JP3157984B2 - 初代培養肝細胞の継代培養系 - Google Patents

初代培養肝細胞の継代培養系

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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、初代培養肝細胞の継
代培養系に関するものである。さらに詳しくは、これま
で実現されてこなかった肝細胞の継代を可能とする新し
い肝細胞培養系に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】生体組織やそれを構成する細
胞の特徴、作用機序を解明することは極めて重要な課題
であり、この課題について検討するためには、細胞を増
殖させ、継代させることが非常に大切である。このよう
なことから、多くの細胞の継代について検討が進められ
てきているが、初代培養肝細胞の継代培養は、唯一仔ウ
シで報告されているだけであり、ラット、マウス等では
いまだ実現されていない。その理由としては、一つに
は、種々の増殖因子添加の血清無添加の培養系で、肝細
胞の接着や増殖に有効なコラーゲンコートdishが頻繁に
使われてきているため、肝細胞をdishから損傷の少ない
状態で剥すことが困難であり、また、トリプシン等の酸
素で処理した肝細胞は非常に損傷が大きいという問題が
あったことによる。
【0003】またさらに、血清を加えた系でコラーゲン
コートをしていないdishで培養した場合、損傷の少ない
処理で剥した肝細胞は、dishに再接着することができて
も、長期生存を可能とし、増殖することができないこと
も考慮されている。一方、最近になって、培地にニコチ
ンアミドとEGFを加えた系で、コロニーを形成しなが
ら増殖する小型の肝細胞が出現することが報告されてお
り、この小型の肝細胞は、アルブミン等の成熟肝細胞の
機能を発現しており、培養4日までに2〜3回分裂する
ことや、培養20日目においても増殖期にある細胞が存
在することが確認されている。
【0004】この培養系の場合には、コロニーの発現頻
度は、幼若ラットで高く、週令にともなって減少するこ
と等から肝細胞の“commited progenitor cells ”では
ないかと考えられている。しかしながら、この場合に
も、継代培養は充分な状態ではなく、また損傷を防止す
ることにも問題が残されている。このため、依然とし
て、肝細胞の継代については技術的には確立していない
のが実情である。
【0005】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであって、従来の技術の欠点や限界を克服
し、初代培養肝細胞の増殖および長期維持をともなう継
代培養を可能とする新しい培養系を提供することを目的
としている。
【0006】
【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、初代培養肝細胞の培養系であっ
て、培地にニコチンアミド類並びにアスコルビン酸類が
添加されていることを特徴とする初代培養肝細胞の継代
培養系を提供する。
【0007】
【作用】すなわち、この発明においては、初代培養肝細
胞の培地中に、ニコチンアミド類並びにアスコルビン酸
類を添加することにより、継代後の肝細胞増殖および肝
細胞の長期間機能維持が実現される。培地、その他添加
剤については、公知のものをはじめ適宜に使用できる
が、たとえば具体的には、DMEM培地にニコチンアミ
ド類並びにアスコルビン酸類が添加され、さらにはFC
S、EGFが添加された培地系が例示される。
【0008】ニコチンアミド並びにアスコルビン酸類と
しては、公知のものをはじめ、ニコチンアミドのアルキ
ル、シクロアルキル、その他置換基等を持つ各種のもの
が、またアスコルコビン酸のリン酸エステル、亜リン酸
エステル、ホスホン酸エステル、それらのアルキル、そ
の他置換基等を有する類似物が適宜に用いられることは
言うまでもない。
【0009】そこで、以下、実施例を示し、さらに詳し
くこの発明について説明する。
【0010】
【実施例】図1は、この発明の継代培養系の構成を例示
したものである。この図1に沿って、4〜8週令のF3
44雄ラットから、コラゲナーゼ灌流法により肝細胞を
分取した。肝細胞を、10%FCS、10ng/ml
EGF、10mM ニコチンアミド、0.2mM L−
アスコルビン酸2−フォスフェート添加DMEM培地
で、6.7×104 cells/cm2 の濃度で培養
し、培養4日目より1%DMSOを添加した。肝細胞を
dishより剥すために、0.02%EDTAを用いた。肝
細胞の増殖の指標として、BrdUの取り込み、およ
び、位相差顕微鏡下で同一部位の写真を経時的に撮影
し、肝細胞領域の面積を測定した。また、肝細胞の機能
発現および非実質細胞の同定は、免疫細胞化学的手法、
または酵素化学的手法を用いて行った。
【0011】FCS、ニコチンアミド、EGF、L−ア
スコルビン酸2−フォスフェート、DMSOの添加因子
のうち、それぞれ1種類ずつ除いた系で同様の操作を行
い、それぞれの添加因子の肝細胞、および非実質細胞へ
の作用を調べた。以上の結果、0.02%EDTAで処
理すると、肝細胞はcluster 状に剥がれ、同一視野の位
相差像を示した図2(継代1代目×40)の通り、継代
1〜2日までにクラスターはdishに接着し(図2(a)
継代2日目)、継代3日頃より増殖し(図2(b)継代
5日目)、継代7日目頃に1部の細胞が死んで剥がれた
(図2(c)継代8日目)。
【0012】継代8日目頃以降、生き残った肝細胞が増
殖し(図2(d)継代44日目)、継代10日〜30日
の間に、肝細胞クラスターの占める面積は約2倍に増え
た(図3)。継代後の肝細胞の増殖は、肝細胞クラスタ
ーの面積の増加、BrdUの取り込み、および分裂像に
より確認した。継代30日目の多数の肝細胞に、Brd
Uの取り込みが観察された(図4(a))。この図4
(a)(b)(c)は、各々、継代1代目の継代30日
目、46日目および50日目を示している。以降、図中
のPは、肝実質細胞を、また、Nは、非実質細胞を示し
ている。
【0013】なお、図4(a)においては、BrdU
(茶色)−トランスフェリン(赤色)の二重染色(×1
00)により、図4(b)では、α1 −アンチトリプシ
ン(茶色)染色(×606)、図4(c)では、アルブ
ミン(茶色)染色(×606)を行い、継代後、増殖を
続けている肝細胞は、アルブミン、α1 −アンチトリプ
シン、トランスフェリンの発現が認められた。
【0014】また、図5(a)(b)(c)(d)には
継代2代目の肝細胞クラスターの状態を示した。図5
(a)では、継代4日目を、図5(b)では継代42日
目の同一視野の位相差像(×40)を示している。ま
た、図5(c)では、継代52日目のアルブミン(茶
色)染色(×606)、図5(d)では同じく継代の5
2日目のトランスフェリン(茶色)染色(×606)を
行った。継代35日目の肝細胞を0.02%EDTAで
剥すと、dishに再接着し肝細胞の増殖が認められた。
尚、継代2代目の肝細胞も、アルブミン、トランスフェ
リン陽性であった。
【0015】さらにまた、非実質細胞の染色(継代1代
目)により、たとえば図6(a)の継代30日目のデス
ミン(茶色)染色(×200)における陽性の確認、図
6(b)の継代38日目のエステラーゼ(茶色)染色
(×242)における陰性(ただし肝細胞は一部陽性)
の確認に示されている通り、継代4日目頃より、肝細胞
クラスターの周囲に非実質細胞が増殖しはじめ、継代3
0日頃には、肝細胞クラスターの周囲をほぼ埋め尽くし
た。この非実質細胞は、desminの抗体で強陽性に染まる
ことから、星細胞と考えられた。尚、エステラーゼ活性
は陰性であったことから、Kuppfer 細胞ではないと考え
られた。
【0016】そして、肝細胞の索状様構造を継代32日
目(継代1代目)の位相差像として示した図7(×10
0)より明らかなように、継代後、肝細胞の重層構造が
観察され、一部に索状構造を思わせる配列が観察され
た。図8(コントロール)、図9(EGF−)、図10
(ニコチンアミド−)、図11(L−アスコルビン酸−
2−フォスフェート−)および図12(DMSO−)
は、各添加因子の肝細胞、肝実質細胞への影響を、継代
15日目の位相差像(×40)および22日目のトラン
スフェリン染色像(赤)(×30)として示したもので
ある。
【0017】また、図13は、各添加因子の影響を肝細
胞クラスターの面積の経時的変化として示している。継
代1日目を100%とした。図14は、同じく、各添加
因子の影響を継代22日目の抗トランスフェリン陽性細
胞の占める面積で示し、コントロールを100%として
いる。これらの図から明らかなように、EGF、ニコチ
ンアミド、L−アスコルビン酸2−フォスフェートのう
ちいずれをのぞいた系においても、継代後の肝細胞の増
殖抑制が認められた。EGFを除いた系では、非実質細
胞の増殖抑制が、ニコチンアミドを除いた系では、非実
質細胞の増殖促進が認められた。また、DMSOを除い
た系では、非実質細胞の増殖が最も早く、継代22日目
頃より、肝細胞クラスターはdishより剥がれ始めた。い
ずれの系の肝細胞もトランスフェリン陽性であった。さ
らに、FCSを除いた系では、肝細胞、非実質細胞の著
しい増殖抑制が認められた。
【0018】以上の結果から明らかなように、初代培養
肝細胞をDMEMに、FCS、EGF、ニコチンアミ
ド、L−アスコルビン酸2−フォスフェート、DMEM
を加えた系で培養し、confluent の状態で0.02%E
DTAで処理することにより、肝細胞はクラスターの状
態で剥がれ、dishに接着し、増殖することができた。そ
して、dishにコラーゲンコートを施していないため、
0.02%EDTAにより肝細胞を剥すことができた。
0.02%EDTA、0.25%トリプシンで処理する
と、肝細胞は、single cell の状態で剥がれ、dishに接
着し、多数のBrdUの取り込みも認められたが、7日
目頃一部の肝細胞が死んで剥がれた後、残った肝細胞の
増殖、維持の状態が、0.02%EDTAに比べて悪か
った。
【0019】また、EGFは、肝細胞、非実質細胞の増
殖促進作用、および継代後の肝細胞を生存維持させる作
用があり、ニコチンアミドは、“commited progenitor
cells ”の増殖促進作用があり、今回の系に必須であっ
た。L−アスコルビン酸2−フォスフェートは、肝細胞
の増殖促進作用、継代後の肝細胞を生存維持させる作用
があり、今回の系に必須であった。また、L−アスコル
ビン酸2−フォスフェートは肝細胞、線維芽細胞に対す
る種々の効果が報告されているが、この発明の系では、
非実質細胞と肝細胞のinteraction および、三次元構築
に寄与したと考えられる。
【0020】DMSOは、非実質細胞の増殖抑制作用が
ある。この発明の系では、肝細胞の“commited progeni
tor cells ”が増殖する培養条件下で、肝細胞を継代培
養することにより、“commited progenitor cells ”を
選択して培養することができたと考えられる。
【0021】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
り、はじめて初代培養肝細胞の継代培養が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の培養系の構成を例示した手順フロー
図である。
【図2】(a)(b)(c)(d)は、継代1代目の、
2日、5日、8日および44日目の培養例を例示した位
相差像の図面に代わる顕微鏡写真である。
【図3】肝細胞クラスターの面積の増加を示した図であ
る。
【図4】(a)(b)(c)は、肝細胞へのBrdUの
組込みとトランスフェリンの発現、アルブミン、アンチ
トリプシンの発現を示した免疫染色像(各々、継代1代
目の30日目、46日目、50日目)の図面に代わる顕
微鏡写真である。
【図5】(a)(b)は、継代2代目の肝細胞クラスタ
ーの4日目、42日目の位相差像を示した図面に代わる
写真である。(c)(d)は、52日目のアルブミンと
トランスフェリンの発現を示した免疫染色像の図面に代
わる顕微鏡写真である。
【図6】(a)(b)は、継代1代目の非実質肝細胞の
状態を示した、30日目のデスミン免疫染色像、および
38日目のエステラーゼ酵素化学染色像の図面に代わる
顕微鏡写真である。
【図7】肝細胞の索状様構造を示した継代1代目の32
日目の位相差像の図面に代わる顕微鏡写真である。
【図8】(a)(b)は、各々、継代1代目の15日目
および22日目の状態をコントロールとして示した位相
差像およびトランスフェリン免疫染色像の図面に代わる
顕微鏡写真である。
【図9】図8に対応するEGFを除いた時の肝細胞、非
実質肝細胞への影響を示した図面に代わる顕微鏡写真で
ある。
【図10】図9と同様のニコチンアミドを除いた時の図
面に代わる顕微鏡写真である。
【図11】図9と同様のL−アスコルビン酸2−フォス
フェートを除いた時の図面に代わる顕微鏡写真である。
【図12】図9と同様のDMSOを除いた時の図面に代
わる顕微鏡写真である。
【図13】EGF、ニコチンアミド、L−アスコルビン
酸2−フォスフェート、DMSOをそれぞれ除いた時の
継代の後の肝細胞クラスターの面積の経時的変化を例示
した図である。
【図14】EGF、ニコチンアミド、L−アスコルビン
酸2−フォスフェート、DMSOをそれぞれ除いた時の
継代22日目の抗トランスフェリン陽性細胞の占める面
積を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 - 5/28 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DMEM培地にニコチンアミド類並びに
    アスコルビン酸類が添加されていることを特徴とする初
    代培養肝細胞の継代培養培地
  2. 【請求項2】 FCS、EGFが添加されている請求項
    1の継代培養培地
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DE69533212T DE69533212T2 (de) 1994-04-11 1995-04-11 Leberparenchymzellen mit klonaler Wachstumsfähigkeit, Verfahren zu ihrer Herstellung und Kultursystem der primären Hepatocyten
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