JP2016131537A - Method for manufacturing cell structure into which nucleic acid is introduced - Google Patents

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中山 泰秀
Yasuhide Nakayama
泰秀 中山
良輔 岩井
Ryosuke Iwai
良輔 岩井
根本 泰
Yasushi Nemoto
泰 根本
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Bridgestone Corp
National Cerebral and Cardiovascular Center
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a cell structure into which nucleic acid is introduced at high nucleic acid introducing efficiency in a simple manner.SOLUTION: A method for manufacturing a cell structure into which nucleic acid is introduced includes: a preparation step of preparing a low cloud point-type temperature-responsive polymer composition containing 2-(N,N-dimethylaminoethyl) methacrylate and/or a polymer of a derivative thereof, and nucleic acid; an arranging step of covering a culture surface of a cell culture vessel by the low cloud point-type temperature-responsive polymer composition to arrange a covered cell culture vessel; a first seeding step of seeding cells on a culture surface of the covered cell culture vessel at a cell density of 100 pieces./mmor more; a first culture step of culturing the cells seeded on the first seeding step until they reach a cell density of 200 pieces./mmor more; a second seeding step of seeding on the seeded cells of the covered cell culture vessel at a cell density of 3000 pieces./mmor more; and a second culture step of culturing the cells seeded in the second seeding step.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、特に、核酸導入効率が高く、簡便な、核酸が導入された細胞構造体の製造方法に関する。   The present invention particularly relates to a method for producing a cell structure into which a nucleic acid is introduced, which has a high nucleic acid introduction efficiency and is simple.

細胞に遺伝子を導入する技術としては、合成高分子、ミセル(リポソーム)、ウイルス、エレクトロポレーション、金コロイド銃、マイクロインジェクション(微細針による直接注入)等数多くの技術が知られている。
中でも、培養皿へ予め核酸複合体等をコーティングしておき、コーティング層から核酸の徐放や細胞による取り込みを利用して、接着基材側から遺伝子を導入するリバーストランスフェクション等が有力な技術として知られている(特許文献1参照)。
As techniques for introducing genes into cells, many techniques such as synthetic polymers, micelles (liposomes), viruses, electroporation, colloidal gold guns, and microinjections (direct injection with fine needles) are known.
In particular, reverse transfection, in which a nucleic acid complex or the like is coated on a culture dish in advance, and a gene is introduced from the adhesive substrate side by using sustained release of nucleic acid from the coating layer or cell uptake, is a promising technique. It is known (see Patent Document 1).

細胞凝集塊(胚葉体ともいう)を作製する技術としては、非接着性コーティングされた丸底面培養容器を用いる技術、遠心・振盪培養技術、マイクロパターン印刷された平底面培養容器で培養する技術等が知られている。   Techniques for producing cell agglomerates (also called embryoid bodies) include a technique using a non-adhesive coated round bottom culture container, a centrifuge / shaking culture technique, a technique of culturing in a micro-pattern printed flat bottom culture container, etc. It has been known.

国際公開第2013/099924号International Publication No. 2013/099924

ここで、上記従来の核酸を導入する方法を用いて、細胞凝集塊(胚葉体)を調製しようとした場合、下記のような問題があった。
すなわち、胚葉体培養は,三次元的に細胞を培養して凝集塊を構築する関係で(細胞数が多い)で、遺伝子導入で使用されている密度で細胞を播種すると培養容器底面へ接着させてしまい単層培養体(二次元)となってしまう可能性がある。一方、予め遺伝子導入した細胞を定法に従って酵素処理で細胞浮遊液として回収してから改めて凝集塊にしようとすると時間軸の制約を受ける。つまり、導入した遺伝子が発現される時間は一過性であって短く、凝集塊が形成されるまで遺伝子発現が維持できない問題がある。また、細胞凝集塊を作製してから遺伝子導入を行おうとしても,これは,細胞周期の制約を受ける。つまり、凝集塊中の細胞は休止期にあるため、核が核膜で保護されているため遺伝子導入は不可能である。
Here, when trying to prepare a cell aggregate (embryoplast) using the above-described conventional method for introducing a nucleic acid, there are the following problems.
In other words, embryoid body culture is a three-dimensional culture of cells that builds agglomerates (the number of cells is large). When cells are seeded at the density used for gene transfer, they are allowed to adhere to the bottom of the culture vessel. May result in a monolayer culture (two-dimensional). On the other hand, if a cell into which a gene has been introduced in advance is collected as a cell suspension by an enzyme treatment according to a conventional method and then attempts to form an aggregate again, there is a restriction on the time axis. That is, there is a problem that the time for which the introduced gene is expressed is transient and short, and the gene expression cannot be maintained until an aggregate is formed. Moreover, even if it tries to introduce a gene after producing a cell agglomerate, this is restricted by the cell cycle. In other words, since the cells in the aggregate are in the resting phase, gene transfer is impossible because the nucleus is protected by the nuclear membrane.

そこで、本発明は、高い核酸導入効率で、簡便に、核酸が導入された細胞構造体の製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a cell structure into which a nucleic acid has been introduced simply and with high nucleic acid introduction efficiency.

本発明の要旨は以下の通りである。
本発明の核酸が導入された細胞構造体の製造方法は、2−(N,N−ジメチルアミノエチル)メタクリレート及び/又はその誘導体の重合体と核酸とを含む低曇点型温度応答性ポリマー組成物を調製する調製工程と、前記低曇点型温度応答性ポリマー組成物で細胞培養器の培養面を被覆して、被覆細胞培養器を準備する準備工程と、細胞を、100個/mm2以上の細胞密度で、前記被覆細胞培養器の前記培養面上に播種する第1播種工程と、前記第1播種工程において播種した細胞を、200個/mm2以上の細胞密度になるまで、培養する第1培養工程と、細胞を、3000個/mm2以上の細胞密度で、前記被覆細胞培養器の前記播種した細胞上に播種する第2播種工程と、前記第2播種工程において播種した細胞を培養する第2培養工程と、を含むことを特徴とする。
The gist of the present invention is as follows.
The method for producing a cell structure into which a nucleic acid of the present invention has been introduced comprises a low cloud point temperature-responsive polymer composition comprising a polymer of 2- (N, N-dimethylaminoethyl) methacrylate and / or a derivative thereof and a nucleic acid. A preparation step for preparing a coated product, a preparation step for preparing a coated cell culture device by coating a culture surface of a cell culture device with the low cloud point temperature-responsive polymer composition, and 100 cells / mm 2. The first seeding step of seeding on the culture surface of the coated cell incubator at the above cell density, and culturing the cells seeded in the first seeding step until the cell density reaches 200 cells / mm 2 or more. The first culturing step, the second seeding step of seeding the cells on the seeded cells of the coated cell culture device at a cell density of 3000 cells / mm 2 or more, and the cells seeded in the second seeding step Second incubator Characterized in that it comprises a and.

本発明においては、前記第2播種工程では、前記細胞密度が、4000個/mm2以上であることが好ましい。 In the present invention, in the second seeding step, the cell density is preferably 4000 cells / mm 2 or more.

本発明においては、前記準備工程では、前記被覆細胞培養器において、該被覆細胞培養器の培養面が、単位面積当たりに有する前記核酸の量が0.5〜50ng/mm2であることが好ましい。 In the present invention, in the preparation step, in the coated cell culture device, the culture surface of the coated cell culture device preferably has an amount of the nucleic acid per unit area of 0.5 to 50 ng / mm 2. .

本発明においては、前記準備工程では、前記被覆細胞培養器において、該被覆細胞培養器の培養面が、単位面積当たりに有する2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体の重合体の量が、5〜200ng/mm2であることが好ましい。 In the present invention, in the preparation step, a polymer of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or a derivative thereof that the culture surface of the coated cell culture vessel has per unit area in the coated cell culture vessel. Is preferably 5 to 200 ng / mm 2 .

本発明によれば、高い核酸導入効率で、簡便に、核酸が導入された細胞構造体の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the cell structure into which the nucleic acid was introduce | transduced simply with high nucleic acid introduction | transduction efficiency can be provided.

(a)実施例の(試験C−1)において播種、培養した細胞を位相差顕微鏡により観察したときの写真である。(b)実施例の(試験C−1)において播種、培養した細胞を蛍光位相差顕微鏡により観察したときの写真である。(A) It is a photograph when the cell seed | inoculated and cultured in (Test C-1) of an Example is observed with a phase contrast microscope. (B) It is a photograph when the cell seed | inoculated and cultured in (Test C-1) of an Example is observed with the fluorescence phase-contrast microscope. 実施例の(試験C−2)において細胞を播種、培養した結果得られた細胞構造体を蛍光位相差顕微鏡により観察したときの写真である。It is a photograph when the cell structure obtained as a result of seeding | inoculating and culturing a cell in (Test C-2) of an Example is observed with a fluorescence phase contrast microscope.

以下、図面を参照して、本発明の核酸が導入された細胞構造体の製造方法の実施形態について詳細に例示説明する。   Hereinafter, embodiments of a method for producing a cell structure into which a nucleic acid of the present invention has been introduced will be described in detail with reference to the drawings.

2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(本明細書において、「DMAEMA」ともいう)の重合体は、温度応答性高分子として公知であり、その下限臨界溶解温度(Lower Critical Solution Temperature、以下、「曇点」ともいう。)は32℃程度である。
なお、本願明細書中では、組成物の「曇点」とは、必ずしも厳密な意味で、「所定の温度未満では溶解するが、所定の温度以上では不溶化して沈殿する、その温度」のみを指すものではなく、「不溶化して沈殿した組成物を所定の温度未満の条件下で溶解する際に、溶解に要する時間が10分以上である、その温度」をも指す。
先般、発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、室温(25℃)程度の曇点を有する低曇点型温度応答性ポリマー組成物(以下、単に「温度応答性ポリマー組成物」ともいう)を調製することに成功した。低曇点型温度応答性ポリマー組成物としては、分子内イオン複合体型温度応答性ポリマー組成物、混合型温度応答性ポリマー組成物等がある。
分子内イオン複合体型温度応答性ポリマー組成物は、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)の繰り返し単位(後述)、及び該DMAEMAの加水分解物の繰り返し単位(後述)を含む。発明者らは、室温のクリーンベンチ内で操作しても、培養中の細胞を細胞培養器に接着させ続けることができ、培養した細胞構造体をそのままの状態で回収することができる、上記分子内イオン複合体型温度応答性ポリマー組成物を被覆してなる細胞培養器を調製した。
また、混合型温度応答性ポリマー組成物は、(1)2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)及び/又はその誘導体の重合体と、(2)2−アミノ−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール(トリス)と、(3)核酸を含む((2)トリスは任意選択的に含む。)。発明者らは、室温のクリーンベンチ内で操作しても、培養中の細胞を細胞培養器に接着させ続けることができ、培養した細胞構造体をそのままの状態で回収することができる、上記混合型温度応答性ポリマー組成物を被覆してなる細胞培養器を調製した。
A polymer of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (also referred to herein as “DMAEMA”) is known as a temperature-responsive polymer, and its lower critical solution temperature (hereinafter referred to as “Lower Critical Solution Temperature”) (Also referred to as “cloud point”) is about 32 ° C.
In the specification of the present application, the “cloud point” of a composition is not necessarily a strict meaning, but only “the temperature at which it dissolves below a predetermined temperature but becomes insoluble and precipitates above a predetermined temperature”. It does not indicate, but also refers to “the temperature at which the time required for dissolution is 10 minutes or more when the insolubilized and precipitated composition is dissolved under a condition lower than a predetermined temperature”.
As a result of extensive research, the inventors have recently conducted a low cloud point type temperature responsive polymer composition having a cloud point of about room temperature (25 ° C.) (hereinafter also simply referred to as “temperature responsive polymer composition”). Was successfully prepared. Examples of the low cloud point type temperature responsive polymer composition include an intramolecular ion complex type temperature responsive polymer composition, a mixed type temperature responsive polymer composition, and the like.
The intramolecular ionic complex-type temperature-responsive polymer composition includes a repeating unit (described later) of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) and a repeating unit (described later) of a hydrolyzate of the DMAEMA. The above-described molecule, which allows the inventors to continue to adhere cells in culture to a cell culture vessel even when operated in a clean bench at room temperature, and to recover the cultured cell structure as it is. A cell culture vessel coated with an inner ion complex type temperature-responsive polymer composition was prepared.
The mixed temperature-responsive polymer composition comprises (1) 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) and / or a derivative polymer thereof, and (2) 2-amino-2-hydroxymethyl- 1,3-propanediol (Tris) and (3) a nucleic acid ((2) Tris is optionally included). Inventors can continue to adhere cells in culture to a cell incubator even if they are operated in a clean bench at room temperature, and the cultured cell structure can be recovered as it is. A cell culture vessel coated with a mold temperature-responsive polymer composition was prepared.

また、DMAEMA及び/又はその誘導体の重合体、及び核酸を含むことにより、曇点が室温(25℃)以下であり、室温のクリーンベンチ内で操作しても、培養中の細胞を細胞培養器に接着させ続けることができ、培養した細胞構造体をそのままの状態で回収することができる低曇点型温度応答性ポリマー組成物層を形成できる低曇点型温度応答性ポリマー組成物が得られる。   In addition, by including a polymer of DMAEMA and / or a derivative thereof, and a nucleic acid, the cloud point is not higher than room temperature (25 ° C.), and the cells in culture can be removed even when operated in a clean bench at room temperature. A low cloud point type temperature responsive polymer composition capable of forming a low cloud point type temperature responsive polymer composition layer that can be continuously adhered to the cell structure and can be recovered as it is is obtained. .

(核酸が導入された細胞構造体の製造方法)
本発明の実施形態の核酸が導入された細胞構造体の製造方法は、
2−(N,N−ジメチルアミノエチル)メタクリレート及び/又はその誘導体の重合体と核酸とを含む低曇点型温度応答性ポリマー組成物を調製する調製工程と、
前記低曇点型温度応答性ポリマー組成物で細胞培養器の培養面を被覆して、被覆細胞培養器を準備する準備工程と、
細胞を、100個/mm2以上の細胞密度で、前記被覆細胞培養器の前記培養面上に播種する第1播種工程と、
前記第1播種工程において播種した細胞を、200個/mm2以上の細胞密度になるまで、培養する第1培養工程と、
細胞を、3000個/mm2以上の細胞密度で、前記被覆細胞培養器の前記播種した細胞上に播種する第2播種工程と、
前記第2播種工程において播種した細胞を培養する第2培養工程と、
を含む。
(Method for producing cell structure into which nucleic acid is introduced)
A method for producing a cell structure into which a nucleic acid according to an embodiment of the present invention has been introduced,
A preparation step of preparing a low cloud point type temperature-responsive polymer composition comprising a polymer of 2- (N, N-dimethylaminoethyl) methacrylate and / or a derivative thereof and a nucleic acid;
A preparation step of preparing a coated cell culture device by coating a culture surface of a cell culture device with the low cloud point type temperature-responsive polymer composition;
A first seeding step of seeding cells on the culture surface of the coated cell culture device at a cell density of 100 cells / mm 2 or more;
A first culture step of culturing the cells seeded in the first seeding step until a cell density of 200 cells / mm 2 or more is obtained;
A second seeding step of seeding cells on the seeded cells of the coated cell culture device at a cell density of 3000 cells / mm 2 or more;
A second culturing step of culturing the cells seeded in the second seeding step;
including.

本発明の実施形態の核酸が導入された細胞構造体の製造方法に用いられる細胞としては、軟骨細胞、線維芽細胞、血管内皮細胞、心筋細胞等の間葉系細胞が好ましい。初代細胞の場合は、コロニーを形成する接着性細胞を選択すれば良く、当業者によって適宜選択可能である。   The cells used in the method for producing a cell structure into which the nucleic acid of the embodiment of the present invention has been introduced are preferably mesenchymal cells such as chondrocytes, fibroblasts, vascular endothelial cells, cardiomyocytes. In the case of primary cells, adherent cells that form colonies may be selected and can be appropriately selected by those skilled in the art.

上記核酸としては、例えば、DNA(一本鎖又は二本鎖DNA)、RNA(一本鎖又は二本鎖RNA)、修飾された核酸(例えば、モリフォリノ環を付加したDNA又はRNA等)及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。上記核酸は、例えば、目的とする遺伝子の機能を発現できる形態(例えば、導入された細胞内で当該遺伝子が発現されるように配置されたプラスミド、プロモーター領域、開始コドン、目的遺伝子、終止コドン、ターミネーター領域が連続的に配列したプラスミド等)であってもよい。   Examples of the nucleic acid include DNA (single-stranded or double-stranded DNA), RNA (single-stranded or double-stranded RNA), modified nucleic acid (for example, DNA or RNA with a morpholino ring added), and the like. And the like. The nucleic acid is, for example, in a form capable of expressing the function of the target gene (for example, a plasmid, a promoter region, a start codon, a target gene, a stop codon, which are arranged so that the gene is expressed in the introduced cell, It may be a plasmid or the like in which terminator regions are continuously arranged.

なお、導入された核酸は、その遺伝子を発現する目的のものの他、siRNA、アンチセンス、デコイ等、特定の遺伝子の発現を抑制する目的のものとしてもよい。遺伝子の種類は、特に限定されず、例えば、単純ヘルペスウィルスチミジンキナーゼ遺伝子(HSV1−TK遺伝子)、p53癌抑制遺伝子、BRCA癌抑制遺伝子、サイトカイン遺伝子(例えば、TNF−α遺伝子、IL−2遺伝子、IL−4遺伝子、HLA−B7/IL−2遺伝子、HLA−B7/B2M遺伝子、IL−7遺伝子、GM−CSF遺伝子、IFN−γ遺伝子、IL−12遺伝子、VEGF遺伝子、HGF遺伝子、FGF遺伝子等)、癌抗原ペプチド遺伝子(例えば、gp−100、MART−1、MAGE−1等)、c−mycアンチセンス、c−mybアンチセンス、cdc2キナーゼアンチセンス、PCNAアンチセンス、E2Fデコイ、p21(sdi−1)遺伝子、SOX2、c−Myc、OCT3、OCT4、Klf−4、NanoG等が挙げられる。   The introduced nucleic acid may be used for the purpose of suppressing the expression of a specific gene such as siRNA, antisense, decoy, etc. in addition to the purpose of expressing the gene. The type of gene is not particularly limited. For example, herpes simplex virus thymidine kinase gene (HSV1-TK gene), p53 tumor suppressor gene, BRCA tumor suppressor gene, cytokine gene (for example, TNF-α gene, IL-2 gene, IL-4 gene, HLA-B7 / IL-2 gene, HLA-B7 / B2M gene, IL-7 gene, GM-CSF gene, IFN-γ gene, IL-12 gene, VEGF gene, HGF gene, FGF gene, etc. ), Cancer antigen peptide genes (eg, gp-100, MART-1, MAGE-1, etc.), c-myc antisense, c-myb antisense, cdc2 kinase antisense, PCNA antisense, E2F decoy, p21 (sdi -1) Gene, SOX2, c-Myc, OCT3, OCT4, K lf-4, NanoG and the like.

上記核酸の長さとしては、特に限定されないが、例えば、20〜15,000bp程度の、当業者に周知の長さとしてよい。この点、本発明においては、従来の合成高分子系の遺伝子導入剤の場合と同様に、核酸の長さは特に制限されず、ウイルスベクターの場合と比較してメリットを有する。   The length of the nucleic acid is not particularly limited, but may be a length well known to those skilled in the art, for example, about 20 to 15,000 bp. In this regard, in the present invention, the length of the nucleic acid is not particularly limited as in the case of a conventional synthetic polymer gene introduction agent, and has advantages over the case of a viral vector.

以下、各工程の詳細を記載する。   Details of each step will be described below.

本発明の実施形態の核酸が導入された細胞構造体の製造方法では、まず、低曇点型温度応答性ポリマー組成物(以下、「温度応答性ポリマー組成物」ともいう)を調製する(調製工程)。
−温度応答性ポリマー組成物の製造方法−
温度応答性ポリマー組成物は、例えば、下記の通り、一例の温度応答性ポリマー組成物の製造方法、及び別の例の温度応答性ポリマー組成物の製造方法により製造することができる。
In the method for producing a cell structure into which a nucleic acid according to an embodiment of the present invention is introduced, first, a low cloud point type temperature-responsive polymer composition (hereinafter, also referred to as “temperature-responsive polymer composition”) is prepared (preparation). Process).
-Manufacturing method of temperature-responsive polymer composition-
The temperature-responsive polymer composition can be produced, for example, by a method for producing a temperature-responsive polymer composition in one example and a method for producing a temperature-responsive polymer composition in another example as described below.

以下、一例の低曇点型温度応答性ポリマー組成物の製造方法について記載する。この例では、低曇点型温度応答性ポリマー組成物は、分子内イオン複合体型温度応答性ポリマーと上記核酸とを含む。   Hereinafter, an example of a method for producing a low cloud point type temperature-responsive polymer composition will be described. In this example, the low cloud point type temperature-responsive polymer composition includes an intramolecular ion complex type temperature-responsive polymer and the nucleic acid.

この例の温度応答性ポリマー組成物の製造方法では、まず、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)を含む混合物を調製する(混合物調製工程)。ここで、混合物は、重合禁止剤及び水を更に含む。   In the method for producing a temperature-responsive polymer composition of this example, first, a mixture containing 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) is prepared (mixture preparation step). Here, the mixture further includes a polymerization inhibitor and water.

2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)としては、市販品を用いることができる。重合禁止剤としては、メチルヒドロキノン(MEHQ)、ヒドロキノン、p−ベンゾキノリン、N,N−ジエチルヒドロキシルアミン、N−nitroso−N−phenylhydroxylamine(Cupferron)、t−ブチルハイドロキノン、等が挙げられる。また、市販のDMAEMAに含まれるMEHQ等をそのまま用いてもよい。水としては、超純水が挙げられる。   A commercially available product can be used as 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA). Examples of the polymerization inhibitor include methylhydroquinone (MEHQ), hydroquinone, p-benzoquinoline, N, N-diethylhydroxylamine, N-nitroso-N-phenylhydroxylamine (Cupperron), t-butylhydroquinone, and the like. Further, MEHQ or the like contained in commercially available DMAEMA may be used as it is. Examples of water include ultrapure water.

重合禁止剤の混合物に対する重量割合は、0.01%〜1.5%であることが好ましく、0.1%〜0.5%であることが更に好ましい。上記範囲とすれば、ラジカル重合反応の暴走を抑制して、制御できない架橋を低減することができ、製造される分子内イオン複合体型応答性ポリマーの溶媒に対する溶解性を確保することができる。
水の混合物に対する重量割合は、1.0%〜50%であることが好ましく、9.0%〜33%であることが更に好ましい。上記範囲とすれば、側鎖の加水分解反応の反応速度と、重合するポリマー鎖の成長反応の反応速度とを、バランスよく調和させることができる。これにより、側鎖が加水分解されたDMAEMAに対する、側鎖が加水分解されていないDMAEMAの割合(共重合割合)が1.0〜20程度の分子内イオン複合体型応答性ポリマーを得ることができる。
The weight ratio of the polymerization inhibitor to the mixture is preferably 0.01% to 1.5%, and more preferably 0.1% to 0.5%. If it is the said range, the runaway of radical polymerization reaction can be suppressed, the bridge | crosslinking which cannot be controlled can be reduced, and the solubility with respect to the solvent of the intramolecular ion complex type | mold responsive polymer manufactured can be ensured.
The weight ratio with respect to the water mixture is preferably 1.0% to 50%, and more preferably 9.0% to 33%. If it is the said range, the reaction rate of the hydrolysis reaction of a side chain and the reaction rate of the growth reaction of the polymer chain to superpose | polymerize can be harmonized in good balance. Thereby, an intramolecular ionic complex-type responsive polymer having a ratio (copolymerization ratio) of DMAEMA in which the side chain is not hydrolyzed to DMAEMA in which the side chain is hydrolyzed can be obtained. .

次いで、この例の低曇点型温度応答性ポリマー組成物の製造方法では、混合物に紫外線を照射する(紫外線照射工程)。ここで、紫外線は、不活性雰囲気下において、照射される。DMAEMAは、紫外線の照射により、ラジカル重合して、ポリマーとなる。
この工程では、例えば、透明な密封バイアルに、上記混合物を加え、不活性ガスをバブリングすることによってバイアル内を不活性雰囲気とした後に、バイアルの外部から紫外線照射装置を用いて紫外線を照射する。
Next, in the method for producing a low cloud point type temperature-responsive polymer composition of this example, the mixture is irradiated with ultraviolet rays (ultraviolet irradiation step). Here, ultraviolet rays are irradiated in an inert atmosphere. DMAEMA undergoes radical polymerization upon irradiation with ultraviolet rays to form a polymer.
In this step, for example, after the mixture is added to a transparent sealed vial and the inside of the vial is made an inert atmosphere by bubbling an inert gas, ultraviolet rays are irradiated from the outside of the vial using an ultraviolet irradiation device.

紫外線の波長としては、210nm〜600nmであることが好ましく、360nm〜380nmであることが更に好ましい。上記範囲とすれば、効率よく重合反応を進行させることができ、初期の共重合割合を有する高分子材料を安定的に得ることができる。また、製造したポリマー材料が着色することを防ぐこともできる。
不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン等が挙げられる。
The wavelength of the ultraviolet light is preferably 210 nm to 600 nm, and more preferably 360 nm to 380 nm. If it is the said range, a polymerization reaction can be advanced efficiently and the polymeric material which has the initial stage copolymerization ratio can be obtained stably. In addition, the manufactured polymer material can be prevented from being colored.
Examples of the inert gas include nitrogen, argon, helium, neon and the like.

反応条件に関して、温度条件としては、15℃〜50℃であることが好ましく、20℃〜30℃であることが更に好ましい。上記範囲とすれば、熱による開始反応を抑制し、光照射による開始反応を優先的に進行させることができる。また、加水分解反応の反応速度をポリマー鎖の成長反応の反応速度に対してバランスのよいものにすることができる。
反応時間としては、7時間〜24時間であることが好ましく、17時間〜21時間であることが更に好ましい。上記範囲とすれば、分子内イオン複合体型応答性ポリマーを高収率で得ることができ、また、光分解反応や不要な架橋反応を抑制しながらラジカル重合を行うことができる。
Regarding the reaction conditions, the temperature conditions are preferably 15 ° C. to 50 ° C., more preferably 20 ° C. to 30 ° C. If it is set as the said range, the start reaction by a heat | fever can be suppressed and the start reaction by light irradiation can be advanced preferentially. Further, the reaction rate of the hydrolysis reaction can be balanced with respect to the reaction rate of the growth reaction of the polymer chain.
The reaction time is preferably 7 hours to 24 hours, and more preferably 17 hours to 21 hours. If it is the said range, an intramolecular ion complex type | mold responsive polymer can be obtained with a high yield, and radical polymerization can be performed, suppressing a photodecomposition reaction and an unnecessary crosslinking reaction.

なお、混合物調製工程において混合物が調製され終えてから、紫外線照射工程において紫外線の照射が開始されるまでの時間は、10分〜1時間であることが好ましい。   In addition, it is preferable that it is 10 minutes-1 hour after completing preparation of a mixture in a mixture preparation process until it starts ultraviolet irradiation in an ultraviolet irradiation process.

混合物を加えたバイアルの内部の気体を置換して、バイアル内を不活性雰囲気とする際には、10分程度の時間を要する。そのため、上記時間を10分未満とすると、ラジカル重合に必要となる不活性雰囲気が得られない虞がある。また、混合物中では、DMAEMAの加水分解反応が、紫外線の照射が開始される前に開始される。そのため、上記時間を1時間超とすると、ラジカル重合反応に不活性なメタクリル酸が混合物中に多数生じてしまう。   It takes about 10 minutes to replace the gas inside the vial to which the mixture has been added to create an inert atmosphere inside the vial. Therefore, if the time is less than 10 minutes, there is a possibility that an inert atmosphere necessary for radical polymerization cannot be obtained. Further, in the mixture, the hydrolysis reaction of DMAEMA is started before the irradiation with ultraviolet rays is started. Therefore, if the above time is longer than 1 hour, a large number of methacrylic acid that is inert to the radical polymerization reaction is generated in the mixture.

この例の低曇点型温度応答性ポリマー組成物の製造方法では、混合物に水が含まれるため、DMAEMAのラジカル重合反応と、ポリ2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(PDMAEMA)の側鎖のエステル結合の加水分解反応とを、拮抗させることができる。
この拮抗により、得られる生成物は、式(I)で表される繰り返し単位(A)
、及び式(II)で表される繰り返し単位(B)
を含むポリマーとなる。
そのため、ポリマーが有するカチオン性官能基、すなわち、ジメチルアミノ基と、ポリマーが有するアニオン性官能基、すなわち、側鎖のエステル結合が加水分解されてできたカルボキシル基の両方を、バランスよく備えることができる。そして、この例の温度応答性ポリマー組成物の製造方法によれば、カチオン性官能基及びアニオン性官能基を有する、ポリ(2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート)由来のポリマーを、少ない工程で簡便に製造することができる。
In the method for producing the low cloud point type temperature-responsive polymer composition of this example, since water is contained in the mixture, the radical polymerization reaction of DMAEMA and the side chain of poly 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (PDMAEMA) It is possible to antagonize the hydrolysis reaction of the ester bond.
The product obtained by this antagonism is the repeating unit (A) represented by the formula (I)
And the repeating unit (B) represented by the formula (II)
It becomes a polymer containing.
Therefore, both the cationic functional group that the polymer has, that is, the dimethylamino group, and the anionic functional group that the polymer has, that is, the carboxyl group that is formed by hydrolyzing the ester bond of the side chain must be provided in a balanced manner. it can. And according to the manufacturing method of the temperature-responsive polymer composition of this example, the process derived from poly (2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate) having a cationic functional group and an anionic functional group is reduced. And can be easily manufactured.

なお、この例の温度応答性ポリマー組成物の製造方法と同一の製造方法ではなくとも、DMAEMA、重合禁止剤、及び水が、紫外線照射時に反応系中に共存していれば、この例の温度応答性ポリマー組成物の製造方法の上記効果と同様の効果を得ることができる。
例えば、DMAEMA及び重合禁止剤を含む混合物と、水とを別々に準備し、次いで、混合物と水とに不活性ガスをバブリングし、その後、混合物と水とを不活性雰囲気下で混合すると同時に紫外線を照射するという、温度応答性ポリマー組成物の製造方法も、この例の温度応答性ポリマー組成物の製造方法に含めることができる。
Even if the production method is not the same as the production method of the temperature-responsive polymer composition of this example, as long as DMAEMA, the polymerization inhibitor, and water coexist in the reaction system at the time of ultraviolet irradiation, the temperature of this example The effect similar to the said effect of the manufacturing method of a responsive polymer composition can be acquired.
For example, a mixture containing DMAEMA and a polymerization inhibitor and water are prepared separately, and then an inert gas is bubbled into the mixture and water, and then the mixture and water are mixed under an inert atmosphere and at the same time UV The method for producing a temperature-responsive polymer composition in which the temperature is irradiated can also be included in the method for producing a temperature-responsive polymer composition of this example.

DMAEMA及び/又はその誘導体の重合体としては、数平均分子量(Mn)が、10kDa〜500kDaである分子が好ましい。また、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、1.1〜10.0である分子が好ましい。   As a polymer of DMAEMA and / or a derivative thereof, a molecule having a number average molecular weight (Mn) of 10 kDa to 500 kDa is preferable. Further, a molecule having a ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) is preferably 1.1 to 10.0.

この例の低曇点型温度応答性ポリマー組成物中の、核酸中のリン酸残基中のリン原子数に対する、DMAEMA及び/又はその誘導体の重合体側鎖のアミン性窒素原子数の割合(N/P比)は、特に限定されないが、例えば、核酸を強く凝集させることによって、分解酵素等の作用から核酸を保護しつつ、組成物を安定化させる観点、及び、負電荷を持つ細胞膜との静電作用を強めて、核酸を効率的に細胞内に送達する観点から、例えば、2以上であることが好ましく、5以上であることが更に好ましく、また、組成物の細胞に対する毒性を抑制する観点から、20以下であることが好ましく、30以下であることが更に好ましい。   The ratio of the number of amine nitrogen atoms in the polymer side chain of DMAEMA and / or its derivative to the number of phosphorus atoms in the phosphate residue in the nucleic acid in the low cloud point type temperature-responsive polymer composition of this example (N / P ratio) is not particularly limited. For example, by strongly aggregating the nucleic acid, the nucleic acid is protected from the action of degrading enzymes and the like, and the composition is stabilized. From the viewpoint of enhancing electrostatic action and efficiently delivering nucleic acid into cells, for example, it is preferably 2 or more, more preferably 5 or more, and also suppresses the toxicity of the composition to cells. From the viewpoint, it is preferably 20 or less, and more preferably 30 or less.

以下、別の例の低曇点型温度応答性ポリマー組成物の製造方法について記載する。この例では、低曇点型温度応答性ポリマー組成物は、DMAEMAの重合体である温度応答性ポリマーを含む混合型温度応答性ポリマー組成物である。   Hereinafter, another method for producing a low cloud point type temperature-responsive polymer composition will be described. In this example, the low cloud point temperature responsive polymer composition is a mixed temperature responsive polymer composition comprising a temperature responsive polymer that is a polymer of DMAEMA.

すなわち、この例の温度応答性ポリマー組成物の製造方法では、まず、混合型温度応答性ポリマー組成物を調製する(混合物調製工程)。具体的には、(1)2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)及び/又はその誘導体の重合体と、(2)2−アミノ−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール(トリス)と、(3)核酸とを混合する((2)トリスに関しては任意選択的とすることもできる)。   That is, in the method for producing a temperature-responsive polymer composition of this example, first, a mixed temperature-responsive polymer composition is prepared (mixture preparation step). Specifically, (1) 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) and / or a polymer thereof and (2) 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol ( (Tris) and (3) nucleic acid ((2) Tris may be optional).

(1)のDMAEMA及び/又はその誘導体の重合体は、温度応答性ポリマーであり、その曇点は32℃である。(2)のトリスは、曇点の若干の低下、及び/又は曇点よりも高温で形成されたポリマーが、曇点以下に冷却された際に再溶解する速度を低減させる役割を果たし、また、疎水化されたポリマー層中でも親水性を維持しながら、アミノ基に由来する陽電荷により細胞に刺激を与える役割を果たすと推定される。(3)核酸は、培養する細胞の遊走や配向を可能にする役割や細胞傷害性を抑制する役割を果たすと推定される。   The polymer of (1) DMAEMA and / or its derivative is a temperature-responsive polymer, and its cloud point is 32 ° C. The tris in (2) serves to reduce the cloud point slightly, and / or reduce the rate at which a polymer formed at a higher temperature than the cloud point re-dissolves when cooled below the cloud point, and In addition, it is presumed to play a role of stimulating cells by positive charges derived from amino groups while maintaining hydrophilicity even in the hydrophobic polymer layer. (3) It is presumed that the nucleic acid plays a role of enabling migration and orientation of cells to be cultured and a role of suppressing cytotoxicity.

この混合型温度応答性ポリマー組成物によれば、曇点を室温(25℃)以下に低減させることができる。
上記組成物では、DMAEMA及び/又はその誘導体の重合体の側鎖とトリスとが、互いに相互作用(例えば、架橋する作用)して、上記重合体が凝集しやすくなっていると推定される。
According to this mixed temperature-responsive polymer composition, the cloud point can be reduced to room temperature (25 ° C.) or lower.
In the composition, it is presumed that the side chain of the polymer of DMAEMA and / or its derivative and Tris interact with each other (for example, a cross-linking action), and the polymer is likely to aggregate.

ここで、上記(1)について、DMAEMA及び/又はその誘導体の重合体としては、数平均分子量(Mn)が、10kDa〜500kDaである分子が好ましい。また、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、1.1〜6.0である分子が好ましい。   Here, with respect to the above (1), as the polymer of DMAEMA and / or a derivative thereof, a molecule having a number average molecular weight (Mn) of 10 kDa to 500 kDa is preferable. Moreover, the ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) is preferably 1.1 to 6.0.

また、(1)のDMAEMAの誘導体としては、例えば、メタクリル基のメチル基の水素原子をハロゲン置換した誘導体、メタクリル基のメチル基を低級アルキル基で置換した誘導体、ジメチルアミノ基のメチル基の水素原子をハロゲン置換した誘導体、ジメチルアミノ基のメチル基を低級アルキル基で置換した誘導体が挙げられる。   Examples of (1) DMAEMA derivatives include, for example, derivatives in which a hydrogen atom of a methyl group of a methacryl group is substituted with a halogen, derivatives in which a methyl group of a methacryl group is substituted with a lower alkyl group, hydrogen of a methyl group of a dimethylamino group Derivatives in which atoms are substituted with halogen, and derivatives in which the methyl group of the dimethylamino group is substituted with a lower alkyl group are exemplified.

上記(2)について、トリスは、純度99.9%以上の純物質であるか、又は、トリス水溶液を、アルカリ性物質の添加等により、使用時に中性又は塩基性とすることが好ましい。トリスは、塩酸塩の状態で市販されているところ、これを用いた場合には、トリス水溶液のpHが下がるため、組成物の曇点が70℃程度にまで上昇してしまう。そのため、トリス塩酸塩は好ましくない。   Regarding the above (2), it is preferable that Tris is a pure substance having a purity of 99.9% or more, or that the Tris aqueous solution is made neutral or basic at the time of use by adding an alkaline substance or the like. Tris is commercially available in the form of a hydrochloride. When this is used, the pH of the aqueous Tris solution is lowered, so that the cloud point of the composition rises to about 70 ° C. Therefore, tris hydrochloride is not preferred.

上記(3)核酸は、前述の通りである。   Said (3) nucleic acid is as above-mentioned.

また、上記(3)核酸は、ある程度の大きさ、例えば1kDa〜5,000kDaの分子量(M)を有していることが好ましい。
分子量を上記範囲とすれば、核酸は、カチオン性物質とイオン結合して、カチオン性物質を、長時間捕捉する役割を果たすことができ、安定したイオン複合体微粒子を形成させることがでる。また、一般的にカチオン性物質が有する、細胞の細胞膜表面に対する静電的相互作用に起因する細胞傷害性を緩和することもできる。
The nucleic acid (3) preferably has a certain size, for example, a molecular weight (M) of 1 kDa to 5,000 kDa.
If the molecular weight is within the above range, the nucleic acid can ionically bond with the cationic substance to play a role of capturing the cationic substance for a long time, and stable ionic complex fine particles can be formed. Moreover, the cytotoxicity which a cationic substance generally has by the electrostatic interaction with respect to the cell membrane surface of a cell can also be relieved.

上記低曇点型温度応答性ポリマー組成物は、更に、核酸以外のアニオン性物質を含んでいてもよい。上記核酸以外のアニオン性物質としては、例えば、ヘパリン、ヒアルロン酸、デキストラン硫酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリリン酸、ポリビニル安息香酸、硫酸化多糖類、カードラン及びポリアルギン酸並びにこれらのアルカリ金属塩等が挙げられる。また、カチオン性ポリマーであるポリ(4−アミノスチレン)の4−位のアミノ基に対してシュウ酸等のジカルボン酸を脱水縮合させることによって、アニオン性官能基を導入した、実質的にアニオン性物質として機能するポリマー誘導体も、用いることができる。   The low cloud point type temperature-responsive polymer composition may further contain an anionic substance other than nucleic acid. Examples of the anionic substance other than the nucleic acid include heparin, hyaluronic acid, dextran sulfate, polystyrene sulfonic acid, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyphosphoric acid, polyvinyl benzoic acid, sulfated polysaccharide, curdlan and polyalginic acid, and These alkali metal salts are exemplified. In addition, anionic functional groups are introduced by dehydrating and condensing dicarboxylic acid such as oxalic acid to the 4-position amino group of poly (4-aminostyrene) which is a cationic polymer. Polymer derivatives that function as substances can also be used.

なお、上記核酸以外のアニオン性物質は、二種以上含まれていてもよい。   Two or more types of anionic substances other than the nucleic acid may be included.

ここで、(1)2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)及び/又はその誘導体の重合体に対する、(2)2−アミノ−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール(トリス)の割合((2)/(1))が、1.0以下とした混合型温度応答性ポリマー組成物を用いることが好ましい。
なお、割合((2)/(1))は、重量割合であるものとする。
Here, (1) 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) and / or its derivative polymer (2) 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol (Tris) It is preferable to use a mixed temperature-responsive polymer composition having a ratio ((2) / (1)) of 1.0 or less.
The ratio ((2) / (1)) is assumed to be a weight ratio.

上記割合の混合型温度応答性ポリマー組成物を用いた場合、後述の培養工程で、細胞構造体を形成しやすくすることができる。この組成物によれば、上記組成物の親水性と疎水性とのバランスを更に好適にすることができる。そして、この好適なバランスが、培養面への細胞の接着性を好適に調整し、細胞の遊走や配向を活性化していると推定される。   When the mixed temperature-responsive polymer composition in the above ratio is used, a cell structure can be easily formed in the culture step described later. According to this composition, the balance between the hydrophilicity and the hydrophobicity of the composition can be further improved. And it is estimated that this suitable balance has adjusted the adhesiveness of the cell to a culture surface suitably, and has activated the migration and orientation of a cell.

また、上記割合は、0.1以上あることが好ましい。上記割合を0.1以上とすることにより、曇点を低減させるという上記効果が得られやすい。また、細胞構造体を形成しやすくするという上記効果が得られやすい。   Moreover, it is preferable that the said ratio is 0.1 or more. By setting the ratio to 0.1 or more, the above effect of reducing the cloud point can be easily obtained. In addition, the above effect of facilitating formation of a cell structure is easily obtained.

上記と同様の理由により、上記割合((2)/(1))は、0.1〜0.5であることが更に好ましい。   For the same reason as described above, the ratio ((2) / (1)) is more preferably 0.1 to 0.5.

上記の別の例の温度応答性ポリマー組成物中の、核酸中のリン酸残基中のリン原子数に対する、DMAEMA及び/又はその誘導体の重合体側鎖のアミン性窒素原子数の割合(N/P比)は、特に限定されないが、例えば、核酸を強く凝集させることによって、分解酵素等の作用から核酸を保護しつつ、組成物を安定化させる観点、及び、負電荷を持つ細胞膜との静電作用を強めて、核酸を効率的に細胞内に送達する観点から、例えば、2以上であることが好ましく、5以上であることが更に好ましく、また、組成物の細胞に対する毒性を抑制する観点から、20以下であることが好ましく、30以下であることが更に好ましい。   Ratio of the number of amine nitrogen atoms in the polymer side chain of DMAEMA and / or its derivative to the number of phosphorus atoms in the phosphate residue in the nucleic acid in the temperature-responsive polymer composition of another example above (N / The P ratio is not particularly limited. For example, by strongly aggregating the nucleic acid, the nucleic acid is protected from the action of degrading enzymes and the like, and the composition is stabilized. From the viewpoint of strengthening electric action and efficiently delivering nucleic acid into cells, for example, it is preferably 2 or more, more preferably 5 or more, and the viewpoint of suppressing toxicity of the composition to cells. Therefore, it is preferably 20 or less, and more preferably 30 or less.

なお、上記の別の例の温度応答性ポリマー組成物の製造方法では、(2)2−アミノ−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール(トリス)を必ずしも用いなくてもよく、この例による低曇点型温度応答性ポリマー組成物は、(2)トリスを含まなくてもよい。   In addition, in the method for producing a temperature-responsive polymer composition of another example described above, (2) 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol (Tris) may not necessarily be used. The low cloud point type temperature-responsive polymer composition according to (2) may not contain (2) Tris.

(準備工程)
次いで、調製した低曇点型温度応答性ポリマー組成物を細胞培養器の培養面に被覆して、被覆細胞培養器を準備する(準備工程)。
すなわち、上記低曇点型温度応答性ポリマー組成物を細胞培養器の培養面に被覆して、低曇点型温度応答性ポリマー組成物層を形成し、被覆細胞培養器を準備する。なお、本明細書において、培養面上に上記低曇点型温度応答性ポリマー組成物層を形成した細胞培養器を、「被覆細胞培養器」と称する場合がある。
(Preparation process)
Next, the prepared low cloud point type temperature-responsive polymer composition is coated on the culture surface of the cell culture vessel to prepare a coated cell culture vessel (preparation step).
That is, the low cloud point type temperature responsive polymer composition is coated on the culture surface of a cell culture vessel to form a low cloud point type temperature responsive polymer composition layer to prepare a coated cell culture vessel. In the present specification, a cell culture vessel in which the low cloud point type temperature-responsive polymer composition layer is formed on the culture surface may be referred to as a “coated cell culture vessel”.

上記被覆細胞培養器において、培養面が単位面積当たりに有する、低曇点型温度応答性ポリマー組成物中に含まれるDMAEMA及び/又はその誘導体の重合体の量は、特に限定されないが、低曇点型温度応答性ポリマー組成物を細胞培養器に均一に塗布でき、細胞構造体を形成しやすくなるという観点から、例えば、5〜200ng/mm2が好ましい。すなわち、DMAEMA及び/又はその誘導体の重合体が5〜200ng/mm2となるように、上記低曇点型温度応答性ポリマー組成物を細胞培養器の培養面上に塗布することが好ましい。上記低曇点型温度応答性ポリマー組成物は、カチオン性のDMAEMAを有することにより、十分量の核酸を安定に担時することができる。 In the above coated cell culture vessel, the amount of DMAEMA and / or a derivative thereof contained in the low cloud point type temperature-responsive polymer composition that the culture surface has per unit area is not particularly limited. From the viewpoint that the point-type temperature-responsive polymer composition can be uniformly applied to the cell culture vessel and the cell structure can be easily formed, for example, 5 to 200 ng / mm 2 is preferable. That is, it is preferable to apply the low cloud point type temperature-responsive polymer composition on the culture surface of the cell culture vessel so that the polymer of DMAEMA and / or a derivative thereof is 5 to 200 ng / mm 2 . The low cloud point type temperature-responsive polymer composition can stably carry a sufficient amount of nucleic acid by having cationic DMAEMA.

上記被覆細胞培養器において、培養面が単位面積当たりに有する、低曇点型温度応答性ポリマー組成物中に含まれる上記核酸の量は、特に限定されないが、例えば、0.5〜50ng/mm2が好ましく、2.5〜7.5ng/mm2であることが更に好ましい。核酸の割合が上記範囲であることにより、高い密度で播種された多数の細胞に核酸を導入する(送達する)確率を高めることが可能となり、結果として、細胞への核酸の導入効率を向上させることができる。 In the coated cell culture vessel, the amount of the nucleic acid contained in the low cloud point type temperature-responsive polymer composition that the culture surface has per unit area is not particularly limited, but, for example, 0.5 to 50 ng / mm 2 is preferable, and 2.5 to 7.5 ng / mm 2 is more preferable. When the ratio of the nucleic acid is within the above range, the probability of introducing (delivering) the nucleic acid into a large number of cells seeded at a high density can be increased, and as a result, the efficiency of introducing the nucleic acid into the cell is improved. be able to.

上記被覆細胞培養器によれば、例えば、室温のクリーンベンチ内で操作する際においても、上記低曇点型温度応答性ポリマー組成物層はある程度の時間、具体的には5分〜40分間、固化したままであるため、上記低曇点型温度応答性ポリマー組成物層、ひいては培養中の細胞を細胞培養器に接着させ続けることができる。   According to the coated cell culture device, for example, even when operating in a clean bench at room temperature, the low cloud point type temperature-responsive polymer composition layer is a certain amount of time, specifically 5 to 40 minutes, Since it has been solidified, the low cloud point type temperature-responsive polymer composition layer, and thus the cells in culture can continue to adhere to the cell culture vessel.

特に、低曇点型温度応答性ポリマー組成物として、(2)トリスを含む混合型温度応答性ポリマー組成物を用いた場合、下記の作用効果を奏する。
上記被覆細胞培養器では、培養工程で、上記組成物に含まれるDMAEMA及び/又はその誘導体の重合体の疎水性側鎖と、トリスのアミノ基とが、何らかの相互作用をしながら、細胞に刺激を与えるものと推定される。
また、上記組成物に含まれる(3)核酸は、培養工程で、上記組成物中の正電荷と負電荷とのバランスを好適にして、細胞傷害性を抑制し(哺乳類細胞の細胞膜の表面は負電荷を帯びているため、カチオン性物質は細胞傷害性を有することが多い)、且つ、上記組成物の親水性と疎水性とのバランスを好適にして、細胞の遊走や配向を可能にするものと推定される。
なお、上記被覆細胞培養器は、培養面に上記(1)及び上記(2)のみからなる組成物を被覆してなる被覆細胞培養器と比較して、細胞毒性、細胞傷害性が抑制され、細胞培養に適した表面状態を有していると推定される。
In particular, when a mixed type temperature responsive polymer composition containing (2) Tris is used as the low cloud point type temperature responsive polymer composition, the following effects are exhibited.
In the coated cell culture vessel, in the culturing process, the hydrophobic side chain of the polymer of DMAEMA and / or a derivative thereof contained in the composition and the amino group of Tris are stimulated to cells while interacting in some way. It is estimated that
In addition, the nucleic acid (3) contained in the composition suppresses cytotoxicity by optimizing the balance between positive and negative charges in the composition in the culturing step (the surface of the cell membrane of mammalian cells is Cationic substances are often cytotoxic because they are negatively charged), and the balance between the hydrophilicity and hydrophobicity of the composition is preferred to allow cell migration and orientation Estimated.
In addition, the coated cell culture device has suppressed cytotoxicity and cytotoxicity compared to a coated cell culture device in which the culture surface is coated with the composition consisting only of the above (1) and (2). It is presumed to have a surface state suitable for cell culture.

上記低曇点型温度応答性ポリマー組成物層の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、曇点以下の温度まで冷却した低曇点型温度応答性ポリマー組成物の水溶液を、細胞培養器のウェルの底面に流延させて、その後、37℃のインキュベーター中で静置し、低曇点型温度応答性ポリマー組成物を培養皿の底面へ沈降させる方法が挙げられる。
なお、上記被覆細胞培養器は、上記組成物を被覆するために使用した水(上澄液)を除去した後に使用することも可能であり、また、水を除去した後に上記組成物を乾燥させてから使用することも可能である。
The method for forming the low cloud point type temperature responsive polymer composition layer is not particularly limited. For example, an aqueous solution of the low cloud point type temperature responsive polymer composition cooled to a temperature below the cloud point is used as a cell incubator. And a method of allowing the low cloud point type temperature-responsive polymer composition to settle on the bottom surface of the culture dish.
The coated cell culture vessel can also be used after removing the water (supernatant) used for coating the composition, and after removing the water, the composition is dried. It is also possible to use it afterwards.

上記低曇点型温度応答性ポリマー組成物層は、更に乾燥をさせてもよい。乾燥の方法としては、特に限定されないが、例えば、加湿を一時的に停止させた細胞インキュベーター内に一定時間(例えば、24時間程度)静置する方法等が挙げられる(乾燥工程)。   The low cloud point type temperature-responsive polymer composition layer may be further dried. Although it does not specifically limit as a drying method, For example, the method etc. which leave still for a fixed time (for example, about 24 hours) in the cell incubator which stopped humidification etc. (drying process) are mentioned.

上記低曇点型温度応答性ポリマー組成物中に、DMAEMA及び/又はその誘導体の重合体、核酸、及びトリスが含まれる場合、上記被覆細胞培養器では、培養工程で、DMAEMA及び/又はその誘導体の重合体の疎水性側鎖と、トリスのアミノ基とが、何らかの相互作用をしながら、細胞に刺激を与えるものと推定される。また、核酸は、培養工程で、上記組成物中の正電荷と負電荷とのバランスを好適にして、細胞傷害性を抑制し(哺乳類細胞の細胞膜の表面は負電荷を帯びているため、カチオン性物質は細胞傷害性を有することが多い)、且つ、上記組成物の親水性と疎水性とのバランスを好適にして、細胞の遊走や配向を可能にするものと推定される。   When the low cloud point type temperature-responsive polymer composition contains a polymer, nucleic acid, and tris of DMAEMA and / or a derivative thereof, DMAEMA and / or a derivative thereof are used in the coated cell culture vessel in the culturing step. It is presumed that the hydrophobic side chain of this polymer and the amino group of Tris give some stimulation to the cells while interacting with each other. In addition, the nucleic acid suppresses cytotoxicity in the culturing process by optimizing the balance between the positive charge and the negative charge in the above composition (since the surface of the cell membrane of mammalian cells is negatively charged, It is presumed that the active substance often has cytotoxicity) and that the balance between the hydrophilicity and the hydrophobicity of the composition is suitable to enable cell migration and orientation.

(第1播種工程)
そして、準備した被覆細胞培養器に、細胞を、100個/mm2以上の細胞密度で、被覆細胞培養器の培養面上に播種する(第1播種工程)。
この工程は、例えば、37℃のインキュベーター中に静置しておいた被覆細胞培養器を、室温のクリーンベンチに取り出して、行うことができる。
(First sowing step)
Then, the cells are seeded on the culture surface of the coated cell culture device in the prepared coated cell culture device at a cell density of 100 cells / mm 2 or more (first seeding step).
This step can be performed, for example, by removing the coated cell culture vessel that has been allowed to stand in an incubator at 37 ° C. to a clean bench at room temperature.

上記細胞密度に関して、例えば、200mm2の培養面の面積及び1mLの培地容量を有する24ウェルプレートに、播種する場合に、100個/mm2以上の細胞密度で播種を行うためには、2×104個/mL以上の細胞密度を有する細胞浮遊液を用いる必要がある。 Regarding the cell density, for example, in order to seed at a cell density of 100 cells / mm 2 or more when seeding in a 24-well plate having a culture surface area of 200 mm 2 and a medium volume of 1 mL, 2 × It is necessary to use a cell suspension having a cell density of 10 4 cells / mL or more.

また、上記細胞密度は、培養中の細胞同士の接触による増殖停止等の、細胞周期に関する問題を生じにくくするため、300個/mm2以下とすることが好ましい。 In addition, the cell density is preferably 300 cells / mm 2 or less in order to prevent problems related to the cell cycle such as growth arrest caused by contact between cells in culture.

そして、上記細胞密度は、100個/mm2〜200個/mm2とすることが更に好ましい。上記細胞密度を上記範囲とすれば、細胞が培養皿に接着・伸展しながら増殖する細胞に対して、十分な量の核酸を送達することが可能となり、その結果、これに引き続く下記の第2培養工程で、ペレット状の構造を有する細胞構造体を形成しやすくするという上記効果が得られやすい。 The cell density is more preferably 100 cells / mm 2 to 200 cells / mm 2 . When the cell density is within the above range, it becomes possible to deliver a sufficient amount of nucleic acid to the cells that grow while adhering to and spreading on the culture dish. In the culturing step, the above effect of facilitating formation of a cell structure having a pellet-like structure is easily obtained.

この第1播種工程において播種された細胞は、低曇点型温度応答性ポリマー組成物層に付着し、エンドサイトーシスにより前述のポリマー組成物又は前述の核酸を取り込むと考えられる。そして、このとき、取り込む確率や機会は、細胞を培養する比較的長い期間(長いものでは10日間)の間、継続的に供給されているので、より多くの核酸が取り込まれると考えられる。この点、核酸を細胞に接触させる時間が数秒〜3時間程度という比較的短い期間となる従来技術とは大きく異なっている。   The cells seeded in the first seeding step are considered to adhere to the low cloud point type temperature-responsive polymer composition layer and take up the polymer composition or the nucleic acid described above by endocytosis. At this time, since the probability and opportunity of incorporation are continuously supplied for a relatively long period (10 days at the longest) for culturing cells, it is considered that more nucleic acid is incorporated. In this respect, it is greatly different from the prior art in which the time for contacting the nucleic acid with the cells is a relatively short period of several seconds to 3 hours.

(第1培養工程)
次いで、第1播種工程において播種した細胞を、200個/mm2以上の細胞密度になるまで、培養する(第1培養工程)。
なお、200個/mm2以上という細胞密度の数値範囲は、当業者により判断される概ねコンフルエントの状態に相当する範囲を指すことを意味しており、この数値範囲は細胞種や培養条件により変動を生じ得る。
(First culture step)
Next, the cells seeded in the first seeding step are cultured until the cell density becomes 200 cells / mm 2 or more (first culture step).
In addition, the numerical range of the cell density of 200 cells / mm 2 or more is meant to indicate a range substantially corresponding to the confluent state determined by those skilled in the art, and this numerical range varies depending on the cell type and culture conditions. Can result.

播種した細胞は、静置することによって培養することが好ましい。
培養温度としては、特に限定されないが、例えば、30℃以上であることが好ましく、35℃以上であることが更に好ましく、また、38℃以下であることが好ましく、37℃であることが特に好ましい。
培養時間としては、細胞種により増殖速度が異なり、同種の細胞でもその状態や継代回数により増殖速度は変動するため、特に限定されないが、細胞群が当業者により判断されるコンフルエントの状態を超えない程度の時間であることが好ましく、例えば、皮下脂肪由来の間葉系幹細胞の場合には、通常1〜10日間程度である。
The seeded cells are preferably cultured by standing.
The culture temperature is not particularly limited, but is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 35 ° C. or higher, more preferably 38 ° C. or lower, and particularly preferably 37 ° C. .
The culture time varies depending on the cell type, and the growth rate varies depending on the state and the number of passages even for the same type of cells, but is not particularly limited, but the cell group exceeds the confluent state determined by those skilled in the art. For example, in the case of mesenchymal stem cells derived from subcutaneous fat, it is usually about 1 to 10 days.

なお、培地等の培養条件は、細胞種や実験目的に基づいて、当業者は適切に定めることができる。   In addition, culture conditions, such as a culture medium, can be appropriately determined by those skilled in the art based on the cell type and the purpose of the experiment.

この工程では、播種された細胞は、生育しながら、低曇点型温度応答性ポリマー組成物に含まれる核酸の導入を受ける。   In this step, the seeded cells are introduced with the nucleic acid contained in the low cloud point temperature-responsive polymer composition while growing.

なお、第1培養工程後の細胞の、細胞培養器の培養面の全表面積(低曇点型温度応答性ポリマー組成物層の一方の面の全表面積)(100%)に対する、細胞の投影面積(細胞が占める表面積)の割合は、特に限定されないが、例えば、90〜100%(90〜100%コンフルエント)が好ましく、より好ましくは95〜100%(95〜100%コンフルエント)、特に好ましくは100%である。   In addition, the projection area of the cell with respect to the total surface area (total surface area of one surface of the low cloud point type temperature-responsive polymer composition layer) (100%) of the culture surface of the cell incubator after the first culture step The ratio of (surface area occupied by cells) is not particularly limited, but is preferably 90 to 100% (90 to 100% confluent), more preferably 95 to 100% (95 to 100% confluent), and particularly preferably 100. %.

(第2播種工程)
そして、細胞を、3000個/mm2以上の細胞密度で、前記被覆細胞培養器の前記播種した細胞上に、播種する(第2播種工程)。
この工程は、例えば、一般的な37℃の細胞インキュベーターを用いて行うことができる。
(Second sowing step)
Then, the cells are seeded on the seeded cells of the coated cell culture vessel at a cell density of 3000 cells / mm 2 or more (second seeding step).
This step can be performed, for example, using a general 37 ° C. cell incubator.

上記細胞密度で細胞を播種すれば、詳細なメカニズムは不明であるが、下記の培養工程で、ペレット状の構造を有する細胞構造体を形成させることができる。この細胞構造体は、そのペレット状の構造内に生存している細胞を有する。   If cells are seeded at the above cell density, the detailed mechanism is unknown, but a cell structure having a pellet-like structure can be formed in the following culture step. This cell structure has living cells in the pellet-like structure.

また、上記細胞密度は、培養中の細胞同士の接触による増殖停止等の、細胞周期に関する問題を生じにくくするため、6000個/mm2以下とすることが好ましい。 The cell density is preferably 6000 cells / mm 2 or less in order to make it difficult to cause problems related to the cell cycle, such as growth arrest caused by contact between cells in culture.

そして、上記細胞密度は、3000個/mm2〜5000個/mm2とすることが更に好ましい。上記細胞密度を上記範囲とすれば、細胞が培養皿に接着・伸展しながら増殖する細胞に対して、十分な量の核酸を送達することが可能となり、その結果、引き続く下記の第2培養工程で、ペレット状の構造を有する細胞構造体を形成しやすくするという上記効果が得られやすい。 The cell density is more preferably 3000 cells / mm 2 to 5000 cells / mm 2 . If the cell density is within the above range, it becomes possible to deliver a sufficient amount of nucleic acid to the cells that grow while adhering to and spreading on the culture dish. As a result, the subsequent second culture step described below is performed. Thus, the above effect of facilitating formation of a cell structure having a pellet-like structure is easily obtained.

(第2培養工程)
次いで、第2播種工程において播種した細胞を培養する(第2培養工程)。
この工程は、例えば、一般的な37℃の細胞インキュベーターを用いて行うことができる。
(Second culture step)
Next, the cells seeded in the second seeding step are cultured (second culture step).
This step can be performed, for example, using a general 37 ° C. cell incubator.

播種した細胞は静置培養することが好ましい。
培養温度としては、特に限定されないが、例えば、30℃以上であることが好ましく、35℃以上であることが更に好ましく、また、38℃以下であることが好ましく、37℃であることが特に好ましい。
培養時間としては、培養時間としては、細胞種により増殖速度が異なり、同種の細胞でもその状態や継代回数により増殖速度は変動するため、特に限定されないが、細胞群が当業者により判断されるコンフェルトの状態を超えない程度の時間であることが好ましく、例えば、皮下脂肪由来の間葉系幹細胞の場合には、通常1〜10日間程度である。
The seeded cells are preferably statically cultured.
The culture temperature is not particularly limited, but is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 35 ° C. or higher, more preferably 38 ° C. or lower, and particularly preferably 37 ° C. .
The culture time is not particularly limited because the growth rate differs depending on the cell type, and the growth rate varies depending on the state and the number of passages even in the same type of cells, but the cell group is determined by those skilled in the art. It is preferable that the time does not exceed the state of the felt. For example, in the case of mesenchymal stem cells derived from subcutaneous fat, it is usually about 1 to 10 days.

なお、培地等の培養条件は、細胞種や実験目的に基づいて、当業者は適切に定めることができる。   In addition, culture conditions, such as a culture medium, can be appropriately determined by those skilled in the art based on the cell type and the purpose of the experiment.

第2播種工程において播種された細胞は、第1播種工程において播種され、低曇点型温度応答性ポリマー組成物に含まれる核酸の導入を受けた細胞と共に、1つの細胞塊を形成する。
そして、この細胞塊は、培養皿の端部から全ての細胞が一度に剥離して、まるでシートが丸まりながら収縮して行くような動作で、細胞が互いに一箇所に凝集する現象を生じる。互いに集まった細胞は、あたかも何らかの組織を形成するかのように自発的に集合し、立体的なペレット状の構造を形成する。
The cells seeded in the second seeding step form one cell mass together with the cells seeded in the first seeding step and introduced with the nucleic acid contained in the low cloud point type temperature-responsive polymer composition.
The cell mass causes a phenomenon in which all the cells are detached from the end of the culture dish at one time, and the cells are aggregated at one place as if the sheet is contracted while being rounded. Cells that gather together spontaneously assemble as if to form some kind of tissue, forming a three-dimensional pellet structure.

ここで、驚くべきことに、上記細胞塊では、第1播種工程において播種された細胞のみならず、低曇点型温度応答性ポリマー組成物と直接的に接触していない、第2播種工程において播種された細胞も、核酸の導入を受けていることがわかった。
これは、第1播種工程で核酸導入された細胞から低曇点型温度応答性ポリマー組成物の微粒子、導入された核酸分子、又はmRNAが、その分子自体かエクソソーム等を介して送達された可能性が推測されるが、今後の研究により解明されると考えられる。
Here, surprisingly, in the cell mass, not only the cells seeded in the first seeding step, but also the second seeding step that is not in direct contact with the low cloud point type temperature-responsive polymer composition. It was found that the seeded cells also received nucleic acid introduction.
This is because the low-cloud-point temperature-responsive polymer composition microparticles, introduced nucleic acid molecules, or mRNA can be delivered from the cells into which nucleic acid was introduced in the first seeding step via the molecule itself or exosomes. Although sex is speculated, it is thought that it will be elucidated by future research.

(核酸が導入された細胞構造体)
本発明の実施形態の核酸が導入された細胞構造体は、上記本発明の実施形態の核酸が導入された細胞構造体の製造方法により製造することができる。
(Cell structure with nucleic acid introduced)
The cell structure into which the nucleic acid according to the embodiment of the present invention has been introduced can be produced by the method for producing a cell structure into which the nucleic acid according to the embodiment of the present invention has been introduced.

本発明の実施形態の核酸が導入された細胞構造体の製造方法は、単層構造を形成する培養(単層培養)と異なり、三次元的構造を形成する培養(三次元培養)である。これにより、細胞凝集塊を得ること(胚葉体培養)ができ、生体内に存在する細胞に近い状態にあり、同様の機能を備える細胞を、試験管内に調製することが可能となる。
従来、単層培養した細胞に遺伝子を導入することによって行なっていた、遺伝子、タンパク質、細胞機能等に関する研究は、今後、三次元培養した細胞を用いて行う方向に向かうと考えられる。また、従来、生体内に存在する細胞に遺伝子を導入することによって行なっていた研究(すなわち、動物実験による研究)は、今後、試験管内で行う方向に向かうと考えられる。この点は、動物愛護の観点、実験の難易度を低減し再現性を高める観点等から、社会的ニーズに応える点でもある。
The method for producing a cell structure into which a nucleic acid is introduced according to an embodiment of the present invention is a culture that forms a three-dimensional structure (three-dimensional culture), unlike a culture that forms a single-layer structure (single-layer culture). As a result, cell aggregates can be obtained (embryoplast culture), and cells that are in a state close to cells existing in the living body and that have the same function can be prepared in a test tube.
Conventionally, studies on genes, proteins, cell functions, etc. that have been performed by introducing genes into cells that have been cultured in a single layer are expected to be conducted in the future using cells that have been three-dimensionally cultured. In addition, research that has been conventionally performed by introducing genes into cells existing in a living body (that is, research by animal experiments) is expected to be performed in a test tube in the future. This point is also a point which responds to social needs from the viewpoint of animal welfare, from the viewpoint of reducing the difficulty of experiments and improving reproducibility.

発明者らは、ペレット状の核酸が導入された細胞構造体に関する前述の知見に加えて、この細胞構造体は、生体内の所定の部位におく、又は生体内の所定の部位の環境に似た環境中におくことによって、その部位の組織に適合した細胞(その部位におけるあるべき型の細胞)に分化する機能を有することを見出した。   In addition to the above-described knowledge regarding the cell structure into which the pellet-like nucleic acid has been introduced, the inventors have placed the cell structure in a predetermined site in the living body, or similar to the environment of the predetermined site in the living body. It was found that the cells have a function of differentiating into cells suitable for the tissue of the site (cells of the desired type at the site).

そして、調製した細胞構造体は、コラーゲンやフィブロネクチンに対して頑強に接着する性質がある。
特に、核酸が導入された細胞構造体の製造方法において、低曇点型温度応答性ポリマー組成物に含まれる核酸が、抗凝固性タンパク質をコードする遺伝子であり、血管の吻合術において核酸が導入された細胞構造体を吻合部位に貼り付けた場合、細胞構造体が、物理的に針孔を塞いで、血液の漏れを防ぎつつ、細胞構造体で発現された抗凝固性タンパク質が、吻合部を通過する血液の凝固を抑制する、という効果が得られる。この場合、細胞構造体は、血栓溶解剤として用いることができる。
抗凝固性タンパク質としては、納豆キナーゼ、トロンボプラスチン、VEGF等が挙げられる。
The prepared cell structure has a property of firmly adhering to collagen and fibronectin.
In particular, in the method for producing a cell structure into which a nucleic acid has been introduced, the nucleic acid contained in the low cloud point type temperature-responsive polymer composition is a gene encoding an anticoagulant protein, and the nucleic acid is introduced in an anastomosis of a blood vessel. When the cell structure is affixed to the anastomosis site, the cell structure physically closes the needle hole to prevent blood leakage, and the anticoagulant protein expressed in the cell structure The effect of suppressing the coagulation of blood passing through is obtained. In this case, the cell structure can be used as a thrombolytic agent.
Examples of the anticoagulant protein include natto kinase, thromboplastin, and VEGF.

また、調製した細胞構造体は、癌病巣に対して頑強に接着する性質がある。
特に、移植材料において、低曇点型温度応答性ポリマー組成物が、混合型温度応答性ポリマー組成物であり、該混合型温度応答性ポリマー組成物に含まれる核酸が、抗腫瘍性タンパク質をコードする遺伝子であり、癌病巣の治癒において移植材料を癌病巣に注入した場合、細胞構造体内で発現された抗腫瘍性タンパク質を、所定期間、癌病巣に分泌し続ける、という効果が得られる。この場合、細胞構造体は、プロドラッグ徐放剤として用いることができる。
抗腫瘍性タンパク質としては、TNF−α、マイタケフラクションIV等が挙げられる。
Moreover, the prepared cell structure has a property of firmly adhering to a cancer lesion.
In particular, in the transplant material, the low cloud point type temperature responsive polymer composition is a mixed temperature responsive polymer composition, and the nucleic acid contained in the mixed temperature responsive polymer composition encodes an antitumor protein. When a transplant material is injected into a cancer lesion in the healing of the cancer lesion, an effect of continuing to secrete the antitumor protein expressed in the cell structure into the cancer lesion for a predetermined period is obtained. In this case, the cell structure can be used as a prodrug sustained-release agent.
Examples of the antitumor protein include TNF-α and Maitake fraction IV.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to the following Example at all.

下記の試験において、市販の試薬は、特に断りのない限り更に精製することなく用いた。   In the following tests, commercially available reagents were used without further purification unless otherwise specified.

(試験A)低曇点型温度応答性ポリマー組成物(混合型温度応答性ポリマー組成物)の調製
(試験A1)温度応答性ポリマーの調製
容量50mLの軟質ガラス製の透明なバイアル瓶に、2−(N,N−ジメチルアミノエチル)メタクリレート7.0gを加えて、磁気撹拌器を用いて撹拌した。そして、この混合物(液体)に対してG1グレードの高純度(純度:99.99995%)の窒素ガスを10分間パージ(流速:2.0L/分)することにより、この混合物を脱酸素した。
その後、この反応物に対して、丸型ブラック蛍光灯(NEC社製、型番FCL20BL、18W)を用いて、21時間紫外線照射することにより、上記反応物を、溶媒を用いることなく(すなわち、ニート条件下で)、重合させた。反応物は、5時間後に粘性を帯び、15時間後に固化して、重合体が、反応生成物として得られた。この反応生成物を、クロロホルムに溶解させ、その後、n−ヘキサンを用いて再沈殿させた。クロロホルム/n−ヘキサンを用いた上記再沈殿を、計6回繰り返すことにより、反応生成物を精製した。
精製した重合体をエバポレーションすることにより、その中に残留する溶媒を除去した。その後、重合体を150mLのベンゼンに溶解させ、PTFE製の0.45μmフィルター(ポール社製、型番:Ekicrodisk 25CR)で濾過し、得られた濾液を凍結乾燥させることにより、カチオン性の温度応答性(ホモ)ポリマーが得られた(収量4.3g、転化率:61.4%)。このポリマーの数平均分子量(Mn)を、GPC(島津社製、型番:LC−10vpシリーズ)を用いて、ポリエチレングリコール(Shodex社製、TSKシリーズ)を標準物質として測定し、Mn=97,000(Mw/Mn=4.1)と決定した。
また、このポリマーの核磁気共鳴スペクトル(NMR)を、核磁気共鳴装置(Varian社製、型番:Gemini300)を用いて、重水(D2O)中で測定した。結果は下記の通りである。
1H-NMR (in D2O) δ 0.8-1.2 (br, 3H, -CH2-C(CH3)-), 1.6-2.0 (br, 2H, -CH2-C(CH3)-), 2.2-2.4 (br, 6H, -N(CH3)2), 2.5-2.7 (br, 2H, -CH2-N(CH3)2), 4.0-4.2 (br, 2H, -O-CH2-)
(Test A) Preparation of low cloud point type temperature responsive polymer composition (mixed type temperature responsive polymer composition) (Test A1) Preparation of temperature responsive polymer In a transparent vial made of soft glass having a capacity of 50 mL, 2 -7.0 g of (N, N-dimethylaminoethyl) methacrylate was added and stirred using a magnetic stirrer. The mixture (liquid) was deoxygenated by purging nitrogen gas of G1 grade high purity (purity: 99.99995%) for 10 minutes (flow rate: 2.0 L / min).
Thereafter, the reaction product is irradiated with ultraviolet rays for 21 hours using a round black fluorescent lamp (manufactured by NEC, model number FCL20BL, 18W), so that the reaction product is used without using a solvent (ie, neat). Polymerization). The reaction product became viscous after 5 hours and solidified after 15 hours to obtain a polymer as a reaction product. This reaction product was dissolved in chloroform and then reprecipitated using n-hexane. The reprecipitation using chloroform / n-hexane was repeated a total of 6 times to purify the reaction product.
The purified polymer was evaporated to remove the solvent remaining in it. Thereafter, the polymer is dissolved in 150 mL of benzene, filtered through a PTFE 0.45 μm filter (manufactured by Pall Corp., model number: Ecodisk 25CR), and the resulting filtrate is freeze-dried to obtain a cationic temperature responsiveness. A (homo) polymer was obtained (yield 4.3 g, conversion: 61.4%). The number average molecular weight (Mn) of this polymer was measured using GPC (manufactured by Shimadzu Corporation, model number: LC-10vp series) with polyethylene glycol (manufactured by Shodex, TSK series) as a standard substance, and Mn = 97,000. It was determined that (Mw / Mn = 4.1).
Further, the nuclear magnetic resonance spectrum (NMR) of this polymer was measured in heavy water (D 2 O) using a nuclear magnetic resonance apparatus (manufactured by Varian, model number: Gemini 300). The results are as follows.
1 H-NMR (in D 2 O) δ 0.8-1.2 (br, 3H, -CH 2 -C (CH 3 )-), 1.6-2.0 (br, 2H, -CH 2 -C (CH 3 )-) , 2.2-2.4 (br, 6H, -N (CH 3 ) 2 ), 2.5-2.7 (br, 2H, -CH 2 -N (CH 3 ) 2 ), 4.0-4.2 (br, 2H, -O-CH 2- )

(試験A2)ポリマー/核酸の調製
以下、PBS(Gibco社製、DPBS(1×))を用いた。
核酸として、RFPをコードするDNA(pTurbo604−N1)を用いて、このDNAをPBSに溶解させ、DNA溶液を調製した(最終濃度:500μg/mL)。
(試験A1)で合成した温度応答性ポリマーをPBSに溶解させることによってポリマー溶液を調製し、この溶液を4℃まで冷却することにより、グロビュール相転移による疎水凝集性のクラスターを形成させない均質な溶液とした(最終濃度は、ポリマー:400μg/mL)。
このDNA溶液8μLに、上記ポリマー溶液40μLを少しずつ滴下して混合した。この混合物に832μLのPBSを加えて希釈して、混合型温度応答性ポリマー組成物(最終濃度、ポリマー:16μg/mL、DNA:4μg/mL)を得た。
なお、上記混合型温度応答性ポリマー組成物におけるN/P比は、8であった。
(Test A2) Preparation of polymer / nucleic acid Hereinafter, PBS (Gibco, DPBS (1 ×)) was used.
Using DNA encoding RFP (pTurbo604-N1) as a nucleic acid, this DNA was dissolved in PBS to prepare a DNA solution (final concentration: 500 μg / mL).
A polymer solution is prepared by dissolving the temperature-responsive polymer synthesized in (Test A1) in PBS, and the solution is cooled to 4 ° C. so as not to form a hydrophobic cohesive cluster due to the globule phase transition. (Final concentration was polymer: 400 μg / mL).
40 μL of the polymer solution was added dropwise to 8 μL of the DNA solution and mixed. This mixture was diluted by adding 832 μL of PBS to obtain a mixed temperature-responsive polymer composition (final concentration, polymer: 16 μg / mL, DNA: 4 μg / mL).
The N / P ratio in the mixed temperature-responsive polymer composition was 8.

(試験B)細胞培養器に対する細胞培養用組成物の被覆
(試験A)で調整した、4℃に冷却された低曇点型温度応答性ポリマー組成物のPBS溶液を、ポリスチレン製の24ウェル細胞培養プレート(イワキ社製、マイクロプレート、型番:3815−024、1ウェル当たりの底面積:200mm2)の各ウェルに、この溶液を200μLずつ、室温下で加えて、素早く穴の底面の全面に流延させた。そして、この細胞培養皿を、細胞培養インキュベーター(37℃、5%CO2)中で3時間インキュベートした。
こうして、培養面であるウェルに低曇点型温度応答性ポリマー組成物を被覆してなる24ウェル細胞培養プレート(細胞培養器)が得られた。
(Test B) Coating of cell culture composition on cell culture vessel PBS solution of low cloud point type temperature-responsive polymer composition prepared in (Test A) and cooled to 4 ° C. 200 μL of this solution is added to each well of a culture plate (Iwaki Co., Ltd., microplate, model number: 3815-024, bottom area per well: 200 mm 2 ) at room temperature, and quickly applied to the entire bottom surface of the hole. Cast. The cell culture dish was then incubated for 3 hours in a cell culture incubator (37 ° C., 5% CO 2 ).
In this way, a 24-well cell culture plate (cell culture vessel) was obtained in which the well as the culture surface was coated with the low cloud point type temperature-responsive polymer composition.

(試験C−1)細胞の播種、培養
室温条件下において、(試験B)で準備した24ウェル細胞培養プレートの各ウェルに、ビーグル犬皮下脂肪由来の間葉系幹細胞(初代培養細胞、ADSC)を、完全培地(ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)+5%ウシ胎児血清(FCS)溶液)(DMEM:ギブコ社製、型番:11965)、(FCS:インビトロジェン社製、ロット番号:852546)中に浮遊させ、細胞密度を200個/mm2(4×104個/mL)に調整した培養液を1mLずつ加えた。図1(a)に、細胞を位相差顕微鏡により観察したときの写真を示す。
そして、この細胞を37℃の細胞培養インキュベーター中で10日間培養した。細胞を、蛍光位相差顕微鏡(Olympus社、型番:IX−70)(波長:699nm)を用いて観察したところ、ADSC内にRFPの発現が確認された(図1(b))。
(Test C-1) Seeding and culturing cells At room temperature, in each well of the 24-well cell culture plate prepared in (Test B), mesenchymal stem cells derived from beagle subcutaneous fat (primary cultured cells, ADSC) Is suspended in a complete medium (Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM) + 5% fetal calf serum (FCS) solution) (DMEM: Gibco, model number: 11965), (FCS: Invitrogen, lot number: 852546). Then, 1 mL of a culture solution adjusted to a cell density of 200 cells / mm 2 (4 × 10 4 cells / mL) was added. FIG. 1 (a) shows a photograph of the cells observed with a phase contrast microscope.
The cells were cultured in a cell culture incubator at 37 ° C. for 10 days. When the cells were observed using a fluorescence phase contrast microscope (Olympus, model number: IX-70) (wavelength: 699 nm), the expression of RFP was confirmed in ADSC (FIG. 1 (b)).

(試験C−2)細胞の播種、培養
次いで、室温条件下において、上記の培養した細胞上に、初代ADSCを、細胞密度を3500個/mm2として、加えた。
そして、この細胞を37℃の細胞培養インキュベーター中で24時間培養した。
培養6時間後から、培養皿上で単層培養されて円形シート状の構造となっている細胞が、培養皿の外縁部から全ての細胞が一度に剥離して、まるでシートが丸まりながら収縮して行くような動作で、細胞が互いに一箇所に凝集する現象が生じた。上記現象は、肉眼で十分に視認可能であった。互いに集まった細胞は、1個の立体的なペレット状の構造を形成した。細胞構造体を、蛍光位相差顕微鏡を用いて観察したところ、細胞塊のほぼ全体にRFP由来の赤色の蛍光を確認することができた(図2)。
(Test C-2) Cell seeding and culture Next, primary ADSC was added at a cell density of 3500 cells / mm 2 on the cultured cells at room temperature.
The cells were cultured in a cell culture incubator at 37 ° C. for 24 hours.
After 6 hours of culturing, the cells that have been formed into a circular sheet-like structure on the culture dish are detached from the outer edge of the culture dish at one time, and the sheet shrinks as if the sheet is curled. The movement of the cells led to a phenomenon in which cells aggregated in one place. The above phenomenon was sufficiently visible with the naked eye. Cells that gathered together formed a three-dimensional pellet-like structure. When the cell structure was observed using a fluorescence phase contrast microscope, red fluorescence derived from RFP could be confirmed in almost the entire cell mass (FIG. 2).

こうして得られたペレット状の構造を有する細胞構造体をトリプシン処理により培養皿から剥離し、該細胞構造体をなす細胞を用いて細胞浮遊液とした。この細胞浮遊液について、FACS解析を行なったところ、50%〜90%の細胞でRFP由来の蛍光が確認された。(試験C−1)及び(試験C−2)において播種された細胞数を考慮すると、(試験C−1)において培養面上に播種した細胞のみならず、(試験C−2)において播種された細胞上に更に播種した細胞にも、核酸が導入されていることが確認された。   The cell structure having a pellet-like structure thus obtained was detached from the culture dish by trypsin treatment, and a cell suspension was prepared using the cells forming the cell structure. When FACS analysis was performed on this cell suspension, RFP-derived fluorescence was confirmed in 50% to 90% of cells. Considering the number of cells seeded in (Test C-1) and (Test C-2), not only the cells seeded on the culture surface in (Test C-1) but also seeded in (Test C-2). It was confirmed that the nucleic acid was also introduced into the cells further seeded on the cells.

本発明によれば、高い核酸導入効率で、簡便に、核酸が導入された細胞構造体の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the cell structure into which the nucleic acid was introduce | transduced simply with high nucleic acid introduction | transduction efficiency can be provided.

Claims (4)

2−(N,N−ジメチルアミノエチル)メタクリレート及び/又はその誘導体の重合体と核酸とを含む低曇点型温度応答性ポリマー組成物を調製する調製工程と、
前記低曇点型温度応答性ポリマー組成物で細胞培養器の培養面を被覆して、被覆細胞培養器を準備する準備工程と、
細胞を、100個/mm2以上の細胞密度で、前記被覆細胞培養器の前記培養面上に播種する第1播種工程と、
前記第1播種工程において播種した細胞を、200個/mm2以上の細胞密度になるまで、培養する第1培養工程と、
細胞を、3000個/mm2以上の細胞密度で、前記被覆細胞培養器の前記播種した細胞上に播種する第2播種工程と、
前記第2播種工程において播種した細胞を培養する第2培養工程と、
を含むことを特徴とする、核酸が導入された細胞構造体の製造方法。
A preparation step of preparing a low cloud point type temperature-responsive polymer composition comprising a polymer of 2- (N, N-dimethylaminoethyl) methacrylate and / or a derivative thereof and a nucleic acid;
A preparation step of preparing a coated cell culture device by coating a culture surface of a cell culture device with the low cloud point type temperature-responsive polymer composition;
A first seeding step of seeding cells on the culture surface of the coated cell culture device at a cell density of 100 cells / mm 2 or more;
A first culture step of culturing the cells seeded in the first seeding step until a cell density of 200 cells / mm 2 or more is obtained;
A second seeding step of seeding cells on the seeded cells of the coated cell culture device at a cell density of 3000 cells / mm 2 or more;
A second culturing step of culturing the cells seeded in the second seeding step;
A method for producing a cell structure into which a nucleic acid has been introduced, comprising:
前記第2播種工程では、前記細胞密度が、4000個/mm2以上であることを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。 2. The production method according to claim 1, wherein in the second seeding step, the cell density is 4000 cells / mm 2 or more. 前記準備工程では、前記被覆細胞培養器において、該被覆細胞培養器の培養面が、単位面積当たりに有する前記核酸の量が0.5〜50ng/mm2である、請求項1又は2に記載の方法。 The said preparation process WHEREIN: The quantity of the said nucleic acid which the culture surface of this coated cell culture device has per unit area is 0.5-50ng / mm < 2 > in the said coated cell culture device. the method of. 前記準備工程では、前記被覆細胞培養器において、該被覆細胞培養器の培養面が、単位面積当たりに有する2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及び/又はその誘導体の重合体の量が、5〜200ng/mm2である、請求項1に記載の移植材料。 In the preparation step, in the coated cell culture vessel, the amount of the 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and / or its derivative polymer per unit area on the culture surface of the coated cell culture vessel is 5 The implant material of claim 1, which is ˜200 ng / mm 2 .
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