JP2017077205A - 動物細胞の再生速度制御方法及び再生速度制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
生体組織の再生を促すための具体的な技術としては、例えば、生きているヒトまたは動物の生体組織構造物における傷領域の傷表面から該傷領域内へと、あらかじめ定められた方向へ組織再生物の成長を促進するための系、方法及び装置等が知られている(特許文献1参照)。
起潮力を把握し、前記起潮力の変動に応じて、動物細胞に対して物理的又は化学的な刺激を与えることを要旨とする。
起潮力を把握する起潮力把握手段と、
起潮力の変動に応じて、動物細胞に対して与える物理的又は化学的な刺激を制御する刺激制御手段と、を備えていることを要旨とする。
前記刺激制御手段として、算出された相対的重力加速度に応じて、動物細胞に対して与える物理的又は化学的な刺激を制御する刺激制御手段を用いることを要旨とする。
また、この再生速度制御方法において、起潮力の指標として、相対的重力加速度を用いる場合には、特別な設備を必要とせず、起潮力の把握が容易であり、動物細胞の代謝を効率的に変化させることができる。
更に、この再生速度制御方法において、標準重力加速度を基準とした際に、相対的重力加速度がプラスからマイナスに変わる時間帯において、動物細胞に対し物理的又は化学的な刺激を与える場合には、動物細胞の代謝を十分に変化させることができる。特に、動物細胞の再生速度を促進することができる。
また、この再生速度制御方法において、標準重力加速度を基準とした際に、相対的重力加速度がマイナスからプラスに変わる時間帯において、動物細胞に対し物理的又は化学的な刺激を与える場合には、動物細胞の代謝を十分に変化させることができる。特に、動物細胞の再生速度を抑制し、がん細胞の抑制などに応用することができる。
また、この再生速度制御装置において、起潮力把握手段として、相対的重力加速度を算出する相対的重力加速度算出手段を用い、刺激制御手段として、算出された相対的重力加速度に応じて、動物細胞に対して与える物理的又は化学的な刺激を制御する刺激制御手段を用いる場合には、起潮力の把握が容易であり、動物細胞の代謝を効率的に変化させることができる。
更に、この再生速度制御装置において、標準重力加速度を基準とした際に、相対的重力加速度がプラスからマイナスに変わる時間帯において、動物細胞に対し物理的又は化学的な刺激を与える場合には、動物細胞の代謝を十分に変化させることができる。特に、動物細胞の再生速度を促進することができる。
また、この再生速度制御装置において、標準重力加速度を基準とした際に、相対的重力加速度がマイナスからプラスに変わる時間帯において、動物細胞に対し物理的又は化学的な刺激を与える場合には、動物細胞の代謝を十分に変化させることができる。特に、動物細胞の再生速度を抑制し、がん細胞の抑制などに応用することができる。
[1]動物細胞の再生速度制御方法
本発明の動物細胞の再生速度制御方法は、起潮力を把握し、この起潮力の変動に応じて、動物細胞に対して物理的又は化学的な刺激を与えることを特徴とする。
特に、本発明の再生速度制御方法では、起潮力の指標として、相対的重力加速度を用いることが好ましい。即ち、相対的重力加速度を把握し、相対的重力加速度に応じて、動物細胞に対して物理的又は化学的な刺激を与えるものとすることが好ましい。
この相対的重力加速度は、一般に公開されている固体潮汐力予測プログラムを利用することにより算出することができる。具体的には、固体潮汐力予測プログラムに、実行拠点の位置(緯度及び経度)、年月日、及び時刻の各情報を入力することにより、目的地点における相対的重力加速度、及びその経時変化を算出することができる。
また、上記固体潮汐力予測プログラムとしては、例えば、潮汐予測システム「GOTIC2」(http://www.miz.nao.ac.jp/staffs/nao99/)等を用いることができる。
また、動物細胞に対しての化学的な刺激としては、細胞分裂を促進する作用を持つ物質(例えば、マイトジェン活性を持つ物質、植物レクチン、植物ホルモン、ビタミンA誘導体、細胞分裂シグナル経路に作用する分子標的薬等)、細胞分裂を抑制する作用を持つ物質(例えば、抗がん剤:植物アルカロイド、細胞分裂シグナル経路に作用する分子標的薬等)等の薬剤などの化学物質の接触や投与による刺激が挙げられる。
尚、これらの刺激は、物理的、化学的を問わず、組み合わせて用いることができる。また、これらの刺激は、動物細胞に対しての直接的な刺激であってもよいし、その細胞を有する生体表面等への間接的な刺激であってもよい。
具体的には、例えば、(1)標準重力加速度を基準とした際に、相対的重力加速度がプラスからマイナスに変わる時間帯において、動物細胞に対して、物理的又は化学的な刺激を与える形態、(2)標準重力加速度を基準とした際に、相対的重力加速度がマイナスからプラスに変わる時間帯において、動物細胞に対して、物理的又は化学的な刺激を与える形態等が挙げられる。
また、上記(2)における相対的重力加速度がマイナスからプラスに変わる時間帯とは、相対的重力加速度がマイナスからプラスに変わる時点を含んでおり、且つ相対的重力加速度が連続して上昇している時間帯(即ち、相対的重力加速度が、直前の極小値から上昇に転じ、ゼロ点を経た後、下降に転じるまでの時間帯)とすることができる。
尚、刺激の種類、刺激量、刺激回数、及び刺激時間等の刺激付与条件は、付与対象となる動物細胞の種類等によって適宜調整される。
本発明の動物細胞の再生速度制御装置は、動物細胞の再生速度を制御するための装置であって、起潮力を把握する起潮力把握手段と、起潮力の変動に応じて、動物細胞に対して与える物理的又は化学的な刺激を制御する刺激制御手段と、を備えている。
上記相対的重力加速度算出手段では、実施拠点の位置(緯度及び経度)、年月日、及び時刻の各情報が入力された際に、目的地点における相対的重力加速度、及びその経時変化が算出される。尚、相対的重力加速度は、上述のように、一般に公開されている潮汐力予測プログラムを利用することができる。
特に、本発明における再生速度制御装置では、上記起潮力把握手段として、相対的重力加速度を算出する相対的重力加速度算出手段を用い、上記刺激制御手段として、算出された相対的重力加速度に応じて、動物細胞に対して与える物理的又は化学的な刺激を制御する刺激制御手段を用いることが好ましい。
また、上記刺激制御手段では、対象となる動物細胞の種類等に応じて、刺激の種類、刺激量、刺激回数、及び刺激時間等の刺激付与条件が制御される。
[1]実施例1[動物細胞の再生実験(i)]
扁形動物の1種であるプラナリア(Dugesia japonica)を用い、以下の再生実験を行った。
まず、潮汐予測システム「GOTIC2」(http://www.miz.nao.ac.jp/staffs/nao99/)を用い、実施拠点(愛知県刈谷市)の緯度及び経度を入力することにより、実験場所において、起潮力の指標となる相対重力加速度[標準重力加速度(1G)を基準(ゼロ点)とする]が、プラスからマイナスに転じる時間帯及びマイナスからプラスに転じる時間帯を算出した。
尚、算出された重力加速度の相対値[相対的重力加速度(μGal)]の経時変化を図1に示す。この図1における図面右側の矢印は、相対的重力加速度(RGA)がプラスからマイナスに変わる時間帯(RGAがプラスからマイナスに変わる時点を含んでおり、且つRGAが連続して下降している時間帯)を示している。また、図面左側の矢印は、RGAがマイナスからプラスに変わる時間帯(RGAがマイナスからプラスに変わる時点を含んでおり、且つRGAが連続して上昇している時間帯)を示している。
また、B群のプラナリア(n=9)については、RGAがマイナスからプラスに変わる時間帯における、RGAの上昇開始直後[即ち、RGAが、直前の極小値から上昇に転じた直後(図1の「B群−CUT」参照)]に、生体の中央付近で切断した(図2参照)。
その後、A群及びB群のプラナリアを、それぞれ、温度13℃に設定した恒温槽で、1匹あたり2.5mLの水となるようにシャーレに入れ、水は3日に1回交換する条件及び環境にて14日間育成した。この期間における、それぞれの頭部の再生具合を、切断後から24時間ごとに光学顕微鏡で経時観察し、下記の3段階の基準で再生度合を確認した[尚、再生度合の基準については、Teresa Adel et al., Dev Genes Evol(2008) 218:89−103を参照]。そして、「再生度合2」又は「再生度合3」のものを「再生」と判定し、「再生度合1」のものを「未再生」と判定して、「再生」と判定されたプラナリアの数を経時的にカウントし、その結果を表1に示した。
「再生度合1」;発達途中の目が確認できない
「再生度合2」;発達途中の目が確認できる
「再生度合3」;目が確認できる
一方、B群(RGAがマイナスからプラスに変わる時間帯における、RGAの上昇開始直後に切断処理したプラナリア群)では、切断から192時間経過後に「再生」と判定された個体が1体出現し、216時間経過後に更に4体、312時間経過後に更に1体が出現した(尚、全9個体のうち、3個体は、再生前に死亡し、消滅してしまった。)。
この結果によれば、A群の方が、B群に比べて頭部(目)の再生速度が増していることが確認できた。
このことから、刺激付与(切断処理)による動物細胞の代謝への影響度合は、刺激を付与するタイミングによって変化するものであり、その変化が細胞の再生速度にも影響を与えていると考えられる。
そのため、起潮力の変動に応じて、動物細胞に対して切断処理等の物理的な刺激を与えることによって、動物細胞の代謝を変化させ、再生速度を制御、特に再生速度を促進させることができる。更には、再生速度を促進させ、再生効率を向上させることで、再生期間を短縮したり、再生コストを抑制したりすることができる。
扁形動物の1種であるプラナリア(Dugesia japonica)を用い、以下の再生実験を行った。
まず、同程度の大きさのプラナリアを選定し、C群(n=9)とD群(n=9)に分け、C群のプラナリアについては、上述の実施例1におけるA群と同様の時間帯におけるタイミング(即ち、RGAが、直前の極大値から下降に転じた直後)にて、生体の中央付近で切断した(図2参照)。
また、D群のプラナリア(n=9)については、上述の実施例1におけるB群と同様の時間帯におけるタイミング(即ち、RGAが、直前の極小値から上昇に転じた直後)にて、生体の中央付近で切断した(図2参照)。
その後、C群及びD群のプラナリアを、それぞれ、0.5μMに調製されたAzakenpaullone溶液内[Azakenpaullone;正常な分化を抑制する薬剤、処理方法;Teresa Adel et al., Dev Genes Evol(2008) 218:89−103を参照]に24時間浸した後、温度13℃に設定した恒温槽で、1匹あたり2.5mLの水となるようにシャーレに入れ、水は3日に1回交換する条件及び環境にて14日間育成した。そして、それぞれの頭部の再生具合を、切断後から24時間ごとに光学顕微鏡で経時観察し、実施例1と同様にして再生度合を確認した。この際、実施例1と同様にして、「再生」と「未再生」の判定を行い、「再生」と判定されたプラナリアの数を経時的にカウントし、その結果を表2に示した。
尚、この実施例2で用いたAzakenpaulloneの処理方法については、Teresa Adel et al., Dev Genes Evol(2008) 218:89−103の記載を参照した。
一方、D群(RGAがマイナスからプラスに変わる時間帯における、RGAの上昇開始直後に切断処理したプラナリア群)では、切断から240時間経過後に「再生」と判定された個体が6体出現した(尚、全9個体のうち、3個体は、再生前に死亡し、消滅してしまった。)。
この結果によれば、「再生」と判定された個体が出現するまでの時間は、C群の方がD群よりも早かった。このことから、刺激付与(切断処理及び薬剤投与)による動物細胞の代謝への影響度合は、刺激を付与するタイミングによって変化するものであり、その変化が細胞の再生速度にも影響を与えていると考えられる。この際、薬剤の染み込みやすさの変化が特に影響していると考えられる。
また、切断から240時間経過後以降では、C群よりもD群の方が、再生効率が良くなっていた。この理由は、正常な分化を抑制する薬剤(Azakenpaullone)が高濃度に浸透したことによる二次的な毒性の影響であると考えられる。
具体的には、再生医療等における動物細胞の培養時において、悪性の細胞増殖を抑制する薬剤効果を高める場合には、従来のように薬剤濃度を上げるのではなく、投与のタイミングで抑制効果を高めることができる。その結果、悪性の細胞増殖を抑制する薬剤の副作用を抑えることができ、最終的に増やしたい細胞の増殖効率を向上させることができる。また、薬剤自体の使用量を削減し、再生コストを抑制することができる。更には、煩雑な薬剤の濃度調整工程等を削減することができる。
Claims (8)
- 動物細胞の再生速度を制御する再生速度制御方法であって、
起潮力を把握し、前記起潮力の変動に応じて、動物細胞に対して物理的又は化学的な刺激を与えることを特徴とする動物細胞の再生速度制御方法。 - 前記起潮力の指標として、相対的重力加速度を用いる請求項1に記載の動物細胞の再生速度制御方法。
- 標準重力加速度を基準とした際に、前記相対的重力加速度がプラスからマイナスに変わる時間帯において、前記刺激を与える請求項2に記載の動物細胞の再生速度制御方法。
- 標準重力加速度を基準とした際に、前記相対的重力加速度がマイナスからプラスに変わる時間帯において、前記刺激を与える請求項2に記載の動物細胞の再生速度制御方法。
- 動物細胞の再生速度を制御する再生速度制御装置であって、
起潮力を把握する起潮力把握手段と、
起潮力の変動に応じて、動物細胞に対して与える物理的又は化学的な刺激を制御する刺激制御手段と、を備えていることを特徴とする動物細胞の再生速度制御装置。 - 前記起潮力把握手段として、相対的重力加速度を算出する相対的重力加速度算出手段を用い、
前記刺激制御手段として、算出された相対的重力加速度に応じて、動物細胞に対して与える物理的又は化学的な刺激を制御する刺激制御手段を用いる請求項5に記載の再生速度制御装置。 - 標準重力加速度を基準とした際に、前記相対的重力加速度がプラスからマイナスに変わる時間帯において、前記刺激を与える請求項6に記載の動物細胞の再生速度制御装置。
- 標準重力加速度を基準とした際に、前記相対的重力加速度がマイナスからプラスに変わる時間帯において、前記刺激を与える請求項6に記載の動物細胞の再生速度制御装置。
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