JP2018033318A - Cell culture vessel, cell culture method, and method of using cell culture vessel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、細胞の培養技術に関し、特に接着細胞を培養するための細胞培養容器、細胞培養方法、及び細胞培養容器の使用方法に関する。 The present invention relates to a cell culture technique, and more particularly to a cell culture container, a cell culture method, and a method of using a cell culture container for culturing adherent cells.
再生医療などの分野において、細胞シートや組織等を製造する場合、細胞を接着させるための基材(足場)を用いて細胞培養を行い、シート状物や組織状物が作成される。このような場合、一般にシャーレなどの大きな開口を有する開放系の容器を用いて基材の出し入れや培養作業が行われるが、一般に開放系での操作となるため、通常の環境下では雑菌の混入などの問題が生じるおそれがある。このため、細胞シートや組織等を製造するための細胞培養は、セルプロセッシングセンター(CPC)などの施設において非常に厳しい管理下で行う必要があり、高いコストが生じるものとなっていた。 In the field of regenerative medicine and the like, when a cell sheet or tissue is produced, cell culture is performed using a substrate (scaffold) for adhering cells to produce a sheet or tissue. In such a case, in general, an open-type container having a large opening, such as a petri dish, is used to put in and out the base material and culture work. May cause problems. For this reason, cell culture for producing cell sheets, tissues, and the like needs to be performed under very strict management in facilities such as a cell processing center (CPC), resulting in high costs.
そこで、雑菌の混入などの問題を解消するために、閉鎖系の細胞培養容器を用いて細胞シートなどを製造する手法が提案されている。
例えば、特許文献1の図4には、フレームとガス透過性膜とこれに対向する面により閉鎖系の培養チャンバーが形成された細胞培養容器が記載されている。また、特許文献2の図1,2には、開口を有する容器本体と、この開口を封止するガス透過性フィルムとによって、閉鎖系の空間が形成された細胞培養容器が記載されている。
これらの細胞培養容器によれば、閉鎖系空間において、ガス透過性膜やフィルム上に細胞を付着させて培養でき、細胞シートなどをガス透過性膜やフィルムから引き剥がして回収することが可能となっている。
Therefore, in order to solve problems such as contamination with germs, a method of manufacturing a cell sheet or the like using a closed cell culture container has been proposed.
For example, FIG. 4 of
According to these cell culture containers, it is possible to cultivate cells by attaching them on a gas permeable membrane or film in a closed system space, and it is possible to peel and collect the cell sheet from the gas permeable membrane or film. It has become.
しかしながら、これら従来の細胞培養容器は、細胞シートなどをガス透過性膜やフィルムから引き剥がして回収するものであるため、医療現場での作業には適さないという問題があった。
例えば、培養対象の細胞が角膜細胞である場合、角膜上皮(又は内皮)細胞を羊膜上で培養し、得られた細胞を羊膜ごと移植することが望ましい。しかしながら、従来の細胞培養容器では、ガス透過性膜やフィルム上に細胞を付着させて培養し、フィルムなどから細胞を剥離するためにトリプシン等の溶液で処理するといった後処理工程が必要になるという煩雑な作業が必要であった。
このため、手術室などの医療現場で用いるのに適するものではなく、また培養細胞によっては後処理工程において細胞が損傷するおそれがあった。
However, these conventional cell culture containers have a problem that they are not suitable for work in a medical field because they are intended to peel and collect a cell sheet from a gas permeable membrane or film.
For example, when the cells to be cultured are corneal cells, it is desirable to culture corneal epithelial (or endothelial) cells on the amniotic membrane and transplant the obtained cells together with the amniotic membrane. However, the conventional cell culture container requires a post-treatment step such as culturing by attaching cells on a gas permeable membrane or film, and treating with a solution such as trypsin in order to separate the cells from the film. Complicated work was required.
For this reason, it is not suitable for use in a medical field such as an operating room, and depending on the cultured cells, the cells may be damaged in the post-treatment process.
そこで、本発明者らは鋭意研究し、培地交換等の作業を閉鎖系を維持して無菌的に行うことができ、かつ培養した細胞シートや組織状物等を密閉空間から簡便に取り出し可能な細胞培養容器を案出した。このような細胞培養容器を用いれば、セルプロセッシングセンターなどの大がかりな施設を使用せずとも細胞シートや組織状物等を低コストで培養することが可能となる。 Therefore, the present inventors have intensively studied, and can perform aseptic operations such as medium exchange while maintaining a closed system, and can easily take out the cultured cell sheets, tissue, etc. from the sealed space A cell culture vessel was devised. If such a cell culture container is used, it becomes possible to culture cell sheets, tissue-like materials and the like at low cost without using a large-scale facility such as a cell processing center.
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、密閉系で細胞培養を行うことができ、培養した細胞シートや組織状物等を簡便に取り出し可能な細胞培養容器、細胞培養方法、及び細胞培養容器の使用方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can perform cell culture in a closed system, and can easily take out a cultured cell sheet, tissue, etc., a cell culture container, a cell culture method, and a cell It aims at providing the usage method of a culture container.
上記目的を達成するため、本発明の細胞培養容器は、枠体と、前記枠体の表裏に接着された上面及び下面により内部空間が形成され、前記上面及び下面の少なくとも一方がガス透過性フィルムからなり、前記内部空間内に接着性細胞を培養するための基材を備え、前記枠体に少なくとも1つのアクセスポートを備えた構成としてある。
また、本発明の細胞培養方法は、このような細胞培養容器に培地を封入し、アクセスポートを介して前記基材に接着性細胞を播種して、前記接着性細胞を培養する方法としてある。
さらに、本発明の細胞培養容器の使用方法は、このような細胞培養容器を用いて接着性細胞を培養し、前記基材と共に前記接着性細胞を生体に移植するために、前記接着性細胞の付着した前記基材を回収する方法としてある。
In order to achieve the above object, in the cell culture container of the present invention, an internal space is formed by a frame and upper and lower surfaces bonded to the front and back of the frame, and at least one of the upper and lower surfaces is a gas permeable film. And a base material for culturing adhesive cells in the internal space, and the frame body having at least one access port.
In addition, the cell culture method of the present invention is a method of culturing the adherent cells by enclosing a medium in such a cell culture container and seeding the adherent cells on the substrate through an access port.
Furthermore, the method for using the cell culture container of the present invention is a method for culturing adhesive cells using such a cell culture container and transplanting the adhesive cells together with the base material into a living body. This is a method of collecting the adhered base material.
本発明によれば、密閉系で細胞培養を行うことができ、培養した細胞シートや組織状物等を簡便に取り出し可能な細胞培養容器、細胞培養方法、及び細胞培養容器の使用方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, there are provided a cell culture container, a cell culture method, and a method for using the cell culture container, which can perform cell culture in a closed system and can easily take out the cultured cell sheet or tissue. It becomes possible.
以下、本発明の細胞培養容器、細胞培養方法、及び細胞培養容器の使用方法の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the cell culture container, the cell culture method, and the method of using the cell culture container of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<第一実施形態>
[細胞培養容器]
まず、本実施形態の細胞培養容器について、図1〜3を参照して説明する。図1は、本実施形態の細胞培養容器を示す斜視図であり、図2は、本実施形態の細胞培養容器を示す平面図及び正面図である。また、図3は、本実施形態の細胞培養容器から基材を備えた保持部材を取り出した状態を示す図である。
<First embodiment>
[Cell culture vessel]
First, the cell culture container of this embodiment is demonstrated with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a cell culture container of the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view and a front view showing the cell culture container of the present embodiment. Moreover, FIG. 3 is a figure which shows the state which took out the holding member provided with the base material from the cell culture container of this embodiment.
図1,2に示すように、本実施形態の細胞培養容器10は、枠体11と、この枠体11の表裏に接着された上面14及び下面15を有し、これらによって内部空間が形成されている。
枠体11は、固い側壁からなる枠である。この枠体11の材料としては、特に限定されないが、後述するガス透過フィルムを接着させる観点から、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂を好適に用いることができる。
枠体11の形状は、内部空間を形成可能な形態であれば特に限定されないが、例えば図1〜3に示すような略直方体形状にすることができる。また、円柱形状や多角柱形状等にしても良い。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
The shape of the
上面14及び下面15の少なくとも一方は、ガス透過性フィルムで構成される。ガス透過性フィルムは、細胞の培養に必要なガス透過性を有し、具体的には、5000ml/m2・day・atm(37℃−80%RH)以上の酸素透過率を有することが好ましい。また、このガス透過フィルムは、高い細胞増殖効率を実現するために、低細胞毒性、低溶出性、及び放射線滅菌適性を有することが好ましい。さらに、培養細胞を細胞培養容器10の外側から観察可能にするために、ガス透過フィルムとして透明なものを用いることが好ましい。
また、上面14及び下面15の両方をガス透過性フィルムで構成すれば、ガス透過性をより向上できると共に、上下面からの観察が可能となるだけでなく、顕微鏡による詳細な観察も可能となるため好ましい。
At least one of the
Moreover, if both the
ガス透過性フィルムの材料としては、ポリエチレン系樹脂を用いることが好ましい。ポリエチレン系樹脂としては、例えばポリエチレン、エチレンとα−オレフィンの共重合体、エチレンと酢酸ビニルの共重合体、エチレンとアクリル酸やメタクリル酸共重合体と金属イオンを用いたアイオノマー等を挙げることができる。また、ポリオレフィン、スチレン系エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、シリコーン系熱可塑性エラストマー、シリコーン樹脂等を用いることもできる。 As a material for the gas permeable film, a polyethylene resin is preferably used. Examples of the polyethylene resin include polyethylene, copolymers of ethylene and α-olefin, copolymers of ethylene and vinyl acetate, ionomers using ethylene and acrylic acid or methacrylic acid copolymers and metal ions. it can. Further, polyolefin, styrene elastomer, polyester thermoplastic elastomer, silicone thermoplastic elastomer, silicone resin and the like can also be used.
また、図1に示すように、本実施形態の細胞培養容器10において、ガス透過性フィルムを枠体11から引き剥がす際に、取っ手として用いられる易引き剥がし部を備えることが好ましい。易引き剥がし部は、上面14及び下面15のいずれか一方又は両方に形成することができる。図1では、上面14に易引き剥がし部141が備えられている。
易引き剥がし部が形成された上面14及び/又は下面15は、容易に引き剥がせるように、比較的弱い接着力となるように枠体11に接着される。
Moreover, as shown in FIG. 1, in the
The
また、本実施形態の細胞培養容器10は、内部空間内に接着性細胞を培養するための基材12を備えている。
培養対象の細胞は、接着性細胞であれば特に限定されないが、例えば皮膚細胞、角膜上皮細胞、角膜内皮細胞、血管内皮細胞、表皮細胞、間葉系幹細胞、軟骨細胞等を好適に用いることができる。
Moreover, the
The cells to be cultured are not particularly limited as long as they are adherent cells. For example, skin cells, corneal epithelial cells, corneal endothelial cells, vascular endothelial cells, epidermal cells, mesenchymal stem cells, chondrocytes and the like are preferably used. it can.
基材12は、接着性細胞の培養の際に、細胞が付着して増殖するための足場として用いられる。基材12は、培養する細胞に応じて適宜なものを選択することができるが、例えば羊膜およびコラーゲン等を好適に用いることができる。基材12として羊膜を用いることで、移植の際に拒絶反応を起こりにくくすることができる。
The
保持部材13は、基材12を細胞培養容器10において安定的に支持する部材である。
保持部材13として、図1にはトランスウェルが示されている。トランスウェルは、ガス透過膜により底面が形成され、この底面上に基材12が配置される。また、トランスウェルは、孔131を備え、この孔131を介して細胞培養容器10内において培地が移動できる。このため、孔131がない場合に比較して、細胞培養容器10内において保持部材13を安定して配置させることが可能になっている。
また、図1において、トランスウェルは下部が略円柱形状で、上部が略円錐台形状をなしており、培養細胞を円形状に形成することが可能になっている。
保持部材13は、基材12を保持可能なものであれば良く、トランスウェルの他、ディッシュなどその他のものを用いることも可能である。
The holding
As the holding
In FIG. 1, the transwell has a substantially cylindrical shape at the bottom and a substantially truncated cone shape at the top, so that cultured cells can be formed in a circular shape.
The holding
本実施形態の細胞培養容器10は、枠体11に少なくとも1つのアクセスポートを備えている。その個数は特に限定されず、2つ以上備えても良い。
図1では、3つのアクセスポートが備えられ、1つは細胞注入用アクセスポート111として、残りの2つは培地移送用アクセスポート112として設けられている。
細胞注入用アクセスポート111は、ゴムやシリコーンなどの弾性体からなり、この細胞注入用アクセスポート111を介してシリンジなどを用いて細胞培養容器10内に細胞を含む細胞懸濁液を注入することができる。
The
In FIG. 1, three access ports are provided, one as a cell
The cell
また、2つの培地移送用アクセスポート112には、それぞれチューブ16が接続されており、このチューブ16を介して、一方を細胞の追加用、他方を細胞の回収用として使用し、細胞培養容器10内における培地交換を迅速に行えるようになっている。
さらに、本実施形態の細胞培養容器10において、サンプル用ポートやその他のポートを設けても良く、各種ポートをそれぞれ複数ずつ設けても良い。
なお、本実施形態の細胞培養容器10においてアクセスポートを1つのみ備えた場合、1つのアクセスポートにより、細胞注入、培地移送、サンプリングなど細胞培養容器10の内容物に関する移動の全てが行われる。
Further,
Furthermore, in the
In addition, when the
このような本実施形態の細胞培養容器10によれば、密閉系で接着性細胞を培養することができ、培養した細胞を簡単かつ安全に回収することが可能である。
According to such a
[細胞培養方法、及び細胞培養容器の使用方法]
本実施形態の細胞培養方法、及び細胞培養容器の使用方法では、前述した細胞培養容器10に培地を封入し、アクセスポートを介して基材12に接着性細胞を播種して、接着性細胞の培養が行われる。具体的には、例えば以下のような環境で使用することが可能である。
[Cell culture method and method of using cell culture container]
In the cell culture method and the method of using the cell culture container of the present embodiment, the medium is sealed in the
まず、無菌環境下の手術室において、本実施形態の細胞培養容器10を滅菌袋から取り出し、一方のチューブ16の端部を培地供給容器に接続し、もう一方のチューブ16の端部を廃液容器に接続する。これにより、細胞培養容器10の内部空間は、閉鎖系に保たれる。以下、このような細胞培養容器10と培地供給容器と廃液容器との全体を細胞培養システムと称する場合がある。
First, in the operating room in an aseptic environment, the
次に、患者を手術して角膜上皮細胞を採取し、これを培地に加えて攪拌することにより細胞懸濁液を作成する。次いで、この細胞懸濁液をシリンジを用いて細胞注入用アクセスポート111から基材12上に注入する。さらに、培地供給容器からチューブ16及び培地移送用アクセスポート112を介して、細胞培養容器10内に培地を供給する。これによって、細胞培養容器10内において細胞の培養が開始する。
Next, the patient is operated to collect corneal epithelial cells, which are added to the medium and stirred to prepare a cell suspension. Next, this cell suspension is injected onto the
このような細胞培養容器10の内部空間は密閉状態が保たれているため、細胞培養システムを手術室から無菌環境でない部屋に持ち運んでも、細胞の培養を無菌的に継続することができる。
そして、角膜上皮細胞が十分に増殖すると、再度細胞培養システムを無菌環境下の手術室に持ち運び、図3に示すように、細胞培養容器10の易引き剥がし部141を摘んで上面14を引き剥がし、枠体11から保持部材13を取り出す。そして、保持部材13から基材12を回収して、基材12ごと患者に移植する。
Since the internal space of the
When the corneal epithelial cells are sufficiently proliferated, the cell culture system is again carried to the operating room in a sterile environment, and the
細胞培養容器10をこのように用いることで、セルプロセッシングセンターなどの大がかりな施設を使用することなく、閉鎖系を維持したまま接着性細胞を培養でき、接着性細胞の付着した基材12を効率的に回収して、これを患者に迅速に移植することが可能となる。
このため、本実施形態の細胞培養方法、及び細胞培養容器の使用方法によれば、低コストで接着性細胞を培養でき、再生医療に好適に用いることが可能となっている。
By using the
For this reason, according to the cell culture method of this embodiment and the usage method of a cell culture container, an adhesive cell can be cultured at low cost and it can be used suitably for regenerative medicine.
<第二実施形態>
[細胞培養容器]
次に、本発明の第二実施形態の細胞培養容器について、図4を参照して説明する。図4は、本実施形態の細胞培養容器を示す斜視図である。
図4に示すように、本実施形態の細胞培養容器10aは、下面15がガス透過性フィルムからなり、かつ下面15を介してガス透過可能に枠体11の底部に脚部材17を備えた点で第一実施形態と相違している。その他の点については、第一実施形態と同様の構成とすることができる。
<Second embodiment>
[Cell culture vessel]
Next, the cell culture container of 2nd embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the cell culture container of the present embodiment.
As shown in FIG. 4, the
すなわち、細胞培養容器10aには、脚部材17が枠体11の四隅に備えられており、これによって、細胞培養容器10aを平面上に載置した場合でも、下面15と該平面との間に空間を設けることができる。このため、本実施形態の細胞培養容器10aによれば、この空間と下面15を介して細胞培養容器10a内にガスを透過させることが可能になっている。
That is, the
細胞培養容器10aに備える脚部材17の個数や位置、形状等は、細胞培養容器10aを安定して載置可能であれば、特に限定されない。
また、細胞培養容器10aの材料も特に限定されないが、枠体11と同様の材料を好適に用いることが可能である。
The number, position, shape, and the like of the
Further, the material of the
本実施形態の細胞培養容器10aによれば、脚部材17が設けられることにより、細胞培養容器10a内におけるガス交換効率を向上でき、培養効率を向上させることが可能となっている。
また、本実施形態の細胞培養容器10aは、第一実施形態と同様の細胞培養方法、及び細胞培養容器の使用方法に適用することが可能である。
According to the
Moreover, the
<第三実施形態>
[細胞培養容器]
次に、本発明の第三実施形態の細胞培養容器について、図5を参照して説明する。図5は、本実施形態の細胞培養容器を示す斜視図である。
図5に示すように、本実施形態の細胞培養容器10bは、保持部材13を備えておらず、スポンジからなる基材12aを、接着性細胞を培養するための足場として備える点で第一実施形態と相違している。その他の点については、第一実施形態と同様の構成とすることができる。
<Third embodiment>
[Cell culture vessel]
Next, the cell culture container of 3rd embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. FIG. 5 is a perspective view showing the cell culture container of the present embodiment.
As shown in FIG. 5, the cell culture container 10b of the present embodiment is not provided with the holding
このスポンジとしては、接着性細胞の足場として使用可能なものであれば特に限定されないが、例えばコラーゲンを含むものを好適に使用することが可能である。
また、本実施形態の細胞培養容器10b内に基材12aとして、スポンジに代えて、コラーゲンを含むゲルやアルギン酸などを用いたハイドロゲル、羊膜などの生体由来膜等を用いることも可能である。
The sponge is not particularly limited as long as it can be used as a scaffold for adhesive cells. For example, a sponge containing collagen can be preferably used.
Further, in the cell culture container 10b of the present embodiment, as a
このような本実施形態によれば、細胞培養容器10b内において、保持部材13を用いずに、基材12を直接配置することができる。このため、第一実施形態の細胞培養容器10に比較して、より面積の大きい細胞シートなどを製造する場合に好適に用いることができる。
さらに、本実施形態の細胞培養容器10bは、第一実施形態と同様の細胞培養方法、及び細胞培養容器の使用方法に適用することが可能である。
According to such this embodiment, the
Furthermore, the cell culture container 10b of the present embodiment can be applied to the same cell culture method as in the first embodiment and the method of using the cell culture container.
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記細胞培養容器を複数室備えたものとし、複数の培養を同時に実行できるようにしたり、第一実施形態と第三実施形態を組み合わせて保持部材内に羊膜に代えてスポンジやゲルなどを配置したり、あるいは第二実施形態と第三実施形態を組み合わせて保持部材を備えずにスポンジやゲルなどを配置した細胞培養容器に脚部材を設けるなど適宜変更することが可能である。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiment, and that various modifications can be made within the scope of the present invention.
For example, it is assumed that a plurality of cell culture vessels are provided, and a plurality of cultures can be performed simultaneously, or a sponge or a gel is used instead of the amniotic membrane in the holding member by combining the first embodiment and the third embodiment. It is possible to appropriately change the arrangement, for example, by providing a leg member in a cell culture container in which a sponge or gel is arranged without providing a holding member by combining the second embodiment and the third embodiment.
本発明は、接着性細胞を簡便かつ低コストで培養する場合に好適に利用することが可能である。 The present invention can be suitably used when culturing adherent cells simply and at low cost.
10,10a,10b 細胞培養容器
11 枠体
111 細胞注入用アクセスポート
112 培地移送用アクセスポート
12,12a 基材
13 保持部材
131 孔
14 上面フィルム
141 易引き剥がし部
15 下面フィルム
16 チューブ
17 脚部材
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