マイクロ流路デバイス内の組織のスライス技術
 マイクロ流路を用いて、複雑な環境で細胞塊や組織の評価ができるようになってきており、従来の細胞ではわからなかった知見が得られるようになってきている。特に細胞塊や組織の内部を調べることで重要な知見が得られている。しかし、細胞塊や組織は分厚いため光学顕微鏡では内部の観察が困難である。内部を観察する手法として細胞塊や組織を薄くスライスする割断法があるが、マイクロ流路内部で細胞塊や組織を割断しようとすると、マイクロ流路の材料が弾性変形するために、薄くスライスすることが困難であった。
 そこで我々は通常の割断に用いる材料であるエポキシで割断用マイクロ流路を作製し(図1)、細胞塊や組織をマイクロ流路内で割断する技術を開発した。これを用いて、細胞塊を10μm刻みで割断し、そのすべてを観察することで(図2)、細胞塊内部の構造を調べることに成功した。

マイクロ流路デバイス内の組織のスライス技術  マイクロ流路デバイス内の組織のスライス技術
図1 割断用マイクロ流路。 図2 割断した細胞塊の顕微鏡観察。

組織片に濃度勾配を与える流路デバイス
 がんの研究は細胞塊を用いたことで進展し、低酸素領域でがん細胞が悪性化することが知られている。しかし、がん腫瘍はがん細胞だけでできているだけでなく、間質細胞や血管、免疫細胞、細胞外気質など複数の構成物質で形成されている。この複雑な構造に酸素濃度勾配が形成されると、腫瘍内部で低酸素領域と高酸素領域で細胞が協調し、抗がん剤などによるダメージに耐性を示すことが言われ始めている。そのため、組織を用いてがんの研究をすることが不可欠となりつつある。細胞や細胞塊に対して高度な実験を可能とした流路デバイスを、組織用に開発することが望ましい。
 そこで我々は組織片に濃度勾配を付与し、その時の様子を観察するH字流路デバイスを開発し(図3)、組織片内部に濃度勾配を形成することに成功している(図4)。

組織に濃度勾配を与える流路デバイス  組織に濃度勾配を与える流路デバイス
図3 H字流路デバイス。 図4 組織片内部に形成された濃度勾配。


小腸絨毛付近における流れの可視化デバイス
 小腸は免疫の6割を占める器官であり、小腸と細菌の相互作用により免疫は制御される。つまり、細菌が小腸壁に流れ着くことが重要であり、小腸絨毛付近における流れを可視化することは重要である。しかし小腸は閉じた管であるため観察が難しく、管を切開すると消化酵素により自己溶解するため、小腸内の流れは研究が難しかった。
 そこで我々は、小腸管を流路と見立て、その一部をマイクロ流路に置き換えることで、内部を観察できる小腸管間を作り出した(図5)。それにより、小腸絨毛付近の流れを可視化することに成功した(図6)。


小腸絨毛付近における流れの可視化デバイス  小腸絨毛付近における流れの可視化デバイス
図5 小腸管流路。 図6 絨毛付近の流れ。


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