JP2016067330A - Production method for frozen cells - Google Patents

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細川 和生
Kazuo Hosokawa
和生 細川
栄太郎 近藤
Eitaro Kondo
栄太郎 近藤
健一 和田
Kenichi Wada
健一 和田
前田 瑞夫
Mizuo Maeda
瑞夫 前田
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RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method for frozen cells which freezes cells while adhering the cells on a cell-culturing substrate, and which has a high cell survival rate after freezing and defrosting.SOLUTION: The invention provides a production method for frozen cells comprising freezing cells adhering on a wall surface of a microchip in a condition where the cells are adhered on a wall surface of the microchip.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、マイクロチップを用いた凍結細胞の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing frozen cells using a microchip.

実験に使用しない細胞は凍結保存する場合が多い。その際,従来の培養皿やフラスコなどの基板に接着したまま凍結及び解凍を行うと、適当な保存液に浸漬したとしても細胞が傷害を受け、死滅する場合もある。そのため,凍結保存の前に細胞をトリプシンなどを用いて基板から剥離し、保存液に懸濁し、チューブに移して凍結するのが一般的である。しかし、こうして凍結した細胞は、解凍した後に培養皿等の基板に播種して接着させ、さらに適当な細胞密度になるまで培養した後でないと実験に用いることができない。この解凍後の処理には通常数日を要する。   Cells that are not used in experiments are often stored frozen. At that time, if the cells are frozen and thawed while adhered to a substrate such as a conventional culture dish or flask, the cells may be damaged and killed even if immersed in an appropriate storage solution. Therefore, before cryopreservation, cells are generally detached from the substrate using trypsin or the like, suspended in a preservation solution, transferred to a tube and frozen. However, the frozen cells can be used for experiments only after thawing, seeding and adhering to a substrate such as a culture dish, and further culturing them to an appropriate cell density. This defrosting process usually takes several days.

非特許文献1には、細胞を基板に接着したまま凍結及び解凍する技術として、細胞の上からゲルで包む方法が報告されている。また、特許文献1には、ほぼ同一形状の開口部が一定のピッチで複数個穿設されたシートを備えた動物細胞凍結保存用担体であって、上記開口部を形成する内壁の少なくとも一部に曲面部を有し、さらに動物細胞の生存率又は動物細胞の生存細胞密度が所定の条件を満たす動物細胞凍結保存用担体が記載されている。   Non-Patent Document 1 reports a method of wrapping cells on a gel as a technique for freezing and thawing with cells adhered to a substrate. Patent Document 1 discloses an animal cell cryopreservation carrier provided with a sheet in which a plurality of openings having substantially the same shape are formed at a constant pitch, and at least a part of an inner wall forming the opening. Describes a carrier for cryopreservation of animal cells having a curved surface portion and further satisfying a predetermined condition of the survival rate of animal cells or the survival cell density of animal cells.

また、マイクロ流体チップで細胞の凍結保存を行う研究も報告されている(非特許文献2及び3)。これらの技術は懸濁状態の細胞を凍結するものであり、接着状態の細胞を凍結保存するものではない。   Studies have also been reported in which cells are cryopreserved with a microfluidic chip (Non-patent Documents 2 and 3). These techniques are for freezing suspended cells, not for cryopreserving adherent cells.

R. Malpique, F. Ehrhart, A. Katsen-Globa, H. Zimmermann, P. M. Alves, Tissue Engineering: Part C, 15, 373-386, (2009)R. Malpique, F. Ehrhart, A. Katsen-Globa, H. Zimmermann, P. M. Alves, Tissue Engineering: Part C, 15, 373-386, (2009) E. Berthier et al., Lab Chip, 13, 424-431 (2013)E. Berthier et al., Lab Chip, 13, 424-431 (2013) Y. S. Song, et al., Lab Chip, 9, 1874-1881 (2009)Y. S. Song, et al., Lab Chip, 9, 1874-1881 (2009)

特許第5140155号公報Japanese Patent No. 5140155

非特許文献1及び特許文献1に記載の技術は、広く普及するには至っていない。これらの技術の問題点は不明であるが、培養環境が従来のものと違いすぎてデータの互換性に不安があること、立体的で顕微鏡観察がしにくいことなどがその理由として考えられる。   The techniques described in Non-Patent Document 1 and Patent Document 1 have not been widely spread. Although the problems of these techniques are unknown, it is thought that the reason is that the culture environment is too different from the conventional one and there is anxiety about data compatibility and that it is difficult to observe three-dimensionally under a microscope.

本発明は、細胞を培養基板に接着したまま凍結する凍結細胞の製造方法であって、凍結及び解凍後の細胞生存率が高い方法を提供することを解決すべき課題とする。   An object of the present invention is to provide a method for producing a frozen cell in which cells are frozen while adhered to a culture substrate, and has a high cell survival rate after freezing and thawing.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、マイクロチップの底面に接着した細胞を凍結及び解凍した場合、マイクロチップがない場合に比べて細胞の生存率が大幅に向上することを見い出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成したものである。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention greatly improve the cell viability when the cells adhered to the bottom surface of the microchip are frozen and thawed as compared with the case without the microchip. I found out. The present invention has been completed based on these findings.

すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
(1)マイクロチップの一壁面上に接着している細胞を、前記マイクロチップの一壁面上に細胞が接着した状態で凍結する工程を含む、凍結細胞の製造方法。
(2)マイクロチップの密閉された微小空間が細胞及び細胞培養培地で満たされており、前記マイクロチップの一壁面上に細胞が接着している、(1)に記載の凍結細胞の製造方法。
(3)マイクロチップの微小空間の高さが、10〜100μmである、(1)又は(2)に記載の凍結細胞の製造方法。
(4)マイクロチップの細胞が接着する壁面上に、単一の細胞を捕捉するためのマイクロポケットが設けられている、(1)から(3)の何れかに記載の方法。
(5)マイクロチップの一壁面上に接着している細胞を、前記マイクロチップの一壁面上に細胞が接着した状態で凍結する工程が、マイクロチップの一壁面上において細胞を30〜70%コンフルエントになるまで培養した後に、培地を、凍結保護剤を含む培地に交換し、次いで細胞を凍結する工程である、(1)から(4)の何れかに記載の方法。
(6)(1)から(5)の何れかに記載の方法により得られる、マイクロチップと、前記マイクロチップの一壁面上に接着している凍結細胞とからなる細胞凍結物。
(7)(i)(1)から(5)の何れかに記載の方法により凍結細胞を製造する工程;及び
(ii)前記凍結細胞を解凍する工程:
を含む、細胞の凍結及び解凍方法。
(8)(i)(1)から(5)の何れかに記載の方法により凍結細胞を製造する工程;
(ii)前記凍結細胞を解凍する工程;
(iii)前記解凍した細胞を被験物質と接触させる工程;及び
(iv)前記被験物質の前記解凍した細胞に対する作用を検出する工程:
を含む、被験物質の試験方法。
That is, according to the present invention, the following inventions are provided.
(1) A method for producing frozen cells, comprising a step of freezing cells adhered on one wall surface of the microchip in a state where the cells are adhered on one wall surface of the microchip.
(2) The method for producing frozen cells according to (1), wherein a microspace in which the microchip is sealed is filled with cells and a cell culture medium, and the cells are adhered to one wall surface of the microchip.
(3) The method for producing frozen cells according to (1) or (2), wherein the height of the microspace of the microchip is 10 to 100 μm.
(4) The method according to any one of (1) to (3), wherein a micropocket for capturing a single cell is provided on a wall surface to which the cells of the microchip adhere.
(5) The step of freezing the cells adhered on one wall surface of the microchip with the cells adhered on the one wall surface of the microchip is 30% to 70% confluent on the one wall surface of the microchip. The method according to any one of (1) to (4), wherein the medium is replaced with a medium containing a cryoprotective agent, and then the cells are frozen after culturing until.
(6) A frozen cell comprising a microchip obtained by the method according to any one of (1) to (5) and a frozen cell adhered on one wall surface of the microchip.
(7) (i) a step of producing frozen cells by the method according to any one of (1) to (5); and (ii) a step of thawing the frozen cells:
A method for freezing and thawing cells.
(8) (i) a step of producing frozen cells by the method according to any one of (1) to (5);
(Ii) thawing the frozen cells;
(Iii) contacting the thawed cells with a test substance; and (iv) detecting the action of the test substance on the thawed cells:
A test method for a test substance, comprising:

本発明によれば、細胞を基板に接着したまま凍結・解凍することができ、かつ凍結及び解凍後において高い細胞生存率を達成することができる。特に、本発明によれば、従来から広く用いられているプラスチックからなる細胞基材の表面を培養面として、上記培養面に細胞を接着させたまま細胞を凍結保存することができる。   According to the present invention, cells can be frozen and thawed while adhered to a substrate, and a high cell survival rate can be achieved after freezing and thawing. In particular, according to the present invention, it is possible to cryopreserve cells while the cells are adhered to the culture surface using the surface of a cell substrate made of plastic that has been widely used as a culture surface.

図1は、マイクロチップのデサインを示す。Aはマイクロチップ全体の写真、Bは鉛直方向の写真、Cは水平方向の概略、Dは、X部分の拡大図、Eはマイクロポケットの拡大図を示す。FIG. 1 shows the design of the microchip. A is a photograph of the entire microchip, B is a photograph in the vertical direction, C is an outline in the horizontal direction, D is an enlarged view of the X portion, and E is an enlarged view of the micro pocket. 図2は、クロムマスクデザインの概略図を示す。Aは1層目、Bは2層目を示す。FIG. 2 shows a schematic diagram of a chrome mask design. A indicates the first layer and B indicates the second layer. 図3は、マイクロデバイス作製チャートを示す。FIG. 3 shows a microdevice fabrication chart. 図4は、細胞の接着率と生存率とを示すグラフである。縦軸は接着率(黒色棒)と生存率(灰色棒)の百分率(%)を示し、横軸は、マイクロチップ(Chip)又は培養皿(Dish)、細胞の種類(HeLa、NIH3T3、MCF−7、PC12)、コラーゲンコーティングの有無を示す。なお、下段の図は、HeLa細胞とマイクロチップを用いた実験結果であり、マイクロポケットありの場合(流路の深さは18μm)とマイクロポケットなしの場合(流路の深さは25μm及び60μm)の結果を示す。FIG. 4 is a graph showing cell adhesion rate and survival rate. The vertical axis represents the percentage (%) of the adhesion rate (black bar) and the survival rate (gray bar), and the horizontal axis represents the microchip (Chip) or the culture dish (Dish), the cell type (HeLa, NIH3T3, MCF- 7, PC12), indicates the presence or absence of collagen coating. The lower figure shows the experimental results using HeLa cells and a microchip. When micropockets are present (channel depth is 18 μm) and when there are no micropockets (channel depths are 25 μm and 60 μm). ) Result. 図5は、PC12細胞の免疫染色を示す。図5の左は、マイクロチップ上で凍結保存及び解凍後にNGFの添加によりPC12細胞の神経分化を誘導した場合を示し、図5の中央は、凍結保存後にNGF処理を行わない陰性コントロールを示す、図5の右は、凍結保存しない細胞について培養皿上でNGF処理を行った陽性コントロールを示す。FIG. 5 shows immunostaining of PC12 cells. The left of FIG. 5 shows the case where neuronal differentiation of PC12 cells was induced by adding NGF after cryopreservation and thawing on a microchip, and the center of FIG. 5 shows a negative control in which NGF treatment is not performed after cryopreservation. The right side of FIG. 5 shows a positive control in which cells not cryopreserved were treated with NGF on a culture dish. 図6は、細胞毒性アッセイの結果を示す。図6の上段は、96穴プレートを用いた場合、図6の中段はマイクロチップを用いて凍結しない場合、図6の下段はマイクロチップを用いて凍結解凍後の場合の結果を示す。縦軸は生存率の百分率(%)を示し、横軸は、シスプラチン濃度(μM)を示す。FIG. 6 shows the results of the cytotoxicity assay. The upper part of FIG. 6 shows the result when a 96-well plate is used, the middle part of FIG. 6 shows the result when the microchip is not frozen, and the lower part of FIG. 6 shows the result after the freeze-thaw using the microchip. The vertical axis shows the percentage (%) of the survival rate, and the horizontal axis shows the cisplatin concentration (μM).

以下、本発明についてさらに具体的に説明する。
本発明による凍結細胞の製造方法は、マイクロチップの一壁面上に接着している細胞を、前記マイクロチップの一壁面上に細胞が接着した状態で凍結する工程を含む方法である。本発明においては、凍結保存された細胞を解凍した後に培養皿等の基板に播種して接着させ、さらに適当な細胞密度になるまで培養するという操作が不要であり、マイクロチップの一壁面上に接着した細胞を解凍した後30分程度で、前記細胞を使用する目的の実験を開始することができる。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
The method for producing frozen cells according to the present invention includes a step of freezing cells adhered on one wall surface of the microchip in a state where the cells are adhered on one wall surface of the microchip. In the present invention, the operation of thawing the cryopreserved cells, seeding them on a substrate such as a culture dish and adhering them, and further culturing them to an appropriate cell density is unnecessary. About 30 minutes after thawing the adhered cells, the intended experiment using the cells can be started.

本発明で用いるマイクロチップにおいては、内部に微小空間(好ましくは流路)が設置されている。好ましくは、微小空間の底面、側面及び上面は、容器の壁面で囲まれている。即ち、微小空間は、入口及び出口を有すること以外は密閉された微小空間であることが好ましい。なお、微小空間の数は一つ以上であればよく、一つ又は二つ以上の微小空間を設置することができる。   In the microchip used in the present invention, a minute space (preferably a flow path) is provided inside. Preferably, the bottom surface, the side surface, and the top surface of the minute space are surrounded by the wall surface of the container. That is, the minute space is preferably a sealed minute space except that it has an inlet and an outlet. In addition, the number of microspaces should just be one or more, and one or two or more microspaces can be installed.

本発明においては、微小空間の底面、側面及び上面のうちの一壁面上において細胞を培養することにより、細胞は上記一壁面上に接着する。以下、細胞が接着している壁面を培養面とも言う。細胞が接着する面に、必要に応じてコーティング(例えば、コラーゲン)をしてもよい。本発明において、主に底面、側面および上面のうちの少なくとも1つの壁面の上に細胞を接着させることが意図されるが、その他の壁面の上に細胞が接着してもよい。特に好ましくは、微小空間の底面上において細胞を培養して接着させることができる。   In the present invention, the cells adhere to the one wall surface by culturing the cells on one wall surface of the bottom surface, the side surface, and the top surface of the minute space. Hereinafter, the wall surface to which the cells adhere is also referred to as the culture surface. If necessary, a coating (for example, collagen) may be applied to the surface to which the cells adhere. In the present invention, the cells are mainly intended to adhere on at least one of the bottom surface, the side surface, and the top surface, but the cells may adhere on the other wall surfaces. Particularly preferably, the cells can be cultured and adhered on the bottom surface of the minute space.

マイクロチップの培養面を底面とした場合における微小空間の高さ(即ち、底面とそれに対向する上面との間の距離;マイクロチップが流路である場合には、流路の高さ)は、本発明の効果が達成できる限り、特に限定されないが、一般的には10μm〜1mm未満であり、好ましくは10〜100μmであり、より好ましくは10〜60μmであり、さらに好ましくは15〜60μmであり、さらに好ましくは15〜30μmであり、特に好ましくは18〜25μmである。微小空間の高さが10μm未満では細胞が存在するスペースとして不十分となり好ましくなく、また微小空間の高さが1mm以上になると細胞生存率の向上という本発明の効果が達成しにくくなるため好ましくない。   The height of the micro space when the culture surface of the microchip is the bottom surface (that is, the distance between the bottom surface and the top surface opposite to the bottom surface; if the microchip is a flow channel, the height of the flow channel) is Although not particularly limited as long as the effect of the present invention can be achieved, it is generally 10 μm to less than 1 mm, preferably 10 to 100 μm, more preferably 10 to 60 μm, and further preferably 15 to 60 μm. More preferably, it is 15-30 micrometers, Most preferably, it is 18-25 micrometers. If the height of the micro space is less than 10 μm, it is not preferable as a space where cells exist, and if the height of the micro space is 1 mm or more, it is not preferable because it is difficult to achieve the effect of the present invention to improve the cell viability. .

微小空間が、底面、側面及び上面から構成される直方体の場合、底面の大きさは特に限定されないが、一般的には、横幅は100μm〜2mm程度であり、好ましくは200μm〜1mm程度であり(図1においては500μm)、縦幅は500μm〜50mm程度であり、好ましくは1mm〜5mm程度(図1においては3mm)である。
あるいは、微小空間の大きさは、細胞が接着するために十分に大きく、かつ凍結融解後の細胞の生存率を上昇させるために十分に小さいことが好ましい。凍結融解後の細胞の生存率は、例えば、40%以上、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、または90%以上である。凍結融解後の細胞の生存率は、微小空間を有しない通常の培養ディッシュ上での凍結融解後の細胞の生存率に比較して、例えば、1.5倍、2倍、4倍、6倍、8倍、または10倍高い。
When the minute space is a rectangular parallelepiped composed of a bottom surface, a side surface, and an upper surface, the size of the bottom surface is not particularly limited, but generally the lateral width is about 100 μm to 2 mm, preferably about 200 μm to 1 mm ( The vertical width is about 500 μm to 50 mm, preferably about 1 mm to 5 mm (3 mm in FIG. 1).
Alternatively, the size of the microspace is preferably large enough for cells to adhere and small enough to increase the survival rate of the cells after freeze-thawing. The cell viability after freeze-thawing is, for example, 40% or more, 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, or 90% or more. The cell viability after freeze-thawing is, for example, 1.5 times, 2 times, 4 times, 6 times compared to the cell viability after freeze-thawing on a normal culture dish having no microspace. 8 times, or 10 times higher.

好ましいくは、マイクロチップは、培養面(細胞が接着する壁面)上に、単一の細胞(1個の細胞)を捕捉するためのマイクロポケットが設けられている。マイクロポケットの構造は特に限定されないが、培養面上に細胞を流した場合に、1個の細胞を捕捉するのに適した構造と大きさを有することが好ましく、本明細書の実施例で使用したマイクロチップに設けたマイクロポケットの構造(図1のD及びEを参照)などが好ましい。具体的には、横幅5〜25μm(図1Eにおいては10μm)、縦幅20〜40μm(図1Eにおいては30μm)、高さ3〜10μm(図1Eにおいては5μm)の構築物であって、一方の側面側から直径10〜20μm(図1Eにおいては15μm)の半円柱を取り除いた構造である。   Preferably, the microchip is provided with a micro pocket for capturing a single cell (one cell) on a culture surface (wall surface to which the cell adheres). The structure of the micropocket is not particularly limited, but preferably has a structure and size suitable for capturing one cell when the cell is flowed on the culture surface, and is used in the examples of the present specification. A micro pocket structure (see D and E in FIG. 1) provided on the microchip is preferable. Specifically, a structure having a width of 5 to 25 μm (10 μm in FIG. 1E), a vertical width of 20 to 40 μm (30 μm in FIG. 1E), and a height of 3 to 10 μm (5 μm in FIG. 1E), This is a structure in which a semi-cylinder having a diameter of 10 to 20 μm (15 μm in FIG. 1E) is removed from the side surface.

マイクロチップの原材料としては、耐冷性(−80℃以下)を有していれば特に限定されず、例えば、高分子材料、ガラス、又はシリコンを用いることが可能である。例えば、高分子材料の1つであるゴムは、固体のミクロ構造がかなり疎であり、かつ固体分子の運動自由度が相当に大であるので、気体が固体中に入り込み易く、非常に多くの気体が溶解する固体材料である。このように非常に多くの気体が溶解可能な固体材料であるゴムなどの高分子材料によって、マイクロチップを形成することが好ましい。ゴムの具体例としては、ポリジメチルシロキサン(PDMS)などのシリコーンゴムを用いることができる。   The raw material of the microchip is not particularly limited as long as it has cold resistance (−80 ° C. or lower), and for example, a polymer material, glass, or silicon can be used. For example, rubber, which is one of the polymer materials, has a very small solid microstructure and a considerably large degree of freedom of movement of solid molecules, so that gas can easily enter into the solid, and there are many It is a solid material in which gas dissolves. Thus, it is preferable to form the microchip with a polymer material such as rubber, which is a solid material in which so many gases can be dissolved. As a specific example of rubber, silicone rubber such as polydimethylsiloxane (PDMS) can be used.

本発明において用いるマイクロチップの製造方法について説明する。
所定の高さのマイクロ流路を成形するための反転パターンを形成するために、超厚膜フォトレジスト(SU−8;Microchem社製、米国)をシリコン基板の上にスピンコートし、製造者メーカーの指示に従って処理する。その後、反転パターンを露光し、現像する。
A method for manufacturing a microchip used in the present invention will be described.
In order to form a reversal pattern for forming a microchannel with a predetermined height, an ultra-thick film photoresist (SU-8; manufactured by Microchem, USA) is spin-coated on a silicon substrate, and the manufacturer Process according to instructions. Thereafter, the reverse pattern is exposed and developed.

さらに、マイクロポケットを設ける場合には、上記で作製した構造物の上から、フォトレジストをスピンコートし、製造者メーカーの指示に従って処理する。その後、反転パターンを露光し、現像する。これにより、2種類の高さを有するフォトレジストの構造が得られる。   Further, in the case of providing a micro pocket, a photoresist is spin-coated on the structure manufactured as described above and processed according to the manufacturer's instructions. Thereafter, the reverse pattern is exposed and developed. Thus, a photoresist structure having two kinds of heights can be obtained.

現像後に、接着を強化するために、炉中で4分間150℃で焼き、次いで、1〜2時間かけて室温まで徐冷する。型離れをよくするために、シリコン基板は、反応性イオンエッチング(RIE)機械(RIE−10NR;サムコインターナショナル研究所社製、日本)中で、CHF3プラズマにより重合化されたフロロカーボン層を2分間成膜する。そのときの条件は、例えば、CHF3ガス流量50sccm、圧力20Pa、電力200Wとすることができる。 After development, in order to strengthen the adhesion, it is baked in an oven for 4 minutes at 150 ° C. and then slowly cooled to room temperature over 1-2 hours. In order to improve mold separation, the silicon substrate was subjected to a fluorocarbon layer polymerized by CHF 3 plasma for 2 minutes in a reactive ion etching (RIE) machine (RIE-10NR; manufactured by Samco International Laboratories, Japan). Form a film. The conditions at that time can be, for example, a CHF 3 gas flow rate of 50 sccm, a pressure of 20 Pa, and a power of 200 W.

更に、PDMS(例えばSylgard 184;Dow Corning社製、米国)の未重合液体を、当該溶液を保持する型枠を使用してシリコン基板上に注ぐ。これに対して、65℃で1時間の第1の硬化工程と、100℃で1時間の第2の硬化工程を行う。硬化されたPDMSチップは、シリコン基板から剥離される。こうして製造されたPDMSチップを培養皿の底に置くと、PDMS表面の粘着性により両者は接着する。これにより、本発明で使用するマイクロチップを作製することができる。   Further, an unpolymerized liquid of PDMS (eg, Sylgard 184; manufactured by Dow Corning, USA) is poured onto the silicon substrate using a mold that holds the solution. On the other hand, the 1st hardening process for 1 hour at 65 degreeC and the 2nd hardening process for 1 hour at 100 degreeC are performed. The cured PDMS chip is peeled from the silicon substrate. When the PDMS chip thus manufactured is placed on the bottom of the culture dish, the two adhere to each other due to the adhesiveness of the PDMS surface. Thereby, the microchip used by this invention can be produced.

本発明においては、細胞は、マイクロチップの培養面に接着した状態で、細胞培養培地とともに凍結されている。好ましくは、マイクロチップの密閉された微小空間が細胞及び細胞培養培地で満たされており、前記マイクロチップの一壁面(培養面)上に細胞が接着している。微小空間が細胞及び細胞培養培地で満たされているとは、微小空間の90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、特に好ましくは100%が、細胞及び細胞培養培地で満たされている状態を意味する。   In the present invention, the cells are frozen together with the cell culture medium in a state of being adhered to the culture surface of the microchip. Preferably, a sealed microspace of the microchip is filled with cells and a cell culture medium, and the cells adhere to one wall surface (culture surface) of the microchip. The fact that the micro space is filled with cells and cell culture medium means that 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 98% or more, particularly preferably 100% of the micro space is filled with cells and cell culture medium. It means the state that has been.

本発明においては、マイクロチップの一壁面上に接着している細胞を、前記マイクロチップの一壁面上に細胞が接着した状態で凍結する。細胞の凍結方法は、特に限定されないが、好ましくは、マイクロチップの一壁面上において細胞を30〜70%コンフルエント(好ましくは40〜60%コンフルエント、より好ましくは45〜55%コンフルエント、例えば50%コンフルエント)になるまで培養した後に、培地を、凍結保護剤を含む培地に交換し、次いで細胞を凍結することができる。   In the present invention, the cells adhered on one wall surface of the microchip are frozen in a state where the cells are adhered on the one wall surface of the microchip. The method for freezing the cells is not particularly limited, but preferably the cells are 30-70% confluent (preferably 40-60% confluent, more preferably 45-55% confluent, eg 50% confluent) on one wall of the microchip. ), The medium can be replaced with a medium containing a cryoprotectant and the cells can then be frozen.

本発明で使用する細胞の種類は特に限定されず、微生物、細菌、動物細胞、植物細胞のいずれでもよいが、好ましくは動物細胞であり、例えば、哺乳類(マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ウサギ、ネコ、イヌ、ヒツジ、ブタ、ウシ、ウマ、ヤギ、サル、ヒトなど)、鳥類(ニワトリ、ダチョウなど)、爬虫類、両生類、魚類(ゼブラフィッシュ、メダカなど)などの脊椎動物、昆虫(カイコ、ガ、ショウジョウバエなど)などの非脊椎動物の細胞が挙げられる。細胞は、より好ましくは動物細胞であり、特に好ましくは哺乳類細胞である。動物細胞を使用する場合、例えば、動物細胞の細胞株を使用してもよいし、哺乳類等の動物から採取した臓器、組織又は体液(血液、リンパ液、および精液を含む)に由来する細胞を使用してもよいし、あるいは遺伝子工学的手法により得られた形質転換細胞を使用してもよい。なお、細胞としては、体細胞、生殖細胞、又は幹細胞の何れでもよい。   The type of cell used in the present invention is not particularly limited and may be any of microorganisms, bacteria, animal cells, and plant cells, preferably animal cells, such as mammals (mouse, rat, guinea pig, hamster, rabbit, Vertebrates such as cats, dogs, sheep, pigs, cows, horses, goats, monkeys, humans), birds (chicken, ostrich, etc.), reptiles, amphibians, fish (zebrafish, medaka, etc.), insects (silkworm, moth, etc.) And non-vertebrate cells such as Drosophila). The cell is more preferably an animal cell, and particularly preferably a mammalian cell. When using animal cells, for example, cell lines of animal cells may be used, or cells derived from organs, tissues, or body fluids (including blood, lymph, and semen) collected from animals such as mammals are used. Alternatively, transformed cells obtained by genetic engineering techniques may be used. The cells may be somatic cells, germ cells, or stem cells.

細胞を30〜70%コンフルエントになるまで培養する際に使用する培地は、使用する細胞の種類に応じて適切な細胞培養培地を選択して使用することができる。細胞が動物細胞の場合には、動物細胞培養用培地、培養用血清および/または血清代替物を好適に用いることができる。好ましくは、血清または血清代替物を5〜20%含有する動物細胞培養用培地である。動物細胞培養用培地としては、イーグル最少必須培地(EMEM)、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)、α−Minimum Essential Medium(α−MEM)、RPMI1640培地(GIBCO)、Nutrient Mixture F−12(F−12)等を好ましく用いることができる。培養用血清としては、ウシ胎児血清(FBS)、ウシ胎仔血清(FCS)、ウマ血清等が挙げられる。また、血清代替物としては、ヒト自己血清、ヒト他家血清、ヒト血小板由来物、アルブミン/アルブミン代替物、インスリン/インスリン代替物、およびトランスフェリンの単独または併用、あるいは、ノックアウト血清代替物(KnockOut Serum Replacement;KSR、インビトロジェン・ライフテクノロジー社製)等を好ましく用いることができる。   As the medium used for culturing the cells until the cells become 30 to 70% confluent, an appropriate cell culture medium can be selected and used according to the type of the cells to be used. When the cell is an animal cell, an animal cell culture medium, culture serum and / or serum substitute can be preferably used. Preferably, it is a medium for animal cell culture containing 5 to 20% of serum or serum substitute. Animal cell culture media include Eagle's minimal essential medium (EMEM), Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM), α-Minimum Essential Medium (α-MEM), RPMI 1640 medium (GIBCO), Nutrient Mixture F-12 (F-12). Etc.) can be preferably used. Examples of the serum for culture include fetal bovine serum (FBS), fetal bovine serum (FCS), horse serum and the like. Serum substitutes include human autologous serum, human allogeneic serum, human platelet derived products, albumin / albumin substitute, insulin / insulin substitute, and transferrin alone or in combination, or knockout serum substitute (KnockOut Serum). (Replacement; KSR, manufactured by Invitrogen Life Technologies) and the like can be preferably used.

本発明においては、細胞を凍結する前に、培地を、凍結保護剤含有培地に交換することが好ましい。凍結保護剤とは、水分子との親和性が高く、培地中に溶かした際に氷晶の成長を抑制する効果の高い物質を指し、例として、ジメチルスルホキシド(DMSO)、グリセリン、トレハロース、ショ糖、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシル化ポリリジン等が挙げられる。培地中における凍結保護剤の濃度は5質量%〜20質量%であることが好ましく、7質量%〜15質量%であることがさらに好ましい。   In the present invention, it is preferable to replace the medium with a cryoprotectant-containing medium before freezing the cells. A cryoprotectant is a substance that has a high affinity for water molecules and has a high effect of suppressing the growth of ice crystals when dissolved in a medium. Examples thereof include dimethyl sulfoxide (DMSO), glycerin, trehalose, sucrose. Examples thereof include sugar, ethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, and carboxylated polylysine. The concentration of the cryoprotectant in the medium is preferably 5% by mass to 20% by mass, and more preferably 7% by mass to 15% by mass.

細胞の凍結方法は、常法により行うことができる。即ち、壁面に接着した細胞を有するマイクロチップを、−40℃以下(例えば、−80℃など)の超低温フリーザーに入れること、液体窒素によって急速冷却すること、またはプログラムフリーザーに入れて細胞を徐々に凍結する方法などが挙げられる。凍結した細胞の保存方法は、例えば、凍結させた温度にそのまま保持すること、またはプログラムフリーザーで凍結させた場合では、その後液体窒素中に保持することが挙げられる。   The cell freezing method can be performed by a conventional method. That is, a microchip having cells adhered to the wall surface is placed in an ultra-low temperature freezer at -40 ° C. or lower (eg, −80 ° C., etc.), rapidly cooled with liquid nitrogen, or gradually placed in a program freezer. The method of freezing is mentioned. Examples of the method for preserving the frozen cells include keeping the cells at a frozen temperature as they are, or holding them in liquid nitrogen when they are frozen in a program freezer.

上記した本発明に方法により得られる、マイクロチップと、前記マイクロチップの一壁面上に接着している凍結細胞とからなる細胞凍結物も本発明の範囲内である。本発明の細胞凍結物においては、好ましくは、マイクロチップの密閉された微小空間は、細胞及び細胞培養培地で満たされており、前記マイクロチップの一壁面上に細胞が接着している状態にある。   A cell frozen product comprising a microchip obtained by the method of the present invention described above and a frozen cell adhered on one wall surface of the microchip is also within the scope of the present invention. In the cell frozen product of the present invention, preferably, the sealed microspace of the microchip is filled with cells and a cell culture medium, and the cells are in a state of being adhered to one wall surface of the microchip. .

更に本発明によれば、本発明の方法により凍結細胞を製造する工程;及び前記凍結細胞を解凍する工程を含む、細胞の凍結及び解凍方法が提供される。   Furthermore, according to the present invention, there is provided a method for freezing and thawing cells, comprising the steps of producing frozen cells by the method of the present invention; and thawing the frozen cells.

細胞を解凍する方法としては、例えば、凍結保存されたマイクロチップを室温で放置することにより解凍することができる。   As a method for thawing cells, for example, thawing can be performed by leaving a cryopreserved microchip at room temperature.

更に本発明によれば、本発明の方法により凍結細胞を製造し、次いで前記凍結細胞を解凍した後に、得られた解凍した細胞に接触させた被験物質の作用を検出することによって、被験物質を試験(アッセイ)することができる。試験は任意の生物学的試験でよく、例えば、薬効及び/又は毒性の評価である。即ち、本発明の方法により細胞を凍結した後に解凍して得られる細胞は、マイクロチップの一壁面上に接着しているので、そのまま、または培地交換をした後に、すぐにマイクロチップ中で生物学的試験に供することができる。また、本発明の方法により細胞を凍結した後に解凍して得られる細胞は、凍結する前の細胞と同様の表現型を有することから、凍結する前の細胞と同様に、被験物質の試験のために使用することができる。従って本発明によれば、ready-to-useのアッセイ用マイクロチップが提供され、例えばヒト細胞を用いて、被験物質の試験を行うことができる。   Furthermore, according to the present invention, a frozen cell is produced by the method of the present invention, and after the frozen cell is thawed, the test substance is detected by detecting the effect of the test substance brought into contact with the obtained thawed cell. It can be tested. The test may be any biological test, for example an assessment of efficacy and / or toxicity. That is, the cells obtained by thawing after freezing the cells according to the method of the present invention are adhered to one wall surface of the microchip. Can be subjected to physical testing. In addition, the cells obtained by thawing after freezing the cells by the method of the present invention have the same phenotype as the cells before freezing. Can be used for Therefore, according to the present invention, a ready-to-use assay microchip is provided, and a test substance can be tested using, for example, human cells.

本発明で用いることができる被験物質としては任意の物質を使用することができる。被験物質の種類は特に限定されず、個々の低分子化合物でもよいし、天然物抽出物中に存在する化合物でもよく、合成ペプチドでもよい。あるいは、被験化合物はまた、化合物ライブラリー、ファージディスプレーライブラリーもしくはコンビナトリアルライブラリーでもよい。被験物質は、好ましくは低分子化合物であり、低分子化合物の化合物ライブラリーでもよい。化合物ライブラリーの構築は当業者に公知であり、また市販の化合物ライブラリーを使用することもできる。   As a test substance that can be used in the present invention, any substance can be used. The kind of the test substance is not particularly limited, and may be an individual low molecular weight compound, a compound present in a natural product extract, or a synthetic peptide. Alternatively, the test compound can also be a compound library, a phage display library or a combinatorial library. The test substance is preferably a low molecular compound, and may be a compound library of low molecular compounds. The construction of a compound library is known to those skilled in the art, and a commercially available compound library can also be used.

本発明を以下の実施例により説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。   The present invention is illustrated by the following examples, but the present invention is not limited to the examples.

実施例1:マイクロチップ(ポケットあり、深さ25ミクロンの場合)の作製
ポケットの構造以外は、Kondo et al. J. Biosci. Bioeng., Vol.118, No.3, 356-358, 2014に記載の方法と同様の方法により、以下の手順により図1に構造を示すマイクロチップを作製した。ポケットの構造は、図1Eを参照。5μm×5μmの貫通穴が設けた。
Example 1: Production of microchip (with pocket and depth of 25 microns) Except for the pocket structure, Kondo et al. J. Biosci. Bioeng., Vol.118, No.3, 356-358, 2014 A microchip having the structure shown in FIG. 1 was fabricated by the following procedure in the same manner as described. See FIG. 1E for the structure of the pocket. A through hole of 5 μm × 5 μm was provided.

本マイクロチップは、灌流装置を必要とせず、灌流は入口と出口の間の数μmの水頭差による重力による流れによって達成される(図1B)。本マイクロチップは、フィルターゾーンと細胞培養ゾーンの2つの領域を有する(図1C)。フィルターゾーンは、大きな細胞凝集物を除外するため20μmのスリットのアレイを有している。個々の細胞は、細胞を捕捉するためのマイクロポケットのアレイを有する500μm幅の細胞培養ゾーンに導入される(図1D)。   The microchip does not require a perfusion device, and perfusion is achieved by gravity flow due to a head differential of several μm between the inlet and outlet (FIG. 1B). This microchip has two regions, a filter zone and a cell culture zone (FIG. 1C). The filter zone has an array of 20 μm slits to exclude large cell aggregates. Individual cells are introduced into a 500 μm wide cell culture zone with an array of micropockets to capture the cells (FIG. 1D).

(1)鋳型の作製
シリコン基板上にフォトレジストの構造を2枚のフォトマスクを使って作製した(図2)。
(1−1)
シリコン基板上にフォトレジストSU−8 5(MicroChem,USA)を3,000rpmで15秒スピンコートした後,オーブンで90℃で30分加熱した。
(1−2)
1枚目のマスクを使って露光した(図3A)。露光装置はPEM−800(ユニオン光学)で露光時間15秒とした。
(1−3)
オーブンで90℃で30分加熱した。
(1−4)
SU−8現像液(MicroChem)で5分間現像した。
(1−5)
上記で作成した厚み5ミクロンの構造の上からSU−8 25 (MicroChem)を3000rpmで15秒間スピンコートした後、オーブンで90℃で30分間加熱した。
(1−6)
2枚目のマスクを使って露光、現像(図3B,条件は上記(1−2)〜(1−4)と同様)を行った。上記により、5ミクロンと25ミクロンの2種類の高さをもったフォトレジストの構造を作製した。
(1) Fabrication of mold A photoresist structure was fabricated on a silicon substrate using two photomasks (FIG. 2).
(1-1)
Photoresist SU-85 (MicroChem, USA) was spin-coated on a silicon substrate at 3,000 rpm for 15 seconds, and then heated in an oven at 90 ° C. for 30 minutes.
(1-2)
Exposure was performed using the first mask (FIG. 3A). The exposure apparatus was PEM-800 (Union Optics) with an exposure time of 15 seconds.
(1-3)
Heated in an oven at 90 ° C. for 30 minutes.
(1-4)
Developed with SU-8 developer (MicroChem) for 5 minutes.
(1-5)
SU-825 (MicroChem) was spin-coated at 3000 rpm for 15 seconds from above the 5 micron thick structure prepared above, and then heated in an oven at 90 ° C. for 30 minutes.
(1-6)
Exposure and development (FIG. 3B, conditions are the same as (1-2) to (1-4) above) were performed using the second mask. As described above, photoresist structures having two kinds of heights of 5 microns and 25 microns were produced.

(1−7)
接着を強化するために、炉中で4分間150℃で焼き、それから1〜2時間かけて室温まで徐冷した。型離れをよくするために、シリコン基板は、反応性イオンエンッチング(RIE)機械(RIE−10NR:サムコインターナショナル研究所社製,日本)中で、CHF3プラズマにより重合化されたフロロカーボン層を2分間成膜した。その時の条件は、CHF3ガス流量50sccm、圧力20Pa、電力200wである。
(1-7)
To strengthen the bond, it was baked at 150 ° C. for 4 minutes in an oven and then slowly cooled to room temperature over 1-2 hours. In order to improve the mold release, the silicon substrate was subjected to 2 fluorocarbon layers polymerized by CHF3 plasma in a reactive ion etching (RIE) machine (RIE-10NR: manufactured by Samco International Laboratory, Japan). The film was formed for a minute. The conditions at that time are a CHF3 gas flow rate of 50 sccm, a pressure of 20 Pa, and an electric power of 200 w.

(2)PDMS(ポリジメチルシロキサン)チップの製作
PDMS(Sylgard184,Dow Corning,USA)の主剤と重合開始剤を重量比10:1で混合し,鋳型上に流し込んだ。真空中で10分程度脱泡を行った後、オーブンで65℃で1時間加熱して1段階目の硬化を行った(図3C)。PDMSチップを鋳型からはがし取り,周りの不要部分をナイフで切り落とした後、入り口部分に金属パイプを使って直径2.5mmの貫通穴を開けた。その上にリザーバとなるシリコーンチューブの断片(内径5mm,長さ7mm)を未硬化のPDMSを使って接着した。PDMSチップをオーブンで100℃で一晩加熱して2段階目の硬化を行った。
(2) Production of PDMS (polydimethylsiloxane) chip The main component of PDMS (Sylgard 184, Dow Corning, USA) and the polymerization initiator were mixed at a weight ratio of 10: 1 and poured onto a mold. After defoaming in vacuum for about 10 minutes, the first stage curing was performed by heating in an oven at 65 ° C. for 1 hour (FIG. 3C). The PDMS chip was peeled off from the mold, unnecessary portions around it were cut off with a knife, and a through hole having a diameter of 2.5 mm was opened at the entrance using a metal pipe. A piece of silicone tube (inner diameter 5 mm, length 7 mm) serving as a reservoir was bonded to the top using uncured PDMS. The PDMS chip was heated in an oven at 100 ° C. overnight to perform the second stage curing.

(3)PDMSチップを培養皿の底に置き、PDMS表面の粘着性により両者が接着させた(図3E)。 (3) The PDMS chip was placed on the bottom of the culture dish, and both were adhered by the adhesiveness of the PDMS surface (FIG. 3E).

実施例2:マイクロチップのバリエーション
バリエーション1:ポケットあり、深さ18ミクロンの場合
上記(1−5)の回転数を3500rpmとすること以外は、実施例1と同様にしてマイクロチップを作製した。
Example 2: Variation of microchip Variation 1: With pocket and depth of 18 microns A microchip was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the rotational speed of (1-5) was 3500 rpm.

バリエーション2:ポケットなし,深さ25ミクロン
ポケットのないマスクを使った1段露光で,上記(1−5)から開始すること以外は、実施例1と同様にしてマイクロチップを作製した。
Variation 2: No pocket, depth of 25 microns A microchip was fabricated in the same manner as in Example 1 except that one-step exposure using a mask without a pocket started from (1-5) above.

バリエーション3:ポケットなし,深さ60ミクロン
ポケットのないマスクを使った1段露光で、上記(1−5)から開始すること、並びに上記(1−5)のスピンコートの回転数を1000rpmとすること以外は、実施例1と同様にしてマイクロチップを作製した。
Variation 3: No pockets, depth 60 microns Starting with (1-5) above in one-step exposure using a mask without pockets, and the spin coating speed of (1-5) above is 1000 rpm A microchip was manufactured in the same manner as in Example 1 except that.

実施例3:細胞の調整
核標的化EGFP遺伝子を安定ニトランスフェクションすることによってNIH3T3細胞から得たNg3T3細胞(Abe, T.,et.al. Genesis, 49, 579e590 (2011))を、4500mg/Lのグルコース(和光純薬)を含有し、10%ウシ胎児血清を補充したダルベッコ改変イーグル培地(Gibco)で培養した。HeLa及びMCF−7は、10%ウシ胎児血清、非必須アミノ酸、100mg/mLペニシリン及び0.1mg/mLストレプトマイシン(和光純薬)を補充したイーグル最小必須培地(和光純薬)で培養した。PC12細胞は、10%ウマ血清、5%ウシ胎児血清、100mg/mLペニシリン及び0.1mg/mLストレプトマイシンを補充したRPMI1640(Sigma Aldrich)で培養した。
Example 3 Cell Preparation Ng3T3 cells (Abe, T., et.al. Genesis, 49, 579e590 (2011)) obtained from NIH3T3 cells by stable transfection with a nuclear targeted EGFP gene were transferred to 4500 mg / The cells were cultured in Dulbecco's modified Eagle medium (Gibco) containing L glucose (Wako Pure Chemical Industries) and supplemented with 10% fetal bovine serum. HeLa and MCF-7 were cultured in Eagle's minimum essential medium (Wako Pure Chemical Industries) supplemented with 10% fetal calf serum, non-essential amino acids, 100 mg / mL penicillin and 0.1 mg / mL streptomycin (Wako Pure Chemical Industries). PC12 cells were cultured in RPMI 1640 (Sigma Aldrich) supplemented with 10% horse serum, 5% fetal calf serum, 100 mg / mL penicillin and 0.1 mg / mL streptomycin.

実施例4:凍結保存
HeLa、PC12、NIH3T3及びMCF−7細胞を、各マイクロチップに添加し、培養した。この際、マイクロチップ内の微小空間の底面である培養皿表面上に細胞を接着させて培養した。50%コンフルントの時点で、マイクロチップの遠心により、培地を凍結保護剤含有培地(10%DMSOを含有する培地)に交換し、マイクロチップを−80℃の冷蔵庫に保管した。なお、ポケットなしのマイクロチップへの細胞導入は以下の手順で行った。細胞懸濁液100μLを入口に添加し、30秒程度静置した。重力による液の流れを止めるため、液体培地を35mm培養皿に、マイクロチップが完全に沈むまで入れた。5%CO2で37℃の恒温槽で1時間インキュベーションし、マイクロチップ内の微小空間の底面である培養皿表面上に、細胞を接着させた。細胞接着を確認した後、チップ外の液体培地をアスピレーターで回収した。入口に100μLの液体培地をいれ、5%CO2で37℃の恒温槽で細胞を目的の密度(50%コンフルエント)まで培養した(Kondo et al. J. Biosci. Bioeng., Vol.118, No.3, 356-358, 2014を参照)。50%コンフルントの時点で、マイクロチップの遠心により、培地を凍結保護剤含有培地(10%DMSOを含有する培地)に交換し、マイクロチップを−80℃の冷蔵庫に保管した。
Example 4: Cryopreservation HeLa, PC12, NIH3T3 and MCF-7 cells were added to each microchip and cultured. At this time, the cells were allowed to adhere to the surface of the culture dish, which is the bottom of the micro space in the microchip, and cultured. At the time of 50% confluence, the medium was changed to a cryoprotectant-containing medium (medium containing 10% DMSO) by centrifugation of the microchip, and the microchip was stored in a refrigerator at −80 ° C. In addition, the cell introduction | transduction to the microchip without a pocket was performed in the following procedures. 100 μL of cell suspension was added to the inlet and allowed to stand for about 30 seconds. In order to stop the flow of liquid due to gravity, the liquid medium was placed in a 35 mm culture dish until the microchip was completely submerged. Incubation was performed in a constant temperature bath at 37 ° C. with 5% CO 2 to adhere the cells on the surface of the culture dish, which is the bottom of the microspace in the microchip. After confirming cell adhesion, the liquid medium outside the chip was collected with an aspirator. 100 μL of liquid medium was placed at the inlet, and the cells were cultured to a desired density (50% confluent) in a 37 ° C. thermostat with 5% CO 2 (Kondo et al. J. Biosci. Bioeng., Vol. 118, No .3, 356-358, 2014). At the time of 50% confluence, the medium was changed to a cryoprotectant-containing medium (medium containing 10% DMSO) by centrifugation of the microchip, and the microchip was stored in a refrigerator at −80 ° C.

−80℃での36時間の凍結保存後に、50μlの培地を、マイクロチップの入口及び出口に滴下し、マイクロチップを室温で10分間解凍した。培地を、培養培地に交換した。5%CO2インキュベーター中で37℃で1時間インキュベーションした後、凍結保存した細胞の生存率を評価した。死細胞の核をヨウ化プロピジウム(PI)で染色した。その後、全細胞の核をヘキスト(Hoechst)33258で染色した。生存率を、PI陽性細胞及びヘキスト陽性細胞の数から計算した。   After 36 hours of cryopreservation at −80 ° C., 50 μl of medium was added dropwise to the inlet and outlet of the microchip, and the microchip was thawed at room temperature for 10 minutes. The medium was replaced with culture medium. After 1 hour incubation at 37 ° C. in a 5% CO 2 incubator, the viability of the cryopreserved cells was evaluated. Dead cell nuclei were stained with propidium iodide (PI). The whole cell nuclei were then stained with Hoechst 33258. Viability was calculated from the number of PI positive cells and Hoechst positive cells.

対照として、バルク細胞培養皿(dish)上の細胞を凍結保存した。50%コンフルントの時点で、培地を800μlの凍結保護剤含有培地に交換した。細胞培養皿を−80℃の冷蔵庫に保管した。凍結保存後に、細胞培養皿(dish)を室温で10分間解凍した。培地を、培養培地に交換した。5%CO2インキュベーター中で37℃で1時間インキュベーションした後、凍結保存した細胞の生存率を上記と同様に評価した。   As a control, cells on bulk cell culture dishes (dish) were stored frozen. At 50% confluence, the medium was replaced with 800 μl of cryoprotectant-containing medium. The cell culture dish was stored in a −80 ° C. refrigerator. After cryopreservation, cell culture dishes (dish) were thawed at room temperature for 10 minutes. The medium was replaced with culture medium. After incubation for 1 hour at 37 ° C. in a 5% CO 2 incubator, the viability of the cryopreserved cells was evaluated as described above.

上記の評価の結果を図4に示す。
図4の上段のグラフから分かるように、マイクロチップ上で凍結保存した細胞は、細胞培養皿(dish)上で凍結保存した細胞より高い生存率を示した。また、マイクロチップ上で凍結保存した細胞は、培養基材のコラーゲン処理の有無に拘わらず、高い生存率を示した。
図4の下段のグラフから分かるように、ポケットがある場合及びポケットがない場合の何れにおいても高い生存率であったが、ポケットがありの場合には高い細胞接着率と高い生存率を達成することができる。
The results of the above evaluation are shown in FIG.
As can be seen from the upper graph in FIG. 4, cells cryopreserved on the microchip showed higher survival rates than cells cryopreserved on the cell culture dish (dish). Moreover, the cells cryopreserved on the microchip showed a high survival rate regardless of whether or not the culture substrate was treated with collagen.
As can be seen from the lower graph of FIG. 4, the survival rate was high in both cases with and without pockets, but in the presence of pockets, high cell adhesion rate and high survival rate were achieved. be able to.

実施例5:PC12細胞の分化及び免疫染色
細胞の表現型に対する凍結保存の効果を調べるために、凍結保存後にPC12細胞の神経分化を誘導した。PC12細胞を、100μg/mLの神経成長因子(NGF)を含む培地中で培養した。NGFで4日間処理した後、PC12細胞を免疫染色した。細胞をPBS中に4%パラホルムアルデヒドで10分間固定し、0.2%TritonX−100で30分間脱メンブレン化した。TBSTでリンスした後、細胞を、TBST中の2%ヤギ血清アルブミンで室温で1時間ブロッキングした。次に、細胞を一次抗体であるウサギ抗βIIIチューブリン抗体(abcomab18207)とともに一晩4℃でインキュベートした。TBSTでリンスした後、細胞を、二次抗体であるAlexa Fluor 488で標識した抗ウサギIgG(Life technologies A−11008)及びHoechst33258とともに室温で1時間インキュベートした。細胞をTBSTでリンスした後、蛍光顕微鏡で観察した。
Example 5: PC12 cell differentiation and immunostaining To examine the effect of cryopreservation on cell phenotype, neural differentiation of PC12 cells was induced after cryopreservation. PC12 cells were cultured in medium containing 100 μg / mL nerve growth factor (NGF). After treatment with NGF for 4 days, PC12 cells were immunostained. Cells were fixed with 4% paraformaldehyde in PBS for 10 minutes and demembraneed with 0.2% Triton X-100 for 30 minutes. After rinsing with TBST, cells were blocked with 2% goat serum albumin in TBST for 1 hour at room temperature. The cells were then incubated overnight at 4 ° C. with a primary antibody, rabbit anti-βIII tubulin antibody (abcomab 18207). After rinsing with TBST, cells were incubated with secondary antibody Alexa Fluor 488 labeled anti-rabbit IgG (Life technologies A-11008) and Hoechst 33258 for 1 hour at room temperature. The cells were rinsed with TBST and then observed with a fluorescence microscope.

結果を図5に示す。図5の左は、本発明の方法により凍結保存した後の細胞において、チューブリンリッチな神経突起様構造の成長が観察されることを示す。この構造は、陽性コントロール(図5の右)においても観察されたが、NGFでの処理を行わない陰性コントロール(図5の真ん中)においては観察されなかった。この結果は、本発明によるマイクロチップ上での凍結保存は、PC12細胞の神経分化に悪影響を及ぼさないことを示す。即ち、マイクロチップ上での接着細胞の凍結保存は、接着細胞の表現型を維持できることが示された。   The results are shown in FIG. The left side of FIG. 5 shows that growth of tubulin-rich neurite-like structures is observed in cells after cryopreservation by the method of the present invention. This structure was also observed in the positive control (right of FIG. 5), but not in the negative control without treatment with NGF (middle of FIG. 5). This result indicates that cryopreservation on the microchip according to the present invention does not adversely affect PC12 cell neural differentiation. That is, it was shown that cryopreservation of adherent cells on a microchip can maintain the phenotype of adherent cells.

実施例6:細胞毒性アッセイ
ポケットありのマイクロチップ(流路の高さは25μm)を用いて以下の実験を行った。
液体培地にHeLa細胞(1.0x106cells/mL)を懸濁させ、懸濁液を入口に添加し、遠心によってポケットに導入した。毎日培地を交換し、液体培地を循環させることにより、50%コンフルエントまで培養した。
Example 6: Cytotoxicity assay The following experiment was performed using a microchip with a pocket (the height of the flow path was 25 μm).
HeLa cells (1.0 × 10 6 cells / mL) were suspended in the liquid medium, and the suspension was added to the inlet and introduced into the pocket by centrifugation. The medium was changed every day, and the liquid medium was circulated to grow to 50% confluence.

写真撮影後、培地を凍結保存液(10%DMSO入り細胞培養液)に遠心によって置換し、−80℃のディープフリーザーに静置した。36時間後、入口と出口に50μLずつの液体培地を滴下し、室温で10分間静置し解凍した。解凍後、入口を100μLの液体培地に置換後、5%CO2及び37℃で1時間の回復培養を行った。回復培養を行った後に、シスプラチン(Cisplatin)(和光純薬)0〜1000μM(0μM、0.01μM、0.1μM、1μM、10μM、100μM、1000μM)の液体培地を入口に入れ、5%CO2及び37℃で24時間インキュベーションした。インキュベーション後にヨウ化プロピジウム−Hoechestの二重染色を行った。PBSで洗浄後、1μg/mLのPIで20分間染色した。4%パラホルムアルデヒドアで10分固定した後、0.2%Triton X−100(和光純薬)、1μg/mLのHoechst33258(PBS中)で染色した。PBSで洗浄後、蛍光顕微鏡で撮影した。蛍光顕微鏡(ZEISS, Axio Observer)を用いて画像撮影をした。生細胞数を数え、シスプラチン0μMの平均生細胞数を100%として、各シスプラチン濃度での相対細胞生存率を算出した。 After photography, the culture medium was replaced with a cryopreservation solution (cell culture solution containing 10% DMSO) by centrifugation, and left in a deep freezer at -80 ° C. After 36 hours, 50 μL of liquid medium was added dropwise to the inlet and outlet, and allowed to stand at room temperature for 10 minutes for thawing. After thawing, the inlet was replaced with 100 μL of a liquid medium, followed by recovery culture at 5% CO 2 and 37 ° C. for 1 hour. After carrying out recovery culture, a liquid medium of 0 to 1000 μM (0 μM, 0.01 μM, 0.1 μM, 1 μM, 10 μM, 100 μM, 1000 μM) of cisplatin (Wako Pure Chemical Industries) was placed at the inlet and 5% CO 2. And incubated at 37 ° C. for 24 hours. After incubation, double staining of propidium iodide-Hoechest was performed. After washing with PBS, staining was performed with 1 μg / mL PI for 20 minutes. After fixing with 4% paraformaldehyde for 10 minutes, the cells were stained with 0.2% Triton X-100 (Wako Pure Chemical Industries), 1 μg / mL Hoechst 33258 (in PBS). After washing with PBS, the images were taken with a fluorescence microscope. Images were taken using a fluorescence microscope (ZEISS, Axio Observer). The number of viable cells was counted, and the relative cell viability at each cisplatin concentration was calculated with the average viable cell count of 0 μM cisplatin as 100%.

(96ウエルでの細胞毒性アッセイ)
HeLa細胞を懸濁し、96ウェルプレートの各ウェルに30000cells/wellになるように撒いた。5%CO237℃で1晩インキュベーションをした。続いて、各ウェルにシスプラチンを終濃度0〜100μM(0μM、0.1μM、1μM、10μM、100μM)になるように加えた。5%CO237℃で24時間インキュベーションをした。インキュベーション後に、マイクロチップと同様にヨウ化プロピジウム−Hoechestの二重染色を行った。
(96-well cytotoxicity assay)
HeLa cells were suspended and seeded at 30000 cells / well in each well of a 96-well plate. Incubated overnight at 37 ° C. with 5% CO 2 . Subsequently, cisplatin was added to each well to a final concentration of 0 to 100 μM (0 μM, 0.1 μM, 1 μM, 10 μM, 100 μM). Incubated for 24 hours at 37 ° C. with 5% CO 2 . After the incubation, double staining of propidium iodide-Hoechest was performed in the same manner as the microchip.

(結果)
それぞれの結果を図6に示す。エラーバーはプラスマイナス標準偏差(n = 3) を表す。曲線は測定点に最もよくあてはまる4パラメータのロジスティック関数
y=(a−d)/(1+(x/c)b)+d
である。ここでa,b,c,dはフィッティングパラメータであり、最小二乗法により最適化した。その際、重みとして各測定点の分散の逆数を用いた。この関数から生存率が50%となるシスプラチン濃度、すなわちIC50(50%阻害濃度)を求めると、96ウェルプレートでは1.2μMであり、マイクロチップで凍結を行わない条件では8.9μMであり、本発明により凍結保存及び解凍した後では7.3μMとなった。実験結果には凍結保存による顕著な影響は見られず、本発明により凍結保存した細胞が毒性評価試験に有用であることが示唆された。
(result)
Each result is shown in FIG. Error bars represent plus or minus standard deviation (n = 3). The curve is a four-parameter logistic function y = (ad) / (1+ (x / c) b ) + d that best fits the measurement point
It is. Here, a, b, c, and d are fitting parameters, which are optimized by the least square method. At that time, the inverse of the variance of each measurement point was used as the weight. From this function, the cisplatin concentration at which the survival rate becomes 50%, that is, IC 50 (50% inhibitory concentration), is 1.2 μM in the 96-well plate, and 8.9 μM in the condition where the microchip is not frozen. After cryopreservation and thawing according to the present invention, it became 7.3 μM. The experimental results did not show a significant effect due to cryopreservation, suggesting that the cells cryopreserved according to the present invention are useful for toxicity evaluation tests.

Claims (8)

マイクロチップの一壁面上に接着している細胞を、前記マイクロチップの一壁面上に細胞が接着した状態で凍結する工程を含む、凍結細胞の製造方法。 A method for producing frozen cells, comprising a step of freezing cells adhered on one wall surface of a microchip in a state where the cells are adhered on one wall surface of the microchip. マイクロチップの密閉された微小空間が細胞及び細胞培養培地で満たされており、前記マイクロチップの一壁面上に細胞が接着している、請求項1に記載の凍結細胞の製造方法。 The method for producing frozen cells according to claim 1, wherein a sealed microspace of the microchip is filled with cells and a cell culture medium, and the cells adhere to one wall surface of the microchip. マイクロチップの微小空間の高さが、10〜100μmである、請求項1又は2に記載の凍結細胞の製造方法。 The manufacturing method of the frozen cell of Claim 1 or 2 whose height of the micro space of a microchip is 10-100 micrometers. マイクロチップの細胞が接着する壁面上に、単一の細胞を捕捉するためのマイクロポケットが設けられている、請求項1から3の何れか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein a micropocket for capturing a single cell is provided on a wall surface to which a cell of the microchip adheres. マイクロチップの一壁面上に接着している細胞を、前記マイクロチップの一壁面上に細胞が接着した状態で凍結する工程が、マイクロチップの一壁面上において細胞を30〜70%コンフルエントになるまで培養した後に、培地を、凍結保護剤を含む培地に交換し、次いで細胞を凍結する工程である、請求項1から4の何れか1項に記載の方法。 Until the step of freezing the cells adhering on one wall surface of the microchip with the cells adhering to one wall surface of the microchip is 30-70% confluent on the one wall surface of the microchip The method according to any one of claims 1 to 4, which is a step of, after culturing, replacing the medium with a medium containing a cryoprotectant and then freezing the cells. 請求項1から5の何れか1項に記載の方法により得られる、マイクロチップと、前記マイクロチップの一壁面上に接着している凍結細胞とからなる細胞凍結物。 A frozen cell product obtained by the method according to any one of claims 1 to 5 and comprising a microchip and frozen cells adhered to one wall surface of the microchip. (i)請求項1から5の何れか1項に記載の方法により凍結細胞を製造する工程;及び
(ii)前記凍結細胞を解凍する工程:
を含む、細胞の凍結及び解凍方法。
(I) a step of producing frozen cells by the method according to any one of claims 1 to 5; and (ii) a step of thawing the frozen cells:
A method for freezing and thawing cells.
(i)請求項1から5の何れか1項に記載の方法により凍結細胞を製造する工程;
(ii)前記凍結細胞を解凍する工程;
(iii)前記解凍した細胞を被験物質と接触させる工程;及び
(iv)前記被験物質の前記解凍した細胞に対する作用を検出する工程:
を含む、被験物質の試験方法。
(I) a step of producing frozen cells by the method according to any one of claims 1 to 5;
(Ii) thawing the frozen cells;
(Iii) contacting the thawed cells with a test substance; and (iv) detecting the action of the test substance on the thawed cells:
A test method for a test substance, comprising:
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