約６０％～約９５％の範囲であり得る。当業者は、レーザ誘起光脱離の効率は、この範囲内の任意の値、例えば約９３％、を有し得ることを認識されよう。

【0136】

細胞の取り出しおよび検査：一部の事例では、細胞選択区画（または開示されるデバイスもしくはカートリッジ内の任意の区画）内の成長表面から脱離された細胞は、必要に応じてデバイスから取り出され、さらなる検査にかけられてよい。一部の事例では、例えば細胞選択区画および別個の細胞増殖区画を備えているデバイスまたはカートリッジでは、デバイスまたはカートリッジは、細胞選択区画の出口と細胞増殖区画の入口とに動作可能に結合された中間細胞取り出しポートを備えてよく、それにより、脱離された細胞（例えば、１つまたは複数の選択されたクローン細胞クラスタのサブセットまたは一部）が、細胞増殖区画の汚染の恐れなく、便利にデバイスから取り出され得る。

【0137】

デバイスから取り出された１つまたは複数の細胞がかけられ得る検査の例には、これらに限定されないが、核酸シーケンシング、遺伝子発現プロファイリング、変更されたＲＮＡ分子、ＤＮＡ分子、または遺伝子の検出、ＣＲＩＳＰＲで編集された遺伝子の検出、核酸分子の制限酵素部位分析、タンパク質（例えば、特定のバイオマーカータンパク質、変異タンパク質、レポータータンパク質、もしくは遺伝子操作されたタンパク質など）の検出、変更されたタンパク質機能に起因する細胞内シグナリング経路の変化の検出が含まれる。

【0138】

一部の事例では、検査は、クローン細胞コロニーから脱離されてデバイスから取り出された単一の細胞に行われてよい。一部の事例では、検査のために選択された各クローン細胞コロニーごとにデバイスから取り出される細胞の数（例えば、単一のクローン細胞コロニーから脱離され、取り出された細胞のサブセット）は、２００個未満の細胞、１００個未満の細胞、５０個未満の細胞、４０個未満の細胞、３０個未満の細胞、２０個未満の細胞、１０個未満の細胞、または５個未満の細胞であってよい。

【0139】

不適切な表現型または遺伝子型をもつ細胞の光剥離：一部の事例では、選択されない細胞および／または適当でない表現型もしくは遺伝子型を有する細胞（例えば、１つまたは複数のクローン細胞クラスタから細胞のサブセットを脱離し、脱離した細胞を検査のために取り出すことにより決定される）は破壊されてよく、選択されたまたは望ましい細胞（またはクローン細胞クラスタ）だけが細胞増殖のために保持される。一部の事例では、レーザに基づく光剥離は、細胞選択区画、または少なくとも１つの光学的に透明な窓もしくは壁を備えるデバイスもしくはカートリッジ内の任意の他の区画で行われてよい。上記で述べられたように、本明細書で使用され、細胞の溶解および破壊に適用されるものとしての用語「光剥離」は、単一の細胞または細胞のグループを選択的に破壊するために細胞が強力な光のビームにさらされる各種の関連する技術を指し得る。

【0140】

細胞の崩壊は、焦点体積内の放射照度によって主として決まる各種の異なるレーザ光－細胞の相互作用機序を介して発生し得る（Zeigler and Chiu, (2009), “Laser Selection Significantly Affects Cell Viability Following Single-Cell Nanosurgery”, Photochem. Photobiol.85(5): 1218-1224）。細胞の光学的崩壊のための機序は、フェムト秒（ｆｓｅｃ）から連続波（ｃｗ）までの広い時間スケール範囲にわたって発生し得、各種レーザのうち任意のものの使用を含んでよく、光熱的相互作用、光剥離、またはプラズマ誘起剥離（本明細書では総称的に「光剥離」と呼ばれる）を含んでよい。光熱的相互作用は、局所的な加熱に至る、細胞（または前記細胞に付着したタグ）による光の吸収を含む。形式上、光剥離は、分子による単一の光子の吸収が、結合軌道から非結合軌道へと電子を進ませ、結果としてその分子の解離を生じるときに発生することができる。光剥離はまた、結果として焦点体積から放射される機械的な圧力波を生じ得、これはキャビテーションとしても知られる機序である。プラズマ誘起剥離は、結果としてプラズマ、すなわち焦点体積内の陽イオンおよび自由電子を含むイオン化した気体、の形成を生じさせる多光子吸収プロセスに起因することができ、それは、近傍の細胞や組織の過度な損傷を最小に抑えることができ、またキャビテーション泡の形成にもつながり得る。異なるレーザ細胞相互作用の機序は、対象とする細胞について大きく異なる結果、例えば細胞生存性の差異、につながることがある。それらの機序のうちどれが細胞崩壊の用途において優勢になるかを決定し得る実験パラメータは、レーザパルスの持続時間およびその放射照度であり得る（Zeigler and Chiu, (2009), op.cit.）。

【0141】

開示されるデバイス、方法、およびシステムの一部の事例では、細胞の光剥離（またはフォトポレーション、もしくは光脱離）に使用されるレーザは、約２２０ｎｍ（ＵＶ光）～約１５００ｎｍ（ＩＲ光）の範囲のピーク波長の光を発生させてよい。一部の事例では、光剥離（またはフォトポレーション、もしくは光脱離）に使用されるレーザ光のピーク波長は、少なくとも２２０ｎｍ、少なくとも２５０ｎｍ、少なくとも３００ｎｍ、少なくとも３５０ｎｍ、少なくとも４００ｎｍ、少なくとも４５０ｎｍ、少なくとも５００ｎｍ、少なくとも５５０ｎｍ、少なくとも６００ｎｍ、少なくとも６５０ｎｍ、少なくとも７００ｎｍ、少なくとも７５０ｎｍ、少なくとも８００ｎｍ、少なくとも８５０ｎｍ、少なくとも９００ｎｍ、少なくとも９５０ｎｍ、少なくとも１，０００ｎｍ、少なくとも１，１００ｎｍ、少なくとも１，２００ｎｍ、少なくとも１，３００ｎｍ、少なくとも１，４００ｎｍ、または少なくとも１，５００ｎｍであってよい。一部の事例では、光剥離（またはフォトポレーション、もしくは光脱離）に使用されるレーザ光のピーク波長は、多くとも１，５００ｎｍ、多くとも１，４００ｎｍ、多くとも１，３００ｎｍ、多くとも１，２００ｎｍ、多くとも１，１００ｎｍ、多くとも１，０００ｎｍ、多くとも９５０ｎｍ、多くとも９００ｎｍ、多くとも８５０ｎｍ、多くとも８００ｎｍ、多くとも７５０ｎｍ、多くとも７００ｎｍ、多くとも６５０ｎｍ、多くとも６００ｎｍ、多くとも５５０ｎｍ、多くとも５００ｎｍ、多くとも４５０ｎｍ、多くとも４００ｎｍ、多くとも３５０ｎｍ、多くとも３００ｎｍ、多くとも２５０ｎｍ、または多くとも２２０ｎｍであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、光剥離（またはフォトポレーション、もしくは光脱離）に使用されるレーザ光のピーク波長は、約１，３００ｎｍ～約１，５００ｎｍの範囲であってよい。当業者は、光剥離（またはフォトポレーション、もしくは光脱離）に使用されるレーザ光のピーク波長は、この範囲内の任意の値、例えば約１，４６０ｎｍ、を有してよいことを認識されよう。

【0142】

開示されるデバイス、方法、およびシステムの一部の事例では、細胞の光剥離（またはフォトポレーション、もしくは光脱離）に使用されるレーザは、ピーク波長およびレーザが連続波レーザであるかまたはパルス化されたレーザであるかに応じて、約０．０００１ｎｍ～約１０ｎｍの範囲のピーク波長またはその近傍を中心とする帯域幅（例えば、半値全幅（ＦＷＨＭ））を有する光を発生させてよい。一部の事例では、帯域幅は、少なくとも０．０００１ｎｍ、少なくとも０．００１ｎｍ、少なくとも０．０１ｎｍ、少なくとも０．１ｎｍ、少なくとも１ｎｍ、または少なくとも１０ｎｍであってよい。一部の事例では、帯域幅は、多くとも１０ｎｍ、多くとも１ｎｍ、多くとも０．１ｎｍ、多くとも０．０１ｎｍ、多くとも０．００１ｎｍ、または多くとも０．０００１ｎｍであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、帯域幅は、約０．００１ｎｍ～約１ｎｍの範囲であってよい。当業者は、光剥離に使用されるレーザ光の帯域幅は、この範囲内の任意の値、例えば約０．２５ｎｍ、を有してよいことを認識されよう。

【0143】

開示されるデバイス、方法、およびシステムの一部の事例では、細胞の光剥離（またはフォトポレーション、もしくは光脱離）に使用されるレーザは、連続波光を発生させてよく、電気光学変調器または電子シャッターが使用されて、任意の長さ（例えば数十ピコ秒～数十秒の範囲）の持続時間の光のパルスを作り出してよい。開示される方法およびシステムの一部の事例では、細胞の光剥離（またはフォトポレーション、もしくは光脱離）に使用されるレーザは、パルス化されたレーザであってよく、約１フェムト秒～約１００ミリ秒の範囲の持続時間を有する光パルスを発生させてよい。一部の事例では、光剥離に使用される光パルスは、少なくとも１フェムト秒、少なくとも１ピコ秒、少なくとも１ナノ秒、少なくとも１ミリ秒、少なくとも１０ミリ秒、少なくとも１００ミリ秒、または少なくとも１秒の持続時間であってよい。一部の事例では、光剥離に使用される光パルスは、多くとも１秒、多くとも１００ミリ秒、多くとも１０ミリ秒、多くとも１ミリ秒、多くとも１ナノ秒、多くとも１ピコ秒、または多くとも１フェムト秒の持続時間であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、光剥離（またはフォトポレーション、もしくは光脱離）に使用される光パルスは、持続時間が約１ピコ秒～約１ナノ秒の範囲であってよい。当業者は、光剥離（またはフォトポレーション、もしくは光脱離）に使用されるレーザ光のパルス持続時間は、この範囲内の任意の値、例えば約０．２５０ナノ秒、を有してよいことを認識されよう。

【0144】

開示されるデバイス、方法、およびシステムの一部の事例では、細胞の光剥離（またはフォトポレーション、もしくは光脱離）に使用されるレーザ光は、使用されるレーザの種類に応じて、約１Ｈｚ～約１００ＭＨｚの範囲のパルス反復周波数でパルス化されてよい。一部の事例では、パルス反復周波数は、少なくとも１Ｈｚ、少なくとも１０Ｈｚ、少なくとも１００Ｈｚ、少なくとも１ＫＨｚ、少なくとも１０ＫＨｚ、少なくとも１００ＫＨｚ、少なくとも１ＭＨｚ、少なくとも１０ＭＨｚ、または少なくとも１００ＭＨｚであってよい。一部の事例では、パルス反復周波数は、多くとも１００ＭＨｚ、多くとも１０ＭＨｚ、多くとも１ＭＨｚ、多くとも１００ＫＨｚ、多くとも１０ＫＨｚ、多くとも１ＫＨｚ、多くとも１００Ｈｚ、多くとも１０Ｈｚ、または多くとも１Ｈｚであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、パルス反復率は、約１０Ｈｚ～約１ＭＨｚの範囲であってよい。当業者は、パルス反復率は、この範囲内の任意の値、例えば約１６．５ＫＨｚ、を有してよいことを認識されよう。

【0145】

一部の事例では、レーザ光放射照度（すなわち、例えばＷ／ｃｍ^２の単位で測定された、単位表面積当たり送達される放射束（パワー））は、使用されるレーザの種類および試料平面における焦点の大きさに応じて、約０．１Ｗ／ｃｍ^２～約１０^１０Ｗ／ｃｍ^２の範囲であってよい。一部の事例では、試料表面に送達される放射束は、少なくとも０．１Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１，０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０^４Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０^５Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０^６Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０^７Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０^８Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０^９Ｗ／ｃｍ^２、または少なくとも１０^１０Ｗ／ｃｍ^２であってよい。一部の事例では、試料表面に送達される放射束は、多くとも多くとも１０^１０Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０^９Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０^８Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０^７Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０^６Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０^５Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０^４Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１，０００Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１００Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１Ｗ／ｃｍ^２、または多くとも０．１Ｗ／ｃｍ^２であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、試料表面に送達される放射束は、約１０Ｗ／ｃｍ^２～約１，０００Ｗ／ｃｍ^２の範囲であってよい。当業者は、試料表面に送達される放射束は、この範囲内の任意の値、例えば約０．８Ｗ／ｃｍ^２、を有してよいことを認識されよう。

【0146】

開示される方法およびシステムの一部の事例では、不要な細胞は、毎分約１０個の細胞から毎分約２００個の細胞の範囲の率で光剥離されてよい。一部の事例では、不要な細胞は、毎分少なくとも１０個の細胞、少なくとも２０個の細胞、少なくとも３０個の細胞、少なくとも４０個の細胞、少なくとも５０個の細胞、少なくとも６０個の細胞、少なくとも７０個の細胞、少なくとも８０個の細胞、少なくとも９０個の細胞、少なくとも１００個の細胞、少なくとも１１０個の細胞、少なくとも１２０個の細胞、少なくとも１３０個の細胞、少なくとも１４０個の細胞、少なくとも１５０個の細胞、少なくとも１６０個の細胞、少なくとも１７０個の細胞、少なくとも１８０個の細胞、少なくとも１９０個の細胞、または少なくとも２００個の細胞の率で光剥離されてよい。一部の事例では、不要な細胞は、毎分多くとも２００個の細胞、多くとも１９０個の細胞、多くとも１８０個の細胞、多くとも１７０個の細胞、多くとも１６０個の細胞、多くとも１５０個の細胞、多くとも１４０個の細胞、多くとも１３０個の細胞、多くとも１２０個の細胞、多くとも１１０個の細胞、多くとも１００個の細胞、多くとも９０個の細胞、多くとも８０個の細胞、多くとも７０個の細胞、多くとも６０個の細胞、多くとも５０個の細胞、多くとも４０個の細胞、多くとも３０個の細胞、多くとも２０個の細胞、または多くとも１０個の細胞の率で光剥離されてよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、不要な細胞は、毎分約５０個の細胞から毎分約１８０個の細胞の範囲の率で光剥離されてよい。当業者は、光剥離率は、この範囲内の任意の値、例えば毎分約６４個の細胞、を有してよいことを認識されよう。

【0147】

開示されるデバイス、方法、およびシステムの一部の事例では、光剥離ステップは、一区画、例えば開示されるデバイスまたはカートリッジの細胞選択区画、内の細胞の約８０％～約９９％の間の剥離を含んでよい。一部の事例では、表面上または区画内の細胞の少なくとも８０％、８５％、９０％、９５％、９８％、９９％、または９９．５％が光剥離され、その表面上に当初あるまたは区画内に含まれている細胞の数は、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２０、少なくとも３０、少なくとも４０、少なくとも５０、少なくとも６０、少なくとも７０、少なくとも８０、少なくとも９０、少なくとも１００、少なくとも１２５、少なくとも１５０、少なくとも１７５、少なくとも２００個の細胞、少なくとも３００個の細胞、少なくとも４００個の細胞、または少なくとも５００個の細胞である。上記に記載された剥離の割合と表面上に当初あるまたは区画内に含まれている細胞の数との任意の組合せが本開示に含まれる。

【0148】

開示されるデバイス、方法、およびシステムの一部の事例では、破壊のために選択された細胞を生存不能にする際の光剥離反応の効率は、約９０％～約９９．９９％の範囲、またはそれよりも高い。一部の事例では、光剥離ステップの効率は、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９６％、少なくとも９７％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、少なくとも９９．５％、少なくとも９９．６％、少なくとも９９．７％、少なくとも９９．８％、少なくとも９９．９％、または少なくとも９９．９９％である。一部の事例では、光剥離ステップの効率は、多くとも９９．９９％、多くとも９９．９％、多くとも９９．８％、多くとも９９．７％、多くとも９９．６％、多くとも９９．５％、多くとも９９％、多くとも９８％、多くとも９７％、多くとも９６％、多くとも９５％、または多くとも９０％である。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、光剥離ステップの効率は、約９５％～約９９．８％の範囲であり得る。当業者は、光剥離ステップの効率は、この範囲内の任意の値、例えば約９９．８５％、を有し得ることを認識されよう。

【0149】

選択された細胞またはクローン細胞コロニーのさらなる増殖：一部の事例では、選択された細胞またはクローン細胞クラスタ（すなわち、例えば光剥離を使用して破壊されなかった残りの細胞）は、クローン細胞集団を発生させるために１つまたは複数のサイクルの細胞成長および分割にかけられる。一部の事例では、選択された細胞またはクローン細胞クラスタは、成長表面から脱離されて、デバイスまたはカートリッジ内の別個の細胞増殖区画に転送されてよい。

【0150】

一部の事例では、選択された細胞またはクローン細胞クラスタは、細胞選択のために使用されるのと同じ区画内で１つまたは複数のサイクルの細胞成長および分割にかけられてよい。いずれの場合も、細胞には、上記で解説されたようにデバイスまたはカートリッジに内蔵され、細胞選択区画、細胞増殖区画、または細胞増殖に使用される他の区画の入口と流体連通している（動作可能に結合されている）成長培地貯蔵部に必要に応じて貯蔵された新鮮な成長培地が、供給されてよい。

【0151】

一部の事例では、選択された細胞またはクローン細胞クラスタが１つまたは複数のサイクルの細胞成長および分割にかけられるのに伴って、使用済みの成長培地、洗浄緩衝液、または他の流体が、必要に応じて転送され、上記で解説されたようにデバイスまたはカートリッジに内蔵され、細胞選択区画、細胞増殖区画、または細胞増殖に使用される他の区画の出口と流体連通している（動作可能に結合されている）廃棄物貯蔵部に貯蔵されてよい。

【0152】

一部の事例では、選択された細胞またはクローン細胞クラスタは、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも１５、少なくとも２０、少なくとも３０、少なくとも４０、または少なくとも５０サイクルの細胞成長および分割にかけられてよい。一部の事例では、選択された細胞またはクローン細胞クラスタは、多くとも５０、多くとも４０、多くとも３０、多くとも２０、多くとも１５、多くとも１０、多くとも５、多くとも４、多くとも３、多くとも２、または多くとも１サイクルの細胞成長および分割にかけられてよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、選択された細胞またはクローン細胞クラスタは、約４～約８サイクルの細胞成長および分割にかけられてよい。当業者は、行われる細胞成長および分割のサイクル数は、この範囲内の任意の値、例えば約９サイクル、を有してよいことを認識されよう。

【0153】

一部の事例では、選択された細胞またはクローン細胞クラスタは、それらが成長している表面上で指定されたレベルのコンフルエンスに達するまで、反復される細胞成長および分割のサイクルにかけられてよい。一部の事例では、例えば、選択された細胞またはクローン細胞クラスタは、少なくとも１０％のコンフルエンス、少なくとも２０％のコンフルエンス、少なくとも３０％のコンフルエンス、少なくとも４０％のコンフルエンス、少なくとも５０％のコンフルエンス、少なくとも６０％のコンフルエンス、少なくとも７０％のコンフルエンス、少なくとも８０％のコンフルエンス、または８０％より高いコンフルエンスに達するまで、反復される細胞成長および分割のサイクルにかけられてよい。一部の事例では、選択された細胞またはクローン細胞クラスタは、多くとも８０％のコンフルエンス、多くとも７０％のコンフルエンス、多くとも６０％のコンフルエンス、多くとも５０％のコンフルエンス、多くとも４０％のコンフルエンス、多くとも３０％のコンフルエンス、多くとも２０％のコンフルエンス、または多くとも１０％のコンフルエンスに達するまで、反復される細胞成長および分割のサイクルにかけられてよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、選択された細胞またはクローン細胞クラスタは、約４０％～約８５％のコンフルエンスに達するまで、反復される細胞成長および分割のサイクルにかけられてよい。当業者は、選択された細胞またはクローン細胞クラスタは、この範囲内の任意の値、例えば約８７％のコンフルエンス、に達するまで反復される細胞成長および分割のサイクルにかけられてよいことを認識されよう。

【0154】

細胞成長の監視：一部の事例では、上記で説明されたように、選択された細胞またはクローン細胞クラスタが１つまたは複数のサイクルの細胞成長および分割にかけられるときに、それらの成長状態が、撮像技術または電気インピーダンス測定を使用して監視されてよい。したがって、一部の事例では、細胞増殖に使用される区画は、撮像が行われ得るように、少なくとも１つの光学的に透明な窓または壁を備えてよい。一部の事例では、細胞増殖に使用される区画は、電気インピーダンス測定が行われ得るように、少なくとも一対の内蔵電極（例えば、櫛形電極）を備えてよい。

【0155】

クローン細胞集団の収穫：一部の事例では、クローン細胞集団は、解離試薬または処置で細胞増殖区画（または選択された細胞もしくはクローン細胞クラスタが成長している任意の他の区画）を処置し、脱離／放出された細胞をデバイスまたはカートリッジから取り出すことにより、収穫されてよい。使用され得る解離試薬または処置の例には、これらに限定されないが、機械的脱離（例えば、振とう）、トリプシン処置、トリプシン－ＥＤＴＡ処置、ＴｒｙｐＬＥ（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ）、クエン酸食塩水緩衝液処置などが含まれる。収穫される脱離したクローン細胞集団は次いで、細胞増殖区画（または細胞増殖が行われる他の区画）の出口から、例えば適切な成長培地または緩衝液を区画を通して流し、出口から回収槽に出すことにより、取り出されてよい。

【0156】

他の性能指標：上記で述べられたように、開示されるデバイスまたはカートリッジ、ならびに関連する方法およびシステムは、クローン細胞集団の生成において改良された性能指標を提供する。

【0157】

一部の事例では、確実なトランスフェクションおよびクローン細胞集団の生成のために必要とされる入力細胞の総数は、１０，０００個未満の細胞、７，５００個未満の細胞、５，０００個未満の細胞、２，５００個未満の細胞、１，０００個未満の細胞、９００個未満の細胞、８００個未満の細胞、７００個未満の細胞、６００個未満の細胞、または５００個未満の細胞であってよい。

【0158】

一部の事例では、開示されるデバイスおよびカートリッジ内で細胞トランスフェクションを行う効率は、約１０％～約１００％の範囲であり得る。一部の事例では、開示されるデバイスおよびカートリッジ内で細胞トランスフェクションを行う効率は、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、または約１００％であってよい。一部の事例では、開示されるデバイスおよびカートリッジ内で細胞トランスフェクションを行う効率は、多くとも約１００％、多くとも９９％、多くとも９８％、多くとも９５％、多くとも９０％、多くとも８５％、多くとも８０％、多くとも７０％、多くとも６０％、多くとも５０％、多くとも４０％、多くとも３０％、多くとも２０％、または多くとも１０％であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、細胞トランスフェクションを行う効率は、約４０％～約９５％の範囲であり得る。当業者は、細胞トランスフェクションを行う効率は、この範囲内の任意の値、例えば約８７％、を有し得ることを認識されよう。

【0159】

一部の事例では、選択プロセスの効率（例えば、個々の細胞またはクローン細胞クラスタを選択し、必要に応じて、選択されたクローン細胞クラスタの一部を検査のために脱離して取り出し、例えばレーザに基づく光剥離を使用してすべての残りの選択されないおよび／または不要な細胞もしくはクローン細胞クラスタを破壊して、生存可能な細胞を得る全体的効率）は、約１０％～約１００％の範囲であり得る。一部の事例では、選択プロセスの効率は、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、または約１００％であってよい。一部の事例では、選択プロセスの効率は、多くとも約１００％、多くとも９９％、多くとも９８％、多くとも９５％、多くとも９０％、多くとも８５％、多くとも８０％、多くとも７０％、多くとも６０％、多くとも５０％、多くとも４０％、多くとも３０％、多くとも２０％、または多くとも１０％であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、選択プロセスの効率は、約７０％～約９８％の範囲であり得る。当業者は、細胞トランスフェクションを行う効率は、この範囲内の任意の値、例えば約９２％、を有し得ることを認識されよう。

【0160】

一部の事例では、開示されるデバイスおよびカートリッジ内で行われる細胞増殖プロセスの効率（例えば、細胞選択と、検査のための必要に応じた脱離および取り出しと、選択されないおよび／または不要な細胞の光剥離とを行った後に残っており、その後、指定された回数の細胞周期にわたり、または指定されたコンフルエンス状態まで成長させることに成功する生存可能細胞の割合）は、約１０％～約１００％の範囲であり得る。一部の事例では、細胞増殖プロセスの効率は、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、または約１００％であってよい。一部の事例では、細胞増殖プロセスの効率は、多くとも約１００％、多くとも９９％、多くとも９８％、多くとも９５％、多くとも９０％、多くとも８５％、多くとも８０％、多くとも７０％、多くとも６０％、多くとも５０％、多くとも４０％、多くとも３０％、多くとも２０％、または多くとも１０％であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、細胞増殖プロセスの効率は、約７０％～約９８％の範囲であり得る。当業者は、細胞増殖プロセスの効率はこの範囲内の任意の値、例えば約８９％、を有し得ることを認識されよう。

【0161】

一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジ内でクローン集団を生成する全体的効率（例えば、細胞トランスフェクション、細胞選択、および細胞増殖を行う合計効率）は、約１０％～約１００％の範囲であり得る。一部の事例では、クローン集団を生成する全体的効率は、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、または約１００％であってよい。一部の事例では、クローン集団を生成する全体的効率は、多くとも約１００％、多くとも９９％、多くとも９８％、多くとも９５％、多くとも９０％、多くとも８５％、多くとも８０％、多くとも７０％、多くとも６０％、多くとも５０％、多くとも４０％、多くとも３０％、多くとも２０％、または多くとも１０％であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、クローン集団を生成する全体的効率は、約８０％～約９５％の範囲であり得る。当業者は、クローン集団を生成する全体的効率は、この範囲内の任意の値、例えば約９１％、を有し得ることを認識されよう。

【0162】

一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジ（ならびに関連する方法およびシステム）は、クローン細胞集団を生成するために消費される細胞培養試薬の量、および必要とされる試験所空間の大幅な低減をもたらす。例えば、一部の事例では、必要とされる細胞培養試薬（例えば、成長培地、緩衝液等）の総量は、従来の培養プレートまたは他の培養槽形式で使用されるものと比較して、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％、低減され得る。

【0163】

システムおよびシステム構成要素：本明細書には、開示されるデバイスまたはカートリッジを使用して上記の方法を行うように構成されたシステムも開示される。一部の事例では、開示されるシステムは、（ｉ）細胞トランスフェクション、細胞選択、および／または細胞増殖を行うための開示されるデバイスまたはカートリッジの１つまたは複数、（ｉｉ）表面上または区画、例えば細胞トランスフェクション区画、細胞選択区画、および／または細胞増殖区画、内の細胞を見るために構成された顕微鏡または他の撮像ユニット（光源および１つまたは複数の画像センサまたはカメラを含む）、（ｉｉｉ）フォトポレーション、光脱離、および／または光剥離を行うために構成された１つまたは複数のレーザ（一部の事例では、レーザの１つまたは複数が、撮像ユニットの対物レンズと光学的に結合されて、レーザと対物レンズが連携して、レーザ光を合焦させ、区画内の特定の場所に送達することができるようにしてよい）、（ｉｖ）レーザ焦点への個々の細胞の高速で正確な位置付け、または開示されるデバイスもしくはカートリッジ内の表面上のもしくは表面に近いもしくは区画内の特定の位置に、集束レーザ光を誘導することが可能なレーザターゲティングシステム（例えば、並進ステージまたはレーザ走査システム）、（ｖ）１つまたは複数のプロセッサ、コントローラ、またはコンピュータ、（ｖｉ）細胞を特定し、一連の１つまたは複数の区画の各々の中でのそれらの位置座標を決定するための画像捕捉および処理ソフトウェア、（ｖｉｉ）レーザ焦点位置、レーザパワー、レーザパルス周波数、および／または曝露時間（滞留時間）を制御するためのレーザターゲティング制御ソフトウェア、（ｖｉｉｉ）流体制御、画像捕捉、画像処理、レーザターゲティング、ならびにプロセスのレーザ・ポレーション、脱離、および／または剥離ステップを連携させるためのシステム制御ソフトウェア、（ｉｘ）デバイスまたはカートリッジ内の細胞を、指定された細胞培養条件の組の下で維持する環境制御チャンバまたはモジュール（例えば、培養器）、あるいは（ｘｉ）それらの任意の組合せ、を備えてよい。

【0164】

顕微鏡または撮像ユニット：一部の事例では、開示されるシステムは、１つまたは複数の区画の表面上でまたは区画内で成長している細胞の画像を捕捉するように構成されたカメラを具備した顕微鏡（または他の撮像ユニット）を備えてよい。一部の事例では、顕微鏡は、市販の顕微鏡システム、例えば正立、倒立、または落射蛍光顕微鏡、を備えてよい。一部の事例では、顕微鏡または撮像ユニット（またはモジュール）は、１つもしくは複数のカメラもしくは画像センサ、光源、対物レンズ、その他のレンズ、プリズム、回折格子、ミラー、光学フィルタ、着色ガラスフィルタ、狭帯域干渉フィルタ、広帯域干渉フィルタ、二色性反射体、光学フィルタ、アパーチャ、光ファイバー、光導波管など、またはそれらの任意の組合せを備えてよい。

【0165】

一部の事例では、開示されるシステムの顕微鏡または撮像ユニットは、並進ステージを使用してデバイスまたはカートリッジの位置を変更すると、デバイスまたはカートリッジ内の表面（例えば、区画の成長表面または底部）に顕微鏡または撮像モジュールを再合焦するオートフォーカス機構を備えてよい。一部の事例では、開示されるシステムの顕微鏡または撮像ユニットは、例えばガルバノ走査デバイスまたはマイクロミラーアレイを使用して集束レーザビームの方向を変えると、デバイスまたはカートリッジ内の表面（例えば、区画の成長表面または底部）に顕微鏡または撮像モジュールを再合焦するオートフォーカス機構を備えてよい。

【0166】

これらに限定されないが、タングステンランプ、タングステン－ハロゲンランプ、アーク灯、レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、またはレーザダイオードを含む、各種の光源の任意のものが、撮像または励起光を提供するために使用されてよい。一部の事例では、１つまたは複数の光源、およびその他の光学構成要素、例えば、レンズ、フィルタ、アパーチャ、絞り、ミラーなど、の組合せが照明下位システムを構成する。

【0167】

これらに限定されないが、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラまたはセンサ、画像増強ＣＣＤカメラまたはセンサ、ＣＭＯＳ画像カメラまたはセンサなどを含む、各種の画像センサの任意のものが撮像の目的に使用されてよい。一部の事例では、１つまたは複数の画像センサ、およびその他の光学構成要素、例えば、レンズ、フィルタ、アパーチャ、絞り、ミラーなど、の組合せが撮像下位ユニット（または下位モジュール）を構成する。

【0168】

撮像モード：開示される方法およびシステムを実施する際に、各種の撮像モードのいずれかが使用されてよい。例には、これらに限定されないが、明視野撮像、暗視野撮像、位相コントラスト撮像、蛍光撮像、超解像度蛍光撮像、二光子蛍光撮像などが含まれる。一部の事例では、二波長励起および発光（または多波長励起もしくは発光）蛍光撮像が行われてよい。

【0169】

一部の事例では、使用される倍率に応じて、各表面または区画の全体が単一の画像に撮像されてよく、すなわち、視野（ＦＯＶ）が、表面または区画全体を包含してよい。一部の実施形態では、小さいＦＯＶを構成する一連の画像を「タイリング」または「縫い合わせ」て、表面または区画全体の高解像度画像を作成してよい。一部の事例では、一連の１つまたは複数の画像が、表面または区画の全部分または一部分から取得されてよい。一部の事例では、一連の２つまたはそれより多い画像が、例えば脱離および／または剥離ステップを行う前および行った後の両方に取得された画像を構成してよい。一部の事例では、光脱離ステップを行った後に取得された１つまたは複数の画像を使用して、選択された細胞の脱離が成功したことを確認してよい。一部の事例では、光剥離ステップを行った後に取得された１つまたは複数の画像を使用して、選択された細胞の破壊が成功したことを確認してよい。一部の事例では、一連の画像は、１、２、３、４、５、１０、１５、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、もしくは１００個の、またはそれより多い画像を含んでよい。

【0170】

画像処理：開示される方法およびシステムの一部の事例では、画像の前処理および／または画像処理が、手動、半自動、または完全自動方式で行われてよい。一部の事例では、一連の１つまたは複数の画像が、例えば、画像コントラストおよび輝度を補正する、不均一な照明を補正する、光学収差（例えば、球面収差、色収差等）を補正する、ノイズを除去する、など、またはそれらの任意の組合せを行うために、前処理されてよい。一部の事例では、一連の１つまたは複数の画像が、例えば、各画像内の物体（例えば、細胞または下位細胞構造）を特定する、各画像をセグメント化して、特定された物体を分離する、セグメント化された画像をタイリングして合成画像を作成する、特徴抽出を行う（例えば、観察可能な細胞表現型特質などの物体特性の特定および／または定量化）、１つまたは複数の選択された細胞の位置座標を決定する、光脱離および／または光剥離ステップを行った後に取得された１つまたは複数の画像から、選択された細胞の脱離および／または破壊の信頼度を判定する、あるいはそれらの任意の組合せを行うために、処理されてよい。

【0171】

当業者に公知の各種の画像処理方法の任意のものが、画像内の物体を特定するための画像処理に使用されてよい。例には、これらに限定されないが、Ｃａｎｎｙエッジ検出方法、Ｃａｎｎｙ－Ｄｅｒｉｃｈｅエッジ検出方法、１次勾配エッジ検出方法（例えば、Ｓｏｂｅｌ演算子）、２次差分エッジ検出方法、位相一致性（位相コヒーレンス）エッジ検出方法、他の画像セグメント化アルゴリズム（例えば、強度閾値処理、強度クラスタリング法、強度ヒストグラムに基づく方法等）、特徴およびパターン認識アルゴリズム（例えば、任意の形状を検出するための一般化されたハフ変換、円ハフ変換等）、画像テクスチャ分析方法（例えば、グレーレベル共起行列）、ならびに数学的分析アルゴリズム（例えば、フーリエ変換、高速フーリエ変換、ウェーブレット分析、自己相関等）、またはそれらの任意の組合せが含まれる。

【0172】

レーザ：開示されるシステム（または装置）は、１つまたは複数のレーザを備えてよい。他個所で述べたように、一部の事例では、同じ１つまたは複数のレーザが、フォトポレーション、光脱離、および／または光剥離を行うために使用されてよい。一部の事例では、異なるレーザが、フォトポレーション、光脱離、および／または光剥離を行うために使用されてよい。各種のレーザの任意のものが、フォトポレーション、光脱離、および／または光剥離の目的に使用されてよい。例には、これらに限定されないが、ダイオード（または半導体）レーザ、固体レーザ、ガスレーザ、およびエキシマレーザが含まれる。ダイオードレーザは、各種波長に利用できる、コンパクトで比較的低パワーの光源を提供することができる。固体レーザは、固体のマトリクス中に分散したレージング（lasing）材料を有することができ、例えば、ルビーまたはネオジウムＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザなどである。ネオジウム－ＹＡＧレーザは、１．０６４マイクロメートルの赤外光を発することができる。ガスレーザ、例えばヘリウムおよびヘリウム－ネオン（ＨｅＮｅ）レーザは、可視赤色光の主出力を有することができる。ＣＯ_２レーザは、遠赤外線（１０．６マイクロメートル）のエネルギーを発することができ、硬質材料の切断に使用することができる。エキシマレーザは、電気的に刺激されると擬似分子または二量体を発生させ、レージングされると紫外線波長範囲の光を発生させる、アルゴン、クリプトン、またはキセノンなどの不活性ガスと混合された、塩素およびフッ素などの反応性ガスを使用することができる。

【0173】

上記で述べられたように、開示される方法およびシステムにおいて細胞のフォトポレーション、光脱離、および／または光剥離に使用されるレーザは、約２２０ｎｍ（ＵＶ光）～約１５００ｎｍ（ＩＲ光）の範囲のピーク波長の光を発生させ得る。一部の事例では、光剥離に使用されるレーザ光のピーク波長は、少なくとも２２０ｎｍ、少なくとも２５０ｎｍ、少なくとも３００ｎｍ、少なくとも３５０ｎｍ、少なくとも４００ｎｍ、少なくとも４５０ｎｍ、少なくとも５００ｎｍ、少なくとも５５０ｎｍ、少なくとも６００ｎｍ、少なくとも６５０ｎｍ、少なくとも７００ｎｍ、少なくとも７５０ｎｍ、少なくとも８００ｎｍ、少なくとも８５０ｎｍ、少なくとも９００ｎｍ、少なくとも９５０ｎｍ、少なくとも１，０００ｎｍ、少なくとも１，１００ｎｍ、少なくとも１，２００ｎｍ、少なくとも１，３００ｎｍ、少なくとも１，４００ｎｍ、または少なくとも１，５００ｎｍであってよい。一部の事例では、光剥離に使用されるレーザ光のピーク波長は、多くとも１，５００ｎｍ、多くとも１，４００ｎｍ、多くとも１，３００ｎｍ、多くとも１，２００ｎｍ、多くとも１，１００ｎｍ、多くとも１，０００ｎｍ、多くとも９５０ｎｍ、多くとも９００ｎｍ、多くとも８５０ｎｍ、多くとも８００ｎｍ、多くとも７５０ｎｍ、多くとも７００ｎｍ、多くとも６５０ｎｍ、多くとも６００ｎ、多くとも５５０ｎｍ、多くとも５００ｎｍ、多くとも４５０ｎｍ、多くとも４００ｎｍ、多くとも３５０ｎｍ、多くとも３００ｎｍ、多くとも２５０ｎｍ、または多くとも２２０ｎｍであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、光剥離に使用されるレーザ光のピーク波長は、約１，３００ｎｍ～約１，５００ｎｍの範囲であってよい。当業者は、フォトポレーション、光脱離、および／または光剥離に使用されるレーザ光のピーク波長は、この範囲内の任意の値、例えば約１，４６０ｎｍ、を有してよいことを認識されよう。

【0174】

一部の事例では、開示される方法およびシステムにおいて細胞のフォトポレーション、光脱離、および／または光剥離に使用されるレーザは、ピーク波長およびレーザが連続波レーザであるかまたはパルス化されたレーザであるかに応じて、約０．０００１ｎｍ～約１０ｎｍの範囲のピーク波長またはその近傍を中心とする帯域幅（例えば、半値全幅（ＦＷＨＭ））を有する光を発生させてよい。一部の事例では、帯域幅は、少なくとも０．０００１ｎｍ、少なくとも０．００１ｎｍ、少なくとも０．０１ｎｍ、少なくとも０．１ｎｍ、少なくとも１ｎｍ、または少なくとも１０ｎｍであってよい。一部の事例では、帯域幅は、多くとも１０ｎｍ、多くとも１ｎｍ、多くとも０．１ｎｍ、多くとも０．０１ｎｍ、多くとも０．００１ｎｍ、または多くとも０．０００１ｎｍであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、帯域幅は、約０．００１ｎｍ～約１ｎｍの範囲であってよい。当業者は、光剥離に使用されるレーザ光の帯域幅は、この範囲内の任意の値、例えば約０．２５ｎｍ、を有してよいことを認識されよう。

【0175】

一部の事例では、開示される方法およびシステムにおいて細胞のフォトポレーション、光脱離、および／または光剥離に使用されるレーザは、連続波光を発生させてよく、電気光学変調器または電子シャッターが使用されて、任意の長さ（例えば、数十ピコ秒～数十秒の範囲）の持続時間の光のパルスを作り出してよい。開示される方法およびシステムの一部の事例では、細胞のフォトポレーション、光脱離、および／または光剥離に使用されるレーザは、パルス化されたレーザであってよく、約１フェムト秒～約１００ミリ秒の範囲の持続時間を有する光パルスを発生させてよい。一部の事例では、フォトポレーション、光脱離、および／または光剥離に使用される光パルスは、少なくとも１フェムト秒、少なくとも１ピコ秒、少なくとも１ナノ秒、少なくとも１ミリ秒、少なくとも１０ミリ秒、少なくとも１００ミリ秒、または少なくとも１秒の持続時間であってよい。一部の事例では、光剥離に使用される光パルスは、多くとも１秒、多くとも１００ミリ秒、多くとも１０ミリ秒、多くとも１ミリ秒、多くとも１ナノ秒、多くとも１ピコ秒、または多くとも１フェムト秒の持続時間であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、フォトポレーション、光脱離、および／または光剥離に使用される光パルスは、持続時間が約１ピコ秒～約１ナノ秒の範囲であってよい。当業者は、フォトポレーション、光脱離、および／または光剥離に使用されるレーザ光のパルス持続時間は、この範囲内の任意の値、例えば約０．２５０ナノ秒、を有してよいことを認識されよう。

【0176】

一部の事例では、開示される方法およびシステムにおいて細胞のフォトポレーション、光脱離、および／または光剥離に使用されるレーザ光は、使用されるレーザの種類に応じて、約１Ｈｚ～約１００ＭＨｚの範囲のパルス反復周波数でパルス化されてよい。一部の事例では、パルス反復周波数は、少なくとも１Ｈｚ、少なくとも１０Ｈｚ、少なくとも１００Ｈｚ、少なくとも１ＫＨｚ、少なくとも１０ＫＨｚ、少なくとも１００ＫＨｚ、少なくとも１ＭＨｚ、少なくとも１０ＭＨｚ、または少なくとも１００ＭＨｚであってよい。一部の事例では、パルス反復周波数は、多くとも１００ＭＨｚ、多くとも１０ＭＨｚ、多くとも１ＭＨｚ、多くとも１００ＫＨｚ、多くとも１０ＫＨｚ、多くとも１ＫＨｚ、多くとも１００Ｈｚ、多くとも１０Ｈｚ、または多くとも１Ｈｚであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、パルス反復率は、約１０Ｈｚ～約１ＭＨｚの範囲であってよい。当業者は、パルス反復率は、この範囲内の任意の値、例えば約１６．５ＫＨｚ、を有してよいことを認識されよう。

【0177】

一部の事例では、レーザ光放射照度（すなわち、例えばＷ／ｃｍ^２の単位で測定された、単位表面積当たり送達される放射束（パワー））は、使用されるレーザの種類および試料平面における焦点の大きさに応じて、約０．１Ｗ／ｃｍ^２～約１０^１０Ｗ／ｃｍ^２の範囲であってよい。一部の事例では、試料表面に送達される放射束は、少なくとも０．１Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１，０００Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０^４Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０^５Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０^６Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０^７Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０^８Ｗ／ｃｍ^２、少なくとも１０^９Ｗ／ｃｍ^２、または少なくとも１０^１０Ｗ／ｃｍ^２であってよい。一部の事例では、試料表面に送達される放射束は、多くとも多くとも１０^１０Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０^９Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０^８Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０^７Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０^６Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０^５Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０^４Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１，０００Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１００Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１０Ｗ／ｃｍ^２、多くとも１Ｗ／ｃｍ^２、または多くとも０．１Ｗ／ｃｍ^２であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、試料表面に送達される放射束は、約１０Ｗ／ｃｍ^２～約１，０００Ｗ／ｃｍ^２の範囲であってよい。当業者は、試料表面に送達される放射束は、この範囲内の任意の値、例えば約０．８Ｗ／ｃｍ^２、を有してよいことを認識されよう。

【0178】

一部の事例では、開示されるシステムは、２つまたはそれより多い細胞が並行してフォトポレーション、光脱離、および／または光剥離され得るように、並行して動作する２つまたはそれより多いレーザを備えてよい（例えば、同じ対物レンズを介して２つのレーザビームが試料平面に送達されるが、ビームそれぞれが、顕微鏡または撮像ユニットの中にまたはそれを貫通して進む異なる光路を有し、それにより異なる対の位置座標を個別に狙わせることができる）。一部の事例では、２つまたはそれより多い細胞が並行してフォトポレーション、光脱離、および／または光剥離され得るように、単一のレーザによって提供されるレーザ光が、同じ対物レンズを介して試料平面に送達される２つまたはそれより多いビームに分割されてよいが、顕微鏡または撮像モジュールの中にまたはそれを貫通して進む異なる光路を使用して、分割されたビームに、異なる対の位置座標を個別に狙わせることができる。

【0179】

他個所で述べたように、一部の事例では、開示されるデバイスまたはカートリッジにおいてレーザ誘起フォトポレーションを行うために使用されるレーザは、光脱離および／または光剥離を行うために使用されるレーザと同じであってよく、そのとき、動作モードは、レーザの平均パワー設定、ピークパワー設定、パルス周波数、パルス持続時間（パルス幅）、曝露時間、の１つもしくは複数、またはそれらの任意の組合せを調整することによって切り替えられてよい。例えば、一部の事例では、同じレーザが光剥離および光脱離を行うために使用されてよく、例えば、パルス幅を一定に（例えば、約３００μ秒）保ちながら、パワー設定を最大の約１００％（剥離用）から約７５％（脱離用）に下げ、集束したレーザスポットが細胞が成長している表面を走査する率を変え（例えば、剥離に使用されるステップサイズ（例えば、Ｘ軸ステップサイズ＝単位時間当たり５μｍ；Ｙ軸ステップサイズ＝単位時間当たり１μｍ）を脱離用の異なる値（例えば、Ｘ軸ステップサイズ＝Ｙ軸ステップサイズ＝単位時間当たり１５μｍ）に変える）、それにより表面に送達される有効パワー密度を減らすことにより、２つの動作モード間で切り替えられてよい。

【0180】

レーザターゲティングユニット：述べたように、一部の事例では、開示されるシステムは、画像を取得するために使用される顕微鏡または撮像ユニットの光軸および／または焦点面に対して表面または区画を位置付け、選択された細胞をレーザビームの焦点に対して位置付けるように構成された、並進ステージを備えてよい。一部の事例では、システムは、フォトポレーション、光脱離、および／または光剥離のために選択された１つまたは複数の細胞の位置座標にレーザ光を送達するように構成された走査機構、例えばガルバノ走査システムまたはマイクロミラーアレイ、を備えてよい。

【0181】

一部の事例では、開示される方法およびシステムは、顕微鏡または撮像モジュールの光軸および／または焦点面との関係で、表面または区画を位置付けし直すための高精度Ｘ－Ｙ（または一部の場合にはＸ－Ｙ－Ｚ）並進ステージを利用してよい。適切な並進ステージは、様々な製造業者、例えばＰａｒｋｅｒ Ｈａｎｎｉｆｉｎ、から市販されている。精密並進ステージシステムは、これらに限定されないが、リニアアクチュエータ、光学エンコーダ、サーボおよび／またはステッパモータ、ならびにモータコントローラまたは駆動ユニットを含む、いくつかの構成要素の組合せを備えることができる。一部の事例では、剥離の対象とされる個々の細胞の正確な位置付けを保証するために、ステージ移動の高い精度および繰り返し精度が、本明細書に開示されるシステムおよび方法に必要とされ得る。そのため、本明細書に開示される方法およびシステムは、並進ステージが顕微鏡もしくは撮像モジュールの光軸との関係でまたはレーザ光ビームの焦点との関係で細胞を位置付けし得る、精度および／または繰り返し精度を指定することをさらに含んでよい。一部の事例では、並進ステージの精度および／または繰り返し精度は、約０．５μｍ～約５μｍの範囲であってよい。一部の事例では、並進ステージの精度および／または繰り返し精度は、少なくとも０．５μｍ、少なくとも１μｍ、少なくとも２μｍ、少なくとも３μｍ、少なくとも４μｍ、または少なくとも５μｍであってよい。一部の事例では、並進ステージの精度および／または繰り返し精度は、多くとも５μｍ、多くとも４μｍ、多くとも３μｍ、多くとも２μｍ、多くとも１μｍ、または多くとも０．５μｍであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、並進ステージの精度および／または繰り返し精度は、約１μｍ～約４μｍの範囲であってよい。当業者は、並進ステージの精度および／または繰り返し精度は、この範囲内の任意の値、例えば１．２５μｍ、を有してよいことを認識されよう。

【0182】

一部の事例では、１つまたは複数のレーザビームを偏向して表面上または区画内の指定された位置に誘導するために、ガルバノ走査システムまたはプログラム可能マイクロミラーアレイが使用されてよい。一部の事例では、並進ステージの精度および／または繰り返し精度は、約０．５μｍ～約５μｍの範囲であってよい。一部の事例では、ガルバノ走査システムまたはプログラム可能マイクロミラーアレイの精度および／または繰り返し精度は、少なくとも０．１μｍ、少なくとも０．５μｍ、少なくとも１μｍ、少なくとも２μｍ、少なくとも３μｍ、少なくとも４μｍ、または少なくとも５μｍであってよい。一部の事例では、ガルバノ走査システムまたはプログラム可能マイクロミラーアレイの精度および／または繰り返し精度は、多くとも５μｍ、多くとも４μｍ、多くとも３μｍ、多くとも２μｍ、多くとも１μｍ、多くとも０．５μｍ、または多くとも０．１μｍであってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、ガルバノ走査システムまたはプログラム可能マイクロミラーアレイの精度および／または繰り返し精度は、約０．１μｍ～約２μｍの範囲であってよい。当業者は、ガルバノ走査システムまたはプログラム可能マイクロミラーアレイの精度および／または繰り返し精度は、この範囲内の任意の値、例えば０．５５μｍ、を有してよいことを認識されよう。

【0183】

フルイディクスコントローラ：一部の事例では、開示されるシステムは、開示されるデバイスまたはカートリッジに導入される１つまたは複数の流体（例えば、細胞培養または成長培地、緩衝液等）についてのタイミングおよび／または流量の、手動の、半自動化された、および／または完全自動化された、ならびにプログラム可能な制御を提供するように構成された１つまたは複数のフルイディクスコントローラをさらに備えてよい。流体流は、例えばプログラム可能なシリンジポンプ、蠕動ポンプ、ＨＰＬＣポンプ等を使用して制御されてよい。

【0184】

流体の流量または速度は、約０．１ｍｍ／秒～約１，４００ｍｍ／秒の範囲であってよい。一部の事例では、速度は、少なくとも０．１ｍｍ／秒、少なくとも１ｍｍ／秒、少なくとも１０ｍｍ／秒、少なくとも２０ｍｍ／秒、少なくとも３０ｍｍ／秒、少なくとも４０ｍｍ／秒、少なくとも５０ｍｍ／秒、少なくとも６０ｍｍ／秒、少なくとも７０ｍｍ／秒、少なくとも８０ｍｍ／秒、少なくとも９０ｍｍ／秒、少なくとも１００ｍｍ／秒、少なくとも２００ｍｍ／秒、少なくとも３００ｍｍ／秒、少なくとも４００ｍｍ／秒、少なくとも５００ｍｍ／秒、少なくとも６００ｍｍ／秒、少なくとも７００ｍｍ／秒、少なくとも８００ｍｍ／秒、少なくとも９００ｍｍ／秒、少なくとも１，０００ｍｍ／秒、少なくとも１，１００ｍｍ／秒 少なくとも１，２００ｍｍ／秒、少なくとも１，３００ｍｍ／秒、または少なくとも１，４００ｍｍ／秒であってよい。一部の事例では、速度は、多くとも１，４００ｍｍ／秒、多くとも１，３００ｍｍ／秒、多くとも１，２００ｍｍ／秒、多くとも１，１００ｍｍ／秒、多くとも１，０００ｍｍ／秒、多くとも９００ｍｍ／秒、多くとも８００ｍｍ／秒、多くとも７００ｍｍ／秒、多くとも６００ｍｍ／秒、多くとも５００ｍｍ／秒、多くとも４００ｍｍ／秒、多くとも３００ｍｍ／秒、多くとも２００ｍｍ／秒、多くとも１００ｍｍ／秒、多くとも９０ｍｍ／秒、多くとも８０ｍｍ／秒、多くとも７０ｍｍ／秒、多くとも６０ｍｍ／秒、多くとも５０ｍｍ／秒、多くとも４０ｍｍ／秒、多くとも３０ｍｍ／秒、多くとも２０ｍｍ／秒、多くとも１５ｍｍ／秒、多くとも１０ｍｍ／秒、多くとも１ｍｍ／秒、多くとも０．１ｍｍ／秒であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、速度は、約１０ｍｍ／秒～約１，０００ｍｍ／秒の範囲であってよい。当業者は、速度は、この範囲内の任意の値、例えば約２４ｍｍ／秒、を有してよいことを認識されよう。

【0185】

一部の事例では、体積流量は、約１マイクロリットル／秒～約１ミリリットル／秒の範囲であってよい。一部の事例では、体積流量は、少なくとも１マイクロリットル／秒、少なくとも５マイクロリットル／秒、少なくとも１０マイクロリットル／秒、少なくとも２５マイクロリットル／秒、少なくとも５０マイクロリットル／秒、少なくとも７５マイクロリットル／秒、少なくとも１００マイクロリットル／秒、少なくとも２００マイクロリットル／秒、少なくとも３００マイクロリットル／秒、少なくとも４００マイクロリットル／秒、少なくとも５００マイクロリットル／秒、少なくとも６００マイクロリットル／秒、少なくとも７００マイクロリットル／秒、少なくとも８００マイクロリットル／秒、少なくとも９００マイクロリットル／秒、または少なくとも１マイクロリットル／秒であってよい。一部の事例では、体積流量は、多くとも１マイクロリットル／秒、多くとも９００マイクロリットル／秒、多くとも８００マイクロリットル／秒、多くとも７００マイクロリットル／秒、多くとも６００マイクロリットル／秒、多くとも５００マイクロリットル／秒、多くとも４００マイクロリットル／秒、多くとも３００マイクロリットル／秒、多くとも２００マイクロリットル／秒、多くとも１００マイクロリットル／秒、多くとも７５マイクロリットル／秒、多くとも５０マイクロリットル／秒、多くとも２５マイクロリットル／秒、多くとも１０マイクロリットル／秒、または多くとも１マイクロリットル／秒であってよい。この段落に記載される低い方の値と高い方の値の任意のものを組み合わせて、本開示に包含される範囲を形成してよく、例えば、一部の事例では、体積流量は、約１００マイクロリットル／秒～約５００マイクロリットル／秒の範囲であってよい。当業者は、体積流量は、この範囲内の任意の値、例えば約１０．３５マイクロリットル／秒、を有してよいことを認識されよう。

【0186】

温度コントローラ：一部の実施形態では、開示されるシステムは、開示されるデバイスおよびカートリッジの１つまたは複数の区画を指定温度に維持するように構成された、１つまたは複数の温度コントローラおよび／または熱インターフェース特徴をさらに備えてよい。適切な温度制御要素の例には、これらに限定されないが、抵抗加熱要素、微小赤外線放出光源、ペルティエ加熱または冷却デバイス、ヒートシンク、サーミスタ、熱電対等が含まれる。熱インターフェース特徴は通例、良好な熱伝導体である材料（例えば、銅、金、銀等）から製作され、通例は、デバイスもしくはカートリッジの少なくとも１つの外部表面、および／または外部の加熱ブロックもしくは冷却ブロックとの良好な熱接触をなすことが可能な１つまたは複数の平坦な表面を備える。

【0187】

一部の事例では、温度コントローラは、開示されるデバイスおよびカートリッジの１つまたは複数の区画を、指定温度にまたは指定温度の指定範囲内に維持するように構成されてよい。一部の事例では、指定温度は、２１℃、２２℃、２３℃、２４℃、２５℃、２６℃、２７℃、２８℃、２９℃、３０℃、３１℃、３２℃、３３℃、３４℃、３５℃、３６℃、３７℃、３８℃、３９℃、４０℃、４１℃、または４２℃であってよい。一部の事例では、温度コントローラは、開示されるデバイスおよびカートリッジの１つまたは複数の区画を、指定温度の±０．１℃、±０．５℃、または±１℃以内に維持するように構成されてよい。

【0188】

システムコントローラ：一部の事例では、開示されるシステムは、以下を行うためのプログラム可能なソフトウェア符号化命令を実行するように構成された、１つまたは複数のプロセッサ、コントローラ、および／またはコンピュータを備えてよい：（ｉ）細胞撮像、細胞選択、および細胞増殖中に細胞の生存性を最適化および／または維持するために、環境制御チャンバ内のまたは開示されるデバイスおよびカートリッジ内の環境パラメータ（例えば、温度、湿度、Ｏ_２濃度、ＣＯ_２濃度等）を設定および維持する、（ｉｉ）照明光設定（例えば、強度および波長）および画像取得（例えば、曝露時間、曝露周波数、取得される画像の数等）を制御する、（ｉｉｉ）画像の前処理（例えば、画像コントラストおよび輝度の補正、不均一な照明の補正、光学収差の補正、ノイズの除去等、もしくはそれらの任意の組合せ）、および／または、画像処理（一連の１つまたは複数の画像の各画像内の物体（例えば、細胞もしくは部分細胞構造）の特定、特定された物体を分離するための各画像のセグメント化、合成画像を作成するためのセグメント化された画像のタイリング、特徴抽出の実行（例えば、観察可能な細胞表現型特質などの物体の性質の特定および／または定量化）、１つまたは複数の選択された細胞の位置座標の決定、剥離ステップを行った後に取得された１つまたは複数の画像からの、選択された細胞の破壊についての信頼度の決定等、またはそれらの任意の組合せ）を制御する、（ｉｖ）選択されないもしくは不要な細胞のフォトポレーション、光脱離、および／または光剥離を行うために、レーザターゲティングシステムを制御する（例えば、選択された細胞の位置座標を読み取り、選択された細胞が順次レーザビームの焦点内に位置するように並進ステージを位置付けし直す、またはレーザビームの方向を変えることによる）、（ｖ）レーザ出力（例えば、選択された細胞が曝露されるレーザ光の強度、パルス周波数、および／または持続時間）を制御する、ならびに（ｖｉ）ラボラトリ情報管理（ＬＩＭＳ）システムへのプロセス制御データおよび／または画像から導出されたデータの転送を制御する、またはこれらのステップの組合せ。一部の事例では、システムコントローラは、フルイディクスの制御および／または温度制御機能をさらに備えてよい。

【0189】

一部の事例では、開示されるシステムの１つまたは複数のプロセッサ、コントローラ、またはコンピュータはさらに、クローン細胞集団生成システムと長期細胞培養培養器との間でデバイスまたはカートリッジを往復移動するプレート操縦ロボットシステムを制御するための、プログラム可能なソフトウェア符号化命令を実行するように構成されてよい。

【0190】

一部の事例では、開示されるシステムの１つまたは複数のプロセッサは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、汎用処理ユニット、またはコンピューティングプラットフォームなどのハードウェアプロセッサを備えてよい。１つまたは複数のプロセッサは、各種の適切な集積回路（例えば、開示される画像処理に基づく方法を実装するように特別に設計された特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、もしくは演算時間を高速化させるおよび／または配備を容易にするフィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等）、マイクロプロセッサ、登場しつつある次世代マイクロプロセッサ設計（例えば、メモリスタ（memristor）ベースのプロセッサ）、ロジックデバイスなどの任意のものからなってよい。本開示はプロセッサを参照して説明されるが、他の種類の集積回路およびロジックデバイスも適用可能であり得る。プロセッサは、任意の好適なデータ操作能力を有してよい。例えば、プロセッサは、５１２ビット、２５６ビット、１２８ビット、６４ビット、３２ビット、または１６ビットのデータ操作を行い得る。１つまたは複数のプロセッサは、単一コアもしくはマルチコアプロセッサ、または並列処理用に構成された複数のプロセッサであってよい。

【0191】

開示される方法およびシステムを実装するために使用される１つまたは複数のプロセッサまたはコンピュータは、より大きいコンピュータシステムの一部であっても、ならびに／または、プロセスデータおよび／もしくは実験結果の伝送および共有を容易にするために、通信インターフェースを利用してコンピュータネットワーク（または「ネットワーク」）に動作的に結合されてもよい。ネットワークは、ローカルエリアネットワーク、イントラネットおよび／もしくはエクストラネット、インターネットと通信しているイントラネットおよび／もしくはエクストラネット、またはインターネットであってよい。一部の場合におけるネットワークは、遠隔通信ネットワークおよび／またはデータネットワークである。ネットワークは、一部の場合にはクラウドコンピューティングなどの分散コンピューティングを可能にする、１つまたは複数のコンピュータサーバを含んでよい。ネットワークは、一部の場合には、コンピュータシステムを利用して、コンピュータシステムに結合されたデバイスがクライアントまたはサーバとして振舞うことを可能にし得る、ピアツーピアネットワークを実装してよい。

【0192】

コンピュータシステムは、メモリもしくは記憶場所（例えば、ランダムアクセスメモリ、読出し専用メモリ、フラッシュメモリ、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）Ｏｐｔａｎｅ（商標）技術）、電子記憶装置（例えば、ハードディスク）、１つまたは複数の他のシステムと通信するための通信インターフェース（例えば、ネットワークアダプタ）、ならびにキャッシュや他のメモリ、データストレージおよび／または電子ディスプレイアダプタなどの周辺装置も含んでよい。メモリ、記憶装置、インターフェース、および周辺装置は、例えばマザーボードに見られるような通信バスを通じて、１つまたは複数のプロセッサ、例えばＣＰＵ、と通信してよい。記憶装置は、データを記憶するためのデータ記憶装置（またはデータリポジトリ）であってよい。

【0193】

１つまたは複数のプロセッサ、例えばＣＰＵは、プログラム（または「ソフトウェア」）として具現化される一続きの機械可読命令を実行する。命令は、記憶場所に記憶される。命令はＣＰＵに送られ、その後、本開示の方法を実装するようにＣＰＵをプログラムするかまたはその他の方法で構成する。ＣＰＵによって行われる動作の例には、フェッチ、復号、実行、および書き戻しが含まれる。ＣＰＵは、集積回路などの回路の一部であってよい。システムの１つまたは複数の他の構成要素が、回路に含まれてよい。一部の場合には、回路は特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）である。

【0194】

一部の事例では、本開示のコンピュータシステムは、ドライバ、ライブラリ、および保存されたプログラムなどのファイルを記憶する記憶装置を備えてよい。記憶装置は、ユーザデータ、例えばユーザによって指定された選好やユーザによって指定されたプログラム、を記憶してよい。コンピュータシステムは、一部の場合には、イントラネットまたはインターネットを通じてコンピュータシステムと通信する遠隔サーバに位置するなど、コンピュータシステムの外部にある、１つまたは複数の追加的なデータ記憶装置を含んでよい。

【0195】

ソフトウェア：培養プレートウェル内の細胞を選択して剥離するための開示される方法などの、本明細書に提供される方法およびシステムの一部の態様は、例えばメモリまたは電子記憶装置などのコンピュータシステムの電子記憶場所に記憶された機械実行可能コード（プロセッサ実行可能コード）を介して実装される。機械実行可能または機械可読コードは、ソフトウェアの形態で提供される。使用中、コードは、１つまたは複数のプロセッサによって実行される。一部の場合には、コードは、記憶装置から取り出され、１つまたは複数のプロセッサによる即座のアクセスのためにメモリに記憶される。状況によっては、電子記憶装置が含まれず、機械実行可能命令はメモリに記憶される。コードは、事前にコンパイルされて、当該コードを実行するために適合された１つまたは複数のプロセッサを有する機械と共に使用するために構成されても、または実行時にコンパイルされてもよい。コードは、コードを事前にコンパイルされた様式または都度コンパイルされる様式で実行できるようにするために選択されるプログラミング言語で供給されてよい。

【0196】

開示される方法およびシステムの様々な態様は、「製品」または「製造品」、例えば、通例は機械（もしくはプロセッサ）実行可能コードおよび／またはある種類の機械可読媒体に記憶されている関連データの形態である「コンピュータプログラムまたはソフトウェア製品」、と考えられてよく、実行可能コードは、本明細書に開示される方法の１つまたは複数を行う際にコンピュータまたはコンピュータシステムを制御するための複数の命令を含む。機械実行可能コードは、光学ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、またはＢｌｕ－Ｒａｙ（登録商標）ディスクなどの光学的に可読な媒体を備える光学記憶装置に記憶されてよい。機械実行可能コードは、メモリ（例えば、読出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ）またはハードディスクなどの、電子記憶装置に記憶されてよい。「記憶」型の媒体は、コンピュータ、プロセッサなど、またはその関連するモジュールの有形のメモリ、例えば様々な半導体メモリチップ、光学ドライブ、テープドライブ、ディスクドライブなどの任意のものまたはすべてを含み、これらは、本明細書に開示される方法およびアルゴリズムを符号化したソフトウェアのために、任意のときに非一時的な記憶を提供してよい。

【0197】

ソフトウェアコードのすべてまたは一部が、ときに、インターネットまたは様々な他の遠隔通信ネットワークを介して通信されてよい。そのような通信は、例えば、１つのコンピュータまたはプロセッサから別のものに、例えば管理サーバまたはホストコンピュータからアプリケーションサーバのコンピュータプラットフォームに、ソフトウェアをロードすることを可能にする。よって、ソフトウェア符号化命令を伝達するために使用される他の種類の培地には、ローカルデバイス間の物理的インターフェースにまたがって、有線および光学的な陸線ネットワークを通じて、ならびに様々な大気リンクを通じて使用されるものなどの、光学、電気、および電磁波が含まれる。有線または無線リンク、光リンクなどの、そのような波を搬送する物理的要素も、本明細書に開示される方法を行うためのソフトウェア符号化命令を伝達する媒体と考えられる。本明細書において使用される場合、非一時的なものに制約されない限り、コンピュータまたは機械「可読媒体」などの、有形の「記憶」媒体という用語は、実行のためにプロセッサに命令を提供することに関与する任意の媒体を指す。

【0198】

コンピュータシステムは通例、例えばマシンビジョンシステムによって捕捉された画像を提供するために、電子ディスプレイを含むかまたは電子ディスプレイと通信してよい。ディスプレイは通例、ユーザインターフェース（ＵＩ）を提供することも可能である。ＵＩの例には、これらに限定されないが、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）、ウェブベースのユーザインターフェースなどが含まれる。

【0199】

図７は、本開示の一態様によるクローン細胞集団生成光剥離システムを制御するために使用されるシステム制御ソフトウェアのブロック図の例を提供する。一部の事例では、制御ソフトウェアは、（ｉ）画像取得モジュール、（ｉｉ）画像処理モジュール、（ｉｉｉ）レーザターゲティング制御モジュール、（ｉｖ）レーザ出力制御モジュール、（ｖ）環境制御モジュール、および／もしくは（ｖｉ）ＬＩＭＳインターフェース、またはそれらの任意の組合せ、と通信するおよび／またはそれらを制御するための機械可読または機械実行可能命令を備えてよい。一部の事例では、システム制御ソフトウェアは、本開示のクローン細胞集団生成システムを、（ｖｉｉ）クローン細胞集団生成システムと長期細胞培養培養器との間でデバイスまたはカートリッジを往復移動するためのロボットプレート操縦システム、とインターフェースするためのソフトウェアをさらに備えてよい。

【0200】

一部の事例では、システム制御ソフトウェアおよびそのすべての構成要素モジュールは、単一のプロセッサまたはコンピュータによって実行されてよい。一部の事例では、システム制御ソフトウェアおよび構成要素モジュールの１つまたは複数は、異なるプロセッサまたはコンピュータで実行されてよい。一部の事例では、システム制御ソフトウェアおよび／またはその構成要素モジュールのすべてまたは一部が、コンピュータネットワークおよび／またはクラウドベースのコンピューティングシステムによって実行されてよい。

【0201】

用途：本明細書に開示される方法およびシステムは、概して細胞のクローン集団の作製に適用可能である。開示される方法およびシステムが適用され得る具体的な用途の例には、これらに限定されないが、トランスフェクションされた細胞のクローン集団（無作為にトランスフェクションされた細胞、もしくは狙いを付けたトランスフェクションから生じた細胞のクローン集団を含む）、遺伝子編集された細胞（例えば、特定のＣＲＩＳＰＲ編集を含むクローン細胞集団）、未分化の幹細胞、ｉｎ ｖｉｔｒｏで分化させた幹細胞、人工多能性幹細胞（ｉＰＳＣ）、哺乳動物細胞、植物細胞などのクローン集団の生成が含まれる。

【0202】

本開示の例示的な非制限的態様
上記で説明された本開示の主題の実施形態を含む態様は、単独で、または１つもしくは複数の他の態様もしくは実施形態との組合せで有益であり得る。上記の説明を制限することなく、１～１４２の番号が付された本開示のある特定の非制限的態様が以下に提供される。本開示を読むと当業者に明らかになるように、個々に番号が付された態様の各々は、先行するまたは後続の個々に番号が付された態様のうち任意のものと共に使用される、または組み合わせられてよい。これは、そのようなすべての態様の組合せに対する裏付けを提供するものであり、以下に提供される態様の組合せに制限されない。
実施形態１。 ａ）細胞トランスフェクションを行うために構成された第１の区画であって、細胞試料を導入するために構成された第１の入口を備える第１の区画と、
ｂ）細胞選択を行うために構成された第２の区画であって、前記第２の区画の入口が前記第１の区画の出口に動作可能に結合されており、前記第２の区画が、少なくとも１つの光学的に透明な壁と、中間細胞取り出しポートに動作可能に結合された出口とをさらに備える、第２の区画と、
ｃ）細胞増殖を行うために構成された第３の区画であって、前記第３の区画の入口が前記第２の区画の前記出口に動作可能に結合されている、第３の区画と、
を備えているカートリッジ。
実施形態２。 ａ）細胞トランスフェクションを行うために構成された第１の区画であって、細胞試料を導入するために構成された第１の入口を備える第１の区画と、
ｂ）細胞選択を行うために構成された第２の区画であって、前記第２の区画の入口が前記第１の区画の出口に動作可能に結合されており、前記第２の区画が、少なくとも１つの光学的に透明な壁をさらに備える、第２の区画と、
ｃ）細胞増殖を行うために構成された第３の区画であって、前記第３の区画が、電気インピーダンス測定を行うために構成された少なくとも一対の電極を備えており、前記第３の区画の入口が前記第２の区画の出口に動作可能に結合されている、第３の区画と、
を備えているカートリッジ。
実施形態３。 ａ）細胞トランスフェクションを行うために構成された第１の区画であって、細胞試料を導入するために構成された第１の入口を備える第１の区画と、
ｂ）細胞選択を行うために構成された第２の区画であって、前記第２の区画の入口が前記第１の区画の出口に動作可能に結合されており、前記第２の区画が、光剥離および光脱離を行うためのレーザ光の供給源に動作可能に結合された少なくとも１つの光学的に透明な壁を備える、第２の区画と、
ｃ）細胞増殖を行うために構成された第３の区画であって、前記第３の区画の入口が前記第２の流体区画の出口に動作可能に結合されている、第３の区画と、
を備えているカートリッジ。
実施形態４。 細胞トランスフェクション、細胞選択、および／または細胞増殖の１つまたは複数を行うために構成された少なくとも１つの区画を備えたカートリッジであって、前記カートリッジが、細胞試料を導入するために構成された入口を備え、前記少なくとも１つの区画が光学的に透明な壁を備えている、カートリッジ
を備えている、システム。
実施形態５。 光脱離プロセスおよび／または光剥離プロセスの実行を容易にするための光源をさらに備えている、実施形態４に記載のシステム。
実施形態６。 前記カートリッジが、細胞選択のための少なくとも１つの区画と、細胞増殖のための少なくとも１つの区画とを備えている、実施形態４または５に記載のシステム。
実施形態７。 前記カートリッジが、細胞選択のための複数の区画と、細胞増殖のための複数の区画とを備えている、実施形態４から６のいずれか一項に記載のシステム。
実施形態８。 前記カートリッジが、細胞選択のための少なくとも４つの区画、細胞選択のための少なくとも８つの区画、細胞選択のための少なくとも１６個の区画、細胞選択のための少なくとも３２個の区画、細胞選択のための少なくとも６４個の区画、または細胞選択のための少なくとも９６個の区画を備えている、実施形態４から７のいずれか一項に記載のシステム。
実施形態９。 前記カートリッジが、細胞増殖のための少なくとも４つの区画、細胞増殖のための少なくとも８つの区画、細胞増殖のための少なくとも１６個の区画、細胞増殖のための少なくとも３２個の区画、細胞増殖のための少なくとも６４個の区画、または細胞増殖のための少なくとも９６個の区画を備えている、実施形態４から８のいずれか一項に記載のシステム。
実施形態１０。 前記カートリッジが、細胞トランスフェクションのための少なくとも１つの区画を備えている、実施形態４から９のいずれか一項に記載のシステム。
実施形態１１。 前記カートリッジが、細胞トランスフェクションのための区画を備えていない、実施形態４から９のいずれか一項に記載のシステム。
実施形態１２。 前記第１の区画または少なくとも１つの区画が、（ｉ）トランスフェクション剤を導入するために構成された第２の入口、（ｉｉ）くびれた流路、（ｉｉｉ）前記第１の区画または少なくとも１つの区画の対向する表面と電気接触し、前記表面上に位置付けられた、電極の対、および（ｉｖ）光学的に透明な壁、のうち少なくとも１つをさらに備えている、実施形態１から１０のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態１３。 前記電極の対が、白金、金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、グラフェン、または酸化インジウムスズから製作されている、実施形態１２に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態１４。 前記第１の区画または少なくとも１つの区画の前記光学的に透明な壁が、電磁スペクトルの紫外線、可視光、もしくは近赤外線領域、またはそれらの任意の組合せにおいて透明である、実施形態５から１３のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態１５。 前記細胞選択区画が、内側表面上の窪みのパターン、および／または内側表面上の基質のパターンを備えている、実施形態５から１４のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態１６。 前記細胞増殖区画が、内側表面上の窪みのパターン、および／または内側表面上の基質のパターンを備えている、実施形態５から１５のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態１７。 前記基質がタンパク質基質である、実施形態１５または１６に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態１８。 前記窪みのパターンおよび／または前記基質のパターンが、前記区画内の細胞移動を防止するように構成されている、実施形態１５から１７のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態１９。 前記第２の区画または少なくとも１つの区画の容積が、約１マイクロリットル～約１０ミリリットルの間である、実施形態１から１８のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態２０。 前記第２の区画または少なくとも１つの区画の前記光学的に透明な壁が、電磁スペクトルの紫外線、可視光、もしくは近赤外線領域、またはそれらの任意の組合せにおいて透明である、実施形態１から１９のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態２１。 前記第２の区画または少なくとも１つの区画の前記光学的に透明な壁が、約１４４０ｎｍ～約１４５０ｎｍの範囲で透明である、実施形態１から２０のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態２２。 前記第２の区画または少なくとも１つの区画の壁が、付着性細胞の付着を容易にするための表面コーティングまたは表面処置を備えている、実施形態１から２１のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態２３。 前記第２の区画または少なくとも１つの区画の壁が、懸濁液細胞の付着を容易にするための表面コーティングまたは表面処置を備えている、実施形態１から２２のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態２４。 前記表面コーティングが、α－ポリリジンコーティング、コラーゲンコーティング、ポリ－ｌ－オルニチン、フィブロネクチンコーティング、ラミニンコーティング、Ｓｙｎｔｈｅｍａｘ（商標）ビトロネクチンコーティング、ｉＭａｔｒｉｘ－５１１組換えラミニンコーティング、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、実施形態２２または実施形態２３に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態２５。 前記表面処置が、プラズマ処置、ＵＶ処置、オゾン処置、またはそれらの任意の組合せを含む、実施形態２２または実施形態２３に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態２６。 前記表面コーティングまたは表面処置を備える前記第２の区画または少なくとも１つの区画の前記壁が、前記光学的に透明な壁である、実施形態２２から２５のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態２７。 前記第２の区画（または少なくとも１つの区画）が、物理的障壁も、流れくびれ部も、その中に配置された仕切りもない、チャンバを備えている、実施形態１から２６のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態２８。 前記第３の区画（または少なくとも１つの区画）の最も長い寸法が、約１センチメートル～約２０センチメートルの間である、実施形態１から２７のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態２９。 前記第３の区画（または少なくとも１つの区画）の容積が、約１マイクロリットル～約１ミリリットルの間である、実施形態１から２８のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態３０。 前記第３の区画（または少なくとも１つの区画）が、少なくとも１つの光学的に透明な壁をさらに備えている、実施形態１から２９のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態３１。 前記光学的に透明な壁が、電磁スペクトルの紫外線、可視光、もしくは近赤外線領域、またはそれらの任意の組合せにおいて透明である、実施形態３０に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態３２。 前記第３の区画（または少なくとも１つの区画）が電気インピーダンス測定を行うために構成された少なくとも一対の電極をさらに備えている、実施形態１から３１のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態３３。 細胞成長培地を収納するために構成された第４の区画（または少なくとも１つの区画）をさらに備えている、実施形態１から３２のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態３４。 廃棄物を収納するために構成された第５の区画（または少なくとも１つの区画）をさらに備えている、実施形態１から３３のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態３５。 前記第４または第５の区画（または少なくとも１つの区画）が、気体透過性の膜をさらに備えている、実施形態３３または実施形態３４のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態３６。 前記第２の区画（または少なくとも１つの区画）の前記入口が、前記第２の区画（または前記少なくとも１つの区画）内の表面からの細胞の脱離を容易にする試薬の供給源に動作可能に結合されている、実施形態１から３５のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態３７。 前記第３の区画（または少なくとも１つの区画）の前記入口が、前記第３の区画（または少なくとも第２の区画）内の表面からの細胞の脱離を容易にする試薬の供給源に動作可能に結合されている、実施形態１から３６のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態３８。 前記カートリッジが、ガラス、溶融シリカ、シリコン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、エポキシ樹脂、セラミック、金属、またはそれらの任意の組合せから製作されている、実施形態１から３７のいずれか一項に記載のカートリッジ。
実施形態３９。 前記第２の区画（または少なくとも１つの区画）の前記出口が、弁を使用して、前記細胞取り出しポートおよび前記第３の区画（または少なくとも第２の区画）の前記入口に動作可能に結合されている、実施形態１から３８のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態４０。 前記第３の区画（または少なくとも１つの区画）の前記入口が、弁を使用して、前記第２の区画（または少なくとも第２の区画）の前記出口および前記第４の区画（または少なくとも第３の区画）の出口に動作可能に結合されている、実施形態３３から４０のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態４１。 前記弁がプログラム可能な三方弁である、実施形態３９または実施形態４０に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態４２。 マイクロ流体カートリッジが、米国国家規格協会（ＡＮＳＩ）規格番号ＳＬＡＳ ４－２００４（Ｒ２０１２）に準拠したフットプリントを有する、実施形態１から４１のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態４３。 マイクロ流体カートリッジが、１２７．７６ｍｍ±０．５ｍｍの長さおよび８５．４８ｍｍ±０．５ｍｍの幅のフットプリントを有する、実施形態１から４１のいずれか一項に記載のカートリッジまたはシステム。
実施形態４４。 トランスフェクションされた細胞のクローン集団を生産するための方法であって、
ａ）カートリッジを提供することであって、前記カートリッジが、細胞トランスフェクション、細胞選択、細胞増殖、またはそれらの任意の組合せを行うために構成された少なくとも１つの区画を備え、少なくとも１つの区画が光学的に透明な壁を備えていることと、
ｂ）前記少なくとも１つの区画に細胞試料を導入することと、
ｃ）前記細胞試料を１つまたは複数のトランスフェクション剤でトランスフェクションすることと、
ｄ）前記トランスフェクションされた細胞試料に由来する少なくとも１つのクローン細胞コロニーを選択することと、
ｅ）光剥離を行って、（ｄ）において選択された前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーを除くすべてのクローン細胞コロニーを破壊することと、
ｆ）（ｄ）において選択された前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーを、１つまたは複数のサイクルの細胞分裂および成長に供し、トランスフェクションされた細胞のクローン集団を生産することと、を含む方法。
実施形態４５。 （ｄ）において選択された前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーから細胞の第１のサブセットを脱離させることと、それらを検査のために前記カートリッジから取り出すこととをさらに含む、実施形態４４に記載の方法。
実施形態４６。 光剥離を行って、細胞の第１のサブセットが脱離されて検査を受けたクローン細胞コロニーのサブセットを除くすべての残りのクローン細胞コロニーを破壊することをさらに含む、実施形態４５に記載の方法。
実施形態４７。 前記細胞試料が付着性細胞を含む、実施形態４４から４６のいずれか一項に記載の方法。
実施形態４８。 前記細胞試料が懸濁液細胞を含む、実施形態４４から４６のいずれか一項に記載の方法。
実施形態４９。 前記細胞試料が哺乳動物細胞を含む、実施形態４４から４８のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５０。 前記哺乳動物細胞がヒト細胞である、実施形態４９に記載の方法。
実施形態５１。 前記細胞試料中の細胞の数が１０，０００個未満である、実施形態４４から５０のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５２。 前記細胞試料中の細胞の数が５，０００個未満である、実施形態４４から５１のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５３。 前記細胞試料中の細胞の数が１，０００個未満である、実施形態４４から５２のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５４。 前記細胞試料中の細胞の数が５００個未満である、実施形態４４から５３のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５５。 前記１つまたは複数のトランスフェクション剤が、１つまたは複数のタイプのＤＮＡ分子、ＲＮＡ分子、オリゴヌクレオチド、アプタマー、非プラスミド核酸分子、リボ核タンパク質（ＲＮＰ）、プラスミド、ウィルスベクター、コスミド、人工染色体、またはそれらの任意の組合せを含む、実施形態４４から５４のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５６。 （ｃ）において行われる前記トランスフェクションが、化学的トランスフェクション、機械的なトランスフェクション（スクイージング）、エレクトロポレーション、レーザ誘起フォトポレーション、針を用いたポレーション、インペールフェクション、マグネトフェクション、ソノポレーション、またはそれらの任意の組合せを含む、実施形態４４から５５のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５７。 前記トランスフェクションされた細胞試料に由来する前記クローン細胞コロニーは、５０細胞／ｍｍ^２未満のまたは５０細胞／ｍｍ^２と等しい細胞表面密度で少なくとも１つの区画の表面にトランスフェクションされた細胞を播種することによって成長される、実施形態４４から５６のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５８。 前記トランスフェクションされた細胞試料に由来する前記クローン細胞コロニーは、１０細胞／ｍｍ^２未満のまたは１０細胞／ｍｍ^２と等しい細胞表面密度で少なくとも１つの区画の表面にトランスフェクションされた細胞を播種することによって成長される、実施形態４４から５７のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５９。 前記トランスフェクションされた細胞試料に由来する前記クローン細胞コロニーは、５細胞／ｍｍ^２未満のまたは５細胞／ｍｍ^２と等しい細胞表面密度で少なくとも１つの区画の表面にトランスフェクションされた細胞を播種することによって成長される、実施形態４４から５８のいずれか一項に記載の方法。
実施形態６０。 少なくとも１つの区画にトランスフェクションされた細胞を播種した後、単一細胞にクローンコロニーを形成させる前に、２つまたはそれより多い細胞を含む細胞のクラスタが、光剥離ステップを使用して破壊される、実施形態４４から５９のいずれか一項に記載の方法。
実施形態６１。 （ｄ）における前記選択することが、１つまたは複数のクローン細胞コロニーをランダムに選択することを含む、実施形態４４から６０のいずれか一項に記載の方法。
実施形態６２。 （ｄ）における前記選択することが、前記少なくとも１つの区画の内部表面上の位置に基づいて前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーを選択することを含む、実施形態４４から６０のいずれか一項に記載の方法。
実施形態６３。 （ｄ）における前記選択することが、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞数、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の形態、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の表面密度、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の成長パターン、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の成長速度、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞の分裂速度、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニー内の細胞による外来性レポーターの発現、またはそれらの任意の組合せに基づく、実施形態４４から６０のいずれか一項に記載の方法。
実施形態６４。 （ｄ）における前記選択することが、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーが成長している表面またはボリュームを撮像することに基づく、実施形態４４から６３のいずれか一項に記載の方法。
実施形態６５。 前記撮像することが、明視野撮像、暗視野撮像、位相コントラスト撮像、蛍光撮像、またはそれらの任意の組合せを行うことを含む、実施形態６４に記載の方法。
実施形態６６。 取得された画像が、自動化された画像分析ソフトウェアを使用して処理される、実施形態６４または実施形態６５に記載の方法。
実施形態６７。 前記撮像を行うために使用される撮像システムの視野が、前記表面の面積またはボリュームよりも小さく、前記撮像することが、前記表面の面積またはボリュームのすべてまたは一部を集合的に覆う２つまたはそれより多い個々の画像を取得することを含む、実施形態６４から６６のいずれか一項に記載の方法。
実施形態６８。 前記撮像が、少なくとも一日に１回の頻度で行われる、実施形態６４から６７のいずれか一項に記載の方法。
実施形態６９。 前記撮像が、少なくとも１時間に１回の頻度で行われる、実施形態６４から６８のいずれか一項に記載の方法。
実施形態７０。 （ｄ）における前記選択することが、１つまたは複数の画像の自動化された画像分析に基づいて自動的に行われる、実施形態６４から６９のいずれか一項に記載の方法。
実施形態７１。 少なくとも１つの区画の壁が、付着性細胞の付着を容易にするための表面コーティングまたは表面処置を備えている、実施形態４４から７０のいずれか一項に記載の方法。
実施形態７２。 少なくとも１つの区画の壁が、懸濁液細胞の付着を容易にするための表面コーティングまたは表面処置を備えている、実施形態４４から７１のいずれか一項に記載の方法。
実施形態７３。 前記表面コーティングが、α－ポリリジンコーティング、コラーゲンコーティング、ポリ－ｌ－オルニチン、フィブロネクチンコーティング、ラミニンコーティング、Ｓｙｎｔｈｅｍａｘ（商標）ビトロネクチンコーティング、ｉＭａｔｒｉｘ－５１１組換えラミニンコーティング、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、実施形態７１または実施形態７２に記載の方法。
実施形態７４。 前記表面処置が、プラズマ処置、ＵＶ処置、オゾン処置、またはそれらの任意の組合せを含む、実施形態７１または実施形態７２に記載の方法。
実施形態７５。 前記表面コーティングまたは前記表面処置を備える前記少なくとも１つの区画の前記壁が、前記光学的に透明な壁である、実施形態７１から７４のいずれか一項に記載の方法。
実施形態７６。 細胞の前記第１のサブセットが、レーザ光脱離を使用して脱離される、実施形態４５から７５のいずれか一項に記載の方法。
実施形態７７。 前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーが成長している表面のうち、前記少なくとも１つのクローン細胞コロニーの下方のまたはそれに隣接する領域をレーザ光で照明しながら、細胞の前記第１のサブセットを、前記表面を横切って誘導される液体の流れにさらすことをさらに含む、実施形態７６に記載の方法。
実施形態７８。 レーザ光による照明が、前記少なくとも１つの区画の前記壁に細胞を係留するために使用される光切断可能なリンカーの切断を生じさせる、実施形態７６または実施形態７７に記載の方法。
実施形態７９。 レーザ光による照明が、細胞の前記第１のサブセットの光熱的脱離を生じさせる、実施形態７６または実施形態７７に記載の方法。
実施形態８０。 レーザ光による照明が、１つまたは複数の選択された細胞の光力学的脱離を生じさせる、実施形態７６または実施形態７７に記載の方法。
実施形態８１。 レーザ光による照明が、１つまたは複数の選択された細胞の光音響的脱離を生じさせる、実施形態７６または実施形態７７に記載の方法。
実施形態８２。 前記レーザ光脱離が、約１４４０ｎｍ～約１４５０ｎｍの波長範囲のレーザ光を使用して行われる、実施形態７６から８１のいずれか一項に記載の方法。
実施形態８３。 細胞の前記第１のサブセットを光脱離する効率が少なくとも８０％である、実施形態７６から８２のいずれか一項に記載の方法。
実施形態８４。 細胞の前記第１のサブセットを光脱離する効率が少なくとも９０％である、実施形態７６から８３のいずれか一項に記載の方法。
実施形態８５。 細胞の前記第１のサブセットを光脱離する効率が少なくとも９５％である、実施形態７６から８４のいずれか一項に記載の方法。
実施形態８６。 細胞の前記第１のサブセットが１００個未満の細胞を含む、実施形態４５から８５のいずれか一項に記載の方法。
実施形態８７。 細胞の前記第１のサブセットが５０個未満の細胞を含む、実施形態４５から８６のいずれか一項に記載の方法。
実施形態８８。 細胞の前記第１のサブセットが１０個未満の細胞を含む、実施形態４５から８７のいずれか一項に記載の方法。
実施形態８９。 細胞の前記第１のサブセットが単一の細胞を含む、実施形態４５から８８のいずれか一項に記載の方法。
実施形態９０。 前記検査が核酸シーケンシングを含む、実施形態４５から８９のいずれか一項に記載の方法。
実施形態９１。 前記検査が遺伝子発現プロファイリングを含む、実施形態４５から８９のいずれか一項に記載の方法。
実施形態９２。 前記検査が、改変された遺伝子の検出を含む、実施形態４５から８９のいずれか一項に記載の方法。
実施形態９３。 前記検査が、ＣＲＩＳＰＲで編集された遺伝子の検出を含む、実施形態４５から８９のいずれか一項に記載の方法。
実施形態９４。 前記検査が、核酸分子の制限酵素部位分析を行うことを含む、実施形態４５から８９のいずれか一項に記載の方法。
実施形態９５。 前記検査がタンパク質の検出を含む、実施形態４５から８９のいずれか一項に記載の方法。
実施形態９６。 前記タンパク質が、変異タンパク質、レポータータンパク質、または遺伝子操作されたタンパク質を含む、実施形態９５に記載の方法。
実施形態９７。 前記検査が、変更されたタンパク質機能に起因する細胞内シグナリング経路の変化の検出を含む、実施形態４５から８９のいずれか一項に記載の方法。
実施形態９８。 前記光剥離が、約１４４０ｎｍ～約１４５０ｎｍの波長範囲のレーザ光を使用して行われる、実施形態４４から９７のいずれか一項に記載の方法。
実施形態９９。 光剥離の効率が少なくとも８０％である、実施形態４４から９８のいずれか一項に記載の方法。
実施形態１００。 光剥離の効率が少なくとも９０％である、実施形態４４から９９のいずれか一項に記載の方法。
実施形態１０１。 光剥離の効率が少なくとも９５％である、実施形態４４から１００のいずれか一項に記載の方法。
実施形態１０２。 トランスフェクションされた細胞の前記クローン集団の成長が、電気インピーダンス測定を使用して監視される、実施形態４４から１０１のいずれか一項に記載の方法。
実施形態１０３。 指定された回数の細胞分裂および成長サイクルの後に、トランスフェクションされた細胞の前記クローン集団を収穫することをさらに含む、実施形態４４から１０２のいずれか一項に記載の方法。
実施形態１０４。 前記少なくとも１つの区画において少なくとも７０％のコンフルエンスに達した後に、トランスフェクションされた細胞の前記クローン集団を収穫することをさらに含む、実施形態４４から１０３のいずれか一項に記載の方法。
実施形態１０５。 ａ）カートリッジであって、細胞トランスフェクション、細胞選択、細胞増殖、またはそれらの任意の組合せを行うために構成された少なくとも１つの区画を備え、少なくとも１つの区画が、光剥離および光脱離を行うためのレーザ光の供給源に動作可能に結合された光学的に透明な壁を備えている、カートリッジと、
ｂ）コントローラと、
を備えている装置。
実施形態１０６。 前記コントローラが、
ｉ）前記カートリッジを通って流れる１つまたは複数の流体についてタイミングおよび流量を制御すること、
ｉｉ）撮像ユニットによって取得された画像の、手動の、半自動化された、または完全自動化された画像処理を行い、前記処理された画像から導出されるデータに基づいて、レーザに基づく光脱離のための細胞の第１のサブセットおよびレーザに基づく光剥離のための細胞の第２のサブセットを選択すること、ならびに
ｉｉｉ）細胞の前記第１のサブセットが光脱離され、細胞の前記第２のサブセットが光剥離されるように、１つまたは複数のレーザおよびレーザターゲティングユニットのレーザ動作パラメータを制御すること、
の少なくとも１つを行うように構成されている、実施形態１０５に記載の装置。
実施形態１０７。 細胞の前記第１のサブセットおよび細胞の前記第２のサブセットがいずれも、単一のクローン細胞コロニーに由来する、実施形態１０６に記載の装置。
実施形態１０８。 前記レーザターゲティングユニットが、
前記少なくとも１つの区画内の表面上でまたは前記少なくとも１つの区画のボリューム内で成長している細胞を、前記撮像ユニットの対物面上のレーザ焦点にまたはそれに隣接して正確に位置付けるように構成された並進ステージを備えている、実施形態１０６に記載の装置。
実施形態１０９。 前記レーザターゲティングユニットが、集束レーザ光を、前記少なくとも１つの区画内の表面上でまたは前記少なくとも１つの区画のボリューム内で成長している１つまたは複数の細胞の位置にまたはそれに隣接して誘導するように構成された走査機構を備えている、実施形態１０６に記載の装置。
実施形態１１０。 細胞トランスフェクションが第１の区画内で行われ、細胞選択および細胞増殖が第２の区画内で行われる、実施形態１０５から１０９のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１１１。 細胞トランスフェクション、細胞選択、および細胞増殖がそれぞれ別個の区画内で行われる、実施形態１０５から１０９のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１１２。 細胞トランスフェクション、細胞選択、および細胞増殖がすべて同じ区画内で行われる、実施形態１０５から１０９のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１１３。 前記撮像ユニットが、明視野撮像、暗視野撮像、位相コントラスト撮像、蛍光撮像、またはそれらの任意の組合せを行うように構成されている、実施形態１０６から１１２のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１１４。 前記撮像ユニットの視野が、細胞が成長しているまたは付着している前記少なくとも１つの区画の表面の面積または前記少なくとも１つの区画内のボリュームよりも小さく、前記撮像ユニットが、前記表面の前記面積または前記ボリュームのすべてまたは一部を集合的に覆う２つまたはそれより多い個々の画像を取得し、タイリングするように構成されている、実施形態１０６から１１３のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１１５。 前記撮像ユニットが、少なくとも一日に１回の頻度で画像を取得するように構成されている、実施形態１０６から１１４のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１１６。 前記撮像ユニットが、少なくとも１時間に１回の頻度で画像を取得するように構成されている、実施形態１０６から１１５のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１１７。 （ｉｉ）における前記選択することが、１つまたは複数のクローン細胞コロニーをランダムに選択することを含む、実施形態１０６から１１６のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１１８。 （ｉｉ）における前記選択することが、前記少なくとも１つの区画の表面上の位置に基づいて１つまたは複数のクローン細胞コロニーを選択することを含む、実施形態１０６から１１６のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１１９。 （ｉｉ）における前記選択することが、クローン細胞コロニー内の細胞数、クローン細胞コロニー内の細胞の形態、クローン細胞コロニー内の細胞の表面密度、クローン細胞コロニー内の細胞の成長パターン、クローン細胞コロニー内の細胞の成長速度、クローン細胞コロニー内の細胞の分裂速度、クローン細胞コロニー内の細胞による外来性レポーターの発現、またはそれらの任意の組合せに基づく、実施形態１０６から１１６のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１２０。 光剥離および光脱離を行うために同じレーザが使用される、実施形態１０６から１１９のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１２１。 光脱離および光剥離に使用される前記１つまたは複数のレーザが、撮像に使用される対物レンズを通じて撮像システムに光学的に結合されている、実施形態１０６から１２０のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１２２。 光脱離および光剥離を行うために使用される前記１つまたは複数のレーザが、少なくとも１つのパルス化されたレーザを含む、実施形態１０６から１２１のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１２３。 光脱離および光剥離を行うために使用される前記１つまたは複数のレーザが、少なくとも１つの赤外線レーザを含む、実施形態１０６から１２２のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１２４。 前記装置が、レーザスポットサイズ、レーザスポット形状、レーザ光強度、レーザパルス周波数、レーザパルスエネルギー、前記少なくとも１つの区画の前記表面上もしくは前記ボリューム内の指定された位置に送達されるレーザパルスの合計数、前記少なくとも１つの区画の前記表面に対するもしくは前記ボリューム内でのレーザ焦点の位置、またはそれらの任意の組合せを制御することにより、光脱離動作モードと光剥離動作モードとの間で動作可能に切り替えられる、実施形態１０５から１２３のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１２５。 前記コントローラが、前記少なくとも１つの区画内の表面のうち、細胞の前記第１のサブセットの下方のまたはそれに隣接する領域をレーザ光で照明しながら、細胞の前記第１のサブセットを、前記表面を横切って誘導される液体の流れにさらすようにさらに構成される、実施形態１０６から１２４のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１２６。 細胞の前記第１のサブセットを光脱離する効率が少なくとも８０％である、実施形態１０６から１２５のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１２７。 細胞の前記第１のサブセットを光脱離する効率が少なくとも９０％である、実施形態１０６から１２６のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１２８。 細胞の前記第１のサブセットを光脱離する効率が少なくとも９５％である、実施形態１０６から１２７のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１２９。 細胞の前記第２のサブセットが、９０％よりも高い効率で光剥離される、実施形態１０６から１２８のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１３０。 細胞の前記第２のサブセットが、９５％よりも高い効率で光剥離される、実施形態１０６から１２９のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１３１。 細胞の前記第２のサブセットが、９９％よりも高い効率で光剥離される、実施形態１０６から１３０のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１３２。 細胞の前記第２のサブセットが、９９．９％よりも高い効率で光剥離される、実施形態１０６から１３１のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１３３。 前記１つまたは複数のレーザが、前記少なくとも１つの区画内でレーザに基づく細胞のフォトポレーションを行うようにさらに構成される、実施形態１０６から１３２のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１３４。 前記カートリッジの少なくとも１つの区画が、化学的トランスフェクション、機械的トランスフェクション（スクイージング）、エレクトロポレーション、レーザ誘起フォトポレーション、針を用いたポレーション、インペールフェクション、マグネトフェクション、ソノポレーション、またはそれらの任意の組合せを行うように構成されている、実施形態１０５から１３３のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１３５。 前記カートリッジの前記少なくとも１つの区画を指定された成長条件のセットの下で維持するための培養器ユニットをさらに備えている、実施形態１０５から１３４のいずれか一項に記載の装置。
実施形態１３６。 命令のセットを記憶した非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサ制御のシステムに、
ａ）細胞トランスフェクション、細胞選択、細胞増殖、またはそれらの任意の組合せを行うように構成された少なくとも１つの区画を備えるカートリッジを通って流れる１つまたは複数の流体について、タイミングおよび流量を制御することと、
ｂ）前記少なくとも１つの区画内の表面またはボリュームを撮像するように構成された撮像ユニットによって取得された画像の画像処理を行い、前記処理された画像から導出されるデータに基づいて、（ｉ）前記少なくとも１つの区画の表面上または前記少なくとも１つの区画内のボリューム内で成長している細胞の第１のサブセットをレーザに基づく光脱離のために選択し、（ｉｉ）前記少なくとも１つの区画の表面上または前記少なくとも１つの区画内のボリューム内で成長している細胞の第２のサブセットをレーザに基づく光剥離のために選択することと、
ｃ）細胞の前記第１のサブセットが光脱離され、細胞の前記第２のサブセットが光剥離されるように、１つまたは複数のレーザおよびレーザターゲティングユニットの１つまたは複数の動作パラメータを制御することと、
を含むステップを行わせる、非一時的コンピュータ可読媒体。
実施形態１３７。 （ｂ）における前記選択することが、１つまたは複数のクローン細胞コロニーをランダムに選択することを含む、実施形態１３６に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
実施形態１３８。 （ｂ）における前記選択することが、細胞選択区画の内部表面上の位置に基づいて１つまたは複数のクローン細胞コロニーを選択することを含む、実施形態１３６または実施形態１３７に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
実施形態１３９。 （ｂ）における前記選択することが、クローン細胞コロニー内の細胞数、クローン細胞コロニー内の細胞の形態、クローン細胞コロニー内の細胞の表面密度、クローン細胞コロニー内の細胞の成長パターン、クローン細胞コロニー内の細胞の成長速度、クローン細胞コロニー内の細胞の分裂速度、クローン細胞コロニー内の細胞による外来性レポーターの発現、またはそれらの任意の組合せに基づく、実施形態１３６から１３８のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
実施形態１４０。 前記プロセッサ制御のシステムが、レーザスポットサイズ、レーザスポット形状、レーザ光強度、レーザパルス周波数、レーザパルスエネルギー、前記少なくとも１つの区画内の表面上の指定された位置に送達されるレーザパルスの合計数、前記少なくとも１つの区画内の前記表面に対するレーザ焦点の位置、前記少なくとも１つの区画の前記ボリューム内でのレーザ焦点の位置、またはそれらの任意の組合せを制御することにより、光脱離動作モードと光剥離動作モードとの間で動作可能に切り替えられる、実施形態１３６から１３９のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
実施形態１４１。 前記光脱離された細胞の第１のサブセットを、検査のために前記カートリッジの出口ポートに送達するための命令をさらに備えている、実施形態１３６から１４０のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
実施形態１４２。 細胞の前記第２のサブセットの光剥離に続いて、細胞の第３のサブセットの光脱離を行い、脱離した細胞の前記第３のサブセットを、少なくとも、細胞増殖を行うように構成された第２の区画に送達するための命令をさらに備えている、実施形態１３６から１４１のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【実施例】

【0203】

これらの実施例は、説明の目的のみのために提供され、本明細書に提供される特許請求の範囲を制限しない。

【0204】

（実施例１）
仮説実施例－トランスフェクションされた細胞のクローン集団の作製
開示されるデバイスは、細胞培養試薬の消費および試験所空間要件を大幅に低減する形式で、平易化された細胞のトランスフェクションおよびそこからのクローン集団の生成を可能にする。図１を参照すると、希釈細胞懸濁液が溶液中のトランスフェクション剤と混合され、流体入口を通じてデバイスに導入される。デバイス内で、細胞とトランスフェクション剤の混合物は、トランスフェクション区画に通される。図１の例では、トランスフェクション区画は、少なくとも一対の電極を備え、細胞膜のエレクトロポレーションを行うように構成されており、それにより一時的に細胞膜を崩壊させて、トランスフェクション剤が細胞に入れるようにする。

【0205】

トランスフェクションに続いて、細胞が細胞選択区画に転送され、そこで細胞が沈降して区画内の下部表面に付着を形成する。一部の事例では、表面は、コーティングされた表面への細胞の付着および接着を容易にするように配合された１つまたは複数のコーティング層を備えてよい。付着した単一細胞（または細胞の小さいクローンクラスタ）の位置が、手動で、または自動化された画像処理ソフトウェアの使用を通じて、表面の撮像を使用して特定されてよく、いくつかの細胞を含むクローン細胞クラスタを形成するための細胞の初期の成長が監視される。必要に応じて、成長前に表面に沈降した細胞の二つ組、三つ組、またはより高い度合いの細胞の集合体は、細胞選択区画が少なくとも１つの光学的に透明な壁または窓を備えていれば、例えばレーザ光剥離技術を使用して破壊されてもよい。

【0206】

クラスタ当たりのおよその細胞数で指定されたサイズに達した後、１つまたは複数のクローン細胞クラスタが、望ましいトランスフェクション事象が発生したことを確認する検査のために選択されてよい。１つまたは複数の選択されたクラスタ内の細胞の一部またはサブセットが、例えばレーザ脱離技術を使用して脱離され、例えば、細胞選択区画の出口と流体連通し、細胞増殖区画の入口と流体連通している中間細胞取り出しポート（図１に示されるデバイスの右側の端にある円として示される）を使用して、デバイスから取り出される。脱離され、デバイスから取り出された細胞のサブセットは、望ましいトランスフェクション事象（例えば、ＣＲＩＳＰＲ編集）が発生したことを確認するために、例えば核酸シーケンシングにかけられてよい。

【0207】

検査の結果に基づいて、選択され、検査されたクローン細胞クラスタの１つまたは複数が、さらなる増殖のために保持されてよく、一方、すべての選択されないおよび／または不要な細胞またはクローン細胞クラスタは、例えばレーザ光剥離技術を使用して破壊される。

【0208】

選択されないおよび／または不要な細胞の破壊に続いて、選択された細胞が、その成長表面から脱離され（例えば、トリプシンを使用して、またはレーザに基づく光脱離を行うことにより）、細胞増殖区画に転送されてよく、そこで数サイクルの細胞成長および分割にかけられる。細胞成長は、各種技術を使用して、例えば成長表面を撮像することにより、および／または細胞増殖区画に内蔵された電極を使用して電気インピーダンス測定を行うことにより、監視されてよい。

【0209】

細胞が指定された表面密度またはコンフルエンスのレベルに達すると、クローン細胞集団は、例えばトリプシンを使用して細胞増殖区画内の成長表面から脱離され、図１に示されるデバイスの左下に位置する流体出口を通じて取り出すことによって収穫されてよい。

【0210】

図１には明示的に示されていないが、多くの事例において、開示されるデバイス（またはカートリッジ）は、細胞選択および／または細胞増殖区画内で成長している細胞に新鮮な培地を供給する内蔵された細胞培養（または細胞成長）培地貯蔵部、ならびに使用済みの培地を収納する内蔵された廃棄物貯蔵部を備えてよい。

【0211】

（実施例２）
光剥離および光脱離を使用したカートリッジ内での細胞のクローン集団の作製
図８Ａ～８Ｆは、本明細書に記載されるカートリッジ内での光剥離および光脱離を使用した細胞のクローン分離を示す。図８Ａは、本明細書に記載されるカートリッジに付着した後のＨＥＫ２９３－ＧＦＰおよびＲＦＰトランスフェクション細胞の混合集団を示す。図８Ｂには、レーザ剥離後のＨＥＫ２９３－ＧＦＰ細胞とＲＦＰ細胞の混合集団が示される。図８Ｃは、培地流によって死細胞を取り出した後のＨＥＫ２９３－ＧＦＰ細胞とＲＦＰ細胞の混合集団の図示を提供し、枠は、剥離の対象とされたエリアを示す。図８Ｄは、カートリッジから光脱離した後のクローンＨＥＫ２９３－ＲＦＰコロニーを示し、送出後、検出可能な相互汚染は観察されず、図８Ｅは、カートリッジから光脱離した後のクローンＨＥＫ－ＧＦＰコロニーを示し、送出後、検出可能な相互汚染は観察されなかった。図８Ｆは、細胞の両集団を含んでいる、非クローンの相互汚染されたコロニーを描いている。図８Ａ～８Ｆに描かれた実験は、以下の方法に従って行われた。

【0212】

細胞培養：
ＨＥＫ２９３－ＧＦＰ（Ｃｒｅａｔｉｖｅ Ｂｉｏｇｅｎｅ、ＣＳＣ－ＲＲ００４０）、およびＨＥＫ２９３－ＲＦＰ（Ｃｒｅａｔｉｖｅ Ｂｉｏｇｅｎｅ、ＣＳＣ－ＲＲ００６６）細胞を、１０％のウシ胎児血清（ＦＢＳ）を補充したダルベッコ改変イーグル培地（ＤＭＥＭ）中で、３７度、５％のＣＯ_２で培養した。細胞は、８０％のコンフルエンスに達した後、継代培養のために、ＴｒｙｐｌＥｘｐｒｅｓｓ（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）を使用して解離させた。

【0213】

本明細書に記載されるカートリッジを無菌状態で組み立て、１０ｍｌのＤＭＥＭ：１０％ＦＢＳ培地を充填した。ＨＥＫ２９３－ＲＦＰ細胞およびＨＥＫ２９３－ＧＦＰ細胞の両方をＴｙｐｌＥｘｐｒｅｓｓで同時に解離させ、Ｎｕｃｌｅｏｃｏｕｎｔｅｒ（ＣｈｅｍｏＭｅｔｅｃ）を用いて計数し、４：１のＧＦＰ：ＲＦＰ比でプールした。プールした細胞を１２，５００／ｍｌに希釈して、デバイス当たり２５００個の細胞を実現し、次いで、送出チャネルを開いたままにして空気が逃げられるようにした状態で、培地供給ポートを通じてＰ２００ピペットでカートリッジに充填した。充填後、カートリッジを閉じ、１２０分の回復、２４０分の加圧ガス抜き、４８時間ごとの培地交換、の設定で培養器に入れた。

【0214】

クローンの樹立：
クローンを樹立するために、播種から２４時間および４８時間後に隣接する細胞をレーザで剥離してクローン集団を樹立し、播種から５日後に追加的な剥離でクローン性を強化した。各剥離の後、細胞チャンバを培地で洗い流して、脱離した細胞を除去した。

【0215】

クローンの送出：
播種から８日後に、レーザパルスを使用して個々のクローンを本明細書に記載されるカートリッジから脱離し、９６ウェルの組織培養プレートの１つのウェルに送出した。クローンを付着させ、送出後４日間にわたって成長させ、その後Ｃｅｌｉｇｏ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｙｔｏｍｅｔｅｒ（Ｎｅｘｃｅｌｏｍ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ）を使用してＧＦＰおよびＲＦＰについて撮像した。同型接合ＲＦＰ細胞または同型接合ＧＦＰ細胞の度数を人力による観察によって求めた。単一の汚染細胞の存在は、不合格としてカウントした。

【0216】

（実施例３）
弁を備えるカートリッジの相互汚染検査
図９Ａ～９Ｃは、本明細書に記載されるカートリッジの回転弁を介した相互汚染の検査を描いている。図９Ａは、カートリッジの回転弁および液体経路を示す。接種した細菌および無菌培地を、共通の液体経路を使用して弁の間を通して移送した。図９Ｂは、回転弁を備えるカートリッジ内で相互汚染が観察されなかったことを示す。図９Ｃは、回転弁を備えるカートリッジ内で相互汚染が観察されなかったことを示す、相互汚染検査結果の表形式の図示を提供する。

【0217】

図９Ａ～９Ｃに描かれた実験は、以下の方法に従って行われた。

【0218】

細菌培養：
ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔプラスミド中にアンピシリン耐性カセットを担持するＥ．ｃｏｌｉを、１００μｇ／ｍｌのアンピシリンを含む溶原培地（Ｌｙｓｏｇｅｎｙ Ｂｒｏｔｈ）（ＬＢ）（ＬＢ＋Ａｍｐ）中で、振とうを加えて、３７度で、定置滅菌（ＳＩＰ：ｓｔｅｒｉｌｉｚｅ ｉｎ ｐｌａｃｅ）検査前の２４時間にわたり成長させた。

【0219】

相互汚染／ＳＩＰ検査：
５００μｌの細菌培養を、深ウェルのポリプロピレンプレート（目的プレート）の列１２の各ウェルに配置した。細菌培養を１０ｍｌシリンジにも充填し、最初の回転弁を備えるカートリッジに取り付けた。１０ｍｌシリンジにＬＢ＋Ａｍｐを充填し、最初の回転弁を備えるカートリッジに取り付けた。さらに、目的プレートの列１０および１１にＬＢ＋Ａｍｐを配置した。細菌汚染のための正の制御として、Ｐ２０ピペットの先端を列１２の細菌培養に浸し、次いで列１０の培地に浸した。

【0220】

ＳＩＰ検査には以下のパラメータが使用された。
１．回転弁を調整して、細菌溶液をプレートの列１に進ませ、１０ｍｌシリンジに圧力を加え、およそ５００μｌの細菌培養を目的プレートのウェルに蓄積させる。
２．弁を回転させて、洗浄ポートと廃棄物ポートを接続する。
３．７０％のイソプロパノール：水で洗浄し（廃棄）、空気で洗浄する（廃棄）。
４．第２の弁を回転させて、目的プレートの培地ウェルへの経路を開く。
５．培地１０ｍｌシリンジに圧力をかけて、およそ５００μｌの培地を目的プレートのウェルに蓄積させる。
６．第１および第２の弁を回転させて、細菌経路を開く。
７．さらに他のウェルにプロセスを繰り返す。

【0221】

深ウェルプレートを、２４時間にわたり３７度に置く。培地混濁度についての目視検査によって培地接種を判定する。

【0222】

（実施例４）
多チャンバカートリッジ実施形態
図１０Ａ～１０Ｂは、本明細書に記載されるカートリッジの様々な多チャンバ実施形態ならびにそれら様々な実施形態の検査結果を示す。図１０Ａは、本明細書に記載されるカートリッジの多チャンバ実施形態を示し、図１０Ｂは、本明細書に記載されるカートリッジの多チャンバ実施形態の寸法および前記チャンバにおける流れ検査の結果を詳細に示す表を提供する。多チャンバカートリッジは、無菌状態で組み立て、２００μｌピペットによって加えられたＤＭＥＭ：１０％ＦＢＳ培地でプライミングした。チップにわたる培地の分布が目視で判定された。

【0223】

図１１Ａ～１１Ｂは、本明細書に記載されるカートリッジの様々な多チャンバ実施形態を示す。図１１Ａは、本明細書に記載されるカートリッジの多チャンバ実施形態を示し、図１１Ｂは、本明細書に記載される多チャンバカートリッジの寸法を詳細に示す表を提供する。

【0224】

図１２は、９６個の並列な微小細胞培養チャンバ、６個の大きい細胞培養チャンバ、および流体接続を備える、本明細書に記載される多チャンバカートリッジの一実施形態を示す。流体インターフェースは、非掃き出し容積ゼロの入力／出力接続を備え、それと共に、カートリッジを封止し、入力／出力接続をそれらの関連する流路に沿って無菌化するための回転弁を備えている。入力ラインおよび出力ラインは、最初の充填、供給、廃棄物の取り出し、アッセイおよび送出を容易にする。選択された微小チャンバ内の細胞は、回転弁のセットを使用して、コロニーの増殖のために大きいチャンバに送出することができる。

【0225】

図１３は、カートリッジへの流れの出入りを容易にする２つの定置滅菌（ＳＩＰ）システムを備える、本明細書に記載される多チャンバカートリッジの一実施形態を示す。このシステムは、オーバーモールド成形された熱可塑性エラストマー材料およびロータリーシアー型弁からなる、２つの低死容積円錐形入力／出力ポートを含んでいる。この弁は、非掃き出しゼロの内部容積をもつ単一の内部チャネルを備えており、それを回転させて、入力ポートを出力ポートに接続する、または入力ポートを細胞培養チャンバに接続することができる。弁を細胞培養チャンバに切り替える前に、滅菌溶液をポートおよび弁に導入して、それらを滅菌してよい。このＳＩＰルーチンは、培養チャンバと接続する前に流体インターフェースおよび弁が無菌状態であることを保証する。

【0226】

（実施例５）
培地カートリッジの実施形態
図１４は、培地が充填されたシリンジ、シリンジを充填するためのポンプインターフェース、および図１３のものと同一のＳＩＰシステムを備える、培地カートリッジの一実施形態を示す。シリンジは、液体がチャンバに出入りするのに伴って変位することができる、自由移動するピストンを備えている。シリンジ下流のマイクロ流体通路は、部分弧状の経路にされた弾性区間を備えている。シリンジに入るまたはシリンジから出る流れを誘起するために、１つまたは複数のローラを備えた蠕動ポンプを、この弾性区間に押し付け、回転させてよい。シリンジの充填およびシリンジからの分配は、ＳＩＰシステムを用いて無菌で達成され得る。

【0227】

本発明の好ましい実施形態が、本明細書に示され、記載されたが、当業者には、そのような実施形態は単に例として与えられたことが明らかであろう。ここで、本発明から逸脱することなく、多数の変形例、変更、および置換が当業者に想到されるであろう。本明細書に記載される本発明の実施形態に対する様々な代替形態が、本発明を実施する際に任意の組合せで用いられてよいことが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を定め、それらの請求項およびその相当物の範囲内にある方法および構造がそれによって包括されることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5A-5E】

【図6A-6E】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】

【図8F】

【図9A-9C】

【図10A-10B】

【図11A-11B】

【図12】

【図13】

【図14】

【国際調査報告】