JP2006122017A - 磁気スポットアレイチップを用いる細胞の回収方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板の少なくとも一方の主表面に複数の磁性体からなるスポットを有するスポットアレイチップの前記スポットを磁化し、前記スポットを有するスポットアレイチップの表面に、磁気修飾した細胞を含む生体試料を置いて、前記スポットに前記磁気修飾した細胞を付着させ、スポットアレイチップの表面を洗浄して付着しなかった生体試料を除去し、前記スポットに付着させた磁気修飾した細胞を、吸引することで、または前記スポットを消磁することで回収することを含む細胞の回収方法。
【選択図】図1
Description
(1)分取するための機器の条件設定が難しく、細胞を分取させるためには機器操作の熟練を要する。
(2)バックグラウンドが高いため抗原特異的リンパ球の頻度が0.1 %以下の場合は抗原特異的リンパ球を検出出来ない。
(3)細胞を分取する効率は低い。
(4)頻度の低い細胞を分取するには時間がかかる。
(5)抗原が結合することは確認出来るが、抗原が結合したリンパ球の反応を解析することは難しい。
この方法では、複雑な装置は必要とせず、細胞の分取の時間は短時間であり、抗原が結合することも確認出来る。しかし、抗原が結合したリンパ球が抗原に反応(細胞内シグナル伝達、RNA合成、タンパク質合成などの細胞の代謝生理反応)するかを分析することは出来なかった。また、抗原特異的リンパ球の頻度が0.1 %以下の場合は抗原特異的リンパ球を検出出来なかった。
「リンパ球機能検索法」矢野純一、藤原道夫編著、中外医学社(1994年) 「免疫実験操作法I、II」右田俊介、紺田進、本庶佑、濱岡利之編集、南江堂 (1995年) Altman JD, Moss PA, Goulder PJ, Barouch DH, McHeyzer- Williams MG, Bell JI, McMichael AJ, Davis MM, Phenotypic analysis of antigen-specific T lymphocytes, Science, 274:94-96, 1996 Abts H, Emmerich M, Miltenyi S, Radbruch A, Tesch H, CD20 positive human B lymphocytes separated with the magnetic sorter (MACS) can be induced to proliferation and antibody secretion in vitro, Journal of Immunological Methods 125: 19-28, 1989.
[請求項1]
基板の少なくとも一方の主表面に複数の磁性体からなるスポットを有するスポットアレイチップの前記スポットを磁化し、
前記スポットを有するスポットアレイチップの表面に、磁気修飾した細胞を含む生体試料を置いて、前記スポットに前記磁気修飾した細胞を付着させ、
スポットアレイチップの表面を洗浄して付着しなかった生体試料を除去し、
前記スポットに付着させた磁気修飾した細胞を、吸引することで、または前記スポットを消磁することで、回収する
ことを含む細胞の回収方法。
[請求項2]
磁気修飾した細胞を含む生体試料が、回収したい細胞に特異的な抗体を結合させた磁気ビーズを、細胞を含む生体試料と混合して、磁気ビーズを修飾した細胞を形成することで得る請求項1に記載の方法。
[請求項3]
回収したい細胞がリンパ球であり、細胞を含む生体試料が末梢血であり、リンパ球に特異的な抗体を結合させた磁気ビーズを、末梢血を含む試料と混合して、磁気ビーズを修飾したリンパ球を形成し、リンパ球を末梢血に含まれる他の細胞から回収する請求項1に記載の方法。
[請求項4]
前記スポットは、1つのスポットに1つの磁気修飾した細胞が付着する形状および寸法を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
[請求項5]
前記スポットに付着させた磁気修飾した細胞の回収を、特定のスポットを消磁することで、特定の細胞を選択的に回収する請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
[請求項6]
細胞が特定の抗原で刺激されたBリンパ球であり、前記特定の抗原に特異的なBリンパ球を回収する請求項5に記載の方法。
本発明の方法に用いるスポットアレイチップは、基板の少なくとも一方の主表面に複数の磁性体からなるスポットを有する。後述するように、各スポットに磁気ビーズ修飾した1個の被検体生体細胞を磁力により固定する。そのため、前記スポットは、1つのスポットに1個の生体細胞のみが固定される形状及び寸法を有する。
1つのスポットに1つの細胞が固定され、回収されるようにするためには、例えば、スポットの形状に内接する最大円の直径が、スポットに固定させようとする細胞の直径に対して0.1〜1.5倍の範囲、好ましくは0.2〜1.0倍の範囲、より好ましくは0.3〜0.8倍の範囲であることが適当である。
また、スポットの厚さ(高さ)は、スポットに固定しようとする細胞の直径に対して0.5 倍以下の範囲、好ましくは0.2倍の以下の範囲であることが適当である。
まず、スポットアレイチップの各スポットを磁化する。
スポットの磁化は、以下のように行うことができる。永久磁石や電磁石によってチップに配列されたスポットに磁界を加える。このとき、磁力線は、スポットに収束していくのでスポット上の磁力は、スポットの無いところに比較して大きくなる。また、保持力の大きなスポット材料を選択することで、磁界を取り除いても磁力は保持される。スポットに加える磁界は、スポットに対して垂直でも水平でもかまわない。スポット上に細胞を固定するためには、垂直磁界によって磁化することが好ましい。
また、スポットを選択的に磁化することも可能である。例えば、スポットチップ全体に、一定の磁界をかけて磁化しておき、レーザー光をあてた部分だけを消磁して行くことによって、任意位置のスポットを磁化させることができる。
磁気修飾した細胞を含む生体試料は、例えば、回収したい細胞に特異的な抗体を結合させた磁気ビーズを、細胞を含む試料と混合して、磁気ビーズを修飾した細胞を形成することで得ることができる。
Bリンパ球特異的な抗体を結合させた磁気ビーズとしては、例えば、フナコシ(株)抗CD20抗体標識磁気ビーズ(米国、Clemente Associates社製)、ダイナル社(ノルウェイ)抗CD19抗体標識磁気ビーズなどを挙げることができる。
1) チップ表面の液をピペットを用いて除去する。
2) 洗浄液をピペットを用いてチップに添加する。
3) 1)および2)を繰り返す。
チップを一様に加熱あるいは交流磁界に挿入することで消磁が可能である。しかしこの際は、すべてのスポットが消磁される。
また磁化されたスポットは、選択的に消磁することが可能である。その方法として、キューリー点以上に加熱することによって消磁する加熱法、交流磁界によって消磁をおこなう減磁界法が挙げられる。前者は、レーザー加熱法等により実現でき、後者は消磁コイルなどにより実現可能である。
この場合、スポットに細胞を付着させた後、例えば、細胞がBリンパ球の場合、スポットアレイチップに特定の抗原を含む溶液を散布して、Bリンパ球を抗原の存在下で培養して刺激し、この抗原に特異的に反応するBリンパ球を検出し、この抗原特異的Bリンパ球を選択的に回収することができる。
細胞内Caイオン濃度変化は、蛍光色素としてFura-2、Fluo-3あるいは Fluo-4を用い、検出装置として蛍光顕微鏡あるいはマイクロアレイスキャナーを用いる。
実施例1
(フォトリソグラフィ技術を利用した例)
基板、例えばガラス基板上に堆積したニッケル薄膜を半導体作製工程技術であるフォトリソグラフィ技術を利用してスポットアレイチップを作製する方法を図2に示す。
(1)ガラス基板2aを用意する。
(2)基板2a上に、例えば、磁性材料の一つであるニッケル材料を真空蒸着法あるいはスパッタリング法などによって堆積し、膜厚約100nmのニッケル薄膜2bを作製する。
(3)この表面上に、例えば東京応化工業(株)o−ナフトキノンジアジド−ノボラック系ポジ型フォトレジストOFPR-800 2cを塗布する。
(4)紫外線露光などによって直径10ミクロンのフォトレジストパターン2cを形成する。
(5)ニッケル・エッチャントである硝酸第2アンモニウムなどによって、ニッケル薄膜2bが露出した部分を選択的にエッチングする。
(6)レジスト剥離液などによってフォトレジスト2cを除去することによって、スポットアレイチップが完成する。
(マスク蒸着法を利用した例)
基板、例えばガラス基板上にマスク蒸着法によってスポットアレイを作製する方法を図3に示す。
(1)ガラス基板3aを用意する。
(2)ガラス基板3a表面にスポット状の微細穴の開いたマスク3bを密着させ、薄膜作製装置にセッティングする。
(3)マスク3b付基板3a上に、例えば、磁性材料の一つであるニッケル材料を真空蒸着法あるいはスパッタリング法などによって堆積し、膜厚約100nmのニッケル薄膜3cを作製する。
(4)薄膜作製装置より基板を取り出し、マスクを取り外す。
(5)これにより、スポットアレイ3dが形成される。
(2)スポットアレイチップ5a上に、(1)で蛍光色素を付加しさらに磁気ビーズを結合させた血液検体を滴下し、チップ5aに対して一様な垂直磁界下に暴露し、スポット5bを表面に対して垂直方向に磁化させた。この操作によって磁気ビーズ修飾されたBリンパ球5cはスポット上に吸着される。なお、Bリンパ球5cの直径は約8ミクロンである。
(3)スポットアレイチップ5a上の不要な検体は、ピペットによる吸引操作や洗浄操作によって除去する。スポット5bは磁化されたままであるので、これらの操作によって吸着しているBリンパ球5cが取り除かれず、吸着していない不要な顆粒球、Tリンパ球等は除去される。以上(2)(3)の操作を適宜回数繰り返す。
(4)スポットアレイチップ5aをマイクロスキャナーCRBIOIIe-FITC(日立ソフトウェアエンジニアリング(株))に挿入し、解像度2.5μmでスキャンしデータを保存する(抗原刺激前の蛍光のデータ:A)。
(5)次に、スポットアレイチップ5a上のRPMI1640/10% FCS溶液を除き、そこへRPMI1640/10% FCS溶液に溶解させた抗原(10μg/mL)を加える。抗原を加えて1分後にスポットアレイチップをマイクロアレイスキャナーに挿入し、解像度2.5μmでスキャンしデータを保存する(抗原刺激後の蛍光のデータ:B)。
(6)ここで刺激前後の蛍光強度の比(B/A)を計算し、比の大きいスポットを特定する。このスポット上に抗原特異的Bリンパ球が存在する。
(7)スポット5bに固定された抗原特異的なBリンパ球5eをマイクロキャピラリーピペット5dで吸引回収する。あるいは、任意のスポット5bを消磁させ、洗浄により回収してもよいし、逆に必要のないBリンパ球5cが固定されたスポット5bを消磁させ、洗浄、目的のBリンパ球5eを残す方法でもよい。
Claims (6)
- 基板の少なくとも一方の主表面に複数の磁性体からなるスポットを有するスポットアレイチップの前記スポットを磁化し、
前記スポットを有するスポットアレイチップの表面に、磁気修飾した細胞を含む生体試料を置いて、前記スポットに前記磁気修飾した細胞を付着させ、
スポットアレイチップの表面を洗浄して付着しなかった生体試料を除去し、
前記スポットに付着させた磁気修飾した細胞を、吸引することで、または前記スポットを消磁することで回収する
ことを含む細胞の回収方法。 - 磁気修飾した細胞を含む生体試料が、回収したい細胞に特異的な抗体を結合させた磁気ビーズを、細胞を含む試料と混合して、磁気ビーズを修飾した細胞を形成することで得る請求項1に記載の方法。
- 回収したい細胞がリンパ球であり、細胞を含む生体試料が末梢血であり、リンパ球に特異的な抗体を結合させた磁気ビーズを、末梢血を含む試料と混合して、磁気ビーズを修飾したリンパ球を形成し、リンパ球を末梢血に含まれる他の細胞から回収する請求項1に記載の方法。
- 前記スポットは、1つのスポットに1つの磁気修飾した細胞が付着する形状および寸法を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記スポットに付着させた磁気修飾した細胞の回収を、特定のスポットを消磁することで、特定の細胞を選択的に回収する請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 細胞が特定の抗原で刺激されたBリンパ球であり、前記特定の抗原に特異的なBリンパ球を回収する請求項5に記載の方法。
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