JP3081130B2 - 細胞外マトリックス成分含有ハイドロゲル薄膜 - Google Patents

細胞外マトリックス成分含有ハイドロゲル薄膜

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JP3081130B2 JP07035176A JP3517695A JP3081130B2 JP 3081130 B2 JP3081130 B2 JP 3081130B2 JP 07035176 A JP07035176 A JP 07035176A JP 3517695 A JP3517695 A JP 3517695A JP 3081130 B2 JP3081130 B2 JP 3081130B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、細胞外マトリックス
成分含有ハイドロゲル薄膜に関するものである。さらに
詳しくは、この発明は、細胞培養基質、臓器癒着防止等
において有用な、適度な強度を有し、その調製が容易
で、簡便に使用することのできる、新しい細胞外マトリ
ックス成分含有ハイドロゲル薄膜に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来より、細胞培養は、様々
な医療技術や医薬品の開発等を目的として種々の態様に
おいて実施されてきている。この細胞培養のための方法
の一つとして、コラーゲン等の細胞外マトリックス成分
を用いる方法が知られている。また、この方法では、た
とえばコラーゲンの場合のように、通常の細胞培養の二
次元平面培養としての制約を緩和して、生体の組織形態
や機能発現にできるだけ近い状態での三次元性を確保し
ようとする様々な試みもなされている。
【0003】しかしながら、その利用について注目され
ているコラーゲン等を用いての培養法については、たと
えばコラーゲンハイドロゲルの場合には、そのものがや
わらかく取扱いが難しいこと等の問題があり、細胞培養
基質としての調製が必ずしも容易でなく、より簡便な利
用法が確立されていないのが実情であった。そこで、こ
の発明の発明者は、コラーゲン等の細胞外マトリックス
成分の利用について様々な観点から検討を進めてきた。
その際の課題は、従来の培養方法を抜本的に改善し、細
胞培養基質としての調製が容易で、その使用が簡便であ
って、しかも、培養基質としての性能が良好で、臓器癒
着防止等への応用も可能とされる、新しいマトリックス
物質の利用方策を実現することにあった。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、細胞外マトリックス成分を含有
するガラス化されたマトリックスゲル薄膜の水和物から
なる薄膜が保持体と一体化された細胞外マトリックス成
分含有ハイドロゲル薄膜において、該保持体が環状体お
よび網状体からなる群より選択されることを特徴とする
細胞外マトリックス成分含有ゲル薄膜(請求項1)を提
供する。また、この発明は、上記細胞外マトリックス成
分含有ハイドロゲル薄膜において、該保持体が生体吸収
材からなること(請求項2)、および該保持体が円形開
口部を有し、この円形開口部が薄膜を保持一体化してい
る筒体からなること(請求項3)をその態様としてもい
る。さらに、この出願の発明は、細胞外マトリックス成
分を含有するガラス化されたマトリックスゲル薄膜の水
和物からなる薄膜が環状保持体と一体化された細胞外マ
トリックス成分含有ハイドロゲル薄膜を、該環状保持体
よりも小径の円形開口部を有する筒体に、その円形開口
部において転写固定し、筒状体と一体化することを特徴
とする細胞外マトリックス成分含有ゲル薄膜の製造法
(請求項4)をも提供する。
【0005】
【0006】
【0007】
【作用】上記の通りのこの発明の細胞外マトリックス成
分含有ハイドロゲル薄膜は、薄膜そのものとして、そし
て保持体と一体化されたものとして、取扱いが容易な適
度な強度と、薄膜形状を有し、細胞培養基質としての組
成を持たせることができるため、培養のための調製が容
易で、極めて利便性に優れたものとなる。
【0008】細胞外マトリックス成分については、その
代表的なものとしてコラーゲンがあり、その応用が注目
されているところである。このコラーゲンの他にも、フ
ィブロネクチン、ビトロネクチン、ラミニン、プロテオ
グリカン、グリコサミノグリカン、マトリゲル(商品
名)等があり、適宜に使用される。細胞培養液成分につ
いても特に限定はなく、至適な塩組成、その濃度、pH
等が選択される。
【0009】保持体については、ワイヤ、針金等によっ
て形成した環状体や、ガーゼ、その他の織成体等からな
る網状体等の適宜なものであってよく、生体吸収体とし
てもよい。その使用態様に応じてその形状、大きさ、素
材等を選択すればよい。円形開口部を持つ筒体、あるい
はその前駆体としての容器等であってもよい。細胞培養
基質体としての製造においては、たとえば、まず、培地
や血清等を有する組成物にコラーゲン等のマトリックス
水溶液を混合し、この混合液中に、所望により各種の保
持体を入れ、これを至適な温度でインキュベートとして
ゲル化する。
【0010】このゲル体は、さらに風乾等で乾燥すると
ガラス化する。このガラス化の現象や、ガラス化したゲ
ルをさらに改変して利用すること、さらには、この改変
によって細胞培養基質体等として利用すること等は知ら
れておらず、この発明によってはじめて実現されたこと
である。すなわち、この発明の製造法では、このガラス
化したコラーゲン等の細胞外マトリックス成分含有ゲル
を水和処理する。このことによって、強度のある細胞外
マトリックス成分含有ハイドロゲル薄膜を得る。このも
のは、細胞培養基質体となる。臓器癒着防止にも有効と
なる。
【0011】ガラス化については、この発明では、一般
的には終濃度0.05〜5%程度の細胞外マトリックス
成分含有ゲルを、ゆっくりと無菌的に完全に乾燥(たと
えば風乾)する。こうすることでガラス化する。そし
て、このガラス化したゲルの水和は、PBS等で処理す
ることで容易に実施される。以下、さらに詳しくコラー
ゲンを例とする実施例を示し、この発明の構成並びに作
用効果について説明する。
【0012】
【実施例】
実施例1:コラーゲンハイドロゲル薄膜の作製)氷上
で冷却した内容量50mlの滅菌済コニカルチューブ
(Falcon#2070)内に、2mlの5倍濃度ダルベッ
コ改変イーグル培地(GIBCO#31600−03
4)、0.1mlの10,000units/mlペニ
シリン・10,000μg/mlストレプトマイシン
(GIBCO#15140−031)、0.2mlの1
M HEPES(GIBCO#15630−023)、
0.493mlの7.5%重炭酸ナトリウム溶液(GI
BCO#25080−011)、1.407mlの蒸留
水、そして1mlの牛胎児血清を加えて混和した後に、
4.8mlの0.5%I型コラーゲン水溶液(CELL
GEN I−ACもしくはI−PC、(株)高研製)を
加えて、均一に混和した。2mlの終濃度0.24%コ
ラーゲン混合液を疎水性ポリスチレン性培養用シャーレ
(φ35mm:Falcon#1008)に入れた後、5%C
2 /95%空気存在下の37℃の保湿インキュベータ
内で3時間維持してゲル化した。この終濃度0.24%
コラーゲンゲルを、フタをした状態でゆっくりと無菌的
に完全に風乾することで、ガラス化した。これに2ml
のPBSを加えることで、ガラス化したコラーゲンゲル
を水和した。さらに、数回2mlのPBSで水和したコ
ラーゲンゲルをリンスした。水和したコラーゲンゲル
は、シャーレの内壁を周囲に沿って先の鋭敏なピンセッ
トでなぞることで、強度のある、図1の位相差顕微鏡写
真に示した通りの薄膜コラーゲンハイドロゲルとしてシ
ャーレより脱着回収できた。
【0013】(実施例2:針金の周囲保持体付き薄膜コ
ラーゲンハイドロゲルの作製)図2に例示した通りの円
形でつまみ部のある保持体(1)をステン針金(サイズ
#20,0.9mm)でつくり、実施例1で調製した2
mlの終濃度0.24%コラーゲン混合液をこの針金の
保持体とともに疎水性ポリスチレン性培養用シャーレ
(φ35mm:Falcon#1008)に入れた。そして、
上記の実施例1と同様にゲル化した後、ガラス化した。
これに2mlのPBSを加えることで、ガラス化したコ
ラーゲンゲルを水和した。さらに、数回2mlのPBS
で水和したコラーゲンゲルをリンスした。水和したコラ
ーゲンゲルは、ステン針金のつまみ部を静かに持ち上げ
ることで、図3に例示した通りの周囲に針金の保持体が
付いた強度のあるコラーゲンハイドロゲル薄膜としてシ
ャーレより脱着回収できた。
【0014】(実施例3:ガーゼ包埋型薄膜コラーゲン
ハイドロゲルの作製)日本薬局方収載の滅菌ガーゼタイ
プIII (ケーパイン、川本繃帯材料(株)製)を、無菌
的に円形でつまみ部のある形に切断して、細胞培養液
(10%牛胎児血清、20mM HEPES、100u
nits/mlペニシリン、100μg/mlストレプ
トマイシン含有ダルベッコ改変イーグル培地)に浸し
た。このガーゼを実施例1で調製した5mlの終濃度
0.24%コラーゲン混合液とともに疎水性ポリスチレ
ン性培養用シャーレ(φ60mm:Falcon#1007)
に入れ、実施例1と同様にゲル化した後ガラス化した。
【0015】さらに、実施例1と同様にPBSを加える
ことで、ガラス化したコラーゲンゲルを水和した。水和
したコラーゲンゲルは、ガーゼのつまみ部を静かに持ち
上げることで、図4に例示した通り、全体にガーゼを包
埋した強度のある薄膜コラーゲンハイドロゲルとしてシ
ャーレより脱着回収できた。 (実施例4:筒体保持薄膜コラーゲンハイドロゲルの作
製)内容量50mlの滅菌済コニカルチューブ(Falcon
#2070)を切断加工して、図5(a)の通りの細胞
培養基質として薄膜コラーゲンハイドロゲルを固定でき
る筒体(10)器材を作った。
【0016】続いて、実施例2において作製した針金の
周囲保持体(11)付きコラーゲンハイドロゲル薄膜
(12)を用い、同様に図5(b)の通り、コニカルチ
ューブの蓋体(13)を押し付け、針金保持体(11)
を除去する。こうすることで、器材(10)開口部へ簡
単に薄膜コラーゲンハイドロゲルを転写固定することが
できる。この状態において、これを細胞培養に使用する
ことができる。さらに、実施例3で示したガーゼ包埋型
薄膜コラーゲンハイドロゲルも同様の方法で、この器材
へ固定できた。
【0017】(実施例5:薄膜コラーゲンハイドロゲル
上での細胞培養)10mlの細胞培養液を親水性ポリス
チレン性培養用シャーレ(φ60mm:Falcon#300
2)に入れ、この中に実施例4で作製したコラーゲンハ
イドロゲル薄膜を固定した器材を入れ、その内側に2m
lの細胞懸濁液(3×104 /ml)を播種して、5%
CO2 /95%空気存在下の37℃の保湿インキュベー
タ内で培養した。細胞は、ヒト真皮由来線維芽細胞(H
DF)とヒト胆管癌上皮細胞(MEC)を用いた。5日
間培養の後、ホルマリンで固定し、直接ヘマトキシリン
・エオシン(HE)染色したところ、MECの場合に
は、図6写真のように、コラーゲンハイドロゲル薄膜上
でコロニーを形成した像を呈した。HDFはコラーゲン
ハイドロゲル薄膜上で散在するものの一部はゲル内へ浸
潤しているような像を呈した(図7写真)。そこで、ゲ
ル面に垂直な凍結切片を作り、HE染色したところ、M
ECにはゲル内への湿潤像は見られなかったが、HDF
には明らかなゲル内への湿潤像が見られた。
【0018】もちろん、この発明は、以上の例によって
何ら限定されるものではない。培養対象となる細胞、培
養液組成、培養条件はもとより、コラーゲンハイドロゲ
ル薄膜等の細胞外マトリックス成分の種類や基質組成
や、薄膜の厚みや強度等についても様々な態様が可能で
あることは多言を要しない。
【0019】
【発明の効果】以上、詳しく説明した通り、この発明に
より、調製容易で、利便性に優れたコラーゲン等の細胞
外マトリックス成分含有のハイドロゲル薄膜の培養基質
体や臓器ゆ着防止材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例としてのコラーゲンハイドロゲル薄膜の
表面を示した図面に代わる位相差顕微鏡写真である。
【図2】保持体としての円形針金体を例示した斜視図で
ある。
【図3】円形針金保持体と一体化されたコラーゲンハイ
ドロゲル薄膜基質体を例示した図面に代わる写真であ
る。
【図4】ガーゼを包埋したコラーゲンハイドロゲル薄膜
を例示した図面に代わる写真である。
【図5】筒体を保持体としたこの発明の基質体の作成を
示した工程図である。
【図6】MECの場合のコロニー形成を示した図面に代
わる顕微鏡写真である。
【図7】HDFの場合の面に代わる顕微鏡写真である。
【符号の説明】
1 円形針金保持体 10 筒体器材 11 円形針金保持体 12 コラーゲンハイドロゲル薄膜 13 蓋体
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12N 5/02 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 細胞外マトリックス成分を含有するガラ
    ス化されたマトリックスゲル薄膜の水和物からなる薄膜
    が保持体と一体化された細胞外マトリックス成分含有ハ
    イドロゲル薄膜において、該保持体が環状体および網状
    体からなる群より選択されることを特徴とする細胞外マ
    トリックス成分含有ゲル薄膜。
  2. 【請求項2】 細胞外マトリックス成分を含有するガラ
    ス化されたマトリックスゲル薄膜の水和物からなる薄膜
    が保持体と一体化された細胞外マトリックス成分含有ハ
    イドロゲル薄膜において、該保持体が生体吸収材からな
    ることを特徴とする細胞外マトリックス成分含有ゲル薄
    膜。
  3. 【請求項3】 細胞外マトリックス成分を含有するガラ
    ス化されたマトリックスゲル薄膜の水和物からなる薄膜
    が保持体と一体化された細胞外マトリックス成分含有ハ
    イドロゲル薄膜において、該保持体が円形開口部を有
    し、この円形開口部が薄膜を保持一体化している筒体か
    らなることを特徴とする細胞外マトリックス成分含有ゲ
    ル薄膜。
  4. 【請求項4】 細胞外マトリックス成分を含有するガラ
    ス化されたマトリックスゲル薄膜の水和物からなる薄膜
    が環状保持体と一体化された細胞外マトリックス成分含
    有ハイドロゲル薄膜を、該環状保持体よりも小径の円形
    開口部を有する筒体に、その円形開口部において転写固
    定し、筒状体と一体化することを特徴とする細胞外マト
    リックス成分含有ゲル薄膜の製造法。
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