JP2016054655A - 培養容器 - Google Patents
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Abstract
Description
また、目的に合った容器を用いて培養を行うために、様々な形状及びサイズの培養容器が開発されている。
スフェロイドを形成する方法として、複数の凹部を有する培養容器に細胞の懸濁液を注入して、各凹部においてスフェロイドを形成する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
この培養容器では、膜状部材が、凹部内で複数のマイクロウェルの上方に配置され、マイクロウェル内で成長したスフェロイドが当該マイクロウェルから離脱しないように移動を制限している。したがって、培養容器においてスフェロイドが安定的に形成される。
この場合、複数のマイクロウェル内の培養液を容易に交換できる。
この場合、膜状部材のいずれの箇所でも培養液が通過可能であるので、複数のマイクロウェル内の培養液を効率よく交換できる。
この場合、スフェロイドが膜状部材の下面に接着しにくくなっており、その結果、スフェロイドが膜状部材の下面に接着されにくい。
この場合、スフェロイドが形成された後に、膜状部材が溶けてなくなる。そのため、膜状部材を取り除く作業が不要になる。つまり、スフェロイドの取り出しが容易になる。
この場合、筒状部材を凹部に出し入れすることで、膜状部材の設置及び取り外しができる。その結果、作業性が向上する。
この場合、膜状部材に培養液が通過するものを用いていない場合でも、複数のマイクロウェル内の培養液を交換できる。
(1)全体構造
図1〜図3を用いて、本発明の一実施形態としての培養容器としての細胞培養容器1を説明する。
図1は、細胞培養容器の容器本体の斜視図である。図2及び図3は、細胞培養容器の押さえ部材付き板の斜視図である。
なお、図2に示す押さえ部材付き板5は6×4合計24個の押さえ部材9を有しており、図3に示す押さえ部材付き板5Aは6×1合計6個の押さえ部材9を有している。図3に示す押さえ部材付き板5Aは、図1に示す容器本体3に対しては4個が用いられる。
次に、図5及び図6を用いて、凹部7と押さえ部材9の構造及び両者の関係を詳細に説明する。図5は細胞培養容器の断面図であり、図6は膜状部材の平面図である。
この実施形態では、膜状部材31は可溶性である。膜状部材31は、例えば、1週間で溶解する。膜状部材31は、例えば、架橋したゼラチン、デンプン、PVAである。これによって、後述するようにスフェロイドSを取り出しやすくなる。なお、膜状部材31は必ずしも可溶性でなくてもよい。その場合は、膜状部材31は、例えば、ナイロン、PE、PP、カーボン、PEEK、テフロン(登録商標)、PET、金属からなる。
なお、上記施形態ではメッシュ隙間の寸法は、種細胞cが通過可能に設定されていたが、種細胞cが通過不能に設定されてもよい。この場合は、種細胞cは、膜状部材31の固定前にマイクロウェル17aに播種される。
図7〜図9を用いて、スフェロイドSを作成する工程を説明する。図7〜図9は、スフェロイド作成を説明するための模式図である。
最初に、種細胞cの播種を行う。具体的には、図7に示すように、細胞培養液を凹部7内に注入する。細胞培養液は、液体の培地と、培地に均一に拡散された種細胞cとからなる懸濁液である。種細胞cは、付着性を有しており、例えば、ヒト骨肉腫細胞などのガン細胞や肝細胞である。培地は、付着性細胞の培養に適した公知のものが用いられる。以上の場合、個々の種細胞cが、膜状部材31の隙間31aを通って、マイクロウェル17aにまで降下し着床する。
上記の培地交換において、凹部7内において培地の流れが生じるが、このとき、膜状部材31によってスフェロイドSを押さえているので、スフェロイドSがマイクロウェル17aから飛び出さない。したがって、スフェロイドSの流出が防止されている。
膜状部材は、細胞培養液が通過可能な形状を有しているものとしては、メッシュ部材に限定されない。
図10に示すように、膜状部材31Aは、複数の微小孔31bが全体に形成された円形のフィルムである。
膜状部材31Aは、例えば、ガラス、プラチックフィルム、プラスチック板からなる。複数の微小孔31bは例えばレーザによって形成される。
膜状部材は、細胞培養液が通過可能な形状を有しているものとしては、メッシュ部材に限定されない。
図11に示すように、膜状部材31Bは、複数の小孔31cが形成された円形の部材である。膜状部材31Bは、膜状部材31Aと同じ材料である。この実施形態では、複数の小孔31cは、外周側において、環状に配置されている。孔の形状、位置、個数は特に限定されない。ただし、図11のように複数の小孔が膜状部材の外周側にのみ形成されている場合は、膜状部材の中心部及び中間部に対応するマイクロウェルにおいてスフェロイドSの観察精度が向上する。
膜状部材31は、細胞培養液が通過可能な性質を有しているものとしては、第1実施形態及び第2実施形態のものに限定されない。
図12に示すように、膜状部材31Cは、ハイドロゲルから構成されている。ハイドロゲルとは、水分を多量に含むことにより膨潤する性質を有する高分子材料である。ハイドロゲルは、例えば、アクリルアミド、シリコーン、アガロース、ゼラチンからなる。これにより、細胞培養液は膜状部材31Cを通過可能である。なお、ハイドロゲルでは、タンパク質(1〜20nm程度)の循環が可能な構造であればよい。
なお、膜状部材として細胞培養液が通過可能な性質を有しているものは、ハイドロゲルに限定されない。
第1〜第4実施形態では膜状部材は細胞培養液が通過可能な形状又は性質を有していたが、膜状部材は、マイクロウェル内で成長したものが当該マイクロウェルから離脱しないように移動を制限さえできればよいので、上記のものに限定されない。例えば、膜状部材は細胞培養液が通過不能な形状又は性質を有していてもよい。
図13を用いて、上記の内容を説明する。図13は、細胞培養容器の断面図である。
膜状部材35と凹部7の底部17の上面との隙間は、細胞1個は通過可能であるが、スフェロイドは通過不能な寸法である。例えば、隙間は、10μm以上であり、かつ100μm以下である。なお、スフェロイドの寸法は、30〜1500μmであり、そのサイズに合わせて隙間の寸法は調整される。
膜状部材35は、透明フィルムである。膜状部材35は、例えば、ナイロン、PE、PP、カーボン、PEEK、テフロン(登録商標)、PETからなる。
さらに、膜状部材35が透明であるので、スフェロイドSを顕微鏡で観察可能である。
膜状部材を底部の近傍に取り付ける構造は、第5実施形態のものに限定されない。
図14を用いて、そのような実施形態を説明する。図14は、細胞培養器の断面図である。
膜状部材39は、外周縁が筒状部19の内周面19aの下部に固定されている。また、膜状部材39の外周には、複数の孔39aが形成されている。
第1〜第6実施形態では底部にマイクロウェルを形成した容器を用いたが、マイクロウェルが形成される部材は上記の構成に限定されない。
図15〜図19を用いて、スフェロイド形成用の細胞培養容器を説明する。図15〜図19は細胞培養容器の断面図である。図20は、押さえ部材の上面図である。
凹部107の底部117には、マイクロウェル部材131が設置されている。マイクロウェル部材131は、複数のマイクロウェル131aを上面に有する部材である。
第7実施形態では気泡放出部は複数の孔であったが、気泡放出部の形態はそれに限定されない。
図20を用いて、押さえ部材の他の実施形態を説明する。図20は、押さえ部材の上面図である。下面部123において、マイクロウェル部材131よりさらに外周側の部分には複数の気泡放出部123cが形成されている。気泡放出部123cは、円周方向に延びる弧状の貫通溝である。
また、気泡放出部は、下面部に形成される貫通孔に限定されない。気泡放出部は、押さえ部材109の筒状部125と容器本体103の筒状部119との間に形成された切り欠き、スリット、貫通孔であってもよい。
第7実施形態では押さえ部材の下面部は平坦な形状であったが、下面部の形状は特に限定されない。
図21を用いて、押さえ部材109の他の実施形態を説明する。図21は、細胞培養容器の断面図である。
第1〜第9実施形態では押さえ部材の下面部とその下方の部材との間の寸法を正確に管理することが求められる。しかし、押さえ部材は培養容器の培地に押し込んで使用されるので、浮力で押さえ部材が浮いてしまうという問題が考えられる。
そこで、図22を用いて、そのような課題を解決するための構造を説明する。図22は、細胞培養容器の断面図である。
第12実施形態では、蓋は自重のみによって弾性部材を圧縮していたが、他の構造によって弾性部材を圧縮してもよい。
そこで、図23を用いて、そのような課題を解決するための構造を説明する。図23
は、細胞培養容器の断面図である。
この実施形態では、容器本体3の外周部に第1係合部15が形成され、さらに蓋11の筒状部11bに第2係合部16が形成されている。第1係合部15と第2係合部16は互いに係合しており、それにより蓋11が容器本体3から離れないようになっている。
第10実施形態及び第11実施形態では、蓋及びクッション部材を用いることで押さえ部材付き板5の浮き上がりを防止していたが、他の手段によっても浮き上がり防止は可能である。例えば、押さえ部材付き板5の重量を増加することで、浮力による浮きを防止できる。具体的には、金属製材料を一部に使うことで、押さえ部材付き板5自体を重くする。又は、押さえ部材付き板5の一部に錘を付ける。
図24を用いて、筒状部19に固定された膜状部材31の位置決めを正確に行うための構造を説明する。図24は、細胞培養容器の断面図である。
押さえ部材付き板5のフランジ27部の下面には、ピン部材41が固定されている。ピン部材41の下端は、容器本体3の筒状部19の上面に形成された孔43内に挿入されている。
なお、上記のピンと孔による位置決め構造は、個数、形状、位置が特に限定されない。
図25を用いて、筒状部19に固定された膜状部材31の位置決めを正確に行うための構造を説明する。図25は、細胞培養容器の断面図である。
筒状部19の下端には、複数の突起45が設けられている。突起45は、膜状部材31よりさらに下方に延びている。突起45の下端は、底部17の上面に形成された取付孔17b内に挿入されている。
なお、上記の突起と孔による位置決め構造は、個数、形状、位置が特に限定されない。また、筒状部の下部と底部との間の位置決めは前記実施形態に限定されない。例えば、筒状部の下部が底部に設けられた受け部によって支持されてもよい。
複数の押さえ部材が複数の凹部にスムーズに嵌まるように両者に位置決め構造を説明する。
なお、基本的な構造は第1〜第15実施形態と同じである。以下、異なる点を中心に説明する。
押さえ部材付き板5には、ピン71に対応する位置に孔73が形成されている。具体的には、孔73は、枠5bの四隅に形成されている。
なお、ピンと孔の数は前記実施形態に限定されない。さらに、容器本体3と押さえ部材付き板5との位置決め構造は、ピンと孔に限定されない。
第1〜第15実施形態は下記の点が共通である。
培養容器(例えば、細胞培養容器1)は、容器本体(例えば、容器本体3)と、膜状部材(例えば、膜状部材31、膜状部材31A、膜状部材31B、膜状部材31C、膜状部材35、膜状部材39、下面部123、下面部123A)と、を備えている。容器本体3は、培養液(例えば、細胞培養液C)を収容するための複数のマイクロウェル(例えば、複数のマイクロウェル17a、マイクロウェル131a)が底面(例えば、底部17の上面、マイクロウェル部材131の上面)に形成された凹部(例えば、凹部7、凹部107)を有する。膜状部材は、凹部内で複数のマイクロウェルの上方に配置され、マイクロウェル内で成長したスフェロイド(例えば、スフェロイドS)が当該マイクロウェルから離脱しないように移動を制限するための部材である。
この培養容器では、膜状部材が、凹部内で複数のマイクロウェルの上方に配置され、マイクロウェル内で成長したスフェロイドが当該マイクロウェルから離脱しないように移動を制限している(例えば、図8、図17参照。)。したがって、培養容器においてスフェロイドが安定的に形成される。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
前記実施形態ではスフェロイド形成中に培地交換を行っていたが、培地交換は必ずしも行わなくてもよい。
凹部及び押さえ部材の平面視形状、及びそれらの組合せは前記実施形態に限定されない。
凹部及び押さえ部材の個数は、前記実施形態に限定されない。
3 :容器本体
5 :押さえ部材付き板
5A :押さえ部材付き板
5a :本体
5b :枠
7 :凹部
9 :押さえ部材
17 :底部
17a :マイクロウェル
17b :取付孔
19 :筒状部
19a :内周面
25 :筒状部
25a :外周面
27 :フランジ部
31 :膜状部材
31A :膜状部材
31B :膜状部材
31C :膜状部材
31a :隙間
31b :微小孔
31c :小孔
35 :膜状部材
39 :膜状部材
123 :下面部
123A :下面部
123a :下面
C :細胞培養液
c :種細胞
S :スフェロイド
Claims (7)
- 培養液を収容するための複数のマイクロウェルが底面に形成された凹部を有する容器本体と、
前記凹部内で前記複数のマイクロウェルの上方に配置され、前記マイクロウェル内で成長したものが当該マイクロウェルから離脱しないように移動を制限するための膜状部材と、
を備えた培養容器。 - 前記膜状部材は、前記培養液が通過可能な形状又は性質を有している、請求項1に記載の培養容器。
- 前記膜状部材は、メッシュ構造を有している、請求項2に記載の培養容器。
- 前記膜状部材の下面には細胞非接着処理が施されている、請求項1〜3のいずれかに記載の培養容器。
- 前記膜状部材は可溶性である、請求項1〜4のいずれかに記載の培養容器。
- 前記凹部内に挿入可能であり、前記膜状部材が底部に設けられた筒状部材をさらに備えている、請求項1〜5のいずれかに記載の培養容器。
- 前記底面と前記膜状部材の下面との間には隙間が確保されており、それにより前記培養液が各マイクロウェルの内外で移動可能である、請求項1に記載の培養容器。
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