JP2017085959A

JP2017085959A - 凸部を備える細胞培養用プレート及び細胞培養器具

Info

Publication number: JP2017085959A
Application number: JP2015219783A
Authority: JP
Inventors: 晃文松山; Akibumi Matsuyama; 華雪大倉; Hanayuki Okura
Original assignee: Nat Inst Of Biomedical Innovation Health & Nutrition; National Institutes of Biomedical Innovation Health and Nutrition
Current assignee: Nat Inst Of Biomedical Innovation Health & Nutrition; National Institutes of Biomedical Innovation Health and Nutrition
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2017-05-25

Abstract

【課題】簡易な構造でありながらも細胞の大量培養が可能な細胞培養用プレートを提供する。【解決手段】直接又は間接的に細胞が付着可能な表面を有する細胞培養用プレート１０であり、上下方向に複数重ねたときに一の細胞培養用プレート１０と他の細胞培養用プレート１０の間に細胞の培養が可能な間隙が形成されるように、表面に凸部１１を備えることを特徴とする、細胞培養用プレート１０。【選択図】図１

Description

本発明は積層プレート式の細胞培養用プレートに関する。

近年、製薬や、遺伝子治療、再生医療、免疫療法等の分野において、細胞の大量培養が求められている。例えば再生医療分野において細胞移植による実際の治療を行うためには、肝疾患などでは１０^９個以上の分化細胞の移植がひとりの患者に必要と考えられている。この数の細胞を直径１０ｃｍの培養皿により得るためには、約１００枚の培養皿を使う必要があり、培養に広いスペースが必要となり、また品質管理が非常に困難であるという問題がある。

このような問題を解決するため、使用する培養液や占める空間に対して、大きな細胞接着及び増殖表面積を有する細胞培養器具が提案されている。
例えば、特許文献１は、複数の細胞接着可能な棚部が積層した構造を有する細胞培養器具を開示している。
特許文献２は、細胞培養面を有する２以上の担体を容器の底面に対して略垂直に配置することによって細胞シートを大量に製造し得る技術を開示している。

また、非特許文献１に記載のような積層プレート式の培養装置（商標「Ｘｐａｎｓｉｏｎ」）が知られている。

特開２０１１−０２４５７７号公報特開２０１３−１９８４３８号公報

Ｐａｌｌ社製品データシート，３／１４，ＰＤＦ，ＧＮ１４．９２０４．２０１４年

特許文献１に記載の細胞培養器具は、通常の培養皿に比べると多くの細胞を培養できるものの、操作性の観点から棚部の数は制限される。したがって、細胞移植に十分な数の細胞を培養するためには複数の容器での培養が必要であり、品質管理の点から好ましくない。

特許文献２に記載の発明においては、担体を底面に対して垂直になるように並べて容器内に配置するが、細胞を該プレートに接着するためにはプレートを底面に対して水平にして静置する工程が必要であり、操作が煩雑となりコンタミネーションの可能性があることも否めない。また、特許文献２に記載の発明においては、該プレート間を連結するための構成や、該プレート間の間隔を維持し、細胞の増殖が可能な空隙を作るための構成が必要であり、容器自体が複雑な構造となってしまう。

また、非特許文献３に記載の積層プレート式の培養装置においても同じく、複数の細胞培養用プレート間の間隔を維持し、細胞の増殖が可能な空隙を作るための構成が必要であり、複雑な構造の装置となってしまう。

上記問題に鑑み、本発明の解決しようとする課題は、簡易な構造でありながらも細胞の大量培養が可能な細胞培養用器具を提供することにある。

上記課題を解決する本発明は、直接又は間接的に細胞が付着可能な表面を有する細胞培養用プレートであり、上下方向に複数重ねたときに一の細胞培養用プレートと他の細胞培養用プレートの間に細胞の培養が可能な間隙が形成されるように、表面に凸部を備えることを特徴とする、細胞培養用プレートである。
本発明の細胞培養用プレートは簡易な構造でありながらも細胞の大量培養が可能である。

本発明の好ましい形態では、細胞培養用プレートは細胞が通過可能な貫通孔を有する。
このような貫通孔を有することによって、細胞を播種する際に積層した細胞培養用プレートに均一に細胞を付着させることができる。

本発明の好ましい形態では、棒状部材を挿通するための挿通孔を備える。
このような構成とすれば棒状部材を挿通孔に挿通することによって、重ねた細胞培養用プレートを崩れないように支持することができる。

本発明の好ましい形態では、細胞培養用プレートは直接又は間接的に細胞が両面に付着可能である。
細胞培養用プレートの両面に細胞が付着可能な構成とすることによって、細胞の接着及び増殖可能表面積を倍増させることができ、さらなる大量培養が可能となる。

また、本発明は上述した本発明の細胞培養用プレートと、該細胞培養用プレートを収納可能な容器本体を備える細胞培養器具にも関する。
本発明の細胞培養器具は簡易な構造でありながらも、細胞の大量培養が可能である。

本発明の細胞培養器具の好ましい形態では、棒状部材を備え、前記細胞培養用プレートが棒状部材を挿通するための挿通孔を備える。
このような構成とすることにより、容器本体内で重ねた細胞培養用プレートを棒状部材で支持することができ、崩れることを防ぐことができる。

本発明の細胞培養器具は、前記容器本体中に前記細胞培養用プレートが収納された状態で無菌包装し、ディスポーザブルとすることが好ましい。
このような形態の細胞培養器具によれば、コンタミネーションが発生する可能性が極めて低い。

また、本発明は上述した細胞培養用プレートの材料である板材の表面を陥入させることで前記凸部を形成する工程を含むことを特徴とする、細胞培養用プレートの製造方法にも関する。
本発明の製造方法によれば、容易に本発明の細胞培養用プレートを製造することができる。

本発明の細胞培養用プレート及びこれを含む細胞培養器具は、簡易な構造ながらも細胞の大量培養が可能である。
また、本発明の細胞培養用プレートの製造方法によれば、容易に細胞培養用プレートを製造することができる。

実施例１の細胞培養器具を表す図である。細胞培養用プレートを容器本体に収納する様子を表す。実施例１の細胞培養器具を表す図である。培養液を充填した容器本体に細胞培養用プレートを収納した様子を表す。重なった状態の実施例１の細胞培養用プレートの断面を表す図である。凸部を多数有する形態の細胞培養用プレートを表す図である。凸部を３つ有する形態の細胞培養用プレートを表す図である。こぶ状の凸部を有する細胞培養用プレートを表す図である。かまぼこ形状の凸部を有する細胞培養用プレートを表す図である。細胞培養用プレートの周縁を周回する形状の凸部を有する細胞培養用プレートを表す図である。両面に凸部を有する細胞培養用プレートを重ねたときの断面を表す図である。凸部の裏側に凹部が形成されている細胞培養用プレートを重ねたときの断面を表す図である。円形の貫通孔と挿通孔を備える実施例２の細胞培養用プレートを表す図である。矩形の貫通孔と挿通孔を備える細胞培養用プレートを表す図である。実施例２の細胞培養器具を表す図である。実施例３の細胞培養用プレートを表す図である。実施例３の細胞培養用プレートのＡ−Ａ断面を表す図である。白抜きの矢印は流体の流れを表す。実施例３の細胞培養器具を表す図である。矢印はそれぞれ細胞培養用プレートが回転する方向と（上方の矢印）、培養液の流れ（下方の２つの矢印）を表す。実施例３の細胞培養用プレートに軸柱と固定柱を挿通する様子を表す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施の形態に限定されないことは言うまでもない。

＜実施例１＞
実施例１の細胞培養用プレート及び細胞培養器具について、図１〜４を参照しながら説明を加える。
図１及び図２に実施例１の細胞培養用プレート１０の使用の態様を示す。実施例１の細胞培養用プレート１０は複数枚を重ねて、培養液４０を充填した容器本体２１に収容することによって用いる（図１及び図２）。
細胞培養用プレート１０には凸部１１が設けられているため、重ねた際に細胞４１の培養が可能な間隙が形成される（図３）。つまり、実施例１の細胞培養用プレートは簡便な構造でありながらも、細胞培養のための間隙を容易に形成することができ、細胞の大量培養を可能としている。

細胞培養用プレート１０は、直接又は間接的に細胞が付着可能な表面を有する素材で構成されていれば特に限定されず、従来の培養皿に使用されている素材を適用することができる。例えば、ポリスチレン樹脂製、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂等の各種樹脂を例示することができる。

細胞培養用プレート１０は両面に細胞が付着可能である構成とすることが好ましい。こうすることで、細胞の接着及び増殖表面積を倍増させることができ、さらなる大量培養が可能になる。

細胞培養用プレート１０の両面に細胞が付着可能な構成とした場合には、一方の面に細胞を付着させた後に、細胞培養用プレートの上下をひっくり返すことで他方の面に細胞を付着させることが好ましい。この場合、細胞培養用プレートの上下をひっくり返した後に、新たに細胞の懸濁液を容器本体２１内に追加することが好ましい。

図１は凸部１１を４つ備える細胞培養用プレート１０を示しているが、凸部１１の数は特に限定されない。
例えば図４に示すように多数の凸部１１を備える形態としてもよいし、図５に示すように細胞培養用プレート１０を崩れないように重ねるための最低限の数の凸部１１を備える形態としてもよい。

また、凸部１１の形状や大きさについても、細胞培養用プレート１０を重ねたときに細胞の増殖が空隙を形成することができれば特に限定されない。例えば、図４及び図５のようにとげ状にしてもよいし、図６に示すようにこぶ状にしてもよい。また、図７に示すようにかまぼこ形状としてもよいし、図８に示すように細胞培養用プレート１０の周縁を周回する形状としてもよい。

凸部１１は細胞培養用プレート１０の一方の面のみに形成しても良いし（図３）、両面に形成してもよい（図９）。
また、凸部１１は図３及び図９に示すように細胞培養用プレート１０表面に盛り上がるように形成してもよい。製造コストの低減の観点からは、図１０に示すように凸部１１の裏側に凹部が形成される形状とすることが好ましい。

図１０に示す細胞培養用プレート１０における凸部１１は、当該プレートの材料である板材の表面へ凸状部材を押し当て、該表面を陥入させることで形成することができる。
細胞培養用プレート１０の素材が樹脂である場合には、凸状部材を金属製とし、これを加熱してから板材に押し当てることにより、容易に板材を陥入させ凸部１１を形成することができる。

細胞培養用プレート１０は、通常の培養皿と同様、コーティング剤によりコーティングしてから用いてもよい。
コーティング剤としては、通常培養プレート等へのコーティングに使用するものであれば特に限定されず、ゼラチン、コラーゲン、ラミニン、ポリリジン、トロンボスポンジン及びビトロネクチンなどを好適に例示することができる。

実施例１の細胞培養器具２０は、ガス交換フィルター３を有する蓋体２２と容器本体２１とを備える（図１及び図２）。
本発明の細胞培養器具２０の形態は図１及び２に示すものに限定されず、細胞培養用プレート１０を収容し、細胞の培養が可能であればよい。

実施例１の細胞培養器具２０は、細胞培養用プレート１０を容器本体２１に収容し、包装された状態で放射線照射等により滅菌処理を行った形態、すなわち無菌包装された形態で提供されることが好ましい。
このような形態とすることにより、無菌包装開封後、細胞培養器具２０に細胞を含む培養液４０を充填するだけで、細胞培養用プレート１０上での細胞培養を開始することができる。

＜実施例２＞
実施例２の細胞培養用プレート１０及び細胞培養器具２０について図１１〜１３を参照しながら説明する。なお、同実施形態において、先の実施形態と基本的に同一の構成要素においては、同一符号を付してその説明を簡略化する。

実施例２の細胞培養用プレート１０は、細胞を通過させるための貫通孔１２を備えることを特徴とする（図１１及び１２）。
貫通孔１２の形状や大きさは細胞が通過可能であれば特に限定されず、図１１に示すように円形であっても良いし、図１２に示すように縦長形状であってもよい。

実施例２の細胞培養器具２０によれば、細胞を細胞培養用プレート１０に播種する際に細胞が貫通孔１２を通過することができるため、ピペッティングや振盪などの簡単な撹拌操作を行うだけで、積層された細胞培養用プレート１０の何れにも万遍なく細胞を接着させることができる。

また、実施例２の細胞培養用プレート１０は棒状部材５０を挿通させるための挿通孔１３を備える（図１１及び１２）。細胞培養用プレート１０の挿通孔１３に棒状部材５０を挿通させて用いることにより、重ねた細胞培養用プレート１０が崩れることを防ぐことができる（図１３）。

棒状部材５０は、容器本体２１と一体となっている構成としてもよいし、容器本体２１に着脱可能に構成してもよいし、また、容器本体２１とは別の部品としてもよい。

また、挿通孔１３及び棒状部材５０を備える形態としなくとも、細胞培養用プレート１０の径よりも少しだけ大きい径の容器本体２１を用いることによって、細胞培養用プレート１０が容器本体２１内で崩れないようにすることもできる。

＜実施例３＞
実施例３の細胞培養用プレート１０及び細胞培養器具２０について図１４〜１７を参照しながら説明を加える。
実施例３の細胞培養用プレート１０は、培養液を撹拌するための第一の羽１４１及び第二の羽１４２を備えることを特徴とする（図１４及び１５）。そして、実施例３の細胞培養器具２０は、細胞培養用プレート１０を回転させるモーター５４を有する（図１６）。

実施例３の細胞培養用プレート１０は、図１７に示すように軸柱５１を挿通孔１３、固定柱５２を挿通孔１５に挿通することで固定される（図１６及び１７）。軸柱５１と固定柱５２の下部にはストッパー５３が設けられており、挿通された細胞培養用プレート１０が落下しないような構成となっている（図１６）。
軸柱５１はモーター５４に連結している。そのため、モーター５４を駆動させることによって、軸柱５１を回転軸として、細胞培養用プレート１０を回転させることができる（図１６）。

第一の羽１４１及び第二の羽１４２は、図１４及び１５に示すように、縦長形状の貫通孔１２の長辺に沿うように設けられている。一の辺に設けられた第一の羽１４１は細胞培養用プレート１０の表面に、他の辺に設けられた第二の羽１４２は細胞培養用プレート１０の裏面に突出している（図１５）。

細胞培養用プレート１０を図１４に示す方向に回転させたとき、一の辺に沿うように設けられた第一の羽１４１に衝突した流体は貫通孔１２に誘導される（図１５）。このときの第一の羽１４１の迎角αは、０°より大きく９０°よりも小さい必要があり、好ましくは３０°〜６０°である（図１５）。
また、他の辺に沿うように設けられた第二の羽１４２に衝突した流体は、細胞培養用プレート１０の下方に誘導される（図１５）。このときの第二の羽１４２の迎角βは、０°より大きく９０°よりも小さく、好ましくは１２０°〜１５０°である（図１５）。

このように、細胞培養用プレート１０には下方への流体の流れができるように第一の羽１４１及び第二の羽１４２が設けられている。したがって、重ねた状態の細胞培養用プレート１０を培養液４０中で回転させると、図１６に示すような培養液４０の流れが形成される。そのため、培養液中に細胞を均一に懸濁することが可能となり、かつ、重ねられた何れの細胞培養用プレート１０の表面にも、培養液４０に懸濁した細胞を万遍なく行き渡らせることができ、細胞培養用プレート１０に均一に細胞を接着させることが可能となる。

細胞接着の均一性を向上させる観点から、実施例３の細胞培養用プレート１０は、図１７に示すように、第一の羽１４１及び第二の羽１４２を備える貫通孔１２が互い違いになるように重ねた状態で軸柱５１及び固定柱５２に挿通することが好ましい。

本発明は細胞の大量培養技術への応用が可能である。

１０細胞培養用プレート
１１凸部
１２貫通孔
１３挿通孔
１４１第一の羽
１４２第二の羽
１５挿通孔
２０細胞培養器具
２１容器本体
２２蓋体
３ガス交換フィルター
４０培養液
４１細胞
５０棒状部材
５１軸柱
５２固定柱
５３ストッパー
５４モーター

Claims

直接又は間接的に細胞が付着可能な表面を有する細胞培養用プレートであり、上下方向に複数重ねたときに一の細胞培養用プレートと他の細胞培養用プレートの間に細胞の培養が可能な間隙が形成されるように、表面に凸部を備えることを特徴とする、細胞培養用プレート。
細胞が通過可能な貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の細胞培養用プレート。
棒状部材を挿通するための挿通孔を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の細胞培養用プレート。
直接又は間接的に細胞が両面に付着可能であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の細胞培養用プレート。
請求項１〜４の何れかに記載の細胞培養用プレートと、該細胞培養用プレートを収納可能な容器本体を備える細胞培養器具。
棒状部材を備え、前記細胞培養用プレートが棒状部材を挿通するための挿通孔を備えることを特徴とする、請求項５に記載の細胞培養器具。
前記容器本体中に前記細胞培養用プレートが収納された状態で無菌包装され、ディスポーザブルであることを特徴とする、請求項５又は６に記載の細胞培養器具。
請求項１〜４の何れか一項に記載の細胞培養用プレートの製造方法であって、前記細胞培養用プレートの材料である板材の表面を陥入させることにより前記凸部を形成する工程を含むことを特徴とする製造方法。