細胞捕捉デバイスおよび細胞捕捉システム
【課題】がん細胞を含む血液試料等の細胞分散液からがん細胞を選択的かつ効率的に捕捉または除去することができる細胞捕捉デバイス、および細胞捕捉システムを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係る細胞捕捉デバイスは、少なくともがん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも１種の作用を付与するデバイスであって、前記細胞分散液を流すための流路と、前記流路の一端に設けられた注入部と、前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向に、複数のファイバー状基材を並列に配置して形成され、前記流路の少なくとも一部は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする。
【解決手段】本発明に係る細胞捕捉デバイスは、少なくともがん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも１種の作用を付与するデバイスであって、前記細胞分散液を流すための流路と、前記流路の一端に設けられた注入部と、前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向に、複数のファイバー状基材を並列に配置して形成され、前記流路の少なくとも一部は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞分散液中に含まれるがん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも１種の作用を付与する細胞捕捉デバイス、および細胞捕捉システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
がんによる人の死亡は、がんの転移再発によるものがほとんどである。がんの転移再発は、がん細胞が原発巣から血管またはリンパ管を経由して、別臓器組織の血管壁に定着、浸潤して微小転移巣新を形成することで起こる。このような血管やリンパ管を通じて人の体内を循環するがん細胞は、循環がん細胞（ＣＴＣ：Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｔｕｍｏｒ Ｃｅｌｌ）と呼ばれている。
【０００３】
従来、がんの再発を防ぐ方法として、抗がん剤等の化学療法や放射線治療が行われてきた。また近年では、新規治療法として抗体／分子標的薬、がんワクチン、さらに遺伝子治療が開発されつつある。しかしながら、これらの治療法は、がん細胞を攻撃するものではあるが、がんの転移に対して必ずしも十分な効果が得られているとはいえなかった。また、これらの治療法は、正常細胞に対するダメージが避けられず、副作用を併発することで患者のＱＯＬ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｌｉｆｅ）の著しい低下を招くことがあった。
【０００４】
例えば、特許文献１には、循環がん細胞の単離方法および試薬について開示されている。かかる方法は、磁性粒子にがん細胞と特異的に結合するリガンド分子を結合させて、該磁性粒子にがん細胞を捕捉させることでがん細胞を単離するというものである。しかしながら、かかる方法では、対象が採取した血液のみで診断用途であること、がん患者へ投与できないこと、非特異吸着が起こること等の理由から、がんの転移再発リスクを低減するには至らなかった。
【０００５】
以上のように、患者のＱＯＬを高い状態で維持しつつ、がんの転移再発を有効的に防止する手法は未だ存在しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８３４３２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、がん細胞を含む血液試料等の細胞分散液からがん細胞を選択的かつ効率的に捕捉または除去することができる細胞捕捉デバイス、および細胞捕捉システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【０００９】
［適用例１］
本発明に係る細胞捕捉デバイスの一態様は、
少なくともがん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも１種の作用を付与するデバイスであって、
前記細胞分散液を流すための流路と、
前記流路の一端に設けられた注入部と、
前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、
前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向に、複数のファイバー状基材を並列に配置して形成され、
前記流路の少なくとも一部は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、前記流路の少なくとも一部ががん細胞の平均直径よりも小さいため、細胞分散液中に含まれるがん細胞を物理的作用により捕捉することができる。また、本細胞捕捉デバイスを通過した細胞分散液は、化学物質等を別途添加したものではないため、該細胞分散液が患者から採取したものである場合、再び患者の体内へ戻すことができる。以上のように、本細胞捕捉デバイスは、試薬投与をすることなく細胞分散液を通過させるだけでがん細胞を捕捉することができるので、人体に対する影響が少ない。
【００１１】
［適用例２］
適用例１において、
前記ファイバー状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に反応するリガンド分子を固定することができる。
【００１２】
かかる構成によれば、細胞分散液中に含まれるがん細胞とファイバー状基材表面に固定されたリガンド分子とを接触させることで、生理活性作用によりがん細胞をファイバー状基材表面に捕捉することができる。
【００１３】
［適用例３］
適用例１または適用例２において、
前記ファイバー状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に結合する抗体を固定することができる。
【００１４】
かかる構成によれば、細胞分散液中に含まれるがん細胞の抗原とファイバー状基材表面に固定された抗体とを接触させることで、生理活性作用によりがん細胞をファイバー状基材表面に捕捉することができる。
【００１５】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか一例において、
前記ファイバー状基材の表面に、前記がん細胞に特異的に作用するサイトカイン類を固定することができる。
【００１６】
かかる構成によれば、細胞分散液中に含まれるがん細胞とファイバー状基材表面に固定されたサイトカイン類とを接触させることで、該がん細胞に直接的に生理活性作用を付与することができる。これにより、がん細胞の数を減少させることができる。
【００１７】
［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれか一例において、
前記ファイバー状基材の表面形状は、凹凸形状であるようにすることができる。
【００１８】
かかる構成によれば、細胞分散液中に含まれるがん細胞とファイバー状基材表面との接触機会を高めることができる。これにより、上述した生理活性作用をがん細胞に対して効率的に付与することができる。
【００１９】
［適用例６］
適用例１ないし適用例５のいずれか一例において、
前記流路は、前記注入部から前記排出部にかけて段階的に狭くすることができる。
【００２０】
かかる構成によれば、注入部周辺において細胞による目詰まりを回避できると共に、細胞分散液の流量を増大させることで、処理量を稼ぐことができる。
【００２１】
［適用例７］
本発明に係る細胞捕捉システムの一態様は、
細胞分散液を流すための流路と、前記流路の一端に設けられた注入部と、前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向に、複数のファイバー状基材を並列に配置して形成され、前記流路の少なくとも一部は、がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする細胞捕捉デバイスを備えたものである。
【００２２】
かかる構成によれば、がん患者のＱＯＬを維持しながら、腫瘍の転移再発を有効的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態に係るデバイスを示す斜視図。
【図２】本実施の形態に係るデバイスを模式的に示す断面図。
【図３】本実施の形態に係るデバイスを模式的に示す断面図。
【図４】本実施の形態に係るデバイスを模式的に示す断面図。
【図５】本実施の形態に係るデバイスを模式的に示す断面図。
【図６】ファイバー状基材の形状を模式的に示す断面図。
【図７】第１の変形例に係るデバイスを示す斜視図。
【図８】第２の変形例に係るデバイスを模式的に示す断面図。
【図９】本実施の形態に係るシステムを模式的に示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００２５】
１．細胞捕捉デバイス
図１〜図５は、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス１００を示す図である。図１は、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス１００を示す斜視図である。図２〜図５は、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス１００を模式的に示す断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面部に、図３は、図１のＢ−Ｂ断面部に対応する。図４は、図２の領域Ｃの拡大断面部に、図５は、図３の領域Ｄの拡大断面部に対応する。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス１００は、直方体形状を有するデバイス本体１０ａの内部に流路１２ａが形成されている。図２ないし図５に示すように、デバイス本体１０ａの内部には、複数のファイバー状基材１４ａが等間隔で同方向（ｘ方向）に並列して配置されており、それがデバイス本体１０ａの内壁面にまで伸びている。これにより、複数のスリット孔１６ａが形成されて、流路１２ａが構成される。流路１２ａの一端には、細胞分散液を注入するための注入部１８ａが設けられ、流路１２ａの他端には、細胞分散液を排出するための排出部２０ａが設けられている。図１に示す細胞捕捉デバイス１００では、注入部１８ａおよび排出部２０ａを各１個備えているが、それぞれ複数個設けてもよい。なお、注入部１８ａには、図示しないポンプ（例えば、チューブポンプ）がシリコーンチューブ等を介して接続される。
【００２７】
上記細胞捕捉デバイス１００は、少なくともがん細胞を含む細胞分散液を試料とする。かかる細胞分散液としては、少なくともがん細胞を含んでいれば特に制限されないが、人工的にがん細胞を添加した細胞分散液等も含まれる。代表的な試料として、がん患者から採取した循環がん細胞（以下、「ＣＴＣ」ともいう。）等のがん細胞および白血球等の免疫細胞を含む血液試料やリンパ液試料等が挙げられる。以下、かかる細胞分散液として、がん患者から採取した血液試料を上記細胞捕捉デバイス１００に適用する場合について具体的に説明する。
【００２８】
スリット孔１６ａ（流路１２ａ）の幅は、血液試料からＣＴＣを選択的に除去する観点から、ＣＴＣの平均直径よりも小さく設定する。スリット孔１６ａ（流路１２ａ）の幅は、血液試料中の赤血球の平均直径が約７μｍ、白血球の平均直径が約８〜２０μｍ、血小板の平均直径が約２〜３μｍ、ＣＴＣの平均直径が約２０μｍ以上であることが報告されており、例えば８μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以上１５μｍ以下であることがより好ましい。スリット孔１６ａ（流路１２ａ）の幅が８μｍ未満であると、血液試料中の白血球やＣＴＣ等の細胞による目詰まりが起こりやすくなる。一方、スリット孔１６ａ（流路１２ａ）の幅が２０μｍを超えると、ＣＴＣを物理的作用により捕捉することが困難となる。
【００２９】
がん患者から採取された血液試料は、注入部１８ａから流路１２ａに流れ込む。血液試料中のＣＴＣは、スリット孔１６ａ（流路１２ａ）の幅よりも大きな平均直径を有するので、スリット孔１６ａによってフィルタリングされる。一方、ＣＴＣ以外の赤血球、白血球、血小板等の成分は、フィルタリングされず、排出部２０ａから排出されてがん患者の体内へと還元される。
【００３０】
デバイス本体１０ａの材質は、特に制限されないが、必要に応じて生体適合処理を施したガラス基板、樹脂基板、シリコン基板、ステンレス、クロム−コバルト合金、ポリテトラフルオロエチレン等であることが好ましい。
【００３１】
ファイバー状基材１４ａの材質は、特に制限されないが、生体適合性に優れる観点から、再生セルロース、表面改質再生セルロース、セルロースアセテート等のセルロース系や、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエステル系ポリマーアロイ、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル共重合体等の合成高分子系の基材であることが好ましい。
【００３２】
ところで、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス１００では、スリット孔１６ａ（流路１２ａ）の幅がＣＴＣの平均直径よりも小さく設定されているため、ＣＴＣは通常流路１２ａの入り口でフィルタリングされるはずである。しかしながら、ＣＴＣの表面は、正常な細胞に比べて柔軟性に富むため、流路１２ａの内部に侵入してくることがある。
【００３３】
このような観点から、ファイバー状基材１４ａの表面には、ＣＴＣ表面に発現しているレセプターと特異的に反応するリガンド分子を固定しておいてもよい。これにより、ファイバー状基材１４ａの表面と接触したＣＴＣは、その表面に固定されたリガンド分子と特異的に反応して（生理活性作用により）捕捉される。リガンド分子としては、例えば、葉酸等のビタミン類、ガラクトース等の糖類、トランスフェリン−Ｆｅ等の合成高分子、ペプチド、糖鎖、アプタマー、およびこれらの複合体が挙げられる。標的とするＣＴＣに特異的に発現するレセプターに対応するリガンド分子を用いることで、ＣＴＣを選択的に捕捉することができる。これらの中でも、ＣＴＣには葉酸レセプターが高発現しているため、葉酸を用いることが好ましい。
【００３４】
リガンド分子をファイバー状基材等の基材に固定する手段としては、以下に掲げる方法が挙げられる。
【００３５】
（１）リガンド分子を基材の表面に直接固定する方法。この方法によれば、特に葉酸等の低分子量の分子は、基材の表面に密に固定されるため、ＣＴＣ表面のレセプターとの接触機会を向上させることができる。
【００３６】
（２）基材の表面に自己組織化単分子膜（以下、「ＳＡＭ」ともいう。）を形成し、ＳＡＭにリガンド分子を結合させて固定する方法。この方法によれば、基材の表面にムラなくリガンド分子を表出させることができるので、ＣＴＣ表面のレセプターとの接触機会を向上させることができる。
【００３７】
（３）基材の表面に分岐ポリマーを修飾し、分岐ポリマーの側鎖先端にリガンド分子を結合させて固定する方法。この方法によれば、分岐ポリマーの側鎖先端にリガンド分子を固定することで、リガンド分子の揺らぎを生じさせることができ、ＣＴＣ表面のレセプターとの接触機会を向上させることができる。該分岐ポリマーは、基材の表面に直接塗布することができるため、表面修飾が容易である。また、分岐ポリマー塗布手段として、インクジェットプリンターを用いれば、任意に選択した微小領域への塗布も可能となる。
【００３８】
以上例示したリガンド分子の固定手段は、標的とするＣＴＣ表面レセプターの数や種類に応じて、適宜選択することができる。
【００３９】
ファイバー状基材１４ａの表面には、ＣＴＣと特異的に結合する抗体を固定しておいてもよい。これにより、ファイバー状基材１４ａの表面と接触したＣＴＣは、その表面に固定された抗体と結合して（生理活性作用により）捕捉される。固定する抗体は、がんの種類に応じて、そのがん抗原にだけ特別に結合する抗体を適宜選択することができる。そのような抗体として、例えば、乳がんに対して使われる抗ＨＥＲ２／ｎｅｕ、大腸がんに対して使われるＮＳ１９−９抗体、悪性Ｂ細胞に対して使われる抗ＣＤ２５抗体、前立腺がんに対して使われるＣＤ４９、ＣＤ５４、ＣＤ５９等が挙げられる。また、固定する抗体は、上皮がん共通のがん抗原に結合する抗体を選択してもよい。そのような抗体として、例えば、Ｅｐ−ＣＡＭ抗体、Ｎ−カドヘリン抗体等が挙げられる。
【００４０】
例えば、ファイバー状基材等の基材の表面にＥｐ−ＣＡＭ抗体を固定する手段は、以下の２段階の工程で行われる。
【００４１】
まず、基材の表面を必要に応じ、シランカップリング処理またはプラズマ処理等で活性化し、活性基（例えば、カルボキシル基）を生成させる。この基板表面に下記液体を１時間反応させ、スクシンイミドエステル中間体を生成させる。
・１−エチル−３−［３−ジメチルアミノプロピル］カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）４．０ｍｇ／ｍＬ
・Ｎ−ヒドロキシル−スクシンイミド（ＮＨＳ）６．０ｍｇ／ｍＬ、２−（４−モルフォリン）−エタンスルホン酸（ＭＥＳ）ｐＨ＝６（Ｆｉｓｈｅｒ Ｂｉｏｔｅｃ社製）、生理食塩水緩衝液（シグマアルドリッチ社製）
次いで、ＥＤＣ／ＮＨＳ溶液を下記溶液によって流体力学的に置換し、反応のため４時間放置した後、ＰＢＳ溶液にて非特異吸着した抗ＥｐＣＡＭ抗体を洗い流す。
・抗ＥｐＣＡＭモノクローナル抗体 １．０ｍｇ／ｍＬ（Ｒ＆Ｄシステムズ社製）、ＰＢＳ ｐＨ＝７．４（シグマアルドリッチ社製）
以上の工程により、基材の表面にＥｐ−ＣＡＭ抗体を固定することができる。
【００４２】
ファイバー状基材１４ａの表面には、ＣＴＣおよび免疫細胞の少なくとも一方と作用するサイトカイン類を固定しておいてもよい。サイトカイン類としては、アポトーシス因子、免疫細胞活性化因子、がん細胞増殖抑制因子等が挙げられる。
【００４３】
アポトーシス因子としては、例えば、ＴＮＦ−α、ＴＮＦ−γ、ＴＲＡＩＬ、ＦａｓＬ、リンホトキシン、非環式レチノイド、ビクニン、パラスポリン、マイトマイシン、タキソール、アディポネクチン等が挙げられる。アポトーシス因子をファイバー状基材１４ａの表面に固定しておくことで、それと接触したＣＴＣは、スリット孔１６ａによってフィルタリングされた状態でアポトーシスを起こし（生理活性作用により）死滅する。または、ＣＴＣがスリット孔１６ａをすり抜けて患者の体内へ戻されたとしてもその体内でアポトーシスを起こし（生理活性作用により）死滅する。
【００４４】
免疫細胞活性化因子としては、例えば、インターロイキン２（ＩＬ−２）、インターロイキン１２（ＩＬ−１２）、インターフェロン（ＩＦＮ−α、ＩＦＮ−β、ＩＦＮ−γ）等が挙げられる。これらの免疫細胞活性化因子をファイバー状基材１４ａの表面に固定しておくことで、それと接触したＴ細胞やＮＫ細胞が活性化され、（生理活性作用により）免疫反応を高めた血液試料を得ることができる。
【００４５】
上述したリガンド分子、抗体またはサイトカイン類は、デバイス本体１０ａの内壁面に固定しても同様の作用効果を奏することができる。
【００４６】
上述したリガンド分子、抗体またはサイトカイン類は、デバイス本体１０ａの内壁面およびファイバー状基材１４ａの表面の少なくとも一方において、異なる領域に固定してもよいし、同一領域に混合して固定してもよい。デバイス本体１０ａの内壁面およびファイバー状基材１４ａの表面の少なくとも一方に、リガンド分子、抗体またはサイトカイン類を固定する手段として、インクジェットプリンターを使用してもよい。インクジェットプリンターを使用することで、微小領域ごとにリガンド分子、抗体またはサイトカイン類を塗り分けることができる。また、高価な抗体を必要な箇所にのみ必要量塗布することができ、かつ、複数の抗体を組み合わせて塗布することもできる。
【００４７】
また、ファイバー状基材１４ａに固定されたリガンド分子、抗体またはサイトカイン類とＣＴＣとの接触機会を高めるため、ファイバー状基材１４ａに凹凸等の微細構造を設けてもよい。図６は、ファイバー状基材１４ａの形状を模式的に示す断面図である。図６に示すように、ファイバー状基材１４ａに凹凸形状を設けることにより、血液試料との接触面積が増大すると共に、流路壁面付近において血液試料の乱流を発生させることができ、リガンド分子、抗体またはサイトカイン類と、ＣＴＣ２２または白血球２４と、の接触機会を高めることができる。ファイバー状基材１４ａの凹凸形状は、上述したような作用効果を奏するのであれば、特に限定されない。
【００４８】
デバイス本体１０ａの内壁面およびファイバー状基材１４ａの表面の少なくとも一方において、リガンド分子、抗体またはサイトカイン類を固定した部分以外の部分は、親水化処理、撥水化処理、またはブロッキング処理を行うことが好ましい。かかる処理を行うことで、赤血球や白血球等のＣＴＣ以外の細胞がデバイス本体１０ａの内壁面やファイバー状基材１４ａの表面に非特異吸着することを抑制することができる。かかる処理としては、例えば電荷を持たない疎水性（例えば、メチル基、エチル基等）や親水性（例えば、水酸基等）の表面官能基を有するアルカンチオールより調製されたＳＡＭ等で修飾する方法が挙げられる。
【００４９】
以上のように、上記細胞捕捉デバイス１００によれば、血液試料中のＣＴＣをスリット孔１６ａの物理的作用により捕捉することができる。さらに、上記細胞捕捉デバイス１００は、リガンド分子や抗体によるＣＴＣの捕捉（生理活性作用）や、サイトカイン類によるＣＴＣへの攻撃（生理活性作用）、サイトカイン類による免疫細胞の活性化（生理活性作用）等、ＣＴＣを排除するための多段階のステップを設けることができる。これらにより、上記細胞捕捉デバイス１００は、血液試料中のＣＴＣ除去効果をより一層高めることができる。
【００５０】
２．変形例
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内で変形することができる。以下に、かかる変形例について説明する。
【００５１】
２．１ 第１の変形例
図７は、第１の変形例に係る細胞捕捉デバイス２００を示す斜視図である。第１の変形例に係る細胞捕捉デバイス２００は、図７に示すように、円筒形状のデバイス本体１０ｂを有する点で、直方体形状のデバイス本体１０ａを有する細胞捕捉デバイス１００とは異なる。デバイス本体１０ｂの内部には、上述した細胞捕捉デバイス１００と同様に、流路が形成されている。流路の一端には、血液試料を注入するための注入部１８ｂが設けられ、流路の他端には、血液試料を排出するための排出部２０ｂが設けられている。図７に示す細胞捕捉デバイス２００では、注入部１８ｂおよび排出部２０ｂを各１個備えているが、それぞれ複数個設けてもよい。なお、注入部１８ｂには、図示しないポンプ（例えば、チューブポンプ）がシリコーンチューブ等を介して接続される。
【００５２】
第１の変形例に係る細胞捕捉デバイス２００は、デバイス本体１０ｂを円筒形状とすることで、細胞分散液を細胞捕捉デバイス２００全体に行きわたらせることができるので、デッドボリュームを減少させることができる。
【００５３】
２．２ 第２の変形例
第２の変形例に係る細胞捕捉デバイス３００は、上述した細胞捕捉デバイス１００または細胞捕捉デバイス２００の内部構造を変形したものである。図８は、第２の変形例に係る細胞捕捉デバイス３００の内部構造を示す拡大断面図である。第２の変形例に係る細胞捕捉デバイス３００は、図８に示すように、スリット孔１６ｃ（流路１２ｃ）の幅が注入部から排出部にかけて段階的に狭くなっている。そして、少なくとも細胞分散液が最後に通過するスリット孔１６ｃ（流路１２ｃ）の幅は、がん細胞の平均直径よりも小さくなっている。
【００５４】
第２の変形例に係る細胞捕捉デバイス３００は、スリット孔１６ｃ（流路１２ｃ）の幅を注入部から排出部にかけて段階的に狭くすることで、注入部周辺における細胞等による目詰まりを回避すると共に、血液試料の流量を増大させることができる。
【００５５】
３．システム
本実施の形態に係る細胞捕捉システム４００は、上述した細胞捕捉デバイスを備えたものである。図９は、本実施の形態に係る細胞捕捉システム４００を模式的に示す概念図である。本実施の形態に係る細胞捕捉システム４００は、がん患者から血液試料を採取した後、上述した細胞捕捉デバイスを通過させることによりがん細胞を除去し、がん細胞が除去された血液試料をがん患者へ返戻する体外循環系システムである。
【００５６】
本実施の形態に係る細胞捕捉システム４００は、圧力モニター３０やポンプ４０を備えておくとよい。圧力モニター３０によってがん患者の血流状態を観察しながら、ポンプ４０によりがん患者に対する負担や危険がないように血液量を調整することができる。圧力モニター３０やポンプ４０は、一般的に血液透析等で使用されているものと同様のものを使用することができる。また、血液試料がチューブ内で凝固することを防ぐため、適宜抗凝固剤５０を添加することもできる。
【００５７】
本実施の形態に係る細胞捕捉システム４００は、細胞捕捉デバイス７０の前後にがん細胞の数や種類を特定するためのモニター（以下、「がん細胞モニター」という。）６０を備えておくとよい。細胞捕捉デバイス７０の前に設置されたがん細胞モニター６０は、細胞捕捉デバイス７０通過前の血液試料の状態を記録しておくためのものである。細胞捕捉デバイス７０の後に設置されたがん細胞モニター６０は、がん細胞が十分に除去されているか否か、細胞捕捉デバイス７０のがん細胞除去能力の劣化状態等を確認するためのものである。がん細胞モニター６０は、細胞捕捉デバイス７０の前後に設置しておくと、がん細胞が適切に除去されているか否かについて前後のがん細胞モニター結果を比較することで正確に評価することができ最も望ましいが、少なくとも細胞捕捉デバイス７０の前には設置しておくことが望ましい。
【００５８】
がん細胞をモニターする手段としては、特に制限されず、公知技術を使用することができる。例えば、流路中のがん細胞の数を抗体で捕捉してモニターする方法（米国特許第６１０３４７９号明細書）、流路中のがん細胞を磁気ビーズ等で捕捉してモニターする方法（特許第３８３４３２６号公報）、電気的なインピーダンスでモニターする方法、光学的にがん細胞か否かを判断する方法（米国特許第６８２１４８４号明細書、米国特許第６１４３５３５号明細書）、がん細胞検査機器（米国Ｖｅｒｉｄｅｘ ＬＬＣ社製）等の公知技術が挙げられる。がん細胞モニター結果から、細胞捕捉デバイスの適正な数や、アポトーシス因子等の処理の必要性等を判断することができる。
【００５９】
細胞捕捉デバイス７０としては、上述した細胞捕捉デバイスを適用する。上述した細胞捕捉デバイスを適用すれば、血液試料中のがん細胞の存在率を転移可能性のない濃度以下にまで低減させることができる。危険ながん細胞を含有する使用済みの細胞捕捉デバイス７０は、体外循環系システムの経路から切り離すことができるため、そのまま廃棄することができる。このように使用済みの細胞捕捉デバイス７０を廃棄することで、除去されたがん細胞が体外循環系システムの経路に混入してがん患者の体内へ戻される心配がない。また、使用済みの細胞捕捉デバイス７０内に捕捉されたがん細胞を調べることで、今後の治療や予防に役立てることもできる。
【００６０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００６１】
１０ａ、１０ｂ…デバイス本体、１２ａ、１２ｃ…流路、１４ａ、１４ｃ…ファイバー状基材、１６ａ、１６ｃ…スリット孔、１８ａ、１８ｂ…注入部、２０ａ、２０ｂ…排出部、２２…ＣＴＣ、２４…白血球、２６…赤血球、３０…圧力モニター、４０…ポンプ、５０…抗凝固剤、６０…がん細胞モニター、７０、１００、２００、３００…細胞捕捉デバイス、４００…細胞捕捉システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞分散液中に含まれるがん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも１種の作用を付与する細胞捕捉デバイス、および細胞捕捉システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
がんによる人の死亡は、がんの転移再発によるものがほとんどである。がんの転移再発は、がん細胞が原発巣から血管またはリンパ管を経由して、別臓器組織の血管壁に定着、浸潤して微小転移巣新を形成することで起こる。このような血管やリンパ管を通じて人の体内を循環するがん細胞は、循環がん細胞（ＣＴＣ：Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｔｕｍｏｒ Ｃｅｌｌ）と呼ばれている。
【０００３】
従来、がんの再発を防ぐ方法として、抗がん剤等の化学療法や放射線治療が行われてきた。また近年では、新規治療法として抗体／分子標的薬、がんワクチン、さらに遺伝子治療が開発されつつある。しかしながら、これらの治療法は、がん細胞を攻撃するものではあるが、がんの転移に対して必ずしも十分な効果が得られているとはいえなかった。また、これらの治療法は、正常細胞に対するダメージが避けられず、副作用を併発することで患者のＱＯＬ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｌｉｆｅ）の著しい低下を招くことがあった。
【０００４】
例えば、特許文献１には、循環がん細胞の単離方法および試薬について開示されている。かかる方法は、磁性粒子にがん細胞と特異的に結合するリガンド分子を結合させて、該磁性粒子にがん細胞を捕捉させることでがん細胞を単離するというものである。しかしながら、かかる方法では、対象が採取した血液のみで診断用途であること、がん患者へ投与できないこと、非特異吸着が起こること等の理由から、がんの転移再発リスクを低減するには至らなかった。
【０００５】
以上のように、患者のＱＯＬを高い状態で維持しつつ、がんの転移再発を有効的に防止する手法は未だ存在しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８３４３２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、がん細胞を含む血液試料等の細胞分散液からがん細胞を選択的かつ効率的に捕捉または除去することができる細胞捕捉デバイス、および細胞捕捉システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【０００９】
［適用例１］
本発明に係る細胞捕捉デバイスの一態様は、
少なくともがん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも１種の作用を付与するデバイスであって、
前記細胞分散液を流すための流路と、
前記流路の一端に設けられた注入部と、
前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、
前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向に、複数のファイバー状基材を並列に配置して形成され、
前記流路の少なくとも一部は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、前記流路の少なくとも一部ががん細胞の平均直径よりも小さいため、細胞分散液中に含まれるがん細胞を物理的作用により捕捉することができる。また、本細胞捕捉デバイスを通過した細胞分散液は、化学物質等を別途添加したものではないため、該細胞分散液が患者から採取したものである場合、再び患者の体内へ戻すことができる。以上のように、本細胞捕捉デバイスは、試薬投与をすることなく細胞分散液を通過させるだけでがん細胞を捕捉することができるので、人体に対する影響が少ない。
【００１１】
［適用例２］
適用例１において、
前記ファイバー状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に反応するリガンド分子を固定することができる。
【００１２】
かかる構成によれば、細胞分散液中に含まれるがん細胞とファイバー状基材表面に固定されたリガンド分子とを接触させることで、生理活性作用によりがん細胞をファイバー状基材表面に捕捉することができる。
【００１３】
［適用例３］
適用例１または適用例２において、
前記ファイバー状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に結合する抗体を固定することができる。
【００１４】
かかる構成によれば、細胞分散液中に含まれるがん細胞の抗原とファイバー状基材表面に固定された抗体とを接触させることで、生理活性作用によりがん細胞をファイバー状基材表面に捕捉することができる。
【００１５】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか一例において、
前記ファイバー状基材の表面に、前記がん細胞に特異的に作用するサイトカイン類を固定することができる。
【００１６】
かかる構成によれば、細胞分散液中に含まれるがん細胞とファイバー状基材表面に固定されたサイトカイン類とを接触させることで、該がん細胞に直接的に生理活性作用を付与することができる。これにより、がん細胞の数を減少させることができる。
【００１７】
［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれか一例において、
前記ファイバー状基材の表面形状は、凹凸形状であるようにすることができる。
【００１８】
かかる構成によれば、細胞分散液中に含まれるがん細胞とファイバー状基材表面との接触機会を高めることができる。これにより、上述した生理活性作用をがん細胞に対して効率的に付与することができる。
【００１９】
［適用例６］
適用例１ないし適用例５のいずれか一例において、
前記流路は、前記注入部から前記排出部にかけて段階的に狭くすることができる。
【００２０】
かかる構成によれば、注入部周辺において細胞による目詰まりを回避できると共に、細胞分散液の流量を増大させることで、処理量を稼ぐことができる。
【００２１】
［適用例７］
本発明に係る細胞捕捉システムの一態様は、
細胞分散液を流すための流路と、前記流路の一端に設けられた注入部と、前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向に、複数のファイバー状基材を並列に配置して形成され、前記流路の少なくとも一部は、がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする細胞捕捉デバイスを備えたものである。
【００２２】
かかる構成によれば、がん患者のＱＯＬを維持しながら、腫瘍の転移再発を有効的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態に係るデバイスを示す斜視図。
【図２】本実施の形態に係るデバイスを模式的に示す断面図。
【図３】本実施の形態に係るデバイスを模式的に示す断面図。
【図４】本実施の形態に係るデバイスを模式的に示す断面図。
【図５】本実施の形態に係るデバイスを模式的に示す断面図。
【図６】ファイバー状基材の形状を模式的に示す断面図。
【図７】第１の変形例に係るデバイスを示す斜視図。
【図８】第２の変形例に係るデバイスを模式的に示す断面図。
【図９】本実施の形態に係るシステムを模式的に示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００２５】
１．細胞捕捉デバイス
図１〜図５は、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス１００を示す図である。図１は、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス１００を示す斜視図である。図２〜図５は、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス１００を模式的に示す断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面部に、図３は、図１のＢ−Ｂ断面部に対応する。図４は、図２の領域Ｃの拡大断面部に、図５は、図３の領域Ｄの拡大断面部に対応する。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス１００は、直方体形状を有するデバイス本体１０ａの内部に流路１２ａが形成されている。図２ないし図５に示すように、デバイス本体１０ａの内部には、複数のファイバー状基材１４ａが等間隔で同方向（ｘ方向）に並列して配置されており、それがデバイス本体１０ａの内壁面にまで伸びている。これにより、複数のスリット孔１６ａが形成されて、流路１２ａが構成される。流路１２ａの一端には、細胞分散液を注入するための注入部１８ａが設けられ、流路１２ａの他端には、細胞分散液を排出するための排出部２０ａが設けられている。図１に示す細胞捕捉デバイス１００では、注入部１８ａおよび排出部２０ａを各１個備えているが、それぞれ複数個設けてもよい。なお、注入部１８ａには、図示しないポンプ（例えば、チューブポンプ）がシリコーンチューブ等を介して接続される。
【００２７】
上記細胞捕捉デバイス１００は、少なくともがん細胞を含む細胞分散液を試料とする。かかる細胞分散液としては、少なくともがん細胞を含んでいれば特に制限されないが、人工的にがん細胞を添加した細胞分散液等も含まれる。代表的な試料として、がん患者から採取した循環がん細胞（以下、「ＣＴＣ」ともいう。）等のがん細胞および白血球等の免疫細胞を含む血液試料やリンパ液試料等が挙げられる。以下、かかる細胞分散液として、がん患者から採取した血液試料を上記細胞捕捉デバイス１００に適用する場合について具体的に説明する。
【００２８】
スリット孔１６ａ（流路１２ａ）の幅は、血液試料からＣＴＣを選択的に除去する観点から、ＣＴＣの平均直径よりも小さく設定する。スリット孔１６ａ（流路１２ａ）の幅は、血液試料中の赤血球の平均直径が約７μｍ、白血球の平均直径が約８〜２０μｍ、血小板の平均直径が約２〜３μｍ、ＣＴＣの平均直径が約２０μｍ以上であることが報告されており、例えば８μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以上１５μｍ以下であることがより好ましい。スリット孔１６ａ（流路１２ａ）の幅が８μｍ未満であると、血液試料中の白血球やＣＴＣ等の細胞による目詰まりが起こりやすくなる。一方、スリット孔１６ａ（流路１２ａ）の幅が２０μｍを超えると、ＣＴＣを物理的作用により捕捉することが困難となる。
【００２９】
がん患者から採取された血液試料は、注入部１８ａから流路１２ａに流れ込む。血液試料中のＣＴＣは、スリット孔１６ａ（流路１２ａ）の幅よりも大きな平均直径を有するので、スリット孔１６ａによってフィルタリングされる。一方、ＣＴＣ以外の赤血球、白血球、血小板等の成分は、フィルタリングされず、排出部２０ａから排出されてがん患者の体内へと還元される。
【００３０】
デバイス本体１０ａの材質は、特に制限されないが、必要に応じて生体適合処理を施したガラス基板、樹脂基板、シリコン基板、ステンレス、クロム−コバルト合金、ポリテトラフルオロエチレン等であることが好ましい。
【００３１】
ファイバー状基材１４ａの材質は、特に制限されないが、生体適合性に優れる観点から、再生セルロース、表面改質再生セルロース、セルロースアセテート等のセルロース系や、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエステル系ポリマーアロイ、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル共重合体等の合成高分子系の基材であることが好ましい。
【００３２】
ところで、本実施の形態に係る細胞捕捉デバイス１００では、スリット孔１６ａ（流路１２ａ）の幅がＣＴＣの平均直径よりも小さく設定されているため、ＣＴＣは通常流路１２ａの入り口でフィルタリングされるはずである。しかしながら、ＣＴＣの表面は、正常な細胞に比べて柔軟性に富むため、流路１２ａの内部に侵入してくることがある。
【００３３】
このような観点から、ファイバー状基材１４ａの表面には、ＣＴＣ表面に発現しているレセプターと特異的に反応するリガンド分子を固定しておいてもよい。これにより、ファイバー状基材１４ａの表面と接触したＣＴＣは、その表面に固定されたリガンド分子と特異的に反応して（生理活性作用により）捕捉される。リガンド分子としては、例えば、葉酸等のビタミン類、ガラクトース等の糖類、トランスフェリン−Ｆｅ等の合成高分子、ペプチド、糖鎖、アプタマー、およびこれらの複合体が挙げられる。標的とするＣＴＣに特異的に発現するレセプターに対応するリガンド分子を用いることで、ＣＴＣを選択的に捕捉することができる。これらの中でも、ＣＴＣには葉酸レセプターが高発現しているため、葉酸を用いることが好ましい。
【００３４】
リガンド分子をファイバー状基材等の基材に固定する手段としては、以下に掲げる方法が挙げられる。
【００３５】
（１）リガンド分子を基材の表面に直接固定する方法。この方法によれば、特に葉酸等の低分子量の分子は、基材の表面に密に固定されるため、ＣＴＣ表面のレセプターとの接触機会を向上させることができる。
【００３６】
（２）基材の表面に自己組織化単分子膜（以下、「ＳＡＭ」ともいう。）を形成し、ＳＡＭにリガンド分子を結合させて固定する方法。この方法によれば、基材の表面にムラなくリガンド分子を表出させることができるので、ＣＴＣ表面のレセプターとの接触機会を向上させることができる。
【００３７】
（３）基材の表面に分岐ポリマーを修飾し、分岐ポリマーの側鎖先端にリガンド分子を結合させて固定する方法。この方法によれば、分岐ポリマーの側鎖先端にリガンド分子を固定することで、リガンド分子の揺らぎを生じさせることができ、ＣＴＣ表面のレセプターとの接触機会を向上させることができる。該分岐ポリマーは、基材の表面に直接塗布することができるため、表面修飾が容易である。また、分岐ポリマー塗布手段として、インクジェットプリンターを用いれば、任意に選択した微小領域への塗布も可能となる。
【００３８】
以上例示したリガンド分子の固定手段は、標的とするＣＴＣ表面レセプターの数や種類に応じて、適宜選択することができる。
【００３９】
ファイバー状基材１４ａの表面には、ＣＴＣと特異的に結合する抗体を固定しておいてもよい。これにより、ファイバー状基材１４ａの表面と接触したＣＴＣは、その表面に固定された抗体と結合して（生理活性作用により）捕捉される。固定する抗体は、がんの種類に応じて、そのがん抗原にだけ特別に結合する抗体を適宜選択することができる。そのような抗体として、例えば、乳がんに対して使われる抗ＨＥＲ２／ｎｅｕ、大腸がんに対して使われるＮＳ１９−９抗体、悪性Ｂ細胞に対して使われる抗ＣＤ２５抗体、前立腺がんに対して使われるＣＤ４９、ＣＤ５４、ＣＤ５９等が挙げられる。また、固定する抗体は、上皮がん共通のがん抗原に結合する抗体を選択してもよい。そのような抗体として、例えば、Ｅｐ−ＣＡＭ抗体、Ｎ−カドヘリン抗体等が挙げられる。
【００４０】
例えば、ファイバー状基材等の基材の表面にＥｐ−ＣＡＭ抗体を固定する手段は、以下の２段階の工程で行われる。
【００４１】
まず、基材の表面を必要に応じ、シランカップリング処理またはプラズマ処理等で活性化し、活性基（例えば、カルボキシル基）を生成させる。この基板表面に下記液体を１時間反応させ、スクシンイミドエステル中間体を生成させる。
・１−エチル−３−［３−ジメチルアミノプロピル］カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）４．０ｍｇ／ｍＬ
・Ｎ−ヒドロキシル−スクシンイミド（ＮＨＳ）６．０ｍｇ／ｍＬ、２−（４−モルフォリン）−エタンスルホン酸（ＭＥＳ）ｐＨ＝６（Ｆｉｓｈｅｒ Ｂｉｏｔｅｃ社製）、生理食塩水緩衝液（シグマアルドリッチ社製）
次いで、ＥＤＣ／ＮＨＳ溶液を下記溶液によって流体力学的に置換し、反応のため４時間放置した後、ＰＢＳ溶液にて非特異吸着した抗ＥｐＣＡＭ抗体を洗い流す。
・抗ＥｐＣＡＭモノクローナル抗体 １．０ｍｇ／ｍＬ（Ｒ＆Ｄシステムズ社製）、ＰＢＳ ｐＨ＝７．４（シグマアルドリッチ社製）
以上の工程により、基材の表面にＥｐ−ＣＡＭ抗体を固定することができる。
【００４２】
ファイバー状基材１４ａの表面には、ＣＴＣおよび免疫細胞の少なくとも一方と作用するサイトカイン類を固定しておいてもよい。サイトカイン類としては、アポトーシス因子、免疫細胞活性化因子、がん細胞増殖抑制因子等が挙げられる。
【００４３】
アポトーシス因子としては、例えば、ＴＮＦ−α、ＴＮＦ−γ、ＴＲＡＩＬ、ＦａｓＬ、リンホトキシン、非環式レチノイド、ビクニン、パラスポリン、マイトマイシン、タキソール、アディポネクチン等が挙げられる。アポトーシス因子をファイバー状基材１４ａの表面に固定しておくことで、それと接触したＣＴＣは、スリット孔１６ａによってフィルタリングされた状態でアポトーシスを起こし（生理活性作用により）死滅する。または、ＣＴＣがスリット孔１６ａをすり抜けて患者の体内へ戻されたとしてもその体内でアポトーシスを起こし（生理活性作用により）死滅する。
【００４４】
免疫細胞活性化因子としては、例えば、インターロイキン２（ＩＬ−２）、インターロイキン１２（ＩＬ−１２）、インターフェロン（ＩＦＮ−α、ＩＦＮ−β、ＩＦＮ−γ）等が挙げられる。これらの免疫細胞活性化因子をファイバー状基材１４ａの表面に固定しておくことで、それと接触したＴ細胞やＮＫ細胞が活性化され、（生理活性作用により）免疫反応を高めた血液試料を得ることができる。
【００４５】
上述したリガンド分子、抗体またはサイトカイン類は、デバイス本体１０ａの内壁面に固定しても同様の作用効果を奏することができる。
【００４６】
上述したリガンド分子、抗体またはサイトカイン類は、デバイス本体１０ａの内壁面およびファイバー状基材１４ａの表面の少なくとも一方において、異なる領域に固定してもよいし、同一領域に混合して固定してもよい。デバイス本体１０ａの内壁面およびファイバー状基材１４ａの表面の少なくとも一方に、リガンド分子、抗体またはサイトカイン類を固定する手段として、インクジェットプリンターを使用してもよい。インクジェットプリンターを使用することで、微小領域ごとにリガンド分子、抗体またはサイトカイン類を塗り分けることができる。また、高価な抗体を必要な箇所にのみ必要量塗布することができ、かつ、複数の抗体を組み合わせて塗布することもできる。
【００４７】
また、ファイバー状基材１４ａに固定されたリガンド分子、抗体またはサイトカイン類とＣＴＣとの接触機会を高めるため、ファイバー状基材１４ａに凹凸等の微細構造を設けてもよい。図６は、ファイバー状基材１４ａの形状を模式的に示す断面図である。図６に示すように、ファイバー状基材１４ａに凹凸形状を設けることにより、血液試料との接触面積が増大すると共に、流路壁面付近において血液試料の乱流を発生させることができ、リガンド分子、抗体またはサイトカイン類と、ＣＴＣ２２または白血球２４と、の接触機会を高めることができる。ファイバー状基材１４ａの凹凸形状は、上述したような作用効果を奏するのであれば、特に限定されない。
【００４８】
デバイス本体１０ａの内壁面およびファイバー状基材１４ａの表面の少なくとも一方において、リガンド分子、抗体またはサイトカイン類を固定した部分以外の部分は、親水化処理、撥水化処理、またはブロッキング処理を行うことが好ましい。かかる処理を行うことで、赤血球や白血球等のＣＴＣ以外の細胞がデバイス本体１０ａの内壁面やファイバー状基材１４ａの表面に非特異吸着することを抑制することができる。かかる処理としては、例えば電荷を持たない疎水性（例えば、メチル基、エチル基等）や親水性（例えば、水酸基等）の表面官能基を有するアルカンチオールより調製されたＳＡＭ等で修飾する方法が挙げられる。
【００４９】
以上のように、上記細胞捕捉デバイス１００によれば、血液試料中のＣＴＣをスリット孔１６ａの物理的作用により捕捉することができる。さらに、上記細胞捕捉デバイス１００は、リガンド分子や抗体によるＣＴＣの捕捉（生理活性作用）や、サイトカイン類によるＣＴＣへの攻撃（生理活性作用）、サイトカイン類による免疫細胞の活性化（生理活性作用）等、ＣＴＣを排除するための多段階のステップを設けることができる。これらにより、上記細胞捕捉デバイス１００は、血液試料中のＣＴＣ除去効果をより一層高めることができる。
【００５０】
２．変形例
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内で変形することができる。以下に、かかる変形例について説明する。
【００５１】
２．１ 第１の変形例
図７は、第１の変形例に係る細胞捕捉デバイス２００を示す斜視図である。第１の変形例に係る細胞捕捉デバイス２００は、図７に示すように、円筒形状のデバイス本体１０ｂを有する点で、直方体形状のデバイス本体１０ａを有する細胞捕捉デバイス１００とは異なる。デバイス本体１０ｂの内部には、上述した細胞捕捉デバイス１００と同様に、流路が形成されている。流路の一端には、血液試料を注入するための注入部１８ｂが設けられ、流路の他端には、血液試料を排出するための排出部２０ｂが設けられている。図７に示す細胞捕捉デバイス２００では、注入部１８ｂおよび排出部２０ｂを各１個備えているが、それぞれ複数個設けてもよい。なお、注入部１８ｂには、図示しないポンプ（例えば、チューブポンプ）がシリコーンチューブ等を介して接続される。
【００５２】
第１の変形例に係る細胞捕捉デバイス２００は、デバイス本体１０ｂを円筒形状とすることで、細胞分散液を細胞捕捉デバイス２００全体に行きわたらせることができるので、デッドボリュームを減少させることができる。
【００５３】
２．２ 第２の変形例
第２の変形例に係る細胞捕捉デバイス３００は、上述した細胞捕捉デバイス１００または細胞捕捉デバイス２００の内部構造を変形したものである。図８は、第２の変形例に係る細胞捕捉デバイス３００の内部構造を示す拡大断面図である。第２の変形例に係る細胞捕捉デバイス３００は、図８に示すように、スリット孔１６ｃ（流路１２ｃ）の幅が注入部から排出部にかけて段階的に狭くなっている。そして、少なくとも細胞分散液が最後に通過するスリット孔１６ｃ（流路１２ｃ）の幅は、がん細胞の平均直径よりも小さくなっている。
【００５４】
第２の変形例に係る細胞捕捉デバイス３００は、スリット孔１６ｃ（流路１２ｃ）の幅を注入部から排出部にかけて段階的に狭くすることで、注入部周辺における細胞等による目詰まりを回避すると共に、血液試料の流量を増大させることができる。
【００５５】
３．システム
本実施の形態に係る細胞捕捉システム４００は、上述した細胞捕捉デバイスを備えたものである。図９は、本実施の形態に係る細胞捕捉システム４００を模式的に示す概念図である。本実施の形態に係る細胞捕捉システム４００は、がん患者から血液試料を採取した後、上述した細胞捕捉デバイスを通過させることによりがん細胞を除去し、がん細胞が除去された血液試料をがん患者へ返戻する体外循環系システムである。
【００５６】
本実施の形態に係る細胞捕捉システム４００は、圧力モニター３０やポンプ４０を備えておくとよい。圧力モニター３０によってがん患者の血流状態を観察しながら、ポンプ４０によりがん患者に対する負担や危険がないように血液量を調整することができる。圧力モニター３０やポンプ４０は、一般的に血液透析等で使用されているものと同様のものを使用することができる。また、血液試料がチューブ内で凝固することを防ぐため、適宜抗凝固剤５０を添加することもできる。
【００５７】
本実施の形態に係る細胞捕捉システム４００は、細胞捕捉デバイス７０の前後にがん細胞の数や種類を特定するためのモニター（以下、「がん細胞モニター」という。）６０を備えておくとよい。細胞捕捉デバイス７０の前に設置されたがん細胞モニター６０は、細胞捕捉デバイス７０通過前の血液試料の状態を記録しておくためのものである。細胞捕捉デバイス７０の後に設置されたがん細胞モニター６０は、がん細胞が十分に除去されているか否か、細胞捕捉デバイス７０のがん細胞除去能力の劣化状態等を確認するためのものである。がん細胞モニター６０は、細胞捕捉デバイス７０の前後に設置しておくと、がん細胞が適切に除去されているか否かについて前後のがん細胞モニター結果を比較することで正確に評価することができ最も望ましいが、少なくとも細胞捕捉デバイス７０の前には設置しておくことが望ましい。
【００５８】
がん細胞をモニターする手段としては、特に制限されず、公知技術を使用することができる。例えば、流路中のがん細胞の数を抗体で捕捉してモニターする方法（米国特許第６１０３４７９号明細書）、流路中のがん細胞を磁気ビーズ等で捕捉してモニターする方法（特許第３８３４３２６号公報）、電気的なインピーダンスでモニターする方法、光学的にがん細胞か否かを判断する方法（米国特許第６８２１４８４号明細書、米国特許第６１４３５３５号明細書）、がん細胞検査機器（米国Ｖｅｒｉｄｅｘ ＬＬＣ社製）等の公知技術が挙げられる。がん細胞モニター結果から、細胞捕捉デバイスの適正な数や、アポトーシス因子等の処理の必要性等を判断することができる。
【００５９】
細胞捕捉デバイス７０としては、上述した細胞捕捉デバイスを適用する。上述した細胞捕捉デバイスを適用すれば、血液試料中のがん細胞の存在率を転移可能性のない濃度以下にまで低減させることができる。危険ながん細胞を含有する使用済みの細胞捕捉デバイス７０は、体外循環系システムの経路から切り離すことができるため、そのまま廃棄することができる。このように使用済みの細胞捕捉デバイス７０を廃棄することで、除去されたがん細胞が体外循環系システムの経路に混入してがん患者の体内へ戻される心配がない。また、使用済みの細胞捕捉デバイス７０内に捕捉されたがん細胞を調べることで、今後の治療や予防に役立てることもできる。
【００６０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００６１】
１０ａ、１０ｂ…デバイス本体、１２ａ、１２ｃ…流路、１４ａ、１４ｃ…ファイバー状基材、１６ａ、１６ｃ…スリット孔、１８ａ、１８ｂ…注入部、２０ａ、２０ｂ…排出部、２２…ＣＴＣ、２４…白血球、２６…赤血球、３０…圧力モニター、４０…ポンプ、５０…抗凝固剤、６０…がん細胞モニター、７０、１００、２００、３００…細胞捕捉デバイス、４００…細胞捕捉システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともがん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも１種の作用を付与する細胞捕捉デバイスであって、
前記細胞分散液を流すための流路と、
前記流路の一端に設けられた注入部と、
前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、
前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向に、複数のファイバー状基材を並列に配置して形成され、
前記流路の少なくとも一部は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする、細胞捕捉デバイス。
【請求項２】
請求項１において、
前記ファイバー状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に反応するリガンド分子が固定されている、細胞捕捉デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記ファイバー状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に結合する抗体が固定されている、細胞捕捉デバイス。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記ファイバー状基材の表面に、前記がん細胞に特異的に作用するサイトカイン類が固定されている、細胞捕捉デバイス。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記ファイバー状基材の表面形状は、凹凸形状である、細胞捕捉デバイス。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
前記流路は、前記注入部から前記排出部にかけて段階的に狭くなる、細胞捕捉デバイス。
【請求項７】
細胞分散液を流すための流路と、前記流路の一端に設けられた注入部と、前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、
前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向に、複数のファイバー状基材を並列に配置して形成され、
前記流路の少なくとも一部は、がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする細胞捕捉デバイスを備えた、細胞捕捉システム。
【請求項１】
少なくともがん細胞を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞に、物理的作用、化学的作用および生理活性作用の少なくとも１種の作用を付与する細胞捕捉デバイスであって、
前記細胞分散液を流すための流路と、
前記流路の一端に設けられた注入部と、
前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、
前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向に、複数のファイバー状基材を並列に配置して形成され、
前記流路の少なくとも一部は、前記がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする、細胞捕捉デバイス。
【請求項２】
請求項１において、
前記ファイバー状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に反応するリガンド分子が固定されている、細胞捕捉デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記ファイバー状基材の表面に、前記がん細胞と特異的に結合する抗体が固定されている、細胞捕捉デバイス。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記ファイバー状基材の表面に、前記がん細胞に特異的に作用するサイトカイン類が固定されている、細胞捕捉デバイス。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記ファイバー状基材の表面形状は、凹凸形状である、細胞捕捉デバイス。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
前記流路は、前記注入部から前記排出部にかけて段階的に狭くなる、細胞捕捉デバイス。
【請求項７】
細胞分散液を流すための流路と、前記流路の一端に設けられた注入部と、前記流路の他端に設けられた排出部と、を有し、
前記流路は、前記注入部において前記細胞分散液が導入される方向に対して垂直方向に、複数のファイバー状基材を並列に配置して形成され、
前記流路の少なくとも一部は、がん細胞の平均直径よりも小さいことを特徴とする細胞捕捉デバイスを備えた、細胞捕捉システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
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【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２２７０１４（Ｐ２０１０−２２７０１４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７８４５８（Ｐ２００９−７８４５８）
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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