灌流細胞培養とOrgan-on-a-chip

マイクロ流体チップを用いた灌流細胞培養

微小な流量の流れがある中で細胞を培養し，培養中の細胞にシアストレスや機械的な刺激，生化学的な勾配等を加えることで，静置培養環境と比べ，より生体に近い環境で細胞培養を行うことができます。

Organ-on-a-chip
Organ-on-a-chipは，マイクロ流体チップ内の培養空間にヒトの組織を複数配置してミニチュア化したin vitro ヒト型試験系で，灌流環境下で細胞を培養します。複数臓器の培養ユニットを連結して培養することで人体における臓器間の相互作用をin vitroの培養器に再現することを試みるもので[1]，近年盛んに研究発表されています。

[1] 石田 誠一，金森 敏幸，日薬理誌 (Folia Pharmacol. Jpn.) 154, 345-351 (2019)

※当ページでは，Organ-on-a-chipアプリケーションを中心とした灌流細胞培養向けの送液装置を紹介しています。Organ-on-a-chip向けチップの詳細については，こちらを御覧ください。

灌流細胞培養 システム構成例

Fluigentでは，汎用性の高いモジュラー式の送液システムFlow EZと，オンチップ灌流細胞培養に特化した送液装置OMIを提供しています。いずれも，精密な圧力制御に基づく微小流量で，安定した一方向流と剪断応力を維持した送液が可能です。
これらの装置を用いた，マイクロ流体チップに培地や試薬を送液する，灌流細胞培養セットアップ例を紹介します。

Fluigentの送液装置を用いたセットアップ模式図

Flow EZを用いた灌流培養セットアップ (2チャネル) Flow EZを2台連結して，microfluidic ChipShopのクロスフローメンブレンチップに2種類の培地/試薬を送液。流量計Flow Unitを接続することで，流量の制御と観察が可能。 ･キット名: Fluigent Organ-on-a-chip 2チャネルキット ･プロダクトコード: FLG-OOAC_02_A

OMIを用いた2臓器連結モデルのセットアップ 2台のOMIを使用した，肝臓と腎臓の連結モデル。各臓器の細胞を培養したチップ同士を接続し，臓器ごとに異なる流量で薬剤を循環させ代謝反応を観察。OMIは複数台の同期制御が可能。 ･キット名: OMI Double Channel Platform ･プロダクトコード: O-OMIDC-PTF-J

※Flow EZやOMIを使用した具体的な細胞培養アプリケーション事例は，下記ページで紹介しています。

■ 関連ページ: Fluigent製品 バイオ系アプリケーション事例

Flow EZを用いた灌流培養セットアップ

Flow EZはモジュラー式の装置で，デバイス同士を簡単に連結･取り外しすることができます。シンプルな1液の灌流から，複数液体の同時送液制御，バルブ装置による液体の切替え等，実験内容に合わせて幅広いセットアップの構築が可能です。
操作方法は，本体ダイヤルによるマニュアル操作とソフトウェア制御の2パターンから選択できます。ソフトウェア制御の場合は，指定した送液プロトコルに沿った自動送液制御が可能なので，送液条件の変化を伴う長時間の灌流実験にも対応することができます。

圧力制御式送液システム Flow EZ 精密な圧力制御による安定した流量制御が特徴。モジュールは最大8台まで連結でき，実験内容に応じて自由に拡張可能。ソフトウェアを使用しない場合は，本体モニタで圧力や流量を確認することができる。

セットアップ例: 培地の再循環 Flow EZ 2台とバルブ装置2-Switchを組み合わせたセットアップ例。2-Switchで送液方向を随時切り替えることで，常に一定方向から送液可能。全装置をソフトウェアで一括自動制御することができ，長期灌流実験に適している。

■ 関連ページ: 圧力制御式送液システム Flow EZ