JP2018068191A - 細胞移動方法、培養液排出方法、及び細胞移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 細胞と培養液が封入された培養容器を用いた細胞培養において、培養液を培養容器から排出するとき、細胞の流出を防止することを可能とする。【解決手段】 バッグ状に形成された培養容器１内の細胞２の移動方法であって、培養容器を積載台４に載置し、培養容器内の細胞を移動させるための細長の移動部材１１を、培養容器におけるポート１０が備えられた端部と細胞との間に直接又は間接的に配置し、移動部材を、培養容器におけるポートが備えられた端部側から、ポートが備えられた端部に対向する端部の方向へ移動させ、細胞を移動させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、培養容器内の底面に沈降した細胞を移動する方法に関する。

近年、医薬品の生産や、遺伝子治療、再生医療、免疫療法等の分野において、細胞や組織、微生物などを人工的な環境下で効率良く大量に培養することが求められている。
このような状況において、培養容器に細胞と培養液を充填して、閉鎖系で自動的に細胞を大量培養することが行われている。

軟包材からなる培養容器（培養バッグ）を用いて閉鎖系で細胞を培養するにあたり、細胞の増殖に応じて培養液を交換する時や、細胞を濃縮してから回収する時に、培養容器から培養上清を排出する場合がある。このような場合、培養容器から培養液のみを排出して、細胞は培養容器内に全て残存させることが望ましい。

培養容器から培養液のみを排出して、細胞は培養容器内に残存させる技術としては、特許文献１に記載の細胞培養方法を挙げることができる。特許文献１には、培養容器を載置した傾斜ステージを傾斜させて、培養容器からの培養液の排出を行うこと、及びそれによって培養容器内に接着した細胞を残存させることが記載されている。
この方法では、接着細胞を培養容器内に残存させて培養液を排出することはできるが、浮遊系細胞や細胞凝集塊の培養に適用すると、これらは培養容器から培養液と共に排出されてしまうと考えられる。

特開２００１−２７５６５９号公報

ここで、一般に細胞は培養液よりも比重が大きいことから、浮遊系細胞や細胞凝集塊の培養において培養容器を静置しておくと、これらは培養容器の底面へ沈降するという性質がある。
このように培養容器の底面に浮遊系細胞や細胞凝集塊を沈降させた状態で、培養容器に備えられたポートから培養上清を排出することにより、培養容器からの細胞の流出を防止しようとしても、図４に示すように、ポート近傍に存在する細胞は、培養液と共に培養容器から流出してしまうという問題があった。

そこで、本発明者らは鋭意研究し、培養容器内の細胞を移動させるための細長の移動部材を、培養容器におけるポートが備えられた端部と細胞との間に直接又は間接的に配置し、移動部材を、培養容器におけるポートが備えられた端部側から、ポートが備えられた端部に対向する端部の方向へ移動させ、移動部材により細胞をポートが備えられた端部近傍から離して配置することにより、上記問題を解消できることを見いだした。
すなわち、細胞と培養液が封入された培養容器を用いた細胞培養において、培養容器から培養上清を排出するとき、予めこのような方法によって細胞をポートが備えられた端部近傍から離して配置させることで、培養細胞の流出を防止することが可能となった。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、細胞と培養液が封入された培養容器を用いた細胞培養において、培養液を培養容器から排出するとき、細胞の流出を防止することが可能な細胞移動方法、培養液排出方法、及び細胞移動装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の細胞移動方法は、バッグ状に形成された培養容器内の細胞の移動方法であって、前記培養容器を積載台に載置し、前記培養容器内の細胞を移動させるための細長の移動部材を、前記培養容器におけるポートが備えられた端部と細胞との間に直接又は間接的に配置し、前記移動部材を、前記培養容器におけるポートが備えられた端部側から、前記ポートが備えられた端部に対向する端部の方向へ移動させ、細胞を移動させる方法としてある。

また、本発明の培養液排出方法は、バッグ状に形成された培養容器内で細胞を培養し、培養に用いた培養液を前記培養容器から排出する培養液の排出方法であって、上記の細胞移動方法によって、細胞を前記ポートが備えられた端部近傍から離して配置し、その後、前記培養容器における前記ポートから前記培養液を排出する方法としてある。

また、本発明の細胞移動装置は、バッグ状に形成された培養容器内の細胞の移動装置であって、前記培養容器を載置するための積載台と、前記培養容器内の細胞を移動させるための細長の移動部材を備えると共に、前記積載台に、前記移動部材を移動させるための駆動装置を備え、前記移動部材は、前記培養容器におけるポートが備えられた端部と細胞との間に直接又は間接的に配置され、前記駆動装置により前記移動部材を前記培養容器におけるポートが備えられた端部側から、前記ポートが備えられた端部に対向する端部の方向へ移動させ、細胞を移動させる構成としてある。

本発明によれば、細胞と培養液が封入された培養容器を用いた細胞培養において、培養液を培養容器から排出するとき、細胞の流出を防止することが可能となる。

本発明の実施形態に係る細胞移動方法を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る細胞移動装置に培養容器を載置した様子を示す模式的平面図である。 本発明の実施形態に係る細胞移動方法の変形例を示す説明図である。 従来、培養容器から培養液を排出する場合に、細胞が流出する様子を示す図である。

以下、本発明の細胞移動方法、培養液排出方法、及び細胞移動装置の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態の具体的な内容に限定されるものではない。

本実施形態の細胞移動方法は、バッグ状に形成された培養容器内の細胞の移動方法であって、培養容器を積載台に載置し、培養容器内の細胞を移動させるための細長の移動部材を、培養容器におけるポートが備えられた端部と細胞との間に直接又は間接的に配置し、移動部材を、培養容器におけるポートが備えられた端部側から、ポートが備えられた端部に対向する端部の方向へ移動させ、細胞を移動させることを特徴とする。これによって、細胞は、移動部材によりポートが備えられた端部近傍から離して配置される。
また、本実施形態の培養液排出方法は、バッグ状に形成された培養容器内で細胞を培養し、培養に用いた培養液を培養容器から排出する培養液の排出方法であって、上記の細胞移動方法によって、細胞をポートが備えられた端部近傍から離して配置し、その後、培養容器におけるポートから培養液を排出することを特徴とする。

また、本実施形態の細胞移動装置は、バッグ状に形成された培養容器内の細胞の移動装置であって、培養容器を載置するための積載台と、培養容器内の細胞を移動させるための細長の移動部材を備えると共に、積載台に、移動部材を移動させるための駆動装置を備え、移動部材は、培養容器におけるポートが備えられた端部と細胞との間に直接又は間接的に配置され、駆動装置により移動部材を培養容器におけるポートが備えられた端部側から、ポートが備えられた端部に対向する端部の方向へ移動させ、細胞を移動させることを特徴とする。これによって、細胞は、ポートが備えられた端部近傍から離して配置される。

具体的には、図１に示すように、まずバッグ状の培養容器１を積載台４上に載置する。このとき、培養容器１における一対の側面の一方を底面として、積載台４上に配置する。
培養容器１にはポート１０が備えられ、このポートから培養容器１に内容物を注入したり、培養容器１から内容物を排出する。ポート１０の個数は限定されず、培養容器１の一辺に二以上備えても良い。ポート１０は、培養中はクリップなどの閉塞部材で閉じられ、内容物の注入及び排出時に開放される。

培養容器１には、細胞２と培養液３が充填されている。
細胞２としては、浮遊細胞を好適に用いることができる。具体的には、例えば、リンパ球、赤血球、巨核球などの浮遊細胞を挙げることができる。
また、本実施形態の細胞移動方法において、細胞２として、凝集塊（スフェロイド）を形成させて培養できる接着細胞を用いることもできる。具体的には、例えば、ｉＰＳ細胞、神経幹細胞、胚性幹細胞、肝細胞、膵島細胞、心筋細胞等の接着細胞を挙げることができる。

図１において、移動部材１１が、培養容器１の底面と積載台４の間に配置されている。移動部材１１は、培養容器１におけるポート１０が備えられた端部側から培養容器１の底面と積載台４の間に挿入されて、間接的に、培養容器１内の細胞と、ポート１０が備えられた端部の間に配置される。これより、培養容器１の底面の一部の面領域は、移動部材１１により傾斜される。

次に、移動部材１１をポート１０が備えられた端部側から、ポート１０が備えられた端部に対向する端部の方向へ移動させる。このとき、培養容器１の底面の一部の傾斜された面領域は、培養容器１の底面において移動し、細胞２は、この傾斜された面領域で押されることにより、培養容器１内をポート１０から離れるように移動する。
そして、このように培養容器１内における細胞２が、ポート１０が備えられた端部近傍から離れた位置に配置された後、次に培養容器１内の培養液をポート１０から排出する。培養液の排出は、例えば、ポート１０に接続されたチューブにポンプを取り付け、このポンプを駆動させることにより、行うことができる。
これにより、培養容器１内の細胞を流出させることなく、培養液のみを培養容器１から排出することが可能となる。

本実施形態において、移動部材１１は、図１及び図２に示すように、細長のローラを好適に用いることができる。このとき、移動部材１１の長手方向の長さは、培養容器１におけるポート１０が備えられた辺の長さとほぼ同程度か、又はそれ以上にすることが好ましい。また、移動部材１１はローラに限定されず、その他の棒状部材等を用いることができる。
移動部材１１は、積載台４に備えられた駆動装置１２によって移動される。駆動装置１２が移動部材１１を移動させる具体的な駆動方法については特に限定されないが、例えば駆動装置１２が磁石を備え、磁力で移動部材１１を引きつけることにより、移動部材１１を駆動装置１２と共に移動させる構成とすることができる。また、駆動装置１２は、例えば無端状ベルト装置などによりレール４１上を移動する構成とすることができる。

固定部材５は、積載台４に載置された培養容器１の後端部及び前端部を挟み、培養容器を前後両方向に引っ張った状態で固定する留め具である。培養容器１の前端部において、固定部材５はポート１０の両側に備えられている。

培養容器1は、熱可塑性樹脂シートをヒートシールなどの手段でシールすることで形成することができ、またブロー成形等の種々の成形方法によって形成することもできる。
また、培養容器１は、ガス透過性を有する部材からなるものであることが好ましい。具体的には、酸素透過係数が４００ｍｌ・ｍｍ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ（３７℃−８０％ＲＨ）以上、二酸化炭素透過係数が１２００ｍｌ・ｍｍ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ（３７℃−８０％ＲＨ）以上のものであることが好ましく、酸素透過係数が１０００ｍｌ・ｍｍ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ（３７℃−８０％ＲＨ）以上、二酸化炭素透過係数が３０００ｍｌ・ｍｍ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ（３７℃−８０％ＲＨ）以上のものであることがより好ましい。培養容器１がこのようなガス透過性を有すれば、優れた細胞増殖効率を得ることができる。

さらに、培養容器１は、内容物を確認できるように、一部又は全部が透明性を有することが好ましい。また、本実施形態における培養容器１は、可撓性部材を用いて形成されたものとすることが好ましい。
培養容器１の材料としては、例えばシリコーンゴム、軟質塩化ビニル樹脂、ポリブタジエン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、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、スチレン系エラストマー、ポリオレフィン樹脂、ポリエチレン系エラストマー、フッ素系樹脂等を用いることができる。
すなわち、培養容器１の材料としてこれらを用いると共に、上記のようなガス透過性、及び透明性を有するものとすることが好ましい。

次に、本実施形態の細胞移動方法の変形例について、図３を参照して説明する。
本変形例の細胞移動方法では、移動部材１１を培養容器１内の底面上に配置して、移動部材１１を培養容器１内の底面上で移動させることにより、移動部材１１により細胞２を直接的に押して移動させることを特徴とする。本実施形態の変形例における培養容器１は、リジッドな部材を用いて形成されたものとしてもよい。その他の点については、上述した細胞移動方法と同様である。

具体的には、移動部材１１が培養容器１内に配置されるように、熱可塑性樹脂シートをヒートシールなどの手段でシールして、培養容器１を形成する。このとき、図２に示すように、培養容器１の一辺にポート１０を備えると共に、移動部材１１が当該辺に平行になるように、培養容器１内に配置させる。

移動部材１１の形状としては、培養容器１内において細胞２を適切に移動させることができればよく、特に限定されないが、例えば細長の三角柱形状のものを好適に用いることができる。また、三角柱の一側面が凹型の曲面からなる略三角柱形状のもの、矩形の板を湾曲した形状、ブルドーザーのブレードのような形状のもの等も好適に用いることができる。
移動部材１１をこのような形状にすることによって、培養容器１内において、移動部材１１により細胞２を適切に移動させることができる。移動部材１１の長手方向の長さ（三角柱の高さ）は、培養容器１におけるポート１０が備えられた辺の長さよりも短く、かつ移動部材１１が培養容器１内を適切に移動可能である、最大の長さとすることが好ましい。

次に、移動部材１１の下方に駆動装置１２を配置する。このとき、駆動装置１２が磁石を備え、培養容器１の底面を介して磁力で移動部材１１を引きつけて、駆動装置１２がレール４１上を移動することで、移動部材１１を移動させることができる。
これにより、細胞２を培養容器１におけるポート１０が備えられた端部近傍から離れた位置に配置させることができる。
その後、ポート１０から培養液を排出することにより、培養容器１から細胞２を流出させることなく、培養容器１から培養液のみを排出することが可能になっている。

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、移動部材１１の形状をその他の多角柱形状としたり、駆動装置１２にその他の駆動機構を用いたり、固定部材に変えて培養容器１の四隅に孔を設けて積載台に備えられた支持柱をこれらの孔に挿入して固定するようにするなど適宜変更することが可能である。

また、本発明は、他の用途に用いることもでき、例えば、密閉容器内の沈殿物等を回収したり、除去したりする場合に応用できる。具体的には、容器内における化学反応後の生成物の回収や不要沈殿物の除去、サンプル採集時の液体中の目的物の回収やゴミの除去等に応用することが可能である。
すなわち、本発明は、密閉容器内の沈殿物の回収又は除去方法であって、容器内の沈殿物を移動させるための移動部材を、容器端部と沈殿物との間に直接又は間接的に配置し、移動部材を前記容器端部から対向端部の方向に移動させ、沈殿物を回収又は除去する方法とすることができる。

本発明は、細胞培養において、種々の目的で培養容器内における細胞を移動させる場合に好適に利用することが可能である。

１ 培養容器
１０ ポート
１１ 移動部材
１２ 駆動装置
２ 細胞
３ 培養液
４ 積載台
４１ レール
５ 固定部材

Claims (6)

1. バッグ状に形成された培養容器内の細胞の移動方法であって、
   前記培養容器を積載台に載置し、
   前記培養容器内の細胞を移動させるための細長の移動部材を、前記培養容器におけるポートが備えられた端部と細胞との間に直接又は間接的に配置し、
   前記移動部材を、前記培養容器におけるポートが備えられた端部側から、前記ポートが備えられた端部に対向する端部の方向へ移動させ、細胞を移動させる
   ことを特徴とする細胞移動方法。
2. 前記移動部材を前記培養容器の底面と前記積載台の間に配置して、前記培養容器の底面の一部の面領域を前記移動部材により傾斜し、
   前記移動部材を前記培養容器の底面と前記積載台の間で移動させ、前記傾斜した面領域を前記培養容器の底面において移動させることにより、前記細胞を前記傾斜した面領域で押して移動させる
   ことを特徴とする請求項１記載の細胞移動方法。
3. 前記移動部材を前記培養容器内の底面上に配置して、前記移動部材を前記培養容器内の底面上で移動させることにより、前記細胞を前記移動部材で押して移動させる
   ことを特徴とする請求項１記載の細胞移動方法。
4. 前記積載台に駆動装置を備え、前記駆動装置により、前記移動部材を移動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の細胞移動方法。
5. バッグ状に形成された培養容器内で細胞を培養し、培養に用いた培養液を前記培養容器から排出する培養液の排出方法であって、
   請求項１〜４のいずれかに記載の細胞移動方法によって、細胞を前記ポートが備えられた端部近傍から離して配置し、
   その後、前記培養容器における前記ポートから前記培養液を排出する
   ことを特徴とする培養液排出方法。
6. バッグ状に形成された培養容器内の細胞の移動装置であって、
   前記培養容器を載置するための積載台と、
   前記培養容器内の細胞を移動させるための細長の移動部材を備えると共に、
   前記積載台に、前記移動部材を移動させるための駆動装置を備え、
   前記移動部材は、前記培養容器におけるポートが備えられた端部と細胞との間に直接又は間接的に配置され、
   前記駆動装置により前記移動部材を前記培養容器におけるポートが備えられた端部側から、前記ポートが備えられた端部に対向する端部の方向へ移動させ、細胞を移動させる
   ことを特徴とする細胞移動装置。

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