超音波を用いて正常細胞と特異細胞を選別および分離する方法

专利摘要:
本発明は、超音波を用いて正常細胞と特異細胞を選別および分離する方法に関する。より詳しくは、本発明は、超音波を照射したときの正常細胞と特異細胞の減衰係数（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、音速（ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｓｏｕｎｄ）などの差を用いて正常細胞と癌細胞または正常細胞と幹細胞を選別および分離する方法に関する。本発明によれば、簡単かつ効率的な方式で正常細胞と特異細胞（癌細胞または幹細胞）を選別および分離することができる。
公开号:JP2011512837A
申请号:JP2010549572
申请日:2009-03-04
公开日:2011-04-28
发明作者:サンモ、シン
申请人:クヮンジュ・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー；
IPC主号:C12Q1-02

专利说明:

[0001] 本発明は、超音波を用いて正常細胞と特異細胞を選別および分離する方法に関し、より詳しくは、超音波を照射したときの正常細胞と特異細胞の減衰係数（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、音速（ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｓｏｕｎｄ）などの差を用いて正常細胞と癌細胞または正常細胞と幹細胞を選別および分離する方法に関する。]
背景技術

[0002] 人間の耳で感知することができない、２０ＫＨｚを超える周波数範囲を有する音波を「超音波」という。超音波は周波数が低ければ遠くまで伝達されるが分解能が低下し、周波数が高ければ分解能が向上するが波が遠くまで伝達されない。]
[0003] 超音波は、医療用超音波診断システム、流速および流量測定、超音波距離測定、非接触超音波感知装置、超音波洗浄機、溶着機、超音波加湿器、超音波脂肪厚さ測定器、超音波妊娠診断装備、超音波害虫退治器、超音波ノズル／スプレー、超音波位置探知システム、超音波加振装置、超音波モータ、超音波後方感知システムなどに幅広く活用されている。]
[0004] 韓国登録特許公報第２３３３５２号には「傷部位に接近して位置した探針から結集された超音波エネルギーを加えることにより、治療対象組職以外の他の組職の損傷を最小化して治療費用を最小化することができる、陽性の前立腺増殖（ＢＰＨ）、前立腺癌、およびその他の疾病を治療するための装置および方法」が記載されている。韓国公開特許公報第１９９１−０００７４８７号には「電波媒質内に音響変換器から送信されて前記媒質内に実質的に同じ反射係数を有し、前記電波媒質の反射したパルスの減衰係数および速度が実質的に変化されないまま残った２つ以上のインピーダンス不連続から反射した主超音波パルスから発生した２つ以上の超音波パルスのシーケンスの振幅を特徴とするための装置および方法」が記載されている。]
[0005] 米国登録特許公報第７２２９４１１号には「イメージング、治療、および温度モニタリングの提供に有用な超音波システムであって、前記超音波システムがイメージング、治療、および温度モニタリング機能を実行できるように配列された音響トランスデューサ（音響トランスデューサは、イメージングシステム、治療システム、および温度調節システムに作動可能に連結した単一のトランスデューサを含む）を含むことを特徴とする超音波システム」が記載されている。これらの特許文献およびその他の従来の文献には、超音波変換器、超音波映像診断器、高強度集中超音波を用いた癌治療方法などについて言及されているが、超音波を用いて正常細胞と特異細胞を選別／分離することについては全く言及されていない。]
発明が解決しようとする課題

[0006] 本発明は、超音波を用いて簡単かつ効率的な方式で正常細胞と特異細胞（癌細胞、腫瘍細胞、または幹細胞）を選別および分離することができる方法を提供することを目的とする。]
課題を解決するための手段

[0007] 本発明者は、正常細胞と特異細胞（癌細胞、腫瘍細胞、または幹細胞）は、超音波を照射したとき、吸収／反射率、減衰係数、音速、密度勾配などの差があることに着眼し、超音波を照射したときの正常細胞と特異細胞の減衰係数（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、音速（ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｓｏｕｎｄ）などの差を用いて正常細胞と癌細胞または正常細胞と幹細胞を簡単かつ効率的な方式で選別および分離する方法を新たに創出した。]
[0008] 本発明は、（ａ）人間を始めとした哺乳動物の特定部位の組職から採取した多数のサンプルに同じ周波数の超音波を照射するステップ、（ｂ）同じ周波数の超音波が照射されたそれぞれのサンプルを対象として減衰係数、音速、または減衰係数と音速を測定するステップ、および（ｃ）前記減衰係数、音速、または減衰係数と音速の測定値を用いて正常細胞と特異細胞を選別および分離するステップを含む、超音波を用いた正常細胞と特異細胞の選別および分離方法を提供する。]
[0009] 本発明において、特に（ｃ）ステップは、減衰係数、音速、または減衰係数と音速の測定値がサンプル全体に対する平均値よりも小さいサンプルのグループＡと、減衰係数、音速、または減衰係数と音速の測定値がサンプル全体に対する平均値よりも高いサンプルのグループＢとに分類した後、グループＡに対する測定値の平均±標準偏差に相当する測定値を有するサンプルとグループＢに対する測定値の平均±標準偏差に相当する測定値を有するサンプルをそれぞれ選別／分離するステップを含むことが好ましい。]
[0010] 本発明に用いられる超音波は、周波数が２０ＫＨｚを超えるものであれば問題ないが、ＭＨｚ帯域またはＧＨｚ帯域の周波数を有することが好ましい。超音波を照射するための装置は、当業界に公知されたものであればいずれのものでもよい。]
[0011] 特異細胞は癌細胞、腫瘍細胞、または幹細胞を意味し、癌または腫瘍の例としては、脳下垂体腺腫、神経膠腫、脳腫瘍、口腔癌、咽喉癌、胸腺腫、中皮腫、乳癌、肺癌、胃癌、食道癌、大膓癌、肝臓癌、胆嚢癌、胆管癌、膵膓癌、肝臓癌、腎盂癌、尿管癌、腎細胞癌、睾丸腫瘍、前立腺癌、膀胱癌、子宮癌、子宮頸癌、子宮内膜癌、子宮肉腫、卵巣癌、悪性リンパ腫、ホジキンリンパ腫、非ホジキンリンパ腫、多発性骨髓腫、急性骨髄性白血病、急性リンパ性白血病、慢性骨髄性白血病、慢性リンパ性白血病、黒色腫、皮膚癌、甲状腺癌、または骨腫瘍細胞などを挙げることができる。]
[0012] 媒質の密度をρ、容積モジュラスをＢとするとき、超音波の速度Ｖは（Ｂ／ρ）１／２で表示することができ、媒質に応じて超音波の速度が異なる。超音波が媒質を通過するとき、媒質の吸収、散乱、反射などによって超音波の強度が減少する現象を減衰（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）といい、減衰は通過した長さと周波数に影響を受ける。単位長さあたりの減衰を減衰係数と定義し、超音波の減衰は周波数の増加によってほぼ直線的に増加する。本発明は、同じ周波数の超音波を照射したときに現われる減衰係数および／または音速の有意的な差によって正常細胞と特異細胞（癌細胞、腫瘍細胞、または幹細胞）を選別および分離することを特徴とする。正常細胞と特異細胞は減衰係数および／または音速などの超音波特性が異なり、この点を利用して正常細胞と特異細胞を分離および分画することができる。]
[0013] また、本発明は、測定誤差の限界を克服してより正確に正常細胞と特異細胞を選別および分離するために、減衰係数、音速、または減衰係数と音速の測定値がサンプル全体に対する平均値よりも小さいサンプルのグループＡと、減衰係数、音速、または減衰係数と音速の測定値がサンプル全体に対する平均値よりも高いサンプルのグループＢとに分類した後、グループＡに対する測定値の平均±標準偏差に相当する測定するのを有するサンプルとグループＢに対する測定値の平均±標準偏差に相当する測定値を有するサンプルをそれぞれ選別および分離することを特徴とする。グループＡに対する測定値の平均±標準偏差に相当する測定値を有するサンプルまたはグループＢに対する測定値の平均±標準偏差に相当する測定値を有するサンプルのうちのいずれか一方は正常細胞であり、他の一方は特異細胞である。]
[0014] また、本発明の正常細胞と特異細胞を選別および分離する方法において、超音波特性以外にも粘弾性（ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）、赤外線／紫外線吸収性、偏光係数（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、反射率／屈折率、電気伝導度（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）、誘電率（ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ）、電気容量性（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）などによる観測値がさらに考慮されることができる。]
発明の効果

[0015] 本発明によれば、簡単かつ効率的な方式で正常細胞と特異細胞（癌細胞、腫瘍細胞、または幹細胞）を選別および分離することができる。]
図面の簡単な説明

[0016] ９７５ＭＨｚの周波数の超音波を照射したときの正常な乳房細胞ＭＣＦ１０Ａの減衰係数と乳癌細胞ＭＣＦ７の減衰係数を対比したグラフである。
超音波を照射したときの正常な乳房細胞ＭＣＦ１０Ａの音速と乳癌細胞ＭＣＦ７の音速を対比したグラフである。]
実施例

[0017] 下記実施例を参照しながら本発明についてより詳しく説明する。しかしながら、下記実施例は本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の範疇が下記実施例に限定されるものとして解釈されてはならない。したがって、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、添付の特許請求の範囲に記載された事項から導き出される技術的思想の範囲内で下記実施例の多様な変形、修正、および応用が可能であるということを理解できる。]
[0018] 実施例１
人間の乳房組職から採取した多数のサンプルに９７５ＭＨｚの周波数を有する超音波を照射した後、それぞれのサンプルに対する減衰係数（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｅｉｅｎｔ）を測定した。正常細胞ＭＣＦ１０Ａからなるサンプルは、減衰係数が５０ｄＢ／ｍｍ以下であるものが６つ、減衰係数が１００〜１５０ｄＢ／ｍｍであるものが６つ、そして減衰係数が２００〜２５０ｄＢ／ｍｍであるものが２つであった。正常細胞ＭＣＦ１０Ａからなるサンプルに対する減衰係数は、平均が１２６ｄＢであり、標準偏差が６７ｄＢ／ｍｍであった。]
[0019] 一方、乳癌細胞ＭＣＦ７からなるサンプルは、減衰係数が２５０〜３００ｄＢ／ｍｍであるものが２つ、減衰係数が３５０〜４００ｄＢ／ｍｍであるものが１つ、減衰係数が４５０〜５００ｄＢ／ｍｍであるものが３つ、減衰係数が５５０〜６００ｄＢ／ｍｍであるものが３つ、そして減衰係数が６５０〜７００ｄＢ／ｍｍであるものが１つであった。乳癌細胞ＭＣＦ７からなるサンプルに対する減衰係数は、平均が４４３ｄＢであり、標準偏差が１２９ｄＢであった。ｔ−検定（ｔ−ｔｅｓｔ）の有意水準（ｐ値）は０．０００１未満であった。]
[0020] 実施例２
人間の乳房組職から採取した多数のサンプルに９７５ＭＨｚの周波数を有する超音波を照射した後、それぞれのサンプルに対する音速（ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｓｏｕｎｄ）を測定した。正常細胞ＭＣＦ１０Ａからなるサンプルは、音速が１５００〜１５２５ｍ／ｓであるものが１つ、音速が１５５０〜１５７５ｍ／ｓであるものが５つ、そして音速が１６００〜１６２５ｍ／ｓであるものが２つであった。正常細胞ＭＣＦ１０Ａからなるサンプルに対する音速は、平均が１５８３ｍ／ｓであり、標準偏差が２４ｍ／ｓであった。]
[0021] 一方、乳癌細胞ＭＣＦ７からなるサンプルは、音速が１６２５〜１６５０ｍ／ｓであるものが１つ、音速が１６７５〜１７００ｍ／ｓであるものが１つ、音速が１７２５〜１７５０ｍ／ｓであるものが３つ、音速が１７７５〜１８００ｍ／ｓであるものが４つ、そして音速が１８２５〜１８５０ｍ／ｓであるものが１つであった。乳癌細胞ＭＣＦ７からなるサンプルに対する音速は、平均が１７３６ｍ／ｓであり、標準偏差が６１ｍ／ｓであった。ｔ−検定（ｔ−ｔｅｓｔ）の有意水準（ｐ値）は０．０００１未満であった。]

权利要求:

請求項1
（ａ）人間を始めとした哺乳動物の特定部位の組職から採取した多数のサンプルに同じ周波数の超音波を照射するステップ；（ｂ）同じ周波数の超音波が照射されたそれぞれのサンプルを対象として減衰係数、音速、または減衰係数と音速を測定するステップ；および（ｃ）前記減衰係数、音速、または減衰係数と音速の測定値を用いて正常細胞と特異細胞を選別および分離するステップを含む、超音波を用いて正常細胞と特異細胞を選別および分離する方法。
請求項2
前記（ｃ）ステップは、前記減衰係数、音速、または減衰係数と音速の測定値がサンプル全体に対する平均値よりも小さサンプルのグループＡと、減衰係数、音速、または減衰係数と音速の測定値がサンプル全体に対する平均値よりも高いサンプルのグループＢとに分類した後、グループＡに対する測定値の平均±標準偏差に相当する測定値を有するサンプルとグループＢに対する測定値の平均±標準偏差に相当する測定値を有するサンプルをそれぞれ選別および分離するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の超音波を用いて正常細胞と特異細胞を選別および分離する方法。
請求項3
前記超音波は、ＭＨｚ帯域またはＧＨｚ帯域の周波数を有することを特徴とする、請求項１に記載の超音波を用いて正常細胞と特異細胞を選別および分離する方法。
請求項4
前記特異細胞は、癌細胞、腫瘍細胞、または幹細胞であることを特徴とする、請求項１に記載の超音波を用いて正常細胞と特異細胞を選別および分離する方法。
請求項5
前記癌または腫瘍は、脳下垂体腺腫、神経膠腫、脳腫瘍、口腔癌、咽喉癌、胸腺腫、中皮腫、乳癌、肺癌、胃癌、食道癌、大膓癌、肝臓癌、胆嚢癌、胆管癌、膵膓癌、肝臓癌、腎盂癌、尿管癌、腎細胞癌、睾丸腫瘍、前立腺癌、膀胱癌、子宮癌、子宮頸癌、子宮内膜癌、子宮肉腫、卵巣癌、悪性リンパ腫、ホジキンリンパ腫、非ホジキンリンパ腫、多発性骨髓腫、急性骨髄性白血病、急性リンパ性白血病、慢性骨髄性白血病、慢性リンパ性白血病、黒色腫、皮膚癌、甲状腺癌、または骨腫瘍細胞であることを特徴とする、請求項４に記載の超音波を用いて正常細胞と特異細胞を選別および分離する方法。