JP2019033732A - Three-dimensional liver tissue structure and method of producing the same - Google Patents

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Abstract

To provide a three-dimensional liver tissue structure with sufficient thickness and high albumin production capability and a method of producing the same, and also to provide a method of evaluating hepatotoxicity of a test compound using the three-dimensional liver tissue structure.SOLUTION: Provided is a method of producing a three-dimensional liver tissue structure, which comprises at least liver cells and has two or more cell layers stacked in a thickness direction, the method being characterized in that the method produces a three-dimensional liver tissue structure, 40% or more of all the cells constituting the three-dimensional liver tissue structure is liver cells and thickness of the three-dimensional liver tissue structure is 150 μm or more. The three-dimensional liver tissue structure is characterized in that the structure comprises at least liver cells and has two or more cell layers stacked in the thickness direction, and the thickness of the structure is 150-500 μm.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、アルブミンの産生能、すなわち肝機能が長期間維持可能な人工的に構築された肝臓組織構造体及びその製造方法、並びに得られた肝臓組織構造体を用いて被検化合物の肝毒性を評価する方法に関する。   The present invention relates to an artificially constructed liver tissue structure capable of maintaining albumin production ability, that is, liver function for a long time, a method for producing the same, and liver toxicity of a test compound using the obtained liver tissue structure. On how to evaluate

化合物の肝毒性評価は、新薬開発に重要であり、in vitroのアッセイ系で信頼性の高い評価が得られる評価系が求められている。一般的にIn vitroの肝毒性評価は、ヒト肝細胞癌由来細胞株HepG2やヒト初代肝細胞を用いて行われている。特に、初代培養肝細胞は、生体の肝臓組織に近いと考えられるため、肝毒性評価に有用な系である。しかし、毒性評価の産業化を考えた場合には、供給源の確保と代謝活性に関係するSNP(一塩基遺伝子多型)などの違いによる肝機能の個人差の課題がある。一方で、HepG2は培養株であり、供給に関する問題はないものの、不活化された肝がん細胞であり、生物学的特性も生体内の肝臓とは異なると推測される。   Evaluation of hepatotoxicity of compounds is important for new drug development, and there is a need for an evaluation system that can provide highly reliable evaluation in an in vitro assay system. In general, in vitro hepatotoxicity evaluation is performed using human hepatocellular carcinoma cell line HepG2 or human primary hepatocytes. In particular, primary cultured hepatocytes are considered to be close to living liver tissue, and thus are useful systems for evaluating liver toxicity. However, when considering the industrialization of toxicity evaluation, there is a problem of individual differences in liver function due to differences in SNP (single nucleotide polymorphism) related to securing the supply source and metabolic activity. On the other hand, HepG2 is a cultured strain, and although there is no problem with supply, it is inactivated hepatoma cells, and it is presumed that biological characteristics are also different from the liver in vivo.

より供給しやすく、かつヒトの肝細胞に近い細胞として、フェニックスバイオ社が提供するPXB cellがある。PXB cellは、ヒト胎児の肝臓組織を免疫不全マウスに移植し、70〜80%の割合でマウスの肝臓をヒトの肝臓組織に置換したマウスから単離された初代ヒト肝細胞である。このマウスを継代することにより、理屈的には無限に初代ヒト肝細胞を供給できる。このPXB cellは、単層培養で肝毒性評価などに利用可能であるが、胎児由来のため、肝機能などが成人の肝機能と異なることが課題として推測される。   PXB cell provided by Phoenix Bio Inc. is a cell that is easier to supply and close to human hepatocytes. PXB cells are primary human hepatocytes isolated from mice in which human fetal liver tissue was transplanted into immunodeficient mice and the mouse liver was replaced with human liver tissue at a rate of 70-80%. By subculturing this mouse, it is theoretically possible to supply primary human hepatocytes indefinitely. This PXB cell can be used for evaluation of hepatotoxicity in monolayer culture, but since it is derived from a fetus, it is presumed that the liver function is different from that of an adult.

また、従来の単層培養法で培養した初代培養肝細胞は、代謝機能をはじめとする肝臓が有する各機能の長期維持が困難であった。さらに、単層培養した初代培養肝細胞は、毒性検出のためには高濃度の化合物曝露が必要であったり、反対に代謝活性化による毒性検出が不十分な場合もあり、必ずしも生体の反応を反映できていないという問題点もあった。   In addition, primary cultured hepatocytes cultured by a conventional monolayer culture method have been difficult to maintain for a long time each function of the liver including metabolic functions. In addition, primary cultured hepatocytes cultured in monolayers may require exposure to high concentrations of compounds to detect toxicity, and conversely, toxicity detection by metabolic activation may not be sufficient. There was also a problem that it was not reflected.

非特許文献1には、初代ヒト肝細胞を単層培養する際に、間葉系幹細胞と混合して培養することによって、初代ヒト肝細胞のアルブミン産生量が増大することが報告されている。アルブミン産生量は肝臓機能の指標であり、初代ヒト肝細胞を間葉系幹細胞と共培養することによって肝臓機能が向上することが期待される。   Non-Patent Document 1 reports that, when primary human hepatocytes are monolayer cultured, the amount of albumin produced by primary human hepatocytes is increased by culturing the mixture with mesenchymal stem cells. Albumin production is an index of liver function, and it is expected that liver function is improved by co-culturing primary human hepatocytes with mesenchymal stem cells.

単層培養された肝細胞よりも生体内の肝臓により近い機能を備える3次元肝臓組織の開発が試みられている。例えば特許文献1には、肝細胞、内皮細胞、及び間葉系幹細胞を、生分解性の足場材料に播種しその足場材料内で擬微小重力環境下にて共培養することによる3次元肝臓組織の作製方法が開示されている。しかし、足場材料を用いることによる三次元組織の作成方法では、一般的に培養系内における空間的領域を足場材料自体が占有してしまうことから、十分な密度を持ち形態強度の高い組織を形成することが困難であった。   Attempts have been made to develop a three-dimensional liver tissue having a function closer to the liver in vivo than a hepatocyte cultured in a monolayer. For example, Patent Document 1 discloses a three-dimensional liver tissue in which hepatocytes, endothelial cells, and mesenchymal stem cells are seeded on a biodegradable scaffold material and co-cultured in the scaffold material in a pseudo-microgravity environment. A manufacturing method is disclosed. However, in the method of creating a three-dimensional tissue by using a scaffold material, since the scaffold material itself generally occupies a spatial region in the culture system, a tissue having sufficient density and high morphological strength is formed. It was difficult to do.

足場を必要としない3次元組織の構築方法としてスフェロイド培養方法がある。初代培養肝細胞やHepG2等から形成されたスフェロイドは、単層培養物よりも肝機能が維持されており、このようなスフェロイドを使用した肝毒性評価が広く行われている。しかし、スフェロイドの大きさを揃えることが困難であり、肝機能の再現性の確保が難しいことや、肝細胞のみを培養するために、間質との相互作用が欠如していることなど、幾つか問題点もある。   As a method for constructing a three-dimensional tissue that does not require a scaffold, there is a spheroid culture method. Spheroids formed from primary cultured hepatocytes, HepG2 and the like maintain liver function more than monolayer cultures, and hepatotoxicity evaluation using such spheroids is widely performed. However, it is difficult to ensure the same size of spheroids, it is difficult to ensure the reproducibility of liver function, and the lack of interaction with the stroma to culture only hepatocytes. There is also a problem.

iPS細胞由来の肝芽細胞などを用いたスフェロイド培養も近年盛んに研究されている。iPS由来の肝芽細胞、血管内皮細胞、間葉系肝細胞などを共培養行うことで肝機能を維持した肝臓組織構造体の作成が可能である。しかしながら、iPS細胞から肝臓組織への分化誘導効率が低いこと、遺伝子変異導入に起因するがん化してしまう課題もある。   In recent years, spheroid culture using iPS cell-derived hepatoblasts and the like has also been actively studied. By co-culturing iPS-derived hepatoblasts, vascular endothelial cells, mesenchymal hepatocytes, etc., it is possible to create a liver tissue structure that maintains liver function. However, there are problems that the efficiency of differentiation induction from iPS cells to liver tissue is low and that canceration occurs due to gene mutation introduction.

非特許文献2には、いわゆるLbL(Layer by Layer)法によってHepG2の表面をフィブロネクチンとゼラチンで交互にコーティングし、得られた細胞を積層して形成させた細胞構造体では、肝臓で発現している特徴的なタンパク質のうちアルブミンやCYP(シトクロムP450)の発現量が、従来の単層培養したHepG2よりも増大することが報告されている。さらに当該文献では、LbL法により得られたHepG2構造体は、一ヶ月近くもアルブミンの産生能が維持されたことも報告されている。   Non-Patent Document 2 discloses that a cell structure obtained by alternately coating HepG2 surface with fibronectin and gelatin by the so-called LbL (Layer by Layer) method and expressing the cells in a layer is expressed in the liver. Among the characteristic proteins, it has been reported that the expression levels of albumin and CYP (cytochrome P450) are increased as compared with the conventional monolayer-cultured HepG2. Furthermore, in this document, it is also reported that the HepG2 structure obtained by the LbL method has maintained albumin producing ability for almost one month.

特開2017−085945号公報JP 2017-085945 A

Fitzpartrick et al.,Cell Transplantation,2015,Vol.24,p.73−83.Fitzpartrick et al., Cell Transplantation, 2015, Vol.24, p.73-83. Matsuzawa et al.,JOURNAL OF BIOMEDICAL MATERIALS RESEARCH A,2015,Vol.103A(4),p.1554−1564.Matsuzawa et al., JOURNAL OF BIOMEDICAL MATERIALS RESEARCH A, 2015, Vol.103A (4), p.1554-1564. Nishiguchi et al., Macromol Bioscience,2015,vol.15(3),p.312-317.Nishiguchi et al., Macromol Bioscience, 2015, vol.15 (3), p.312-317.

本発明は、充分な厚みを備えており、アルブミン産生能の高い立体的肝臓組織構造体及びその製造方法、並びに当該立体的肝臓組織構造体を用いて被検化合物の肝毒性を評価する方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a three-dimensional liver tissue structure having a sufficient thickness and high albumin-producing ability, a method for producing the same, and a method for evaluating liver toxicity of a test compound using the three-dimensional liver tissue structure. The purpose is to provide.

本発明者らは、上記課題を解決せんと鋭意研究を重ねたところ、予め、カチオン性緩衝液中で、少なくとも肝細胞を含む細胞と強電解質高分子と細胞外マトリックス成分とを混合して混合物を調製し、この混合物中の細胞をその自重方向に層状に積層して3次元構造を形成することで、迅速かつ簡便に、より厚い立体的肝臓組織構造体を製造できることを見出した。さらに、構築された立体的肝臓組織構造体は、アルブミン産生能力が単層培養と比較して高いことを見出し、本発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above-mentioned problems, and previously mixed a cell containing at least hepatocytes, a strong electrolyte polymer, and an extracellular matrix component in a cationic buffer solution. It was found that a thicker three-dimensional liver tissue structure can be produced quickly and easily by laminating cells in this mixture in layers in the direction of its own weight to form a three-dimensional structure. Furthermore, the constructed three-dimensional liver tissue structure was found to have a higher albumin production ability than monolayer culture, and the present invention was completed.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体の製造方法、立体的肝臓組織構造体、及び化合物の肝毒性評価方法は、下記[1]〜[20]である。
[1] 少なくとも肝細胞を含み、2以上の細胞層が厚み方向に積層されている立体的肝臓組織構造体の製造方法であって、
構造体を構成する全細胞の40%以上が肝細胞であり、かつ厚みが150μm以上である立体的肝臓組織構造体を製造することを特徴とする、立体的肝臓組織構造体の製造方法。
[2] (a)カチオン性緩衝液中で、少なくとも肝細胞を含む細胞と強電解質高分子と細胞外マトリックス成分とを混合して混合物を得る工程と、
(b)前記工程(a)により得られた混合物を、細胞培養容器中に播種する工程と、
(c)前記工程(b)の後、前記細胞培養容器中の細胞混合物から液体成分を除去し、当該細胞培養容器中に、少なくとも肝細胞を含む細胞が多層に積層された細胞構造体を立体的肝臓組織構造体として得る工程と、
を含むことを特徴とする、前記[1]の立体的肝臓組織構造体の製造方法。
[3] 前記強電解質高分子が、ヘパリン、グリコサミノグリカン、デキストラン硫酸、ラムナン硫酸、フコイダン、カラギナン、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、及びポリアクリル酸からなる群から選択される1種以上である、前記[2]の立体的肝臓組織構造体の製造方法。
[4] 前記細胞外マトリックス成分が、コラーゲン、ラミニン、フィブロネクチン、ビトロネクチン、エラスチン、テネイシン、エンタクチン、フィブリリン、及びプロテオグリカンからなる群から選択される1種以上である、前記[2]又は[3]の立体的肝臓組織構造体の製造方法。
[5] 前記カチオン性緩衝液がトリス−塩酸緩衝液、トリス−マレイン酸緩衝液、ビス−トリス−緩衝液、又はHEPESである、前記[2]〜[4]のいずれかの立体的肝臓組織構造体の製造方法。
[6] 前記肝細胞が、非がん性細胞である、前記[1]〜[5]のいずれかの立体的肝臓組織構造体の製造方法。
[7] 得られた立体的肝臓組織構造体の厚みが500μm以下である、前記[1]〜[6]のいずれかの立体的肝臓組織構造体の製造方法。
[8] 前記工程(a)における前記細胞が、更に、間葉系幹細胞を含む、前記[1]〜[7]のいずれかの立体的肝臓組織構造体の製造方法。
[9] 前記工程(a)における前記細胞が、更に、間質を構成する細胞を含む、前記[1]〜[8]のいずれかの立体的肝臓組織構造体の製造方法。
[10] 前記工程(a)における前記細胞が、前記間質を構成する細胞として、更に、血管内皮細胞及びリンパ管内皮細胞からなる群より選択される1種以上を含む、前記[9]の立体的肝臓組織構造体の製造方法。
[11] 少なくとも肝細胞を含み、2以上の細胞層が厚み方向に積層されており、厚みが150〜500μmである細胞構造体であることを特徴とする、立体的肝臓組織構造体。
[12] 前記立体的肝臓組織構造体を構成する全細胞の40%以上が肝細胞である、前記[11]の立体的肝臓組織構造体。
[13] 前記立体的肝臓組織構造体を構成する細胞として、更に、間葉系幹細胞を含む、前記[11]又は[12]の立体的肝臓組織構造体。
[14] 前記細胞構造体を構成する細胞として、更に、間質を構成する細胞を含む、前記[11]〜[13]のいずれかの立体的肝臓組織構造体。
[15] 前記立体的肝臓組織構造体が、前記間質を構成する細胞として、更に、血管内皮細胞及びリンパ管内皮細胞からなる群より選択される1種以上を含む、前記[14]の立体的肝臓組織構造体。
[16] 前記立体的肝臓組織構造体を構成する全細胞数が、1.2×10個以上である、前記[11]〜[15]のいずれかの立体的肝臓組織構造体。
[17] 前記立体的肝臓組織構造体のアルブミン産生量が、培養9日目の時点で500ng/mL以上である、前記[11]〜[16]のいずれかの立体的肝臓組織構造体。
[18] 前記立体的肝臓組織構造体のアルブミン産生量が、構造体構築後から培養11日目の時点で500ng/mL以上ある、前記[11]〜[17]のいずれかの立体的肝臓組織構造体。
[19] 前記[11]〜[18]のいずれかの立体的肝臓組織構造体を、被検化合物を接触させた状態で培養する培養工程と、
前記培養工程後の前記立体的肝臓組織構造体中の肝細胞の生存率又はアルブミン産生能を指標として、前記被検化合物の肝毒性の有無を評価することを特徴とする、化合物の肝毒性評価方法。
[20] 前記立体的肝臓組織構造体に含まれている全肝細胞が、少なくとも1種類以上の薬物代謝酵素の遺伝子型が共通している、前記[19]の化合物の肝毒性評価方法。
The method for producing a three-dimensional liver tissue structure, the three-dimensional liver tissue structure, and the compound hepatic toxicity evaluation method according to the present invention are the following [1] to [20].
[1] A method for producing a three-dimensional liver tissue structure comprising at least hepatocytes and having two or more cell layers laminated in the thickness direction,
A method for producing a three-dimensional liver tissue structure, comprising producing a three-dimensional liver tissue structure in which 40% or more of all cells constituting the structure are hepatocytes and the thickness is 150 μm or more.
[2] (a) A step of mixing a cell containing at least hepatocytes, a strong electrolyte polymer, and an extracellular matrix component in a cationic buffer solution to obtain a mixture;
(B) seeding the mixture obtained by the step (a) in a cell culture vessel;
(C) After the step (b), the liquid component is removed from the cell mixture in the cell culture container, and a cell structure in which cells containing at least hepatocytes are laminated in a multilayer structure is three-dimensionally formed in the cell culture container. Obtaining a typical liver tissue structure;
The method for producing a three-dimensional liver tissue structure according to [1] above, comprising:
[3] The strong electrolyte polymer is selected from the group consisting of heparin, glycosaminoglycan, dextran sulfate, rhamnan sulfate, fucoidan, carrageenan, polystyrene sulfonic acid, polyacrylamide-2-methylpropane sulfonic acid, and polyacrylic acid. The method for producing a three-dimensional liver tissue structure according to [2], which is one or more of the above.
[4] The above-mentioned [2] or [3], wherein the extracellular matrix component is one or more selected from the group consisting of collagen, laminin, fibronectin, vitronectin, elastin, tenascin, entactin, fibrillin, and proteoglycan. A method for producing a three-dimensional liver tissue structure.
[5] The three-dimensional liver tissue according to any one of [2] to [4], wherein the cationic buffer is Tris-HCl buffer, Tris-maleic acid buffer, bis-Tris-buffer, or HEPES. Manufacturing method of structure.
[6] The method for producing a three-dimensional liver tissue structure according to any one of [1] to [5], wherein the hepatocytes are non-cancerous cells.
[7] The method for producing a three-dimensional liver tissue structure according to any one of [1] to [6], wherein the thickness of the obtained three-dimensional liver tissue structure is 500 μm or less.
[8] The method for producing a three-dimensional liver tissue structure according to any one of [1] to [7], wherein the cells in the step (a) further include mesenchymal stem cells.
[9] The method for producing a three-dimensional liver tissue structure according to any one of [1] to [8], wherein the cells in the step (a) further include cells constituting stroma.
[10] The above [9], wherein the cells in the step (a) further include one or more selected from the group consisting of vascular endothelial cells and lymphatic endothelial cells as the cells constituting the stroma. A method for producing a three-dimensional liver tissue structure.
[11] A three-dimensional liver tissue structure characterized by being a cell structure including at least hepatocytes, having two or more cell layers laminated in the thickness direction and having a thickness of 150 to 500 μm.
[12] The three-dimensional liver tissue structure according to the above [11], wherein 40% or more of all cells constituting the three-dimensional liver tissue structure are hepatocytes.
[13] The three-dimensional liver tissue structure according to [11] or [12], further including a mesenchymal stem cell as a cell constituting the three-dimensional liver tissue structure.
[14] The three-dimensional liver tissue structure according to any one of the above [11] to [13], which further includes a cell constituting the stroma as a cell constituting the cell structure.
[15] The three-dimensional body according to [14], wherein the three-dimensional liver tissue structure further includes at least one selected from the group consisting of vascular endothelial cells and lymphatic endothelial cells as cells constituting the stroma. Liver tissue structure.
[16] The three-dimensional liver tissue structure according to any one of [11] to [15], wherein the total number of cells constituting the three-dimensional liver tissue structure is 1.2 × 10 5 or more.
[17] The three-dimensional liver tissue structure according to any one of [11] to [16], wherein the amount of albumin produced by the three-dimensional liver tissue structure is 500 ng / mL or more as of the ninth day of culture.
[18] The three-dimensional liver tissue according to any one of [11] to [17], wherein the amount of albumin produced by the three-dimensional liver tissue structure is 500 ng / mL or more at the time of culture on the 11th day after the structure is constructed. Structure.
[19] A culturing step of culturing the three-dimensional liver tissue structure according to any one of [11] to [18] in a state in which the test compound is contacted;
Evaluation of the hepatotoxicity of the compound, wherein the presence or absence of hepatic toxicity of the test compound is evaluated using the survival rate or albumin producing ability of the hepatocytes in the three-dimensional liver tissue structure after the culturing step as an index. Method.
[20] The method for evaluating the hepatotoxicity of the compound according to [19], wherein all hepatocytes contained in the three-dimensional liver tissue structure have a common genotype of at least one drug metabolizing enzyme.

本発明によれば、充分な厚みを備えており、アルブミン産生能の高い立体的肝臓組織構造体を提供することができる。また、得られた立体的肝臓組織構造体は、化合物の肝毒性の評価に用いることができる。   According to the present invention, a three-dimensional liver tissue structure having a sufficient thickness and having a high albumin producing ability can be provided. Moreover, the obtained three-dimensional liver tissue structure can be used for evaluation of the hepatotoxicity of the compound.

図1は、実施例1において構築した細胞構造体の、培養15日目のパラフィン包埋切片のHE染色像である。FIG. 1 is an HE-stained image of a paraffin-embedded section on the 15th day of culture of the cell structure constructed in Example 1. 図2は、実施例1において構築した細胞構造体の、培養11日目の透過光像である。FIG. 2 is a transmitted light image of the cell structure constructed in Example 1 on the 11th day of culture. 図3は、実施例1において構築した細胞構造体の、培養開始から1、3、5、7、9、11、13、及び15日目に回収した各培養上清中のアルブミン量(ng/mL)を経時的に測定した結果を示した図である。FIG. 3 shows the amount of albumin (ng / ng) in each culture supernatant collected on days 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, and 15 of the cell structure constructed in Example 1 from the start of culture. It is the figure which showed the result of having measured mL) with time.

<立体的肝臓組織構造体>
本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、少なくとも肝細胞を含み、2以上の細胞層が厚み方向に積層されていることを特徴とする。なお、本発明及び本明細書において、「立体的肝臓組織構造体」とは、少なくとも肝細胞を含む立体的な細胞集合体を意味し、「立体的肝臓組織構造体の厚み」とは、当該構造体の自重方向の長さを意味する。自重方向とは、重力のかかる方向であり、厚み方向ともいう。
<Three-dimensional liver tissue structure>
The three-dimensional liver tissue structure according to the present invention includes at least hepatocytes, and two or more cell layers are laminated in the thickness direction. In the present invention and the present specification, the “three-dimensional liver tissue structure” means a three-dimensional cell aggregate including at least hepatocytes, and the “thickness of the three-dimensional liver tissue structure” It means the length of the structure in its own weight direction. The self-weight direction is a direction in which gravity is applied and is also referred to as a thickness direction.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体を構成する肝細胞としては、動物の肝臓から採取された初代肝細胞であってもよく、初代肝細胞を培養した細胞であってもよく、初代肝細胞を株化した培養細胞株であってもよく、幹細胞から人工的に分化させた肝芽細胞であってもよい。初代肝細胞としては、PXB Cellの様な初代ヒト肝細胞が挙げられる。培養細胞株としては、HepG2の様な不活化された肝がん細胞由来の細胞株が挙げられる。肝芽細胞へ分化させる幹細胞としては、胚性幹細胞(ES細胞)、誘導多能性幹細胞細胞(iPS細胞)、間葉系幹細胞等が挙げられる。本発明に係る立体的肝臓組織構造体に含まれる肝細胞としては、初代肝細胞や肝芽細胞のように、非がん性細胞であることが好ましく、扱いの簡便性からPXB Cellがより好ましい。本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、充分な厚みを有しており、このため、構造体当たりに含まる肝細胞の量が多く、そのため、充分なアルブミン産生能を備えることが期待できる。なお、非がん性細胞とは、がん化していない細胞、すなわち、無限の増殖能を獲得していない細胞を意味する。   The hepatocytes constituting the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may be primary hepatocytes collected from the liver of an animal, cells cultured from primary hepatocytes, or primary hepatocytes. May be a cultured cell line that is established as a stock cell, or hepatoblasts artificially differentiated from stem cells. Primary hepatocytes include primary human hepatocytes such as PXB Cell. Examples of the cultured cell line include inactivated hepatoma cell-derived cell lines such as HepG2. Examples of stem cells that are differentiated into hepatoblasts include embryonic stem cells (ES cells), induced pluripotent stem cells (iPS cells), mesenchymal stem cells, and the like. The hepatocytes contained in the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention are preferably non-cancerous cells, such as primary hepatocytes and hepatoblasts, and PXB Cell is more preferable in terms of ease of handling. . The three-dimensional liver tissue structure according to the present invention has a sufficient thickness. Therefore, the amount of hepatocytes contained per structure is large, and therefore it can be expected to have a sufficient albumin producing ability. . In addition, a non-cancerous cell means the cell which is not cancerous, ie, the cell which has not acquired infinite proliferation ability.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体に含まれる肝細胞は、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。例えば、本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、肝機能に関与するタンパク質の遺伝子型が異なる複数の肝細胞を含有していてもよい。また、逆に、本発明に係る立体的肝臓組織構造体に含まれている全ての肝細胞が、肝機能に関与するタンパク質の遺伝子型が同一であってもよい。肝機能に関与するタンパク質としては、例えば、薬物代謝酵素が挙げられる。   The hepatocytes contained in the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may be one type or two or more types. For example, the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may contain a plurality of hepatocytes having different genotypes of proteins involved in liver function. Conversely, all hepatocytes contained in the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may have the same genotype of a protein involved in liver function. Examples of proteins involved in liver function include drug metabolizing enzymes.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体を構成する肝細胞は、いずれの動物の肝臓に由来する細胞であってもよい。例えば、ヒト、サル、イヌ、ネコ、ウサギ、ブタ、ウシ、マウス、ラット等の動物に由来する肝細胞を用いることができる。   The hepatocytes constituting the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may be cells derived from the liver of any animal. For example, hepatocytes derived from animals such as humans, monkeys, dogs, cats, rabbits, pigs, cows, mice and rats can be used.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、肝細胞のみから構築されていてもよく、肝細胞以外の細胞を含んでいてもよい。肝細胞以外の細胞を含む場合、立体的肝臓組織構造体を構成する全細胞に対する肝細胞の存在比(細胞数比、割合(%))は特に限定されるものではないが、安定的に組織を形成し、かつ形成された立体的肝臓組織構造体が肝機能を発揮する観点から、立体的肝臓組織構造体を構成する全細胞の少なくとも40%が肝細胞であることが好ましく、50%以上が肝細胞であることがより好ましく、75%以上が肝細胞であることがさらに好ましく、80%以上が肝細胞であることがよりさらに好ましい。   The three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may be constructed only from hepatocytes or may contain cells other than hepatocytes. When cells other than hepatocytes are included, the abundance ratio of the hepatocytes to the total cells constituting the three-dimensional liver tissue structure (cell number ratio, ratio (%)) is not particularly limited, but stable tissue And the formed three-dimensional liver tissue structure exerts liver function, at least 40% of all cells constituting the three-dimensional liver tissue structure are preferably hepatocytes, and more than 50% Are more preferably hepatocytes, more preferably 75% or more are hepatocytes, and even more preferably 80% or more are hepatocytes.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体に含まれる肝細胞以外の細胞は、特に限定されるものではない。肝細胞以外の細胞としては、成熟した体細胞であってもよく、幹細胞のような未分化な細胞であってもよい。体細胞としては、例えば、神経細胞、樹状細胞、免疫細胞、血管内皮細胞、リンパ管内皮細胞、線維芽細胞、上皮細胞、心筋細胞、膵島細胞、平滑筋細胞、骨細胞、肺胞上皮細胞、脾臓細胞等が挙げられる。幹細胞としては、ES細胞、iPS細胞、間葉系幹細胞等が挙げられる。また、立体的肝臓組織構造体に含まれる肝細胞以外の細胞は、正常細胞であってもよく、がん細胞のようにいずれかの細胞機能が亢進又は抑制されている細胞であってもよい。なお、がん細胞とは、体細胞から派生して無限の増殖能を獲得した細胞である。   Cells other than the hepatocytes contained in the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention are not particularly limited. The cells other than hepatocytes may be mature somatic cells or undifferentiated cells such as stem cells. Examples of somatic cells include nerve cells, dendritic cells, immune cells, vascular endothelial cells, lymphatic endothelial cells, fibroblasts, epithelial cells, cardiomyocytes, islet cells, smooth muscle cells, bone cells, alveolar epithelial cells And spleen cells. Stem cells include ES cells, iPS cells, mesenchymal stem cells, and the like. The cells other than the hepatocytes contained in the three-dimensional liver tissue structure may be normal cells, or may be cells in which any cell function is enhanced or suppressed, such as cancer cells. . A cancer cell is a cell derived from a somatic cell and having acquired unlimited proliferation ability.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体に含まれる細胞(肝細胞を含む。)は、動物から採取された細胞であってもよく、動物から採取された細胞を培養した細胞であってもよく、動物から採取された細胞に各種処理を施した細胞であってもよく、培養細胞株であってもよい。動物から採取された細胞の場合、採取部位は特に限定されず、骨、筋肉、内臓、神経、脳、骨、皮膚、血液などに由来する体細胞であってもよく、生殖細胞であってもよく、胚性幹細胞(ES細胞)であってもよい。また、本発明に係る立体的肝臓組織構造体を構成する細胞が由来する生物種は特に限定されるものではなく、例えば、ヒト、サル、イヌ、ネコ、ウサギ、ブタ、ウシ、マウス、ラット等の動物に由来する細胞を用いることができる。動物から採取された細胞を培養した細胞としては、初代培養細胞であってもよく、継代培養細胞であってもよい。また、各種処理を施した細胞としては、iPS細胞や、分化誘導後の細胞が挙げられる。また、本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、同種の生物種由来の細胞のみから構成されていてもよく、複数種類の生物種由来の細胞により構成されていてもよい。   The cells (including hepatocytes) contained in the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may be cells collected from animals, or may be cells obtained by culturing cells collected from animals. A cell obtained by subjecting cells collected from an animal to various treatments or a cultured cell line may be used. In the case of cells collected from animals, the collection site is not particularly limited, and may be somatic cells derived from bone, muscle, viscera, nerves, brain, bone, skin, blood, etc., or germ cells. It may be an embryonic stem cell (ES cell). The biological species from which the cells constituting the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention are not particularly limited, and examples thereof include humans, monkeys, dogs, cats, rabbits, pigs, cows, mice, rats, and the like. Cells derived from these animals can be used. A cell obtained by culturing a cell collected from an animal may be a primary cultured cell or a subcultured cell. Examples of cells that have been subjected to various treatments include iPS cells and cells after differentiation induction. Moreover, the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may be composed only of cells derived from the same species, or may be composed of cells derived from a plurality of species.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体に含まれる肝細胞以外の細胞は、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。形成された立体的肝臓組織構造体のアルブミン産生能がより長期間安定して得られる点から、本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、肝細胞と間葉系幹細胞を含むことが好ましい。立体的肝臓組織構造体が間葉系幹細胞を含む場合、間葉系幹細胞の共存により充分な効果が得られるため、立体的肝臓組織構造体を構成する全細胞に占める間葉系幹細胞の存在比は、10〜60%が好ましく、10〜40%がより好ましく、15〜30%がさらに好ましい。   The cells other than the hepatocytes contained in the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may be one type or two or more types. The three-dimensional liver tissue structure according to the present invention preferably includes hepatocytes and mesenchymal stem cells from the viewpoint that the albumin producing ability of the formed three-dimensional liver tissue structure can be stably obtained for a longer period of time. When a three-dimensional liver tissue structure contains mesenchymal stem cells, a sufficient effect can be obtained by the coexistence of mesenchymal stem cells, so the abundance ratio of mesenchymal stem cells in all cells constituting the three-dimensional liver tissue structure Is preferably 10 to 60%, more preferably 10 to 40%, and still more preferably 15 to 30%.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、間質を構成する細胞(間質細胞)を含んでいてもよい。間質細胞の存在下で肝細胞から組織構造体を構築することにより、より均質的な構造体を得ることができる。また、間質細胞を共存させて構築した立体的肝臓組織構造体は、アルブミン産生能力をより長期間維持することができる。アルブミン産生能力がより長期間維持できる理由は明らかではないが、間質細胞と共存することにより、立体的肝臓組織構造体中の肝細胞が、動物の体内の肝臓組織の環境に近い状態で存在できるためと推察される。   The three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may include cells constituting the stroma (stromal cells). A more homogeneous structure can be obtained by constructing a tissue structure from hepatocytes in the presence of stromal cells. In addition, a three-dimensional liver tissue structure constructed in the presence of stromal cells can maintain albumin production ability for a longer period. The reason why albumin production ability can be maintained for a longer period is unclear, but by coexisting with stromal cells, hepatocytes in the three-dimensional liver tissue structure exist in a state close to the environment of the liver tissue in the animal body It is assumed that it is possible.

間質細胞としては、例えば、内皮細胞、繊維芽細胞、神経細胞、樹状細胞、マクロファージ、肥満細胞、上皮細胞、心筋細胞、肝細胞、膵島細胞、組織幹細胞、平滑筋細胞等が挙げられる。本発明に係る立体的肝臓組織構造体に含まれる間質細胞は、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。   Examples of stromal cells include endothelial cells, fibroblasts, nerve cells, dendritic cells, macrophages, mast cells, epithelial cells, cardiomyocytes, hepatocytes, pancreatic islet cells, tissue stem cells, smooth muscle cells and the like. The stromal cells contained in the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may be one type or two or more types.

血管網構造やリンパ管網構造は、立体的肝臓組織構造体の増殖及び生体に類似した機能の発現に重要であると考えられる。このため、本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、脈管網構造を備えるものが好ましい。すなわち、本発明に係る立体的肝臓組織構造体としては、脈管を形成していない細胞の積層体の内部に、リンパ管及び/又は血管等の脈管網構造が三次元的に構築され、より生体内に近い組織を構築しているものが好ましい。脈管網構造は、立体的肝臓組織構造体の内部にのみ形成されていてもよく、少なくともその一部が立体的肝臓組織構造体の表面又は底面に露出されるように形成されていてもよい。なお、本発明及び本願明細書において、「脈管網構造」とは、生体組織における血管網やリンパ管網のような、網状の構造を指す。   The vascular network structure and the lymphatic network structure are considered to be important for the growth of a three-dimensional liver tissue structure and the expression of a function similar to a living body. For this reason, the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention preferably has a vascular network structure. That is, as a three-dimensional liver tissue structure according to the present invention, a vascular network structure such as a lymphatic vessel and / or a blood vessel is three-dimensionally constructed in a laminated body of cells that do not form a vascular vessel, What has constructed | assembled the structure | tissue closer to a living body is preferable. The vascular network structure may be formed only inside the three-dimensional liver tissue structure, or may be formed so that at least a part thereof is exposed on the surface or bottom surface of the three-dimensional liver tissue structure. . In the present invention and the present specification, the “vascular network structure” refers to a network structure such as a vascular network or a lymphatic network in a living tissue.

脈管網構造は、間質細胞として脈管を構成する内皮細胞を含むことにより形成させることができる。本発明に係る立体的肝臓組織構造体に含まれる内皮細胞としては、血管内皮細胞であってもよく、リンパ管内皮細胞であってもよい。また、血管内皮細胞とリンパ管内皮細胞との両方を含んでいてもよい。   The vascular network structure can be formed by including endothelial cells constituting the vasculature as stromal cells. The endothelial cells contained in the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may be vascular endothelial cells or lymphatic endothelial cells. Further, both vascular endothelial cells and lymphatic endothelial cells may be included.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体中の内皮細胞の数は、脈管網構造が形成されるのに充分な数であれば特に限定されるものではなく、立体的肝臓組織構造体の大きさや、内皮細胞や内皮細胞以外の細胞の細胞種等を考慮して適宜決定することができる。例えば、本発明に係る立体的肝臓組織構造体を構成する全細胞に対する内皮細胞の存在比(細胞数比)を0.1%以上に設定することによって、脈管網構造が形成された立体的肝臓組織構造体を調製できる。立体的肝臓組織構造体を構成する全細胞に占める内皮細胞の存在比は、10.0%以上であることが好ましく、10〜60%であることがより好ましく、30〜60%であることがさらに好ましい。   The number of endothelial cells in the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention is not particularly limited as long as it is sufficient to form a vascular network structure. In addition, it can be appropriately determined in consideration of the cell types of endothelial cells and cells other than endothelial cells. For example, a three-dimensional structure in which a vascular network structure is formed by setting the abundance ratio (number ratio) of endothelial cells to the total cells constituting the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention to 0.1% or more. Liver tissue structures can be prepared. The abundance ratio of endothelial cells in all cells constituting the three-dimensional liver tissue structure is preferably 10.0% or more, more preferably 10 to 60%, and more preferably 30 to 60%. Further preferred.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体が脈管網構造を備える場合、肝細胞と脈管を構成する内皮細胞以外の他の細胞を含有していてもよい。当該他の細胞としては、肝細胞の機能や内皮細胞による脈管網形成を阻害しないものであれば特に限定されるものではない。例えば、当該他の細胞としては、内皮細胞が本来の機能及び形状を保持する脈管網を形成しやすいことから、生体内において脈管の周辺組織を構成する細胞であることが好ましい。さらに、生体内の肝臓組織とより近似させられることから、内皮細胞以外の細胞として少なくとも繊維芽細胞を含む立体的肝臓組織構造体がより好ましく、血管内皮細胞と繊維芽細胞とを含む立体的肝臓組織構造体、リンパ管内皮細胞と繊維芽細胞とを含む立体的肝臓組織構造体、又は血管内皮細胞とリンパ管内皮細胞と繊維芽細胞とを含む立体的肝臓組織構造体がさらに好ましい。なお、立体的肝臓組織構造体に含まれる内皮細胞以外の細胞としては、内皮細胞と同種の生物種由来の細胞であってもよく、異種の生物種由来の細胞であってもよい。また、立体的肝臓組織構造体に含まれる内皮細胞以外の細胞は、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。   When the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention has a vascular network structure, it may contain hepatocytes and other cells than the endothelial cells constituting the vasculature. The other cells are not particularly limited as long as they do not inhibit the function of hepatocytes or the formation of a vascular network by endothelial cells. For example, the other cell is preferably a cell that constitutes a tissue surrounding the vascular in vivo because the endothelial cell easily forms a vascular network that retains its original function and shape. Furthermore, a three-dimensional liver tissue structure including at least fibroblasts as cells other than endothelial cells is more preferable because it can be more closely approximated to liver tissue in vivo, and a three-dimensional liver including vascular endothelial cells and fibroblasts is more preferable. More preferred is a tissue structure, a three-dimensional liver tissue structure containing lymphatic endothelial cells and fibroblasts, or a three-dimensional liver tissue structure containing vascular endothelial cells, lymphatic endothelial cells and fibroblasts. The cells other than the endothelial cells contained in the three-dimensional liver tissue structure may be cells derived from the same species as the endothelial cells or cells derived from different species. Moreover, the number of cells other than the endothelial cells contained in the three-dimensional liver tissue structure may be one, or two or more.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、肝細胞が構造体内部全体に散在している構造体であってもよく、肝細胞が特定の細胞層にのみ存在している構造体であってもよい。当該立体的肝臓組織構造体において、肝細胞を含む細胞層(肝細胞層)は、1層のみであってもよく、2層以上であってもよい。   The three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may be a structure in which hepatocytes are scattered throughout the structure, or a structure in which hepatocytes are present only in a specific cell layer. Also good. In the three-dimensional liver tissue structure, the cell layer (hepatocyte layer) containing hepatocytes may be only one layer or two or more layers.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体の大きさや形状は、特に限定されるものではない。より生体内の組織に形成された脈管と近い状態の脈管網構造が形成可能であり、より精度の高い評価が可能であることから、当該立体的肝臓組織構造体の厚さは、5μm以上が好ましく、50μm以上がより好ましく、100μm以上がさらに好ましく、150μm以上がよりさらに好ましい。当該立体的肝臓組織構造体の厚さとしては、500μm以下が好ましく、400μm以下がより好ましく、300μm以下がさらに好ましい。本発明に係る立体的肝臓組織構造体の細胞層の数としては、2〜60層程度が好ましく、5〜60層程度がより好ましく、10〜60層程度がさらに好ましい。   The size and shape of the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention are not particularly limited. Since the vascular network structure in a state closer to the vasculature formed in the tissue in the living body can be formed and more accurate evaluation is possible, the thickness of the three-dimensional liver tissue structure is 5 μm. The above is preferable, 50 μm or more is more preferable, 100 μm or more is further preferable, and 150 μm or more is more preferable. The thickness of the three-dimensional liver tissue structure is preferably 500 μm or less, more preferably 400 μm or less, and even more preferably 300 μm or less. The number of cell layers of the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention is preferably about 2 to 60 layers, more preferably about 5 to 60 layers, and further preferably about 10 to 60 layers.

なお、立体的肝臓組織構造体を構成する細胞層数は、三次元構造を構成する細胞の総数を、1層当たりの細胞数(1層を構成するために必要な細胞数)で除することにより測定される。1層当たりの細胞数は、立体的肝臓組織構造体を構成させる際に使用する細胞培養容器に、予め細胞をコンフルエントになるように平面的に培養して調べることができる。具体的には、ある細胞培養容器に形成された立体的肝臓組織構造体の細胞層数は、当該立体的肝臓組織構造体を構成する全細胞数を計測し、当該細胞培養容器の1層当たりの細胞数で除することにより算出できる。   The number of cell layers constituting the three-dimensional liver tissue structure is obtained by dividing the total number of cells constituting the three-dimensional structure by the number of cells per layer (the number of cells necessary for constituting one layer). Measured by The number of cells per layer can be examined by culturing the cells in advance in a flat manner so as to be confluent in a cell culture container used when forming a three-dimensional liver tissue structure. Specifically, the number of cell layers of a three-dimensional liver tissue structure formed in a certain cell culture container is determined by measuring the total number of cells constituting the three-dimensional liver tissue structure, and per one layer of the cell culture container. It can be calculated by dividing by the number of cells.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体を構成する細胞数は、特に限定されるものではなく、構築する立体的肝臓組織構造体の厚み、形状、構築に使用する細胞培養容器の大きさ等を考慮して適宜決定される。例えば、本発明に係る立体的肝臓組織構造体を構成する全細胞数は、1.0×10個以上とすることができ、1.2×10個以上が好ましく、1.0×10個以上がより好ましく、1.0×10個以上がさらに好ましい。本発明に係る立体的肝臓組織構造体を構成する全細胞数の上限値としては、特に限定されるものではなく、例えば、1.0×1012個とすることができる。 The number of cells constituting the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention is not particularly limited, and the thickness and shape of the three-dimensional liver tissue structure to be constructed, the size of the cell culture container used for the construction, etc. It is determined as appropriate in consideration. For example, the total number of cells constituting the three-dimensional liver tissue structure of the present invention may be a 1.0 × 10 5 or more, preferably 1.2 × 10 5 or more, 1.0 × 10 6 or more are more preferable, and 1.0 × 10 7 or more are more preferable. The upper limit of the total number of cells constituting the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention is not particularly limited, and can be, for example, 1.0 × 10 12 cells.

一般的に、本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、細胞培養容器中に構築される。当該細胞培養容器としては、立体的肝臓組織構造体の構築が可能であり、かつ構築された立体的肝臓組織構造体の培養が可能な容器であれば特に限定されるものではない。当該細胞培養容器としては、具体的には、ディッシュ、セルカルチャーインサート(例えば、Transwell(登録商標)インサート、Netwell(登録商標)インサート、Falcon(登録商標)セルカルチャーインサート、Millicell(登録商標)セルカルチャーインサート等)、チューブ、フラスコ、ボトル、プレート等が挙げられる。本発明に係る立体的肝臓組織構造体の構築においては、当該立体的肝臓組織構造体を用いた評価をより適正に行うことができるため、ディッシュ又は各種セルカルチャーインサートが好ましい。   Generally, the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention is constructed in a cell culture container. The cell culture vessel is not particularly limited as long as it can construct a three-dimensional liver tissue structure and can culture the constructed three-dimensional liver tissue structure. Specific examples of the cell culture container include dishes, cell culture inserts (eg, Transwell (registered trademark) insert, Netwell (registered trademark) insert, Falcon (registered trademark) cell culture insert, Millicell (registered trademark) cell culture). Inserts, etc.), tubes, flasks, bottles, plates and the like. In the construction of the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention, dish or various cell culture inserts are preferable because evaluation using the three-dimensional liver tissue structure can be performed more appropriately.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、肝細胞を含む多層の細胞層からなる構造体であればよく、その構築方法は特に限定されるものではない。例えば、一層ずつ構築して順次積層させて構築する方法であってもよく、2層以上の細胞層を一度に構築する方法であってもよく、両構築方法を適宜組み合わせて多層の細胞層を構築する方法であってもよい。また、本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、各細胞層を構成する細胞種が層ごとに異なる多層構造体であってもよく、各細胞層を構成する細胞種が、構造体の全層で共通するものであってもよい。例えば、細胞種毎に層を形成し、この細胞層を順次積層させることによって構築する方法であってもよく、複数種類の細胞を混合した細胞混合液を予め調製し、この細胞混合液から多層構造の立体的肝臓組織構造体を一度に構築する方法であってもよい。   The three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may be a structure composed of multiple cell layers including hepatocytes, and the construction method is not particularly limited. For example, it may be a method of constructing one layer at a time and sequentially laminating it, or a method of constructing two or more cell layers at a time, and combining the two construction methods as appropriate to form a multilayer cell layer. It may be a method of construction. Further, the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention may be a multilayer structure in which the cell types constituting each cell layer are different for each layer, and the cell types constituting each cell layer are all of the structure. The layers may be common. For example, a method may be used in which a layer is formed for each cell type and the cell layers are sequentially stacked. A cell mixture solution in which a plurality of types of cells are mixed is prepared in advance, and a multilayer is prepared from the cell mixture solution It may be a method of constructing a three-dimensional liver tissue structure of a structure at a time.

一層ずつ構築して順次積層させて構築する方法としては、例えば、特許第4919464号公報に記載されている方法、すなわち、細胞層を形成する工程と、形成された細胞層をECM(細胞外マトリックス)の成分を含有する溶液に接触させる工程と、を交互に繰り返すことにより、連続的に細胞層を積層する方法が挙げられる。例えば、当該方法を行うに際し、予め、立体的肝臓組織構造体を構成する全ての細胞を混合した細胞混合物を調製しておき、この細胞混合物によって各細胞層を形成することによって、構造体全体に脈管網構造が形成されており、かつ肝細胞が構造体全体に散在している立体的肝臓組織構造体が構築できる。また、各細胞層を、細胞種ごとに形成することによって、内皮細胞からなる層にのみ脈管網構造が形成されており、肝細胞が特定の細胞層にのみ存在している立体的肝臓組織構造体が構築できる。   As a method of constructing one layer at a time and sequentially laminating, for example, a method described in Japanese Patent No. 4919464, that is, a step of forming a cell layer, and the formed cell layer is converted into an ECM (extracellular matrix). And a step of contacting the solution containing the component (1) and the step of alternately laminating the cell layers. For example, when performing the method, a cell mixture in which all cells constituting the three-dimensional liver tissue structure are mixed is prepared in advance, and each cell layer is formed by this cell mixture. A three-dimensional liver tissue structure in which a vascular network structure is formed and hepatocytes are scattered throughout the structure can be constructed. In addition, by forming each cell layer for each cell type, a vascular network structure is formed only in the layer composed of endothelial cells, and a three-dimensional liver tissue in which hepatocytes are present only in a specific cell layer A structure can be constructed.

また、例えば、上記方法を行うに際し、予め、間質細胞と間葉系幹細胞を含む層を構成する全ての細胞を混合した細胞混合物と、肝細胞を含む層を構成する全ての細胞を混合した細胞混合物とを、それぞれ別個に調製しておき、まず、間質細胞等を含む細胞混合物を順次積層することによって単層又は多層から構成される細胞層を構成した後、当該細胞層の上に半透膜を載せ、この半透膜の上に肝細胞を含む細胞混合物を積層して細胞層を構成することもできる。これにより、間質細胞を含む細胞層全体に脈管網構造が形成されており、かつ肝細胞が半透膜で間質細胞とは仕切られた層にのみ存在している細胞構造体が構築できる。   In addition, for example, when performing the above method, a cell mixture in which all cells constituting a layer containing stromal cells and mesenchymal stem cells are mixed in advance with all cells constituting a layer containing hepatocytes. Each cell mixture is prepared separately. First, a cell layer composed of a single layer or multiple layers is constructed by sequentially laminating a cell mixture containing stromal cells and the like, and then the cell mixture is formed on the cell layer. A cell layer can be formed by placing a semipermeable membrane and laminating a cell mixture containing hepatocytes on the semipermeable membrane. As a result, a vascular network structure is formed in the entire cell layer including stromal cells, and a cell structure in which hepatocytes exist only in a layer separated from the stromal cells by a semipermeable membrane is constructed. it can.

2層以上の細胞層を一度に構築する方法としては、例えば、特許第5850419号公報に記載されている方法が挙げられる。当該方法は、予め細胞の表面全体をインテグリンが結合するアルギニン−グリシン−アスパラギン酸(RGD)配列を含む高分子と前記RGD配列を含む高分子と相互作用をする高分子によって被覆しておき、この接着膜で被覆された被覆細胞を細胞培養容器に収容した後、遠心処理等によって被覆細胞同士を集積させることにより、多層の細胞層からなる立体的肝臓組織構造体を構築する方法である。例えば、当該方法を行うに際し、予め、立体的肝臓組織構造体を構成する全ての細胞を混合した細胞混合物を調製しておき、この細胞混合物に接着性成分を添加することによって調製された被覆細胞を用いる。これにより、1度の遠心処理によって、構造体全体に肝細胞が散在する立体的肝臓組織構造体が構築できる。また、例えば、間葉系幹細胞を被覆した被覆細胞と、内皮細胞を被覆した被覆細胞と、繊維芽細胞を被覆した被覆細胞と、動物から採取された肝臓組織に含まれている細胞群を被覆した被覆細胞とを、それぞれ別個に調製し、繊維芽細胞の被覆細胞からなる多層を形成させた後、その上に内皮細胞の被覆細胞からなる1層を積層させ、さらにその上に繊維芽細胞の被覆細胞からなる多層を積層させ、さらにその上にと間葉系幹細胞を被覆した被覆細胞からなる1層を積層させ、さらにその上に肝細胞を含む細胞の被覆細胞からなる1層を積層させる。これにより、厚みのある繊維芽細胞層に挟まれた脈管網構造を備え、かつ天面に肝細胞を含む層を間葉系幹細胞と接触した状態で備える立体的肝臓組織構造体が構築できる。   Examples of a method for constructing two or more cell layers at a time include the method described in Japanese Patent No. 5850419. In this method, the entire cell surface is previously coated with a polymer containing an arginine-glycine-aspartic acid (RGD) sequence to which integrin binds and a polymer interacting with the polymer containing the RGD sequence. This is a method for constructing a three-dimensional liver tissue structure composed of multiple cell layers by storing coated cells coated with an adhesive film in a cell culture container and then accumulating the coated cells by centrifugation or the like. For example, when performing the method, a coated cell prepared by preparing a cell mixture in which all the cells constituting the three-dimensional liver tissue structure are mixed and adding an adhesive component to the cell mixture. Is used. Thus, a three-dimensional liver tissue structure in which hepatocytes are scattered throughout the entire structure can be constructed by a single centrifugation process. In addition, for example, coated cells coated with mesenchymal stem cells, coated cells coated with endothelial cells, coated cells coated with fibroblasts, and a group of cells contained in liver tissue collected from animals The coated cells were prepared separately, and a multi-layer consisting of fibroblast-coated cells was formed, and then a single layer consisting of endothelial cell-coated cells was laminated thereon, and fibroblasts were further formed thereon. A multi-layer consisting of coated cells is laminated, and a single layer consisting of coated cells coated with mesenchymal stem cells is laminated thereon, and a single layer consisting of coated cells of cells containing hepatocytes is further laminated thereon. Let As a result, a three-dimensional liver tissue structure having a vascular network structure sandwiched between thick fibroblast layers and a layer containing hepatocytes on the top surface in contact with mesenchymal stem cells can be constructed. .

また、例えば、内皮細胞を被覆した被覆細胞と、繊維芽細胞を被覆した被覆細胞と、間葉系幹細胞を被覆した被覆細胞と、肝細胞を被覆した被覆細胞とを、それぞれ別個に調製し、繊維芽細胞の被覆細胞から多層を形成させた後、その上に内皮細胞の被覆細胞から形成される1層を積層させ、さらにその上に繊維芽細胞の被覆細胞から形成される多層を積層させ、さらにその上に間葉系幹細胞の被覆細胞から形成される1層を積層させ、さらにその上に半透膜を置き、この半透膜の上に肝細胞を含む細胞の被覆細胞から形成される1層を積層させることもできる。これにより、厚みのある繊維芽細胞層に挟まれた脈管網構造を備え、かつ繊維芽細胞層や間葉系幹細胞層と半透膜で仕切られた状態で肝細胞を含む層を備える立体的肝臓組織構造体が構築できる。   In addition, for example, coated cells coated with endothelial cells, coated cells coated with fibroblasts, coated cells coated with mesenchymal stem cells, and coated cells coated with hepatocytes are prepared separately, After a multilayer is formed from fibroblast-coated cells, a single layer formed from endothelial cell-coated cells is stacked thereon, and a multilayer formed from fibroblast-coated cells is further stacked thereon. Further, a layer formed from a mesenchymal stem cell-coated cell is further laminated thereon, a semipermeable membrane is further placed thereon, and a hepatocyte-containing cell-coated cell is formed on the semipermeable membrane. One layer can also be laminated. Thus, a three-dimensional structure comprising a vascular network structure sandwiched between thick fibroblast layers and a layer containing hepatocytes in a state of being separated from a fibroblast layer or a mesenchymal stem cell layer by a semipermeable membrane. A typical liver tissue structure can be constructed.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、下記(a)〜(c)の工程を有する方法により構築することもできる。当該方法により、簡便かつ安定的に立体的肝臓組織構造体を構築することができる。
(a)カチオン性緩衝液中で、細胞と細胞外マトリックス成分とを混合して混合物を得る工程と、
(b)前記工程(a)により得られた混合物を、細胞培養容器中に播種する工程と、
(c)前記工程(b)の後、前記細胞培養容器中の細胞混合物から液体成分を除去し、当該細胞培養容器中に細胞が多層に積層された細胞構造体を得る工程。
The three-dimensional liver tissue structure according to the present invention can also be constructed by a method having the following steps (a) to (c). By this method, a three-dimensional liver tissue structure can be constructed easily and stably.
(A) mixing a cell and an extracellular matrix component in a cationic buffer to obtain a mixture;
(B) seeding the mixture obtained by the step (a) in a cell culture vessel;
(C) A step of removing a liquid component from the cell mixture in the cell culture vessel after the step (b) to obtain a cell structure in which cells are laminated in the cell culture vessel.

工程(a)においては、細胞を、カチオン性物質を含む緩衝液(カチオン性緩衝液)及び細胞外マトリックス成分と混合し、この細胞混合物から細胞集合体を形成することにより、内部に大きな空隙が少ない立体的細胞組織を得ることができる。また、得られた立体的細胞組織は、比較的安定であるため、少なくとも数日間の培養が可能であり、かつ培地交換時にも組織が崩壊し難い。また、本発明においては、工程(b)において、細胞培養容器内に播種した細胞混合物を当該細胞培養容器内に沈降させることを含み得る。細胞混合物の沈降は、遠心分離等によって積極的に細胞を沈降させてもよく、自然沈降させてもよい。   In the step (a), a cell is mixed with a buffer solution containing a cationic substance (cationic buffer solution) and an extracellular matrix component, and a cell aggregate is formed from the cell mixture, whereby a large void is formed inside. Less steric cellular tissue can be obtained. In addition, since the obtained three-dimensional cell tissue is relatively stable, it can be cultured for at least several days, and the tissue is difficult to collapse even when the medium is changed. In the present invention, in the step (b), the cell mixture seeded in the cell culture container may be precipitated in the cell culture container. In sedimentation of the cell mixture, cells may be actively sedimented by centrifugation or the like, or may be spontaneously sedimented.

工程(a)において、細胞をさらに強電解質高分子と混合することが好ましい。細胞をカチオン性物質、強電解質高分子及び細胞外マトリックス成分と混合することにより、工程(b)において遠心分離等の細胞を積極的に集合させる処理を要することなく、自然沈降させた場合であっても、空隙が少なく厚みのある立体的細胞組織が得られる。   In step (a), it is preferable to further mix the cells with a strong electrolyte polymer. This is a case where the cells are naturally precipitated by mixing cells with a cationic substance, a strong electrolyte polymer and an extracellular matrix component without requiring a process such as centrifugation to actively collect cells in step (b). Even so, a thick three-dimensional cellular tissue can be obtained.

前記カチオン性緩衝液としては、例えば、トリス−塩酸緩衝液、トリス−マレイン酸緩衝液、ビス−トリス−緩衝液、又はHEPES等が挙げられる。当該カチオン性緩衝液中のカチオン性物質(例えば、トリス−塩酸緩衝液におけるトリス)の濃度及びpHは、細胞の生育及び細胞構造体の構築に悪影響を及ぼさない限り、特に限定されない。例えば、カチオン性緩衝液中のカチオン性物質の濃度は、10〜100mMとすることができ、40〜70mMであることが好ましく、50mMであることがより好ましい。また、当該カチオン性緩衝液のpHは、6.0〜8.0とすることができ、6.8〜7.8であることが好ましく、7.2〜7.6であることがより好ましい。   Examples of the cationic buffer include tris-hydrochloric acid buffer, tris-maleic acid buffer, bis-tris-buffer, and HEPES. The concentration and pH of the cationic substance (for example, Tris in Tris-HCl buffer) in the cationic buffer are not particularly limited as long as they do not adversely affect cell growth and cell structure construction. For example, the concentration of the cationic substance in the cationic buffer can be 10 to 100 mM, preferably 40 to 70 mM, and more preferably 50 mM. Further, the pH of the cationic buffer solution can be 6.0 to 8.0, preferably 6.8 to 7.8, and more preferably 7.2 to 7.6. .

前記強電解質高分子としては、例えば、ヘパリンや、コンドロイチン硫酸(例えば、コンドロイチン4−硫酸、コンドロイチン6−硫酸)、ヘパラン硫酸、デルマタン硫酸、ケラタン硫酸、ヒアルロン酸等のグリコサミノグリカン;デキストラン硫酸や、ラムナン硫酸、フコイダン、カラギナン、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、及びポリアクリル酸、又はこれらの誘導体等が挙げられるが、これらに限定されない。工程(a)において調製される混合物には、強電解質高分子を1種類のみ混合させてもよく、2種類以上を組み合わせて混合させてもよい。本発明に係る立体的肝臓組織構造体の構築においては、高分子電解質はグリコサミノグリカンであることが好ましい。また、ヘパリン、デキストラン硫酸、コンドロイチン硫酸、及びデルマタン硫酸のうち少なくとも1つを用いることがより好ましい。本発明で用いられる強電解質高分子はヘパリンであることがさらに好ましい。前記カチオン性緩衝液に混合する強電解質高分子の量は、細胞の生育及び細胞構造体の構築に悪影響を及ぼさない限り、特に限定されない。例えば、カチオン性緩衝液中の強電解質高分子の濃度は、0mg/mL超(0mg/mLより高く)1.0mg/mL未満とすることができ、0.025〜0.1mg/mLであることが好ましく、0.05〜0.1mg/mLであることがより好ましい。また、本発明においては、前記強電解質を混合せずに前記混合物を調整し、細胞構造体の構築を行うこともできる。   Examples of the strong electrolyte polymer include heparin, chondroitin sulfate (eg, chondroitin 4-sulfate, chondroitin 6-sulfate), heparan sulfate, dermatan sulfate, keratan sulfate, hyaluronic acid and other glycosaminoglycans; dextran sulfate, , Rhamnan sulfate, fucoidan, carrageenan, polystyrene sulfonic acid, polyacrylamide-2-methylpropane sulfonic acid, and polyacrylic acid, or derivatives thereof, but are not limited thereto. In the mixture prepared in the step (a), only one type of strong electrolyte polymer may be mixed, or two or more types may be combined and mixed. In the construction of the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention, the polyelectrolyte is preferably a glycosaminoglycan. More preferably, at least one of heparin, dextran sulfate, chondroitin sulfate, and dermatan sulfate is used. More preferably, the strong electrolyte polymer used in the present invention is heparin. The amount of the strong electrolyte polymer mixed with the cationic buffer is not particularly limited as long as it does not adversely affect the cell growth and the construction of the cell structure. For example, the concentration of the strong electrolyte polymer in the cationic buffer can be greater than 0 mg / mL (higher than 0 mg / mL) and less than 1.0 mg / mL, and is 0.025 to 0.1 mg / mL. It is preferably 0.05 to 0.1 mg / mL. In the present invention, the cell structure can also be constructed by adjusting the mixture without mixing the strong electrolyte.

前記細胞外マトリックス成分としては、例えば、コラーゲン、ラミニン、フィブロネクチン、ビトロネクチン、エラスチン、テネイシン、エンタクチン、フィブリリン、プロテオグリカン、又はこれらの改変体若しくはバリアント等が挙げられる。プロテオグリカンには、コンドロイチン硫酸プロテオグリカン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン、ケラタン硫酸プロテオグリカン、デルマタン硫酸プロテオグリカン等が挙げられる。工程(a)において調製される混合物には、細胞外マトリックス成分を1種類のみ混合させてもよく、2種類以上を組み合わせて混合させてもよい。本発明に係る立体的肝臓組織構造体の構築においては、コラーゲン、ラミニン、フィブロネクチンを用いることが好ましく、コラーゲンを用いることがより好ましい。細胞の生育及び細胞構造体の形成に悪影響を及ぼさない限り、上述の細胞外マトリックス成分の改変体及びバリアントを用いてもよい。前記カチオン性緩衝液に混合する細胞外マトリックス成分の量は、細胞の生育及び細胞構造体の構築に悪影響を及ぼさない限り、特に限定されない。例えば、カチオン性緩衝液中の細胞外マトリックス成分の濃度は、0mg/mL超(0mg/mLより高く)1.0mg/mL未満とすることができ、0.025〜0.1mg/mLであることが好ましく、0.05〜0.1mg/mLであることがより好ましい。   Examples of the extracellular matrix component include collagen, laminin, fibronectin, vitronectin, elastin, tenascin, entactin, fibrillin, proteoglycan, or a variant or variant thereof. Examples of proteoglycans include chondroitin sulfate proteoglycan, heparan sulfate proteoglycan, keratan sulfate proteoglycan, dermatan sulfate proteoglycan and the like. In the mixture prepared in the step (a), only one type of extracellular matrix component may be mixed, or two or more types may be mixed and mixed. In the construction of the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention, collagen, laminin, and fibronectin are preferably used, and collagen is more preferably used. As long as the growth of cells and the formation of cell structures are not adversely affected, the above-described extracellular matrix component variants and variants may be used. The amount of the extracellular matrix component mixed with the cationic buffer is not particularly limited as long as it does not adversely affect cell growth and cell structure construction. For example, the concentration of extracellular matrix components in the cationic buffer can be greater than 0 mg / mL (greater than 0 mg / mL) and less than 1.0 mg / mL, and is 0.025 to 0.1 mg / mL. It is preferably 0.05 to 0.1 mg / mL.

前記カチオン性緩衝液に混合する強電解質高分子と細胞外マトリックス成分の配合比は、1:2〜2:1である。本発明に係る立体的肝臓組織構造体の構築においては、強電解質高分子と細胞外マトリックス成分の配合比が、1:1.5〜1.5:1であることが好ましく、1:1であることがより好ましい。   The compounding ratio of the strong electrolyte polymer and the extracellular matrix component mixed in the cationic buffer is 1: 2 to 2: 1. In the construction of the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention, the compounding ratio of the strong electrolyte polymer and the extracellular matrix component is preferably 1: 1.5 to 1.5: 1, and 1: 1. More preferably.

工程(a)〜(c)を繰り返す、具体的には、工程(c)で得られた細胞構造体の上に、工程(b)として、工程(a)で調製した混合物を播種した後、工程(c)を行うことを繰り返すことにより、充分な厚みの細胞構造体を構築することができる。工程(c)で得られた細胞構造体の上に新たに播種する混合物の細胞組成は、既に構築されている細胞構造体を構成する細胞組成と同じであってもよく、異なっていてもよい。   Steps (a) to (c) are repeated. Specifically, after seeding the mixture prepared in step (a) as step (b) on the cell structure obtained in step (c), By repeating the step (c), a cell structure having a sufficient thickness can be constructed. The cell composition of the mixture newly seeded on the cell structure obtained in the step (c) may be the same as or different from the cell composition constituting the already constructed cell structure. .

工程(b)において播種される細胞数を調節することにより、工程(c)において積層される細胞層の厚みを調整できる。工程(b)において播種される細胞数が多いほど、工程(c)において積層される細胞層の数が多くなる。   By adjusting the number of cells seeded in the step (b), the thickness of the cell layer laminated in the step (c) can be adjusted. The greater the number of cells seeded in step (b), the greater the number of cell layers stacked in step (c).

例えば、まず、工程(a)において細胞としては血管内皮細胞のみを含む混合物を調製し、工程(b)及び(c)を行って細胞培養容器に5層の血管内皮細胞層からなる細胞構造体を得る。次いで、工程(a)として細胞として肝細胞のみを含む混合物を調製し、工程(b)及び(c)を行って細胞培養容器内の血管内皮細胞層の上に5層の肝細胞層を積層させる。さらに、工程(a)として細胞として間葉系幹細胞のみを含む混合物を調製し、工程(b)及び(c)を行って細胞培養容器内の肝細胞層の上に、2層の間葉系幹細胞を積層させる。これにより、血管内皮細胞層5層−肝細胞層5層−間葉系幹細胞層2層と細胞種毎に順番に層状に積層された細胞構造体が構築できる。
また、工程(a)において、血管内皮細胞層5層分の血管内皮細胞と間葉系幹細胞層2層分の間葉系幹細胞を全て混合した混合物を調製し、工程(b)及び(c)を行い、形成された多層の構造体の上に、同様にして調製した肝細胞層5層分の肝細胞を積層することによって、12層分の厚みを有し、血管網構造が構造体内部に散在している構造体の上に肝細胞層が積層された細胞構造体が構築できる。さらに、工程(a)において、血管内皮細胞層5層分の血管内皮細胞と間葉系幹細胞層2層分の間葉系幹細胞と肝細胞層5層分の肝細胞とを全て混合した混合物を調製し、工程(b)及び(c)を行うことにより、12層分の厚みを有し、肝細胞と間葉系幹細胞と血管網構造の両方が構造体内部にそれぞれ独立して散在している細胞構造体が構築できる。
For example, first, in step (a), a mixture containing only vascular endothelial cells is prepared as cells, and steps (b) and (c) are performed to form a cell structure comprising five vascular endothelial cell layers in a cell culture container. Get. Next, as a step (a), a mixture containing only hepatocytes as a cell is prepared, and steps (b) and (c) are performed to laminate five hepatocyte layers on the vascular endothelial cell layer in the cell culture container. Let Further, as a step (a), a mixture containing only mesenchymal stem cells is prepared as a cell, and steps (b) and (c) are performed to form a two-layer mesenchymal layer on the hepatocyte layer in the cell culture container. Stack stem cells. As a result, a cell structure in which the vascular endothelial cell layer 5 layers−the hepatocyte layer 5 layers−the mesenchymal stem cell layer 2 layers and the cell types stacked in order for each cell type can be constructed.
Further, in step (a), a mixture is prepared by mixing all vascular endothelial cells for five vascular endothelial cell layers and two mesenchymal stem cells for two mesenchymal stem cell layers, and steps (b) and (c). The hepatocytes for 5 hepatocyte layers prepared in the same manner are laminated on the multilayer structure thus formed, so that it has a thickness of 12 layers and the vascular network structure is inside the structure. A cell structure in which a hepatocyte layer is laminated on a structure scattered in the cell can be constructed. Furthermore, in the step (a), a mixture obtained by mixing all the vascular endothelial cells for the five vascular endothelial cell layers, the mesenchymal stem cells for the two mesenchymal stem cell layers, and the hepatocytes for the five hepatocyte layers is mixed. By preparing and carrying out steps (b) and (c), it has a thickness of 12 layers, and both hepatocytes, mesenchymal stem cells and vascular network structures are scattered independently inside the structure. Cell structures can be constructed.

工程(a)〜(c)を繰り返す場合に、工程(c)の後、工程(b)を行う前に、得られた細胞構造体を培養してもよい。培養に用いる培養培地の組成、培養温度、培養時間、培養時の大気組成等の培養条件は、当該細胞構造体を構成する細胞の培養に適した条件で行う。培養培地としては、例えば、D−MEM、E−MEM、MEMα、RPMI−1640、Ham’s F−12等が挙げられる。   When the steps (a) to (c) are repeated, the obtained cell structure may be cultured after the step (c) and before the step (b). The culture conditions such as the composition of the culture medium used for the culture, the culture temperature, the culture time, and the atmospheric composition during the culture are those suitable for culturing the cells constituting the cell structure. Examples of the culture medium include D-MEM, E-MEM, MEMα, RPMI-1640, Ham's F-12, and the like.

工程(a)の後に、(a’−1)得られた混合物から液体部分を除去し、細胞集合体を得る工程、及び(a’−2)細胞集合体を溶液に懸濁する工程を行い、工程(b)へ進んでもよい。上述の工程(a)〜(c)を実施することで所望の組織体を得ることができるが、工程(a)の後に(a’−1)及び(a’−2)を実施し、工程(b)を実施することで、より均質な組織体を得ることができる。   After step (a), (a′-1) removing the liquid portion from the obtained mixture to obtain cell aggregates, and (a′-2) suspending the cell aggregates in the solution are performed. The process may proceed to step (b). Although a desired tissue body can be obtained by performing the above-mentioned steps (a) to (c), (a′-1) and (a′-2) are performed after the step (a), and the steps By carrying out (b), a more homogeneous tissue can be obtained.

また、工程(a)の後に、前記工程(b)に代えて、下記工程(b’−1)及び(b’−2)を行ってもよい。本実施形態及び本願明細書において、「細胞粘稠体」とは、非特許文献3に記載されるようなゲル様の細胞集合体を指す。
(b’−1)工程(a)で得られた混合物を細胞培養容器内に播種した後、混合物から液体成分を除去し、細胞粘稠体を得る工程と、
(b’−2)細胞培養容器内に細胞粘稠体を溶媒に懸濁する工程。
Further, after the step (a), the following steps (b′-1) and (b′-2) may be performed instead of the step (b). In this embodiment and the present specification, “cell viscous body” refers to a gel-like cell aggregate as described in Non-Patent Document 3.
(B'-1) After seeding the mixture obtained in step (a) in a cell culture container, removing the liquid component from the mixture to obtain a cell viscous body;
(B′-2) A step of suspending a cell viscous body in a cell culture vessel in a solvent.

細胞懸濁液を調製するための溶媒としては、細胞に対する毒性がなく、増殖性や機能を損なわない溶媒であれば特に限定されず、水、緩衝液、細胞の培養培地等を用いることができる。当該緩衝液としては、例えば、リン酸生理食塩水(PBS)、HEPES、Hanks緩衝液等が挙げられる。培養培地としては、D−MEM、E−MEM、MEMα、RPMI−1640、Ham’s F−12等が挙げられる。   The solvent for preparing the cell suspension is not particularly limited as long as it is not toxic to cells and does not impair the growth and function, and water, buffer solution, cell culture medium, etc. can be used. . Examples of the buffer include phosphate physiological saline (PBS), HEPES, Hanks buffer, and the like. Examples of the culture medium include D-MEM, E-MEM, MEMα, RPMI-1640, Ham's F-12, and the like.

前記工程(c)に代えて、下記工程(c’)を行ってもよい。
(c’)播種した混合物から液体成分を除去し、基材上に細胞の層を形成する工程。
Instead of the step (c), the following step (c ′) may be performed.
(C ′) removing liquid components from the seeded mixture to form a cell layer on the substrate.

工程(c)及び(c’)における液体成分の除去処理の方法は、細胞の生育及び細胞構造体の構築に悪影響を及ぼさない限り、特に限定されず、液体成分と固体成分の懸濁物から液体成分を除去する方法として当業者に公知の手法により適宜行うことができる。当該手法としては、例えば、遠心分離処理、磁性分離処理、又はろ過処理等が挙げられる。例えば、細胞培養容器としてセルカルチャーインサートを用いた場合には、混合物を播種したセルカルチャーインサートを、10℃、400×gで1分間の遠心分離処理に供することによって、液体成分を除去することができる。   The method for removing the liquid component in the steps (c) and (c ′) is not particularly limited as long as it does not adversely affect the growth of the cell and the construction of the cell structure. From the suspension of the liquid component and the solid component. As a method of removing the liquid component, it can be appropriately performed by a method known to those skilled in the art. Examples of the technique include a centrifugal separation process, a magnetic separation process, and a filtration process. For example, when a cell culture insert is used as a cell culture container, the liquid component can be removed by subjecting the cell culture insert seeded with the mixture to a centrifugation treatment at 10 ° C. and 400 × g for 1 minute. it can.

本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、肝細胞が生体内の肝臓組織と同様に積層されているため、単層培養された肝細胞層よりも肝機能に優れている。特に、前記工程(a)〜(c)を含む製造方法により製造された立体的肝臓組織構造体は、厚みのある構造体とした場合でも、細胞層間に空隙が少なく、長期間安定して培養可能な構造体である。このため、本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、スフェロイド等の他の三次元組織の作成方法により構築された組織構造体よりも、肝機能に優れている。特に、間葉系幹細胞を含む立体的肝臓組織構造体は、アルブミン産生をはじめとする肝機能がより長期間維持可能である。本発明に係る立体的肝臓組織構造体のアルブミン産生量は、細胞構造体構築後から培養を開始して培養9日目の時点で、100ng/mL以上であることが好ましく、250ng/mL以上であることがより好ましく、500ng/mL以上であることがさらに好ましい。また、本発明に係る立体的肝臓組織構造体のアルブミン産生量は、細胞構造体構築後から培養を開始して培養11日目の時点で、100ng/mL以上であることが好ましく、250ng/mL以上であることがより好ましく、500ng/mL以上であることがさらに好ましい。なお、本発明に係る立体的肝臓組織構造体のアルブミン産生量は、例えば、当該立体的肝臓組織構造体の培養培地の上清中のアルブミン量を、ELISA法等の公知の手法により測定することにより求められる。   The three-dimensional liver tissue structure according to the present invention is superior in liver function to a hepatocyte layer cultured in a single layer because hepatocytes are stacked in the same manner as liver tissue in vivo. In particular, even when the three-dimensional liver tissue structure produced by the production method including the steps (a) to (c) has a thick structure, it has few voids between cell layers and is stably cultured for a long period of time. It is a possible structure. For this reason, the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention is superior in liver function to a tissue structure constructed by another three-dimensional tissue creation method such as spheroids. In particular, a three-dimensional liver tissue structure containing mesenchymal stem cells can maintain liver functions including albumin production for a longer period of time. The amount of albumin produced by the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention is preferably 100 ng / mL or more, more preferably 250 ng / mL or more at the time of the ninth day after culturing after the construction of the cell structure. More preferably, it is more preferably 500 ng / mL or more. In addition, the albumin production amount of the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention is preferably 100 ng / mL or more at the time of the 11th day after culturing after the construction of the cell structure, and 250 ng / mL. More preferably, it is more preferably 500 ng / mL or more. The amount of albumin produced by the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention is determined, for example, by measuring the amount of albumin in the supernatant of the culture medium of the three-dimensional liver tissue structure by a known method such as an ELISA method. Is required.

<化合物の肝毒性評価方法>
本発明に係る立体的肝臓組織構造体は、良好な肝機能が比較的長期間維持可能であるため、化合物の肝毒性の有無や強度を評価するツールとして好適である。本発明に係る立体的肝臓組織構造体を用いることにより、化合物の肝毒性についてより信頼性の高い評価をすることができる。また、この立体的肝臓組織構造体を用いた化合物の肝毒性評価方法を利用して、肝毒性を有する化合物のスクリーニングを行うこともできる。
<Method for evaluating hepatotoxicity of compound>
Since the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention can maintain a good liver function for a relatively long period of time, it is suitable as a tool for evaluating the presence and strength of a compound's liver toxicity. By using the three-dimensional liver tissue structure according to the present invention, it is possible to make a more reliable evaluation of the hepatotoxicity of the compound. In addition, a compound having hepatotoxicity can also be screened using the method for evaluating the hepatotoxicity of a compound using this three-dimensional liver tissue structure.

本発明に係る化合物の肝毒性評価方法(以下、「本発明に係る評価方法」ということがある。)は、具体的には、前記立体的肝臓組織構造体を、被検化合物を接触させた状態で培養する培養工程と、前記培養工程後の前記立体的肝臓組織構造体中の肝細胞の生存率又はアルブミン産生能を指標として、前記被検化合物の肝毒性の有無を評価する。立体的肝臓組織構造体と被検化合物の接触は、立体的肝臓組織構造体の培養培地に被検化合物を添加することにより行うことができる。   Specifically, the method for evaluating hepatotoxicity of a compound according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as “evaluation method according to the present invention”) is a method in which the three-dimensional liver tissue structure is contacted with a test compound. The presence or absence of hepatic toxicity of the test compound is evaluated using as an index the culture step of culturing in a state and the survival rate or albumin producing ability of hepatocytes in the three-dimensional liver tissue structure after the culture step. The contact between the three-dimensional liver tissue structure and the test compound can be performed by adding the test compound to the culture medium of the three-dimensional liver tissue structure.

本発明に係る評価方法において評価される対象の被検化合物は、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。また、2種類以上を評価する際には、被検化合物ごとに立体的肝臓組織構造体と接触させて評価してもよく、複数の被検化合物を同時に立体的肝臓組織構造体と接触させて評価してもよい。また、2種以上の化合物を併用投与した場合の肝毒性を評価する際には、併用投与する化合物を同時に立体的肝臓組織構造体と接触させ、当該立体的肝臓組織構造体中の肝細胞の生存率に基づいて肝毒性を評価する。   The test compound to be evaluated in the evaluation method according to the present invention may be one type or two or more types. Further, when evaluating two or more kinds, each test compound may be evaluated by contacting with a three-dimensional liver tissue structure, and a plurality of test compounds may be simultaneously contacted with a three-dimensional liver tissue structure. You may evaluate. When evaluating hepatotoxicity when two or more compounds are administered in combination, the compound to be administered in combination is simultaneously contacted with the three-dimensional liver tissue structure, and the hepatocytes in the three-dimensional liver tissue structure are contacted. Assess liver toxicity based on survival.

前記立体的肝臓組織構造体を、被検化合物を含有する培地中で培養する際の培養時間は、特に限定されるものではなく、例えば、24〜96時間とすることができ、48〜96時間であることが好ましく、48〜72時間であることがより好ましい。また、培養環境を著しく変化させない限度において、必要に応じて還流等の流体力学的な付加を与えることもできる。   The culture time for culturing the three-dimensional liver tissue structure in a medium containing a test compound is not particularly limited, and can be, for example, 24 to 96 hours, 48 to 96 hours. It is preferable that it is 48 to 72 hours. In addition, hydrodynamic addition such as reflux can be given as necessary within a limit that does not significantly change the culture environment.

培養後の立体的肝臓組織構造体中の肝細胞の生存率を指標とした被検化合物の肝毒性の評価は、例えば以下の通りに行うことができる。被検化合物非存在下で培養した場合と比較して、前記立体的肝臓組織構造体中の肝細胞の生細胞数が少ない(生存率が低い)場合に、当該被検化合物は、当該立体的肝臓組織構造体に含まれる肝細胞に対して毒性を有する、すなわち肝毒性があると評価する。被検化合物非存在下の場合と比較して、肝細胞の生存率の低下幅が大きいほど、肝毒性が強いと評価できる。一方で、被検化合物非存在下で培養した場合と比較して、肝細胞の生細胞数が同程度又は有意に多い(生存率が同程度又は高い)場合には、当該被検化合物は、肝毒性がないと評価する。   Evaluation of the hepatotoxicity of the test compound using the survival rate of hepatocytes in the three-dimensional liver tissue structure after culture as an index can be performed, for example, as follows. When the number of living hepatocytes in the three-dimensional liver tissue structure is small (the survival rate is low) compared to the case where the test compound is cultured in the absence of the test compound, the test compound is It is evaluated that it is toxic to the hepatocytes contained in the liver tissue structure, that is, has liver toxicity. It can be evaluated that the hepatotoxicity is stronger as the decrease in the survival rate of the hepatocytes is larger than in the absence of the test compound. On the other hand, when the number of living hepatocytes is the same or significantly higher (survival rate is the same or higher) as compared to the case of culturing in the absence of the test compound, the test compound is Evaluate that there is no hepatotoxicity.

また、被検化合物非存在下で培養した場合と比較して、前記立体的肝臓組織構造中のアルブミン産生量が少ない(アルブミン産生能が低い)場合に、当該被検化合物は、当該立体的肝臓組織構造体に含まれる肝細胞に対して毒性を有する、すなわち肝毒性があると評価する。被検化合物非存在下の場合と比較して、アルブミン産生量の減少幅が大きいほど、肝毒性が強いと評価できる。一方で、被検化合物非存在下で培養した場合と比較して、アルブミン産生量が同程度又は有意に多い(アルブミン産生能が同程度又は高い)場合には、当該被検化合物は、肝毒性がないと評価する。   In addition, when the amount of albumin produced in the three-dimensional liver tissue structure is low (albumin-producing ability is low) compared to the case where the test compound is cultured in the absence, the test compound is used as the three-dimensional liver. It is evaluated that it is toxic to the hepatocytes contained in the tissue structure, that is, hepatotoxic. It can be evaluated that the hepatotoxicity is stronger as the decrease in albumin production is larger than in the absence of the test compound. On the other hand, when the amount of albumin produced is the same or significantly higher (albumin-producing ability is the same or higher) as compared with the case of culturing in the absence of the test compound, the test compound is hepatotoxic. Evaluate that there is no.

肝細胞の生細胞数は、肝細胞の生細胞又はその存在量に相関のあるシグナルを用いて評価することができる。評価時点のがん細胞の生細胞数を測定できればよく、必ずしも生きている状態で測定する必要はない。例えば、肝細胞をその他の細胞と区別するように標識し、当該標識からのシグナルを指標として調べることができる。例えば、肝細胞を蛍光標識した後、細胞の生死判定を行うことにより、細胞構造体中の生きている肝細胞を直接計数することができる。この際、画像解析技術を利用することもできる。細胞の生死判定はトリパンブルー染色やPI(Propidium Iodide)染色等の公知の細胞の生死判定方法により行うことができる。なお、肝細胞の蛍光標識は、例えば、肝細胞の細胞表面に特異的に発現している物質に対する抗体を一次抗体とし、当該一次抗体と特異的に結合する蛍光標識二次抗体を用いる免疫染色法等の公知の手法で行うことができる。細胞の生死判定及び生細胞数の測定は、細胞構造体の状態で行ってもよく、細胞構造体を単細胞レベルに破壊した状態で行ってもよい。例えば、肝細胞と死細胞を標識した後の細胞構造体の立体構造を破壊した後、標識を指標としたFACS(fluorescence activated cell sorting)等により、評価時点において生きていた肝細胞のみを直接計数することもできる。   The number of living hepatocytes can be evaluated using a signal correlated with the number of living hepatocytes or the abundance thereof. It is only necessary to be able to measure the number of cancer cells at the time of evaluation, and it is not always necessary to measure in a living state. For example, hepatocytes can be labeled so as to be distinguished from other cells, and the signal from the label can be examined as an indicator. For example, live liver cells in a cell structure can be directly counted by fluorescently labeling hepatocytes and then determining whether the cells are alive or dead. At this time, an image analysis technique can also be used. Cell viability can be determined by a known cell viability determination method such as trypan blue staining or PI (Propidium Iodide) staining. The fluorescent labeling of hepatocytes is performed by immunostaining using, for example, an antibody against a substance specifically expressed on the cell surface of hepatocytes as a primary antibody and a fluorescently labeled secondary antibody that specifically binds to the primary antibody. It can carry out by well-known methods, such as a method. The determination of the viability of a cell and the measurement of the number of living cells may be performed in the state of a cell structure, or may be performed in a state where the cell structure is destroyed to a single cell level. For example, after destroying the three-dimensional structure of the cell structure after labeling hepatocytes and dead cells, only live cells at the time of evaluation are directly counted by FACS (fluorescence activated cell sorting) using the label as an index You can also

細胞構造体中の肝細胞を生きている状態で標識し、当該標識からのシグナルを経時的に検出することによって、当該細胞構造体中の肝細胞の生細胞数を経時的に測定することもできる。細胞構造体を構築した後に当該細胞構造体中の肝細胞を標識してもよく、細胞構造体を構築する前に予め肝細胞を標識しておいてもよい。その他、蛍光色素を恒常的に発現させている肝細胞を用いた場合には、細胞構造体を溶解させて得られたライセートの蛍光強度をマイクロプレートリーダー等で測定することによっても、肝細胞の生細胞数を評価することができる。   It is also possible to measure the number of living hepatocytes in the cell structure over time by labeling the hepatocytes in the cell structure alive and detecting the signal from the label over time. it can. After constructing the cell structure, hepatocytes in the cell structure may be labeled, or hepatocytes may be labeled in advance before constructing the cell structure. In addition, when hepatocytes in which fluorescent dyes are constantly expressed are used, the fluorescence intensity of the lysate obtained by dissolving the cell structure can also be measured with a microplate reader or the like. Viable cell count can be assessed.

一般的に物質の肝毒性は、当該物質が肝臓組織中の薬物代謝酵素に対する影響に依存する。このため、本発明に係る評価方法に用いられる立体的肝臓組織構造体に含まれている全肝細胞は、少なくとも1種類以上の薬物代謝酵素の遺伝子型が共通していることが好ましく、全ての薬物代謝酵素の遺伝子型が共通していることがより好ましい。薬物代謝酵素の遺伝子型がホモである立体的肝臓組織構造体を使用することにより、被検化合物の当該薬物代謝酵素に対する影響をより正確に評価することができる。   In general, the hepatotoxicity of a substance depends on the effect of the substance on drug metabolizing enzymes in liver tissue. For this reason, it is preferable that all hepatocytes contained in the three-dimensional liver tissue structure used in the evaluation method according to the present invention have at least one or more types of drug metabolizing enzyme genotypes in common. More preferably, the drug-metabolizing enzymes have a common genotype. By using a three-dimensional liver tissue structure in which the genotype of the drug metabolizing enzyme is homozygous, the influence of the test compound on the drug metabolizing enzyme can be more accurately evaluated.

以下に実施例を示して本発明をより詳細かつ具体的に説明するが、実施例は本発明の範囲を限定するものではない。   The present invention will be described in more detail and specifically with reference to the following examples. However, the examples do not limit the scope of the present invention.

以下の実施例において、特に説明がない限り、コラーゲンとしてコラーゲ ンIを用いた。   In the following examples, collagen I was used as collagen unless otherwise specified.

[実施例1]
肝細胞をヘパリンとコラーゲンで被覆した後に積層して構築された立体的肝臓組織構造体のアルブミン産生能を調べた。
具体的には、細胞とヘパリン/50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.4)溶液と等量のコラーゲン/50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.4)溶液との混合液に懸濁した。実験を行った細胞の構成を表1に示す。ヒト肝細胞は、フェニックスバイオ社のPXB cellを用い、血管内皮細胞は、ヒト臍帯静脈内皮細胞(Human Umbilical Vein Endothelial Cell:HUVEC)(Lonza社製、製品番号:CC−2517A)を用いた。また、ヒト間葉系幹細胞は、Lonza社から入手したものを(製品型番:PT-2501)、MSCGM(Mesenchymal Stem Cell Growth Medium) BulletKit(登録商標)(製品型番:PT-3001)を用いて培養して用いた。
[Example 1]
The albumin producing ability of a three-dimensional liver tissue structure constructed by stacking hepatocytes after coating with heparin and collagen was examined.
Specifically, the cells were suspended in a mixture of a heparin / 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) solution and an equal amount of collagen / 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) solution. Table 1 shows the structure of the cells subjected to the experiment. Human hepatocytes were PXB cells from Phoenix Bio, and human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) (Lonza, product number: CC-2517A) were used as vascular endothelial cells. Further, human mesenchymal stem cells obtained from Lonza (product model number: PT-2501) and cultured using MSCGM (Mesenchymal Stem Cell Growth Medium) BulletKit (registered trademark) (product model number: PT-3001) Used.

得られた懸濁液を96well セルカルチャーイ ンサート(Roche Inc、E−Plate Insert 16)内に播種し 、10℃、400×gで1分間、遠心した。これにより、セルカルチャーインサート上に細胞層を形成し、細胞構造体を構築した。次いで、この細胞構造体を、250μLの10%ウシ胎児血清(FBS)含有ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)をセルカルチャーインサートに添加し、COインキュベーター(37℃、5%CO)にて所定期間、合計15日間培養した。細胞構造体構築後の培養期間中、2日おきに培養上清を全量回収し、当該培養上清中のアルブミン量(ng/mL)を、ELISAキットを用いて測定した。 The obtained suspension was seeded in 96-well cell culture insert (Roche Inc, E-Plate Insert 16), and centrifuged at 10 ° C. and 400 × g for 1 minute. Thereby, a cell layer was formed on the cell culture insert, and a cell structure was constructed. Next, 250 μL of Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) containing 10% fetal bovine serum (FBS) was added to the cell culture insert, and this cell structure was added to a CO 2 incubator (37 ° C., 5% CO 2 ) for a predetermined period. And cultured for a total of 15 days. During the culture period after cell structure construction, the whole culture supernatant was collected every 2 days, and the amount of albumin (ng / mL) in the culture supernatant was measured using an ELISA kit.

培養後、構築された細胞構造体を採取し、パラフィン包埋切片を作製した。 パラフィン包埋切片の作製は公知の方法に従った。作製した切片について、 ヘマトキシリン・エオジン染色(HE染色)を行った。HE染色は公知の方法に従った。   After the culture, the constructed cell structure was collected and a paraffin-embedded section was prepared. A paraffin-embedded section was prepared according to a known method. The prepared sections were stained with hematoxylin and eosin (HE staining). HE staining followed a known method.

培養15日目のHE染色の結果を図1に示す。条件A、B、Dの細胞構造体では、厚みが均一で150μm以上の組織が観察された。条件C、Eの細胞構造体では、厚みが不均一な組織体が得られた。   The results of HE staining on the 15th day of culture are shown in FIG. In the cell structures of conditions A, B, and D, tissues with a uniform thickness of 150 μm or more were observed. In the cell structures of conditions C and E, a tissue body having a non-uniform thickness was obtained.

培養11日目の各細胞構造体の透過光像において、組織に違いが認められた。MSCが共存している組織(条件A、B、Dの細胞構造体)と間葉系幹細胞を含まない組織(条件C、Eの細胞構造体)を比較したところ、間葉系幹細胞が共存している細胞構造体では組織が均一になっているように見えたのに対して、PXB cell単独(条件Eの細胞構造体)やPXB/HUVEC(条件Cの細胞構造体)では、均一性が低下していた(図2)。   In the transmitted light image of each cell structure on the 11th day of culture, a difference in tissue was observed. A comparison between tissues in which MSC coexists (cell structures of conditions A, B, and D) and tissues that do not contain mesenchymal stem cells (cell structures of conditions C and E). In contrast, the PXB cell alone (Condition E cell structure) or PXB / HUVEC (Condition C cell structure) showed uniformity in the cell structure. It decreased (FIG. 2).

培養開始から1、3、5、7、9、11、13、及び15日目に回収した各培養上清中のアルブミン量(ng/mL)をELISAにより測定した結果を図3に示す。ヘパリン/コラーゲン処理を行った細胞構造体では、PXB cellのアルブミン産生能は高くなる傾向にあった。間葉系幹細胞や血管内皮細胞を配合した細胞構造体では、アルブミン産生能は、PXB cell単独と比較して低くなるが、間葉系幹細胞を配合したときのみ、培養9日目以降のアルブミン産生能の低下が緩やかになり、長期間産生能が維持されることが分かった。また、これらの細胞構造体のアルブミン産生量は、ヒト肝細胞癌由来細胞株HepG2を用いている非特許文献2の構造体と同程度であった。この結果から、充分な厚みの細胞構造体とすることにより、非がん性の肝細胞を用いた場合でも、肝がん細胞を用いた場合と同様に高いアルブミン産生能を備えられることが示唆された。   The results of measuring the amount of albumin (ng / mL) in each culture supernatant collected on days 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, and 15 from the start of the culture by ELISA are shown in FIG. In the cell structure treated with heparin / collagen, the albumin producing ability of PXB cell tended to be high. In the cell structure containing mesenchymal stem cells and vascular endothelial cells, the albumin producing ability is lower than that of PXB cell alone, but only when mesenchymal stem cells are added, albumin production after the ninth day of culture is produced. It was found that the performance declined gradually and the production ability was maintained for a long time. Moreover, the albumin production amount of these cell structures was comparable to the structure of Non-Patent Document 2 using the human hepatocellular carcinoma-derived cell line HepG2. This result suggests that a sufficiently thick cell structure can provide high albumin producing ability even when non-cancerous hepatocytes are used, as in the case of using hepatoma cells. It was done.

本発明によれば、迅速かつ安定的に、より厚い立体的肝臓組織構造体を製造することができる。また、得られた肝臓組織構造体は、長期間肝機能を維持できる。したがって、本発明は、再生医療分野において有用である。本発明はまた、医薬品開発などにおける肝毒性評価においても有用である。   According to the present invention, a thicker three-dimensional liver tissue structure can be produced quickly and stably. Moreover, the obtained liver tissue structure can maintain liver function for a long period of time. Therefore, the present invention is useful in the field of regenerative medicine. The present invention is also useful for evaluation of hepatotoxicity in drug development and the like.

Claims (20)

少なくとも肝細胞を含み、2以上の細胞層が厚み方向に積層されている立体的肝臓組織構造体の製造方法であって、
構造体を構成する全細胞の40%以上が肝細胞であり、かつ厚みが150μm以上である立体的肝臓組織構造体を製造することを特徴とする、立体的肝臓組織構造体の製造方法。
A method for producing a three-dimensional liver tissue structure comprising at least hepatocytes, wherein two or more cell layers are laminated in the thickness direction,
A method for producing a three-dimensional liver tissue structure, comprising producing a three-dimensional liver tissue structure in which 40% or more of all cells constituting the structure are hepatocytes and the thickness is 150 μm or more.
(a)カチオン性緩衝液中で、少なくとも肝細胞を含む細胞と強電解質高分子と細胞外マトリックス成分とを混合して混合物を得る工程と、
(b)前記工程(a)により得られた混合物を、細胞培養容器中に播種する工程と、
(c)前記工程(b)の後、前記細胞培養容器中の細胞混合物から液体成分を除去し、当該細胞培養容器中に、少なくとも肝細胞を含む細胞が多層に積層された細胞構造体を立体的肝臓組織構造体として得る工程と、
を含む、請求項1に記載の立体的肝臓組織構造体の製造方法。
(A) a step of mixing a cell containing at least hepatocytes, a strong electrolyte polymer, and an extracellular matrix component in a cationic buffer solution to obtain a mixture;
(B) seeding the mixture obtained by the step (a) in a cell culture vessel;
(C) After the step (b), the liquid component is removed from the cell mixture in the cell culture container, and a cell structure in which cells containing at least hepatocytes are laminated in a multilayer structure is three-dimensionally formed in the cell culture container. Obtaining a typical liver tissue structure;
The manufacturing method of the three-dimensional liver tissue structure of Claim 1 containing this.
前記強電解質高分子が、ヘパリン、グリコサミノグリカン、デキストラン硫酸、ラムナン硫酸、フコイダン、カラギナン、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、及びポリアクリル酸からなる群から選択される1種以上である、請求項2に記載の立体的肝臓組織構造体の製造方法。   The strong electrolyte polymer is selected from the group consisting of heparin, glycosaminoglycan, dextran sulfate, rhamnan sulfate, fucoidan, carrageenan, polystyrene sulfonic acid, polyacrylamide-2-methylpropane sulfonic acid, and polyacrylic acid 1 The manufacturing method of the three-dimensional liver tissue structure of Claim 2 which is a seed | species or more. 前記細胞外マトリックス成分が、コラーゲン、ラミニン、フィブロネクチン、ビトロネクチン、エラスチン、テネイシン、エンタクチン、フィブリリン、及びプロテオグリカンからなる群から選択される1種以上である、請求項2又は3に記載の立体的肝臓組織構造体の製造方法。   The three-dimensional liver tissue according to claim 2 or 3, wherein the extracellular matrix component is one or more selected from the group consisting of collagen, laminin, fibronectin, vitronectin, elastin, tenascin, entactin, fibrillin, and proteoglycan. Manufacturing method of structure. 前記カチオン性緩衝液がトリス−塩酸緩衝液、トリス−マレイン酸緩衝液、ビス−トリス−緩衝液、又はHEPESである、請求項2〜4のいずれか一項に記載の立体的肝臓組織構造体の製造方法。   The three-dimensional liver tissue structure according to any one of claims 2 to 4, wherein the cationic buffer is Tris-HCl buffer, Tris-maleic acid buffer, bis-Tris-buffer, or HEPES. Manufacturing method. 前記肝細胞が、非がん性細胞である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の立体的肝臓組織構造体の製造方法。   The method for producing a three-dimensional liver tissue structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the hepatocytes are non-cancerous cells. 得られた立体的肝臓組織構造体の厚みが500μm以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の立体的肝臓組織構造体の製造方法。   The manufacturing method of the three-dimensional liver tissue structure as described in any one of Claims 1-6 whose thickness of the obtained three-dimensional liver tissue structure is 500 micrometers or less. 前記工程(a)における前記細胞が、更に、間葉系幹細胞を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の立体的肝臓組織構造体の製造方法。   The manufacturing method of the three-dimensional liver tissue structure as described in any one of Claims 1-7 in which the said cell in the said process (a) contains a mesenchymal stem cell further. 前記工程(a)における前記細胞が、更に、間質を構成する細胞を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の立体的肝臓組織構造体の製造方法。   The manufacturing method of the three-dimensional liver tissue structure as described in any one of Claims 1-8 in which the said cell in the said process (a) contains the cell which comprises stroma further. 前記工程(a)における前記細胞が、前記間質を構成する細胞として、更に、血管内皮細胞及びリンパ管内皮細胞からなる群より選択される1種以上を含む、請求項9に記載の立体的肝臓組織構造体の製造方法。   The three-dimensional structure according to claim 9, wherein the cells in the step (a) further include one or more selected from the group consisting of vascular endothelial cells and lymphatic endothelial cells as cells constituting the stroma. A method for producing a liver tissue structure. 少なくとも肝細胞を含み、2以上の細胞層が厚み方向に積層されており、厚みが150〜500μmである細胞構造体であることを特徴とする、立体的肝臓組織構造体。   A three-dimensional liver tissue structure characterized in that it is a cell structure comprising at least hepatocytes and having two or more cell layers laminated in the thickness direction and having a thickness of 150 to 500 µm. 前記立体的肝臓組織構造体を構成する全細胞の40%以上が肝細胞である、請求項11に記載の立体的肝臓組織構造体。   The three-dimensional liver tissue structure according to claim 11, wherein 40% or more of all the cells constituting the three-dimensional liver tissue structure are hepatocytes. 前記立体的肝臓組織構造体を構成する細胞として、更に、間葉系幹細胞を含む、請求項11又は12に記載の立体的肝臓組織構造体。   The three-dimensional liver tissue structure according to claim 11 or 12, further comprising a mesenchymal stem cell as a cell constituting the three-dimensional liver tissue structure. 前記立体的肝臓組織構造体を構成する細胞として、更に、間質を構成する細胞を含む、請求項11〜13のいずれか一項に記載の立体的肝臓組織構造体。   The three-dimensional liver tissue structure according to any one of claims 11 to 13, further comprising cells constituting the stroma as cells constituting the three-dimensional liver tissue structure. 前記立体的肝臓組織構造体が、前記間質を構成する細胞として、更に、血管内皮細胞及びリンパ管内皮細胞からなる群より選択される1種以上を含む、請求項14に記載の立体的肝臓組織構造体。   The three-dimensional liver tissue according to claim 14, wherein the three-dimensional liver tissue structure further includes at least one selected from the group consisting of vascular endothelial cells and lymphatic endothelial cells as cells constituting the stroma. Organizational structure. 前記立体的肝臓組織構造体を構成する全細胞数が、1.2×10個以上である、請求項11〜15のいずれか一項に記載の立体的肝臓組織構造体。 The three-dimensional liver tissue structure according to any one of claims 11 to 15, wherein the total number of cells constituting the three-dimensional liver tissue structure is 1.2 × 10 5 or more. 前記立体的肝臓組織構造体のアルブミン産生量が、培養9日目の時点で500ng/mL以上である、請求項11〜16のいずれか一項に記載の立体的肝臓組織構造体。   The three-dimensional liver tissue structure according to any one of claims 11 to 16, wherein the amount of albumin produced by the three-dimensional liver tissue structure is 500 ng / mL or more as of the ninth day of culture. 前記立体的肝臓組織構造体のアルブミン産生量が、構造体構築後から培養11日目の時点で500ng/mL以上ある、請求項11〜17のいずれか一項に記載の立体的肝臓組織構造体。   The three-dimensional liver tissue structure according to any one of claims 11 to 17, wherein the amount of albumin produced by the three-dimensional liver tissue structure is 500 ng / mL or more at the time of culture on the 11th day after the structure construction. . 請求項11〜18のいずれか一項に記載の立体的肝臓組織構造体を、被検化合物を接触させた状態で培養する培養工程と、
前記培養工程後の前記立体的肝臓組織構造体中の肝細胞の生存率又はアルブミン産生能を指標として、前記被検化合物の肝毒性の有無を評価することを特徴とする、化合物の肝毒性評価方法。
A culture step of culturing the three-dimensional liver tissue structure according to any one of claims 11 to 18 in a state in which the test compound is contacted;
Evaluation of the hepatotoxicity of the compound, wherein the presence or absence of hepatic toxicity of the test compound is evaluated using the survival rate or albumin producing ability of the hepatocytes in the three-dimensional liver tissue structure after the culturing step as an index. Method.
前記立体的肝臓組織構造体に含まれている全肝細胞が、少なくとも1種類以上の薬物代謝酵素の遺伝子型が共通している、請求項19に記載の化合物の肝毒性評価方法。   The method for evaluating hepatotoxicity of a compound according to claim 19, wherein all hepatocytes contained in the three-dimensional liver tissue structure have at least one genotype of at least one drug metabolizing enzyme.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021100709A1 (en) * 2019-11-19 2021-05-27
CN115003796A (en) * 2020-01-20 2022-09-02 凸版印刷株式会社 Method for producing three-dimensional cell structure
WO2022209552A1 (en) * 2021-04-01 2022-10-06 凸版印刷株式会社 Method for producing cell aggregate
WO2023120573A1 (en) * 2021-12-22 2023-06-29 凸版印刷株式会社 Method for culturing three-dimensional cell tissue
WO2023136278A1 (en) * 2022-01-17 2023-07-20 凸版印刷株式会社 Method for producing three-dimensional cell tissue

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021100709A1 (en) * 2019-11-19 2021-05-27
WO2021100709A1 (en) * 2019-11-19 2021-05-27 凸版印刷株式会社 Cell structure, production method thereof, and method for evaluating hepatotoxicity of substance to be tested
EP4063486A4 (en) * 2019-11-19 2024-01-10 Toppan Inc Cell structure, production method thereof, and method for evaluating hepatotoxicity of substance to be tested
CN115003796A (en) * 2020-01-20 2022-09-02 凸版印刷株式会社 Method for producing three-dimensional cell structure
EP4095237A4 (en) * 2020-01-20 2023-07-19 Toppan Inc. Method for producing three-dimensional cell structure
WO2022209552A1 (en) * 2021-04-01 2022-10-06 凸版印刷株式会社 Method for producing cell aggregate
WO2023120573A1 (en) * 2021-12-22 2023-06-29 凸版印刷株式会社 Method for culturing three-dimensional cell tissue
WO2023136278A1 (en) * 2022-01-17 2023-07-20 凸版印刷株式会社 Method for producing three-dimensional cell tissue

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