JP2007097407A - Cell production method and cell culture apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動物細胞を培養して動物細胞を製造する方法に関するものであり、特に付着依存性の高い細胞の製造に適するものである。また本発明は、細胞培養装置に関するものである。 The present invention relates to a method for producing animal cells by culturing animal cells, and is particularly suitable for producing cells with high adhesion dependency. The present invention also relates to a cell culture device.
動物細胞の培養技術は、バイオテクノロジー分野における重要な技術の一つである。例えば種々のタンパク医薬が組み換え動物細胞を培養することによって生産されている。
一方、近年、いわゆる再生医療が注目され、実用化に向けて日々研究が行われている。ここで再生医療とは、体の一部が死滅したり失われてしまった様な場合に、細胞を利用してその失われた機能の取り戻しを図る医療である。
再生医療の実用化や実験研究には、幹細胞等の動物細胞の培養が欠かせない。ここで近年、人の骨髄組織中に、骨芽細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、筋肉細胞(心筋・骨格筋)等に分化する能力を持つ間葉系幹細胞が存在することが報告されており、研究者の間では、この間葉系幹細胞を如何にして培養するかという点に注目が集まっている。
Animal cell culture technology is one of the important technologies in the biotechnology field. For example, various protein drugs are produced by culturing recombinant animal cells.
On the other hand, in recent years, so-called regenerative medicine has attracted attention, and researches are being carried out daily for practical use. Here, regenerative medicine is medical care that uses cells to restore the lost function when a part of the body is killed or lost.
Culture of animal cells such as stem cells is indispensable for practical application of regenerative medicine and experimental research. Recently, it has been reported that mesenchymal stem cells having the ability to differentiate into osteoblasts, chondrocytes, adipocytes, muscle cells (myocardial / skeletal muscle), etc. are present in human bone marrow tissue, Researchers are attracting attention as to how these mesenchymal stem cells are cultured.
ここで間葉系幹細胞は、付着依存性があり、壁面等に付着した状態で増殖・分化する性質を持つので、間葉系幹細胞の培養は例えば次の方法によって行うことができる。
即ち人体から取り出した骨髄液から間葉系幹細胞を分離し、これをフラスコ内に培地と共に入れる(播種)。なお間葉系幹細胞は市販されているが、提供者の同意を得て当該提供者から採取する場合もある。
そして細胞をフラスコの底面に付着した状態で増殖させる。細胞は、二次元的に増殖し、フラスコ底面を覆ってゆく。
フラスコ底面に培養可能な余地面積が少なくなると、トリプシン等によって細胞を剥離・分離し、新たなフラスコに分離した間葉系幹細胞を播種し、増殖させてゆく。
この方法では、フラスコ底面からの細胞の剥離や、新たなフラスコへの播種に手間が掛かる。またこれらの作業は、多くの場合、手作業で行われるので作業中にコンタミネーションが起こる危険がある。
Here, the mesenchymal stem cells have adhesion dependency and have the property of proliferating and differentiating while attached to the wall surface or the like. Therefore, the mesenchymal stem cells can be cultured by the following method, for example.
That is, mesenchymal stem cells are separated from the bone marrow fluid removed from the human body and placed in a flask together with the medium (seeding). Although mesenchymal stem cells are commercially available, they may be collected from the provider with the consent of the provider.
The cells are then allowed to grow while attached to the bottom of the flask. The cells grow in two dimensions and cover the bottom of the flask.
When there is less room for culturing on the bottom of the flask, the cells are detached and separated by trypsin or the like, and the separated mesenchymal stem cells are seeded and grown in a new flask.
In this method, it takes time to detach the cells from the bottom of the flask and to inoculate a new flask. Also, since these operations are often performed manually, there is a risk of contamination during the operation.
上記したフラスコを使用する方法に代わって、培養バッグを使用する方法が特許文献1,2に開示されている。
特許文献1,2に開示された方法は、ガス透過性を有する樹脂で作られた培養バッグを使用するものである。特許文献1,2に開示された方策では、培養バッグの中に培地と共に細胞を播種し、培養バッグの内面に細胞を接着させて増殖させる。
The methods disclosed in
特許文献1,2に開示された方策によると、培養バッグの内面に細胞が接着して増殖するので、フラスコを使用する方法に比べてより効率のよい培養が期待できる。
しかしながら、本発明者らの実験によると、培養バッグの部位によって回収される細胞の量にばらつきがあり、全体的な収量は少ないものであった。
即ち培養バッグを縦置き(つり下げ状態)にして細胞を培養すると、培養バッグの底部側に細胞が集中的に増殖し、上部側からは少しの細胞しか回収することができない。
また培養バッグを平置きにして細胞を培養すると、天側となった壁面と地側となった壁面との間で収量に大きな開きがあった。具体的には、地側となった壁面には増殖した細胞が付着していたが、天側となった壁面には少しの細胞しか付着していなかった。
According to the measures disclosed in
However, according to the experiments by the present inventors, the amount of cells collected varies depending on the site of the culture bag, and the overall yield was small.
That is, when cells are cultured with the culture bag placed vertically (suspended), the cells grow intensively on the bottom side of the culture bag, and only a few cells can be recovered from the top side.
When cells were cultured with the culture bag placed flat, there was a large difference in yield between the top wall and the ground wall. Specifically, the proliferated cells were attached to the wall on the ground side, but only a few cells were attached to the wall on the top side.
そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、より多くの収量が期待できる細胞製造方法を開発することを課題とするものである。併せて本発明は、細胞を効率よく培養することができる細胞培養装置の開発を課題とするものである。 Thus, the present invention focuses on the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to develop a cell production method that can expect a higher yield. In addition, an object of the present invention is to develop a cell culture apparatus that can efficiently culture cells.
上記した課題を解決するための請求項1に記載の発明は、細胞が播種された培地で満たされた培養容器を使用し、前記培養容器内で細胞を培養する細胞の製造方法において、培養容器の一部又は全部がガス透過性樹脂で作られており、培養容器の姿勢を特定の姿勢に維持した状態で静置させる工程と、培養容器の姿勢を変更する工程と、姿勢変更後にさらに静置させる工程を有することを特徴とする細胞製造方法である。
The invention according to
本発明の細胞製造方法では、培養容器の一部又は全部がガス透過性樹脂で作られているから、培養容器を密閉状態にして細胞を培養することができる。また本発明では、培養容器の姿勢を特定の姿勢に維持した状態で静置させる工程を有し、この時に播種された細胞が沈下し、当該姿勢における下部側に細胞が接着する。
さらに本発明の細胞製造方法では、培養容器の姿勢を変更する工程と、姿勢変更後にさらに静置させる工程を有する。そのため変更後の姿勢で細胞が沈下し、当該姿勢における下部側に細胞が接着する。そのため本発明の細胞製造方法では、より多くの容器表面に細胞が接着し、培養容器の内面を有効に利用することができる。
培地に播種される細胞は、何らかの前処理が施されている場合が多いが、例えば骨髄液等をそのまま培地に入れてもよい。
In the cell production method of the present invention, since part or all of the culture vessel is made of a gas permeable resin, cells can be cultured with the culture vessel sealed. Moreover, in this invention, it has the process of leaving still in the state which maintained the attitude | position of the culture container in the specific attitude | position, the cell seed | inoculated at this time sinks, and a cell adheres to the lower part side in the said attitude | position.
Furthermore, the cell production method of the present invention includes a step of changing the posture of the culture container and a step of allowing the culture vessel to stand still after the posture change. Therefore, the cells sink in the changed posture, and the cells adhere to the lower side in the posture. Therefore, in the cell production method of the present invention, cells adhere to more container surfaces, and the inner surface of the culture container can be used effectively.
The cells to be seeded in the medium are often subjected to some pretreatment, but for example, bone marrow fluid or the like may be put in the medium as it is.
請求項2に記載の発明は、細胞が播種された培地で満たされた培養容器を使用し、前記培養容器内で細胞を培養する細胞の製造方法において、培養容器の一部又は全部がガス透過性樹脂で作られており、培養容器を反転する姿勢変更工程を含むことを特徴とする細胞製造方法である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a cell using a culture container filled with a medium in which cells are seeded, and culturing the cells in the culture container. It is a cell manufacturing method characterized by including the attitude | position change process which is made with an adhesive resin and inverts a culture container.
本発明の細胞製造方法では、培養容器を反転する姿勢変更工程を含むので、培養容器を反転した状態で下部に位置する部位の壁面にも細胞を接着することができる。 Since the cell manufacturing method of the present invention includes a posture changing step of inverting the culture container, the cells can be adhered to the wall surface of the portion located in the lower part while the culture container is inverted.
請求項3に記載の発明は、培養容器は大面積の表裏面を持つことを特徴とする請求項1又は2に記載の細胞製造方法である。
The invention according to
本発明の細胞培養方法では、培養容器は大面積の表裏面を持つ。そのため沈下した細胞が大面積の内面に接着する。 In the cell culture method of the present invention, the culture container has a large and front surface. Therefore, the settled cells adhere to the inner surface of a large area.
請求項4に記載の発明は、培養容器内は実質的に培地で満たされていて気相は存在しないことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の細胞製造方法である。
The invention according to claim 4 is the method for producing cells according to any one of
本発明の細胞製造方法では、培養容器の中に気相が存在しないので、培養容器の姿勢を変更する際や反転する際に接着した細胞が気相に晒されることがない。 In the cell production method of the present invention, since the gas phase does not exist in the culture container, the adhered cells are not exposed to the gas phase when the posture of the culture container is changed or reversed.
請求項5に記載の発明は、細胞が播種された培地で満たされた培養容器を使用し、前記培養容器の内表面の一部又は全部に細胞を付着させて細胞を培養する細胞の製造方法において、培養容器の一部又は全部がガス透過性樹脂で作られており、培養容器内は実質的に培地で満たされていて気相は存在せず、培養中に培養容器の姿勢を変更して細胞を付着させる内表面の略全部が一旦下方向となる様にすることを特徴とする細胞製造方法である。
The invention according to
本発明の細胞製造方法では、培養中に培養容器の姿勢を変更して細胞を付着させる内表面の略全部が一旦下方向となる様にする。そのため希望する面に細胞を接着させることができる。また培養容器の中に気相が存在しないので、培養容器の姿勢を変更する際に接着した細胞が気相に晒されることがない。 In the cell production method of the present invention, the posture of the culture vessel is changed during the culture so that substantially all of the inner surface to which the cells are attached is once downward. Therefore, cells can be adhered to the desired surface. In addition, since there is no gas phase in the culture vessel, the adhered cells are not exposed to the gas phase when the posture of the culture vessel is changed.
請求項6に記載の発明は、細胞が播種された培地で満たされた培養容器を使用し、前記培養容器内で細胞を培養する細胞の製造方法において、培養容器の一部又は全部がガス透過性樹脂で作られており、培養容器内は実質的に培地で満たされていて気相は存在せず、培養中に培養容器の姿勢を変更して培養容器の略全ての内表面が一旦下方向となる様にすることを特徴とする細胞製造方法である。
The invention according to
本発明の細胞製造方法では、培養中に培養容器の姿勢を変更して培養容器の略全ての内表面が一旦下方向となる様にする。そのため略全ての内表面に細胞を接着させることができる。また培養容器の中に気相が存在しないので、培養容器の姿勢を変更する際に接着した細胞が気相に晒されることがない。 In the cell production method of the present invention, the posture of the culture vessel is changed during the culture so that almost all the inner surface of the culture vessel is once downward. Therefore, cells can be adhered to almost all inner surfaces. In addition, since there is no gas phase in the culture vessel, the adhered cells are not exposed to the gas phase when the posture of the culture vessel is changed.
請求項7に記載の発明は、培養容器は常時は静置させていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の細胞製造方法である。
The invention according to
本発明の細胞培養方法では、培養容器は常時は静置させている。そのため培養される細胞が刺激されず、細胞が傷むことがない。 In the cell culture method of the present invention, the culture vessel is always left stationary. Therefore, the cultured cells are not stimulated and the cells are not damaged.
請求項8に記載の発明は、培養容器の表裏面の一方を天方向に向け、他方を地方向に配置して姿勢を保つ第一静置工程を実施し、培養容器の地方向の内面に細胞が接着した後に姿勢変更工程を実施して培養容器の表裏面を天地反転し、さらに天地反転後の姿勢を保つ第二静置工程を実施することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の細胞製造方法である。
In the invention according to
本発明の細胞製造方法では、培養容器の表裏面の一方を天方向に向け、他方を地方向に配置して姿勢を保つ第一静置工程を実施するので、地方向となった内表面に細胞を接着させることができる。また培養容器の地方向の内面に細胞が接着した後に姿勢変更工程を実施して培養容器の表裏面を天地反転し、さらに天地反転後の姿勢を保つので、この反転後に地方向となった側の内表面にも細胞を接着させることができる。 In the cell production method of the present invention, the first stationary step is performed in which one of the front and back surfaces of the culture container is oriented in the celestial direction and the other is arranged in the ground direction to maintain the posture. Cells can be allowed to adhere. In addition, after the cells adhere to the inner surface of the culture vessel, the posture change process is performed to invert the front and back surfaces of the culture vessel, and the posture after the inversion is maintained. Cells can be adhered to the inner surface of the cell.
請求項9に記載の発明は、培養容器は袋状であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の細胞製造方法である。
The invention according to claim 9 is the method for producing cells according to any one of
「袋状」とはバッグを含む概念である。本発明の培養容器は、袋状であるから、収納場所を要さない。また輸送も便利である。 “Bag shape” is a concept including a bag. Since the culture container of the present invention has a bag shape, no storage space is required. Transportation is also convenient.
請求項10に記載の発明は、培養容器の内面は親水性であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の細胞製造方法である。
The invention according to
本発明の細胞培養方法では、培養容器の内面が親水性であるから細胞が接着しやすい。 In the cell culture method of the present invention, the cells are easily adhered because the inner surface of the culture vessel is hydrophilic.
請求項11に記載の発明は、播種される細胞は付着依存性細胞であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の細胞製造方法である。
The invention according to
請求項12に記載の発明は、細胞が播種された培地で満たされた培養容器を使用し、前記培養容器内で細胞を培養する細胞の製造方法において、培養容器は袋状であってその一部または全部がガス透過性樹脂で作られており、培養容器の内面は親水性であり、培養容器内は実質的に培地で満たされていて気相は存在せず、播種される細胞は付着性細胞であり、培養容器の表裏面の一方を天方向に向け、他方を地方向に配置して姿勢を保つ第一静置工程を実施し、培養容器の地方向の内面に細胞が接着した後に姿勢変更工程を実施して培養容器の表裏面を天地反転し、さらに天地反転後の姿勢を保つ第二静置工程を実施して新たに地方向となった培養容器の内面に細胞を接着させることを特徴とする細胞製造方法である。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a cell manufacturing method in which a culture container filled with a medium seeded with cells is used, and the cells are cultured in the culture container. Part or all is made of gas permeable resin, the inner surface of the culture vessel is hydrophilic, the inside of the culture vessel is substantially filled with medium, there is no gas phase, and the seeded cells adhere The cell is adhered to the inner surface of the culture container in the first direction, with one of the front and back surfaces of the culture container facing upwards and the other placed in the ground direction to maintain the posture. Attach the cells to the inner surface of the culture vessel that has become the new ground by performing a posture change process to reverse the top and bottom of the culture vessel upside down and then perform a second standing step to maintain the posture after the top and bottom inversion It is a cell manufacturing method characterized by making it carry out.
本発明の細胞培養方法は、前述した各発明の特徴部分を取り入れたものであり、より多くの容器内表面に細胞が接着し、培養容器の内面を有効に利用することができる。 The cell culture method of the present invention incorporates the features of each of the above-described inventions, and the cells adhere to more inner surfaces of the container, so that the inner surface of the culture container can be used effectively.
また製造装置に関する請求項13に記載の発明は、細胞が播種された培地で満たされた培養容器を保持する保持手段と、培養容器の姿勢を変更する姿勢変更手段を有することを特徴とする細胞培養装置である。 The invention according to claim 13 relating to the production apparatus has a holding means for holding a culture container filled with a medium seeded with cells, and a posture changing means for changing the attitude of the culture container. It is a culture device.
本発明の細胞培養装置は、培養容器の姿勢を変更する姿勢変更手段を有するので、培養容器内面の多くの面積部分に細胞を接着させることができる。
姿勢変更手段には、例えば培養容器を短時間の内に天地反転するものや、揺動するもの、長時間をかけてゆっくりと回転させるもの、転がすもの等が考えられる。
Since the cell culture device of the present invention has posture changing means for changing the posture of the culture vessel, the cells can be adhered to many areas on the inner surface of the culture vessel.
As the posture changing means, for example, a culture vessel that can be turned upside down within a short time, a rocking device, a device that slowly rotates over a long time, a rolling device, and the like can be considered.
請求項14に記載の発明は、細胞が播種された培地で満たされた培養容器を保持する保持手段と、培養容器の姿勢を天地反転する姿勢反転手段を有することを特徴とする細胞培養装置である。 The invention according to claim 14 is a cell culture device comprising holding means for holding a culture container filled with a medium in which cells are seeded, and posture inversion means for reversing the attitude of the culture container upside down. is there.
本発明の細胞培養装置は、培養容器の姿勢を天地反転する姿勢反転手段を有するので、培養容器内面の天地両側に細胞を接着させることができる。 Since the cell culture device of the present invention has the posture reversing means for reversing the posture of the culture vessel upside down, the cells can be adhered to both sides of the culture vessel inner surface.
請求項15に記載の発明は、保持手段は、大面積の表裏面を持つ培養容器を保持可能であり、培養容器は表裏面の一方を天方向に向け、他方を地方向に向けて保持されることを特徴とする請求項13又は14に記載の細胞培養装置である。 In the invention according to claim 15, the holding means is capable of holding a culture container having a large front and back surface, and the culture container is held with one of the front and back surfaces facing the celestial direction and the other facing the ground direction. The cell culture device according to claim 13 or 14, wherein the device is a cell culture device.
本発明の細胞培養装置は、大面積の表裏面を持つ培養容器を利用することができ、この培養容器内面の両側に細胞を接着させることができる。 The cell culture device of the present invention can use a culture container having a large area front and back surfaces, and can adhere cells to both sides of the culture container inner surface.
請求項16に記載の発明は、保持手段は、培養容器の表裏面を通気可能な状態で培養容器を保持可能であることを特徴とする請求項13乃至15のいずれかに記載の細胞培養装置である。 The cell culture device according to any one of claims 13 to 15, wherein the holding means is capable of holding the culture container in a state where the front and back surfaces of the culture container can be vented. It is.
本発明の細胞培養装置では、培養容器の表裏面が通気可能な状態で保持されるので、培地に必要な酸素等を供給することができる。また炭酸ガスを取り込むことにより、水素イオン濃度を維持することもできる。 In the cell culture device of the present invention, since the front and back surfaces of the culture container are held in a state that allows ventilation, oxygen or the like necessary for the medium can be supplied. In addition, the hydrogen ion concentration can be maintained by incorporating carbon dioxide gas.
請求項17に記載の発明は、タイマー機能を備えた制御手段を備え、制御手段によって培養容器の表裏面の一方を天方向に向け、他方を地方向に向けた姿勢を一定時間維持し、その後姿勢反転手段によって培養容器の姿勢を天地反転し、さらの天地反転後の姿勢を一定時間維持することを特徴とする請求項14乃至16のいずれかに記載の細胞培養装置である。 The invention according to claim 17 comprises a control means having a timer function, and maintains a posture with one of the front and back surfaces of the culture vessel facing upward and the other facing the ground by the control means for a certain period of time, The cell culture device according to any one of claims 14 to 16, wherein the posture of the culture vessel is inverted upside down by the posture inversion means, and the posture after further upside down is maintained for a certain time.
本発明の細胞培養装置では、培養容器の表裏面の一方を天方向に向け、他方を地方向に向けた姿勢を一定時間維持するので、地方向となった内面に細胞を接着させることができる。また天地反転後の姿勢を一定時間維持するので、この時に地方向となった内面にも細胞を接着させることができる。本発明では、これらの一連の動作をタイマーで制御することができるので、細胞培養を自動化することができる。 In the cell culture device of the present invention, the posture in which one of the front and back surfaces of the culture vessel is directed to the top and the other is directed to the ground is maintained for a certain period of time, so that the cells can be adhered to the inner surface that has become the ground. . In addition, since the posture after turning upside down is maintained for a certain period of time, cells can be adhered to the inner surface which has become the ground direction at this time. In the present invention, since a series of these operations can be controlled by a timer, cell culture can be automated.
本発明の細胞製造方法では、培養容器の内面のより広い範囲に細胞を接着させることができるので、より大量の細胞を回収することができる。
また本発明の細胞培養装置は、細胞培養の機械化、自動化に寄与することができる効果がある。
In the cell production method of the present invention, cells can be adhered to a wider area on the inner surface of the culture container, so that a larger amount of cells can be recovered.
In addition, the cell culture device of the present invention is effective in contributing to mechanization and automation of cell culture.
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の細胞製造方法で使用する培養容器の斜視図である。図2は、図1の培養容器に培地を充填し、平置き状態においた状態を示す斜視図である。図3は、図2に示す状態における培養容器の断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view of a culture vessel used in the cell production method of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a state where the culture container of FIG. 1 is filled with a medium and placed in a flat state. FIG. 3 is a cross-sectional view of the culture vessel in the state shown in FIG.
本実施形態の細胞製造方法では、図1に示す様な培養容器1を使用する。
培養容器1は、袋状である。培養容器1は、後記する単層又は積層シートによって作られたものであり、平面視が長方形である。即ち培養容器1は、長方形のシートを二枚重ね、周囲を接合したものであり、4辺2,3,4,5を備え、各辺2,3,4,5においては、気密性を確保する様に二枚のシートが接合されている。従って培養容器1は、表面6と裏面7が大面積であり、側面は線状であって実質的に面積を持たない。
In the cell production method of this embodiment, a
The
培養容器1の短辺たる辺2には、孔8が設けられている。孔8は、培養後の細胞を取り出す際等に、培養容器1を吊り下げることができる様に設けられたものである。孔8は必須ではない。
A
また前記した辺2と対向する辺4には、短管10,11,12が取り付けられている。短管10,11,12は、培養容器1の内外を連通するものであり、培養容器1に培地を充填する際や、培地を取り替える際、或いは播種する際や、培地に添加物等を添加する際等に活用される。また短管10,11,12から培養後の細胞を取り出してもよい。
本実施形態では、長辺3,5は、接着されているが、一枚のシートを折り重ねて培養容器を製造してもよく、この場合には一方の辺だけが接合辺となる。
またシートを筒状に押し出して培養容器を製造してもよく、この場合には長辺3,5は接合面とはならない。
In the present embodiment, the
In addition, the culture vessel may be manufactured by extruding the sheet into a cylindrical shape, and in this case, the
前記した様に、培養容器1は、表面6と裏面7が大面積であり、側面は線状であって実質的に面積を持たないので、内部に培地を充填すると図2,3の様な状態となる。即ち、培養容器1の表裏面6,7の内、下側となった方は、床面に接触し、上側となった面は盛り上がる。
As described above, the
本実施形態の培養容器1は、ガス透過性を備えたシート素材によって作られている。また、培養容器1の内面は親水性である。このようなシート素材の例としては、ポリオレフィン系樹脂、及びエラストマーが挙げられる。さらに、ポリオレフィン系樹脂の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びエチレンプロピレンコポリマーが挙げられる。ポリスチレンを使用することもできる。
また、エラストマーの例としては、スチレンブタジエン熱可塑性樹脂が挙げられる。さらに、該シート素材は、2種類以上のポリマーの混合物であるポリマーアロイでもよい。該ポリマーアロイの例としては、ポリエチレンとポリプロピレンの混合物、スチレンブタジエン熱可塑性樹脂とエチレンプロピレンコポリマーの混合物、及び、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー(SEBS)とビニルアセテートとポリプロピレンの混合物が挙げられる。またさらに、細胞がより確実に付着できるように、培養容器1の内面は荷電処理されていてもよい。
The
Moreover, a styrene butadiene thermoplastic resin is mentioned as an example of an elastomer. Further, the sheet material may be a polymer alloy that is a mixture of two or more kinds of polymers. Examples of the polymer alloy include a mixture of polyethylene and polypropylene, a mixture of styrene butadiene thermoplastic resin and ethylene propylene copolymer, and a mixture of styrene-ethylene-butadiene-styrene block copolymer (SEBS), vinyl acetate and polypropylene. . Furthermore, the inner surface of the
次に本発明の細胞製造方法を工程を追って説明する。
図4は、本発明の細胞製造方法の各工程における培養容器内の様子を示す説明図である。図5は、本発明の他の実施形態における細胞製造方法の各工程における培養容器内の様子を示す説明図である。図6は、本発明のさらに他の実施形態における細胞製造方法の各工程における培養容器内の様子を示す説明図である。
Next, the cell production method of the present invention will be described step by step.
FIG. 4 is an explanatory view showing a state in the culture vessel in each step of the cell production method of the present invention. FIG. 5 is an explanatory view showing a state in the culture vessel in each step of the cell production method according to another embodiment of the present invention. FIG. 6 is an explanatory view showing the inside of the culture container in each step of the cell production method according to still another embodiment of the present invention.
本発明の細胞培養方法では、前述した培養容器1を使用し、準備段階として培養容器1に図4(a)の様に培地20を充填する。培地の充填は、短管10,11,12を利用する。ここで注意すべき事項は、培養容器1に空気が入らない様にする点である。即ち培養容器内は実質的に培地20で満たされていて気相は存在しない状態とする。
In the cell culture method of the present invention, the
そして図4(b)の様に培養容器1に細胞21を播種する。なお培地20に予め細胞を分散しておき、この培地を培養容器1に充填してもよい。播種される細胞は、何らかの前処理が施されるのが常態であるが、例えば採取された骨髄液等をそのまま入れる場合もある。
播種された細胞は、培養容器1内において拡散する。この時、細胞の拡散を助けるために培養容器1を揺らせてもよい。
この状態で培養容器1を平置きし、一定時間放置する。即ち大面積の表面6を天側に向け、裏面7を地側に向けて設置する。
なお培養容器1を平置きする床面22は、図3に示すように開口25を有し、通気性がある。従って培養容器1の下面側からも培養に必要な酸素等を取り込むことができる。また炭酸ガスを取り込むことにより、水素イオン濃度を維持することもできる。
And the
The seeded cells diffuse in the
In this state, the
The
培養容器1を平置き状態で設置し、その状態で静置する(第一静置工程)。第一静置工程の際には、培養容器1に極力振動等を与えない。
しばらく時間が経過すると、播種された細胞21が沈降し、図4(c)の様に地側の内壁面26に細胞が接する。そしてさらにしばらく時間が経過すると、細胞が内壁面26に接着する。この間の時間は、1時間から数日程度である。
The
After a while, the
上記した一定時間が経過した後、図4(d)の様に培養容器1を天地反転させる(姿勢変更工程)。即ち培養容器1を裏返し、大面積の表面6を地側に向け、裏面7を天側に向ける図4(e)。そして天地を逆転させた状態で静置する(第二静置工程)。第二静置工程の際にも、培養容器1に極力振動等を与えない。
After the predetermined time has elapsed, the
しばらく時間が経過すると、残余の細胞21が沈降し、図4(f)の様に地側の内壁面28に細胞が接する。即ち先程天側にあった面であって細胞が未接着の面に残余の細胞21が接着する。この間の時間についても、1時間から数日程度である。
After a while, the remaining
そしてその後、平置きした状態を維持させ、内壁面26,28に接着した細胞を増殖させる(増殖工程)。
この時、必要に応じて培地を入れ換える。また培養容器1が設置される環境を細胞の増殖に適するように環境を維持する。また増殖工程においては、培養容器1内の培地を移動させる場合もある。例えば培養容器1に悪影響を与えない程度の振動を与えたり、回転させたり傾斜させる場合がある。
本実施形態では、培養容器1の内面の略全域に細胞が接着しているので、細胞は培養容器1の内面全域で増殖する。
そして培養容器1内の細胞が充分に増殖したならば公知の手段によって培養容器1から細胞を取り出す。
After that, the flat state is maintained, and the cells adhered to the inner wall surfaces 26 and 28 are grown (growth process).
At this time, the medium is replaced as necessary. The environment is maintained so that the environment in which the
In the present embodiment, since cells adhere to substantially the entire inner surface of the
When the cells in the
以上説明した実施形態では、培養容器1を平置きした状態で細胞を増殖させたが、増殖工程における培養容器1の姿勢は任意である。
図5は、培養容器1を縦置きあるいはつり下げ状態に保持して細胞を増殖させた場合の説明図である。
In the embodiment described above, cells are grown in a state where the
FIG. 5 is an explanatory diagram when the cells are grown by holding the
また上記した実施形態では、第一静置工程及び第二静置工程は、いずれも細胞を接着させることだけを目的としており、比較的短い時間であるが、これらの時間を長くすることによってある程度細胞を増殖させてもよい。
図6は、第一静置工程及び第二静置工程の際に細胞を増殖させる例を示すものである。 即ち前記した実施形態と同様の培養容器1を使用し、培養容器1に図6(a)の様に培地20を充填し、さらに図6(b)の様に培養容器1に細胞21を播種する。そして培養容器1を平置きし、一定時間放置する(第一静置工程)。この時の時間は、前記した実施形態よりも長い。
In the above-described embodiment, the first stationary step and the second stationary step are both for the purpose of adhering cells only, and are relatively short times. However, by increasing these times to some extent, Cells may be grown.
FIG. 6 shows an example in which cells are grown during the first stationary step and the second stationary step. That is, the
その結果、播種された細胞21が沈降し、図6(c)の様に地側の内壁面26に細胞が接し、さらにしばらく時間が経過すると、細胞が内壁面26に接着する。そしてさらに時間が経過すると、図6(d)の様に地側の内壁面26に接着した細胞が増殖する。
As a result, the
上記した一定時間が経過した後、図6(e)の様に培養容器1を天地反転させる(姿勢変更工程)。そして天地を逆転させた状態で静置する(第二静置工程)。その結果、残余の細胞21が沈降し、図6(f)の様に地側の内壁面28に細胞が接し、接着する。
After the predetermined time has elapsed, the
そしてその後、一定の環境下で培養容器1を静置すると、内壁面26,28に接着した細胞が増殖し(増殖工程)、所望量の細胞を回収することができる。
After that, when the
また上記した実施形態では、培養容器1を一回だけ反転させて表裏面の両面に細胞を接着させたが、反転を二回以上行ってもよい。ただし反転を繰り返すと折角接着した細胞が剥がれる場合もあるので、過度に反転を繰り返すことは好ましくない。研究過程ではあるが、細胞によって接着しやすい細胞や剥がれやすい細胞があると予想される。反転や姿勢変更の回数や速度は、細胞の性質によって変更するべきである。
In the above-described embodiment, the
また上記した実施形態では、単に細胞を培養するだけに培養容器1を使用したが、培養容器1の中で細胞を分化誘導させてもよい。
一般に細胞の分化誘導を行う場合は、それ専用の培地を使用する。そこで培養容器1内で幹細胞を増殖しておき、培養容器1内の培地を分化誘導用培地に置換すれば単一の培養容器1を使用して分化誘導まで進めることができる。
In the above-described embodiment, the
In general, when cell differentiation is induced, a dedicated medium is used. Therefore, if stem cells are proliferated in the
また培養容器1等を二以上連結して使用してもよい。
Two or
次に、上記した細胞製造方法に使用する培養装置について説明する。
図7は、本発明の培養装置の第一の実施形態を示す斜視図である。図8は、図7に示す培養装置の載置台の断面斜視図であり、(a)は内部に培養容器が設置された状態を示し、(b)は内部に培養容器が無い状態を示す。図9は、図7に示す培養装置の動作を示すフローチャートである。
Next, the culture apparatus used for the cell manufacturing method described above will be described.
FIG. 7 is a perspective view showing a first embodiment of the culture apparatus of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional perspective view of the mounting table of the culture apparatus shown in FIG. 7, where (a) shows a state in which a culture vessel is installed inside, and (b) shows a state in which there is no culture vessel inside. FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the culture apparatus shown in FIG.
本実施形態の培養装置30は、載置台(保持手段)31と回転用モータ(姿勢反転手段)32によって構成されている。また載置台(保持手段)31は図示しないインキュベータに内蔵されており、雰囲気温度や雰囲気ガス温度を調整可能である。
The
載置台31は、平板状の台本体33と、台本体33の上に着脱自在に取り付けられた押さえ部材35によって構成されている。即ち台本体33は、平板状であり、その両端に回転軸39が取り付けられている。回転軸39は、軸受け36によって回転可能に支持されている。
押さえ部材35は、金網によって作られており、箱状をしている。押さえ部材35の形状は任意であり、例えば板状であってもよい。また帯やベルト状であって、台本体33の一部と当接するものであってもよい。
The mounting table 31 includes a plate-shaped
The pressing
台本体33の一部であって、押さえ部材35の取付け部位には開口が設けられ、金網37が設置されている。
回転用モータ32はギャードモータであり、極めて低速で回転する。
回転用モータ32は台本体33に設けられた回転軸39に接続されている。回転用モータ32は制御装置(制御手段)38によって駆動・停止が切り換えられる。
制御装置(制御手段)38は図示しないCPU等を内蔵し、タイマー機能を備える。
本実施形態の培養装置30では、図1に示す様な培養容器1を台本体33の中央に設置し、その上から押さえ部材35を被せる。
An opening is provided at a part where the pressing
The
The
The control device (control means) 38 incorporates a CPU (not shown) and has a timer function.
In the
次に本実施形態の培養装置30の機能を図9のフローチャートに従って説明する。
本実施形態の培養装置30には、播種を終えた培養容器1が設置される。なお播種作業を培養装置30上で実施してもよい。
播種作業を培養装置30上で実施する場合には、細胞の拡散を助けるために培養装置30の台本体33を揺動させ、培養容器1を揺らせてもよい。また台本体33を揺動させる工程を予めプログラムしておいてもよい。
Next, the function of the
In the
When the seeding operation is performed on the
培養容器1の設置を終えると、載置台31を水平姿勢に維持し、タイマーの計時を開始する(ステップ2)。ここでタイマーは、第一静置工程の所要時間を計測するものである。培養装置30では、タイマーの計時が終了するまで載置台31を水平姿勢に保つ。
この間に播種された細胞21が沈降し、細胞が内壁面26に接着する。
When the installation of the
During this time, the
そしてステップ3で第一静置工程に要する時間が経過したことが確認されると、ステップ4に移行し、回転用モータ32を180°回転し、載置台31を裏返す。
ここで本実施形態では、載置台31の上に押さえ部材35が取り付けられており、押さえ部材35によって培養容器1が保持されるから、載置台31を反転しても培養容器1が落下することはなく、培養容器1は、天地逆姿勢となる。
When it is confirmed in
Here, in this embodiment, since the pressing
続いて再度タイマーの計時を開始する。このタイマーが計時する時間は、先のタイマーに比べて著しく長く、第二静置工程の所要時間と増殖に要する時間を計時する。ここで増殖に要する時間は、第一静置工程の所要時間に比べて著しく長いので、実際上は、増殖に要する時間をタイマーに入力すれば足る。 Subsequently, the timer starts counting again. The time counted by this timer is significantly longer than the previous timer, and the time required for the second standing step and the time required for growth are counted. Here, since the time required for the growth is significantly longer than the time required for the first standing step, in practice, it is sufficient to input the time required for the growth to the timer.
そしてこの間、培養容器1は、天地逆姿勢が維持され、さらに図示しないインキュベータによって培養容器1の雰囲気が、増殖に適した環境に維持される。また本実施形態では、押さえ部材35及び台本体33の押さえ部材35が金網で作られているから、培養容器1の表面側6及び裏面側7はいずれも通風可能な状態となっている。また培養容器1は、ガスを透過することができるから、培養に必要な酸素等が培養容器1の中に取り込まれる。
そのため培養容器1の中では、反転された初期の段階で細胞21が沈降し、図4(f)の様に地側の内壁面28に細胞が接して接着し、さらに接着した細胞が増殖する。
タイマーが満了すると、ステップ7に移行し、回転用モータ32を180°回転し、載置台31を水平姿勢に戻す。作業者は、培養装置30から培養容器1を取り外し、さらに増殖した細胞を取り出す。
なお細胞を増殖させる工程においては、必要に応じて培地を入れ換えるが、培養装置30は、この作業を自動的に行うものであってもよい。また細胞の取り出しについても自動的に行えるものであることが推奨される。
細胞を増殖させる工程においては、定期的に載置台31を揺動させてもよい。
During this time, the
Therefore, in the
When the timer expires, the process proceeds to step 7, where the
In the step of growing cells, the culture medium is replaced as necessary, but the
In the step of growing cells, the mounting table 31 may be periodically rocked.
以上説明した実施形態では、平板状の載置台31を備えた培養装置30を例示したが、載置台31の形状やこれを回転するための機構は任意である。
以下、培養装置の変形例について説明する。
In the embodiment described above, the
Hereinafter, modified examples of the culture apparatus will be described.
図10、11は、本発明の他の実施形態の培養装置の斜視図である。
図10に示す培養装置40は、半円柱状の部材を向き合わせに配置した載置台を採用している。
即ち培養装置40は、半円柱状の部材42,43を有し、両者の間で培養容器1を挟んで固定する。なお培養容器1と半円柱状の部材42,43の表面との間には図示しないスペーサが挟まれており、培養容器1と半円柱状の部材42,43の表面との間には隙間がある。そのため培養容器1の表面は半円柱状の部材42,43と密接していない。
また半円柱状の部材42,43の間の空間45は、密閉空間であり、この空間内に所望濃度のガスを導入することができる。前記した様に培養容器1の表面は半円柱状の部材42,43と密接していないので、培養容器1の表面は導入されたガスと接する。
また半円柱状の部材42,43は内部に温調水が通過可能な構成であり、半円柱状の部材42,43の間の空間45は所望の温度に温調可能である。
10 and 11 are perspective views of a culture apparatus according to another embodiment of the present invention.
The
That is, the
A space 45 between the
Further, the
半円柱状の部材42,43は、二つのロール46,47によって支持されている。そしてこの内の一方のロール47は、図示しないモータによって回転し、他方のロール46は空転ロールである。
The
本実施形態の培養装置40では、半円柱状の部材42,43の間の空間45に培養容器1を配置し、姿勢変更を行う際には、ロール47を回転させてこれと接する半円柱状の部材42,43を回転する。その結果、半円柱状の部材42,43と共に培養容器1が回転し、天地が逆転する。
In the
また図11に示す培養装置50の様に、平板状の部材51,52で培養容器1を挟む構成も採用可能である。なお培養容器1は通気性の雰囲気中に置く必要がある。そのための方策としては、平板状の部材51,52を網やパンチングメタル等の通気性を有する素材で製作したり、培養容器1と平板状の部材51,52の間に隙間を形成させることが考えられる。
Moreover, the structure which pinches | interposes the
本実施形態では、平板状の部材52から突出した回転軸54に円板53が取り付けられ、この円板53に摩擦車55が係合している。本実施形態では、摩擦車55を回転することによって平板状の部材51,52回転し、内部に保持された培養容器1を反転する。
本実施例で採用する円板53と摩擦車55を歯車列に置き換えてもよく、歯車とラック、あるいはスプロケットとチェーンに置き換えてもよい。
In the present embodiment, a
The
また上述した実施形態では、袋状であって大面積の表裏面を備えた培養容器1を例示したが、図12に示すような風船状の培養容器60や、他の形状の培養容器70〜73を採用することもできる。
すなわち図12は、培養容器の変形例を示し、(a)は、培地が未充填の状態を示す正面図であり、(b)は、培地が充填されて無重力状態に置かれた状態を想定した正面図であり、(c)は、培地が充填されて床上に置かれたを状態を想定した図である。図13は、さらに他の形状の培養容器を示す斜視図である。
Moreover, in embodiment mentioned above, although the
That is, FIG. 12 shows a modified example of the culture container, (a) is a front view showing a state in which the medium is not filled, and (b) assumes a state in which the medium is filled and placed in a weightless state. (C) is the figure which assumed the state where the culture medium was filled and it was set | placed on the floor. FIG. 13 is a perspective view showing a culture container of still another shape.
図12に示す培養容器60は、風船状であり、内部に培地が充填されると球形となる(重力が無い状態であり実際には下向きに垂れた状態となる)。従って培養容器60には表裏面の区別はない。
しかしながら培養容器60を床面61に置くと、内部の培地の重量によって床面61との設置面が平坦となる。
The
However, when the
図12に示す様な培養容器60を使用する場合には、細胞を播種した後に培養容器60を転がして培養容器60の姿勢を変更し、培養容器60の略全ての内表面が一回は下方向となる様にする。その結果、培養容器60の内面全域に細胞が接着する。そしてその後、培養容器60を所定の姿勢で静置し、接着した細胞を増殖させる。
When the
また上記した例以外に、図13に示すような形状の培養容器70〜73が考えられる。図13(a)に示した培養容器70は、襠付き封筒の様な形をしたものであり、側面部に厚み形成部75が設けられている。厚み形成部75は、通常は、折り目76によって折り込まれている。
図13(b)に示した培養容器71は、箱状である。図13(c)に示した培養容器72は、円筒状である。図13(d)に示した培養容器73は、多角柱状である。
In addition to the examples described above,
The
図13に示す培養容器70〜73の内、培養容器70,71の様に明確に表裏面を有する形状のものについては、培養容器70,71を反転して姿勢変更する方策が推奨される。これに対して明確な表裏面を持たない培養容器72,73については、培養容器72,73を回転したり揺動することにより、細胞を接着させたい面が一回は下方向となる様に姿勢変更する。
Among the
また上記した培養装置30,40,50では、いずれも回転によって培養容器1の姿勢を変更した。回転によって培養容器1の姿勢を変更する方策は、培地の出入口を任意の最適の位置に移動させることができる点で推奨されるが、回転以外の方法によって培養容器1の姿勢を変更してもよい。
In the above-described
また上記した実施形態では、培養時(増殖工程時)に培養容器1等を静置したが、培養に悪影響を与えない程度に、培養容器1等を回転したり、揺動する等の姿勢変更を行いつつ、細胞を増殖させてもよい。
例えば図13(c)(d)に示した培養容器72,73の様な明確な表裏面を持たない培養容器72,73を使用する場合には、静置することなく、常にゆっくりした回転速度で回転をし続けて細胞を増殖させてもよい。
In the above-described embodiment, the
For example, when using the
以下の手順により、本発明の方法による体性幹細胞の培養実験を行った。CO2 インキュベーターの設定は、一般的な設定である温度37℃、相対湿度95%、CO2 ガス5%とした。
The somatic stem cell culture experiment by the method of the present invention was carried out by the following procedure. The CO 2 incubator was set to a general setting of
容量200mLのガス透過性バッグに、10%仔ウシ血清を含むダルベッコ改変イーグル培地(以下、「FCS−DMEM」と称する。)約150mLを充填し、密閉後、CO2 インキュベーター内でプレインキュベートした。一方、凍結保存された体性幹細胞を融解し、FCS−DMEMで洗浄した後、数mLのFCS−DMEMに懸濁した。100個の細胞数に相当する量の細胞懸濁液を、プレインキュベートされたバッグ内のイーグル培地に添加した。バッグ内で細胞が均一に分散するようにバッグをゆっくり揺らした後、CO2 インキュベーター内に寝かせた状態で1〜2時間静置し、バッグの一方の内面に細胞を付着させた。次に、バッグを天地反転させて、さらに1〜2時間静置し、バッグの他方の内面にも細胞を付着させた。これにより、バッグの両面の内面に細胞が付着した。その後、バッグを縦に吊るし、CO2 インキュベーター内で約1か月間静置した。 A gas permeable bag having a capacity of 200 mL was filled with about 150 mL of Dulbecco's modified Eagle medium (hereinafter referred to as “FCS-DMEM”) containing 10% calf serum, and after sealing, pre-incubated in a CO 2 incubator. Meanwhile, cryopreserved somatic stem cells were thawed, washed with FCS-DMEM, and then suspended in several mL of FCS-DMEM. An amount of cell suspension corresponding to the number of 100 cells was added to the Eagle medium in the pre-incubated bag. After slowly shaking the bag so that the cells were uniformly dispersed in the bag, the bag was allowed to stand in a CO 2 incubator for 1-2 hours to allow the cells to adhere to one inner surface of the bag. Next, the bag was turned upside down and allowed to stand for an additional 1 to 2 hours to allow cells to adhere to the other inner surface of the bag. Thereby, the cell adhered to the inner surface of both surfaces of the bag. Thereafter, the bag was hung vertically and allowed to stand for about 1 month in a CO 2 incubator.
静置後にバッグの状態を目視で観察したところ、バッグの両方の内面に増殖した細胞が一面に付着していた。バッグから培地を抜き取り、バッグ内面に付着した細胞をトリプシン処理により回収した。回収された細胞の数を計測し、得られた細胞数をバッグ内面の表面積で除し、細胞密度を算出した。その結果、3×1000個/平方センチメートルの細胞密度が実現されていた。この細胞密度は、胚性幹細胞等の幹細胞の培養を目的とする場合にとって十分なものであった。 When the bag was visually observed after standing, cells grown on both inner surfaces of the bag were attached to the entire surface. The medium was extracted from the bag, and the cells attached to the inner surface of the bag were collected by trypsin treatment. The number of collected cells was counted, and the obtained cell number was divided by the surface area of the bag inner surface to calculate the cell density. As a result, a cell density of 3 × 1000 cells / square centimeter was realized. This cell density was sufficient for the purpose of culturing stem cells such as embryonic stem cells.
1 培養容器
6 表面
7 裏面
20 培地
26,28 内壁面
30 培養装置
31 載置台(保持手段)
32 回転用モータ(姿勢反転手段)
33 台本体
35 押さえ部材
40 培養装置
50 培養装置
60 培養容器
70〜73 培養容器
DESCRIPTION OF
32 Rotating motor (posture reversing means)
33
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Legal Events
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