JP2009077708A - 浮遊培養システム及び浮遊培養方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】暖色系の色の培養液及び培養液中に浮遊する培養細胞が注入される、円形の第1主面11及び第1主面11に平行な円形の第2主面12を有する透明容器1、培養液中に浮遊する組織化した培養細胞が沈降しないように、第1主面11を重力方向と平行に保ちながら透明容器1を回転させる駆動部2、及び透明容器1に向けて寒色系の色の光を発し、培養液を寒色系の色に見せ、組織化した培養細胞の色は暖色系のままに見せる寒色光照明器3を備える。
【選択図】図1
Description
第1の実施の形態に係る浮遊培養システムは、図1に示すように、透き通った暖色系の色の培養液及び培養液中に浮遊する培養細胞が注入される、円形の第1主面11及び第1主面11に平行な円形の第2主面12を有する円盤状又は円筒状の透明容器1、培養液中に浮遊する組織化した培養細胞が沈降しないように、第1主面11を重力方向と平行に保ちながら透明容器1を回転させる駆動部2、及び透明容器1に向けて寒色系の色の光を発することにより、培養液を寒色系の色に見せ、組織化した培養細胞の色は暖色系のままに見せる寒色光照明器3を備える。
次に図12を参照して、第1の実施の形態に係る浮遊培養方法について説明する。
図12において、ステップS103をステップS104の後に実施してもよい。すなわち、図1に示す寒色光照明器3で透明容器1の第2主面12を照明した後に、座標定義モジュール301で図8に示す直交座標系を定義してもよい。また、一度定義した直交座標系をその後の組織化した培養細胞の重心位置の座標の算出に継続的に使用してもよいし、重心位置の座標を算出する毎に、逐一、直交座標系を定義し直してもよい。
14日令のメスのジャパニーズホワイト(JW)種ウサギの大腿骨及び頸骨より、骨髄由来間葉系幹細胞を得た。得られた幹細胞を75cm2フラスコにまき、2週間単層培養した。なお、培地は10%のウシ胎児血清(FBA:Fetal Bovine Serum)及び1%の抗生物質(Antibiotics)を含む高グルコース・L−グルタミン、フェノールレッド含有ダルベッコ変法イーグル培地(D-MEM:Dulbecco's Modified Eagle Medium)を用い、培地交換は1週間に2回行った。
図23に示す第2の実施の形態に係る浮遊培養装置においては、浮遊範囲算出モジュール404は、図10に示す組織化した培養細胞20の重心位置のX座標の最大値XC_max及び最小値XC_min、及び重心位置のY座標の最大値YC_max及び最小値YC_minを算出し、さらに、回転する透明容器1の中心である原点(0, 0)から培養細胞20の重心位置(XC, YC)までの直線距離の最大値RC_max及び最小値RC_minを算出する。
0)から培養細胞20の重心位置(XC, YC)までの直線距離の最大値R C_max及び最小値R C_minの差であるΔRCを算出する。
XS2_maxを保存する。また、閾値記憶モジュール211は、原点(0, 0)から培養細胞20の重心位置(XC, YC)までの直線距離RCが下限値RS_minより小さい場合の、予め設定されたΔX
Cの下限値ΔXS_minを保存する。
XC及びΔYCが0に近いほど、培養細胞20は安定に浮遊している。図24及び図25に示す例で
は、原点(0, 0)から培養細胞20の重心位置(XC, YC)までの直線距離RCが、25mm以上35mm以下で、ΔXC及びΔYCが0に近くなる。この場合、図23に示す閾値記憶モジュール211に
保存される上限値RS_maxは35mmに、下限値RS_minは25mmに設定される。
転速度が速い傾向にある。この場合、図23に示す閾値記憶モジュール211に保存されるΔXS1_maxは、4mmに設定される。
Cが4mmより大きいときの方が、4mm以下のときと比較して、透明容器1の回転速度がさらに速い傾向にある。この場合、図23に示す閾値記憶モジュール211に保存されるΔXS_minは、4mmに設定される。
合、ステップS204で、判定モジュール406は、透明容器1の回転速度が適正であると判定する。また、ステップS203で、培養細胞20の重心位置のΔXCがΔXS1_maxより大きいと判定された場合、ステップS205で、判定モジュール406は、透明容器1の回転速度が速く、第1の高速条件にあると判定する。
きいと判定された場合、ステップS211で、透明容器1の回転速度が速く、第2の高速条件にあると判定する。また、ステップS212で、ΔXCが下限値ΔXS_min以下であると判定された場合、ステップS212で、透明容器1の回転速度が速く、第3の高速条件にあると判定する。
第1の実施の形態の実施例と同様に、細胞懸濁液を調製した。ただし、細胞数は、9.1×107cells/mlとした。次に、図23に示す浮遊培養システムを6台用意し、それぞれの透明容器1に10mlの細胞懸濁液を注入した。注入後、透明容器1は恒温槽40内で2時間静置された。その後、駆動部2によって、透明容器1を7.5rpmで24時間回転させた。その後、浮遊する細胞が安定した位置で浮遊するよう、それぞれの透明容器1の回転速度を調節した。
は図28に示すように推移し、自動化サンプル5における細胞組織の重心位置のΔXC、ΔYC
、ΔRCは図29に示すように推移し、自動化サンプル6における細胞組織の重心位置のΔXC
、ΔYC、ΔRCは図30に示すように推移した。また、浮遊培養中の細胞組織の大きさの変化
を、図31に示す。培養初期においては、細胞組織は綿のように薄く、ふわふわと浮遊していたが、培養が進むにつれて細胞組織の輪郭がはっきりしたものとなり、引き締まっていった。
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。例えば図1に示す恒温槽40内に、駆動部2、寒色光照明器3、透明容器1、及びカメラ4を複数配置してもよい。その場合、複数のカメラ4とCPU300の接続を順次切り替えることにより、複数の透明容器1の回転速度を調節することが可能となる。以上示したように、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明からは妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
2…駆動部
3…寒色光照明器
4…カメラ
11…第1主面
12…第2主面
13…側壁
14…回転軸
15…軸固定部
17…白色光照明器
18…フィルタ
20…組織化した培養細胞
21…培養液
22…マーカ
40…恒温槽
50…第3のパイプ
51…第3のキャップ
60A…第1のパイプ
60B…第2のパイプ
61A…第1のキャップ
61B…第2のキャップ
62A…第1の弁
62B…第2の弁
100…設定領域
200…データ記憶装置
201, 211…閾値記憶モジュール
202…座標系記憶モジュール
203…重心位置記憶モジュール
300…CPU
301…座標定義モジュール
302…検出モジュール
303…位置算出モジュール
304, 404…浮遊範囲算出モジュール
305, 406…判定モジュール
306, 407…駆動制御モジュール
307…照明制御モジュール
312…入力装置
313…出力装置
314…一時記憶装置
315…プログラム記憶装置
401, 402, 403…画像
407…差分算出モジュール
Claims (11)
- 暖色系の色の培養液及び前記培養液中に浮遊する培養細胞が注入される、円形の第1主面及び前記第1主面に平行な円形の第2主面を有する透明容器と、
前記培養液中に浮遊する組織化した前記培養細胞が沈降しないように、前記第1主面を重力方向と平行に保ちながら前記透明容器を回転させる駆動部と、
前記透明容器に向けて寒色系の色の光を発し、前記培養液を前記寒色系の色に見せ、前記組織化した培養細胞の色は前記暖色系のままに見せる寒色光照明器
とを備えることを特徴とする浮遊培養システム。 - 前記透明容器を白色光で照明する白色光照明器を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の浮遊培養システム。
- 前記透明容器を撮影するカメラを更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の浮遊培養システム。
- 撮影された前記透明容器の画像から、前記暖色系の色で観察される前記組織化した培養細胞を検出する検出モジュールを更に備えることを特徴とする請求項3に記載の浮遊培養システム。
- 前記検出された組織化した培養細胞の前記透明容器における位置を算出する位置算出モジュールを更に備えることを特徴とする請求項4に記載の浮遊培養システム。
- 前記重力方向における前記組織化した培養細胞の前記位置の上限及び下限を記憶する閾値記憶モジュールを更に備えることを特徴とする請求項5に記載の浮遊培養システム。
- 前記位置が前記上限を超えた場合、前記透明容器の回転速度を下げるよう前記駆動部を制御し、前記位置が前記下限を下回った場合、前記回転速度を上げるよう前記駆動部を制御する駆動制御モジュールを更に備えることを特徴とする請求項6に記載の浮遊培養システム。
- 前記回転する透明容器の中心から、前記組織化した培養組織の位置までの直線距離の上限及び下限を記憶する閾値記憶モジュールを更に備えることを特徴とする請求項5に記載の浮遊培養システム。
- 前記直線距離が前記上限を超えた場合、前記透明容器の回転速度を上げるよう前記駆動部を制御し、前記直線距離が前記下限を下回った場合、前記回転速度を下げるよう前記駆動部を制御する駆動制御モジュールを更に備えることを特徴とする請求項8に記載の浮遊培養システム。
- 円形の第1主面及び前記第1主面に平行な円形の第2主面を有する透明容器に、暖色系の色の培養液及び前記培養液中に浮遊する培養細胞を注入するステップと、
前記培養液中に浮遊する組織化した前記培養細胞が沈降しないように、前記第1主面を重力方向と平行に保ちながら前記透明容器を回転させるステップと、
前記透明容器に向けて寒色系の色の光を発し、前記培養液を前記寒色系の色に見せ、前記組織化した培養細胞の色は前記暖色系のままに見せるステップと、
前記暖色系の色で観察される前記組織化した培養細胞を検出するステップと、
検出される前記組織化した培養細胞の位置が一定となるよう、前記透明容器の回転速度を調節するステップ
とを含むことを特徴とする浮遊培養方法。 - 前記透明容器を白色光で照明するステップを更に含むことを特徴とする請求項10に記載の浮遊培養方法。
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