JP2016025871A - 細胞凝集塊形成用培養容器 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、凝集塊を形成した癌細胞のATP活性をルシフェラーゼによって測定する方法や、細胞凝集塊を形成させた後、表面分子を蛍光標識し蛍光観察により測定する方法が良く利用されている。
(1)細胞凝集塊を形成させる。
(2)蛍光・発光で細胞機能を測定する。
現在、市販されている凝集塊形成用プレートは、基材表面を疎水性もしくは超親水性処理し、基材表面への細胞接着を抑制することで、細胞同士の相互作用により凝集塊を形成させる方法が一般的であり、かつ細胞観察が可能なようにすべて透明樹脂で成形されたものである。しかしながら透明なプレートでの発光、蛍光の分析においては、容器が透明であるがゆえに隣接するウェルからの発光、蛍光の光が漏れ、それにより正しい測定値を得ることが困難であった。
すなわち、
このような目的は、下記(1)〜(6)に記載の本発明により達成される。
(1)2個以上のウェルを有する細胞凝集塊形成用培養容器であって、
該ウェルが遮光性部材で形成され、
ウェルの内面が細胞非接着化処理を施されてなることを特徴とする
細胞凝集塊形成用培養容器。
(2)前記遮光性部材が、着色樹脂で構成されているものである(1)記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
(3)前記着色樹脂が、白色樹脂である(2)記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
(4)細胞凝集塊を形成させるための細胞非接着化処理が、表面親水化処理である請求項(1)〜(3)いずれか記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
(5)ウェルの側壁内面が底内面に向かって縮径する部分を有するものである(1)〜(4)いずれか記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
(6)縮径する部分が、円錐状又は半球状であることを特徴とする(5)記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
本発明の細胞培養容器の形態としては、例えば、マルチウェルプレートおよびシャーレ(ディッシュ)、フラスコ等の容器類が挙げられ、更にシート状の成形品であっても、容器底面等の細胞が培養できる環境下に設置して使用することができる。これらの中でも、バイオリアクターの生成または薬効や毒物の評価、人工臓器の開発研究等で用いられる6〜384穴のマルチウェルプレートやシャーレが好ましい。これにより、細胞凝集塊を用いた評価、研究の精度を向上させることができる。
透明樹脂に顔料を加えて混練、成形しても、透明樹脂に顔料を混練した成形樹脂材料を用いて成形することもできる。顔料の分散性を考えると顔料を混練した成形樹脂材料を用いて成形することが好ましい。
どちらも顔料の含有量が高いほど、遮光性は向上するが、樹脂成形品としての強度が低下する。従って、酸化チタンの場合は7〜15%含有量、カーボンブラックの場合は3〜10%の含有量が好ましい。
前記遮光の程度は、隣接するウェルへの光透過率が少なければ少ないほど良く、1%以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.1%以下であり、最も好ましくは0.01%以下である。
発光または蛍光現象を用いた標識物質の測定において、測定感度を重視する場合は、白色顔料を使用することが好ましい。黒色顔料使用の場合、バックグランド値は安定するが、測定感度は、同条件で測定した白色顔料を用いた培養容器に比べ低くなる傾向にあり、微量な検体測定においては白色顔料を使用することがより好ましい。
また、白色顔料を使用した培養容器では、細胞凝集塊の状態の確認や、培養液の有無の確認などにおいて黒色顔料を使用した培養容器に比べてより確認がしやすいといった効果がある。
また、底部内面の曲率半径(R')が3.0mm以上である従来の培養容器に比べて、ウェル形状が底部(2)に向けて細くなるため、底部(2)から同じ高さで培地を吸引した場合の培地交換効率(培地全体量に対する吸引除去する培地量の割合)に優れる点も本発明の大きな特徴の一つである。
より好ましくは80μL以上、200μL以下である。こうすることで、培地や試薬の使用量を減らすことができる。
(1)水溶性樹脂の培養容器内面での架橋固定
(2)親水性樹脂による表面塗布
この方法は、水溶性樹脂を培養容器内面に被覆させて架橋し水溶性被覆層を形成する水溶性樹脂被覆層を形成させることを特徴とする。
ここで言う水溶性樹脂とは、水分子とのイオンもしくは水素結合により水和し、その結果として水に溶解するものであり、言い換えれば、水溶性樹脂とは水に溶解するために分子内の主鎖に対して必要充分な量のイオン性もしくは極性の側鎖を持つ樹脂である。なお、ここで水溶性樹脂とは、25℃の水100gに対して1.0g以上溶解可能なものをいう。
細胞培養容器を、水溶性樹脂に浸漬する際、水溶性樹脂を溶媒に溶解した状態で浸漬することが好ましく、その際に使用する溶媒は水もしくは溶解度を高めるために水と有機溶媒の混合物を使用することができる。
溶解する水溶性樹脂の濃度は0.01ないし30重量%が好ましく、特に0.1ないし10重量%が好ましい。
ここで水溶性樹脂の濃度が低すぎても、高すぎても、均一な被覆層が得られず、充分な細胞の接着低減効果が得られず良好な細胞凝集塊が形成されない。
上記水溶性樹脂被覆層を非水溶性硬化皮膜層とすることで、密度の高いイオン性もしくは極性の側鎖を持つ表面を構築することができる。この表面に構築されたイオン性もしくは極性の側鎖は、培養液と接触した際に、静電相互作用もしくは水素結合により水分子と水和し、培養容器表面は実質的に水分子の密な水和層となり、この水和層は細胞に対する基材表面からの刺激を抑制し、質的に良好な細胞凝集塊が迅速に形成されることとなる。こうすることで、培養液を接触させた際に、水溶性樹脂の被覆層が溶解、遊離することを防ぎ、培養容器として必要な耐水性を獲得することができる。
塗布する親水性樹脂としては、ポリ−2−ヒドロキシエチルメタクリレート(ポリ−HEMA)、ホスホリルコリン基含有高分子化合物、ポリエチレングリコール鎖含有高分子化合物等があるが、特にこれらに限定する物ではない。
(1)の方法に比べ、(2)の方法は表面の親水化が高分子化合物の容器表面への吸着現象だけであるので効果は弱いが、方法が簡便であることが利点である。
放射線の吸収線量については特に限定するものではないが、吸収線量が低すぎると滅菌性は確保されず、高すぎると細胞培養容器および被覆層が劣化してしまう場合がある。
基材表面が細胞非接着処理された円錐状、または半球状であるので細胞が底部に集まり易く、細胞凝集塊を形成しやすい。
また、形成した細胞凝集塊をそのままのプレートで蛍光、発光測定に用いることが可能である。
樹脂材料としてポリスチレン樹脂(PSジャパン社製、HF77)に白色色素、チタンホワイト顔料(住化カラー製)を混合した樹脂を用いて、射出成形により96ウェルマルチウェルプレートを成形した。各ウェルの形状は、図2に示したとおりであり、曲率半径R'が2.0mm,2.6mmおよび3.2mm、角度θが85°であった。得られたプレートにプラズマ処理装置(BRANSON/IPC社製 SERIES7000)を用いてプラズマ処理(酸素プラズマ10分)を行い、前処理としてプレート表面に濡れ性を付与した。
(1)HepG2細胞(ヒト肝癌由来細胞)を用いた凝集塊(スフェロイド)形成の検討
HepG2細胞を培養液(ダルベッコ改変MEM+10%ウシ胎児血清)に1×103cells/mLの濃度で分散させた細胞懸濁液を調製し、前述のプレートに100μL/ウェルずつ分注し、37℃、5%CO2雰囲気下にて3日間培養した。
3日後各ウェルについて、凝集塊が形成されていることを顕微鏡下で確認した。
具体的には、着色プレートであるので通常細胞観察に用いられる位相差倒立顕微鏡での観察は不可能であるので、光学顕微鏡下に培養容器を置き、上面より光を投光し、容器上面より細胞の状態を観察し、凝集塊がもれなく形成されていることを確認した。
(2)隣接するウェルへの光透過性の測定
隣接するウェルへの光透過性の評価は以下の方法で実施した。
ある特定のウェルで化学発光させ、そのウェルに隣接するすべてのウェルで計測されたフォトン数の平均を光の漏れとみなし、化学発光させたウェルで計測されたフォトン数に対する割合で光の漏れを評価した。具体的な方法は以下の通りである。
前記ALP抗体希釈液1mLを容量4mLのセラムチューブ(住友ベークライト製、MS−4604W)に入れ、チューブ全体をアルミホイルで覆い遮光する。
前記チューブ内に発光基質液Lumiphos530(Lumigen社製、和光純薬537−24662)を2mL加え、37℃の恒温層で30分、静置してALPと発光基質を反応させる。反応後、恒温層から出し、遮光下で1時間静置させる。
あらかじめ発光バックグランド値を測定しておいた容器のウェルにALP抗体−基質反応液を200μL分注する。
発光測定プレートリーダー(ベルトールド社製、MICROLUMAT LB96D)ですべてのウェルの発光を測定し、光の漏れを透過率として測定する。
透過率(%)=(反応試薬を入れたウェルのフォトン数―バックグランドのフォトン数)/(隣接するウェルのフォトン数―バックグランドのフォトン数)×100
すなわち、
このような目的は、下記(1)〜(8)に記載の本発明により達成される。
(1)2個以上のウェルを有する細胞凝集塊形成用培養容器であって、
当該細胞凝集塊形成用培養容器がES細胞の胚様体を形成するためのものであり、
該ウェルが遮光性部材で形成され、ウェルの内面が細胞非接着化処理を施されてなり、
前記ウェルは、隣接する他のウェルへの光透過率が1%以下であることを特徴とする細胞凝集塊形成用培養容器。
(2)前記遮光性部材が、着色樹脂で構成されているものである(1)記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
(3)前記着色樹脂が、白色樹脂である(2)記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
(4)細胞凝集塊を形成させるための細胞非接着化処理が、表面親水化処理である請求項(1)〜(3)いずれか記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
(5)前記表面親水化処理は、下記式(Ia)または(Ib)で表される化合物を用いて行われることを特徴とする(4)に記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
(6)ウェルの側壁内面が底内面に向かって縮径する部分を有するものである(1)〜(5)いずれか記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
(7)縮径する部分が、円錐状又は半球状であることを特徴とする(6)記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
(8)前記ウェルが、垂直方向における断面が略U字形状の底部及び、略円形の開口部を有し、かつ、前記底部内面の少なくとも曲面部分が親水性樹脂層を備えていると共に、前記底部内面の曲率半径(R)が、1.0mm以上、3.0mm以下であることを特徴とする(4)または(5)に記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
基材表面が細胞非接着処理された円錐状、または半球状であるので細胞が底部に集まり易く、細胞凝集塊を形成しやすい。
また、形成した細胞凝集塊をそのままのプレートで蛍光、発光測定に用いることが可能である。
以下、参考形態の例を示す。
1.2個以上のウェルを有する細胞凝集塊形成用培養容器であって、
該ウェルが遮光性部材で形成され、ウェルの内面が細胞非接着化処理を施されてなることを特徴とする細胞凝集塊形成用培養容器。
2.前記遮光性部材が、着色樹脂で構成されているものである1.記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
3.前記着色樹脂が、白色樹脂である2.記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
4.細胞凝集塊を形成させるための細胞非接着化処理が、表面親水化処理である1.〜3.いずれか記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
5.前記表面親水化処理は、下記式(Ia)または(Ib)で表される化合物を用いて行われることを特徴とする4.に記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
6.ウェルの側壁内面が底内面に向かって縮径する部分を有するものである1.〜5.いずれか記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
7.縮径する部分が、円錐状又は半球状であることを特徴とする6.記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
8.前記ウェルが、垂直方向における断面が略U字形状の底部及び、略円形の開口部を有し、かつ、前記底部内面の少なくとも曲面部分が親水性樹脂層を備えていると共に、前記底部内面の曲率半径(R)が、1.0mm以上、3.0mm以下であることを特徴とする4.または5.に記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
Claims (8)
- 2個以上のウェルを有する細胞凝集塊形成用培養容器であって、
該ウェルが遮光性部材で形成され、ウェルの内面が細胞非接着化処理を施されてなることを特徴とする細胞凝集塊形成用培養容器。 - 前記遮光性部材が、着色樹脂で構成されているものである請求項1記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
- 前記着色樹脂が、白色樹脂である請求項2記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
- 細胞凝集塊を形成させるための細胞非接着化処理が、表面親水化処理である請求項1〜3いずれか記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
- ウェルの側壁内面が底内面に向かって縮径する部分を有するものである請求項1〜5いずれか記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
- 縮径する部分が、円錐状又は半球状であることを特徴とする請求項6記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
- 前記ウェルが、垂直方向における断面が略U字形状の底部及び、略円形の開口部を有し、かつ、前記底部内面の少なくとも曲面部分が親水性樹脂層を備えていると共に、前記底部内面の曲率半径(R)が、1.0mm以上、3.0mm以下であることを特徴とする請求項4または5に記載の細胞凝集塊形成用培養容器。
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