JP2018102296A - 細胞シートの製造方法及び細胞培養支持体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材と、基材上に配置される炭素数14から22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートに由来する構成単位及び(メタ)アクリル酸に由来する構成単位を含むポリマーと、を備える細胞培養支持体である。また当該細胞培養支持体上、第一温度で細胞を培養して細胞培養支持体上に細胞シートを形成することと、細胞培養支持体を第一温度よりも高い第二温度に保持して、細胞シートを回収することと、を含む細胞シートの製造方法である。
【選択図】図4
Description
第二態様は、基材と、基材上に配置される炭素数14から22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートに由来する構成単位及び(メタ)アクリル酸に由来する構成単位を含むポリマーと、を備える細胞培養支持体である。
第三態様は、炭素数14から22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートに由来する構成単位及び(メタ)アクリル酸に由来する構成単位を含むポリマーと、液媒体とを含む組成物である。
第四態様は、炭素数14から22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートに由来する構成単位及び(メタ)アクリル酸に由来する構成単位を含むポリマーと、液媒体とを含む組成物を基材上に付与することを含む細胞培養支持体の製造方法である。
細胞シートの製造方法は、炭素数14から22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートに由来する構成単位及び(メタ)アクリル酸に由来する構成単位を含むポリマーを表面に有する細胞培養支持体上、第一温度で細胞を培養して細胞培養支持体上に細胞シートを形成することと、細胞培養支持体を第一温度よりも高い第二温度に保持して、細胞シートを回収することと、を含む。
細胞シートの製造方法に用いられる細胞培養支持体は、基材と、基材の表面上に配置される炭素数14から22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートに由来する構成単位及び(メタ)アクリル酸に由来する構成単位を含むポリマーとを備える。ポリマーは特定の構成を有することで、基材への付着性を有し、基材表面に適度な親水性を付与することができる。更にポリマーは、培養温度である第一温度では培養細胞に対する被付着性を示し、培養温度より高い第二温度では培養細胞に対する被付着性を喪失する特有の感温特性を有する。
また、ポリマーの重合に用いられる開始剤としては、例えばBlocBuilder MA(アルケマ社製)等が挙げられる。
細胞シートは所望の細胞を、細胞培養支持体上に播種し、第一温度(培養温度)で培養することで形成される。細胞培養支持体上で培養される細胞は、動物細胞であれば、種及び由来組織は特に制限されず、例えば、生体より採取した直後の細胞及び樹立細胞系等を挙げることができる。動物細胞の由来としてはヒトを含む哺乳動物が挙げられる。細胞は体細胞であっても幹細胞であってもよい。
細胞培養支持体上に形成される細胞シートの回収は、細胞培養支持体を第一温度よりも高い第二温度(剥離温度)に保持して行われる。細胞シートが形成された細胞培養支持体を第二温度に保持することで、細胞シートが細胞培養支持体から剥離して細胞シートが回収できる。細胞シートの剥離では、必要に応じて細胞培養支持体を揺動してもよく、細胞シートの外縁の一部を物理的に剥離してから細胞培養支持体を揺動してもよい。
本実施形態に係る組成物は、炭素数14から22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートに由来する構成単位及び(メタ)アクリル酸に由来する構成単位を含むポリマーと、液媒体とを含む。組成物は、細胞培養に用いられる基材の表面処理に適用され、培養温度では培養細胞に対する被接着性を示し、培養温度よりも高い温度では細胞に対する被付着性を喪失する特有の感温特性を有するポリマー層を基材の表面に形成することができる。すなわち、組成物は、細胞培養用基材のコーティング剤として用いられる。
細胞培養支持体は、前記組成物を細胞培養用の基材に付与して基材表面にポリマーを付着させることで製造することができる。組成物の付与方法は、滴下、塗布、スプレー、浸漬等の通常用いられる方法から適宜選択すればよい。組成物の付与量は、基材の面積及び組成物中のポリマー濃度を考慮し、基材面に付着するポリマー量が所望の範囲となるように適宜選択すればよい。
ステアリルアクリレート(STA;東京化成工業株式会社製)6.6g(20mmol)を酢酸ブチル6.6gに溶解し、BlocBuilder MA No.33(アルケマ社製)0.386gを添加し、重合温度約105℃、撹拌速度75rpm、窒素雰囲気下で4.5時間重合させた。次いでアクリル酸(AA;東京化成工業株式会社製)3.415g(47mmol)を酢酸ブチル3.42gに溶解した溶液を添加し、105℃のままで27時間重合させた。得られた重合液を再沈殿により精製してブロックコポリマーを得た。ブロックコポリマーの製造に用いた第一構成単位となるSTAと第二構成単位となるAAの仕込み比は、STA:AA=3:7であった。
得られたブロックコポリマーの重量平均分子量(Mw)を、GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、第一構成単位部分の重量平均分子量が約4,519であり、第二構成単位部分の重量平均分子量が約3,371であった。なお、第一構成単位部分の重量平均分子量は、アクリル酸を添加する前に反応液をサンプリングして求めた。得られたポリマーにおける重量平均分子量の構成をSTA:AA=5000:3000とした。
上記製造例1で得られたポリマーを0.05%(w/v)となるようにジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解して、細胞培養皿コーティング用の組成物を調製した。
得られた組成物を、ポリスチレン(PS)製の35mm無処理ディッシュ(IWAKI#1000−035)に1.5mL滴下して、培養面全体に行き渡らせた後、PBSを2ml加えてリンスして、表面にポリマーが付着した細胞培養支持体を作製した。
実施例1で作製した細胞培養支持体を用いて細胞シートの作製を行った。細胞培養支持体にDMEM培地(10%FCS添加)を加え、ヒト舌がん由来扁平上皮がん細胞株(NA)を3×105cells/dishで播種した。37℃、5%CO2濃度のインキュベーター内で72時間の細胞培養を行って細胞シートを形成した。
次いで45℃で30分から60分振とうした。
実施例1で作製した細胞培養支持体の代わりに、ポリスチレン(PS)製の35mm無処理ディッシュ(IWAKI社製、#1000−035)をDMSOのみで処理したディッシュを用いたこと以外は実施例2と同様にして細胞培養を行った。
実施例1で作製した細胞培養支持体の代わりに、ポリスチレン(PS)製の35mmTC処理済みディッシュ(FALCON社製、#353001)をDMSOのみで処理したディッシュを用いたこと以外は実施例2と同様にして細胞培養を行った。
次いで45℃で30分から60分振とうした。
また実施例2及び比較例2について45℃で30分振とうした後の状態を図4に示す。
図4から、実施例2では培養細胞がシート状に剥離しているのに対して、比較例2では培養細胞の剥離が観察されなかったことが分かる。
ステアリルアクリレート(STA;東京化成工業株式会社製)5gを酢酸ブチル5gに溶解し、BlocBuilder MA No.33(アルケマ社製)0.381gを添加し、重合温度約110℃、窒素雰囲気下で5時間重合させた。次いでフルオレセインイソチオシアネート(FITC)200mgとアクリル酸(AA;東京化成工業株式会社製)4gを酢酸ブチル4gに溶解した溶液を添加し、110℃のままで29時間重合させた。得られた重合液を再沈殿により精製してFITCラベル化ポリマーを得た。
製造例1で得られたブロックコポリマー100mgおよびテトラメチルアンモニウム塩酸塩・五水和物107mgをN,N−ジメチルホルムアミド15mLに加えた。そこに9−クロロメチルアントラセン160mgを加えて70℃で6時間撹拌した。得られた淡黄色溶液をエタノールに滴下してポリマーを沈殿させた。沈殿物をエタノールにて洗浄し、真空乾燥して白色のアントラセンラベル化ポリマーを得た。
製造例1で得られたポリマーの代わりにラベル化ポリマーとして、製造例2で得られたFITCラベル化ポリマー又は製造例3で得られたアントラセンラベル化ポリマーを用いたこと以外は、実施例1と同様にして細胞培養支持体を作製し、これらを用いて、実施例2と同様にして細胞培養を行って細胞シートを形成した。次いで45℃で60分振とうした。
以上から、細胞シート形成後に45℃で細胞シートを剥離しても、ポリマーは基材からは剥離しないことが分かる。
上記製造例1で得られたポリマーを0.05%(w/v)となるようにジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解して、細胞培養皿コーティング用の組成物を調製した。
得られた組成物を、ガラス製の35mm無処理ディッシュ(松浪硝子工業株式会社製、#D111300)に1.5mL滴下して、培養面全体に行き渡らせた後、PBSを2ml加えてリンスして、ガラス表面にポリマーが付着した細胞培養支持体を作製した。
図5から、ポリマーが付着した細胞培養支持体(b)は、DMSO処理ディッシュ(a)に比べて、表面張力が低下し、親水性になっていることが分かる。
実施例1で作製した細胞培養支持体の代わりに、実施例4で作製した細胞培養支持体を用いたこと以外は、実施例2と同様にして細胞培養を行い、細胞シートの作製を行った。
次いで45℃で120分振とうした。
第一構成単位部分(STA)の重量平均分子量と、第二構成単位部分(AA)の重量平均分子量とが、STA:AA=5000:1000となるように条件を変更したこと以外製造例1と同様にしてポリマーを製造した。
第一構成単位部分(STA)の重量平均分子量と、第二構成単位部分(AA)の重量平均分子量とが、STA:AA=5000:12000となるように条件を変更したこと以外製造例1と同様にしてポリマーを製造した。
第一構成単位部分(STA)の重量平均分子量と、第二構成単位部分(AA)の重量平均分子量とが、STA:AA=10000:10000となるように条件を変更したこと以外製造例1と同様にしてポリマーを製造した。
ステアリルアクリレートの代わりにヘキサデシルアクリレート(HDA)を用い、第一構成単位部分(HDA)の重量平均分子量と、第二構成単位部分(AA)の重量平均分子量とが、HDA:AA=8000:8000となるように条件を変更したこと以外製造例1と同様にしてポリマーを製造した。
製造例1のポリマーの代わりに、製造例4および5のポリマーを用いたこと以外は実施例1と同様に、室温で2時間のコーティング条件で細胞培養支持体を作製した。得られた細胞培養支持体の表面状態を評価するために、室温でPBSを100μL滴下して、液滴の状態を観察した。併せて、DMSOのみで処理し、PBSでリンスしたディッシュ(Non coat)についても同様にPBSを滴下して表面状態を評価した。結果を図9に示す。
実施例1及び実施例6で得られた細胞培養支持体を用いて、実施例2と同様にして細胞培養を行った。更に、第二温度を43℃または45℃とし、振とう時間を30分、60分または120分として、細胞培養支持体からの細胞シートの剥離性を評価した。結果を図10及び表1に示す。なお、図10は43℃で60分間振とうした後の状態を示す。また表1における評価は目視観察によって行い、評価基準は以下の通りであった。
評価基準
A:完全に剥離した。
B:部分的に剥離したが、不完全であった。
C:剥離しなかった。
製造例1、6及び7で得られたポリマーを用い、実施例1と同様に、室温で2時間のコーティング条件で細胞培養支持体を得た。得られた細胞培養支持体を用いて、培養時間を5日間としたこと以外は実施例2と同様にして細胞培養した後、45℃で120分間浸透して細胞シートを細胞培養支持体から剥離した。剥離後の細胞シートをピペット操作により単一細胞になるように分散した。セルカウント後に96穴培養プレート(FALCON社製、#353072)に1×104cell/wellで播種し、同様の条件で細胞培養を3日間行った。その際24時間毎に、Cell Counting Kit−8(CCK−8;同仁化学社製)を用い、その取り扱い説明書に準じた方法でWST−8assayを行って生細胞数を評価した。実験スケジュールを図11Aに、WST−8assay結果を図11Bに示す。併せてポリマーをコートしていないNon Coatの細胞培養皿を用いたこと以外は同様にして得た培養細胞の結果を示す。
Claims (7)
- 炭素数14から22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートに由来する構成単位及び(メタ)アクリル酸に由来する構成単位を含むポリマーを表面に有する細胞培養支持体上、第一温度で細胞を培養して細胞培養支持体上に細胞シートを形成することと、
細胞培養支持体を第一温度よりも高い第二温度に保持して、細胞シートを回収することと、を含む細胞シートの製造方法。 - 前記ポリマーは、炭素数14から22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートに由来する構成単位の(メタ)アクリル酸に由来する構成単位に対する含有比率が2:8から5:5である請求項1に記載の製造方法。
- 前記ポリマーは、炭素数14から22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸とのブロックコポリマーである請求項1又は請求項2に記載の製造方法。
- 基材と、基材上に配置される炭素数14から22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートに由来する構成単位及び(メタ)アクリル酸に由来する構成単位を含むポリマーと、を備える細胞培養支持体。
- 炭素数14から22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートに由来する構成単位及び(メタ)アクリル酸に由来する構成単位を含むポリマーと、液媒体とを含む組成物。
- 液媒体は、ジメチルスルホキシドを含む請求項5に記載の組成物。
- 請求項5又は6に記載の組成物を基材上に付与することを含む細胞培養支持体の製造方法。
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