專利名稱：細(xì)胞培養(yǎng)器材和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及組織培養(yǎng)容器，更具體說(shuō)，涉及一種新的用于共培養(yǎng)多種類型細(xì)胞和組織的改進(jìn)型組織培養(yǎng)容器，以及此細(xì)胞培養(yǎng)裝置在生物研究中的應(yīng)用，包括在藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
培養(yǎng)器材，如培養(yǎng)皿、培養(yǎng)板、培養(yǎng)瓶和其它類型容器，已廣泛在各種實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用。在通常應(yīng)用中，細(xì)胞和組織培養(yǎng)包括用瓊脂和培養(yǎng)基覆蓋孔底部。在研究實(shí)驗(yàn)室中，將常規(guī)培養(yǎng)的細(xì)胞用于基本生物化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究，以進(jìn)一步了解天然生物過(guò)程。近年來(lái)，已將細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)用于藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)，來(lái)檢測(cè)候選藥物的藥理和毒理作用。此項(xiàng)工作通常是一種單一培養(yǎng)測(cè)試過(guò)程，即在組織培養(yǎng)容器如孔、板或瓶中用合適的培養(yǎng)基培養(yǎng)一種類型的細(xì)胞。
普通的細(xì)胞培養(yǎng)板由可充滿液體的垂直壁圍繞的平底小室以及能保持濕度和保護(hù)不受污染的可移動(dòng)的蓋子組成。如

圖1A和1B所示，常用的多孔板100具有六個(gè)相同的孔110。雖然可通過(guò)，例如整體灌注和吹塑形成孔110，但是優(yōu)選的制造方法是形成具有確定各孔中所含體積的上層托盤120和確定各孔底面的下層或底層托盤130組成的板100?？?10的深度以及孔110的直徑?jīng)Q定了各孔110的液體容量。例如一般六孔板中各孔110的直徑約為0.35厘米，深度約為2.0厘米，這些孔優(yōu)選為規(guī)則的2×3矩形排列。
如圖1B所示，細(xì)胞140沉積在各孔110的底部。然后加入液體150覆蓋細(xì)胞140。
通常稱為體外系統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)廣泛用于藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)，用于評(píng)價(jià)藥物特性。例如，將細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)用于評(píng)價(jià)藥效、藥物代謝或藥物毒性。然而，也認(rèn)識(shí)到體外系統(tǒng)不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)體內(nèi)效果，因?yàn)轶w外系統(tǒng)中缺少?gòu)?fù)雜和相互作用的生物過(guò)程。例如，可采用原代肝細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)評(píng)價(jià)某物質(zhì)對(duì)肝細(xì)胞的作用。然而，在體內(nèi)該物質(zhì)可能被其它器官如腎所代謝，而產(chǎn)生的代謝物可能對(duì)肝細(xì)胞具有不同的作用，故不能僅采用肝細(xì)胞來(lái)檢測(cè)。因此，開發(fā)細(xì)胞共培養(yǎng)是令人感興趣的。共培養(yǎng)涉及在一群細(xì)胞的存在下培養(yǎng)另一群細(xì)胞。細(xì)胞共培養(yǎng)已被應(yīng)用于多種生物學(xué)研究。在藥理學(xué)和毒理學(xué)中，共培養(yǎng)重要器官如肝臟的細(xì)胞與靶細(xì)胞如癌細(xì)胞，可以評(píng)價(jià)化學(xué)物質(zhì)經(jīng)過(guò)重要器官的細(xì)胞修飾后，如特定藥物或候選藥物經(jīng)過(guò)肝臟代謝后對(duì)靶細(xì)胞的作用。采用普通的細(xì)胞培養(yǎng)板時(shí)，可將不同類型細(xì)胞混合或利用膜使兩種類型細(xì)胞培養(yǎng)在膜兩側(cè)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)共培養(yǎng)方法。物理混合后或采用膜來(lái)評(píng)價(jià)各個(gè)類型細(xì)胞可能非常困難和煩瑣。因此，需要新的有利于細(xì)胞共培養(yǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)器材。
發(fā)明概述在一個(gè)總的方面，細(xì)胞培養(yǎng)板包括體部、由體部延伸的外壁和由該體部構(gòu)型確定的多個(gè)容器。各容器的頂部邊緣在該外壁邊緣以下。
實(shí)施方式可包括以下特征的一種或多種。例如，該體部可具有平的表面，各容器在該體部平表面中凹陷，此凹陷構(gòu)型可容納一定體積的液體。容器可具有圓柱形壁和圓形底，該體部的外表面可以是矩形板形狀。外壁高度可約20毫米。
在一個(gè)實(shí)施方式中，各容器是與體部連接的杯形，各杯的頂部邊緣在外壁邊緣以下。在另一實(shí)施方式中，該容器包括具有容器壁和頂部邊緣的容器，容器壁的高度約為4毫米。在又一實(shí)施方式中，各容器包括分隔外壁周界所確定的空間的隔板壁，該隔板壁具有一頂部邊緣。
在另一個(gè)總的方面，多孔培養(yǎng)皿包括具有多個(gè)孔格的平表面的底座和圍繞該底座的外壁。各孔格包括容器壁，其高度低于外壁高度。實(shí)施方式可包括上述特征的一種或多種，所述培養(yǎng)皿也可包括六個(gè)孔格。
在另一個(gè)總的方面，可用管道連接多個(gè)培養(yǎng)容器，裝有或不裝有使液體循環(huán)的裝置(如泵)。
在另一個(gè)總的方面，在多孔培養(yǎng)皿中使一種物質(zhì)與一種以上類型的細(xì)胞物質(zhì)相互作用的方法包括將不同類型的細(xì)胞沉積在培養(yǎng)皿的分隔孔中，用液體培養(yǎng)基連通這些孔，將該物質(zhì)加入液體培養(yǎng)基中。在各種實(shí)施方式中，該物質(zhì)可包括化學(xué)物質(zhì)或藥物。
在另一個(gè)總的方面，在多孔培養(yǎng)皿代謝一種藥物的方法包括將不同類型的細(xì)胞沉積在多孔培養(yǎng)皿的分隔孔中，用液體培養(yǎng)基連通這些分隔的孔，將藥物加入到液體培養(yǎng)基中。
實(shí)施方式可包括以下特征的一種或多種，或任何上述特征。例如，所述細(xì)胞可包括肝細(xì)胞、腎細(xì)胞、脾細(xì)胞或肺細(xì)胞，任何可培養(yǎng)的細(xì)胞，和/或組織碎片或組分。
在另一個(gè)總的方面，在具有六孔體部和環(huán)繞六個(gè)孔的壁的細(xì)胞培養(yǎng)皿中代謝藥物的方法包括將腎細(xì)胞沉積在六個(gè)孔的第一孔中，肝細(xì)胞沉積在六個(gè)孔的第二孔中，心臟細(xì)胞沉積在六個(gè)孔的第三孔中，肺細(xì)胞沉積在六個(gè)孔的第四孔中，脾細(xì)胞沉積在六個(gè)孔的第五孔中，腦細(xì)胞沉積在六個(gè)孔的第六孔中，用液體培養(yǎng)基充滿該培養(yǎng)皿，以使這六個(gè)孔液體相連，然后將藥物加入到液體培養(yǎng)基中。
在另一個(gè)總的方面，在一個(gè)孔格中共培養(yǎng)不同細(xì)胞的方法包括讓各孔的液體溢出以使這些孔格液體相連，因此各孔中的不同細(xì)胞通過(guò)共同液體培養(yǎng)基相聯(lián)系。
該方法可包括各種實(shí)施方式。例如，各孔中的不同細(xì)胞包括第一孔中的肝細(xì)胞，第二孔中的腎細(xì)胞，第三孔中的心臟細(xì)胞，第四孔中的脾細(xì)胞，第五孔中的腦細(xì)胞，和第六孔中的肺細(xì)胞。在另一實(shí)施方式中，各孔中的不同細(xì)胞包括第一、第二和第三孔中為肝細(xì)胞，和第四、第五和第六孔中為心臟細(xì)胞。在又一實(shí)施方式中，該方法包括將一種物質(zhì)加入到共同液體培養(yǎng)基中，以使各孔中不同細(xì)胞與該同一物質(zhì)接觸。
在另一個(gè)總的方面，在具有分隔孔的培養(yǎng)皿中測(cè)試某藥物的安全性和藥效的方法包括將某生物體的不同細(xì)胞沉積在該培養(yǎng)皿的分隔孔中，將有害物質(zhì)沉積在另一分隔孔中，用液體培養(yǎng)基使這些分隔孔相互連通，將一定劑量的該藥物加入到液體培養(yǎng)基中。
該方法可包括以下特征的一種或多種，或任何上述特征。例如，該方法可包括確定該藥物所用劑量是否對(duì)該生物體的不同細(xì)胞有害，確定該藥物所用劑量是否能減少有害物質(zhì)，和/或如果該藥物所用劑量對(duì)該生物體的不同細(xì)胞無(wú)害且不能減少有害物質(zhì)，則增加該藥物劑量。
有害物質(zhì)可包括腫瘤細(xì)胞，所述藥物可包括抗腫瘤藥。所述生物體的不同細(xì)胞可包括人體的肝細(xì)胞、腎細(xì)胞、心臟細(xì)胞、肺細(xì)胞、脾細(xì)胞和/或腦細(xì)胞。
該方法還可包括提高藥物劑量，直到該藥物損傷了生物體的不同細(xì)胞，將該生物體不同細(xì)胞受到損傷的此藥物劑量指定為毒性水平劑量。該方法也可包括提高藥物劑量，直到有害物質(zhì)的作用降低，將有害物質(zhì)作用降低的藥物劑量指定為有效水平劑量。
有害物質(zhì)可以是膽固醇，所述藥物可以是抗膽固醇藥，不同細(xì)胞包括肝細(xì)胞。在另一實(shí)施方式中，有害物質(zhì)包括癌細(xì)胞，所述藥物是在特定劑量以上產(chǎn)生不良毒性的抗癌藥。
在另一個(gè)總的方面，在多孔皿中共培養(yǎng)細(xì)胞的方法包括將第一種類型細(xì)胞培養(yǎng)在多孔皿的第一孔中，將第二種類型細(xì)胞培養(yǎng)在多孔皿的第二孔中。第二孔中培養(yǎng)的細(xì)胞可產(chǎn)生有益于第一種類型細(xì)胞生長(zhǎng)的代謝產(chǎn)物。
在另一個(gè)總的方面，評(píng)價(jià)第一種類型細(xì)胞能否促進(jìn)第二種類型細(xì)胞的生長(zhǎng)的方法包括將第一種類型細(xì)胞培養(yǎng)在第一孔中，將第二種類型細(xì)胞培養(yǎng)在第二孔中，使第一孔和第二孔液體相連，檢查培養(yǎng)的第一種類型細(xì)胞對(duì)第二種類型細(xì)胞生長(zhǎng)的影響。
所述細(xì)胞培養(yǎng)器材提供了共培養(yǎng)多種類型細(xì)胞的方便方法，但這些細(xì)胞仍然是物理上隔開的，以便在共培養(yǎng)后可以在沒有共培養(yǎng)細(xì)胞的情況下分別評(píng)價(jià)各類型細(xì)胞。
該培養(yǎng)板可在各孔中以不同條件，如不同的附著基質(zhì)、不同培養(yǎng)基或不同類型細(xì)胞來(lái)培養(yǎng)細(xì)胞，然后通過(guò)共同培養(yǎng)基使不同孔相互連通。用共同培養(yǎng)基整合培養(yǎng)后，可去除該培養(yǎng)基，對(duì)各孔進(jìn)行獨(dú)立的特定操作，如用去污劑裂解以測(cè)量特定的生化物質(zhì)或者固定并染色進(jìn)行形態(tài)學(xué)評(píng)價(jià)。
如上述方法所述，一種應(yīng)用是培養(yǎng)多種得自不同器官的原代細(xì)胞(如肝、心臟、腎、脾、神經(jīng)元、血管內(nèi)膜細(xì)胞、甲狀腺細(xì)胞、腎上腺細(xì)胞、虹膜細(xì)胞、癌細(xì)胞)，所以該培養(yǎng)板在建立和長(zhǎng)滿了各類型細(xì)胞后，能夠代表整體動(dòng)物的體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。該培養(yǎng)板的另一應(yīng)用是評(píng)價(jià)某物質(zhì)對(duì)多種類型細(xì)胞的作用。在藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)中，此培養(yǎng)系統(tǒng)可用于評(píng)價(jià)不同器官的細(xì)胞對(duì)新藥或候選藥物的代謝作用，或者藥物或候選藥物對(duì)多種器官的細(xì)胞的功能和活力的影響。
此應(yīng)用的一個(gè)例子是將多種器官的細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞一起培養(yǎng)，然后用某抗癌藥處理該共培養(yǎng)物，比較該藥物對(duì)不同器官細(xì)胞的毒性與對(duì)癌細(xì)胞的毒性，評(píng)價(jià)該藥物的治療指數(shù)。換言之，各培養(yǎng)板模擬了用抗癌藥治療整體動(dòng)物，然后檢查各器官的情況。也可用多種類型的腫瘤細(xì)胞來(lái)評(píng)價(jià)受測(cè)藥物或候選藥物對(duì)不同類型腫瘤的效果。
可利用該器材培養(yǎng)需要其它類型細(xì)胞提供外源性因子的細(xì)胞，而無(wú)需將這些類型的細(xì)胞物理混合，因?yàn)閷⒉煌愋图?xì)胞置于不同孔中時(shí)重疊的培養(yǎng)基允許交換代謝物和/或分泌的生物分子。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1A是常規(guī)多孔培養(yǎng)板的立體圖；圖1B是圖1A所示常規(guī)多孔培養(yǎng)板的截面圖；圖2A是所述細(xì)胞培養(yǎng)器材的立體圖；圖2B是圖2A所示細(xì)胞培養(yǎng)器材的截面圖；圖3A是所述細(xì)胞培養(yǎng)器材的另一實(shí)施方式的立體圖；圖3B是圖3A所示細(xì)胞培養(yǎng)器材的截面圖；圖4A是所述細(xì)胞培養(yǎng)器材的又一實(shí)施方式的立體圖；圖4B是圖4A所示細(xì)胞培養(yǎng)器材的截面圖；圖5A是具有隔開的小室，每小室有多個(gè)孔的細(xì)胞培養(yǎng)器材的立體圖；圖5B是圖5A所示細(xì)胞培養(yǎng)器材的截面圖；圖6顯示了動(dòng)物的器官系統(tǒng)的一部分；圖7是評(píng)價(jià)多種類型細(xì)胞對(duì)外源性物質(zhì)代謝的流程圖；圖8是評(píng)價(jià)外源性物質(zhì)對(duì)多種類型細(xì)胞的毒性的流程圖；圖9是確定某藥物治療指數(shù)的流程圖；和圖10顯示了具有插入托盤的細(xì)胞培養(yǎng)器材。
附圖中所用的參考編號(hào)與發(fā)明詳述中的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，以易于參照。
發(fā)明詳述使本發(fā)明具體化的器材200、300、400的實(shí)施方式見圖2A-5B和圖10。培養(yǎng)板200、300、400包括多個(gè)孔格，在各孔格中可培養(yǎng)一種類型細(xì)胞，但可使各孔溢出或長(zhǎng)滿細(xì)胞，以致不同孔格中的細(xì)胞可共享共同的培養(yǎng)基。這可通過(guò)將各孔格的形狀定為較大板內(nèi)的凹陷(圖2A和2B)，將短隔板置入較大板內(nèi)(圖3A和3B)，或?qū)⑿〔迦氚逯萌胼^大板內(nèi)(圖4A和4B)來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，本發(fā)明可應(yīng)用于每塊板具有任意數(shù)量孔格的任何多孔格形式。
參照?qǐng)D2A和2B，本發(fā)明的多孔板200包含的體部205具有基本平坦的上表面210，和從體部205延伸的外壁215。通過(guò)上表面210中的凹陷在體部205中形成六個(gè)孔220。各孔220具有的容器壁225可從平表面210向下傾斜或垂直于平表面210。
培養(yǎng)板200的總尺寸可長(zhǎng)12.60厘米，寬8.40厘米。體部205的高度可以是0.20厘米，從平表面210向上延伸的外壁215高約為0.15厘米。各容器壁225的高度可以是0.05厘米。將孔220設(shè)置為規(guī)則排列，分開大約0.02厘米。在另一實(shí)施方式(未顯示)中，將這些孔置于一個(gè)圓周上使這些孔相互等距。然而，培養(yǎng)板200的這些尺寸僅為說(shuō)明性，培養(yǎng)板200的構(gòu)型是使各孔220(中的培養(yǎng)液)能夠溢出，以使在共同液體培養(yǎng)基中連通諸孔220，同時(shí)防止各孔220中的細(xì)胞被沖走。
參照?qǐng)D3A和3B，多孔格培養(yǎng)板300的體部305包括被外壁315圍繞的平坦上表面310。隔板320位于上表面310上，將外壁315圍繞的空間分成六個(gè)孔格325。外壁315從上表面310向上延伸0.15厘米，隔板的高度約為0.05厘米。因此，各孔325可溢出，在液體培養(yǎng)基中連通諸孔325。
隔板320粘合于上表面310和外壁315。在另一實(shí)施方式中，隔板320可取出。
參照?qǐng)D4A和4B，多孔培養(yǎng)板400的體部405包括被外壁415圍繞的平坦上表面410。插入物420位于平面410上，各插入物由底面425和容器壁430界定。容器壁高約0.05厘米，從上表面410向上延伸的外壁高為0.15厘米。在其它實(shí)施方式中，插入物420可包括可從上表面310取出的杯、皿或托盤。
可將如圖2A-4B所述的多孔板集合成組，形成細(xì)胞培養(yǎng)托盤500，成為具有多個(gè)空腔或小室510的單一體部505(圖5A和5B)，每個(gè)腔室510具有多個(gè)孔515，得以在各腔室中進(jìn)行不同細(xì)胞的選擇、液體培養(yǎng)基或不同外源性物質(zhì)實(shí)驗(yàn)。圍繞各腔室510的限制性壁520比腔室510內(nèi)各孔515的容器壁525高，限制性壁520高0.20厘米，較大的體部505內(nèi)各孔515的高度為0.04厘米。
培養(yǎng)板200-500可用各種合適材料制備。在一個(gè)實(shí)施方式中，培養(yǎng)板200-500由基本堅(jiān)硬的、不溶于水、不透水、一般為熱塑性的材料制備，它基本不會(huì)與用培養(yǎng)板200-500進(jìn)行試驗(yàn)所用的液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。本文所用術(shù)語(yǔ)“基本堅(jiān)硬的”指該材料在輕微的機(jī)械載荷或熱負(fù)荷下不會(huì)變形或翹曲，這種變形會(huì)造成不能保持基本平坦的表面，但是該材料可具有一些彈性。合適的材料包括例如含有或不含共聚物的聚苯乙烯或聚氯乙烯，聚乙烯，聚苯乙烯，聚苯乙烯-丙烯腈，聚丙烯，聚偏-1，1-二氯乙烯等?？刹捎镁郾揭蚁┦且?yàn)樗怯糜诩?xì)胞培養(yǎng)容器的常用聚合物，這是由于它的特征是與蛋白質(zhì)的非特異性結(jié)合非常低，這使其適合用于摻入一種或多種感興趣蛋白質(zhì)的樣品，如血液、病毒和細(xì)菌。玻璃也是一種合適的材料，它是細(xì)胞培養(yǎng)容器中常規(guī)使用的材料，每次使用后可洗滌和滅菌。
該細(xì)胞培養(yǎng)板可用于測(cè)試藥物代謝。如圖6所示，已知代謝藥物的主要器官是肝臟610、腸和腎620，而其它器官如心臟630、脾640、肺650和血管660也具有特定的代謝途徑。參照?qǐng)D7，采用細(xì)胞培養(yǎng)板的方法包括評(píng)價(jià)多種類型細(xì)胞700對(duì)外源性物質(zhì)的代謝。利用該器材可將主要器官包括肝、腸、腎、心臟、脾、肺和腦的細(xì)胞置入多孔板中，將不同器官的細(xì)胞分別置入不同孔中(操作710)。例如，在六孔板中，肝細(xì)胞置于孔1中，腸細(xì)胞置于孔2中，腎細(xì)胞置于孔3中，心臟細(xì)胞置于孔4中，脾細(xì)胞置于孔5中，肺細(xì)胞置于孔6中?？衫貌煌母街|(zhì)和培養(yǎng)基來(lái)培養(yǎng)各類型細(xì)胞(操作720)，例如，最好在膠原上培養(yǎng)肝細(xì)胞，并需要補(bǔ)充胰島素和地塞米松；在瓊脂懸液中培養(yǎng)脾細(xì)胞等。建立各類型細(xì)胞后，可使各孔溢出而“淹沒”該板，讓不同孔中的細(xì)胞共享共同的液體培養(yǎng)基(操作730)?？蓪⑼庠葱晕镔|(zhì)如藥物、候選藥物、環(huán)境污染物或天然產(chǎn)物加入到培養(yǎng)基中(操作740)，孵育特定時(shí)間(操作750)。孵育后，可收集該培養(yǎng)基，用已建立的分析方法檢查代謝程度(母體物質(zhì)還剩多少)，或代謝結(jié)局(鑒定的代謝物是什么)(操作760)。
參照?qǐng)D8，利用該細(xì)胞培養(yǎng)板的另一方法800包括評(píng)價(jià)外源性物質(zhì)對(duì)多種類型細(xì)胞的毒性。易受藥物毒性影響的主要器官是肝、腸、腎、心臟、脾、肺和腦。利用該器材時(shí)，可將肝、腸、腎、心臟、脾、肺、腦和血管的細(xì)胞置入多孔板中(操作810)。將不同器官的細(xì)胞置入不同孔中。例如，在八孔板中，肝細(xì)胞置于孔1中，腸細(xì)胞置于孔2中，腎細(xì)胞置于孔3中，心臟細(xì)胞置于孔4中，脾細(xì)胞置于孔5中，肺細(xì)胞置于孔6中，腦細(xì)胞置于孔7中，血管細(xì)胞置于孔8中?？衫貌煌母街|(zhì)和培養(yǎng)基來(lái)培養(yǎng)各種類型細(xì)胞(操作820)，例如，最好在膠原上培養(yǎng)肝細(xì)胞，并需要補(bǔ)充胰島素和地塞米松；在瓊脂懸液中培養(yǎng)脾細(xì)胞等。建立各種類型細(xì)胞后，可使各孔溢出“淹沒”該板，讓不同孔中的細(xì)胞共享共同的液體培養(yǎng)基(操作830)?？蓪⑼庠葱晕镔|(zhì)如藥物、候選藥物、環(huán)境污染物或天然產(chǎn)物加入到培養(yǎng)基中(操作840)，然后孵育該混合物特定時(shí)間(操作850)。孵育后，可去除該培養(yǎng)基，通過(guò)細(xì)胞形態(tài)學(xué)分析，如顯微鏡分析，以及生化分析，如用去污劑裂解后，測(cè)定各孔中細(xì)胞的ATP含量，來(lái)評(píng)價(jià)對(duì)各種類型細(xì)胞的毒性(操作860)。
該細(xì)胞培養(yǎng)板也可用于評(píng)價(jià)藥效和藥物安全性。在藥物發(fā)現(xiàn)中，利用完整的細(xì)胞作為藥效的指示物。例如，可用肝細(xì)胞來(lái)評(píng)價(jià)藥物對(duì)膽固醇合成的作用，來(lái)開發(fā)新的膽固醇合成抑制劑，如能降低高膽固醇患者的膽固醇水平的藥物。如上所述，可培養(yǎng)多種器官來(lái)源的細(xì)胞，來(lái)評(píng)價(jià)候選藥物對(duì)多種器官膽固醇合成的作用。該方法可利用此培養(yǎng)體系同時(shí)評(píng)價(jià)藥效、代謝和毒性。
例如，可用肝細(xì)胞作為指示細(xì)胞通過(guò)測(cè)定潛在新藥的效果和毒性來(lái)評(píng)價(jià)該藥治療高膽固醇的“治療指數(shù)”?？稍谒嘘P(guān)鍵類型細(xì)胞的代謝都存在的情況下測(cè)定藥效，從而模擬代謝可能降低新藥藥效(或提高藥效)的體內(nèi)環(huán)境。
參照?qǐng)D9，確定某藥物治療指數(shù)的方法900包括將細(xì)胞沉積在多孔板的分開孔中(操作910)，將有害物質(zhì)如腫瘤細(xì)胞沉積在另一孔中(操作920)，利用液體培養(yǎng)基連通這些孔(操作930)，將藥物加入該液體培養(yǎng)基中(操作940)。
通過(guò)測(cè)定藥物對(duì)各種器官細(xì)胞的作用來(lái)評(píng)價(jià)安全性(操作950)。如果該藥物傷害了任何器官的細(xì)胞，就認(rèn)為該藥物的劑量超過(guò)了安全水平(操作960)。如果健康細(xì)胞是完整的，則檢測(cè)該藥物減少有害物質(zhì)的作用。如果有害物質(zhì)減少，將結(jié)果記錄為有效劑量水平(操作970)。然后提高該藥物的劑量(操作980)，重復(fù)此過(guò)程。
該培養(yǎng)板也可用于高通量篩選(HTS)過(guò)程，來(lái)評(píng)價(jià)大量的潛在候選藥物。在此方法中，利用裝有多孔板的機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如上所述通過(guò)采用本文所述的多室培養(yǎng)板，可利用共培養(yǎng)的多種類型細(xì)胞進(jìn)行HTS藥效、毒性和代謝。
又一方法包括評(píng)價(jià)共培養(yǎng)條件。一些類型細(xì)胞可促進(jìn)對(duì)難于培養(yǎng)的類型細(xì)胞的培養(yǎng)。這樣做常常會(huì)遇到艱難和失誤。采用HTS方式，可檢測(cè)不同類型細(xì)胞對(duì)難于培養(yǎng)細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。例如，為了評(píng)價(jià)哪種細(xì)胞最適合維持培養(yǎng)的肝細(xì)胞分化，可將肝細(xì)胞在培養(yǎng)室1中與類型1細(xì)胞(如內(nèi)皮細(xì)胞)共培養(yǎng)；在培養(yǎng)室2中與類型2細(xì)胞(如3T3細(xì)胞)共培養(yǎng)，等等。在共培養(yǎng)結(jié)束后，評(píng)價(jià)該肝細(xì)胞的特性，而不會(huì)因共培養(yǎng)細(xì)胞而復(fù)雜化。
參照?qǐng)D10，顯示細(xì)胞培養(yǎng)板1000適合用于測(cè)定藥物的吸收。細(xì)胞培養(yǎng)板1000的體部1105包括被外壁1115圍繞的基本平坦的上表面1110。通過(guò)使上表面1110凹陷形成體部1105中的六個(gè)孔1120。各孔1120的容器壁1125垂直于平面1110。
插入托盤1130放在外壁1115頂端的唇邊1135上。插入托盤1130包括裝有多孔膜1145的室1138，多孔膜1145位于外壁1115內(nèi)側(cè)。
將小腸細(xì)胞1140置于離膜最近的室1138底部。當(dāng)培養(yǎng)板1000加滿液體時(shí)，液面水平升高超過(guò)膜1140，將藥物1150加入室1138中。當(dāng)藥物1150穿過(guò)膜1140與細(xì)胞1120相互作用時(shí)被“吸收”。因此，可通過(guò)測(cè)定吸收量來(lái)模擬藥物在腸內(nèi)的吸收。
因?yàn)榭蓪?duì)上述裝置和方法做出某些改變，但這不背離本文所包括的本發(fā)明范圍，應(yīng)認(rèn)為以上說(shuō)明書中所述或附圖中所示的所有內(nèi)容都是說(shuō)明性而非限制性。例如，如果以不同順序?qū)嵤┍疚乃_技術(shù)的各步驟和/或如果以不同方式組合本文所公開系統(tǒng)中的各組分和/或用其它組分取代或補(bǔ)充，仍然可以獲得有益結(jié)果。因此，這些其它實(shí)施方式包括在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種細(xì)胞培養(yǎng)器材，所述器材包括體部，它在貯存容器中界定了多個(gè)孔格，各孔格可裝有一定體積的液體。
2.如權(quán)利要求1所述的細(xì)胞培養(yǎng)器材，其特征在于，所述體部包括一個(gè)具有基本平表面的托盤；從所述平表面延伸從而界定了多個(gè)孔格的多個(gè)容器壁；和圍繞所述平表面從而界定了所述貯存容器的外壁，該外壁高度在容器壁高度之上。
3.如權(quán)利要求2所述的細(xì)胞培養(yǎng)器材，還包括具有可滲透膜的平皿，將所述平皿構(gòu)造在外壁上，從而使?jié)B透膜位于容器內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的細(xì)胞培養(yǎng)器材，其特征在于，所述體部包括具有基本平表面的板，板上具有多個(gè)凹陷，各凹陷界定了多個(gè)孔格；和圍繞所述板的壁，其高度在所述平表面以上，從而界定了所述貯存容器。
5.如權(quán)利要求4所述的細(xì)胞培養(yǎng)器材，還包括具有可滲透膜的平皿，將所述皿構(gòu)造在壁上，從而使?jié)B透膜位于容器內(nèi)。
6.一種在具有多個(gè)孔格的基本平表面和環(huán)繞所述平表面的壁的培養(yǎng)皿中使一種物質(zhì)與多種類型的細(xì)胞相互作用的方法，所述方法包括將多種細(xì)胞培養(yǎng)在分開的孔格中；將液體培養(yǎng)基加到平表面以上的高度，以使這些孔格流體相互連通；和將所述物質(zhì)加入到使這些孔格相互連通的液體培養(yǎng)基中。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將所述物質(zhì)加入液體培養(yǎng)基包括使所述物質(zhì)沉積在可滲透膜的一側(cè)上；和使可滲透膜的另一側(cè)與所述液體培養(yǎng)基相接觸。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，沉積所述物質(zhì)包括使腸上皮細(xì)胞沉積在可滲透膜的一側(cè)上。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，加入所述物質(zhì)包括加入化學(xué)組合物。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括使細(xì)胞沉積在所述孔格中，包括使腎細(xì)胞沉積在第一孔格中，使肝細(xì)胞沉積在第二孔格中，使心臟細(xì)胞沉積在第三孔格中，使肺細(xì)胞沉積在第四孔格中，使腦細(xì)胞沉積在第五孔格中，和使癌細(xì)胞沉積在第六孔格中；和加入所述物質(zhì)，包括將藥物或候選藥物加入到液體培養(yǎng)基中。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，加入所述物質(zhì)包括加入一定劑量的藥物或候選藥物。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括測(cè)定所述藥物或候選藥物對(duì)各種類型細(xì)胞是否具有所需作用。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，測(cè)定所述藥物或候選藥物是否具有所需作用包括測(cè)定所述藥物或候選藥物是否顯示抗癌作用，所述抗癌作用定義為對(duì)癌細(xì)胞的毒性。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括測(cè)定所述藥物或候選藥物對(duì)各種類型細(xì)胞是否具有不良作用。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，測(cè)定所述藥物或候選藥物是否具有不良作用包括測(cè)定所述藥物或候選藥物是否對(duì)正常細(xì)胞有毒性。
16.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括測(cè)定加入的物質(zhì)在多種細(xì)胞中的分布。
17.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括測(cè)定加入的物質(zhì)通過(guò)與多種細(xì)胞的相互作用所發(fā)生的生物轉(zhuǎn)化。
18.一種在一個(gè)具有多個(gè)孔格的托盤中評(píng)價(jià)第一種類型細(xì)胞對(duì)第二種類型細(xì)胞性質(zhì)的影響的方法，所述方法包括分別在第一組孔格中培養(yǎng)第一種類型細(xì)胞，在第二組孔格中培養(yǎng)第二種類型細(xì)胞；和使第一組孔格和第二組孔格流體相連。
全文摘要
本發(fā)明提供一種細(xì)胞培養(yǎng)器材，其包括體部、圍繞體部的外壁和在外壁周界以內(nèi)的多個(gè)容器。各容器的頂部邊緣在外壁邊緣以下。一種在多孔格培養(yǎng)平皿中使一種物質(zhì)與多種類型細(xì)胞相互作用的方法，該方法包括使不同類型的細(xì)胞沉積在該培養(yǎng)平皿的分開孔格中，用液體培養(yǎng)基連通這些孔格，將該物質(zhì)加入液體培養(yǎng)基中。
文檔編號(hào)C12M1/00GK1875093SQ200480032650
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月10日
發(fā)明者A·李 申請(qǐng)人:先進(jìn)制藥科學(xué)股份有限公司