JP2012506258A - 培養システム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2008年10月22日出願の米国仮特許出願第61/107,640号の利益を主張し、その出願の全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書において、三次元の細胞培養物または組織培養物を生育せしめるためのデバイスを提供し、このデバイスは、少なくとも1つの容器(マイクロプレートウエル)によって受容されて容器(マイクロプレートウエル)内部に少なくとも部分的に収容されるように構成されている少なくとも1つの挿入部を備え、各挿入部が、分解性、透過性の底壁と、個別の流体コンパートメントを画定する、底壁に接続された少なくとも1つの側壁とを含み、前記底壁のそれぞれが、各挿入部と容器(マイクロプレートウエル)の下位部との間の流体連通が可能になるように構成されている多孔性マトリックスを含み、前記少なくとも1つの挿入部のそれぞれが、前記底壁の上部に足場をさらに備える。
本明細書において言及する刊行物、特許および特許出願は全て、個々の刊行物、特許および特許出願がそれぞれ、参照により組み込まれることが具体的かつ個々に示されるのと同じ程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
組織培養の器具(例えば、挿入部ウエル)においては、細胞試料または組織試料が、栄養培地から、透過性メンブランによって分離される。そこでは、栄養素の濃度勾配が発生し、この透過性メンブランを通して細胞を養うことができる。この配置は、in vivoにおける状況をより厳密に反映する。この透過性メンブランは、管状の支持体の底部末端につながり、一方、この支持体はその上端において、栄養素を含有するウエルの上部から、フランジによって垂れ下がる。支持体のフランジによって、支持体およびメンブランは、ウエルの中心に位置する。支持体の側壁中の開口部が、ウエルに流体を添加し、そこから流体を取り出すためのピペットの接近手段を提供する。
三次元の間質性支持体、培養システム自体、およびその維持、ならびに三次元培養物の種々の用途は、それらのそれぞれの全体が本明細書に組み込まれる米国特許第4,963,489号および第5,624,840号に、より詳細に記載されている。
(a)三次元マトリックスは、タンパク質の付着のため、およびその結果として、間質細胞の接着のためのより大きな表面積をもたらす。
(b)マトリックスが三次元であるため、間質細胞はコンフルエンスに到達するまで単層における細胞よりも長期にわたり活発に生育する。この長期間のサブコンフルエントな状態の間に複製する間質細胞によって産生される増殖因子および調節因子は、培養物中の増殖の刺激および細胞分化の調節に部分的に関与することができる。
(c)三次元マトリックスにより、in vivoにおいて対応する組織中に見出されるものにより類似する細胞要素の空間分布が可能になる。
(d)三次元のシステム中では、細胞を生育せしめるための潜在的な体積が増加することによって、細胞の成熟の助けとなる微小環境の局在化を確立することが可能になり得る。
(e)三次元マトリックスによって、付着層中のマクロファージ、単核球、およびおそらくリンパ球等の遊走細胞の動きについての可能性がより大きくなることにより、細胞間相互作用が最大となる。
本明細書で用いる場合、三次元マトリックス(足場)は、(a)細胞が、それに付着するのを可能にし(もしくは細胞がそれに付着するのが可能になるように改変することができ)、その中に組み込まれることを可能にし、またはその上部上に置かれる(付着しない)ことを可能にし、かつ(b)細胞が、二層以上に生育するのを可能にする任意の材料および/または形状から構成される。この支持体に間質細胞を接種して、三次元の間質性マトリックスを形成することができる。
線維芽細胞を含む間質細胞を、以下に記載するその他の細胞および要素を有しても有さなくても、該マトリックス上に接種してよい。これらの線維芽細胞は、臓器、例として、皮膚、肝臓、膵臓等から得てよい。それらの臓器は、(適切な場合には)生検によってか、または剖検時に得ることができる。実際に、任意の適切な死体臓器から、線維芽細胞を多量にかなり好都合に得ることができる。先に説明したように、胎性線維芽細胞を、多様な異なる細胞および/または組織の生育をサポートする「一般的な」三次元の間質性マトリックスを形成するために用いることができる。しかし、培養しようとする組織の同じ型から得た線維芽細胞、ならびに/または本発明の三次元のシステムによる培養物中で生育される細胞および/もしくは組織を後に受容しようとする特定の個体から得た線維芽細胞を、この三次元マトリックスに接種することによって、「特定の」間質性マトリックスを調製することができる。
本発明は一側面では、分解性、多孔性のメンブランを有する挿入ウエルデバイスである。挿入ウエルデバイスはマルチウエル挿入プレートとしても知られ、これら2つのデバイスを本明細書では互換的に指す。細胞の生育をサポートするために用いられるデバイスの部分は典型的にはメンブランであるところ、生育培地を含有するウエル内部にメンブランをぶら下げるために用いられるデバイスの部分に着脱可能に固定される。この配置によって、培養した細胞の操作が容易になる。
本発明の三次元の肝臓培養システムを、多様な適用例において用いることができる。これらが包含するのは、限定されないが、培養細胞のin vivoにおける移植または埋込み;in vitroにおける細胞傷害性化合物、発癌物質、変異原、増殖因子/調節因子、薬学的化合物等のスクリーニング;特定の疾患の機構の解明;薬物および/または増殖因子が作動する機構の研究;患者の癌の診断およびモニタリング;遺伝子治療;ならびに生物学的活性産物の産生が挙げられる。
Claims (41)
- 三次元の細胞培養物または組織培養物を生育せしめるためのデバイスであって、少なくとも1つの容器によって受容されて該容器内部に少なくとも部分的に収容されるように構成されている少なくとも1つの挿入部を備え、前記各挿入部は分解性、透過性の底壁と、個別の流体コンパートメントを画定する前記底壁に接続された少なくとも1つの側壁を含み、前記底壁のそれぞれは前記各挿入部とマイクロプレートウエルの下位部との間の流体連通が可能になるように構成されている多孔性マトリックスを含み、前記少なくとも1つの挿入部のそれぞれは、前記底壁の上部に足場をさらに備えるデバイス。
- 挿入部が流体を保持することができ、前記流体は各挿入部とマイクロプレートウエルの下位部との間で連通している、請求項1に記載のデバイス。
- 容器がマイクロプレートウエルである、請求項1に記載のデバイス。
- マルチウエル挿入部である、請求項1に記載のデバイス。
- 足場が三次元の細胞培養物または組織培養物を生育せしめるための三次元の足場を備える、請求項1に記載のデバイス。
- 分解性、透過性の底壁が細胞性メッシュ、デキストラノマーマイクロスフェア、コラーゲン、ラミニン、エンタクチン、Matrigel、綿、セルロース、顆粒、シート、布、生分解性マイクロスフェア、ヒドロゲル、ガーゼ、改変多(糖類)、キトサン、デンプン、ゼラチンコポリマー製フィルム、生体適合性充填剤、コラーゲン、アルギン酸、フィブリン、アガロース、改変アルギン酸、エラスチン、キトサン、ゼラチン、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(エチレングリコール)、プルロニック、ポリ(ビニルピロリドン)、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリ(無水物)、ポリ(プロピレンフマレート)、ネコガット縫合糸、セルロース、ゼラチン、デキストラン、混合セルロースエステル、ポリエステルで覆われた混合セルロースエステル、カルボン酸基強化ポリマー、ポリ(エチレンオキシド)(PEO)とポリ(ブチレンテレフタレート)(PBT)とのマルチブロックコポリマー、PHB−PHVクラスのポリ(ヒドロキシアルカノエート)、ポリ(エステル)、ポリ乳酸(PLA)のポリマーもしくはそのコポリマー、ポリグリコール酸(PGA)のポリマーもしくはそのコポリマー、ポリ乳酸−コ−グリコール酸(PLG)のコポリマーもしくはそのコポリマー、ポリカプロラクトン(PCL)もしくはそのコポリマー、および/またはそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載のデバイス。
- 挿入部がデバイスから取外し可能である、請求項1に記載のデバイス。
- 取外し可能な挿入部が接続されていない挿入部または複数の接続されている挿入部の部分である、請求項7に記載のデバイス。
- 少なくとも1つの挿入部がデバイスに溶接されている、請求項1に記載のデバイス。
- 細胞が足場に付着した後に底壁が分解する、請求項1に記載のデバイス。
- 底壁が約10分〜約1年の時間をかけて分解する、請求項1に記載のデバイス。
- 底壁が約48時間超〜約1年の時間をかけて分解する、請求項1に記載のデバイス。
- 挿入部中で培養した細胞が足場に付着する、請求項1に記載のデバイス。
- 挿入部中で培養した細胞が足場内に組み込まれる、請求項1に記載のデバイス。
- 挿入部中で培養した細胞が足場に付着しない、請求項1に記載のデバイス。
- 以下を含むマルチウエルプレート器具:
第1のアレイを形成する複数の第1の容器、
第1のウエルの前記第1のアレイと整列され、第2のアレイを形成する複数の第2の容器、ここで
前記第1のアレイの容器と前記第2のアレイの容器は一緒に連結され、前記複数の第2の容器のそれぞれは前記第1のアレイの容器と前記第2のアレイの容器との間の界面において、分解性、透過性の底壁および前記底壁の上部に足場を有する。 - 流体を保持することができ、該流体は複数の第1および第2のアレイの容器と連通している、請求項16に記載のマルチウエルプレート器具。
- 分解性、透過性の底壁がマルチウエル挿入部を備える、請求項16に記載のマルチウエルプレート器具。
- 足場が三次元の細胞培養物または組織培養物を生育せしめるためのマトリックスを備える、請求項16に記載のマルチウエルプレート器具。
- 分解性、透過性の底壁が、細胞性メッシュ、デキストラノマーマイクロスフェア、コラーゲン、ラミニン、エンタクチン、Matrigel、綿、セルロース、顆粒、シート、布、生分解性マイクロスフェア、ヒドロゲル、ガーゼ、改変多(糖類)、キトサン、デンプン、ゼラチンコポリマー製フィルム、生体適合性充填剤、コラーゲン、アルギン酸、フィブリン、アガロース、改変アルギン酸、エラスチン、キトサン、ゼラチン、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(エチレングリコール)、プルロニック、ポリ(ビニルピロリドン)、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリ(無水物)、ポリ(プロピレンフマレート)、ネコガット縫合糸、セルロース、ゼラチン、デキストラン、混合セルロースエステル、ポリエステルで覆われた混合セルロースエステル、カルボン酸基強化ポリマー、ポリ(エチレンオキシド)(PEO)とポリ(ブチレンテレフタレート)(PBT)とのマルチブロックコポリマー、PHB−PHVクラスのポリ(ヒドロキシアルカノエート)、ポリ(エステル)、ポリ乳酸(PLA)のポリマーもしくはそのコポリマー、ポリグリコール酸(PGA)のポリマーもしくはそのコポリマー、ポリ乳酸−コ−グリコール酸(PLG)のコポリマーもしくはそのコポリマー、ポリカプロラクトン(PCL)もしくはそのコポリマー、および/またはそれらの混合物からなる群から選択される、請求項16に記載のマルチウエルプレート器具。
- 挿入部が器具から取外し可能である、請求項18に記載のマルチウエルプレート器具。
- 取外し可能な挿入部が接続されていない挿入部、または複数の接続されている挿入部の部分である、請求項21に記載のマルチウエルプレート器具。
- 少なくとも1つの挿入部が器具に溶接されている、請求項18に記載のマルチウエルプレート器具。
- 細胞が足場に付着した後および/または三次元の培養物を生成した後に、底壁が分解する、請求項16に記載のマルチウエルプレート器具。
- 底壁が約10分〜約1年の時間をかけて分解する、請求項16に記載のマルチウエルプレート器具。
- 底壁が約48時間超〜約1年の時間をかけて分解する、請求項16に記載のマルチウエルプレート器具。
- 器具中で培養した細胞が足場に付着する、請求項16に記載のマルチウエルプレート器具。
- 器具中で培養した細胞が足場内に組み込まれる、請求項16に記載のマルチウエルプレート器具。
- 器具中で培養した細胞が足場に付着しない、請求項16に記載のマルチウエルプレート器具。
- 経時的に分解する透過性メンブランと細胞を三次元の配置で培養するための足場の使用であって、以下を提供するもの:
(a)細胞支持手段、
(b)酸素および栄養素の輸送手段、および
(c)分解性、透過性のメンブラン。 - 分解性、透過性のメンブランが挿入部の底壁を含む、請求項30に記載の使用。
- 挿入部がデバイスまたは器具から取外し可能である、請求項31に記載の使用。
- 取外し可能な挿入部が接続されていない挿入部または複数の接続されている挿入部の部分である、請求項32に記載の使用。
- 挿入部がデバイスまたは器具に溶接されている、請求項31に記載の使用。
- 細胞支持手段が分解性、透過性メンブランの上部に足場を備える、請求項30に記載の使用。
- 細胞が足場に付着した後および/または三次元の培養物を生成した後に、メンブランが分解する、請求項35に記載の使用。
- メンブランが約10分〜約1年の時間をかけて分解する、請求項30に記載の使用。
- メンブランが約48時間超〜約1年の時間をかけて分解する、請求項30に記載の使用。
- 細胞支持手段において培養した細胞が足場に付着する、請求項35に記載の使用。
- 細胞支持手段において培養した細胞が足場内に組み込まれる、請求項35に記載の使用。
- 細胞支持手段において培養した細胞が足場に付着しない、請求項35に記載の使用。
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