JP3059127B2 - Artificial organs using tissue engineering - Google Patents

Artificial organs using tissue engineering

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JP3059127B2
JP3059127B2 JP9237145A JP23714597A JP3059127B2 JP 3059127 B2 JP3059127 B2 JP 3059127B2 JP 9237145 A JP9237145 A JP 9237145A JP 23714597 A JP23714597 A JP 23714597A JP 3059127 B2 JP3059127 B2 JP 3059127B2
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artificial organ
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hollow fiber
artificial
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正 今井
秀一 鶴岡
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藤村 昭夫
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ホローファイバー
を備えた体外循環型の人工臓器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an extracorporeal circulation type artificial organ having a hollow fiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】肝臓は、物質代謝とその調節の大部分を
担っており、糖質、タンパク質、脂質、核酸、ビタミ
ン、ホルモンなどの代謝や、内因性・外因性物質の解
毒、排泄等の生体に必要な複雑かつ膨大な機能を行う臓
器である。劇症肝炎や術後肝不全などの急性肝不全は、
肝再生までの一定期間の肝機能補助を行えば救命が可能
と考えられる。しかしながら、肝臓は、上記のように複
雑かつ膨大な機能を担う臓器であることから、純粋な人
工的手法による人工肝臓で肝機能補助を行うのは困難で
ある。これに対し、表面に肝機能の主体である肝細胞を
付着させたホローファイバーを備えたハイブリッド型の
人工肝臓が提案されており、これは、体外循環への適用
に有利である(葛西真一、澤雅之ら, 腹救診11, 827, 1
991 、戸部成四郎、武井由香ら,人工臓器21, 1045, 19
92、竹下和良、石橋治昭ら, 人工臓器22(1), 153, 199
3、特開平9-56814 号公報等参照)。
2. Description of the Related Art The liver is responsible for most of metabolism and regulation of metabolism, such as metabolism of carbohydrates, proteins, lipids, nucleic acids, vitamins, hormones, etc., and detoxification and excretion of endogenous and exogenous substances. It is an organ that performs complex and enormous functions necessary for living organisms. Acute liver failure such as fulminant hepatitis or postoperative liver failure
If the liver function is assisted for a certain period of time until the liver regeneration, life saving is considered possible. However, since the liver is an organ having a complicated and enormous function as described above, it is difficult to assist the liver function with an artificial liver using a purely artificial technique. On the other hand, a hybrid artificial liver equipped with hollow fibers having hepatocytes, which are the main functions of liver function, attached to the surface has been proposed, which is advantageous for application to extracorporeal circulation (Shinichi Kasai, Masayuki Sawa et al., Abdominal care 11, 827, 1
991, Tobe Seishiro, Takei Yuka et al., Artificial Organs 21, 1045, 19
92, Kazuyoshi Takeshita, Haruaki Ishibashi et al., Artificial Organ 22 (1), 153, 199
3, see JP-A-9-56814).

【0003】また同様に、腎不全などで生体機能が低下
した場合に、腎臓が排出すべき老廃物を血液中から除去
するのに用いるホローファイバー型の人工腎臓も提案さ
れている。
[0003] Similarly, hollow fiber artificial kidneys have been proposed which are used to remove waste products to be excreted by the kidneys from blood when the biological function is reduced due to renal failure or the like.

【0004】ところで、癌患者に対して抗がん性抗生物
質を投与するなど、薬物を投与することによる化学療法
は盛んに実施されているが、薬物は副作用を発現しやす
いので選択的に体外に排出させたほうがよい場合があ
る。また、治療目的以外に何らかの毒物を誤って摂取し
てしまった場合などに、その毒物を選択的に体外に排出
させたい場合もある。したがって、そのような薬物、毒
物を選択的に排出することができるシステムの開発が望
まれている。
[0004] By the way, chemotherapy by administering a drug, such as administering an anticancer antibiotic to a cancer patient, has been actively performed. It may be better to discharge to Further, there is a case where it is desired to selectively excrete the toxic substance outside the body when the toxic substance is accidentally ingested for a purpose other than the purpose of treatment. Therefore, development of a system capable of selectively discharging such drugs and poisons is desired.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、薬
物、毒物を選択的に排出することができるホローファイ
バー型の人工臓器を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hollow fiber type artificial organ capable of selectively discharging a drug or a toxic substance.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の薬物の輸送
に係る遺伝子を導入した形質転換細胞をホローファイバ
ーの外表面に付着させてホローファイバー内部にその薬
物を含む液を灌流させると、その薬物が選択的に前記細
胞により輸送されることを見い出して本発明を完成し
た。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, adhered a transformed cell into which a gene relating to transport of a specific drug was introduced to the outer surface of a hollow fiber. Then, when a solution containing the drug was perfused into the hollow fiber, the drug was found to be selectively transported by the cells, thereby completing the present invention.

【0007】本発明は、細胞が付着したホローファイバ
ーを備えてなる体外循環型人工臓器であって、前記細胞
が薬物輸送に係る遺伝子を含有する組換えベクターを含
む形質転換細胞である人工臓器である。
The present invention relates to an extracorporeal circulation type artificial organ comprising hollow fibers to which cells are attached, wherein the cells are transformed cells containing a recombinant vector containing a gene related to drug transport. is there.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、薬物輸送に係る遺伝子としては、例え
ば、有機アニオン輸送体に係る遺伝子(この遺伝子のク
ローニングについてはKanai N., Lu R., Satriano J.
A., Bao Y., Wolkoff, A.W.and Schuster V.L., "Ident
ification and characterizaion of a prostaglandin t
ransporter", Science(Wash)268:866-9(1995) 参照)、
有機カチオン輸送体に係る遺伝子(この遺伝子のクロー
ニングについてはLopez-Nieto-CE, You-G, Bush-KT, Ba
rros-EJ, Beier-DR and Nigma-SK,"Molecular cloning
and characterization of NKT, a gene product relate
d to the organic cation transporter family that is
almost exclusively expressed in the kidney", J. B
iol. Chem. 272(10), 6471-8(1997) 参照) 、ペプチド
輸送体に係る遺伝子(この遺伝子についてはBoll-M, He
rget-M, Wagener-M, Weber-WM, Markovich-D, Biber-J,
Clauss-W, Murer-H and Daniel-H, "Expression cloni
ng and functional characterization of the kidney c
ortex high-affinity proton-coupled peptide transpo
rter", Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 1996 Jan 9,
93(1), 284-9参照) 等が挙げられる。その他、水チャン
ネルに係る遺伝子(この遺伝子のクローニングについて
はFushimi-K, Uchida-S, Hara-Y,Hirata-Y, Marumo-F a
nd Sasaki-S, "Cloning and expression of apical mem
brane water channel of rat kidney collecting tubul
e", Nature, 361(6412),549-52(1993)参照) 、チトクロ
ムP450に係る遺伝子(この遺伝子についてはEmi-Y, Chi
jiiwa-C and Omura-TA, "different cytochrome P450 f
orm is induced in primary cultures of rat hepatocy
tes", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990Dec, 87(24),
9746-50 参照)等も使用可能である。具体的には、ジ
ゴキシン及び/又はドキソルビシンの輸送に係るヒト多
剤耐性遺伝子MDR-1 (この遺伝子のクローニングについ
てはKioka N., Tsubota J., Kakehi Y., Komano T., Go
ttesman MM., Pastan I. and Ueda K., "P-glycoprotei
n carries Gly185 with an altered patteren of multi
dtug resistance", Biochem. Biophys. Res. Commun.,
162, 224-231(1989)参照) が好適に使用される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, as a gene relating to drug transport, for example, a gene relating to an organic anion transporter (for cloning of this gene, see Kanai N., Lu R., Satriano J.
A., Bao Y., Wolkoff, AWand Schuster VL, "Ident
ification and characterizaion of a prostaglandin t
ransporter ", Science (Wash) 268: 866-9 (1995)),
Genes related to organic cation transporters (For cloning of this gene, see Lopez-Nieto-CE, You-G, Bush-KT, Ba
rros-EJ, Beier-DR and Nigma-SK, "Molecular cloning
and characterization of NKT, a gene product relate
d to the organic cation transporter family that is
almost exclusively expressed in the kidney ", J. B
iol. Chem. 272 (10), 6471-8 (1997)), a peptide transporter gene (for this gene, refer to Boll-M, He
rget-M, Wagener-M, Weber-WM, Markovich-D, Biber-J,
Clauss-W, Murer-H and Daniel-H, "Expression cloni
ng and functional characterization of the kidney c
ortex high-affinity proton-coupled peptide transpo
rter ", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1996 Jan 9,
93 (1), 284-9). Other genes related to water channels (Fushimi-K, Uchida-S, Hara-Y, Hirata-Y, Marumo-Fa
nd Sasaki-S, "Cloning and expression of apical mem
brane water channel of rat kidney collecting tubul
e ", Nature, 361 (6412), 549-52 (1993)), a gene related to cytochrome P450 (for this gene, Emi-Y, Chi
jiiwa-C and Omura-TA, `` different cytochrome P450 f
orm is induced in primary cultures of rat hepatocy
tes ", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990Dec, 87 (24),
9746-50) can also be used. Specifically, the human multidrug resistance gene MDR-1 related to the transport of digoxin and / or doxorubicin (Kiona N., Tsubota J., Kakehi Y., Komano T., Go
ttesman MM., Pastan I. and Ueda K., "P-glycoprotei
n carries Gly185 with an altered patteren of multi
dtug resistance ", Biochem. Biophys. Res. Commun.,
162, 224-231 (1989)).

【0009】上記遺伝子を含む組換えベクターの作成及
びその組換えベクターによる形質転換細胞の作成は、例
えば以下のようにして行うことができる。上記遺伝子を
組み込むベクターとしては、例えば、発現プラスミドp-
HIR 社製) 、pbluescript (Strategene社製)等が挙げ
られる。組換えベクターはpHaMAIRESneo(Mets etal Vir
ology(1996)217:230〜241)をもとに植田らがMDR-1 を組
み入れたものである(Taguchi etal, Biochemistry 36:8
883 〜8889(1997)参照 )。
The preparation of a recombinant vector containing the above gene and the preparation of a transformed cell using the recombinant vector can be performed, for example, as follows. Examples of the vector incorporating the gene include, for example, an expression plasmid p-
HIR) and pbluescript (Strategene). The recombinant vector is pHaMAIRESneo (Mets etal Vir
Ueda et al. (1996) 217: 230-241) incorporated MDR-1 (Taguchi et al., Biochemistry 36: 8).
883-8889 (1997)).

【0010】本発明において、宿主細胞としては、肝細
胞、腎細胞等が挙げられ、その他、線維芽細胞、心筋細
胞等も使用可能である。初代培養のこれらの細胞に SV4
0large Tantigen を導入し不死化して作成する。導入の
方法はエレクトロポレーション又はリポフェクショウに
よる。
In the present invention, the host cells include hepatocytes, kidney cells and the like, and fibroblasts, cardiomyocytes and the like can also be used. SV4 in these cells in primary culture
Created by immortalizing with 0large Tantigen. The method of introduction is by electroporation or lipofection.

【0011】本発明において、形質転換細胞を付着させ
るホローファイバーとしては、従来から人工腎臓、人工
肝臓等として用いられている多孔性のものを用いること
ができる。ホローファイバーの材質としては、例えば、
親水性ポリオレフィン、キュプラアンモニュームレーヨ
ン等が挙げられる。また、ホローファイバーの膜厚は、
通常、5〜70μm であり、好ましくは10〜50μm であ
る。また、膜の内径は、通常、100 〜400 μm であり、
好ましくは180 〜330 μm である。さらに、孔径は、通
常、0.01〜3μm であり、好ましくは0.1 〜0.3 μm で
ある。本発明の人工臓器におけるホローファイバーの膜
面積は、通常、150 〜300 cm2であり、好ましくは160
〜200 cm2である。
In the present invention, as the hollow fiber to which the transformed cells are adhered, porous fibers conventionally used as artificial kidneys, artificial livers and the like can be used. As the material of the hollow fiber, for example,
Hydrophilic polyolefin, cupra ammonium rayon and the like can be mentioned. The thickness of the hollow fiber is
Usually, it is 5 to 70 μm, preferably 10 to 50 μm. Also, the inner diameter of the membrane is usually 100-400 μm,
Preferably it is 180 to 330 µm. Further, the pore size is usually from 0.01 to 3 μm, preferably from 0.1 to 0.3 μm. Membrane area hollow fibers in an artificial organ of the present invention is usually from 0.99 to 300 cm 2, preferably 160
Is ~200 cm 2.

【0012】図1は、本発明による人工臓器の一実施例
を示すものである。図1において、円筒状のハウジング
1の両開口端には、上流側蓋体2及び下流側蓋体3が設
置されている。上流側蓋体2には血液流入口4が、下流
側蓋体3には血液流出口5がそれぞれ設けられている。
また、ハウジング1には、液体流入口6と液体流出口7
が設けられている。さらに、ハウジング1の内部には、
ホローファイバーが多数配設されている。これらのホロ
ーファイバーの両端は、それぞれ一つに纏められて血液
流入口4、血液流入口5に連通されている。ハウジング
1の内部で、かつホローファイバーの外側の空隙(ファ
イバー外空隙)は、ハウジング1に設けられた液体流入
口6と液体流出口7に連通している。
FIG. 1 shows an embodiment of the artificial organ according to the present invention. In FIG. 1, an upstream lid 2 and a downstream lid 3 are provided at both open ends of a cylindrical housing 1. The upstream lid 2 is provided with a blood inlet 4, and the downstream lid 3 is provided with a blood outlet 5.
The housing 1 has a liquid inlet 6 and a liquid outlet 7.
Is provided. Further, inside the housing 1,
Many hollow fibers are provided. Both ends of these hollow fibers are combined into one, and are connected to the blood inlet 4 and the blood inlet 5. A space inside the housing 1 and outside the hollow fiber (outside fiber space) communicates with a liquid inlet 6 and a liquid outlet 7 provided in the housing 1.

【0013】図2は、ハウジング1内に多数配設され
た、外表面に形質転換細胞8が付着したホローファイバ
ーのうちの1本のホローファイバーの拡大部分の断面図
である。ホローファイバー9の外表面には、多数の形質
転換細胞8が付着している。図1に例示した本発明の人
工臓器によれば、ファイバー内に流入した血液中の特定
の薬物は、ファイバーの孔を通過し、形質転換細胞8に
よって選択的に輸送されてファイバー外空隙に移動す
る。また、その際、ファイバー外空隙にリン酸バッファ
ー等を流しておくことにより、移動された薬物をハウジ
ング外に排出させることができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an enlarged portion of one hollow fiber among hollow fibers having transforming cells 8 attached to the outer surface, which are provided in a large number in the housing 1. A large number of transformed cells 8 adhere to the outer surface of the hollow fiber 9. According to the artificial organ of the present invention illustrated in FIG. 1, a specific drug in the blood flowing into the fiber passes through the pore of the fiber, is selectively transported by the transformed cells 8, and moves to the outer space of the fiber. I do. Also, at this time, by moving a phosphate buffer or the like into the outer space of the fiber, the transferred drug can be discharged out of the housing.

【0014】図3は、図1及び2に示した本発明の人工
臓器を製造する装置の全体の概略を示す図である。この
装置には、形質転換細胞が付着されていないこと以外は
図1と同様のホローファイバーを内包するホローファイ
バー型モジュール10と、培地等を入れておくボトル11
と、ペリスタルティックポンプ12と、細胞懸濁液等を注
入するためのシリンジ13と、空のシリンジ14とを備えて
いる。前記のホローファイバー型モジュールとしては、
例えば高密度細胞培養システムCultureflo G(旭メディ
カル株式会社製)等を用いることができる。また、この
装置を作成するにあたっては、ホローファイバー型モジ
ュールとチューブ等が一体化された高密度細胞培養ユニ
ットCultureflo TC-50(旭メディカル株式会社製)等を
利用することもできる。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the entire apparatus for producing the artificial organ of the present invention shown in FIGS. 1 and 2. This apparatus has a hollow fiber type module 10 containing hollow fibers similar to that shown in FIG. 1 except that no transformed cells are attached, and a bottle 11 containing a medium or the like.
, A peristaltic pump 12, a syringe 13 for injecting a cell suspension or the like, and an empty syringe 14. As the hollow fiber type module,
For example, a high-density cell culture system Cultureflo G (manufactured by Asahi Medical Co., Ltd.) can be used. In preparing this device, a high-density cell culture unit Cultureflo TC-50 (manufactured by Asahi Medical Co., Ltd.) in which a hollow fiber type module and a tube or the like are integrated can also be used.

【0015】本発明の人工臓器の製造は、例えば、図3
に示したような装置をインキュベーター内に入れて行
う。まず、ボトル11に培養液を入れ、この培養液をペリ
スタルティックポンプ12を用いて循環させる。次いで、
細胞懸濁液の入ったシリンジ13をセットして細胞懸濁液
をファイバー外空隙に注入し、シリンジ12とシリンジ13
を交互に押して細胞を空隙内に分散させる。培養液を、
通常、0.5 〜10ml/分、好ましくは 0.5〜2ml/分で循
環させながら培養を行う。培養は、通常、36〜38℃の温
度で行う。また、培養時間は、通常、24〜240時間であ
る。
The production of the artificial organ of the present invention can be performed, for example, by the method shown in FIG.
The device is placed in an incubator as shown in (1). First, a culture solution is put into a bottle 11, and the culture solution is circulated using a peristaltic pump 12. Then
Set the syringe 13 containing the cell suspension, inject the cell suspension into the outer space of the fiber, and use the syringe 12 and the syringe 13
Press alternately to disperse the cells into the voids. The culture solution
Usually, the culture is carried out while circulating at a rate of 0.5 to 10 ml / min, preferably 0.5 to 2 ml / min. The cultivation is usually performed at a temperature of 36 to 38 ° C. The culturing time is usually 24-240 hours.

【0016】上記のようにして、外表面に形質転換細胞
が付着したホローファイバーを備えてなる本発明の人工
臓器を製造することができる。ファイバー外空隙におけ
る該細胞の密度は、肝細胞の場合、通常、1×107 〜1
×1011個/mlであり、好ましくは1×109 〜1×1010
/mlである。腎細胞の場合、通常、1×108 〜1×1010
個/mlであり、好ましくは1×109 〜5×109 個/mlで
ある。一般の透析膜による透析、血液吸着では生体に必
要なの(例えばアルブミン)の排泄が起こるという大き
な問題があった。しかし、このシステムでは除去したい
ものだけを自由に選べるという大きな利点がある。ま
た、アンチセンスを導入すればこの細胞の輸送するもの
(例えばPAH)を輸送しないようにすることも可能であ
る。
As described above, the artificial organ of the present invention comprising a hollow fiber having a transformed cell adhered to the outer surface can be produced. In the case of hepatocytes, the density of the cells in the outer space of the fiber is usually 1 × 10 7 to 1
× 10 11 cells / ml, preferably 1 × 10 9 to 1 × 10 10 cells / ml. In the case of kidney cells, usually 1 × 10 8 to 1 × 10 10
Particles / ml, preferably 1 × 10 9 to 5 × 10 9 particles / ml. In dialysis and blood adsorption using a general dialysis membrane, there is a major problem that excretion of necessary (for example, albumin) occurs in a living body. However, this system has the great advantage that you can freely choose only what you want to remove. Further, by introducing antisense, it is also possible not to transport what is transported by this cell (for example, PAH).

【0017】また、本発明は、外表面に形質転換細胞を
付着させたホローファイバーを備えた人工臓器に限られ
ず、内表面に形質転換細胞を付着させたホローファイバ
ーを備えた人工臓器をも含むものであり、その場合、ホ
ローファイバー外空隙に血液を灌流させ、排出させたい
薬物をファイバー内に移動させてリン酸バッファー等と
ともに排出することもできる。
The present invention is not limited to artificial organs having hollow fibers having transformed cells attached to the outer surface, but also includes artificial organs having hollow fibers having transformed cells attached to the inner surface. In this case, blood can be perfused into the hollow fiber outer space, and a drug to be discharged can be moved into the fiber and discharged together with a phosphate buffer or the like.

【0018】[0018]

〔実施例1〕[Example 1]

ヒト多剤耐性遺伝子を含有する組換えベクターを含む形
質転換細胞が付着したホローファイバーを備えた人工臓
器の作成 (1) ウサギ近位尿細管培養細胞PTCLの作成 体重1〜2 kgの雄性または雌性Japanese White rabbi
t(日本白兎)を、ペントバルビトール又はエーテルによ
り麻酔した後、その腎臓を取り出した。次いで、実体顕
微鏡下でその腎臓からピンセットを用いて近位尿細管
(約1mm)を数本単離し、培地(1:1(v/v) のDulbec
o's modified Eagle培地とHAM F-12、及び10%ウシ胎児
血清を含む)中に入れた。これを、37℃、5%CO2 のイ
ンキュベーター中で細胞数が約1×106 になるまで培養
して、初代培養細胞を得た。次に、得られた初代培養細
胞に、上記培地の代わりにウシ胎児血清フリーの培地を
添加し、SV40ラージT抗原及びネオマイシン耐性遺伝子
を含むプラスミドp-SVneo3(1μg /ml 、Bethesda lob
oratory 製)5μl をリポフェクチン(GIBC製)5μl
とともに添加し、24〜48時間培養した。次いで10%ウシ
胎児血清、及びネオマイシン40μg/mlを含む培地に変
え、そのまま培養を続けた。このようにしてネオマイシ
ン耐性の細胞株PTCLを作成した。
Preparation of Artificial Organ with Hollow Fiber Attached to Transformed Cells Containing Recombinant Vector Containing Human Multidrug Resistance Gene (1) Preparation of Rabbit Proximal Tubule Cultured Cell PTCL Male or Female with 1-2 kg Body Weight Japanese White rabbi
After anesthetizing t (Japanese white rabbit) with pentobarbitol or ether, the kidney was removed. Then, several proximal tubules (about 1 mm) were isolated from the kidney using tweezers under a stereoscopic microscope, and the medium (Dulbec 1: 1 (v / v)) was isolated.
o's modified Eagle medium, HAM F-12, and 10% fetal bovine serum). This was cultured in an incubator at 37 ° C. and 5% CO 2 until the number of cells reached about 1 × 10 6 to obtain primary cultured cells. Next, a fetal bovine serum-free medium was added to the obtained primary cultured cells instead of the above medium, and plasmid p-SVneo3 (1 μg / ml, Bethesda lob) containing SV40 large T antigen and neomycin resistance gene was added.
oratory) (5 μl) and Lipofectin (GIBC) (5 μl)
And cultured for 24-48 hours. Then, the medium was changed to a medium containing 10% fetal bovine serum and 40 μg / ml neomycin, and the culture was continued as it was. Thus, a neomycin-resistant cell line PTCL was prepared.

【0019】(2) ヒト多剤耐性遺伝子(MDR-1)のPTCLへ
の導入 発現プラスミドp-HIR のマルチクローニングサイトにヒ
トMDR-1 を入れ、ネオマイシンを加えることで選択し、
てMDR-1 を含有するプラスミドベクターp-HIRMDR1 を調
製した。即ち、このプラスミドベクターp-HIRMDR1 はpH
aMAIRESneo(Mets etal Virology(1996)217:230〜241)を
もとに植田らがMDR-1 を組み入れたものである(Taguchi
etal, Biochemistry 36:8883 〜8889(1997)参照 )。
(2) Introduction of human multidrug resistance gene (MDR-1) into PTCL Human MDR-1 was inserted into the multicloning site of the expression plasmid p-HIR, and selected by adding neomycin.
Thus, a plasmid vector p-HIRMDR1 containing MDR-1 was prepared. That is, this plasmid vector p-HIRMDR1 has pH
Ueda et al. incorporated MDR-1 based on aMAIRESneo (Mets et al. Virology (1996) 217: 230-241) (Taguchi
etal, Biochemistry 36: 8883-8889 (1997)).

【0020】得られたプラスミドベクターp-HIRMDR1 と
上記で得られたPTCLをエレクトロポレーション用容器に
入れて下記のようにしてp-HIRMDR1 をPTCLに導入した。
PCTL 2×106 個/30μl 培地にpHIRHORI 10μg/10μl を
混ぜBioRad社ジーンパルサーを使用500V30μsec の電圧
をかける。これを再度DMEM/HAMF'-1210%FBSに混ぜ300μ
g/mlコルヒチンと共に培養を行う。これによりコルヒチ
ン耐性、つまりMDR-1 をつよく発現した細胞のみが培養
できる。このようにして得られた形質転換細胞PTCL(p-H
IRMDR1) を、培地(DMEM/HAMF'-12 10% FBS)と混合し
て、37℃で1×105 細胞になるまで培養した。これを細
胞懸濁液とした。
The obtained plasmid vector p-HIRMDR1 and the PTCL obtained above were placed in an electroporation container, and p-HIRMDR1 was introduced into PTCL as described below.
Mix 2 × 10 6 PCTLs / 30 μl medium with 10 μg / 10 μl of pHIRHORI and use GeneRulser from BioRad to apply a voltage of 500 V for 30 μsec. 300μ mix it again to DMEM / HAMF '-1210% FBS
Culture with g / ml colchicine. As a result, only cells expressing colchicine resistance, that is, MDR-1 well expressed, can be cultured. The transformed cell PTCL (pH
The IRMDR1), was mixed with medium (DMEM / HAMF '-12 10% FBS), were cultured to 1 × 10 5 cells at 37 ° C.. This was used as a cell suspension.

【0021】(3) PTCL(p-HIRMDR1) のホローファイバー
での培養 図3に示した装置を用いてPTCL(p-HIRMDR1) の培養を行
った。なお、この装置は、旭メディカル株式会社製の高
密度細胞培養ユニットCultureflo T/C-50 (ホローファ
イバーの材質 新水性ポリオレフィン、ホローファイバ
ーの膜厚:50μm 、ホローファイバーの膜の内径:330
μm 、孔径:0.3 μm 、ホローファイバーの有効長:80
mm、ホローファイバーの数:150 本、ホローファイバー
の膜面積:160cm2、ホローファイバー外容積:2ml、ホ
ローファイバー内容積:0.1 ml)を利用して作成した。
(3) Cultivation of PTCL (p-HIRMDR1) in hollow fiber PTCL (p-HIRMDR1) was cultured using the apparatus shown in FIG. This apparatus is a high density cell culture unit Cultureflo T / C-50 manufactured by Asahi Medical Co., Ltd. (material of hollow fiber: New aqueous polyolefin, thickness of hollow fiber: 50 μm, inner diameter of hollow fiber membrane: 330
μm, pore size: 0.3 μm, effective length of hollow fiber: 80
mm, the number of hollow fibers: 150, the membrane area of hollow fibers: 160 cm 2 , the outer volume of hollow fibers: 2 ml, and the inner volume of hollow fibers: 0.1 ml).

【0022】まず、ボトル11として、リン酸バッファー
入りのボトルを接続し、リン酸バッファーをペリスタル
ティックポンプ12を用いて流量10ml/分で1時間循環さ
せた。また、シリンジ13としてリン酸バッファーの入っ
たシリンジを接続してファイバー外空隙にもリン酸バッ
ファーを10ml注入した。次に、装置をインキュベーター
に入れ、リン酸バッファーボトルを培地(DMEM/HAMF'-1
2 10% FBS)入りのボトルに変えて、培地を流量 10 ml
/分で48時間循環させた後、汚染のないことを確認し
た。また、ファイバー外空隙もリン酸バッファーに変え
て培地を入れ、数回培地の交換を行った。
First, a bottle containing a phosphate buffer was connected as the bottle 11, and the phosphate buffer was circulated using the peristaltic pump 12 at a flow rate of 10 ml / min for 1 hour. Further, a syringe containing a phosphate buffer was connected as the syringe 13, and 10 ml of the phosphate buffer was injected into the space outside the fiber. Next, the device was placed in an incubator, and the phosphate buffer bottle was placed in a medium (DMEM / HAMF ' -1).
2 Replace the bottle with 10% FBS)
After circulating for 48 hours at / min, it was confirmed that there was no contamination. Further, the medium outside the fiber was replaced with a phosphate buffer and a medium was added, and the medium was replaced several times.

【0023】次いで、培地の循環を止め、シリンジ13と
して上記(2) で得られた形質転換細胞懸濁液の入ったシ
リンジを接続して、該細胞懸濁液をファイバー外空隙に
注入し、シリンジ12とシリンジ13を交互に押して細胞を
空隙内に分散させた。このまま、培地を循環させずに37
℃で30分間放置した。その後、ポンプ12を超低速から作
動させ、6時間かけて流量2ml/分まで高めて、48〜72
時間培養を行った。このようにして、ホローファイバー
の外表面に形質転換細胞が多数付着したホローファイバ
ーを備えた、図1に示したような人工臓器を作成した。
Next, the circulation of the medium was stopped, a syringe containing the transformed cell suspension obtained in the above (2) was connected as the syringe 13, and the cell suspension was injected into the outer space of the fiber. The cells were dispersed in the voids by pushing the syringe 12 and the syringe 13 alternately. Without circulating the medium,
Leave at 30 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the pump 12 is operated from an extremely low speed, and the flow rate is increased to 2 ml / min over 6 hours, and the pump 12 is operated at 48-72.
Culture was performed for hours. In this way, an artificial organ as shown in FIG. 1 was provided, which was provided with a hollow fiber having a large number of transformed cells attached to the outer surface of the hollow fiber.

【0024】〔実施例2〕 インビトロでの本発明の人工臓器の薬物輸送能の評価 上記(3) で作成した、図1に示した本発明の人工臓器を
用いてジゴキシンの輸送能を評価した。図4に、本実施
例で用いた試験装置を示す。1:1(v/v) のDulbeco's
modified Eagle培地とHAM F-12及び10%ウシ胎児血清を
含む培地と、所定の濃度のジゴキシン(7.25ng/ml 、5.
85ng/ml 、及び4.05ng/ml の3種類の濃度で試験を行っ
た)と、パラアミノ馬尿酸2μg/mlと、イヌリンの1μ
g/mlとの混合溶液50mlの入った容器15を、シリンジポン
プを介して人工臓器10の血液流入口4に接続した。シリ
ンジポンプ16を用いて流量1ml/時間で混合溶液を人工
臓器に灌流させた。そして、回収容器17に灌流液を採取
し、各薬物の30分間の排出量を測定した。また、50時間
後に、MDR-1 の遮断薬であるベラパミルを容器15に添加
して灌流させ、回収容器17に採取した灌流液中の各薬物
の濃度を測定した。
[Example 2] Evaluation of drug transport ability of the artificial organ of the present invention in vitro The transport ability of digoxin was evaluated using the artificial organ of the present invention shown in FIG. 1 and prepared in (3) above. . FIG. 4 shows a test apparatus used in this example. 1: 1 (v / v) Dulbeco's
A modified Eagle medium, a medium containing HAM F-12 and 10% fetal bovine serum, and a predetermined concentration of digoxin (7.25 ng / ml, 5.
85 ng / ml and 4.05 ng / ml), 2 μg / ml of paraaminohippuric acid and 1 μm of inulin.
The container 15 containing 50 ml of the mixed solution with g / ml was connected to the blood inlet 4 of the artificial organ 10 via a syringe pump. The mixed solution was perfused into the artificial organ using the syringe pump 16 at a flow rate of 1 ml / hour. Then, the perfusate was collected in the collection container 17, and the amount of each drug discharged for 30 minutes was measured. Also, 50 hours later, verapamil, which is an MDR-1 blocker, was added to the container 15 and perfused, and the concentration of each drug in the perfusate collected in the collection container 17 was measured.

【0025】また、比較例として、遺伝子MDR-1 を導入
していない腎細胞を付着させたホローファイバーを備え
てなる人工臓器を用いて上記と同様の試験を行った(MD
R(-)) 。
As a comparative example, a test similar to the above was conducted using an artificial organ having hollow fibers to which renal cells not transfected with the gene MDR-1 were attached (MD
R (-)).

【0026】各試験における灌流液中のジゴキシンの中
空糸内から外への輸送量Jdigoxin(ng/30min)の変化を
図5の(A) に示す。また、混合溶液中のジゴキシンの濃
度が4.05ng/ml の場合の、灌流液中のパラアミノ馬尿酸
の中空糸内から外への輸送量JPHA (μg/30min)と、イ
ヌリンの濃度Jinulin(μg/30min)の変化を、それぞれ
図5の(B) 、(C) に示す。これらの結果から、PTCL(p-H
IRMDR1) は、ジゴキシンを選択的に輸送するということ
がわかる。
FIG. 5A shows the change in the transport amount J digoxin (ng / 30 min) of digoxin in the perfusate from the inside to the outside of the hollow fiber in each test. Also, when the concentration of digoxin in the mixed solution of 4.05 ng / ml, the transport volume J PHA (μg / 30min) to the outside from the hollow fiber para hippuric acid in the perfusate, inulin concentrations J inulin ( (g / 30 min) are shown in FIGS. 5 (B) and (C), respectively. From these results, PTCL (pH
It turns out that IRMDR1) selectively transports digoxin.

【0027】〔実施例3〕本実施例において、ジゴキシ
ンの代わりにドキソルビシン(ADM)を6μg/ml用い
た以外は実施例2と同様にして試験を行った。各試験に
おける灌流液中のADMの輸送量JADM (ng/30min)の変
化を図6の(A) に示す。また、灌流液中のパラアミノ馬
尿酸の輸送量JPHA (μg/30min)と、イヌリンの濃度J
inulin(μg/30min)の濃度の変化を、それぞれ図6の
(B) 、(C) に示す。これらの結果から、PTCL(p-HIRMDR
1) は、ADMを選択的に輸送するということがわか
る。
Example 3 A test was performed in the same manner as in Example 2 except that 6 μg / ml of doxorubicin (ADM) was used instead of digoxin. FIG. 6A shows the change in the transport amount J ADM (ng / 30 min) of ADM in the perfusate in each test. In addition, the transport amount of paraaminohippuric acid J PHA (μg / 30 min) in the perfusate and the concentration of inulin J
The change in the concentration of inulin (μg / 30min) was
These are shown in (B) and (C). From these results, PTCL (p-HIRMDR
It can be seen that 1) selectively transports ADM.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明の人工臓器によれば、特定の薬
物、毒物をを選択的に排出することができる。
According to the artificial organ of the present invention, specific drugs and toxic substances can be selectively discharged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による人工臓器の一実施例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a view showing one embodiment of an artificial organ according to the present invention.

【図2】外表面に形質転換細胞が付着したホローファイ
バーの拡大部分の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an enlarged portion of a hollow fiber having a transformed cell adhered to an outer surface.

【図3】本発明による人工臓器を製造する装置の全体の
概略を示す図である。
FIG. 3 is a view schematically showing an entire apparatus for manufacturing an artificial organ according to the present invention.

【図4】実施例で用いた、本発明による人工臓器の試験
装置を示す図である。
FIG. 4 is a view showing an apparatus for testing an artificial organ according to the present invention used in an example.

【図5】実施例2におけるジゴキシンの輸送量J
digoxin 、パラアミノ馬尿酸の輸送量JPHA 及びイヌリ
ンの輸送量Jinulinの変化を示す図である。
FIG. 5 shows the transport amount J of digoxin in Example 2.
digoxin, is a diagram showing changes in transport volume J inulin transportation amount J PHA and inulin para hippuric acid.

【図6】実施例3におけるADMの輸送量JADM 、パラ
アミノ馬尿酸の輸送量JPHA 及びイヌリンの輸送量J
inulinの変化を示す図である。
FIG. 6 shows the transport amount J ADM of ADM , the transport amount J PHA of para-aminohippuric acid and the transport amount J of inulin in Example 3.
It is a figure which shows the change of an insulin .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ハウジング、2…上流側蓋体、3…下流側蓋体、4
…血液流入口、5…血液流出口、6…液体流入口、7…
液体流入口、8…形質転換細胞、9…ホローファイバ
ー、10…人工臓器、11…ボトル、12…ポンプ、13…シリ
ンジ、14…シリンジ、15…容器、16…ポンプ、17…回収
容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Housing, 2 ... Upstream lid, 3 ... Downstream lid, 4
... blood inlet, 5 ... blood outlet, 6 ... liquid inlet, 7 ...
Liquid inlet, 8: Transformed cells, 9: hollow fiber, 10: artificial organ, 11: bottle, 12: pump, 13: syringe, 14: syringe, 15: container, 16: pump, 17: collection container

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C12N 15/09 C12N 5/00 B (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61M 1/14 - 1/36 C12M 3/00 C12N 5/10 C12N 15/09 ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI C12N 15/09 C12N 5/00 B (58) Investigated field (Int.Cl. 7 , DB name) A61M 1/14-1 / 36 C12M 3/00 C12N 5/10 C12N 15/09

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 細胞が付着したホローファイバーを備え
てなる体外循環型人工臓器であって、前記細胞が薬物輸
送に係る遺伝子を含有する組換えベクターを含む形質転
換細胞である人工臓器。
1. An extracorporeal circulation type artificial organ comprising hollow fibers to which cells are attached, wherein said cells are transformed cells containing a recombinant vector containing a gene related to drug transport.
【請求項2】 宿主細胞が肝細胞である、請求項1に記
載の人工臓器。
2. The artificial organ according to claim 1, wherein the host cell is a hepatocyte.
【請求項3】 宿主細胞が腎細胞である、請求項1に記
載の人工臓器。
3. The artificial organ according to claim 1, wherein the host cell is a kidney cell.
【請求項4】 遺伝子がジゴキシン及び/又はドキソル
ビシンの輸送に係るものである、請求項1〜3のいずれ
か1項に記載の人工臓器。
4. The artificial organ according to claim 1, wherein the gene is involved in transport of digoxin and / or doxorubicin.
【請求項5】 遺伝子が多剤耐性遺伝子である、請求項
1〜3のいずれか1項に記載の人工臓器。
5. The artificial organ according to claim 1, wherein the gene is a multidrug resistance gene.
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