JP2002537829A - ヒト組織からとれる癌細胞の培養方法および組織サンプルの製造装置 - Google Patents
ヒト組織からとれる癌細胞の培養方法および組織サンプルの製造装置Info
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Abstract
Description
スクリーニング用にヒト組織からとれる癌細胞を培養する方法、およびこの方法
を行う細胞培地と組織サンプルの製造装置に関する。
物学的スクリーニング、特にプレディクティヴ インテンションを行う場合、非
常に重要なものである。しかしながら従来の方法では、ヒト細胞から分離した細
胞の“成長が成功した”ものの率は非常に低い。あるタイプの腫瘍に関しては、
細胞培養は全く失敗していた。この問題の原因のひとつに、腫瘍細胞の周りにあ
るおよび/または該腫瘍細胞に染込んでいる組織細胞に結合している正常細胞が
最初に成長し、従って試験用に分離されるべき腫瘍細胞よりも成長して、これら
の成長をじゃまするという事実がある。そのうえ癌細胞培養の成功は、さまざま
な汚染物質、特にバクテリアや菌類によって妨げられる。
5等の腫瘍細胞の培養に使われる培地は、正常細胞および細菌性汚染物質との成
長を防ぎながら、癌細胞の成長を適切に高める能力はない。抗生物質の通常の制
御されていない適用はこれらの悪影響を弱めるが、腫瘍細胞の成長をも制限する
。
る組織サンプルは、機械的および酵素的組織分解−パンチングシリンダー中の異
質の成分を含む多層の内容物を細かくすりつぶしてパルプ状の塊とし、酵素を使
って個々の細胞にする−によって調製される。しかしこの微粉砕は採取された組
織サンプルの異質構造を破壊し、腫瘍細胞は正常細胞および汚染物質と激しく混
合される。一方では微粉砕は腫瘍細胞の生存能力を損なう。他方では組織サンプ
ルの異質性の破壊で材料パルプのサンプルと正常細胞および汚染物質とが混ざり
、上記した理由により腫瘍細胞の成長が抑制されたりあるいは妨害さえされたり
する。全材料のこのタイプの機械的および酵素的分解は、腫瘍の構造にいかなる
ステートメントも与えない。
胞はヌードマウス(異種移植体)に腫瘍材料を移植することによって増殖される
。この方法は、移植された腫瘍組織に関して成長が成功した率が50%、時には
それ以上という結果をもたらすこともある。しかし、腫瘍のタイプおよび特性に
よっては、インビボ細胞増殖が始まる前に数週間あるいは数ヶ月かかる。成長に
とてつもない努力が伴いかつ長時間が要求されることは、患者−特定一次細胞の
定期試験を、適切な進行のチェックと予測要求のための標準臨床プラクティスの
始まりから遠ざけていた。患者から採取される組織の培養は冗長で失敗するかも
しれないので、試験結果は、もしあったとしても、定期試験手続きに基づくタイ
ムリーな変化としては、利用可能になるまでにあまりにも遅くなりすぎる。時間
がかかることに加えて、該試験を採用する不都合な点は、動物実験と高い費用が
要求されるということだ。
サンプルからとった腫瘍細胞の増殖を保証し、腫瘍の構造および悪性、成長や構
造の変化、治療効果に関する、再生産可能なステートメントを容易にするヒト組
織サンプルからの癌細胞を培養する方法を提供することである。本発明のもうひ
とつの課題は、組織サンプルの再生産可能な該製造方法に基づく装置および癌細
胞のインビトロ増殖に適した培地を提供することである。
って解決される。 本発明の一般概念は、遂次かつ平行切断プロセス中の組織サンプルを、複数の
独立した組織セグメントに分割し、それによって組織サンプルの雑多な特質、即
ち汚染物質、正常細胞および腫瘍細胞との該組成を局所的に分離する。それぞれ
の組織セグメントはそれから個別にすりづぶされ、小さく分離された組織フラグ
メント、この方法で形成される流動体、および組織サンプルの逐次かつ平行分離
の間に分かれて得られる組織液とを、培養条件によって選ばれた特定の培地で培
養する。この組織サンプルの局所的な分離は、組織サンプルの従来の機械的およ
び酵素的製造方法でおこる正常細胞が育ちすぎるという、正常細胞によるいかな
る影響も除去あるいは低減する。菌類やバクテリアなどの汚染物質はかなり低減
し、腫瘍細胞の増殖を妨害するとして知られている抗生物質を、癌細胞培養にお
いて悪影響を及ぼすことなくより控えめにいっしょに使用することができる。
織に好適な培地、および請求項5で特定した酸素および炭素雰囲気下で湿度およ
び温度の培地条件によって、本発明をさらに申し分のないものにする有利な補足
となる。このようにして、条件全体の設定は、癌細胞の成長を高め、正常細胞と
汚染物質の成長を相当抑え、あるいは除去さえするように作り出される。
患者から採取された組織サンプルから直接取られる赤血球の存在下で特に速く育
ち、したがって純粋な培地で成長させた細胞と比べて成長の成功率がより高くな
るということが発見された。さらに、組織サンプルを最低2時間しかし24時間
を越えない時間、温度範囲が4℃〜12℃の培地中に保存して、これを後の癌細
胞増殖用培地とすることが有益であることが証明された。上記した製造条件下で
、もし培養温度を組織収集サイトと同じに設定すると、調製された組織フラグメ
ントから得られる腫瘍細胞は1から12時間後という早い間に培養瓶中のバイオ
マトリックスに接着することが観測された。
ンビトロで腫瘍細胞を比較的短時間で成長させることができ、ヒト組織から得ら
れる細胞の培養で、成功した成長の率が100%となる。ヌードマウス((異種
移植体)で達成する細胞増殖が示す成功した成長の率約50%と比べると、本発
明の方法は、動物実験をしなくてすみコストも節約できるばかりでなく、細胞材
料を再生産するのにインビボ腫瘍成長で数週間から数ヶ月要していた再生産する
のに要する時間を、だいたい1から10日に劇的に下げた。
熱療法による治療)のために、あるいは新しい抗癌剤の同定に対する耐性の早期
検出のために、速くて費用効率のよい定期検査を実施し、癌性の病的異変の進行
をチェックをすることが、そして簡単で再生産可能な方法での基礎研究のために
、細胞学的、組織病理学的発見を補足することが可能になりはじめる。
して、請求項9で特定される本発明の組織サンプルの製造装置が提供される。こ
の装置は、組織サンプルを逐次かつ平行に分割する切断ユニットと、切断コンポ
ーネントによって造られた組織セグメントをさらに調製するすりつぶしユニット
とからなる。これらのユニットで行われる切断処理は、それぞれの組織片と、装
置内で分離された、異種の成分からなる組織サンプルの種々の部分から出てくる
流体とを、細胞増殖用としてこれらが選択的に使用できるように保つ。
カッティング板とに分かれる収集パンと切刃フレームとを含む。決められた間隔
でカッティング板に設けられた溝は、収集パンに向かって開口し、それぞれチャ
ンバの上に位置する。切刃フレームは、カッティング溝の間隔に対応した間隔で
カッティングナイフあるいはワイヤを含む。カッティング板上の組織サンプルが
カッティング溝のある場所で切断されると、残片および流体はカッティング溝の
下にあるチャンバに集められ、組織セグメントはスムースに分離される。
もので、チャンバに分けられている流体収集パン、該パンの上面に取り外し可能
に据えられた、組織セグメントを保持するための凹部のある調製板、およびその
正面にナイフをもつ、独立して据えられあるいは床板に据えられその上で回転し
たり縦方向に動くことができる回転プランジャとからなる。このユニットは細胞
培養用として最終的に用いられる小さな組織フラグメントを製造するために用い
られる。切断によって生じる組織液もまた細胞培養に使用することができ、該液
は、凹部の穴を通って該凹部それぞれの下に設置された流体収集パンのチャンバ
に流れ込む。
。
ン−ビトロ細胞増殖に関する添付の表および組織サンプルの調製に関する添付の
図に関して述べる。
ンチシリンダの形で入手可能でるが、小さな組織フラグメントでも他の手段を使
って得られる違った形およびサイズの組織片でもよい。組織サンプルは、組織サ
ンプルに付着している、患者のサンプル収集サイトからとれた赤血球とともに、
試験現場で採用されるために、最低2時間最高24時間、温度2℃から12℃の
範囲で培地中に保存される。組織片上の機械的緊張はこの期間は避けるべきであ
る。該組織サンプルは、培養用に後で使用される、最も好ましい温度が特定され
た培地に適応させることができる。
グメントを互いにあるいは他の成分から分離するための装置は、収集パン1、該
収集パン1上に据えられているカッティング板2、および切刃フレーム3とを含
む。カッティング板2は同じサイズの5つのセクションに分けられている。それ
ぞれのセクションには、違った間隔でカッティング溝4があり、全カッティング
溝の中央部は収集パン1に向かって開口している。5つのセクションのカッティ
ン溝4間の間隔は1mm、2mm、3mm、5mmおよび1mmである。カッテ
ィング板の中央部分には、組織サンプル6を固定して切断加工の間中それを板上
に置いておくために、縦方向に粗くなったサポートエリア5がある。これはカッ
ティング溝4がこれらの底側で開口している領域である。カッティング板2は、
収集パン1の側壁に取りつけられた2つのガイドレール7に沿って移動可能であ
る。カッティング板2のカッティング溝4は、ガイドレール中の凹部8によって
延びている。
して5つのチャンバ1aから1eに分けられ、チャンバ1a、1b、1cおよび
1e中のさらなる隔壁によって、サブチャンバ1a1から1a9、1b1から1
b4、1c1から1c3、1e1から1e9がカッティング溝に割り当てられる
のを確保する。これらのサブチャンバには、それぞれ、組織サンプルセグメント
6aあるいは組織サンプル残査あるいは流体の正確な配置の印がついている。
からなる。切刃10の代わりとして、カッティングワイヤがフレームの一端から
他端へ延ばされていてもよい。切刃10はカッティング板のカッティング溝4と
同じ間隔で設置される。切断要素がカッティング溝4および凹部を介してあるい
はその中で前後に動けるように、切刃フレーム3は構成され、あるいは切刃は配
列される。カッティング板2の位置を合わせるとき、切刃フレーム3が、サンプ
ルセグメントに滑らかな刃先を提供するために、組織サンプルの横方向にも動け
るように収集パンの側壁にヒンジで取りつけてもよい。
カッティング板2の粗サポート面5の上に置かれる。調製品は、切刃フレーム3
を組織サンプルの上に置いた(垂れ下げた)後、それを前後に動かしてカッティ
ング溝4の所で切断される。切断工程で出てくる全ての流体は、カッティング板
2のサポート面5からカッティング溝4にある穴4aを通って下にあるサブチャ
ンバーに流れる。集められた流体は、カッティング板2に残っているおよびカッ
ティング溝4の穴4aを通って下側に設置されているサブチャンバに入ったサン
プルセグメントといっしょに細胞培養用に使ってもよい。
正確、均一、スムースで、再生産可能な切断が可能である。したがって、細胞は
その異質性が患者から採取された組織サンプルにマッチする、局所的にセグメン
ト化された組織サンプルから培養される。これは腫瘍細胞(選ばれたもの)の成
長にともなう正常細胞や汚染物質の妨害を減じあるいは除く。さらに、組織サン
プルの切断から生じる局所的に分離された流体は重要な幹細胞を含み、細胞培養
に使用されてもよい。下記する組織サンプルの調製に続くインビトロ細胞増殖の
結果、不均質な組織サンプルの構造、腫瘍コアの配列、あるいは悪性に関するス
テートメントを作ることができる。最後に、サンプルの局所的分離のタイプは再
生産可能で、病気の進行や治療的処置に関する信頼のおけるステートメントがで
きる。
溝4の隙間にマッチする隙間にナイフあるいはカッティングワイヤを据えた分離
カッターダイ(図示せず)を使って切断することができる。
さらに先の調製装置を示す。このユニットは垂直方向の隔壁11を使って複数の
チャンバ13a〜13eに分けられた流体収集パン13を含む。間隔をあけて配
置された凹部16が成形されている調製板15が、流体収集パン13の上端部に
据えられている2つのガイドレール14で保持されている。これらの凹部16は
その底部に小さな穴17がある。調製板15を完全にガイドレール14に入れる
と、凹部16はそれぞれチャンバ13a〜13eの上に位置する。組織サンプル
6の分離されたサンプルセグメント6aは凹部16に置かれ、回転プランジャに
付いているプランジャナイフを使ってさらに細かくすりつぶされる。回転プラン
ジャの正面に2以上のプランジャナイフ19が備え付けられているのが好ましい
。サンプルセグメント6aは、僅かな圧力がかけられ、回転プランジャが行った
り戻ったりしてすりつぶされる。
回転させたり、上げ下げさせることができる。回転プランジャ18間の間隔は調
製板15の凹部16の間隔とマッチしている。
)と切断によって生じ凹部16の穴17を通ってチャンバ13a〜13eに流れ
込んだ組織液とは細胞培養に利用される。
織サンプルの調製用の装置は、121℃までの耐熱性でオートクレーブ処理に適
している材料、好ましくはテフロン(登録商標)、金属、プラスチックで製造さ
れる。切刃は好ましくはガラスで製造される。
織液は、患者から採取したサンプル組織6が保存された培地と同じ培地を含む細
胞培養瓶に直ちに入れられる。サンプル採取後の組織サンプルが保存されている
残りの培地も培養瓶に入れられる。それぞれの細胞培養瓶はバイオマトリックス
が塗布されている。インビトロ細胞培養に使われる培地の組成を下表に載せる。
織液を含む、バイオマトリックス基質付き細胞培養瓶は、インキュベータの中に
入れられ、そこで温度30℃から36.5℃の範囲で0.01%から3%の酸素
雰囲気、0.1%から5%の二酸化炭素雰囲気下湿度100%で保存される。正
確な温度は組織サンプルが取得されたときに測定された温度に依る。
という早い間に接着する。該瓶の中の培地は、培養の初期樹立および細胞接着が
始まってから約24時間後に同じ組成をもつ新しい培地に取りかえられる。汚染
物質が存在するか否かによっては、最初の週は他の媒体変化を行わなければなら
ないであろう。休眠期の後、腫瘍細胞が確かめられ、増殖が始まったとき、これ
らは抗生物質のない培地に保存される。それから大量増殖が始まる。
ントあるいはより小さな組織フラグメントに分割するので、該培養瓶中での汚染
および汚染物質の大量増殖の可能性は非常に低い。高レベルの汚染が発見された
瓶は殆どないが、これらは廃棄される。もし、処理エラーの結果、正常細胞が強
く増殖し腫瘍細胞より成長した場合は磁気分離が行われてもよく、上で特定した
条件下で腫瘍の選択的成長が保証されるべきである。
分解透視図である。
グメントの次の調製で使用されるユニットの分解透視図である。
グ板の端から端までの横断面である。
。
Claims (16)
- 【請求項1】 組織サンプル(6)を、腫瘍細胞、正常細胞および汚染物質と
いうその異質的構造に基づいて、逐次かつ平行分割によって局所的に分離してデ
ィスクセグメントにし、該分離された組織サンプルセグメントをさらに分割して
組織フラグメントとし、該小さな分離された組織フラグメントおよび局所的に分
離された組織サンプルセグメント(6a)の流動体とを、特定の培地であらかじ
め決められた培養条件のもとで選択的に培養する、分子生物学的マススクリーニ
ング用のヒト組織からとれる癌細胞の培養方法。 - 【請求項2】 前記組織サンプルが細い針、アスピレーションおよび手術中の
バイオプシーあるいは切除サンプルから得られ、かつ培地に、個々の患者のサン
プルの採取サイトからとれる接着赤血球とともに仮に置かれる請求項1記載の方
法。 - 【請求項3】 新しく取れたサンプルを仮に保存する培地と腫瘍細胞を培養す
るために使用される培地とが同一である請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 組織サンプル(6)が培地に最低2時間から24時間を越えな
い時間で、4℃から12℃の温度範囲に保って前記培地に適合させる請求項2お
よび3記載の方法。 - 【請求項5】 組織フラグメントおよび局所的に分離された組織サンプルセグ
メント(6a)から得られた流動体とが、前記培地で満たされかつバイオマトリ
ックス基質が塗布されている細胞培養瓶中で、0.01%から3%の酸素雰囲気
、0.1%から5%の二酸化炭素雰囲気下、湿度100%で、温度30℃から3
6.5℃で、別々に培養される請求項1から4記載の方法。 - 【請求項6】 培養瓶の培地が、細胞培養の初期樹立および完全な接着の後の
ある時間に、同じ組成をもつ新しい培地に取りかえられる請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 培地が、バクテリアや菌類のような汚染物質、同じか抗生物質
の減少した一部分をもつ、の存在に依って取りかえられる請求項6記載の方法。 - 【請求項8】 培地が、 特定の無機塩 Ca(NO3)2 10−100mg/L CaCl2・2H2O 80−150mg/L Kcl 200−1000mg/L MgSO4・7H2O 200−700mg/L NaCl 3000−10000mg/L NaHCO3 1500−4000mg/L Na2HPO4 100−1000mg/L; 特定のアミノ酸 L−アルギニン・4HCl 10−500mg/L L−アスパラギン(フリー塩基) 10−500mg/L L−アスパラギン酸 10−500mg/L L−シスチン 10−500mg/L L−グルタミン酸 10−500mg/L L−グルタミン 10−500mg/L グリシン 10−500mg/L L−ヒスチジン(フリー塩基) 10−500mg/L L−ヒドロキシプロリン 10−500mg/L L−イソロイシン 10−500mg/L L−ロイシン 10−500mg/L L−リシン・HCl 10−500mg/L L−メチオニン 10−500mg/L L−フェニルアラニン 10−500mg/L L−プロリン 10−500mg/L L−セリン 10−500mg/L L−トレオニン 10−500mg/L L−トリプトファン 10−400mg/L L−チロシン 10−500mg/L L−バリン 10−500mg/L L−アラニン 10−300mg/L 特定のビタミン ビオチン 0.01−10mg/L D−Ca−パントテン酸塩 0.01−10mg/L 塩化コリン 0.1−50mg/L 葉酸 0.01−10mg/L i−イノシトール 0.1−100mg/L ナイアシンアミド 0.01−10mg/L ピリドキシン・HCl 0.01−10mg/L リボフラビン 0.1−100μg/L チアシン・HCl 0.1−50mg/L パラアミノ安息香酸 1−1000μg/L ビタミンB12 1−1000μg/L ナイアシン 1−100μg/L アスコルビン酸 1−5000μg/L フォリン酸 1−100μg/L リポニックアシッド 1−100μg/L ビタミンA(酢酸塩) 10−1000μg/L ピリドキシン・HCl 1−100μg/L ニコチン酸アミド 1−100μg/L α−トコフェロールリン酸塩 0−1000μg/L および D−グルコース 100−5000mg/L フェノールレッド 0.1−1000mg/L チアシン・HCl 0.01−10mg/L グルタチオン(還元) 0.01−10mg/L ピルビン酸ナトリウム 0.1−50nM 上皮成長因子(EGF) (上皮成長因子,EGF−リコーミング) 1−3000ng/L ウシ胎仔血清(FBS) ウシインシュリン(凍結乾燥品) 0.1−50mg/L および抗生物質で構成される請求項1から7記載の方法。
- 【請求項9】 チャンバおよびサブチャンバ(1a1から1a10、1b1か
ら1b5、1c1から1c3、1d、1e1から1e10)に分かれる収集パン
(1)、前記収集パン(1)の上面に取り外し可能に据えられかつ収集パンに対
して部分的に開口しているカッティング溝(4)をもつカッティング板(2)、
切刃フレーム(3)中の配置がカッティング板(2)のカッティング溝(4)の
配置にマッチし、それぞれのカッティング溝(4)はその下に置かれているシン
グルサブチャンバに対応している切断ナイフ(10)をもつ切刃フレーム(3)
とからなる、組織サンプル(6)を逐次かつ平行に分割して個々の組織セグメン
ト(6a)とそれぞれの切り口から得られる組織液とする切断装置;および チャンバ(13aから13e)に分かれている流体収集パン(13)、その上に
凹部(16)をもつ取り外し可能に据えられた調製板(15)、およびプランジ
ャナイフ19をもつ回転プランジャ18、前記凹部(16)は穴(17)をもち
、前記回転プランジャ(18)は前記凹部(16)に連結し、チャンバ(13a
から13e)の上に位置する、局所的に分離された組織サンプルセグメント(6
a)をさらに調製するすりつぶしユニットとを含むことを特徴とする局所的に分
離された組織サンプルの調製品を造る請求項1記載の方法を実施する装置。 - 【請求項10】 カッティング板(2)が、前記カッティング溝(4)の縦方
向に対して入り、組織サンプル(6)を安定な位置に保つ粗サポート面(5)を
含む請求項9記載の装置。 - 【請求項11】 前記サポート面(5)の下に入っている前記カッティング溝
(4)が、切断によって出てくる組織液や組織片をそれぞれに分離して集めるサ
ブチャンバに対して開口していること特徴とする請求項9および10記載の装置
。 - 【請求項12】 前記カッティング溝(4)の幅が切断ナイフ(10)の厚さ
より大きいことを特徴とする請求項9から11のいずれかに記載の装置。 - 【請求項13】 前記切断ナイフ(10)が、切刃フレーム(3)のカバープ
レートに据えられていることを特徴とする請求項9から12のいずれかに記載の
装置。 - 【請求項14】 前記切断ナイフ(10)が、切刃フレーム(3)の中に延ば
された切断ワイヤであることを特徴とする請求項9から12のいずれかに記載の
装置。 - 【請求項15】 前記カッティング板(2)および調製板(15)が、それぞ
れ前記収集パン(1)または流体収集パン(13)上のガイドレール(それぞれ
7または14)保持され、カッティング板(2)用の前記ガイドレール(7)は
前記カッティング溝(4)に一致した凹部(8)をもつことを特徴とする請求項
9記載の装置。 - 【請求項16】 前記回転プランジャ(18)がプランジャ床板(20)の穴
に据えられ、回転および上下に動くことが可能であることを特徴とする請求項9
記載の装置。
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