JP2004089136A - Culture vessel - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、底面に沿って成長する間葉系幹細胞等を培養するための培養容器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、間葉系幹細胞等の幹細胞は、様々な組織に分化でき、その組織を再生することができる細胞として知られている。間葉系幹細胞は、骨髄液に含まれている。しかしながら、骨髄液から採取可能な間葉系幹細胞はごく微量であり、組織の再生に必要な量の間葉系幹細胞を得るためには、骨髄液を培養することにより増殖させる必要がある。
【0003】
従来、間葉系幹細胞を培養するには、患者から採取した骨髄液を平坦な培養容器上に播種して、適当な培地内において培養する。骨髄液内の赤血球や白血球などの造血系の細胞は培地内に浮遊する一方、間葉系幹細胞は培養容器の底面に付着して増殖する性質を有している。したがって、培地交換によって造血系の細胞を廃棄することにより、培養容器の底面に付着して増殖した間葉系幹細胞のみを抽出することが可能となる。
【0004】
【特許文献1】
特公平3−69508号公報(第1頁、第1図)
【特許文献2】
特公平3−57744号公報(第7頁、第4図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように培養容器の底面に付着して増殖する間葉系幹細胞の増殖速度は、それが置かれている空間的な培養環境に左右される傾向がある。すなわち、間葉系幹細胞は培養容器の底面に付着して増殖するため、付着可能な広さの底面積が必要であることは言うまでもないが、あまりに広すぎると逆に増殖速度が低下して、効率的に成長させることができないという不都合がある。
【0006】
このような不都合を回避するために、間葉系幹細胞の増殖度合に応じて、順次容積の大きな培養容器に移し替えることにより、間葉系幹細胞の適正な培養環境を維持することが考えられている。
しかしながら、複数の培養容器に移し替える作業は繁雑であり、これを自動的に行う場合には、培養容器間で細胞や培地を移動させる手段が必要となる他、多数の容器を収納しておくスペースが必要となり、装置が大型化するという不都合がある。また、間葉系幹細胞の培養は、患者毎に異なる培養容器を使用し、一度使用された培養容器を再利用することはない。したがって、1人の患者の間葉系幹細胞の培養に多数の培養容器を使用したのでは、廃棄物が多くなり、資源の無駄が増大する不都合もある。
また、細胞の培養を自動的に行う装置も提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
【0007】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、単一の容器で、間葉系幹細胞の培養環境を維持し、効率的に増殖させることができる培養容器を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項1に係る発明は、底面に沿って成長する細胞を培養する培養容器であって、細胞を成長させる底面の面積を拡大可能な培養容器を提供する。
この発明によれば、細胞の成長に合わせて底面の面積を拡大させることにより、単一の容器内において、培養を効率的に成長させることが可能となる。
【0009】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の培養容器において、底面を構成する容器壁を伸張可能な培養容器を提供する。
この発明によれば、細胞の成長の度合に応じて、例えば、容器に外力、熱等を加えて、底面を構成する容器壁を伸張させることにより、底面積を拡大し、細胞の効率的な成長に必要な底面積を確保することが可能となる。
【0010】
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の培養容器において、相互に角度をなして配置され、それぞれを底面とすることが可能な面積の異なる複数の内面を有する培養容器を提供する。
この発明によれば、細胞の成長の度合に応じて、培養容器の角度を変化させることにより、底面となる内面の面積を小さいものから大きいものへ変化させることが可能となる。これにより、底面積を拡大して細胞の効率的な成長を図ることができる。
【0011】
請求項4に係る発明は、請求項1に記載の培養容器において、内部に貯留する培養液量を増加させることにより培養液内に浸される底面積を拡大可能な段差が底面に設けられている培養容器を提供する。
この発明によれば、細胞の成長が進行するに従って培養液の量を増加させることにより、培養液が、底面に設けられている段差を超えて貯留される結果、細胞の培養に寄与する底面積を増加させることが可能となる。
【0012】
請求項5に係る発明は、請求項1に記載の培養容器において、相対移動可能に設けられた少なくとも2つの容器片を備え、隣接する容器片の間に、相互間の隙間を密封状態に維持する密封手段を備える培養容器を提供する。
この発明によれば、2つの容器片の相対移動方向に沿って底面を配しておき、2つの容器片の位置を相対的に移動させることにより、底面積を増加させることが可能となる。この際、容器片間に配されている密封手段により間隙が密封状態に維持されるので、内部の培養液が漏洩することが防止される。
【0013】
請求項6に係る発明は、請求項5に記載の培養容器において、前記容器片が、シリンダと、該シリンダに嵌合されるピストンとからなり、前記密封手段が、シリンダとピストンとの間に配されるシール部材である培養容器を提供する。
この発明によれば、シリンダ内において、該シリンダに嵌合されているピストンを移動させることにより、容器の内部容積を拡大することが可能となる。したがって、ピストンの移動方向に沿って底面を配しておくことにより、ピストンの移動により底面積を拡大することが可能となる。また、シリンダとピストンとの間に配されるシール部材によって培養容器内から培養液等が漏洩することが防止される。
【0014】
【発明の実施の形態】
この発明の各実施形態に係る培養容器について説明する前に、生体組織補填体としての骨補填体の製造工程について概略的に説明する。骨補填体を製造するには、図15に示されるように、まず、患者の腸骨等から骨髄液を採取する。採取された骨髄液は遠心分離機にかけられて、旋回されることにより、比重の重い骨髄細胞を抽出される。
【0015】
抽出された骨髄細胞は、予め調製されている培地とともに培養容器内に投入され混合される。培地の一部は取り出されて感染検査に回される。
この後に、混合された骨髄液および培地を所定の温度(例えば、37±0.5℃)およびCO2濃度(例えば5%)等の培養条件に維持することにより、所定時間にわたって一定培養条件下で細胞が一次培養される。細胞の培養途中の所定の交換時期には、培養容器内から培地が廃棄される。そして、再度培地を混合されて培養工程が繰り返し継続される。廃棄された培地の一部は感染検査に回される。
【0016】
所定の培養期間が終了すると、培養容器内から培地が廃棄された後に、培養容器内にトリプシンのような蛋白質分解酵素が投入・混合される。これにより、培養容器の底面に付着して成長していた間葉系幹細胞が、主培養容器の底面から剥離される。そして、このように剥離された間葉系幹細胞は、遠心分離機にかけられることにより抽出される。
【0017】
抽出された間葉系幹細胞は、細胞数調整が行われた後に、骨補填材と適当な培地が投入された培養容器内に混合される。実際には、間葉系幹細胞を骨補填材に付着させ、培地内に投入する。そして、上記と同様にして、混合された間葉系幹細胞と培地を所定の温度(例えば、37±0.5℃)およびCO2濃度(例えば5%)等の培養条件に維持することにより、所定時間にわたって一定培養条件下で細胞が二次培養される。
【0018】
二次培養工程においても、一次培養工程と同様にして、定期的に培地の交換が行われ、投入される培地の一部および廃棄される培地の一部がそれぞれ、感染検査に回される。そして、所定の培養期間が経過したところで、出荷用の品質検査と感染検査のための検体抽出が行われ、製造された骨補填材は密封されて製品として提供される。
【0019】
以下に説明するこの発明の各実施形態に係る培養容器は、主に、上述した培養工程の内、一次培養工程において使用されるものであるが、二次培養工程において使用してもよい。
本実施形態に係る培養容器1は、図1に示されるように、伸縮可能な高分子フィルム(例えば、ポリスチレン)から構成されており、外力を加えることにより、外力を加えた方向(図1中矢印の方向)に底面2を構成する容器壁自体を伸張させることができるようになっている。
【0020】
このように構成された本実施形態に係る培養容器1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る培養容器1を使用して間葉系幹細胞の一次培養を行う場合には、間葉系幹細胞の培養開始初期においては、図1および図2に実線で示すような比較的狭い底面2を有する状態に保持して所定期間培養を行う。次いで、間葉系幹細胞の増殖が進行して、実線に示す状態の培養容器1では間葉系幹細胞の増殖するスペースが狭くなってきた時点で、培養容器1に外力を加えて、鎖線で示す位置まで伸張させる。
これにより、間葉系幹細胞にとって、広過ぎず、かつ、狭過ぎない、快適な空間的培養環境を整えることが可能となり、間葉系幹細胞を効率的に増殖させることができる。
【0021】
なお、上述した伸縮可能な培養容器1に代えて、例えば、図3に示されるような弾性変形可能なチューブ状の培養容器3と、該培養容器3を任意の位置で絞ることができるクリップ4とを採用してもよい。細胞の成長に合わせて、クリップ4の位置をずらすことによって、培養容器3の内容積を増大させていくことにしてもよい。
【0022】
次に、この発明の第2の実施形態に係る培養容器10について、図4および図5を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培養容器10は、相互にスライド可能に組み合わせられた2つの容器片11,12と、これらの間に配置されたシール部材13とから構成されている。
【0023】
各容器片11,12は、方形状の底壁部11a,12aと、底壁部11a,12aの3辺から立ち上がる3枚の側壁部11b,12bとから構成された上方および一方の側方に開口する箱状の部材である。そして、一方の容器片11の対向する側壁部11bの内側に、他方の容器片12がぴったりと嵌合される寸法に形成されている。外側の容器11片の内面には、対向する側壁部11bに底面11aに平行に形成された案内溝11cと、これらの側壁部11bおよび底壁部11aに連続して形成されたシール溝11dとを備えている。また、内側の容器片12の外面には、前記案内溝11c内にスライド可能に挿入される突起12cが形成されている。また、前記シール部材13は、前記シール溝11d内に配置されて、2つの容器片11,12のどの相対位置においても外側の容器片11のシール溝11d内面と内側の容器片12の外面とに密着状態に保持されて、両者間から内部の培養液が漏洩しないように保持するようになっている。
【0024】
このように構成された本実施形態に係る培養容器10によれば、間葉系幹細胞の培養開始初期においては、容器片11,12を図4および図5に実線で示す相対的に縮んだ相対位置関係に保持して所定期間培養を行う。次いで、間葉系幹細胞の増殖が進行して、実線に示す状態の培養容器では間葉系幹細胞の増殖するスペースが狭くなってきた時点で、培養容器10の容器片11,12に外力を加えて、外側の容器片11内面の案内溝11cに沿って外側の容器片12の突起12cをスライドさせることにより、2つの容器片11,12を鎖線で示す位置まで相対的に移動させる。
【0025】
これにより、第1実施形態に係る培養容器1と同様に、間葉系幹細胞にとって、広過ぎず、かつ、狭過ぎない、快適な空間的培養環境を整えることが可能となり、間葉系幹細胞を効率的に増殖させることができる。また、本実施形態に係る培養容器10によれば、一方の容器片11に対して他方の容器片12をスライドさせるだけで、培養容器10の底面積を簡易に増加させることができる。したがって、細胞の増殖状況に応じて、きめ細かく培養容器10の底面積を調整することができ、間葉系幹細胞のより効率的な培養を行うことができる。
【0026】
次に、この発明の第3の実施形態に係る培養容器20について、図6を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培養容器20は、第2の実施形態に係る培養容器10と同様に2つの容器片21,22をスライド可能に組み合わせることにより、容器20の底面積を増大することができるように構成したものである。具体的には、図6に示されるように、本実施形態に係る培養容器20は、筒状のシリンダ21と該シリンダ21内に嵌合されるピストン22と、これらシリンダ21とピストン22との間を密封するシール部材23とを備えている。
図中、符号24は、シリンダ21に設けられた培地供給口25を閉鎖する蓋体、符号26は、リング状のシール部材23を取り付けるシール溝、符号27は、図示しない駆動部に接続されピストン22を駆動するロッドを示している。
【0027】
このように構成された本実施形態に係る培養容器20によれば、培養開始初期においては、シリンダ21に対して、ピストン22を図中に実線で示す位置に配置した状態で所定期間培養を行い、培養が進行するに従って、ピストン22を鎖線で示すように引き出すことにより、底面積の大きさを増大させることが可能となる。シリンダ21とピストン22とから構成することにより、シール部材23による密封を容易に行うことができる。
【0028】
次に、この発明の第4の実施形態に係る培養容器30について、図7を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培養容器30は、図7に示されるように、底部に複数の段部31,32,33を有している。図7に示す例では、中央から外周に向かって漸次高さが高くなるような段差が形成されている。
【0029】
このように構成された本実施形態に係る培養容器30を用いて間葉系幹細胞の培養を行う場合について、以下に説明する。
まず、培養開始初期においては、図中に符号34で示す最下位の底面のみが浸るように培養液をレベルAまで供給して培養を行う。これにより、間葉系幹細胞は、最下位の底面34が狭いと感じる状態となるまでその底面34に沿って増殖する。
【0030】
次に、間葉系幹細胞がある程度増殖した状態で、下から2番目の底面35まで浸るように、培養液をレベルBまで供給して培養を行う。これにより、間葉系幹細胞が増殖可能な底面積が、底面34,35の底面積の和となる。したがって、間葉系幹細胞は、新たに増殖可能な底面35を与えられるので、増殖を進行させることが可能となる。この作業をレベルC,Dまで繰り返すことにより、底面36,37まで底面積を3段階増大させることができ、間葉系幹細胞の効率的な成長を促すことができる。
【0031】
なお、本実施形態に係る培養容器においては、複数段の段部31、32,33を有する底面に、貯留する培地の量を増加させることにより、細胞が増殖可能な底面積を増加させることにしたが、これに代えて、図8に示すように、段部31,32,33を構成する底面34,35,36を昇降可能に構成しておき、最下位の底面34における細胞の培養が終了した時点で、該最下位の底面34をその一段上方の底面35の高さまで上昇させることにより、細胞の培養に必要な底面積を増加させることにしてもよい。この場合、底面34,35,36を昇降させる手段は、ピストン、モータ等の任意の機構でよい。
【0032】
また、本実施形態に係る培養容器においては、複数段の段差を培養容器の底面の1カ所に設けたが、これに代えて、図9および図10に示されるように、一段低く形成される底面38を相互に間隔をあけて複数設けることにしてもよい。これによれば、培養初期において、培養容器内の複数箇所で適正な培養環境を実現することができるので、培養の効率を向上することができる。
【0033】
また、図7に示されるような鉛直方向に延びる段差に代えて、図10に示されるように、高低差を付けられた底面37,38どうしを、なだらかな傾斜面39によって接続するようにしてもよい。これにより、培養初期に下側の底面38で増殖した細胞が、次の培養段階において上側の底面37まで乗り上げて増殖することができる。
また、図11に示されるように、下側の底面を比較的狭い溝状の底面38とし、これを培養容器の底面全域に連続して形成することにしてもよい。これにより、培養初期における細胞の投入を、溝状の底面38の1カ所において行っても、底面38全体において培養を行うことができるので、処理が容易である。
【0034】
次に、この発明の第5の実施形態に係る培養容器40について、図12を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培養容器40は、図12に示されるように、平坦な底面を有する容器本体41と、この容器本体41の底面に置かれる筒状の容器壁部材42とを備えている。容器壁部材42は、例えば、円筒状に形成された筒体であって、その一端が、前記容器本体の底面に密着することができるように平坦に形成されている。
【0035】
このように構成された本実施形態に係る培養容器40を用いて、間葉系幹細胞を培養するには、まず、筒状の容器壁部材42を容器本体41の底面上に載せて容器本体41内の空間を2つに区画する。そして、容器壁部材42の内部に、備置および細胞を投入して所定の培養条件下に配する。これにより、容器壁部材42内の間葉系幹細胞は、広過ぎず、適度に狭い底面43aに沿って効率的な増殖を行うことができる。
【0036】
次いで、所定の培養期間が経過した後には、容器本体41の内部から容器壁部材42を取り出すことにより、容器本体41内の区画を取り払う。これにより、間葉系幹細胞は、より広い底面43を得ることができるので快適な培養環境下において効率的に増殖することが可能となる。
【0037】
なお、本実施形態に係る培養容器40においては、容器壁部材42の下端部に、容器本体41の底面43上に置かれたときに、容器壁部材42の内外を密封するシール部材を設けてもよい。これによれば、培養初期には容器壁部材42内部の培地のみを用いて培養が行われ、容器壁部材42を取り外すことにより、容器壁部材42の外部の新たな培地を細胞に提供することができる。
【0038】
また、複数の容器壁部材42を容器本体41内に配置しておき、複数箇所において細胞の培養を行ってもよい。また、図12に鎖線で示すように、容器壁部材42の周囲を大きさの異なる他の1つ以上の容器壁部材で囲んでおき、内側の容器壁部材42から順に取り外して行くことにより、培養を行う底面の面積を徐々に大きくしていくことにしてもよい。
【0039】
次に、この発明の第6の実施形態に係る培養容器50について、図13を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培養容器50は、例えば、図13に示されるように、相互に角度をなして隣接する複数の壁面51,52,53を有している。各壁面51,52,53の面積は相互に相違している。例えば、第1の壁面51より第2の壁面52の方が面積が大きく、第2の壁面52より第3の壁面53の方が面積が大きくなっている。これら第1〜第3の壁面51,52,53は、培養容器50に設けられた培地供給口54から離れた位置に配置されており、いずれも最下位に水平に配されることにより培養容器50の底面を構成することができるようになっている。
【0040】
このように構成された本実施形態に係る培養容器50を用いて、間葉系幹細胞を培養する場合について以下に説明する。
まず、培養開始初期においては、図13(a)に示されるように、最も狭い第1の壁面51を最下位に水平に配置して培養が行われる。これにより、培養液内部の間葉系幹細胞は、広過ぎず、適度に狭い底面51に沿って効率的な増殖を行うことができる。
【0041】
次いで、所定の培養期間にわたって培養が進行した後には、図13(b)に示されるように、第2の壁面52を最下位に水平に配置して培養が行われる。第2の壁面52は、第1の壁面51よりも面積が広いので、間葉系幹細胞の効率的な成長が進行する。さらに、所定の培養期間にわたる培養後に、図13(c)に示されるように、第3の壁面53を最下位に水平に配置して培養が行われる。これにより、間葉系幹細胞の効率的な増殖が継続される。
【0042】
このように、本実施形態に係る培養容器50によれば、培養容器50を回転させて底面となるべき壁面51,52,53を選択するだけで、間葉系幹細胞の増殖に適した培養環境を整えることができるので、極めて簡易に効率的な培養を行うことができる。したがって、必要量の間葉系幹細胞を迅速に製造することができる。
【0043】
なお、上記実施形態においては、面積の異なる平面状の壁面を隣接させた培養容器50を例に挙げて説明したが、図14に示すように、曲率の異なる曲面を隣接させた培養容器60を採用することにしてもよい。これによっても、図14の(a)〜(c)に示されるように、培養容器54の傾斜角度を異ならせていくことにより、培地内に浸る底面の面積を大きくしていくことができる。
【0044】
なお、上記各実施形態では、底面積を増大させつつ間葉系幹細胞を培養する培養工程のみについて例示して説明したが、実際には、底面2,11a,12a,34,35,36,37,51,52,53に付着した状態で成長する間葉系幹細胞を各底面2,11a,12a,34,35,36,37,51,52,53から剥離させる工程や、培養液を定期的に交換する工程が培養工程の間に行われる必要がある。
【0045】
間葉系幹細胞を培養容器1,10,20,30,40,50,60の底面から剥離させる工程は、例えば、トリプシンのような蛋白質分解酵素を培養容器1,10,20,30,40,50,60内に投入することにより行われる。この場合には、トリプシン内に混入した間葉系幹細胞を抽出するために、例えば、遠心分離工程が必要となる。これに代えて、培養容器1,10,20,30,40,50,60内面に、所定の温度を境界として疎水性と親水性とが切り替わる温度応答性処理を施すことにしてもよい。
【0046】
温度応答性処理は、温度応答性高分子ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)を共有結合で固定することにより行われる。温度応答性処理された領域は、32℃を境界温度として、それ以上では、市販の細胞用培養容器と同程度の弱い疎水性を呈するが、温度を境界温度以下に冷却することにより高い親水性を呈するようになる領域である。したがって、例えば、37℃で培養した後に32℃以下に冷却することにより、培養容器1,10,20,30,40,50,60内面を高い親水性を呈するように変化させ、容易に間葉系幹細胞を剥離させることができる。
このようにすれば、トリプシン処理や遠心分離工程を行うことなく、培養液を入れ替えるだけで、単一の培養容器1,10,20,30,40,50,60内で間葉系幹細胞を増殖させ続けることができる。
【0047】
なお、上記各実施形態においては、開放型と密封型の容器をそれぞれ別々に例示して説明したが、これに限定されるものではなく、各実施形態において両方の形式の容器を採用することができる。
また、第4の実施形態における培養容器30の底面の段差の数や高さ、第6の実施形態における培養容器50の壁面51,52,53の数や大きさ等は、特に制限されることなく適宜設定してよいことは言うまでもない。
【0048】
また、上記各実施形態においては、生体組織として骨を例に挙げ、骨髄液から抽出した間葉系幹細胞を培養する場合について説明したが、骨髄液のみならず末梢血や臍帯血から抽出することにしてもよい。また、間葉系幹細胞に限定されるものではなく、ES細胞、体性幹細胞、骨細胞、軟骨細胞、神経細胞等の体細胞の培養にも使用できる。
【0049】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明に係る培養容器によれば、単一の容器内において増殖させられる細胞に対して、成長に合わせて順次増大する底面積の底面を提供することができるので、細胞に対して快適な培養環境を与えて効率的な増殖を促し、必要量の細胞を迅速に得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態に係る培養容器を示す斜視図である。
【図2】図1の培養容器を示す縦断面図である。
【図3】図1の培養容器の変形例を示す縦断面図である。
【図4】この発明の第2の実施形態に係る培養容器を示す斜視図である。
【図5】図4の培養容器を示す縦断面図である。
【図6】この発明の第3実施形態に係る培養容器を示す縦断面図である。
【図7】この発明の第4実施形態に係る培養容器を示す縦断面図である。
【図8】図7の培養容器の変形例を示す縦断面図である。
【図9】図7の培養容器の他の変形例を示す平面図である。
【図10】図9の培養容器を示す縦断面図である。
【図11】図7の培養容器の他の変形例を示す平面図である。
【図12】この発明の第5の実施形態に係る培養容器を示す縦断面図である。
【図13】この発明の第6の実施形態に係る培養容器を、培養状態毎に分けて示す縦断面図である。
【図14】図13の培養容器の変形例を示す縦断面図である。
【図15】この発明の各実施形態に係る培養容器が使用される培養工程を説明する模式図である。
【符号の説明】
1,10,20,30,40,50,60 培養容器
2,11a,12a,34,35,36,37 底面
11,12 容器片
13,23 シール部材(密封手段)
21 シリンダ(容器片)
22 ピストン(容器片)
39 傾斜面
41 容器本体
42 容器壁部材
51,52,53 壁面(底面、内面)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a culture vessel for culturing mesenchymal stem cells and the like growing along a bottom surface.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, stem cells such as mesenchymal stem cells have been known as cells capable of differentiating into various tissues and regenerating those tissues. Mesenchymal stem cells are contained in bone marrow fluid. However, only a very small amount of mesenchymal stem cells can be collected from the bone marrow fluid, and in order to obtain the amount of mesenchymal stem cells required for tissue regeneration, it is necessary to proliferate by culturing the bone marrow fluid.
[0003]
Conventionally, to culture mesenchymal stem cells, bone marrow fluid collected from a patient is inoculated on a flat culture vessel and cultured in an appropriate medium. Hematopoietic cells such as red blood cells and white blood cells in the bone marrow fluid float in the medium, while mesenchymal stem cells adhere to the bottom of the culture vessel and proliferate. Therefore, by discarding the hematopoietic cells by replacing the medium, it becomes possible to extract only the mesenchymal stem cells that have adhered and proliferated to the bottom surface of the culture vessel.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 3-69508 (
[Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 3-57744 (page 7, FIG. 4)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the growth rate of mesenchymal stem cells that adhere to and grow on the bottom surface of the culture vessel in this way tends to be influenced by the spatial culture environment in which they are placed. In other words, the mesenchymal stem cells adhere to the bottom of the culture vessel and proliferate, so it goes without saying that a bottom area that is large enough to attach is necessary, but if it is too wide, the proliferation rate decreases, There is a disadvantage that it cannot be grown efficiently.
[0006]
In order to avoid such inconveniences, it is considered that an appropriate culture environment for mesenchymal stem cells is maintained by sequentially transferring to a culture container having a large volume according to the degree of proliferation of the mesenchymal stem cells. I have.
However, the work of transferring to a plurality of culture vessels is complicated, and when this is automatically performed, means for moving cells and culture media between the culture vessels is required, and a large number of vessels are stored. A space is required, and there is a disadvantage that the device becomes large. Further, for culturing mesenchymal stem cells, different culture vessels are used for each patient, and the culture vessels that have been used once are not reused. Therefore, if a large number of culture vessels are used for culturing mesenchymal stem cells in one patient, there is a disadvantage that waste is increased and resources are wasted.
Also, an apparatus for automatically culturing cells has been proposed (for example, see
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object to provide a culture container that can maintain a culture environment of mesenchymal stem cells and grow it efficiently with a single container. And
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The invention according to
According to the present invention, by increasing the area of the bottom surface in accordance with the growth of the cells, it becomes possible to grow the culture efficiently in a single container.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the culture vessel according to the first aspect, wherein the vessel wall constituting the bottom surface can be extended.
According to the present invention, in accordance with the degree of cell growth, for example, external force, heat or the like is applied to the container to extend the container wall constituting the bottom surface, thereby expanding the bottom area, thereby increasing the efficiency of cells. It is possible to secure the bottom area necessary for growth.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the culture vessel according to the first aspect, wherein the culture vessel has a plurality of inner surfaces that are arranged at an angle to each other and have different areas each of which can be a bottom surface.
According to the present invention, it is possible to change the area of the inner surface serving as the bottom surface from a small one to a large one by changing the angle of the culture vessel according to the degree of cell growth. As a result, the bottom area can be increased to achieve efficient cell growth.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the culture vessel according to the first aspect, a step capable of increasing a bottom area immersed in the culture solution by increasing an amount of the culture solution stored therein is provided on the bottom surface. A culture vessel is provided.
According to the present invention, by increasing the amount of the culture solution as the cell growth progresses, the culture solution is stored over the step provided on the bottom surface, and as a result, the bottom area contributing to the cell culture Can be increased.
[0012]
The invention according to claim 5 is the culture vessel according to
According to this invention, the bottom area can be increased by disposing the bottom surface along the relative movement direction of the two container pieces and relatively moving the positions of the two container pieces. At this time, since the gap is maintained in a sealed state by the sealing means disposed between the container pieces, the leakage of the culture solution inside is prevented.
[0013]
The invention according to claim 6 is the culture vessel according to claim 5, wherein the container piece comprises a cylinder and a piston fitted to the cylinder, and the sealing means is provided between the cylinder and the piston. Provided is a culture vessel which is a seal member to be arranged.
According to the present invention, the internal volume of the container can be increased by moving the piston fitted to the cylinder in the cylinder. Therefore, by disposing the bottom surface along the movement direction of the piston, the bottom area can be enlarged by the movement of the piston. In addition, the sealing member disposed between the cylinder and the piston prevents the culture solution or the like from leaking from the inside of the culture vessel.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Before describing the culture vessel according to each embodiment of the present invention, a manufacturing process of a bone filling body as a living tissue filling body will be schematically described. In order to produce a bone filling, as shown in FIG. 15, first, bone marrow fluid is collected from a patient's iliac bone or the like. The collected bone marrow fluid is centrifuged and swirled to extract bone marrow cells having a high specific gravity.
[0015]
The extracted bone marrow cells are put into a culture vessel together with a previously prepared medium and mixed. A portion of the medium is removed and sent for infection testing.
Thereafter, the mixed bone marrow fluid and culture medium are maintained under culture conditions such as a predetermined temperature (for example, 37 ± 0.5 ° C.) and a CO 2 concentration (for example, 5%), so that constant culture conditions are maintained for a predetermined time. The cells are primarily cultured in. At a predetermined exchange time during the culturing of the cells, the medium is discarded from the inside of the culture vessel. Then, the medium is mixed again, and the culturing step is repeated and continued. A portion of the discarded medium is sent for infection testing.
[0016]
After a predetermined culture period is over, after the medium is discarded from the culture vessel, a protease such as trypsin is charged and mixed into the culture vessel. As a result, the mesenchymal stem cells attached to and grown on the bottom surface of the culture container are detached from the bottom surface of the main culture container. The mesenchymal stem cells thus detached are extracted by being subjected to a centrifugal separator.
[0017]
The extracted mesenchymal stem cells are mixed in a culture vessel in which a bone filling material and an appropriate medium have been charged after the cell number is adjusted. In practice, mesenchymal stem cells are attached to a bone substitute and injected into a medium. Then, in the same manner as described above, the mixed mesenchymal stem cells and the medium are maintained at culture conditions such as a predetermined temperature (for example, 37 ± 0.5 ° C.) and a CO 2 concentration (for example, 5%). The cells are subcultured under a constant culture condition for a predetermined time.
[0018]
In the secondary culture step as well, as in the primary culture step, the medium is changed periodically, and a part of the medium to be supplied and a part of the medium to be discarded are each sent for an infection test. Then, after a lapse of a predetermined culture period, sample extraction for quality inspection and infection inspection for shipping is performed, and the manufactured bone replacement material is sealed and provided as a product.
[0019]
The culture vessel according to each embodiment of the present invention described below is mainly used in the primary culture step among the culture steps described above, but may be used in the secondary culture step.
As shown in FIG. 1, the
[0020]
The operation of the thus-configured
When primary culture of mesenchymal stem cells is performed using the
This makes it possible to prepare a comfortable spatial culture environment that is neither too wide nor too narrow for mesenchymal stem cells, and allows mesenchymal stem cells to grow efficiently.
[0021]
Instead of the above-described
[0022]
Next, a
The
[0023]
Each of the
[0024]
According to the
[0025]
Thereby, similarly to the
[0026]
Next, a
The
In the figure,
[0027]
According to the
[0028]
Next, a
As shown in FIG. 7, the
[0029]
The case where the mesenchymal stem cells are cultured using the
First, at the beginning of the culture start, culture is performed by supplying a culture solution up to level A so that only the lowermost bottom surface indicated by
[0030]
Next, in a state where the mesenchymal stem cells have proliferated to some extent, culture is performed by supplying a culture solution to level B so as to be immersed to the
[0031]
In the culture container according to the present embodiment, by increasing the amount of medium to be stored on the bottom surface having the plurality of
[0032]
Further, in the culture vessel according to the present embodiment, a plurality of steps are provided at one place on the bottom surface of the culture vessel. Instead, as shown in FIGS. 9 and 10, the steps are formed one step lower. A plurality of
[0033]
Also, instead of the step extending in the vertical direction as shown in FIG. 7, as shown in FIG. 10, the bottom surfaces 37 and 38 with height differences are connected by a
In addition, as shown in FIG. 11, the lower bottom surface may be a relatively narrow groove-shaped
[0034]
Next, a
As shown in FIG. 12, the
[0035]
In order to culture mesenchymal stem cells using the
[0036]
Next, after a predetermined culture period has elapsed, the compartment in the
[0037]
In the
[0038]
Alternatively, a plurality of
[0039]
Next, a
The
[0040]
The case where the mesenchymal stem cells are cultured using the
First, in the initial stage of the start of culture, as shown in FIG. 13A, culture is performed with the narrowest
[0041]
Next, after the culturing has progressed for a predetermined culturing period, as shown in FIG. 13B, the culturing is performed with the
[0042]
As described above, according to the
[0043]
In addition, in the said embodiment, although the
[0044]
In each of the above embodiments, only the culture step of culturing mesenchymal stem cells while increasing the bottom area has been described, but actually, the
[0045]
The step of detaching the mesenchymal stem cells from the bottom surface of the
[0046]
The temperature-responsive treatment is performed by immobilizing a temperature-responsive polymer poly (N-isopropylacrylamide) with a covalent bond. The region subjected to the temperature responsive treatment has a boundary temperature of 32 ° C., above which a weak hydrophobicity similar to that of a commercially available cell culture vessel is exhibited, but a high hydrophilicity is obtained by cooling the temperature below the boundary temperature. Is an area which comes to exhibit. Therefore, for example, by culturing at 37 ° C. and then cooling to 32 ° C. or lower, the inner surfaces of the
In this way, the mesenchymal stem cells can be expanded in a
[0047]
In each of the above embodiments, the open-type and sealed-type containers are separately illustrated and described. However, the present invention is not limited to this, and both types of containers may be adopted in each embodiment. it can.
The number and height of the steps on the bottom surface of the
[0048]
Further, in each of the above-described embodiments, bone was used as an example of a biological tissue, and a case where mesenchymal stem cells extracted from bone marrow fluid were cultured was described. It may be. The cells are not limited to mesenchymal stem cells, and can be used for culturing somatic cells such as ES cells, somatic stem cells, bone cells, chondrocytes, and nerve cells.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the culture container according to the present invention, the cells grown in a single container can provide a bottom surface having a bottom area that gradually increases with growth, This provides an effect that a comfortable culture environment is provided to the cells to promote efficient growth, and a required amount of cells can be obtained quickly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a culture vessel according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the culture vessel of FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a modified example of the culture vessel of FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a culture vessel according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the culture vessel of FIG.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a culture container according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a culture vessel according to a fourth embodiment of the present invention.
8 is a longitudinal sectional view showing a modification of the culture vessel of FIG.
FIG. 9 is a plan view showing another modified example of the culture container of FIG. 7;
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing the culture container of FIG. 9;
FIG. 11 is a plan view showing another modification of the culture vessel of FIG.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a culture vessel according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing a culture vessel according to a sixth embodiment of the present invention, divided for each culture state.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing a modification of the culture vessel of FIG.
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a culture step in which a culture vessel according to each embodiment of the present invention is used.
[Explanation of symbols]
1, 10, 20, 30, 40, 50, 60
21 cylinders (container pieces)
22 piston (container piece)
39
Claims (10)
細胞を成長させる底面の面積を拡大可能な培養容器。A culture vessel for culturing cells growing along the bottom surface,
A culture vessel that can expand the area of the bottom surface for growing cells.
前記密封手段が、シリンダとピストンとの間に配されるシール部材である請求項5に記載の培養容器。The container piece comprises a cylinder and a piston fitted to the cylinder,
The culture vessel according to claim 5, wherein the sealing means is a seal member disposed between the cylinder and the piston.
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