JP2009247226A - 培養方法、及び培養装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 培養容器1の収容部を仕切部材8により培養を行うための一又は二以上の培養部11と、培養部11に対する補充用の培地を収容する一又は二以上の培地供給部12とに分離し、仕切部材8を培地供給部12側へ移動させることにより、培地供給部12における培地を培養部11へ供給して細胞の培養を行う。仕切部材8としてローラを用いることができ、培養部11への培地の供給は、培地供給部12と培養部11とをつなぐ一又は二以上の流路を介して行われる。流路は、ローラに形成したスリットや培地供給部と前記培養部とをつなぐ一又は二以上のバイパスチューブにより形成され、又は培養容器の上下面の一部を接着することにより培養容器内に形成される。
【選択図】 図7
Description
このような細胞培養においては、細胞の増殖に併せて、細胞の生育に必要な培地を補給する必要がある。
培地の補給にあたり、従来は、細胞が培養容器内で十分に増殖すると、図14に示すように、より容量の大きな培養容器などに移し替え(植え継ぎ)、これを繰り返すことで、細胞の大量培養が行われていた。
このように細胞を大量培養するにあたり植え継ぎを行うのは、培養開始時の細胞密度が低いと、細胞の増殖が抑制されるためである。
そこで、植え継ぎを行なうことなく適正な培養環境を維持するための技術が種々提案されている。
この外部区分手段により、バッグ様密閉室の一部を締め付けることで複数のサブ区画室をつくることができ、培養開始時に適した細胞密度を確保するために十分に小さな規模の出発環境を提供できる。そして、このようなコンタミネーションが発生しない環境で、培養領域を段階的に拡張することができるようになっている。
また、特許文献2に記載の培養容器を用いる場合、培養領域はサブ区画室ごとに段階的に拡張されるため、細胞密度の連続性を得ることはできず、増殖に最適な細胞密度を維持することは困難である。
さらに、このような培養用具や容器を用いる場合、その構造上、大量培養を自動化して行うことは難しい。
また、仕切部材としてローラを用いることができ、培地供給部における培地の培養部への供給は、培地供給部と培養部とをつなぐ一又は二以上の流路を介して行うことができる。
さらに、流路が、バイパスチューブや培養容器の上下面の一部を接着することにより形成されたものである場合には、流路上にポンプ又はバルブを設けることが好ましい。
このため、最適な培養密度を維持して効率的な培養を行うことができるとともに、細胞へのダメージの低減、作業の効率化、コンタミネーションリスクの低減を実現することが可能となる。
まず、本発明の第一実施形態について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、本実施形態に用いる培養容器を示す図である。図2は、図1(b)に示す培養容器を用いた培養方法を示す図である。
図1(a)に示す培養容器1は、培地10を充填するための収容部を備えており、かつ、収容部の前後をつなぐ流路を有している。
培養容器1を、このようにすれば、収容部の前部において細胞が増殖し、培地を追加する場合、後述する仕切部材を移動させることなどにより、収容部の後部における培地を、流路3を通じて収容部の前部に供給することができる。
すなわち、図1(b)に示された培養容器1は、収容部の前部側縁(培地を回収するチューブ側)と後部側縁(培地を回収するチューブの反対側)がバイパスチューブ5により接続されている。
このような構成にすれば、培地を、仕切部材を移動させることなどによって、収容部の後部からバイパスチューブ5へより効率的に移動させることが可能となる。
また、収容部の前部側縁におけるバイパスチューブ5を接続した部分の向かい側の角をカットして収容部を密閉した構成とすることにより収容部の前部の培養面積の拡大の制御がより正確に可能となり、培養効率を高く保つことが可能となる。
さらに、培養容器1に、図1(a)に示すような流路3と、図1(b)〜(f)に示すようなバイパスチューブ5を合わせ持つ構成とすることも可能である。
図2(a)は、図1(b)に示した培養容器を用いた例であり、培養容器1の収容部を、仕切部材8を用いて前部と後部に区分けし、前部を培養を行うための培養部11、後部を補充用の培地を収容する培地供給部12とした構成が示されている。
仕切部材8としては、培養容器1を培養部11側と培地供給部12側に分離して、これらの間の培地の移動を遮断することができるものであれば、特に限定されないが、例えばローラなどを用いることができる。
このようにすると、培地供給部12の内圧が高くなり、培地がバイパスチューブ4を経由して、培養部11に追加される。追加した後は、バルブを閉じて培養部11と培地供給部12の間を遮断する。
さらに、細胞の増殖速度に合わせて、仕切部材8を収容部の後端に向けて移動させるとともに、ポンプ7を用いて能動的に一定量の培地を培養部11に送り出すことで、常時連続的に培地の供給を行うことも可能である。
このように、本実施形態の方法によれば、移動する培地の量を連続的に調整することが可能であり、培養する細胞の密度を培養に最適な範囲に維持することができる。
図5に示される通り、培養開始時から24時間後における、細胞密度が小さい培養バック(4000、10,000cells/ml)の増殖倍率は、細胞密度が大きい培養バック(120,000、200,000cells/ml)の増殖倍率に比較して、1/2以下となっている。
このため、最適な培養密度を維持して効率的な培養を行うことができるとともに、細胞へのダメージの低減、作業の効率化、コンタミネーションリスクの低減を実現することが可能となる。
また、仕切部材の移動及び流路のバルブやポンプ等を制御することで、細胞培養を容易に自動化することが可能である。
次に、本発明の第二実施形態について、図7を参照して説明する。同図は、本実施形態における培養装置を示す図である。
図7に示すように、本実施形態における培養装置は、培養容器1とローラ8を備えている。
そして、その表面材の硬度は、少なくともA90(JIS K 6253)以下とすることができる。硬度A90とは、JIS K 6253にもとづき、デュロメータ タイプAで測定した値、A90を示している。
このような硬度を有した材質を用いることにより、培養容器1に損傷を与えることなく、かつ、培養部11に充填された培養液及び培養細胞が培地供給部12に漏れ出すことなく培養することが可能となる。
このとき、ローラ8の回転により培地供給部12内の圧力は、培養部11内の圧力よりも高くなっているため、培地供給部12から培養部11へ培地が流れ込む。これにより、培養部11への培地の供給が行われる。
例えば、図7(a)において、スリット形成部8aの断面を図8(a)〜(c)に示す形状にすることもできる。
また、図9に示すように、培養装置にローラ8を2個設けて、培養容器1の表面と裏面の両側から押圧することもできる。さらに、ローラの一方のみにスリットを設けるなど種々の変更実施が可能である。
このため、最適な培養密度を維持して効率的な培養を行うことができるとともに、細胞へのダメージの低減、作業の効率化、コンタミネーションリスクの低減を実現することが可能となる。また、培養部内の細胞密度を計数し、細胞密度が一定の範囲となるようにローラの移動を制御することで、細胞培養の自動化も容易に行うことが可能である。
図1(b)に示す、培地を補充するための流路を構成するバイパスチューブ5を備えた培養容器1を用いて、細胞培養を行った。培養容器1としては、LLDPE製バック(厚み100μm,サイズ145×295mm)を、バイパスチューブ5としては、シリコンチューブ(TYGON3355L:内径4mm)を用いた。培地には、RPMI1640(invitrogen)を使用し、播種細胞としてJurkat E6.1株(ヒト白血病Tリンパ腫)を1.0×107cells播種した。そして、培養部面積を170cm2から430cm2まで拡張し、細胞密度が1.0×105〜8.6×105cells/mlになるように培地量を100〜500mlに拡大した。以上の培養条件を図10に示す。
このようにして120時間培養を行い、培養された細胞を回収した。回収された細胞数は、4.3×108cellsであった。この結果を図13に示す。
流路を備えていない従来の培養容器を、仕切部材等を用いることなくそのまま使用して、細胞培養を行った。培養容器、培地、及び播種細胞としては、実施例1と同様のものを使用した。そして、実施例1と同量の細胞数を播種し、培養部面積を430cm2、培地量を500mlの一定に固定したまま120時間培養を行い、培養された細胞を回収した。回収された細胞数は、3.3×108cellsであった。この培養条件を図10に、培養部面積の変化を図11及び図12に、実験結果を図13に示す。
また、比較例1のように、開始時の培養密度が低い場合には、細胞の増殖に適した環境になるまでに一定の時間が必要となることから、開始時の培養密度がより高い場合に比較して、細胞の培養速度が遅くなることが確認された。
例えば、培養部の面積を所定時間ごとに段階的に拡大するのではなく、仕切部材8を培養開始から培養終了時まで自動的に微量づつ連続的に移動させたり、あるいは、二以上の仕切部材を用いて、培養容器を二以上の培養部又は培地供給部を備えた構成とするなど適宜変更することが可能である。
2 接着部
3 流路
4 チューブ
5 バイパスチューブ
6 バルブ
7 ポンプ
8 仕切部材(ローラ)
8a スリット形成部
10 培地
11 培養部
12 培地供給部
Claims (9)
- 細胞と培地を培養容器に封入して細胞の培養を行う培養方法であって、
培養容器の収容部を仕切部材により、培養を行うための一又は二以上の培養部と、前記培養部に対する補充用の培地を収容する一又は二以上の培地供給部とに分離し、
前記仕切部材を前記培地供給部側へ移動させることによって、前記培地供給部における培地を前記培養部へ供給する
ことを特徴とする培養方法。 - 前記仕切部材としてローラを用いることを特徴とする請求項1記載の培養方法。
- 前記培地供給部における培地の前記培養部への供給が、前記培地供給部と前記培養部とをつなぐ一又は二以上の流路を介して行われることを特徴とする請求項1又は2記載の培養方法。
- 前記流路が、前記仕切部材としてのローラに設けられたスリットによって形成されるものであることを特徴とする請求項3記載の培養方法。
- 前記流路が、前記培地供給部と前記培養部とをつなぐ一又は二以上のバイパスチューブによって形成されるものであることを特徴とする請求項3記載の培養方法。
- 前記流路が、前記培養容器の上下面の一部を接着することによって、前記培養容器内に形成されたものであることを特徴とする請求項3又は5記載の培養方法。
- 細胞と培地を培養容器に封入して細胞の培養を行う培養装置であって、
培養容器と、
前記培養容器の収容部を、培養を行うための一又は二以上の培養部と、前記培養部に対する補充用の培地を収容する一又は二以上の培地供給部とに分離する仕切部材と、
前記仕切部材を前記培地供給部側へ移動させたときに、前記培地供給部における培地を前記培養部へ供給する流路と、を備えた
ことを特徴とする培養装置。 - 前記仕切部材がローラであって、前記流路が前記ローラの円周方向の一部又は前記ローラの軸方向に設けた所定の凹部によって形成されることを特徴とする請求項7記載の培養装置。
- 前記流路に、ポンプ又はバルブを設けたことを特徴とする請求項7記載の培養装置。
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