JP2008022743A - New spheroid, method for producing spheroid, use of spheroid in medicine screening, toxicity evaluation, and production of animal model of disease, spheroid cell-culturing kit, use for spheroid formation of antibody, use for spheroid formation of lectin, and use for spheroid formation of cell-adhesion molecule - Google Patents

New spheroid, method for producing spheroid, use of spheroid in medicine screening, toxicity evaluation, and production of animal model of disease, spheroid cell-culturing kit, use for spheroid formation of antibody, use for spheroid formation of lectin, and use for spheroid formation of cell-adhesion molecule Download PDF

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純 島田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To produce spheroid in mass by a simple culture technique. <P>SOLUTION: The spheroid and spheroid cell group contain a material present on the cell surface of an antibody, lectin, a cell-adhesion molecule or the like, or a material recognizing cell membrane itself as a cell-coagulating agent. The method for producing the spheroid includes bringing a target cell into contact with the cell-coagulating agent in a medium, and culturing the cell for a prescribed period. The method for screening a medicinal material, the toxicity evaluation method, and the method for producing an animal model of disease, by using the spheroid are also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、新規製造方法によって得られるスフェロイド、かかるスフェロイドの製造方法、並びにかかるスフェロイドの薬剤スクリーニング、毒性評価、病態モデル動物の製造への使用に関する。   The present invention relates to a spheroid obtained by a novel production method, a method for producing such a spheroid, and use of such spheroid for drug screening, toxicity evaluation, and production of a disease model animal.

今日、新規医薬品の開発において、細胞培養技術によって培養した細胞が、薬剤の薬理活性評価や毒性試験のシミュレーターに利用されている。   Today, in the development of new pharmaceuticals, cells cultured by cell culture technology are used as simulators for drug pharmacological activity evaluation and toxicity tests.

しかしながら、従来の細胞培養技術で培養した細胞は、細胞が二次元方向に広がった単層細胞であるため、生体内と同等の三次元組織を構築することができず、また、細胞が体内で有している特異的な機能を長時間維持することができないという問題があった。   However, since cells cultured by conventional cell culture technology are monolayer cells in which the cells spread in a two-dimensional direction, it is not possible to construct a three-dimensional tissue equivalent to that in the living body, There has been a problem that the specific functions possessed cannot be maintained for a long time.

そこで近年、生体内と同等の機能を有する三次元組織であるスフェロイドの培養が注目されている。例えば、底面がロート状のウェルに複数の単一細胞を播種し、底面でこの単一細胞を凝集および分裂させてスフェロイドを培養するもの(特許文献1)や、所定のポリマー混合物のキャスト液表面に水を結露させ、該結露により生じた微小水滴を蒸発させることにより得られるハニカム構造体上でスフェロイドを培養するものがある(特許文献2)。   Therefore, in recent years, spheroid culture, which is a three-dimensional tissue having a function equivalent to that in a living body, has attracted attention. For example, seeding a plurality of single cells in a funnel having a bottom surface and culturing spheroids by aggregating and dividing the single cells on the bottom surface (Patent Document 1), or a cast liquid surface of a predetermined polymer mixture There is a type in which spheroids are cultured on a honeycomb structure obtained by condensing water and evaporating minute water droplets generated by the dew condensation (Patent Document 2).

このような方法により製造したスフェロイドは、あるものは培養容器の底面への接着性がないため、スフェロイドを成長させることが困難だったという問題があり、またあるものは、底面への接着性があったとしてもスフェロイドの形成効率が低く、所望の量のスフェロイドが得られないという問題があった。   Some spheroids produced by such a method have a problem that it is difficult to grow spheroids because some do not have adhesion to the bottom surface of the culture vessel. Even if it exists, there existed a problem that the formation efficiency of a spheroid was low and the desired quantity of spheroid was not obtained.

特開平6−327462号公報JP-A-6-327462 特開2002−335949号公報JP 2002-335949 A

すなわち、従来のスフェロイドの形成方法では、効率よく大量のスフェロイドを形成することが困難だった。そのため、例えば、創薬段階での薬剤スクリーニングや安全性評価のためにスフェロイドを利用することができず、より高度な効率化が求められていた。   That is, it has been difficult to efficiently form a large amount of spheroids by the conventional spheroid formation method. Therefore, for example, spheroids cannot be used for drug screening and safety evaluation in the drug discovery stage, and higher efficiency has been demanded.

本発明者らは上記課題の解決のために鋭意検討を行い、培地中で細胞凝集剤と培養細胞とを接触させることで、極めて効率的に大量のスフェロイドが安定して形成されることを見いだして、本発明を完成させた。すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems, and found that a large amount of spheroids can be stably and stably formed by contacting a cell aggregating agent and cultured cells in a medium. Thus, the present invention has been completed. That is, the gist of the present invention is as follows.

1.固相に固着したスフェロイドであって、外因性の細胞凝集剤を含むことを特徴とするスフェロイド。
2.少なくとも10個以上の細胞からなることを特徴とする1記載のスフェロイド。
3. 直径が10μm以上の大きさであることを特徴とする1又は2記載のスフェロイド。
4.スフェロイドを構成する細胞が、初代肝細胞、肝細胞株細胞、初代癌細胞、癌細胞株細胞のいずれかであることを特徴とする1乃至3何れか記載のスフェロイド。
5.細胞凝集剤が、抗体、レクチン、細胞接着分子のいずれかを含むことを特徴とする1乃至4何れか記載のスフェロイド。
6.細胞凝集剤がレクチンであることを特徴とする1乃至4何れか記載のスフェロイド。
7.レクチンがガレクチン又はアネキシンであることを特徴とする6記載のスフェロイド。
8.1乃至7何れかに記載されたスフェロイドを形成する細胞が全細胞数に対して30%以上を占める、スフェロイド細胞群。
9.細胞の培養を、外因性の細胞凝集剤存在下で行うことを特徴とするスフェロイドの製造方法。
10.下記(a)乃至(c)の各工程を含むスフェロイドの製造方法。
(a)固相に接する培地に細胞を分散させる工程;
(b)培地に細胞凝集剤を添加する工程;
(c)細胞と細胞凝集剤とを培地中で接触させる工程。
11.細胞が、初代肝細胞、肝細胞株細胞、初代癌細胞、癌細胞株細胞から成る群から選択されるいずれかの細胞を含むことを特徴とする9又は10記載のスフェロイドの製造方法。
12.細胞凝集剤が、抗体、レクチン、細胞接着分子のいずれかを含むことを特徴とする9乃至11何れか記載のスフェロイドの製造方法。
13.細胞凝集剤が、レクチンであることを特徴とする9乃至11何れか記載のスフェロイドの製造方法。
14.レクチンがガレクチン又はアネキシンであることを特徴とする13記載のスフェロイドの製造方法。
15.1乃至7何れかに記載のスフェロイドの、薬剤スクリーニングのための使用。
16.1乃至7何れかに記載のスフェロイドの、薬剤の毒性評価のための使用。
17.1乃至7何れかに記載のスフェロイドの、病態モデル動物の作成のための使用。
18.1乃至7何れかに記載のスフェロイドと、細胞培養容器とを有する、スフェロイド細胞培養キット。
19.抗体のスフェロイド形成のための使用。
20.レクチンのスフェロイド形成のための使用。
21.細胞接着分子のスフェロイド形成のための使用。
1. A spheroid fixed to a solid phase, comprising an exogenous cell aggregating agent.
2. 2. The spheroid according to 1, which comprises at least 10 cells.
3. 3. The spheroid according to 1 or 2, which has a diameter of 10 μm or more.
4). 4. The spheroid according to any one of 1 to 3, wherein the cells constituting the spheroid are any of primary hepatocytes, hepatocyte cell lines, primary cancer cells, and cancer cell line cells.
5. The spheroid according to any one of 1 to 4, wherein the cell aggregating agent contains any one of an antibody, a lectin, and a cell adhesion molecule.
6). 5. The spheroid according to any one of 1 to 4, wherein the cell aggregating agent is a lectin.
7). 6. The spheroid according to 6, wherein the lectin is galectin or annexin.
A spheroid cell group in which the cells forming the spheroids described in any one of 8.1 to 7 occupy 30% or more of the total number of cells.
9. A method for producing a spheroid, comprising culturing cells in the presence of an exogenous cell aggregating agent.
10. The manufacturing method of a spheroid including each process of following (a) thru | or (c).
(A) a step of dispersing the cells in a medium in contact with the solid phase;
(B) adding a cell aggregating agent to the medium;
(C) A step of bringing cells into contact with a cell aggregating agent in a medium.
11. The method for producing a spheroid according to 9 or 10, wherein the cell comprises any cell selected from the group consisting of primary hepatocytes, hepatocyte cell lines, primary cancer cells, and cancer cell line cells.
12 The method for producing a spheroid according to any one of 9 to 11, wherein the cell aggregating agent contains any one of an antibody, a lectin, and a cell adhesion molecule.
13. The method for producing a spheroid according to any one of 9 to 11, wherein the cell aggregating agent is a lectin.
14 14. The method for producing a spheroid according to 13, wherein the lectin is galectin or annexin.
15. Use of the spheroid according to any one of 1 to 7 for drug screening.
16. Use of the spheroid according to any one of 1 to 7 for evaluation of drug toxicity.
17. Use of the spheroid according to any one of 1 to 7 for producing a disease state model animal.
18. A spheroid cell culture kit comprising the spheroid according to any one of 1 to 7 and a cell culture container.
19. Use of antibodies for spheroid formation.
20. Use of lectins for spheroid formation.
21. Use of cell adhesion molecules for spheroid formation.

本発明により、極めて高い効率で大量のスフェロイドを容易に形成することが可能になる。   The present invention makes it possible to easily form a large amount of spheroids with extremely high efficiency.

以下、発明を実施するための最良の形態により、本発明を詳説する。
1.本発明スフェロイド
本発明スフェロイドは、外因性の細胞凝集剤を含み、固相に固着したスフェロイドである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail according to the best mode for carrying out the invention.
1. The Spheroid of the Present Invention The spheroid of the present invention is a spheroid that contains an exogenous cell aggregating agent and is fixed to a solid phase.

本明細書中において複数の細胞が略球状を形成している細胞群を「スフェロイド」といい、かかるスフェロイドを形成しなかった細胞を「平板細胞」という。   In the present specification, a cell group in which a plurality of cells form a substantially spherical shape is referred to as a “spheroid”, and a cell that does not form such a spheroid is referred to as a “plate cell”.

本発明スフェロイドにおける「外因性の細胞凝集剤」とは、スフェロイドを構成する細胞が自ら生産したものではない細胞凝集剤を意味し、具体的にはスフェロイド形成の過程において培養液中に添加した細胞凝集剤を表す。   The “exogenous cell aggregating agent” in the spheroid of the present invention means a cell aggregating agent that is not produced by the cells constituting the spheroid, specifically, cells added to the culture medium during the spheroid formation process. Represents a flocculant.

本発明スフェロイドを形成する細胞は、培養液中で増殖させることができる細胞であれば特に限定はされないが、動物細胞であることが好ましく、その中でもほ乳類由来の細胞であることがより好ましい。前記ほ乳類としては、ヒト、イヌ、ネコ、サル、ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ハムスター、モルモット、ラット、マウスなどが例示されるが、殊にヒト、イヌ、ネコ、サル、ラット、マウスなどは、スフェロイドの形成容易性の面から特に好ましい。   The cell forming the spheroid of the present invention is not particularly limited as long as it can be grown in a culture solution, but is preferably an animal cell, and more preferably a mammal-derived cell. Examples of mammals include humans, dogs, cats, monkeys, cows, pigs, horses, sheep, goats, hamsters, guinea pigs, rats, mice, etc., but in particular humans, dogs, cats, monkeys, rats, mice. Are particularly preferable from the viewpoint of the ease of formation of spheroids.

ほ乳類由来の細胞を用いる場合の、細胞が由来する組織・臓器については、組織を形成する細胞に増殖能を有する細胞が存在しているか、或いは人為的に増殖能を付加することができる組織・臓器である限りに於いて特に限定はされない。かかる組織・臓器としては、例えば、肝臓、角膜、皮膚、軟骨、大腸、小腸、膵臓、胃、筋組織、心臓、肺臓、食道、骨髄、腎臓、脾臓、精巣、卵巣、脂肪組織等の正常な組織・臓器の他、これらの細胞がガン化したもの(腫瘍化したもの)が例示される。その中でも本発明スフェロイドに用いる細胞は、特に肝臓、軟骨、皮膚、膵臓(α細胞、β細胞)、脂肪組織及び前記各組織・臓器由来の腫瘍由来の細胞であることが好ましく、特に肝臓又は腫瘍由来の細胞であることが好ましい。具体的には、初代肝細胞、肝細胞株細胞、初代癌細胞、癌細胞株細胞が好ましい細胞として例示される。   When using cells derived from mammals, the tissue or organ from which the cells are derived is either a tissue-forming cell or a tissue / organ that can be artificially added with a proliferation ability. There is no particular limitation as long as it is an organ. Examples of such tissues / organs include normal liver, cornea, skin, cartilage, large intestine, small intestine, pancreas, stomach, muscle tissue, heart, lung, esophagus, bone marrow, kidney, spleen, testis, ovary, adipose tissue, etc. In addition to tissues and organs, these cells are cancerous (tumorous). Among them, the cells used for the spheroids of the present invention are preferably cells derived from tumors derived from the liver, cartilage, skin, pancreas (α cell, β cell), adipose tissue, and the above tissues / organs, particularly the liver or tumor. It is preferably a cell derived from. Specifically, primary hepatocytes, hepatocyte cell lines, primary cancer cells, and cancer cell line cells are exemplified as preferred cells.

本発明スフェロイドにおける「細胞凝集剤」としては、細胞表面に存在する物質又は細胞膜を特異的に認識して結合し、架橋構造を形成する物質であり、且つ細胞に対する毒性が細胞の培養に於いて無視できる程度の物質である限りに於いて特に限定はされないが、例えば抗体、レクチン、リガンド、細胞接着分子等が例示される。   The “cell aggregating agent” in the spheroid of the present invention is a substance that specifically recognizes and binds to a substance or cell membrane present on the cell surface and forms a cross-linked structure, and has toxicity to cells in cell culture. The substance is not particularly limited as long as the substance is negligible, and examples thereof include antibodies, lectins, ligands, cell adhesion molecules, and the like.

「抗体」としては複数の抗原認識部位を有するIgA、IgMなどが好ましく、当業者であれば使用する細胞とその由来に応じて適宜最適な抗体を選択して使用することが可能である。例えば、細胞表面に発現するヘパラン硫酸を認識する抗ヘパラン硫酸抗体、細胞表面タンパク質であるアシアロ糖蛋白受容体を認識する抗アシアロ糖蛋白受容体抗体などが例示される。   The “antibody” is preferably IgA or IgM having a plurality of antigen recognition sites, and those skilled in the art can select and use an optimal antibody as appropriate according to the cell used and its origin. For example, an anti-heparan sulfate antibody that recognizes heparan sulfate expressed on the cell surface, an anti-asialoglycoprotein receptor antibody that recognizes an asialoglycoprotein receptor that is a cell surface protein, and the like are exemplified.

「レクチン」としては、ガレクチン、C-型レクチン、セレクチン、アネキシンやマメ科レクチン等が例示されるが、様々な細胞に於いて細胞表面に存在するガラクトースを認識するガレクチン、又は同様に様々な細胞に於いて細胞表面に存在するグリコサミノグリカンを認識するアネキシンが好ましい。ガレクチン同様にガラクトースを認識するレクチンである、麦芽凝集素(WGA)等を利用することもできる。   Examples of “lectins” include galectins, C-type lectins, selectins, annexins, legume lectins, etc., but galectins that recognize galactose present on the cell surface in various cells, or similarly various cells Of these, annexins that recognize glycosaminoglycans present on the cell surface are preferred. Malt agglutinin (WGA), which is a lectin that recognizes galactose in the same manner as galectins, can also be used.

「細胞接着分子」としては、例えば細胞同士の接着を促進する分子(カドヘリンスーパーファミリー(Eカドヘリン、pカドヘリン、Nカドヘリン等)、カテニン(αカテニン、βカテニン、p120カテニン等)、インテグリンスーパーファミリー、免疫グロブリンスーパーファミリー(NCAM、L1、ICAMファミリー、ネクチン)、クローディンファミリー、デスモグレイン、ニューロリギン、ニューレキシン)や、基質と細胞との接着を促進する分子(フィブロネクチン、ラミニン)が例示されるが、前者を用いることが好ましい。   Examples of the “cell adhesion molecule” include molecules that promote adhesion between cells (cadherin superfamily (E cadherin, p cadherin, N cadherin, etc.), catenin (α catenin, β catenin, p120 catenin, etc.), integrin superfamily, Examples include immunoglobulin superfamily (NCAM, L1, ICAM family, nectin), claudin family, desmoglein, neuroligin, neulexin) and molecules that promote adhesion between substrate and cells (fibronectin, laminin) It is preferable to use the former.

本発明スフェロイドに用いる凝集剤は、上記で例示したもの以外であっても、培養する細胞表面に発現することが知られているレセプターに特異的に複数個結合できる物質である限りに於いて使用することができ、例えば人工的に合成した物質(ポリエチレングリコール等の分子の両端にリガンドや抗体、細胞接着分子、レクチン、脂質等を結合したもの等)も用いることができる。更に癌細胞に対して凝集作用を示すことが知られているキモトリプシンなどの既存の物質を用いることも可能である。   The flocculant used in the spheroid of the present invention is not limited to those exemplified above, as long as it is a substance that can specifically bind to a plurality of receptors that are known to be expressed on the cell surface to be cultured. For example, an artificially synthesized substance (such as a substance in which a ligand, an antibody, a cell adhesion molecule, a lectin, a lipid, or the like is bonded to both ends of a molecule such as polyethylene glycol) can be used. Furthermore, it is also possible to use an existing substance such as chymotrypsin that is known to exhibit an aggregating action on cancer cells.

これらの凝集剤は、目的の本発明スフェロイドを形成させる細胞により使い分けることができ、例えば細胞表面にガラクトースを有している初代肝細胞や肝細胞株細胞をスフェロイド形成に使用する場合には、ガレクチンや麦芽凝集素等を使用することができる。一方、初代癌細胞や癌細胞株細胞をスフェロイド形成に使用する場合にはキモトリプシンや抗腫瘍抗体などを用いることも可能である。更に、細胞として神経細胞を使用する場合には、NCAMなどを用いることも可能である。   These aggregating agents can be selectively used depending on the cells that form the desired spheroid of the present invention. For example, when primary hepatocytes or hepatocyte cell lines having galactose on the cell surface are used for spheroid formation, galectins are used. Or malt agglutinin can be used. On the other hand, when primary cancer cells or cancer cell line cells are used for spheroid formation, chymotrypsin, antitumor antibodies, and the like can also be used. Further, when a nerve cell is used as the cell, NCAM or the like can be used.

かかる細胞凝集剤の選択は、各物質が特異的な結合性を示す物質と、細胞表面に存在しているタンパク質、糖鎖などの既存の情報から、当業者であれば容易に適宜選択して使用することが可能である。   Such a cell agglutinating agent can be selected as appropriate by those skilled in the art from the existing information such as a substance exhibiting specific binding properties of each substance and proteins and sugar chains existing on the cell surface. It is possible to use.

本発明スフェロイドは、10個以上の細胞により形成されていることが好ましく、20個以上であることがより好ましく、25個以上であることが最も好ましい。かかる複数の細胞により形成されたスフェロイドは、外部環境と内部環境が異なり、より組織の内部状況を擬似的に再現できるからである。かかる細胞数の測定は、例えば予めスフェロイド数を視覚的に計数しておいた後、スフェロイドをトリプシン処理して細胞同士を分散させ、細胞の全数を測定し、かかる細胞数とスフェロイド数とを基に、スフェロイド1つを形成する細胞数の平均値を算出するなど、様々な既知の手法により行うことができる。   The spheroid of the present invention is preferably formed of 10 or more cells, more preferably 20 or more, and most preferably 25 or more. This is because the spheroid formed by such a plurality of cells has a different external environment and internal environment, and can more realistically reproduce the internal state of the tissue. For example, after the spheroid number is visually counted in advance, the spheroids are trypsinized to disperse the cells, and the total number of cells is measured. Based on the cell number and the spheroid number, In addition, it can be performed by various known methods such as calculating the average value of the number of cells forming one spheroid.

本発明スフェロイドは、その長径が10μm以上、より好ましくは20μm以上である。かかるスフェロイドの長径の測定は、顕微鏡下で目視により行うことができる。   The major axis of the spheroid of the present invention is 10 μm or more, more preferably 20 μm or more. The measurement of the major axis of such spheroids can be performed visually under a microscope.

本発明スフェロイドは、固相に固着していることを特徴としている。本発明スフェロイドにおける「固相」とは、培養液に溶解しない材質(ポリスチレン、ポリイミド、環状オレフィン系熱可塑性樹脂、酸化アルミニウム、ガラス、石英ガラス、シリコン等)よりなる培養容器やビーズを示す。かかる固相の表面は平坦であっても良いが、好ましくは線幅が1μm以下、深さが10nm以上の一次元の線、又は二次元形状(四角形、六角形等の多角形、円、その他の非円形の形状など)を有していることがより好ましい。かかる構造を固相表面に設けることで、固相に一部接着したスフェロイドが効率的に形成されるからである(培養開始時に添加した細胞の30%以上の細胞がスフェロイドを形成する)。   The spheroid of the present invention is characterized by being fixed to a solid phase. The “solid phase” in the spheroid of the present invention refers to a culture vessel or bead made of a material that does not dissolve in the culture solution (polystyrene, polyimide, cyclic olefin-based thermoplastic resin, aluminum oxide, glass, quartz glass, silicon, etc.). The surface of such a solid phase may be flat, but preferably a one-dimensional line having a line width of 1 μm or less and a depth of 10 nm or more, or a two-dimensional shape (polygon such as a rectangle or hexagon, a circle, or the like) It is more preferable to have a non-circular shape. This is because by providing such a structure on the solid surface, spheroids partially adhered to the solid phase are efficiently formed (more than 30% of the cells added at the start of culture form spheroids).

このような本発明スフェロイドは、(1)創薬等の段階に於いて薬剤となる物質のスクリーニング、(2)物質の毒性試験や、(3)本発明スフェロイドを移植することで様々な病態モデル動物の調製に使用することができる。   Such spheroids of the present invention are (1) screening of substances that become drugs at the stage of drug discovery, etc., (2) toxicity tests of substances, and (3) various pathological models by transplanting the spheroids of the present invention. Can be used for animal preparation.

例えば、(1)薬剤のスクリーニングに本発明スフェロイドを使用する場合には下記の方法を用いることができる。すなわち、培養容器(マルチプレートや培養皿)に固着した本発明スフェロイドに対して、スクリーニング対象となる物質を各種試験濃度で溶解した培地を添加し、一定時間継続して培養を行った後、本発明スフェロイドの形態的変化、生化学的変化、組織学的変化を既存の手法を応用して確認する。この方法により、本発明スフェロイドに対するスクリーニング対象物質の効果が優れているスクリーニング対象物質を選択することで、単層培養とは異なり、より組織に近い立体的構造を有する細胞群(スフェロイド)に対して効果が期待される物質をスクリーニングすることが可能である。   For example, (1) when the spheroid of the present invention is used for drug screening, the following method can be used. That is, a medium in which substances to be screened are dissolved at various test concentrations is added to the spheroids of the present invention fixed to a culture vessel (multiplate or culture dish), and after culturing for a certain period of time, The morphological change, biochemical change, and histological change of invention spheroids are confirmed by applying existing methods. By this method, by selecting a screening target substance that is excellent in the effect of the screening target substance on the spheroid of the present invention, unlike a monolayer culture, for a cell group (spheroid) having a three-dimensional structure closer to a tissue It is possible to screen for substances that are expected to be effective.

例えば、(2)物質の毒性試験に本発明スフェロイドを使用する場合には下記の方法を用いることができる。すなわち、培養容器(マルチプレートや培養皿)に固着した本発明スフェロイドに対して、毒性試験の対象物質を各種試験濃度で加えた培地を添加し、一定時間継続して培養を行った後、本発明スフェロイドの形態的変化、生化学的変化、組織学的変化を既存の手法を応用して確認する。この方法により、従来単層培養細胞で行っていた基礎的な毒性試験よりもより動物試験に近く信頼性の高い毒性試験が可能となり、動植物を用いた毒性試験と同様な結果を簡便な細胞培養技術を用いて得ることが可能となる。   For example, when the spheroid of the present invention is used for (2) substance toxicity test, the following method can be used. That is, to the spheroids of the present invention fixed to a culture vessel (multiplate or culture dish), a medium containing various test concentrations of a target substance for toxicity test is added and cultured continuously for a certain period of time. The morphological change, biochemical change, and histological change of invention spheroids are confirmed by applying existing methods. This method enables a more reliable toxicity test that is closer to an animal test than a basic toxicity test that has been performed with conventional monolayer culture cells. It can be obtained using technology.

例えば、(3)病態モデル動物の調製に本発明スフェロイドを使用する場合には下記の方法を用いることができる。例えば腫瘍モデルマウスを調製する場合には、モデル化に使用する腫瘍細胞から調製した本発明スフェロイドを調製する。かかる本発明スフェロイドを振とう又はごく微量のトリプシン処理などで固相から遊離させたのち、遊離したスフェロイドをマウスの腹腔内、筋肉、大静脈、肺動脈、肝動脈などに投与する。その後、動物の飼育を継続することで病態モデルマウスを従来と比して容易に調製することができる。   For example, (3) the following method can be used when the spheroid of the present invention is used for the preparation of a disease state model animal. For example, when preparing a tumor model mouse, the spheroid of the present invention prepared from tumor cells used for modeling is prepared. Such spheroids of the present invention are released from the solid phase by shaking or treating with a very small amount of trypsin, and then the released spheroids are administered into the abdominal cavity, muscle, vena cava, pulmonary artery, hepatic artery, etc. of the mouse. Thereafter, by continuing the breeding of the animal, the disease state model mouse can be easily prepared as compared with the conventional mouse.

本発明スフェロイドは、それを形成する細胞が本来の性質(病理組織より得た細胞や細胞株の細胞の場合には病態の性質、正常組織から得た細胞や細胞株の細胞は正常組織の性質)を維持している細胞を多く含むため、従来の細胞を投与する方法によるモデル動物を調製する方法と比して、より高い頻度で目的の病態モデル動物を調製することができる。   The spheroids of the present invention are characterized by the nature of the cells that form them (in the case of cells or cell lines obtained from a pathological tissue, the pathological state, the cells obtained from normal tissues or cells of a cell line are normal tissues) Therefore, the target disease state model animal can be prepared at a higher frequency than the method of preparing the model animal by the conventional method of administering cells.

2.本発明細胞群
本発明細胞群は、本発明スフェロイドを形成する細胞が全細胞数に対して30%以上を占めることを特徴とする。
2. The present invention cell group The present invention cell group is characterized in that cells forming the present spheroids occupy 30% or more of the total number of cells.

本発明細胞群は、上述の本発明スフェロイドを形成する細胞が全細胞数の30%以上を占める。かかる細胞群は、例えば後述する本発明製造方法により、本発明スフェロイドを製造した場合の、培養系に存在する細胞群として形成されるが、更に以下の方法により調製することも可能である。   In the cell group of the present invention, the cells forming the spheroid of the present invention occupy 30% or more of the total number of cells. Such a cell group is formed as a cell group existing in the culture system when the spheroid of the present invention is produced, for example, by the production method of the present invention described later, but can also be prepared by the following method.

すなわち本発明スフェロイドを含む培養容器を用意する。かかる培養容器に対して、本発明スフェロイドを形成していない細胞(本発明スフェロイドを形成している細胞と同じ細胞であってもよく、又は異なる細胞であってもよく、更にこれらの混合した細胞であってもよい)を添加して本発明細胞群を得ることができる。このようにして得た本発明細胞群は、共培養と同様の生体内環境の再現がなされるという効果を得ることができる。このような細胞の組み合わせは当業者であれば容易に選択することができるが、例えば血管内皮細胞と線維芽細胞等の組み合わせが例示される。この場合には、血管内皮細胞をスフェロイドとしても良く、また線維芽細胞をスフェロイドとしても良い。   That is, a culture vessel containing the spheroid of the present invention is prepared. For such a culture vessel, cells that do not form the spheroids of the present invention (may be the same cells as the cells that form the spheroids of the present invention, or may be different cells, and a mixture of these cells) The cell group of the present invention can be obtained. The cell group of the present invention thus obtained can achieve the effect of reproducing the in vivo environment similar to co-culture. Such a combination of cells can be easily selected by those skilled in the art, and examples thereof include combinations of vascular endothelial cells and fibroblasts. In this case, vascular endothelial cells may be spheroids, and fibroblasts may be spheroids.

3.本発明製造方法
本発明製造方法は、細胞の培養を、外因性の細胞凝集剤存在下で行うことを特徴とする、スフェロイドの製造方法である。
3. Production method of the present invention The production method of the present invention is a method for producing a spheroid, characterized in that cells are cultured in the presence of an exogenous cell aggregating agent.

本発明製造方法における「細胞」とは、スフェロイドを形成させる細胞であり、培養液中で増殖させることができる細胞であれば特に限定はされない。特に、動物細胞であることが好ましく、その中でもほ乳類由来の細胞であることがより好ましい。前記ほ乳類としては、ヒト、イヌ、ネコ、サル、ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ハムスター、モルモット、ラット、マウスなどが例示されるが、殊にヒト、イヌ、ネコ、サル、ラット、マウスなどは、スフェロイドの形成容易性の面から特に好ましい。なお、当業者であれば使用する細胞に合わせて好ましい培地を適宜選択して使用することができる。   The “cell” in the production method of the present invention is a cell that forms a spheroid, and is not particularly limited as long as it can be grown in a culture solution. In particular, animal cells are preferable, and mammal-derived cells are more preferable among them. Examples of mammals include humans, dogs, cats, monkeys, cows, pigs, horses, sheep, goats, hamsters, guinea pigs, rats, mice, etc., but in particular humans, dogs, cats, monkeys, rats, mice. Are particularly preferable from the viewpoint of the ease of formation of spheroids. A person skilled in the art can appropriately select and use a preferable medium according to the cells to be used.

ほ乳類由来の細胞を用いる場合の、細胞が由来する組織・臓器については、組織を形成する細胞に増殖能を有する細胞が存在しているか、或いは人為的に増殖能を付加することができる組織・臓器である限りに於いて特に限定はされない。かかる組織・臓器としては、例えば、肝臓、角膜、皮膚、軟骨、大腸、小腸、膵臓、胃、筋組織、心臓、肺臓、食道、骨髄、腎臓、脾臓、精巣、卵巣、脂肪組織等の正常な組織・臓器の他、これらの細胞がガン化したもの(腫瘍化したもの)が例示される。その中でも本発明製造方法に用いる細胞は、特に肝臓、軟骨、皮膚、膵臓細胞(α細胞、β細胞)、脂肪組織及び前記各組織・臓器由来の腫瘍由来の細胞であることが好ましく、特に肝臓又は腫瘍由来の細胞であることが好ましい。具体的には、初代肝細胞、肝細胞株細胞、初代癌細胞、癌細胞株細胞が好ましい細胞として例示される。   When using cells derived from mammals, the tissue or organ from which the cells are derived is either a tissue-forming cell or a tissue / organ that can be artificially added with a proliferation ability. There is no particular limitation as long as it is an organ. Examples of such tissues / organs include normal liver, cornea, skin, cartilage, large intestine, small intestine, pancreas, stomach, muscle tissue, heart, lung, esophagus, bone marrow, kidney, spleen, testis, ovary, adipose tissue, etc. In addition to tissues and organs, these cells are cancerous (tumorous). Among them, cells used in the production method of the present invention are particularly preferably liver, cartilage, skin, pancreatic cells (α cells, β cells), adipose tissue, and tumor-derived cells derived from the respective tissues / organs. Or it is preferable that it is a cell derived from a tumor. Specifically, primary hepatocytes, hepatocyte cell lines, primary cancer cells, and cancer cell line cells are exemplified as preferred cells.

本発明製造方法における「外因性の細胞凝集剤」とは、スフェロイドを構成する細胞が自ら生産したものではない細胞凝集剤を意味し、具体的にはスフェロイド形成の過程において培養液中に添加した細胞凝集剤を表す。   The term “exogenous cell aggregating agent” in the production method of the present invention means a cell aggregating agent that is not produced by the cells that constitute the spheroid, and specifically added to the culture medium during the spheroid formation process. Represents a cell aggregating agent.

本発明製造方法における「細胞凝集剤」は、細胞表面に存在する物質又は細胞膜を特異的に認識して結合し、架橋構造を形成する物質であり、且つ細胞に対する毒性が細胞の培養に於いて無視できる程度の物質である限りに於いて特に限定はされないが、例えば抗体、レクチン、リガンド、細胞接着分子等が例示される。   The “cell aggregating agent” in the production method of the present invention is a substance that specifically recognizes and binds to a substance or cell membrane present on the cell surface and forms a cross-linked structure, and has toxicity to cells in cell culture. The substance is not particularly limited as long as the substance is negligible, and examples thereof include antibodies, lectins, ligands, cell adhesion molecules, and the like.

「抗体」としては複数の抗原認識部位を有するIgA、IgMなどが好ましく、当業者であれば使用する細胞とその由来に応じて適宜最適な抗体を選択して使用することが可能である。例えば、細胞表面に発現するヘパラン硫酸を認識する抗ヘパラン硫酸抗体、細胞表面タンパク質であるアシアロ糖蛋白質受容体を認識する抗アシアロ糖蛋白質受容体抗体などが例示される。   The “antibody” is preferably IgA or IgM having a plurality of antigen recognition sites, and those skilled in the art can select and use an optimal antibody as appropriate according to the cell used and its origin. Examples thereof include an anti-heparan sulfate antibody that recognizes heparan sulfate expressed on the cell surface, and an anti-asialoglycoprotein receptor antibody that recognizes an asialoglycoprotein receptor that is a cell surface protein.

「レクチン」としては、ガレクチン、C-型レクチン、セレクチン、アネキシンやマメ科レクチン等が例示されるが、様々な細胞に於いて細胞表面に存在するガラクトースを認識するガレクチン、又は同様に様々な細胞に於いて細胞表面に存在するグリコサミノグリカンを認識するアネキシンが好ましい。ガレクチン同様にガラクトースを認識するレクチンである、麦芽凝集素(WGA)等を利用することもできる。   Examples of “lectins” include galectins, C-type lectins, selectins, annexins, legume lectins, etc., but galectins that recognize galactose present on the cell surface in various cells, or similarly various cells Of these, annexins that recognize glycosaminoglycans present on the cell surface are preferred. Malt agglutinin (WGA), which is a lectin that recognizes galactose in the same manner as galectins, can also be used.

「細胞接着分子」としては、例えば細胞同士の接着を促進する分子(カドヘリンスーパーファミリー(Eカドヘリン、pカドヘリン、Nカドヘリン等)、カテニン(αカテニン、βカテニン、p120カテニン等)、インテグリンスーパーファミリー、免疫グロブリンスーパーファミリー(NCAM、L1、ICAMファミリー、ネクチン)、クローディンファミリー、デスモグレイン、ニューロリギン、ニューレキシン)や、基質と細胞との接着を促進する分子(フィブロネクチン、ラミニン)が例示されるが、前者を用いることが好ましい。   Examples of the “cell adhesion molecule” include molecules that promote adhesion between cells (cadherin superfamily (E cadherin, p cadherin, N cadherin, etc.), catenin (α catenin, β catenin, p120 catenin, etc.), integrin superfamily, Examples include immunoglobulin superfamily (NCAM, L1, ICAM family, nectin), claudin family, desmoglein, neuroligin, neulexin) and molecules that promote adhesion between substrate and cells (fibronectin, laminin) It is preferable to use the former.

本発明製造方法に用いる凝集剤は、上記で例示したもの以外であっても、培養する細胞表面に発現することが知られているレセプターに特異的に複数個結合できる物質である限りに於いて使用することができ、例えば人工的に合成した物質(ポリエチレングリコール等の分子の両端にリガンドや抗体、細胞接着分子、レクチン、脂質等を結合したもの等)も用いることができる。更に癌細胞に対して凝集作用を示すことが知られているキモトリプシンなどの既存の物質を用いることも可能である。   The flocculant used in the production method of the present invention is not limited to those exemplified above as long as it is a substance that can specifically bind to a plurality of receptors that are known to be expressed on the surface of cells to be cultured. For example, an artificially synthesized substance (such as a substance in which a ligand, an antibody, a cell adhesion molecule, a lectin, a lipid, or the like is bonded to both ends of a molecule such as polyethylene glycol) can be used. Furthermore, it is also possible to use an existing substance such as chymotrypsin that is known to exhibit an aggregating action on cancer cells.

これらの凝集剤は、目的の本発明スフェロイドを形成させる細胞により使い分けることができ、例えば細胞表面にガラクトースを有している初代肝細胞や肝細胞株細胞をスフェロイド形成に使用する場合には、ガレクチンや麦芽凝集素等を使用することができる。一方、初代癌細胞や癌細胞株細胞をスフェロイド形成に使用する場合にはキモトリプシンや抗腫瘍抗体などを用いることも可能である。更に、細胞として神経細胞を使用する場合には、NCAMなどを用いることも可能である。   These aggregating agents can be selectively used depending on the cells that form the desired spheroid of the present invention. For example, when primary hepatocytes or hepatocyte cell lines having galactose on the cell surface are used for spheroid formation, galectins are used. Or malt agglutinin can be used. On the other hand, when primary cancer cells or cancer cell line cells are used for spheroid formation, chymotrypsin, antitumor antibodies, and the like can also be used. Further, when a nerve cell is used as the cell, NCAM or the like can be used.

かかる細胞凝集剤の選択は、各物質が特異的な結合性を示す物質と、細胞表面に存在しているタンパク質、糖鎖などの既存の情報から、当業者であれば容易に適宜選択して使用することが可能である。   Such a cell agglutinating agent can be selected as appropriate by those skilled in the art from the existing information such as a substance exhibiting specific binding properties of each substance and proteins and sugar chains existing on the cell surface. It is possible to use.

細胞を、細胞凝集剤との共存下で培養することで、スフェロイドの製造を行う。細胞と細胞凝集剤との共存条件は、例えば細胞を培養している途中で、培地に細胞凝集剤を添加してスフェロイドが形成されるまで培養を行う方法により形成できるほか、細胞凝集剤を含む培地に、目的の細胞を添加してスフェロイドが形成されるまで培養を行う方法により形成できる。また、細胞と細胞凝集剤を1時間以上、好ましくは3時間以上、より好ましくは10時間以上、特に好ましくは20時間以上接触させた後、細胞凝集剤を含まない培養液に培養液を交換して、細胞の培養を継続することでもスフェロイドを製造できる。   Spheroids are produced by culturing cells in the presence of a cell aggregating agent. The coexistence conditions of the cells and the cell aggregating agent can be formed by, for example, a method of culturing the cells until the spheroids are formed by adding the cell aggregating agent to the medium in the middle of culturing the cells. It can be formed by a method of culturing until the desired cells are added to the medium and spheroids are formed. In addition, after the cells and the cell aggregating agent are contacted for 1 hour or longer, preferably 3 hours or longer, more preferably 10 hours or longer, particularly preferably 20 hours or longer, the culture fluid is replaced with a culture fluid that does not contain the cell aggregating agent. Thus, spheroids can also be produced by continuing cell culture.

すなわち、本発明製造方法は、以下の工程を含むこととなる。
(a)固相に接する培地に細胞を分散させる工程
(b)培地に細胞凝集剤を添加する工程
(c)細胞と細胞凝集剤とを培地中で接触させる工程
以下、上記(a)〜(c)に分けて説明する。
That is, the manufacturing method of the present invention includes the following steps.
(A) Step of dispersing cells in medium in contact with solid phase (b) Step of adding cell aggregating agent to medium (c) Step of contacting cells and cell aggregating agent in medium The following (a) to ( The explanation will be divided into c).

(a)固相に接する培地に細胞を分散させる工程
本工程における「固相」とは、形成されたスフェロイドが固着する固相であり、具体的には、培養容器、或いはビーズ等を入れた培養容器である。これらの固相は、培養液に溶解しない材質(ポリスチレン、ポリイミド、環状オレフィン系熱可塑性樹脂、酸化アルミニウム、ガラス、石英ガラス、シリコン等)よりなる。かかる固相の表面は平坦であっても良いが、好ましくは線幅が1μm以下、深さが10nm以上の一次元の線、又は二次元形状(四角形、六角形等の多角形、円、その他の非円形の形状など)を有していることがより好ましい。かかる構造を固相表面に設けることで、固相に一部接着したスフェロイドが効率的に形成されるからである(培養開始時に添加した細胞の30%以上の細胞がスフェロイドを形成する)。
(A) Step of dispersing cells in medium in contact with solid phase “Solid phase” in this step is a solid phase to which the formed spheroids adhere, and specifically, a culture vessel, beads, or the like is added. It is a culture container. These solid phases are made of a material that does not dissolve in the culture medium (polystyrene, polyimide, cyclic olefin-based thermoplastic resin, aluminum oxide, glass, quartz glass, silicon, etc.). The surface of such a solid phase may be flat, but preferably a one-dimensional line having a line width of 1 μm or less and a depth of 10 nm or more, or a two-dimensional shape (polygon such as a rectangle or hexagon, a circle, or the like) It is more preferable to have a non-circular shape. This is because by providing such a structure on the solid surface, spheroids partially adhered to the solid phase are efficiently formed (more than 30% of the cells added at the start of culture form spheroids).

本工程における「細胞」及び「培地」は、上述したものと同義である。
本工程における細胞を培地に分散させる方法は特に限定はされない。
“Cells” and “medium” in this step have the same meaning as described above.
The method for dispersing the cells in this step in the medium is not particularly limited.

(b)培地に細胞凝集剤を添加する工程
本工程における「細胞凝集剤」は、上述したものと同義である。
(B) Step of adding a cell aggregating agent to the medium The “cell aggregating agent” in this step has the same meaning as described above.

培地への細胞凝集剤の添加の方法は、特に限定はされず、培地に対して細胞凝集剤を添加しても良く、また細胞凝集剤に対して培地を添加しても良く、また容器に対して培地と細胞凝集剤を同時に添加して行っても良い。   The method for adding the cell aggregating agent to the medium is not particularly limited, and the cell aggregating agent may be added to the medium, the medium may be added to the cell aggregating agent, or the container may be added to the container. On the other hand, the culture medium and the cell aggregating agent may be added simultaneously.

(c)細胞と細胞凝集剤とを培地中で接触させる工程
スフェロイドは細胞が細胞凝集剤と接触することで形成されるため、細胞と細胞凝集剤とを培地中で接触させることが必要である。
(C) Step of contacting cells and cell aggregating agent in medium Since spheroids are formed when cells come into contact with cell aggregating agents, it is necessary to contact cells and cell aggregating agents in the medium. .

細胞と細胞凝集剤との接触条件は、例えば細胞を培養している途中で、培地に細胞凝集剤を添加してスフェロイドが形成されるまで培養を行う方法(すなわち上記(a)の工程の後(b)を行い混合する方法)により形成できるほか、細胞凝集剤を含む培地に、目的の細胞を添加してスフェロイドが形成されるまで培養を行う方法(すなわち上記(b)の工程ののち、その培地に対して(a)の工程を行う方法)により形成でき、細胞と培地と細胞凝集剤とを一度に混合する方法(すなわち上記(a)の工程と(b)の工程とを同時に行う方法)により形成することもできる。なお、細胞と細胞凝集剤を1時間以上、好ましくは3時間以上、より好ましくは10時間以上、特に好ましくは20時間以上接触させた後、細胞凝集剤を含まない培養液に培養液を交換して、細胞の培養を継続することでもスフェロイドを製造できる。   The contact condition between the cells and the cell aggregating agent is, for example, a method in which the cells are cultured until the spheroids are formed by adding the cell aggregating agent to the medium while the cells are being cultured (ie, after the step (a) In addition to the method of (b) and mixing, a method of culturing until a spheroid is formed by adding a target cell to a medium containing a cell aggregating agent (that is, after the step (b) above, A method of mixing the medium, the medium and the cell aggregating agent at the same time (ie, the process of (a) and the process of (b) are performed simultaneously). (Method). In addition, after the cells and the cell aggregating agent are contacted for 1 hour or longer, preferably 3 hours or longer, more preferably 10 hours or longer, particularly preferably 20 hours or longer, the culture fluid is replaced with a culture fluid that does not contain the cell aggregating agent. Thus, spheroids can also be produced by continuing cell culture.

なお、本発明製造方法における培地中での細胞凝集剤の濃度は、適宜調整することは可能であるが、1μg/ml以上であり、10μg/ml以上であることが好ましく、特に50μg/ml以上であることが好ましく、100μg/ml以上とすることが最も好ましい。10μg/ml以上であれば、70%以上のスフェロイド形成率を達成でき、50μ/ml以上の濃度であれば、90%以上のスフェロイド形成率を達成することができるからである。なお、かかる「スフェロイド形成率」とは、培養系に存在する細胞群数(スフェロイドは1個と数え、平板細胞は1クローンから生じた一群の細胞群(コロニー)を1個として数える)に対するスフェロイド数を百分率で表示したもので、スフェロイド形成の効率性の指標となる指数である。   The concentration of the cell aggregating agent in the medium in the production method of the present invention can be adjusted as appropriate, but is 1 μg / ml or more, preferably 10 μg / ml or more, particularly 50 μg / ml or more. It is preferable that it is 100 μg / ml or more. This is because when the concentration is 10 μg / ml or more, a spheroid formation rate of 70% or more can be achieved, and when the concentration is 50 μ / ml or more, a spheroid formation rate of 90% or more can be achieved. The “spheroid formation rate” is a spheroid with respect to the number of cell groups existing in the culture system (a spheroid is counted as one, and a plate cell is counted as a group of cells (colony) generated from one clone). The number is expressed as a percentage and is an index serving as an index of the efficiency of spheroid formation.

かかる濃度条件で、細胞を0.3%二酸化炭素/空気、37℃条件下で静置して培養するとスフェロイドが製造できる。なお、培養時の二酸化炭素濃度や温度条件は、通常の培養を行う条件の範囲内であれば適宜変更することが可能である。   Spheroids can be produced by culturing the cells by standing at 37 ° C. under conditions of 0.3% carbon dioxide / air under such concentration conditions. It should be noted that the carbon dioxide concentration and temperature conditions during the culture can be changed as appropriate as long as they are within the range of conditions for normal culture.

4.本発明スフェロイド細胞培養キット
本発明スフェロイド細胞培養キットは、本発明スフェロイドと細胞培養容器とを含む。
4). Present Spheroid Cell Culture Kit The present spheroid cell culture kit includes the present spheroid and a cell culture container.

本発明スフェロイド細胞培養キットにおける細胞培養容器とは、本発明スフェロイドが培養容器に固着している場合にはかかる培養容器、培養容器ではなくビーズなどの担体に固着している場合には担当とは別個の培養容器を意味する。   The cell culture container in the spheroid cell culture kit of the present invention is the culture container when the spheroid of the present invention is fixed to the culture container, and the person in charge when the spheroid is fixed to a carrier such as a bead instead of the culture container. Means a separate culture vessel.

かかる培養容器と本発明スフェロイドとがセットになったスフェロイド細胞培養キットにより、従来は調整が困難で大量に利用することができなかったスフェロイドを、簡易な培養操作により利用可能になる。   With the spheroid cell culture kit in which such a culture container and the spheroid of the present invention are set, spheroids that have been difficult to adjust and could not be used in large quantities can be used by a simple culture operation.

本発明スフェロイド細胞培養キットは、上記の構成の他に、更にスフェロイドを形成する細胞に適した培地や生理学的分析を行うための試薬を含んでいてもよく、また更にスフェロイドを形成させるために上述した細胞凝集剤を含んでいてもよい。かかる構成とすることで、より操作の簡易なスフェロイド培養が可能となるからである。   In addition to the above-described configuration, the spheroid cell culture kit of the present invention may further contain a medium suitable for cells that form spheroids and a reagent for performing physiological analysis. The cell aggregating agent may be contained. This is because such a configuration enables spheroid culture with easier operation.

なお、本発明スフェロイド細胞培養キットは、本発明スフェロイドにおいて既に説明した創薬等の段階に於いて薬剤となる物質のスクリーニング、物質の毒性試験や、本発明スフェロイドを移植することで様々な病態モデル動物の調製に使用できる。   The spheroid cell culture kit of the present invention can be used for various pathological models by screening a substance that becomes a drug in the stage of drug discovery or the like already described in the spheroid of the present invention, testing the toxicity of the substance, and transplanting the spheroid of the present invention. Can be used for animal preparation.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

細胞凝集剤によるスフェロイド形成能の向上を確認するために、麦芽凝集素を用いてHepG2細胞のスフェロイド培養を行った。   In order to confirm the improvement of spheroid formation ability by the cell aggregating agent, spheroid culture of HepG2 cells was performed using malt agglutinin.

すなわち、HepG2細胞(RCB1648、ヒト肝癌由来の培養細胞株)を、凝集剤を下記表1の濃度となるように添加したアルファMEM培地(大日本製薬株式会社製)に100,000個/mlで懸濁し、培養皿(底面に幅250nm、高さ380nmで一辺1μmのハニカムパターンが加工されている96穴ポリスチレン製マルチウェルプレート:SCIVAX株式会社製)に播種し、2%二酸化炭素/空気、37℃条件下で1日間培養した。その後麦芽凝集素を含まない培地に交換の上、3日間培養を行った。   In other words, HepG2 cells (RCB1648, a cultured cell line derived from human liver cancer) were suspended at 100,000 cells / ml in an alpha MEM medium (manufactured by Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd.) to which an aggregating agent was added to a concentration shown in Table 1 below. , Seeded in a culture dish (96-well polystyrene multiwell plate: manufactured by SCIVAX Co., Ltd. having a honeycomb pattern with a width of 250 nm, a height of 380 nm and a side of 1 μm on the bottom), 2% carbon dioxide / air, 37 ° C. Cultured for 1 day under. Thereafter, the medium was replaced with a medium not containing malt agglutinin and cultured for 3 days.

Figure 2008022743
Figure 2008022743

その結果、対照ではスフェロイド形成率が68%(256/379)なのに対し(図1)、試料1では73%(270/372)(図2)、試料2で100%(279/279)(図3)、試料3でも100%(110/110)(図4)までスフェロイド形成率が向上していることが明らかとなった。   As a result, the spheroid formation rate was 68% (256/379) in the control (FIG. 1), whereas 73% (270/372) (FIG. 2) in sample 1 and 100% (279/279) in sample 2 (FIG. 1). 3) It was also revealed that the spheroid formation rate was improved to 100% (110/110) (FIG. 4) in Sample 3 as well.

なお、底面が平坦で何ら加工していないディッシュで同様の試験を行ったところ、対照では0%、試料1では70%、試料2では85%、試料3では93%と、やはりスフェロイド形成能が向上していることが判明した。   When the same test was performed on a dish with a flat bottom and no processing, the control was 0%, the sample 1 was 70%, the sample 2 was 85%, and the sample 3 was 93%. It turns out that it is improving.

本発明は、優れたスフェロイドの形成を可能とするため、バイオテクノロジー分野で広く使用でき、特に医薬品、化粧品、食品のための新規物質の効果の評価、安全性の評価のために有用である。   Since the present invention enables the formation of excellent spheroids, it can be widely used in the biotechnology field, and is particularly useful for evaluating the effects of new substances for pharmaceuticals, cosmetics and foods, and for evaluating safety.

細胞凝集剤を添加せずにHepG2細胞を培養して観察した写真である。It is the photograph observed by culturing HepG2 cells without adding a cell aggregating agent. 細胞凝集剤を1μg/mlで培地に添加してHepG2細胞を培養して観察した写真である(試料1)。It is the photograph observed by culturing and observing HepG2 cells by adding a cell aggregating agent to the medium at 1 μg / ml. 細胞凝集剤を10μg/mlで培地に添加してHepG2細胞を培養して観察した写真である(試料2)。It is the photograph observed by culturing and observing HepG2 cells by adding a cell aggregating agent to the medium at 10 μg / ml (Sample 2). 細胞凝集剤を100μg/mlで培地に添加してHepG2細胞を培養して観察した写真である(試料3)。It is the photograph observed by adding a cell aggregating agent to the medium at 100 μg / ml and culturing HepG2 cells (Sample 3).

Claims (21)

固相に固着したスフェロイドであって、外因性の細胞凝集剤を含むことを特徴とするスフェロイド。 A spheroid fixed to a solid phase, comprising an exogenous cell aggregating agent. 少なくとも10個以上の細胞からなることを特徴とする請求項1記載のスフェロイド。 The spheroid according to claim 1, comprising at least 10 cells. 直径が10μm以上の大きさであることを特徴とする請求項1又は2記載のスフェロイド。 The spheroid according to claim 1 or 2, which has a diameter of 10 µm or more. スフェロイドを構成する細胞が、初代肝細胞、肝細胞株細胞、初代癌細胞、癌細胞株細胞のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至3何れか一項記載のスフェロイド。 The spheroid according to any one of claims 1 to 3, wherein the cells constituting the spheroid are any of primary hepatocytes, hepatocyte cell lines, primary cancer cells, and cancer cell line cells. 細胞凝集剤が、抗体、レクチン、細胞接着分子のいずれかを含むことを特徴とする請求項1乃至4何れか一項記載のスフェロイド。 The spheroid according to any one of claims 1 to 4, wherein the cell aggregating agent contains any one of an antibody, a lectin, and a cell adhesion molecule. 細胞凝集剤がレクチンであることを特徴とする請求項1乃至4何れか一項記載のスフェロイド。 The spheroid according to any one of claims 1 to 4, wherein the cell aggregating agent is a lectin. レクチンがガレクチン又はアネキシンであることを特徴とする請求項6記載のスフェロイド。
The spheroid according to claim 6, wherein the lectin is galectin or annexin.
請求項1乃至7何れか一項に記載されたスフェロイドを形成する細胞が全細胞数に対して30%以上を占める、スフェロイド細胞群。 A spheroid cell group in which the cells that form the spheroid according to any one of claims 1 to 7 occupy 30% or more of the total number of cells. 細胞の培養を、外因性の細胞凝集剤存在下で行うことを特徴とするスフェロイドの製造方法。 A method for producing a spheroid, comprising culturing cells in the presence of an exogenous cell aggregating agent. 下記(a)乃至(c)の各工程を含むスフェロイドの製造方法。
(a)固相に接する培地に細胞を分散させる工程;
(b)培地に細胞凝集剤を添加する工程;
(c)細胞と細胞凝集剤とを培地中で接触させる工程。
The manufacturing method of a spheroid including each process of following (a) thru | or (c).
(A) a step of dispersing the cells in a medium in contact with the solid phase;
(B) adding a cell aggregating agent to the medium;
(C) A step of bringing cells into contact with a cell aggregating agent in a medium.
細胞が、初代肝細胞、肝細胞株細胞、初代癌細胞、癌細胞株細胞から成る群から選択されるいずれかの細胞を含むことを特徴とする請求項9又は10記載のスフェロイドの製造方法。 The method for producing a spheroid according to claim 9 or 10, wherein the cell comprises any cell selected from the group consisting of primary hepatocytes, hepatocyte cell lines, primary cancer cells, and cancer cell line cells. 細胞凝集剤が、抗体、レクチン、細胞接着分子のいずれかを含むことを特徴とする請求項9乃至11何れか一項記載のスフェロイドの製造方法。 The method for producing a spheroid according to any one of claims 9 to 11, wherein the cell aggregating agent contains any one of an antibody, a lectin, and a cell adhesion molecule. 細胞凝集剤が、レクチンであることを特徴とする請求項9乃至11何れか一項記載のスフェロイドの製造方法。 The method for producing a spheroid according to any one of claims 9 to 11, wherein the cell aggregating agent is a lectin. レクチンがガレクチン又はアネキシンであることを特徴とする請求項13記載のスフェロイドの製造方法。 The method for producing a spheroid according to claim 13, wherein the lectin is a galectin or an annexin. 請求項1乃至7何れか一項に記載のスフェロイドの、薬剤スクリーニングのための使用。 Use of the spheroid according to any one of claims 1 to 7 for drug screening. 請求項1乃至7何れか一項に記載のスフェロイドの、薬剤の毒性評価のための使用。 Use of the spheroid according to any one of claims 1 to 7 for evaluation of drug toxicity. 請求項1乃至7何れか一項に記載のスフェロイドの、病態モデル動物の作成のための使用。 Use of the spheroid according to any one of claims 1 to 7 for producing a disease state model animal. 請求項1乃至7何れか一項に記載のスフェロイドと、細胞培養容器とを有する、スフェロイド細胞培養キット。 A spheroid cell culture kit comprising the spheroid according to any one of claims 1 to 7 and a cell culture container. 抗体のスフェロイド形成のための使用。 Use of antibodies for spheroid formation. レクチンのスフェロイド形成のための使用。 Use of lectins for spheroid formation. 細胞接着分子のスフェロイド形成のための使用。 Use of cell adhesion molecules for spheroid formation.
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