JP2531455B2 - 毒性試験方法 - Google Patents

毒性試験方法

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JP2531455B2 JP5275346A JP27534693A JP2531455B2 JP 2531455 B2 JP2531455 B2 JP 2531455B2 JP 5275346 A JP5275346 A JP 5275346A JP 27534693 A JP27534693 A JP 27534693A JP 2531455 B2 JP2531455 B2 JP 2531455B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は培養細胞を用いて被験物
質の毒性を判断するための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】新薬などを含む化学物質の安全性評価に
は、しばしば動物実験が行われている。また、動物実験
に代わる代替法の研究も広く行われている。種々の動物
試験代替法の中でも培養細胞を用いた毒性試験法は、生
体の一部である細胞を用いるため、動物実験に近い結果
が期待できる試験法として注目されている。この方法
は、臓器、組織などのモデルとして培養細胞を使用し、
細胞に被験物質を添加し、細胞の生死、代謝、酸素誘
導、DNA合成能などの細胞活性測定を行なうことによ
って毒性を評価する。例えば、毒性物質によって障害を
受けた細胞内から、遊離した乳酸脱水素酵素(LDH)
を測定することによって細胞の障害程度を測定する方法
が報告されている(佐々木ら:日本動物実験代替法学会
第4会大会要旨集:85−87(1900))。また毒
性試験法として、特開平5−103694号公報では、
細胞を培養し、これに被験物質を添加し、さらに一定時
間培養後、試験試薬ニュートラルレッドを加え培養し、
細胞のニュートラルレッド取り込み量を吸光度計で測定
し、死細胞の数を推定することによる毒性試験法が報告
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の培養細胞を用い
た毒性試験方法で、培養された細胞の形態などの観察か
らの毒性の判定は困難であり、そのため他の細胞活性の
測定により毒性を判定している。これらの細胞活性の測
定には、特別の装置、試薬などを必要とし、測定に時間
もかかる。例えば、ニュートラルレッド取り込み量によ
る毒性試験法では、準備から測定完了までの総必要日数
は6日間であり、最終的な毒性評価にはマイクロプレー
トリーダーなどの吸光度測定装置を必要とする。
【0004】本発明の目的は、細胞を培養させる以外に
特別な装置、試薬などを必要とせず、簡単に短時間で被
験物質の細胞に対する毒性を判断することが可能な培養
細胞を用いた毒性試験方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明の毒性試験方
法は、細胞に対する接着の容易さが異なる複数の表面部
分を有する細胞培養用基板を収納した細胞培養用容器
に、細胞と、この細胞の生育のための培地と、被験物質
とを入れて細胞の培養を行い、一定時間後に基板の観察
を行い、基板上に接着した細胞の配列状態から被験物質
の毒性を判断するものである。
【0006】第2の発明の毒性試験方法は、細胞に対す
る接着の容易さが異なる複数の表面部分を有する細胞培
養用基板を収納した細胞培養用容器に、一定時間被験物
質と接触させた細胞と、この細胞の生育のための培地を
入れて細胞の培養を行い、一定時間後に基板の観察を行
い、基板上に接着した細胞の配列から被験物質の毒性を
判断するものである。
【0007】第3の発明の毒性試験方法は、細胞に対す
る接着の容易さが異なる複数の表面部分を有する細胞培
養用基板を収納した細胞培養用容器に、細胞と、この細
胞の生育のための培地を入れて一定時間細胞の培養を行
い、細胞を基板上に接着させた後、被験物質を前記容器
内に添加してさらに一定時間培養を続け、基板上に接着
した細胞の配列から被験物質の毒性を判断するものであ
る。
【0008】
【作用】本発明の毒性試験方法は、細胞に対して異なる
接着性を有する表面パターンをなした基板上で細胞を培
養し、基板への細胞の接着の様子を観察することによっ
て、細胞の活性を推定し、毒性を判断するものである。
【0009】このような、細胞に対して接着性の異なる
表面がパターンをなした細胞培養用基板の作製方法は、
培養細胞のパターニングにおいても最も重要な技術であ
り、現在いくつかの方法が試みられている。例えば、特
開平2−245181号公報では、静電荷パターンを形
成させた電荷保持媒体を細胞培養に応用している。ま
た、基板に親水あるいは疎水的なパターンを設けた例と
しては、光感受性の細胞非接着性疎水性高分子をフォト
リソグラフィー法によってパターニングして培養細胞の
配列を試みた特開平3−7576号公報、同様にフォト
リソグラフィー法により細胞接着因子タンパク質コラー
ゲンをパターニングして、培養細胞の配列を試みた特開
平3−357910号明細書がある。
【0010】本願発明者は、このような基板上で細胞を
培養させたとき、細胞が毒性物質によるダメージを受け
た場合と受けていない場合とでは異なる接着配列パター
ンを示すことを見いだし、本発明の創出に至った。
【0011】本発明の方法により、細胞に対して異なる
接着性を有する表面がパターンをなした基板上で細胞培
養を行なうと、毒性物質によりダメージを受けていない
細胞は、培養初期において主に細胞との親和性の高い表
面だけに接着するが、培養が進むと、細胞との親和性の
高い表面に接着した細胞が細胞接着因子を生産するなど
の理由で、細胞との親和性が低い表面への細胞の接着が
起こり、その結果、基板全面に細胞が接着する。一方、
毒性物質によりダメージを受けた細胞は、細胞接着因子
生産能などの細胞の基板への接着能力が低下するので、
基板の細胞と高い親和性を持つ表面にしか接着できなく
なる。そのため、細胞が毒性物質によりダメージを受け
ると、ダメ−ジを受けていない場合とは異なった接着パ
ターンとなり、このパターンの違いから毒性を判断す
る。本発明の方法によれば、細胞培養後に細胞活性測定
などのために新たな試薬などの添加、操作が不要であ
り、簡便にかつ短時間で毒性を測定できる。
【0012】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1は本発明の請求項の毒性試験方法の一実
施例を示す工程図である。
【0013】培養用容器に細胞に対する接着の容易さが
異なる複数の表面部分を有する細胞培養用基板を固定
し、この培養用容器の中に細胞と細胞の育成のための培
地と被験物質を添加し、一定時間培養を行なう。その
後、基板への細胞の接着により形成した細胞のパターン
を顕微鏡により観察し被験物質の毒性を判断した。
【0014】次に本実施例の培養細胞を用いた毒性試験
方法による試験の一例を示す。コラーゲンの縞模様が5
から100μmの幅、間隔で段階的に変化するパターン
を施した石英基板を細胞培養用プラスチック製ディッシ
ュに固定し、大日本製薬株式会社製ヒト株化肝細胞He
p G2を血清を添加したMEM培地に懸濁し、各1m
lづつ分注した。これらに被験物質として毒性を示す四
塩化炭素を終濃度5mM、10mMとなるように添加
し、二酸化炭素濃度5%、飽和水蒸気、37℃の条件で
培養し、30時間後、細胞が接着した基板を顕微鏡で観
察した。図2(a)は四塩化炭素濃度5mMの培地で培
養した時の基板の顕微鏡写真、(b)は四塩化炭素無添
加の比較対照用培地で培養した時の顕微鏡写真である。
四塩化炭素を添加しなかった場合では、全面に細胞が接
着したが、四塩化炭素を添加した場合では、細胞はその
毒性物質によりダメージを受け、細胞接着性因子生産能
などの基板への接着能力が低下するので、細胞との親和
性の高いコラーゲンの縞模様の部分にしか細胞が接着す
ることができず、細胞のパターンが明確に現れた、この
画像の違いにより被験物質の毒性を判断することができ
る。
【0015】本法の毒性試験方法においては、被験物質
の毒性は基板上に形成される細胞パターンから判断する
ため、細胞培養後に細胞活性測定などのための新たに特
別な試薬添加や装置を必要としない。また、本実施例で
は、培養開始3時間後に細胞パターンの違いが現れ始め
るため、従来法よりも短時間で試験ができるという長所
を有している。
【0016】細胞としては、培養容器表面に接着して生
育する接着依存性を有する細胞であれば、肝細胞に限ら
ず種々の細胞を用いることができる。細胞は、検出した
い物質に対する感受性の高いものを選ぶと好適である。
例えば、神経毒の検出には神経細胞を、肝毒性の検出に
は肝細胞を用いると良い。複数種類の細胞を混合して用
いてもよい。特に、株化されたものを含むヒト正常細胞
を用いれば、他の動物で行う試験よりも、人間に対する
毒性を的確に判断することができるため好適である。細
胞接着因子の種類、パターンなどは、細胞、または目的
の被験物質に合わせ自由に選択することができる。例え
ば、神経細胞では、疑似神経回路が構成されるよう接着
因子をパターンすることにより、より生体に近い毒性試
験を行うことができる。
【0017】図3は本発明の請求項2の毒性試験方法の
一実施例を示す工程図である。試験管に、細胞と、細胞
の育成のための培地と、被験物質を入れ、一定時間培養
後、遠心分離を行い被験物質と接触させた細胞を単離し
た。培養用容器に細胞培養用基板を固定し、この培養用
容器の中に単離した細胞と細胞の育成のための培地を添
加した。一定時間培養を行った後、基板上の細胞のパタ
ーンの形成の様子を観察し被験物質の毒性を判断した。
【0018】本実施例による方法は、特別な試薬、装置
を必要としない、短時間で測定できるなどの長所のほ
か、あらかじめ細胞を直接被験物質に接触させるための
毒性に対し敏感に応答する長所がある。
【0019】細胞を被験物質と接触させるために用いる
試験管は、細胞を単離しやすくするため、その表面を細
胞が接着しないように疎水化などの処理をしておくとよ
い。遠心管を用いるとそのまま遠心分離により細胞を単
離することができる。
【0020】図4は本発明の請求項3の毒性試験方法の
一実施例を示す工程図である。培養用容器に細胞培養基
板を固定し、この培養用容器の中に細胞と細胞の育成の
ための培地を添加し、一定時間培養を行い細胞のパター
ン形成する。その後、被験物質を添加し、被験物質をパ
ターンされた細胞と接触させ、一定時間培養を行った
後、被験物質添加前後における細胞のパターンの変化を
観察し被験物質の毒性を判断した。
【0021】なお被験物質を添加する際、添加した部分
においてのみ局所的に被験物質濃度が高くなることもあ
るため、培地を被験物質を含む培地と交換することによ
り、被験物質を添加してもよい。これにより、被験物質
を均一に添加することができる。
【0022】本実施例による方法は、特別な試薬、装置
を必要としない、短時間で測定できるなどの長所のほ
か、被験物添加前にあらかじめ細胞を基板に接着させる
ため、このときに接着前の浮遊状態では低下していたD
NAの合成機能など細胞の機能の回復を行うことができ
る。これにより、本方法は他の実施例に示した毒性試験
方法と異なり、接着した細胞を用いて被験物質の毒性を
判断するので、生体内により近い状況での毒性試験が可
能である。また、あらかじめ細胞パターンを形成した同
一の条件の基板を大量に作製し、冷凍保存を行えば実験
操作上の利便性を向上することができる。
【0023】本実施例の方法により一種あるいは複数の
種類の細胞をあらかじめ生体内での細胞配列を模倣した
形にパターンしておき毒性試験を行うと、より生体に近
い毒性試験を行うことができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の毒性試験
方法は、細胞の持つ基板への接着活性に着目し、細胞に
対し異なる接着性を有する表面がパターンをなした1枚
の基板上で細胞を培養し、毒性物質による細胞へのダメ
ージの度合いにより変化する基板への細胞の接着の様子
を観察することにより、細胞の活性を推定し毒性を判断
する。本発明によれば、細胞培養後に新たな試薬などの
添加、細胞活性測定のための装置、操作が不要であり、
簡便に短時間で被験物質の毒性を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1に関する一実施例の工程を示
した図である。
【図2】本発明の請求項1に関する実施例による結果を
示す基板上の細胞の顕微鏡写真である。
【図3】本発明の請求項2に関する一実施例の工程を示
した図である。
【図4】本発明の請求項3に関する一実施例の工程を示
した図である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被験物質の細胞に対する毒性を試験する
    方法において、接着性の細胞に対する接着の容易さが異
    なる複数の表面部分を有する細胞培養用基板を収納した
    細胞培養用容器に、細胞と、前記細胞の生育のための培
    地と、被験物質とを入れて細胞の培養を行い、一定時間
    後に前記基板の観察を行い、基板上に接着した細胞の配
    列から被験物質の毒性を判断することを特徴とする毒性
    試験方法。
  2. 【請求項2】 被験物質の細胞に対する毒性を試験する
    方法において、接着性の細胞に対する接着の容易さが異
    なる複数の表面部分を有する細胞培養用基板を収納した
    細胞培養用容器に、一定時間被験物質と接触させた細胞
    と、前記細胞の育成のための培地を入れて細胞の培養を
    行い、一定時間後に前記基板の観察を行い、基板上に接
    着した細胞の配列から被験物質の毒性を判断することを
    特徴とする毒性試験方法。
  3. 【請求項3】 被験物質の細胞に対する毒性を試験する
    方法において、接着性の細胞に対する接着の容易さが異
    なる複数の表面部分を有する細胞培養用基板を収納した
    細胞培養用容器に、細胞と,前記細胞の生育のための培
    地を入れて細胞の培養を一定時間行い,細胞を基板上に
    接着させた後、被験物質を前記容器内に添加してさらに
    一定時間培養を続け、基板上に接着した細胞の配列から
    被験物質の毒性を判断することを特徴とする毒性試験方
    法。
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