JP2006345728A

JP2006345728A - 細胞回収装置とその作動方法

Info

Publication number: JP2006345728A
Application number: JP2005173514A
Authority: JP
Inventors: Koka Rin; 孔華林; Takeshi Moriyama; 剛森山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】生体内に存在する間葉系幹細胞等の目的細胞をより簡易に、かつ、効率的に回収して、患者に係る負担を軽減する細胞回収装置とその作動方法を提供する。
【解決手段】表面に目的細胞を特異的に吸着させる材質、特に、フィブロネクチンまたはＣＤ３４抗体からなるコーティング３を施した磁性微粒子２からなる細胞回収装置１を提供する。また、生体内に配置された細胞回収装置のコーティングにより、磁性微粒子の表面に目的細胞を吸着するステップと、生体外の所定箇所から作用させた磁界に応じて磁界吸着力を発生させ、前記所定箇所近傍に集合させるステップとを含む細胞回収装置の作動方法を提供する。
【選択図】図１

Description

この発明は、生体内の目的細胞を回収するのに用いられる細胞回収装置とその作動方法に関するものである。

近年、いわゆる再生医療において、術後の生体組織における欠損部の修復速度を高めるために、患者から採取した骨髄液等から間葉系幹細胞を取り出して、βリン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）やハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）等の生体組織補填材とともに培養することにより、培養骨に代表される生体組織補填体を製造することが提案されている。生体組織補填体は、移植時に、すでに生体組織補填材を足場にして増殖した多くの間葉系幹細胞を含んでいるので、手術後に体内で細胞を増殖させる方法と比較すると、自家組織に置換されるまでの日数を大幅に短縮することができる（例えば、非特許文献１参照。）。

植村他２名，「生分解性β−ＴＣＰ多孔材料を用いた骨におけるティッシュエンジニアリング−生体内で強度を増す新しい材料オスフェリオン−」，メディカル朝日，朝日新聞社，２００１年１０月１日，第３０巻，第１０号，ｐ．４６−４９

しかしながら、患者の骨髄液内に含まれている間葉系幹細胞は極微量である。このため、患者から大量の骨髄液を採取することが必要となり、患者にかかる負担が大きいという不都合がある。さらに、生体組織補填体を製造するには、一般に、まず、患者の骨髄液を培養容器内で一次培養して内部に含まれている間葉系幹細胞を必要細胞数まで増加させる必要がある。しかし、骨髄液内には、間葉系幹細胞の成長を阻害する血球成分等も含まれているため、培養容器への投入前に遠心分離等により血球成分を除去する作業が必要である。また培養容器内における培養過程において、成長した間葉系幹細胞は、少なくとも１回以上、培養容器から剥がされて、さらに大きな培養容器に移し替えられる必要がある。したがって、必要細胞数の間葉系幹細胞を得るまでに相当の手間と時間を要するという問題がある。

本発明は、生体内に存在する間葉系幹細胞等の目的細胞をより簡易に、かつ、効率的に回収して、患者に係る負担を軽減することができる細胞回収装置とその作動方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、表面に目的細胞を特異的に吸着させる材質からなるコーティングを施した磁性微粒子からなる細胞回収装置を提供する。
本発明に係る細胞回収装置が生体内に配置されると、表面に設けられたコーティングの作用により、生体内に存在している目的細胞が、血球細胞や他の不要細胞から分離されて特異的に吸着される。その後、生体外に磁石を配置して生体内に向けて磁界を作用させることにより、磁性微粒子に磁気吸引力を発生させて、目的細胞を吸着した磁性微粒子を磁石の方向に引き寄せて集めることができる。その結果、例えば、生体の表面から注射針を刺して吸引するだけで、特異的に集められた目的細胞を容易に回収することができる。

上記発明においては、前記コーティングがフィブロネクチンまたはＣＤ３４抗体からなることとしてもよい。
コーティングをフィブロネクチンにより構成することで、生体内において間葉系幹細胞を特異的に分離し吸着させることができ、また、コーティングをＣＤ３４抗体により構成することで、造血幹細胞を特異的に分離し吸着させることができる。

また、本発明は、上記細胞回収装置の作動方法であって、生体内に配置された細胞回収装置のコーティングにより、磁性微粒子の表面に目的細胞を吸着させるステップと、生体外の所定箇所から作用させた磁界に応じて磁気吸引力を発生させ、前記所定箇所近傍に集合させるステップとを含む細胞回収装置の作動方法を提供する。

本発明によれば、磁性微粒子表面のコーティングの作用により目的細胞を特異的に吸着させることによって、他の不要細胞や血球成分等から目的細胞を分離することができる。その後、生体外の所定箇所から作用させた磁界によって磁性微粒子に磁気吸引力を発生させ、集合させることで、所定箇所において容易に目的細胞を回収することができる。

本発明によれば、生体内に存在する目的細胞を、他の不要細胞や血球成分等から分離して効率的に回収することができ、多量の骨髄液の採取を不要として、患者にかかる負担を低減するとともに、培養工程の時間と手間およびコンタミネーションの発生の可能性を低減することができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る細胞回収装置１とその作動方法について、図１〜図５を参照して説明する。
本実施形態に係る細胞回収装置１は、生体内において、あるいは、生体外に取り出された骨髄液等の体液内から目的細胞を分離して回収する装置であって、図１に示されるように、磁性材料からなる微粒子（磁性微粒子）２の表面に、例えばフィブロネクチンのような目的細胞を特異的に吸着させる材質からなるコーティング３を施すことにより構成されている。

磁性微粒子２は、例えば、Ｆｅ_３Ｏ_４等の磁性金属材料からなり、その平均粒径は、略５ｎｍ〜１００ｎｍである。
フィブロネクチンからなるコーティング３は、特に、間葉系幹細胞を特異的に吸着する性質を有している。

このように構成された本実施形態に係る細胞回収装置１の作動方法および本実施形態に係る細胞回収装置１を用いた目的細胞の回収方法について以下に説明する。
本実施形態に係る細胞回収装置１を所定の液体（例えば生理食塩水）とともにシリンジ４内に収容し、図２に示されるように、注射針５を皮膚に刺して経皮的に生体Ａ内に注入する。生体Ａ内の注入箇所は、その目的により異なるが、例えば、血管内に注入する場合について説明する。

本実施形態に係る細胞回収装置１が血管内に注入されると、細胞回収装置１は、血液とともに血管内を流動し、図３に示されるように、生体Ａの全身を循環するようになる。細胞回収装置１は、その表面にフィブロネクチンからなるコーティング３を備えているので、コーティング３の作用により、血管内において末梢血内に含有されている間葉系幹細胞が吸着され、その表面に付着させた状態で血管内を流通させられる。

そして、所定時間経過後に、生体Ａ外の所定箇所、例えば、前腕に、比較的強力な磁石６を接触配置する。
本実施形態に係る細胞回収装置１は、磁性微粒子２により構成されているので、磁石６により生体Ａ内に形成される磁界Ｂの作用により、磁性微粒子２に磁気吸引力が発生し、図４に示されるように、磁石６の磁界Ｂが強くなる方向に移動させられる。その結果、比較的長い時間にわたって磁石６を配置した状態に維持することにより、全身の血管を循環して、それぞれ間葉系幹細胞を吸着した磁性微粒子２が、磁石６により形成されている磁界Ｂ内を通過させられる際に磁界Ｂによって捕らえられ、磁石６の近傍の領域Ｃに集合するように作動する。

そして、図５に示されるように生体Ａ表面に接触させていた磁石６を外し、その位置近傍の細胞回収装置１が集合している領域Ｃに、シリンジ４の注射針５を刺して吸引することによって、集合した細胞回収装置１を間葉系幹細胞とともに、簡易に経皮的に回収することができる。この場合に、吸引される体液内には、他の血球細胞や不要細胞から分離された間葉系幹細胞が多く含まれることになる。したがって、骨髄液を多量に採取することなく、多量の間葉系幹細胞を入手することができ、患者にかかる負担を大幅に軽減することができる。また、多量の間葉系幹細胞を入手できるので、培養工程を単純化でき、必要細胞数までの培養時間を短縮することができるという利点がある。

本実施形態においては、細胞回収装置１を含む液体を血管内に注入することとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、骨髄内に注入することで、骨髄内において間葉系幹細胞を回収することができる。また、磁性微粒子２の表面にフィブロネクチンからなるコーティング３を施す場合について説明したが、これに代えて、ＣＤ３４抗体からなるコーティング３を施すこととしてもよい。このようにすることで、造血幹細胞を目的細胞として効率的に収集することが可能となる。

また、集合した間葉系幹細胞をシリンジ４により経皮的に回収し、その後培養する場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、生体Ａ内の環境は、生体Ａ外における培養容器内の環境と同等以上に細胞が成長し易い環境である。したがって、細胞回収装置１を注入してその表面に細胞を付着させた後は、しばらく生体Ａ内に放置しておくことが好ましく、これにより、特別な培養工程を経ることなく、あるいは、特別な培養装置を用意することなく、収集した細胞を培養して増殖させることができる。そして、この後に収集した細胞を回収することで、その後の培養工程を省略あるいは培養工程に要する時間と手間を削減することが可能となる。

また、集合した間葉系幹細胞をシリンジ４により経皮的に回収する場合について説明したが、これに代えて、例えば、患部が表皮に近い場合、患部近傍の表皮に磁石６を宛うことで、集めた間葉系幹細胞を患部に集合させることができる。したがって、シリンジ４等によって一旦回収した後に再度患部に注射する場合と比較して、患者の侵襲を少なくして患者の負担を軽減することができる。

本発明の一実施形態に係る細胞回収装置を示す縦断面図である。図１の細胞回収装置を生体内に注入する操作を説明する図である。図１の細胞回収装置が生体内に注入された後の作用を説明する図である。生体内に注入され目的細胞を特異的に付着させた細胞回収装置を磁石により集合させる状態を説明する図である。目的細胞が集合した領域にシリンジの注射針を刺して回収する状態を説明する図である。

符号の説明

Ａ生体
Ｂ磁界
１細胞回収装置
２磁性微粒子
３コーティング

Claims

表面に目的細胞を特異的に吸着させる材質からなるコーティングを施した磁性微粒子からなる細胞回収装置。
前記コーティングがフィブロネクチンまたはＣＤ３４抗体からなる請求項１に記載の細胞回収装置。
請求項１または請求項２に記載の細胞回収装置の作動方法であって、
生体内に配置された細胞回収装置のコーティングにより、磁性微粒子の表面に目的細胞を吸着させるステップと、
生体外の所定箇所から作用させた磁界に応じて磁気吸着力を発生させ、前記所定箇所近傍に集合させるステップとを含む細胞回収装置の作動方法。