JP2002300872A - ３次元細胞培養支持体及び当該支持体を用いたシステム - Google Patents
３次元細胞培養支持体及び当該支持体を用いたシステムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】組織再生に必要不可欠な３次元培養における画
期的な細胞培養システムを提供する。 【課題を解決するための手段】各種組織培養に必須とな
る高密度培養を実現するために必要な３次元細胞培養シ
ステム。さらに、その３次元細胞培養支持体が生体親和
性に優れたリン酸カルシウム系セラミックスであり、且
つ均一な培養空間を実現するために極めて粒子径が揃っ
た球状（平均粒子径±15%以内）となっている３次元細
胞培養システム。
期的な細胞培養システムを提供する。 【課題を解決するための手段】各種組織培養に必須とな
る高密度培養を実現するために必要な３次元細胞培養シ
ステム。さらに、その３次元細胞培養支持体が生体親和
性に優れたリン酸カルシウム系セラミックスであり、且
つ均一な培養空間を実現するために極めて粒子径が揃っ
た球状（平均粒子径±15%以内）となっている３次元細
胞培養システム。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、３次元培養に用いられ
る支持体（担体）及びこれを用いた３次元培養システム
に関する。
る支持体（担体）及びこれを用いた３次元培養システム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の技術革新により「組織工学」とい
う新しい治療分野が誕生している。組織工学とは従来の
バイオマテリアル（ハイドロキシアパタイトやポリ乳酸
等）と細胞培養技術を駆使し、大きく損傷あるいは欠損
した生体組織や臓器を免疫抑制剤や生体材料だけに頼ら
ずに自己再生させることをめざす。自己再生のキーポイ
ントは目的の組織又は細胞の大量培養法の確立である。
生体内の細胞は体内という３次元環境化で分化・増殖を
行い、組織という活動の場でその機能を果たしている。
従来の細胞培養はシャーレを使った平面的な２次元空間
において行われており、その役割の大半は細胞毒性や増
殖促進・阻害等の確認的な検証であった。しかし、組織
再生という新たな役割において、従来の２次元的な環境
ではその機能を満たすだけのキャパシティーはない。細
胞を高密度に培養するためには２次平面ではなく立体的
に構築した培養空間（３次元培養）を行う必要があり、
近年様々な方法が試みられている。
う新しい治療分野が誕生している。組織工学とは従来の
バイオマテリアル（ハイドロキシアパタイトやポリ乳酸
等）と細胞培養技術を駆使し、大きく損傷あるいは欠損
した生体組織や臓器を免疫抑制剤や生体材料だけに頼ら
ずに自己再生させることをめざす。自己再生のキーポイ
ントは目的の組織又は細胞の大量培養法の確立である。
生体内の細胞は体内という３次元環境化で分化・増殖を
行い、組織という活動の場でその機能を果たしている。
従来の細胞培養はシャーレを使った平面的な２次元空間
において行われており、その役割の大半は細胞毒性や増
殖促進・阻害等の確認的な検証であった。しかし、組織
再生という新たな役割において、従来の２次元的な環境
ではその機能を満たすだけのキャパシティーはない。細
胞を高密度に培養するためには２次平面ではなく立体的
に構築した培養空間（３次元培養）を行う必要があり、
近年様々な方法が試みられている。
【０００３】ローラーボトル法は円筒形の培養器をゆっ
くりと回転させながら培養する方法で、内表面のほとん
どを細胞増殖のために用いることができる利点を持つ。
さらに、静止培養では細胞はほとんど嫌気状態である
が、この方法ではボトルを回転させているので培地と気
体に触れることができる。しかし、複雑な過程を経るた
めの人件費と材料の点で効率が悪い。
くりと回転させながら培養する方法で、内表面のほとん
どを細胞増殖のために用いることができる利点を持つ。
さらに、静止培養では細胞はほとんど嫌気状態である
が、この方法ではボトルを回転させているので培地と気
体に触れることができる。しかし、複雑な過程を経るた
めの人件費と材料の点で効率が悪い。
【０００４】そこで、限られたローラーボトル容量内で
表面積を増やすためにガラスチューブを細胞組織構築材
料として使用した容器が開発されている。代表的なもの
として、Bellco-Corbeil培養システムがある。ローラー
ボトル内部にはガラスチューブが平行に詰められてい
る。表面積は5×103、1×104、1.5×104cm2の３通りが
ある。このシステムは360°回転するという優れた特性
を有している。使用例としては、6日間で3.2×109個のV
ero細胞を得られることが確認されている。ローラーボ
トル法の場合、ボトルに対する細胞密度が薄く、大量に
培養するためにはボトルを増やす方法以外ない。
表面積を増やすためにガラスチューブを細胞組織構築材
料として使用した容器が開発されている。代表的なもの
として、Bellco-Corbeil培養システムがある。ローラー
ボトル内部にはガラスチューブが平行に詰められてい
る。表面積は5×103、1×104、1.5×104cm2の３通りが
ある。このシステムは360°回転するという優れた特性
を有している。使用例としては、6日間で3.2×109個のV
ero細胞を得られることが確認されている。ローラーボ
トル法の場合、ボトルに対する細胞密度が薄く、大量に
培養するためにはボトルを増やす方法以外ない。
【０００５】多層平板型とはカラム内に薄いガラス板を
多層化することにより、表面積を大きくし、培地を潅流
させる培養システムである。この方法は、インターフェ
ロンの産生等に利用される他、人工肝臓補助装置への応
用も検討されている。内野らによると、珪酸ガラス薄板
に肝細胞を単層培養し、この薄板、200枚を平行にカラ
ム内に配置した人工肝臓補助装置により、肝臓切除した
イヌの生存時間が補助装置を用いなかったイヌと比べて
約２倍に延びたと報告している。
多層化することにより、表面積を大きくし、培地を潅流
させる培養システムである。この方法は、インターフェ
ロンの産生等に利用される他、人工肝臓補助装置への応
用も検討されている。内野らによると、珪酸ガラス薄板
に肝細胞を単層培養し、この薄板、200枚を平行にカラ
ム内に配置した人工肝臓補助装置により、肝臓切除した
イヌの生存時間が補助装置を用いなかったイヌと比べて
約２倍に延びたと報告している。
【０００６】この培養法では細胞培養に必要不可欠な表
面積がガラスの表面に限定されており、一定方向からの
培養液環流では培養液の濃度勾配が生じる可能性があ
る。ガラス製ビーズを密に詰めたものを使い、その中に
様々な方法で連続的に培地を通過させ、細胞を増殖させ
るというものもある。この方法は1960年代から報告され
ている。ガラスビーズの大きさは300〜3000μmのものが
使用されており、細胞の接着面積を増加させるために多
孔質のものを使用する。WhitesideとSpierらは直径3000
μmのガラスビーズを用いて、BHK21細胞とFMDVの増殖を
調べている。3000μmのビーズがずれないように密に詰
めてあるカラムに培地を流している。
面積がガラスの表面に限定されており、一定方向からの
培養液環流では培養液の濃度勾配が生じる可能性があ
る。ガラス製ビーズを密に詰めたものを使い、その中に
様々な方法で連続的に培地を通過させ、細胞を増殖させ
るというものもある。この方法は1960年代から報告され
ている。ガラスビーズの大きさは300〜3000μmのものが
使用されており、細胞の接着面積を増加させるために多
孔質のものを使用する。WhitesideとSpierらは直径3000
μmのガラスビーズを用いて、BHK21細胞とFMDVの増殖を
調べている。3000μmのビーズがずれないように密に詰
めてあるカラムに培地を流している。
【０００７】水谷らは粒径600μm、比表面積90m2/lの多
孔質ガラスビーズをラジアルフロー型バイオリアクター
に充填し、従来の充填層型バイオリアクターよりも生産
効率の高い培養装置系を開発した。ラジアルフロー型と
は培地を充填層に対して放射状に供給するバイオリアク
ターである。通常の充填層と比べてラジアルフロー型は
せん断力の軽減によりさらなるスケールアップが可能で
ある、ショートパスが生じる可能性が少ない、各種栄養
源の濃度勾配が軽減できる等の利点がある。
孔質ガラスビーズをラジアルフロー型バイオリアクター
に充填し、従来の充填層型バイオリアクターよりも生産
効率の高い培養装置系を開発した。ラジアルフロー型と
は培地を充填層に対して放射状に供給するバイオリアク
ターである。通常の充填層と比べてラジアルフロー型は
せん断力の軽減によりさらなるスケールアップが可能で
ある、ショートパスが生じる可能性が少ない、各種栄養
源の濃度勾配が軽減できる等の利点がある。
【０００８】３次元細胞培養を応用したより具体的な臨
床例として白血病などの有効な治療法の骨髄移植法を例
に挙げる。骨髄移植法とは自己の骨髄を致死的な大量放
射線照射や化学療法によりリセットし、その後移植健常
骨髄により再生を図る方法である。この方法は患者への
身体的、金銭的負担が多く、慢性的な健常骨髄の提供者
であるドナー不足に悩まされている。骨髄中には造血幹
細胞が含まれており、この細胞から血液が製造される。
この造血幹細胞は末梢血中にも少量含まれていることが
明らかとなっている。
床例として白血病などの有効な治療法の骨髄移植法を例
に挙げる。骨髄移植法とは自己の骨髄を致死的な大量放
射線照射や化学療法によりリセットし、その後移植健常
骨髄により再生を図る方法である。この方法は患者への
身体的、金銭的負担が多く、慢性的な健常骨髄の提供者
であるドナー不足に悩まされている。骨髄中には造血幹
細胞が含まれており、この細胞から血液が製造される。
この造血幹細胞は末梢血中にも少量含まれていることが
明らかとなっている。
【０００９】この末梢血中の造血幹細胞は含有量が少な
く、採取・分離して骨髄移植に用いることは難しい。近
年、ある種のサイトカインを数日間投与すると、末梢血
中の造血幹細胞が増加するということが明らかとなり、
末梢血から採取した造血幹細胞を体外で培養する試みが
行われている（特表平4-506153、特表平6-508987、特表
平7-504570など）。また、造血幹細胞はいろいろな血液
細胞の源であるため必要な血液細胞に分化・増殖させる
ことにより血液を製造する試みも行われている（特開平
7-135969、特表平5-502385など）。
く、採取・分離して骨髄移植に用いることは難しい。近
年、ある種のサイトカインを数日間投与すると、末梢血
中の造血幹細胞が増加するということが明らかとなり、
末梢血から採取した造血幹細胞を体外で培養する試みが
行われている（特表平4-506153、特表平6-508987、特表
平7-504570など）。また、造血幹細胞はいろいろな血液
細胞の源であるため必要な血液細胞に分化・増殖させる
ことにより血液を製造する試みも行われている（特開平
7-135969、特表平5-502385など）。
【００１０】いずれの方法においても組織再生は目的の
細胞を最適な環境において大量に培養することが必須と
なる。前述のような３次元培養が有効な手段となるが、
高密度に培養するためには工夫が必要である。高密度に
且つ、効果的に培養できる方法としてはガラスビーズを
使った培養方法が効果的であるが、ガラスが培地へ溶出
する可能性がある。また、ガラスビーズは真球状と言い
難い楕円形状をしており、これを密に充填すると不均一
な空間となり、各種栄養源や細胞増殖にむらができやす
い。
細胞を最適な環境において大量に培養することが必須と
なる。前述のような３次元培養が有効な手段となるが、
高密度に培養するためには工夫が必要である。高密度に
且つ、効果的に培養できる方法としてはガラスビーズを
使った培養方法が効果的であるが、ガラスが培地へ溶出
する可能性がある。また、ガラスビーズは真球状と言い
難い楕円形状をしており、これを密に充填すると不均一
な空間となり、各種栄養源や細胞増殖にむらができやす
い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は目的とする細
胞を高密度且つ大量に培養するために必要な細胞培養用
担体を使った３次元細胞培養システムを提供することを
目的とする。
胞を高密度且つ大量に培養するために必要な細胞培養用
担体を使った３次元細胞培養システムを提供することを
目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前述の課題を克服すべく
鋭意検討した結果、本発明を完成させたものである。す
なわち、本発明は各種組織培養に必須となる高密度培養
を実現するために必要な細胞培養支持体を使った３次元
細胞培養システムに関する。さらに、その細胞培養支持
体が生体親和性に優れたリン酸カルシウム系セラミック
スであり、且つ均一な培養空間を実現するために極めて
粒子径が揃った球状（平均粒子径±15%以内）となって
いる３次元細胞培養システムに関する。即ち、本発明
は、真球に近い形状を有し、しかも均一性に優れたセラ
ミックス粒子を、３次元構造に配置した担体が効率よく
しかも迅速に様々な細胞の培養を可能とすることを知見
し、到達したものである。更に本発明は、当該セラミッ
クス粒子をリン酸カルシウム系化合物粒子とすることに
より、より効率が良くしかも生体へ移植するのに適当な
３次元的細胞培養を実現するのである。そして、当該担
体の効率の良い三次元的培養手段は、これを組み込んだ
新しい医学的移植システムを知見するに至ったものであ
る。
鋭意検討した結果、本発明を完成させたものである。す
なわち、本発明は各種組織培養に必須となる高密度培養
を実現するために必要な細胞培養支持体を使った３次元
細胞培養システムに関する。さらに、その細胞培養支持
体が生体親和性に優れたリン酸カルシウム系セラミック
スであり、且つ均一な培養空間を実現するために極めて
粒子径が揃った球状（平均粒子径±15%以内）となって
いる３次元細胞培養システムに関する。即ち、本発明
は、真球に近い形状を有し、しかも均一性に優れたセラ
ミックス粒子を、３次元構造に配置した担体が効率よく
しかも迅速に様々な細胞の培養を可能とすることを知見
し、到達したものである。更に本発明は、当該セラミッ
クス粒子をリン酸カルシウム系化合物粒子とすることに
より、より効率が良くしかも生体へ移植するのに適当な
３次元的細胞培養を実現するのである。そして、当該担
体の効率の良い三次元的培養手段は、これを組み込んだ
新しい医学的移植システムを知見するに至ったものであ
る。
【００１３】本発明に用いるリン酸カルシウム系セラミ
ックスはハイドロキシアパタイト、リン酸三カルシウ
ム、リン酸四カルシウム、リン酸水素二カルシウムなど
に代表されるリンとカルシウムの化合物又はこれらの２
種類以上の混相となったリン酸カルシウム系セラミック
スを指す。さらに、ハイドロキシアパタイトやリン酸三
カルシウムなどは結晶構造の一部元素がF,Cl,CO3,Fe,M
g,Zn等元素に置換されている場合がある。これら元素に
一部置換したリン酸カルシウム系セラミックスにおいて
も生体親和性が著しく低下することは無いので、好適に
使用できる。また、一部元素においては骨細胞への分化
促進等に有用な元素（例えばZn、Mg）を任意に置換した
セラミックスを用いることにより、一部細胞にとっては
より好適に作用できる場合がある。
ックスはハイドロキシアパタイト、リン酸三カルシウ
ム、リン酸四カルシウム、リン酸水素二カルシウムなど
に代表されるリンとカルシウムの化合物又はこれらの２
種類以上の混相となったリン酸カルシウム系セラミック
スを指す。さらに、ハイドロキシアパタイトやリン酸三
カルシウムなどは結晶構造の一部元素がF,Cl,CO3,Fe,M
g,Zn等元素に置換されている場合がある。これら元素に
一部置換したリン酸カルシウム系セラミックスにおいて
も生体親和性が著しく低下することは無いので、好適に
使用できる。また、一部元素においては骨細胞への分化
促進等に有用な元素（例えばZn、Mg）を任意に置換した
セラミックスを用いることにより、一部細胞にとっては
より好適に作用できる場合がある。
【００１４】このリン酸カルシウム系セラミックスを球
状に且つ平均粒子径の±15%以内に造粒する。その方法
としては特に規定するものではないが、梅津らが発明し
た「セラミックスの製造方法」が好適に作用する（特開
平10-158075）。この方法は液体窒素上にリン酸カルシ
ウム系セラミックスを配合したゲルを滴下し、その凍結
物を凍結乾燥、焼成を行うことにより、球状多孔体を得
ることができる。この方法の優れた特徴としては、滴下
するゲルの量をコントロールすることにより粒子径を制
御することが簡単にできる点である。
状に且つ平均粒子径の±15%以内に造粒する。その方法
としては特に規定するものではないが、梅津らが発明し
た「セラミックスの製造方法」が好適に作用する（特開
平10-158075）。この方法は液体窒素上にリン酸カルシ
ウム系セラミックスを配合したゲルを滴下し、その凍結
物を凍結乾燥、焼成を行うことにより、球状多孔体を得
ることができる。この方法の優れた特徴としては、滴下
するゲルの量をコントロールすることにより粒子径を制
御することが簡単にできる点である。
【００１５】この方法で作製された球状多孔質リン酸カ
ルシウム系セラミックスは平均粒子径に対して±15%以
内の極めて粒子径が揃ったセラミックスとなる。平均粒
子径は目的とする細胞により適宜使用する。例えば、肝
細胞などの培養には400μm〜600μmが好適に作用する。
この球状多孔質、又は緻密セラミックスは、単に容器に
充填されて３次元基材として形成される他、各粒子が結
合して一体化し、且つ空孔が均一に配置されたブロック
状の構成が示されるが、培養装置の大きさ、構成等によ
り適宜選択される。その他のセラミックスとしては、例
えば，高純度酸化アルミ、リン酸カルシウム系結晶化ガ
ラス、高純度ジルコニア等が示され、これを上述した特
開平10-158075の製造方法を用いて均一的で球形をした
粒子、及びこれを一単位とした構造部を形成すれば、
本発明で示す、三次元培養担体を形成することができ
る。
ルシウム系セラミックスは平均粒子径に対して±15%以
内の極めて粒子径が揃ったセラミックスとなる。平均粒
子径は目的とする細胞により適宜使用する。例えば、肝
細胞などの培養には400μm〜600μmが好適に作用する。
この球状多孔質、又は緻密セラミックスは、単に容器に
充填されて３次元基材として形成される他、各粒子が結
合して一体化し、且つ空孔が均一に配置されたブロック
状の構成が示されるが、培養装置の大きさ、構成等によ
り適宜選択される。その他のセラミックスとしては、例
えば，高純度酸化アルミ、リン酸カルシウム系結晶化ガ
ラス、高純度ジルコニア等が示され、これを上述した特
開平10-158075の製造方法を用いて均一的で球形をした
粒子、及びこれを一単位とした構造部を形成すれば、
本発明で示す、三次元培養担体を形成することができ
る。
【００１６】このセラミックスを培養チャンバーに充填
する。培養チャンバーの形状、培養液の環流方法は特に
規定するものではないが、水谷らの開発したラジアルフ
ロー型培養装置が好適に使用できる。ラジアルフロー型
とは培地を充填層に対して放射状に供給するバイオリア
クターである。通常の充填層と比べてラジアルフロー型
はせん断力の軽減によりさらなるスケールアップが可能
である、ショートパスが生じる可能性が少ない、各種栄
養源の濃度勾配が軽減できる等の利点がある。
する。培養チャンバーの形状、培養液の環流方法は特に
規定するものではないが、水谷らの開発したラジアルフ
ロー型培養装置が好適に使用できる。ラジアルフロー型
とは培地を充填層に対して放射状に供給するバイオリア
クターである。通常の充填層と比べてラジアルフロー型
はせん断力の軽減によりさらなるスケールアップが可能
である、ショートパスが生じる可能性が少ない、各種栄
養源の濃度勾配が軽減できる等の利点がある。
【００１７】従来、このラジアルフロー型ではガラス製
マイクロビーズを使用して培養を行っている。 表面積
と利便性からガラスが選択されたと考えられる。本発明
はこのガラスを生体親和性に優れたリン酸カルシウム系
セラミックスに置換し、且つ優れた粒子径コントロール
により均一な培養空間を実現する。例えば粒子径を500
μm±75μmに調整した場合、その粒子と粒子の間には約
70μmの連通した均一な空間を確保できる。均一な培養
空間はラジアルフロー型の特徴の一つである各種栄養源
の濃度勾配を軽減させる効果をさらに倍加させることが
できる。
マイクロビーズを使用して培養を行っている。 表面積
と利便性からガラスが選択されたと考えられる。本発明
はこのガラスを生体親和性に優れたリン酸カルシウム系
セラミックスに置換し、且つ優れた粒子径コントロール
により均一な培養空間を実現する。例えば粒子径を500
μm±75μmに調整した場合、その粒子と粒子の間には約
70μmの連通した均一な空間を確保できる。均一な培養
空間はラジアルフロー型の特徴の一つである各種栄養源
の濃度勾配を軽減させる効果をさらに倍加させることが
できる。
【００１８】また、ガラスは生体内において存在しない
物質であり、培養細胞にとって決して良い環境とは言え
ない。ガラスをリン酸カルシウム系セラミックスで置換
することにより骨髄腔の様な疑似体内空間を実現でき
る。また、リン酸カルシウム系セラミックスの優れた蛋
白吸着特性を利用し、各種細胞増殖因子やサイトカイン
等を担持させた球状多孔体を用いることにより培養効率
を向上させることが可能である。例えば造血幹細胞の場
合はIL1,IL3,Il6,MGF,GM-CSF/IL3融合蛋白を添加・担持
させることにより好適に培養できる。
物質であり、培養細胞にとって決して良い環境とは言え
ない。ガラスをリン酸カルシウム系セラミックスで置換
することにより骨髄腔の様な疑似体内空間を実現でき
る。また、リン酸カルシウム系セラミックスの優れた蛋
白吸着特性を利用し、各種細胞増殖因子やサイトカイン
等を担持させた球状多孔体を用いることにより培養効率
を向上させることが可能である。例えば造血幹細胞の場
合はIL1,IL3,Il6,MGF,GM-CSF/IL3融合蛋白を添加・担持
させることにより好適に培養できる。
【００１９】本発明に於ける３次元培養に供される細胞
は、例えば、血液細胞、上皮細胞、骨細胞、軟骨細胞、
肝細胞、神経細胞、心筋細胞等の生体組織細胞が示され
るが、培養ができる細胞、これに相当する組織であれば
よい。血液細胞としては、例えば、造血幹細胞、骨髄球
形前駆細胞、リンパ球系前駆細胞、赤芽球、巨球核、前
Ｂリンパ球、前Ｔリンパ球、骨髄芽球、前骨髄球、骨髄
球、好中球、好塩基球、赤血球、血小板、Ｔリンパ球、
Ｂリンパ球、形質細胞、ＮＫ細胞、単球、マクロファー
ジ、樹状細胞、破骨細胞、肝クッパー細胞等が含まれ
る。又、培養用の培地としては、例えば、血液細胞であ
れば、イスコフ培地、ＲＰＭＩ培地、ダルベッコＭＥＭ
培地等が例示されるが、これに限らず、培養する細胞に
より適宜選択される。又、細胞をより増幅するために使
用されるサイトカインとしては、上述した造血幹細胞の
他、血小板であれば、ＩＬ１，ＩＬ３，ＩＬ６、血小板
由来増殖因子（ＰＤＧＦ）、（特開平５−５０２３８
５）ＮＫ細胞に於いては、ＩＬ３，ＩＬ２，ＳＣＦ等
（特開平７−１３５９６９号公報）を用いることが例示
される。その他、上皮増殖因子（ＥＧＦ）、トランスフ
ォーミング増殖因子（ＫＧＦ）、インスリン様増殖因子
（ＩＧＦ）、ＢＤＮＦ、オンコスタチンＭ（ＯＳＭ）、
肝細胞増殖因子（ＨＧＦ）等が培養目的などに応じ適宜
選択的に利用される。
は、例えば、血液細胞、上皮細胞、骨細胞、軟骨細胞、
肝細胞、神経細胞、心筋細胞等の生体組織細胞が示され
るが、培養ができる細胞、これに相当する組織であれば
よい。血液細胞としては、例えば、造血幹細胞、骨髄球
形前駆細胞、リンパ球系前駆細胞、赤芽球、巨球核、前
Ｂリンパ球、前Ｔリンパ球、骨髄芽球、前骨髄球、骨髄
球、好中球、好塩基球、赤血球、血小板、Ｔリンパ球、
Ｂリンパ球、形質細胞、ＮＫ細胞、単球、マクロファー
ジ、樹状細胞、破骨細胞、肝クッパー細胞等が含まれ
る。又、培養用の培地としては、例えば、血液細胞であ
れば、イスコフ培地、ＲＰＭＩ培地、ダルベッコＭＥＭ
培地等が例示されるが、これに限らず、培養する細胞に
より適宜選択される。又、細胞をより増幅するために使
用されるサイトカインとしては、上述した造血幹細胞の
他、血小板であれば、ＩＬ１，ＩＬ３，ＩＬ６、血小板
由来増殖因子（ＰＤＧＦ）、（特開平５−５０２３８
５）ＮＫ細胞に於いては、ＩＬ３，ＩＬ２，ＳＣＦ等
（特開平７−１３５９６９号公報）を用いることが例示
される。その他、上皮増殖因子（ＥＧＦ）、トランスフ
ォーミング増殖因子（ＫＧＦ）、インスリン様増殖因子
（ＩＧＦ）、ＢＤＮＦ、オンコスタチンＭ（ＯＳＭ）、
肝細胞増殖因子（ＨＧＦ）等が培養目的などに応じ適宜
選択的に利用される。
【００２０】本発明は、３次元細胞培養に好適な基材と
して球状の多孔質又は緻密なセラミックスを用いるもの
であり、これを用いたシステムとしては、例えば治療を
目的とした他人の細胞を移植する同種移植用のシステ
ム、同種異系移植用のシステム、異種移植用のシステ
ム、自分自身の細胞を増殖させて再び自分に移植する自
家移植用のシステムや、その他、診断、実験の為の細胞
培養システム、サイトカインを生成するためのシステ
ム、遺伝子治療のための遺伝子モニター用システムが示
されるが、これに限るものではない。
して球状の多孔質又は緻密なセラミックスを用いるもの
であり、これを用いたシステムとしては、例えば治療を
目的とした他人の細胞を移植する同種移植用のシステ
ム、同種異系移植用のシステム、異種移植用のシステ
ム、自分自身の細胞を増殖させて再び自分に移植する自
家移植用のシステムや、その他、診断、実験の為の細胞
培養システム、サイトカインを生成するためのシステ
ム、遺伝子治療のための遺伝子モニター用システムが示
されるが、これに限るものではない。
【００２１】自家移植の様なシステムは、免疫反応が起
きにくいことから、比較的簡易なシステムが形成でき本
発明は、三次元培養を中心とした新たなシステムを提案
する。具体的には、健康な状態で細胞を体外へ取り出
し、各種サイトカイン等の投与により上記基材を用いて
細胞を３次元的に増殖培養する手段、これを回収した状
態で或いはそのまま保存する保存手段を有し、適宜増殖
させ、必要に応じ増殖培養した細胞や、この細胞より生
成したサイトカイン或いは、他の組織へ変換させた細胞
を提供する手段の組み合わせ構成が示される。
きにくいことから、比較的簡易なシステムが形成でき本
発明は、三次元培養を中心とした新たなシステムを提案
する。具体的には、健康な状態で細胞を体外へ取り出
し、各種サイトカイン等の投与により上記基材を用いて
細胞を３次元的に増殖培養する手段、これを回収した状
態で或いはそのまま保存する保存手段を有し、適宜増殖
させ、必要に応じ増殖培養した細胞や、この細胞より生
成したサイトカイン或いは、他の組織へ変換させた細胞
を提供する手段の組み合わせ構成が示される。
【００２２】取り出す場合は、その量が多い場合は、所
定の機関で取り出す。又抽出する量が少ない場合で例え
ば血小板などの血液細胞である場合は、家庭などで、採
血具を用いて採取する手段がとられる場合もある。
定の機関で取り出す。又抽出する量が少ない場合で例え
ば血小板などの血液細胞である場合は、家庭などで、採
血具を用いて採取する手段がとられる場合もある。
【００２３】採取された細胞は、三次元培養用の担体を
用いた培養装置で培養する。培養装置は、その量が大量
の場合は、専門機関に置かれるが、少量の場合は、家庭
等に置かれる場合もある。上述した適当な培地及び細胞
増殖因子の投与により３次元培養手段によって培養され
る。培養された細胞は、必要とする患者に即時提供され
る場合がある他、特開平２０００−３２５０７１号公報
等に開示されているように回収保存される場合、特表平
７−５０４５７０号公報に記載された培養維持する手段
を用いるような場合もある。
用いた培養装置で培養する。培養装置は、その量が大量
の場合は、専門機関に置かれるが、少量の場合は、家庭
等に置かれる場合もある。上述した適当な培地及び細胞
増殖因子の投与により３次元培養手段によって培養され
る。培養された細胞は、必要とする患者に即時提供され
る場合がある他、特開平２０００−３２５０７１号公報
等に開示されているように回収保存される場合、特表平
７−５０４５７０号公報に記載された培養維持する手段
を用いるような場合もある。
【００２４】更に本発明では、細胞の提供者が、日常の
生活で、継続的に血圧、脈波、或いは、特開平１０−２
０６４１７号公報、特開平１０−２０６４１８号公報、
特開平１０−２０６４１９号公報等に記載された少量の
血液、その他体液の採取に基づく、成分の検出を行う等
の体内情報を検出する手段を用いて、場合によっては自
動診断装置等により診断し、当該データを、診断機関に
インターネット等、双方向通信手段、遠隔操作手段を介
して提供する。診断機関は、この診断データに基づき、
場合によっては、リアルタイムなＴＶ電話手段、Ｅメー
ル等の文章データ、電話等の音声データによる問診を交
えて、有効なサイトカインを得るため保存又は採取した
細胞を培養し、或いは不足している細胞を培養し、これ
を細胞提供者へ提供し、細胞提供者は、これを投与す
る。といったような、有効且つ的確な診断治療を行うシ
ステムを実現可能とするのである。即ち本発明は、効率
性と迅速性を有する三次元培養手段の実現により、当該
システムをより有効に作用させるのである。
生活で、継続的に血圧、脈波、或いは、特開平１０−２
０６４１７号公報、特開平１０−２０６４１８号公報、
特開平１０−２０６４１９号公報等に記載された少量の
血液、その他体液の採取に基づく、成分の検出を行う等
の体内情報を検出する手段を用いて、場合によっては自
動診断装置等により診断し、当該データを、診断機関に
インターネット等、双方向通信手段、遠隔操作手段を介
して提供する。診断機関は、この診断データに基づき、
場合によっては、リアルタイムなＴＶ電話手段、Ｅメー
ル等の文章データ、電話等の音声データによる問診を交
えて、有効なサイトカインを得るため保存又は採取した
細胞を培養し、或いは不足している細胞を培養し、これ
を細胞提供者へ提供し、細胞提供者は、これを投与す
る。といったような、有効且つ的確な診断治療を行うシ
ステムを実現可能とするのである。即ち本発明は、効率
性と迅速性を有する三次元培養手段の実現により、当該
システムをより有効に作用させるのである。
【００２５】
【実施例】以下の実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこの方法により限定されるものではない。
が、本発明はこの方法により限定されるものではない。
【００２６】実施例１ 細胞培養支持体の作製 水酸化カルシウム懸濁液にリン酸水溶液を滴下する公知
の湿式合成によりハイドロキシアパタイトスラリーを作
製した。このスラリーを円心濾過・乾燥・予備粉砕後、
焼成炉にて850℃で1時間仮焼した。その後、ステンレス
製篩で#200メッシュ以下に分級し、原料粉末とした。こ
の原料にバインダーを1:3の割合で加え、滴下原料とし
た。この滴下原料を液体窒素上に１ショットあたり0.7m
g、秒間10ショット滴下した。培養に十分な量を滴下
後、凍結物を凍結乾燥処理し、乾燥させた。得られた乾
燥物は球形状を保ちつつ乾燥されている。この球形状乾
燥物を1100℃で５時間焼成し、球状リン酸カルシウムセ
ラミックスを得た。
の湿式合成によりハイドロキシアパタイトスラリーを作
製した。このスラリーを円心濾過・乾燥・予備粉砕後、
焼成炉にて850℃で1時間仮焼した。その後、ステンレス
製篩で#200メッシュ以下に分級し、原料粉末とした。こ
の原料にバインダーを1:3の割合で加え、滴下原料とし
た。この滴下原料を液体窒素上に１ショットあたり0.7m
g、秒間10ショット滴下した。培養に十分な量を滴下
後、凍結物を凍結乾燥処理し、乾燥させた。得られた乾
燥物は球形状を保ちつつ乾燥されている。この球形状乾
燥物を1100℃で５時間焼成し、球状リン酸カルシウムセ
ラミックスを得た。
【００２７】実施例２ 球状リン酸カルシウムセラミックス（平均粒径約500μ
m）をラジアルフロー型培養装置（RA-400、バイオット
社製）の培養カラムに充填した。セラミックスは培養カ
ラム中で最密充填され、均一な培養空間を実現してい
る。この培養装置で細胞を播種（ヒト由来肝細胞）し、
培養した。その結果、ガラスビーズと比べて約1.2倍の
培養効率（アルブミン生産速度から計算した細胞数約2.
4×1010個）で培養ができ、球状リン酸カルシウム系セ
ラミックスを充填した培養カラム及び培養システムが有
用であることが確認できた。
m）をラジアルフロー型培養装置（RA-400、バイオット
社製）の培養カラムに充填した。セラミックスは培養カ
ラム中で最密充填され、均一な培養空間を実現してい
る。この培養装置で細胞を播種（ヒト由来肝細胞）し、
培養した。その結果、ガラスビーズと比べて約1.2倍の
培養効率（アルブミン生産速度から計算した細胞数約2.
4×1010個）で培養ができ、球状リン酸カルシウム系セ
ラミックスを充填した培養カラム及び培養システムが有
用であることが確認できた。
Claims (4)
- 【請求項１】緻密又は多孔質球状セラミックスを細胞培
養支持体として備えた３次元細胞培養手段を有する３次
元細胞培養システム。 - 【請求項２】緻密又は多孔質球状セラミックスよりなる
３次元細胞培養の為の細胞培養支持体。 - 【請求項３】前記緻密又は多孔質球状セラミックスが、
リン酸カルシウム系化合物である請求項１，２に記載の
３次元細胞培養支持体及び当該支持体を用いたシステ
ム。 - 【請求項４】前記緻密又は多孔質球状セラミックスの粒
度分布が平均粒子径の±15％以内である粒状体又はその
集合体である請求項１，２に記載の３次元細胞培養支持
体及び当該支持体を用いたシステム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001105102A JP2002300872A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | ３次元細胞培養支持体及び当該支持体を用いたシステム |
| PCT/JP2002/003358 WO2002081620A1 (fr) | 2001-04-03 | 2002-04-03 | Systemes de culture cellulaire tridimensionnelle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001105102A JP2002300872A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | ３次元細胞培養支持体及び当該支持体を用いたシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002300872A true JP2002300872A (ja) | 2002-10-15 |
| JP2002300872A5 JP2002300872A5 (ja) | 2008-05-15 |
Family
ID=18957854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001105102A Pending JP2002300872A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | ３次元細胞培養支持体及び当該支持体を用いたシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002300872A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006254848A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Meiji Univ | バイオリアクター |
| JP2010524494A (ja) * | 2007-04-27 | 2010-07-22 | ヒュンジン ヤン | 比重の増加した細胞培養用支持体及びその製造方法 |
| JP2014525238A (ja) * | 2011-08-16 | 2014-09-29 | エタ・フランセ・（ミニステル・ドゥ・ラ・デファンス）・セルヴィス・ドゥ・サンテ・デ・アルメ | 造血幹細胞の骨髄ニッチのｉｎｖｉｔｒｏモデリング：造血の調節の研究のための、造血移植片の生着能の評価のための、および医薬品の薬理毒性の試験のためのツール |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0576364A (ja) * | 1991-09-20 | 1993-03-30 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 動物遊離細胞の固定化物、固定化方法および培養方法 |
| JPH10158075A (ja) * | 1996-11-25 | 1998-06-16 | Advance Co Ltd | セラミックスの製造方法 |
| JP2001019570A (ja) * | 1999-07-01 | 2001-01-23 | Advance Co Ltd | セラミックスの製造装置 |
-
2001
- 2001-04-03 JP JP2001105102A patent/JP2002300872A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0576364A (ja) * | 1991-09-20 | 1993-03-30 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 動物遊離細胞の固定化物、固定化方法および培養方法 |
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| JP2001019570A (ja) * | 1999-07-01 | 2001-01-23 | Advance Co Ltd | セラミックスの製造装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006254848A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Meiji Univ | バイオリアクター |
| JP4631049B2 (ja) * | 2005-03-18 | 2011-02-16 | 学校法人明治大学 | バイオリアクター |
| JP2010524494A (ja) * | 2007-04-27 | 2010-07-22 | ヒュンジン ヤン | 比重の増加した細胞培養用支持体及びその製造方法 |
| JP2014525238A (ja) * | 2011-08-16 | 2014-09-29 | エタ・フランセ・（ミニステル・ドゥ・ラ・デファンス）・セルヴィス・ドゥ・サンテ・デ・アルメ | 造血幹細胞の骨髄ニッチのｉｎｖｉｔｒｏモデリング：造血の調節の研究のための、造血移植片の生着能の評価のための、および医薬品の薬理毒性の試験のためのツール |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080328 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20101221 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110217 |
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| A02 | Decision of refusal |
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