JP2997526B2 - 細胞の分化方法 - Google Patents
細胞の分化方法Info
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- JP2997526B2 JP2997526B2 JP2263823A JP26382390A JP2997526B2 JP 2997526 B2 JP2997526 B2 JP 2997526B2 JP 2263823 A JP2263823 A JP 2263823A JP 26382390 A JP26382390 A JP 26382390A JP 2997526 B2 JP2997526 B2 JP 2997526B2
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- cells
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、細胞機能の研究に有用な分化細胞を得る
ための細胞の分化方法に関する。
ための細胞の分化方法に関する。
（従来の技術） 近年、バイオテクノロジーの分野において、細胞の分
化メカニズムが注目されている。このメカニズムの研究
には、実際に細胞を分化させることや分化した細胞が必
要であり、そのための効率の良い方法が求められてい
る。
化メカニズムが注目されている。このメカニズムの研究
には、実際に細胞を分化させることや分化した細胞が必
要であり、そのための効率の良い方法が求められてい
る。
分化した細胞を調製するための方法としては、従来、
神経成長因子（NGF）等の成長因子を培養液に添加する
方法が知られている（小川正晴、石川知一および太田仁
士、細胞工学４、538−548（1985））。
神経成長因子（NGF）等の成長因子を培養液に添加する
方法が知られている（小川正晴、石川知一および太田仁
士、細胞工学４、538−548（1985））。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記方法において用いられる成長因子
は、哺乳動物等の生体の特定の臓器にのみ極く微量に存
在するものである。したがって、これらの成長因子を大
量に集めることは困難であり、非常に高価なものとな
る。すなわち、これらの成長因子を利用する細胞の分化
方法は、非常にコストがかかる。
は、哺乳動物等の生体の特定の臓器にのみ極く微量に存
在するものである。したがって、これらの成長因子を大
量に集めることは困難であり、非常に高価なものとな
る。すなわち、これらの成長因子を利用する細胞の分化
方法は、非常にコストがかかる。
この発明は、係る課題を解決するためになされたもの
であり、分化細胞を簡便に、かつ安価に調製することが
可能な細胞の分化方法を提供することを目的とする。
であり、分化細胞を簡便に、かつ安価に調製することが
可能な細胞の分化方法を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記事情に鑑み鋭意研究の結果、細胞
が懸濁されている培養液等を用い、培養液を介して細胞
に電圧を印加することにより細胞分化の誘発が可能であ
ることを見出した。
が懸濁されている培養液等を用い、培養液を介して細胞
に電圧を印加することにより細胞分化の誘発が可能であ
ることを見出した。
ここで、培養液に印加する電圧は、神経細胞等の活動
電位に類似した波形を有するパルス電圧であることが好
ましい。そのようなパルス電圧の波形の一例を第１図に
示す。培養液に印加する電圧の最大値は、培養液中の細
胞が許容する範囲内であればどのような値に設定するこ
とも可能であるが、好ましくは１〜4V/cmである。最大
電圧が4V/cmをこえる場合には、溶媒液中の細胞が死ぬ
ことがあり、1V/cm未満である場合には、発明の効果を
十分に得ることができない。
電位に類似した波形を有するパルス電圧であることが好
ましい。そのようなパルス電圧の波形の一例を第１図に
示す。培養液に印加する電圧の最大値は、培養液中の細
胞が許容する範囲内であればどのような値に設定するこ
とも可能であるが、好ましくは１〜4V/cmである。最大
電圧が4V/cmをこえる場合には、溶媒液中の細胞が死ぬ
ことがあり、1V/cm未満である場合には、発明の効果を
十分に得ることができない。
前記パルス電圧のパルス幅は0.5ms〜5msであることが
好ましい。また、パルス電圧の頻度は任意に設定するこ
とが可能であるが、単独ないし数十個のパルス群、例え
ば10個のパルス群（1Hz〜300Hz）を一組として、この組
を0.1Hz〜100Hz程度の頻度で印加することが好ましい。
あまり頻度を高くすると、細胞が死ぬことがある。
好ましい。また、パルス電圧の頻度は任意に設定するこ
とが可能であるが、単独ないし数十個のパルス群、例え
ば10個のパルス群（1Hz〜300Hz）を一組として、この組
を0.1Hz〜100Hz程度の頻度で印加することが好ましい。
あまり頻度を高くすると、細胞が死ぬことがある。
培養液に印加する電圧は、第２図に示すように、第１
図に示す波形と極性が逆転した波形を有するパルス電圧
を用いることも可能である。この場合、最大電圧は前述
の範囲よりも小さい値で十分である。
図に示す波形と極性が逆転した波形を有するパルス電圧
を用いることも可能である。この場合、最大電圧は前述
の範囲よりも小さい値で十分である。
なお、上記パルス電圧は、プラスの電圧印加の前１〜
10msの間、徐々に、もしくはステップ状に電圧が上昇す
る部分を有してもよい。
10msの間、徐々に、もしくはステップ状に電圧が上昇す
る部分を有してもよい。
（作用） この発明の細胞の分化方法においては、神経細胞等の
活動電位に類似した波形を有するパルス電圧を用いて細
胞を刺激することにより、細胞の分化を誘発する。
活動電位に類似した波形を有するパルス電圧を用いて細
胞を刺激することにより、細胞の分化を誘発する。
（実施例） 以下、この発明の細胞の分化方法を図面を参照して説
明する。
明する。
第３図は、この発明の細胞の分化方法を実施するため
の細胞分化装置の概略を示す図である。この装置では、
白金電極33を固定した蓋34とシャーレ35とから細胞培養
チャンバー36が形成され、白金電極33が給電線32によっ
て任意波形合成装置31と接続している。この装置を用い
て細胞の分化を行なう場合には、まず、チャンバー36内
に分化させようとする細胞37と培養液38とを入れる。次
に、波形合成装置31で合成した波形のパルス電圧を給電
線32および白金電極33を介して培養液38に印加する。
の細胞分化装置の概略を示す図である。この装置では、
白金電極33を固定した蓋34とシャーレ35とから細胞培養
チャンバー36が形成され、白金電極33が給電線32によっ
て任意波形合成装置31と接続している。この装置を用い
て細胞の分化を行なう場合には、まず、チャンバー36内
に分化させようとする細胞37と培養液38とを入れる。次
に、波形合成装置31で合成した波形のパルス電圧を給電
線32および白金電極33を介して培養液38に印加する。
この装置はさらに、第４図に示すように、任意波形合
成装置31を直流増幅器41およびパルス負荷制御タイマー
42を介して細胞培養チャンバー36に接続するようにして
もよい。このような構成にすることにより、波形合成装
置で合成した波形の電圧振幅を増幅器41によって制御
し、さらに培養液８に電圧を印加する時間をタイマー42
によって制御することが可能となる。
成装置31を直流増幅器41およびパルス負荷制御タイマー
42を介して細胞培養チャンバー36に接続するようにして
もよい。このような構成にすることにより、波形合成装
置で合成した波形の電圧振幅を増幅器41によって制御
し、さらに培養液８に電圧を印加する時間をタイマー42
によって制御することが可能となる。
第４図に構成の概略を示す装置を用いて、下記の手順
により細胞の分化を行なった。
により細胞の分化を行なった。
まず、ラットの副腎髄質から単離されたクロム親和細
胞の株細胞PC12、および培養液（85％RPMI 1640培地、1
0％馬血清、および５％牛胎児血清の混合液）をチャン
バー36に入れた。培地には、最終濃度200mMまでのビタ
ミンＣ（Ｌ−アスコルビン酸リン酸エステルマグネシウ
ム塩）を添加してもよい。このPC12は、遺伝子発現、分
化等の神経細胞の長期的変化を探るためのモデル系とし
て注目されている細胞株である。
胞の株細胞PC12、および培養液（85％RPMI 1640培地、1
0％馬血清、および５％牛胎児血清の混合液）をチャン
バー36に入れた。培地には、最終濃度200mMまでのビタ
ミンＣ（Ｌ−アスコルビン酸リン酸エステルマグネシウ
ム塩）を添加してもよい。このPC12は、遺伝子発現、分
化等の神経細胞の長期的変化を探るためのモデル系とし
て注目されている細胞株である。
次に、波形合成装置31で合成し増幅器41で増幅したパ
ルス電圧を、タイマー42で設定されたタイミングで、白
金電極33を介して培養液８に印加した。ここで、白金電
極は4cmの間隔をおいて設置した。第５図は、この際に
波形合成装置31で合成した波形を示す。この波形は、神
経細胞の活動電位を模して合成したものである。さらに
波形合成装置31によって、第６図に示すように100Hzの
周波数で４つのパルスを一組にし、さらにその組を第７
図に示すように5Hzの頻度で発生させた。そして、この
ような波形を有するパルスを、増幅器41で最大電圧10V
に増幅した。
ルス電圧を、タイマー42で設定されたタイミングで、白
金電極33を介して培養液８に印加した。ここで、白金電
極は4cmの間隔をおいて設置した。第５図は、この際に
波形合成装置31で合成した波形を示す。この波形は、神
経細胞の活動電位を模して合成したものである。さらに
波形合成装置31によって、第６図に示すように100Hzの
周波数で４つのパルスを一組にし、さらにその組を第７
図に示すように5Hzの頻度で発生させた。そして、この
ような波形を有するパルスを、増幅器41で最大電圧10V
に増幅した。
このようなパルス電圧を、タイマー42によって制御
し、15秒間印加した後15秒間休むというサイクルで供給
し、９日間培養した。なお、パルス電圧は、連続して印
加してもよい。その結果、細胞から突起が伸張し、神経
細胞様に分化した細胞を得ることができた。第８図に、
得られた分化細胞の顕微鏡写真を示す。
し、15秒間印加した後15秒間休むというサイクルで供給
し、９日間培養した。なお、パルス電圧は、連続して印
加してもよい。その結果、細胞から突起が伸張し、神経
細胞様に分化した細胞を得ることができた。第８図に、
得られた分化細胞の顕微鏡写真を示す。
第９図は、この発明の細胞の分化方法を実施するため
の他の細胞培養チャンバーを示す斜視図であり、第10図
は第９図に示す細胞培養チャンバーの側面図である。こ
のチャンバーは、スライドグラス91上に培養セル92を載
置し、さらに培養セル92の上部を蓋93で覆ったものであ
る。スライドグラス91には複数の培養セル92を載置する
ことが可能であり、任意の数のセル92が載置される。ま
た蓋93には、各々のセル92に対応する位置に、一定の間
隔をおいた２本を一組として白金電極が固定されてい
る。各々の白金電極は、同じ極性のものが給電線95で接
続され、さらに図示されていない波形合成装置に接続さ
れている。
の他の細胞培養チャンバーを示す斜視図であり、第10図
は第９図に示す細胞培養チャンバーの側面図である。こ
のチャンバーは、スライドグラス91上に培養セル92を載
置し、さらに培養セル92の上部を蓋93で覆ったものであ
る。スライドグラス91には複数の培養セル92を載置する
ことが可能であり、任意の数のセル92が載置される。ま
た蓋93には、各々のセル92に対応する位置に、一定の間
隔をおいた２本を一組として白金電極が固定されてい
る。各々の白金電極は、同じ極性のものが給電線95で接
続され、さらに図示されていない波形合成装置に接続さ
れている。
第９図および第10図に示す細胞培養チャンバーを用い
て細胞の分化を行なう場合には、培養セル92に分化させ
ようとする細胞および培養液を入れて、上述の場合と同
様に、波形合成装置で合成したパルス電圧を培養液に印
加する。この装置は複数の培養セルを用いて同時に細胞
の分化を行なうことができるため、複数の細胞および／
または複数の培養液を用いて同一の条件で実験を行なう
際などに有用である。
て細胞の分化を行なう場合には、培養セル92に分化させ
ようとする細胞および培養液を入れて、上述の場合と同
様に、波形合成装置で合成したパルス電圧を培養液に印
加する。この装置は複数の培養セルを用いて同時に細胞
の分化を行なうことができるため、複数の細胞および／
または複数の培養液を用いて同一の条件で実験を行なう
際などに有用である。
以上のように、この発明によると、成長因子等の高価
な試薬を用いることなく分化細胞を得ることができる、
簡便かつ安価な細胞の分化方法が提供される。
な試薬を用いることなく分化細胞を得ることができる、
簡便かつ安価な細胞の分化方法が提供される。
第１図はこの発明の方法に用いることができるパルス電
圧の波形の一例を示す図、第２図はこの発明の方法に用
いることができるパルス電圧の波形の他の例を示す図、
第３図はこの発明の方法を実施するための細胞分化装置
の概略を示す図、第４図はこの発明の方法を実施するた
めの他の細胞分化装置の概略を示す構成図、第５図はこ
の発明の実施例において用いたパルス電圧の波形を示す
図、第６図は第５図に示すパルス電圧の組を示す図、第
７図はこの発明の実施例において用いたパルス電圧の頻
度を示す図、第８図はこの発明の実施例において得られ
た分化細胞としての生物の形態を示す顕微鏡写真、第９
図はこの発明の方法を実施するためのさらに別の細胞培
養チャンバーを示す斜視図、第10図は第９図に示す細胞
培養チャンバーの側面図である。 31……波形合成装置、32、95……給電線、 33、94……白金電極、34、93……蓋、35……シャーレ、 36……細胞培養チャンバー、41……直流増幅器、 42……パルス負荷制御タイマー、 91……スライドグラス、92……培養セル、
圧の波形の一例を示す図、第２図はこの発明の方法に用
いることができるパルス電圧の波形の他の例を示す図、
第３図はこの発明の方法を実施するための細胞分化装置
の概略を示す図、第４図はこの発明の方法を実施するた
めの他の細胞分化装置の概略を示す構成図、第５図はこ
の発明の実施例において用いたパルス電圧の波形を示す
図、第６図は第５図に示すパルス電圧の組を示す図、第
７図はこの発明の実施例において用いたパルス電圧の頻
度を示す図、第８図はこの発明の実施例において得られ
た分化細胞としての生物の形態を示す顕微鏡写真、第９
図はこの発明の方法を実施するためのさらに別の細胞培
養チャンバーを示す斜視図、第10図は第９図に示す細胞
培養チャンバーの側面図である。 31……波形合成装置、32、95……給電線、 33、94……白金電極、34、93……蓋、35……シャーレ、 36……細胞培養チャンバー、41……直流増幅器、 42……パルス負荷制御タイマー、 91……スライドグラス、92……培養セル、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C12N 5/00,13/00 ＣＡ（ＳＴＮ) ＢＩＯＳＩＳ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (1)
- 【請求項１】培養液を介して細胞に電圧を印加するステ
ップを具備し、該電圧は、電圧強度が１〜4V/cmで且つ
パルス幅が0.5〜5msのパルス電圧であることを特徴とす
る細胞の分化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2263823A JP2997526B2 (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 細胞の分化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2263823A JP2997526B2 (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 細胞の分化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04141087A JPH04141087A (ja) | 1992-05-14 |
| JP2997526B2 true JP2997526B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=17394725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2263823A Expired - Fee Related JP2997526B2 (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 細胞の分化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2997526B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6095148A (en) * | 1995-11-03 | 2000-08-01 | Children's Medical Center Corporation | Neuronal stimulation using electrically conducting polymers |
| WO2004092363A1 (ja) * | 2003-04-11 | 2004-10-28 | Riken | 細胞の電気刺激方法 |
| JP2018143144A (ja) | 2017-03-03 | 2018-09-20 | パナソニック株式会社 | ヒト由来ｉＰＳ細胞から分化した心筋細胞においてβミオシン重鎖を効率的に産生させる方法 |
-
1990
- 1990-10-03 JP JP2263823A patent/JP2997526B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04141087A (ja) | 1992-05-14 |
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