JP4599315B2 - Bioartificial organ - Google Patents

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Description

本発明は、動物細胞が充填されたバイオ人工臓器およびバイオ人工臓器の製造方法に関する。   The present invention relates to a bioartificial organ filled with animal cells and a method for producing the bioartificial organ.

近年、人工材料と生きている細胞とを組み合わせ、それらの長所を活かしたバイオ人工臓器が研究されている。例えば、肝細胞と人工材料とを組み合わせたバイオ人工肝臓(例えば、非特許文献1参照)、膵細胞と人工材料とを組み合わせたバイオ人工膵臓(例えば、特許文献2参照)、腎細胞と人工材料とを組み合わせたバイオ人工腎臓(例えば、非特許文献2参照)などが知られている。   In recent years, bioartificial organs that combine artificial materials and living cells and take advantage of these advantages have been studied. For example, a bioartificial liver combining hepatocytes and artificial materials (for example, see Non-patent Document 1), a bioartificial pancreas combining pancreatic cells and artificial materials (for example, see Patent Document 2), kidney cells and artificial materials A bioartificial kidney in combination with (for example, see Non-Patent Document 2) is known.

例えば、肝不全の治療においては、血漿分離器を用いる血漿交換法や、血漿分離器とビリルビン吸着器を用いる血漿吸着法などが行われてきた。しかしながら、血漿分離膜や吸着材のような人工材料だけを用いた従来の血液浄化法では患者の救命率は低く、バイオ人工肝臓に対する期待が集まっている。   For example, in the treatment of liver failure, a plasma exchange method using a plasma separator, a plasma adsorption method using a plasma separator and a bilirubin adsorber, and the like have been performed. However, the conventional blood purification method using only artificial materials such as plasma separation membranes and adsorbents has a low lifesaving rate for patients, and expectations for a bioartificial liver have been gathered.

バイオ人工臓器は、細胞がバイオ人工臓器用モジュールに充填されて使用されるが、従来、充填される細胞は、モジュール外で増殖させた後、その細胞を回収してモジュールに充填し、バイオ人工臓器として使用されるのが一般的であった。   Bioartificial organs are used with cells filled in a bioartificial organ module. Conventionally, cells to be filled are grown outside the module, and then the cells are collected and filled into the module. Commonly used as an organ.

バイオ人工臓器に充填される細胞として、従来種々の細胞が検討されてきた。例えば、バイオ人工肝臓の場合、初代ブタ肝細胞(例えば、非特許文献1参照)、肝癌由来のヒト肝細胞(例えば、非特許文献3、特許文献1参照)、可逆性不死化ヒト肝細胞(例えば、非特許文献4参照)、可逆性不死化ヒト肝細胞から可逆性不死化遺伝子を切り出して生じた細胞(例えば、特許文献3参照)などが知られている。   Conventionally, various cells have been studied as cells filled in bioartificial organs. For example, in the case of a bioartificial liver, primary porcine hepatocytes (see, for example, Non-Patent Document 1), human hepatocytes derived from liver cancer (for example, see Non-Patent Document 3, and Patent Document 1), reversible immortalized human hepatocytes ( For example, a non-patent document 4), a cell produced by excising a reversible immortalized gene from a reversibly immortalized human hepatocyte (for example, refer to patent document 3), and the like are known.

初代ブタ肝細胞の場合、ブタの新鮮な肝臓を摘出した後、コラゲナーゼやトリプシンのようなタンパク質分解酵素を用いて細胞に分離し、モジュールに充填される。   In the case of primary porcine hepatocytes, after removing the pig's fresh liver, it is separated into cells using a proteolytic enzyme such as collagenase or trypsin and filled into a module.

また、肝癌由来のヒト肝細胞、可逆性不死化ヒト肝細胞、可逆性不死化ヒト肝細胞から可逆性不死化遺伝子を切り出して生じた細胞の場合も、上記と同様に、タンパク質分解酵素を用いて細胞を培養皿から剥離させ、回収された細胞がモジュールに充填される。ここで、可逆性不死化ヒト肝細胞から可逆性不死化遺伝子を切り出して生じた細胞では、培地を入れた培養皿等に可逆性不死化ヒト肝細胞を播種し、インキュベーター等の中で培養して増殖させた後、可逆性不死化遺伝子を切り出し、次いで剥離・モジュール内充填が行われる。なお、肝癌由来のヒト肝細胞の場合には、モジュール中に充填後、インキュベートしたものを人工肝臓として使用する試みがなされている。
特表平5−508312号公報 特開平7−246211号公報 特許第3454818号公報 デメトリオウ(A.A.Demetriou)ら、Annals of Surgery、第239巻、第660頁〜第670頁(2004年) ヒュームズ(H.D.Humes)ら、Nature Biotechnology,第17巻,第451頁〜第455頁(1999年) サスマン(N.L.Sussman)ら、Artificial Organs、第18巻、第390頁〜第396頁(1994年) コバヤシ(N.Kobayashi)ら、J.Artif.Organs、第6巻、第236頁〜第244頁(2003年)
In the case of hepatoma-derived human hepatocytes, reversible immortalized human hepatocytes, and cells generated by excising a reversible immortalized gene from reversible immortalized human hepatocytes, a proteolytic enzyme is used as described above. Then, the cells are detached from the culture dish, and the collected cells are filled into the module. Here, in the cells generated by excising the reversible immortalized gene from the reversible immortalized human hepatocytes, the reversible immortalized human hepatocytes are seeded in a culture dish or the like containing the medium and cultured in an incubator or the like. Then, the reversible immortalized gene is excised, and then peeled and filled in the module. In the case of human hepatocytes derived from liver cancer, an attempt has been made to use an incubated liver cell after filling into a module.
Japanese National Patent Publication No. 5-508312 JP-A-7-246211 Japanese Patent No. 3454818 Demetrio et al., Anals of Surgary, 239, 660-670 (2004). H. D. Humes et al., Nature Biotechnology, Vol. 17, 451-455 (1999). N. L. Sussman et al., Artificial Organs, 18, 390-396 (1994) N. Kobayashi et al. Artif. Organs, Vol. 6, pages 236-244 (2003)

従来、一般的に採用されているバイオ人工臓器の製造方法では、タンパク質分解酵素を用いた細胞回収時に一部の細胞の死滅を避けることができないため、モジュール内に充填された細胞の生存率を高くすることができない。このことは、得られたバイオ人工臓器の機能を高める上で障害となる。一方、肝癌由来の肝細胞をモジュール中でインキュベートして製造されたバイオ人工肝臓では、モジュール内の細胞の生存率が高まるものの、不死化細胞が充填されたバイオ人工臓器は安全性に対する懸念を払拭することができない。
本発明は、1つの側面では、バイオ人工臓器として使用する際に、高い細胞生存率を示すこと、バイオ人工臓器として使用する際に、細胞の機能を高度に維持していること、バイオ人工臓器としての機能を十分に発揮すること等の少なくとも1つを解決し、かつ安全性の高いバイオ人工臓器を提供することにある。また、本発明は、他の側面では、製造時における細胞の損失を実質的に伴わないこと、製造時における細胞の機能の低下を実質的に伴わないこと、容易に製造できること、バイオ人工臓器中において、機能するに十分な細胞を維持すること、製造に要する時間を実質的に短縮できること等の少なくとも1つを解決する、安全性の高いバイオ人工臓器の製造方法を提供することにある。
Conventionally, generally used bioartificial organ production methods cannot avoid the death of some cells during cell recovery using proteolytic enzymes. Can't be high. This is an obstacle to enhancing the function of the obtained bioartificial organ. On the other hand, bioartificial liver manufactured by incubating liver cells derived from liver cancer in the module increases the survival rate of the cells in the module, but the bioartificial organ filled with immortalized cells dispels safety concerns. Can not do it.
In one aspect, the present invention shows a high cell survival rate when used as a bioartificial organ, maintains a high function of cells when used as a bioartificial organ, It is to provide a highly safe bioartificial organ that solves at least one of sufficiently exhibiting the function of the above. In another aspect, the present invention is substantially free from cell loss during production, substantially free from cell function degradation during production, easily manufactured, and in a bioartificial organ. It is an object of the present invention to provide a highly safe method for producing a bioartificial organ that solves at least one of maintaining sufficient cells to function and reducing the time required for production.

すなわち、本発明の要旨は、
[1] (A)バイオ人工臓器用モジュールと、
(B)動物細胞と、
を備えてなり、該(A)バイオ人工臓器用モジュールが(c)細胞固定基材を備え、該動物細胞(B)が、該バイオ人工臓器用モジュール(A)内の(c)細胞固定基材に固定化されたものであり、かつ該動物細胞(B)が、該バイオ人工臓器用モジュール(A)内に固定化された動物由来の可逆性不死化細胞を該バイオ人工臓器用モジュール(A)内で増殖させ、その後、該細胞から可逆性不死化遺伝子を該バイオ人工臓器用モジュール(A)内で切り出して生じた細胞である、バイオ人工臓器、及び
[2] (a)体液導入口、体液導出口および少なくとも1つの細胞導入口を有するチャンバーと、
(b)半透性を有する分離膜と、
(c)細胞固定基材と、
を少なくとも備えてなり、かつ、
(1)該分離膜(b)および該細胞固定基材(c)が該チャンバー(a)内に収容され、
(2)該分離膜(b)が、該チャンバー(a)内に空間(I)および(II)が形成されるように配置され、
(3)該空間(I)が、該体液導入口および該体液導出口と連通し、かつ該体液導入口から導入される体液が該体液導出口から導出されるような体液の流路を形成し、
(4)該空間(II)が、該細胞導入口と連通し、かつ該細胞固定基材(c)を収容する、
構造を有するバイオ人工臓器用モジュール(A)内に、動物由来の可逆性不死化細胞を該細胞導入口から導入して該細胞固定基材(c)に固定化し、増殖させ、ついで、該可逆性不死化細胞から可逆性不死化遺伝子を該バイオ人工臓器用モジュール(A)内で切り出すことを特徴とする、バイオ人工臓器の製造方法
に関する。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] (A) a module for a bioartificial organ;
(B) animal cells;
And (A) the bioartificial organ module comprises (c) a cell fixing substrate, and the animal cell (B) comprises (c) a cell fixing group in the bioartificial organ module (A). An animal-derived reversible immortalized cell that has been immobilized on a material and the animal cell (B) is immobilized in the bioartificial organ module (A) A bioartificial organ that is a cell produced by proliferating in A) and then excising the reversible immortalization gene from the cell in the bioartificial organ module (A), and
[2] (a) a chamber having a body fluid inlet, a body fluid outlet, and at least one cell inlet;
(B) a semi-permeable separation membrane;
(C) a cell fixing substrate;
At least, and
(1) The separation membrane (b) and the cell fixing substrate (c) are accommodated in the chamber (a),
(2) The separation membrane (b) is arranged so that spaces (I) and (II) are formed in the chamber (a),
(3) The space (I) communicates with the body fluid introduction port and the body fluid introduction port, and forms a body fluid flow path in which the body fluid introduced from the body fluid introduction port is led out from the body fluid delivery port. And
(4) The space (II) communicates with the cell introduction port and houses the cell fixing substrate (c).
Into the bioartificial organ module (A) having a structure, animal-derived reversible immortalized cells are introduced from the cell introduction port, immobilized on the cell fixing substrate (c), proliferated, and then reversible. The present invention relates to a method for producing a bioartificial organ characterized by cutting out a reversible immortalized gene from a sex immortalized cell in the bioartificial organ module (A).

本発明のバイオ人工臓器によれば、バイオ人工臓器として使用する際に、高い細胞生存率を示し、細胞の機能を高度に維持するため、治療等の用途において、細胞の機能を十分に効率よく発揮させることができ、バイオ人工臓器としての機能を十分に発揮し、かつ安全性が高いという優れた効果を奏する。また、本発明のバイオ人工臓器の製造方法によれば、製造時における細胞の損失、細胞の機能の低下等を実質的に伴わず、バイオ人工臓器中において、機能を発揮するに十分な細胞数を保持することができ、容易に、かつ製造に要する時間を実質的に短縮して、前記バイオ人工臓器を製造することができるという優れた効果を奏する。   According to the bioartificial organ of the present invention, when used as a bioartificial organ, it exhibits a high cell survival rate and maintains the function of the cell at a high level. It has the excellent effect of being able to exert its function as a bioartificial organ sufficiently and being highly safe. In addition, according to the method for producing a bioartificial organ of the present invention, the number of cells sufficient to exert a function in the bioartificial organ without substantially losing cells at the time of production, reducing the function of the cells, etc. The bioartificial organ can be produced easily and with substantially reduced time required for production.

本発明は、1つの側面では、(A)バイオ人工臓器用モジュールと、(B)動物細胞とを備え、該動物細胞(B)が、該バイオ人工臓器用モジュール(A)内に固定化されたものであり、かつ該動物細胞(B)が、該バイオ人工臓器用モジュール(A)内に固定化された動物由来の可逆性不死化細胞から可逆性不死化遺伝子を該バイオ人工臓器用モジュール(A)内で切り出して生じた細胞である、バイオ人工臓器に関する。   In one aspect, the present invention comprises (A) a bioartificial organ module and (B) an animal cell, and the animal cell (B) is immobilized in the bioartificial organ module (A). And the reversible immortalized gene is transferred from the animal-derived reversible immortalized cell in which the animal cell (B) is immobilized in the bioartificial organ module (A). (A) It is related with the bioartificial organ which is the cell produced by cutting out.

本発明のバイオ人工臓器は、バイオ人工臓器用モジュール内に固定化された動物細胞であって、かつ該バイオ人工臓器用モジュール内に固定化された動物由来の可逆性不死化細胞から可逆性不死化遺伝子を切り出して生じた細胞が用いられていることに1つの大きな特徴がある。   The bioartificial organ of the present invention is an animal cell immobilized in a bioartificial organ module, and the animal-derived reversible immortalized cell immobilized in the bioartificial organ module is reversible immortalized. One major feature is the use of cells produced by excising the activating gene.

したがって、本発明のバイオ人工臓器によれば、製造時において、バイオ人工臓器用モジュール内で細胞を十分に増殖させることができるため、人工臓器として使用するに十分な細胞数を維持することができる。   Therefore, according to the bioartificial organ of the present invention, the cells can be sufficiently proliferated in the bioartificial organ module at the time of manufacture, so that a sufficient number of cells can be maintained for use as an artificial organ. .

また、本発明のバイオ人工臓器によれば、前記動物細胞が用いられているため、バイオ人工臓器用モジュール内で可逆性不死化細胞を十分に増殖させた後、可逆性不死化遺伝子を切り出すことにより製造されうる。したがって、本発明のバイオ人工臓器によれば、増殖した細胞を人工臓器に用いるための容器に充填する操作を使用直前に行なう必要がないという優れた効果を発揮する。さらには、本発明のバイオ人工臓器によれば、動物細胞の増殖完了後、トリプシン、コラゲナーゼ等のタンパク質分解酵素による該細胞の処理を実質的に行なう必要がないという優れた効果を発揮する。したがって、本発明のバイオ人工臓器は、治療等の用途において、利便性が高く、かつ人工臓器として使用するに十分な量の細胞を保持できる。   According to the bioartificial organ of the present invention, since the animal cell is used, the reversible immortalized gene is excised after sufficiently growing the reversible immortalized cell in the bioartificial organ module. Can be manufactured. Therefore, according to the bioartificial organ of the present invention, an excellent effect is exhibited that it is not necessary to perform an operation of filling the grown cells into a container for use in the artificial organ immediately before use. Furthermore, according to the bioartificial organ of the present invention, it is possible to exhibit an excellent effect that it is not necessary to substantially perform the treatment of the cell with a proteolytic enzyme such as trypsin or collagenase after completion of the growth of the animal cell. Therefore, the bioartificial organ of the present invention is highly convenient and can hold a sufficient amount of cells for use as an artificial organ in a treatment or the like.

また、本発明のバイオ人工臓器は、製造時において、動物細胞の増殖完了後、トリプシン、コラゲナーゼ等のタンパク質分解酵素による該細胞の処理を実質的に行なう必要がないため、細胞の損失を実質的に生じないという優れた効果を発揮する。そのため、本発明のバイオ人工臓器によれば、治療等の用途において、人工臓器として使用するに適した細胞の機能を十分に発揮させることができるという優れた効果を発揮する。   In addition, the bioartificial organ of the present invention does not require substantial treatment of the cells with a proteolytic enzyme such as trypsin or collagenase after the completion of the growth of the animal cells at the time of manufacture. Exhibits an excellent effect that does not occur. Therefore, according to the bioartificial organ of the present invention, an excellent effect that the function of a cell suitable for use as an artificial organ can be sufficiently exhibited in a therapeutic application or the like.

すなわち、本発明のバイオ人工臓器においては、前記動物細胞は、好ましくは、該バイオ人工臓器用モジュール内で増殖した可逆性不死化細胞を含むことが望ましい。   That is, in the bioartificial organ of the present invention, the animal cell preferably includes a reversible immortalized cell grown in the bioartificial organ module.

本発明は、可逆性不死化細胞をバイオ人工臓器用モジュールに充填した後、該モジュール内で該可逆性不死化細胞を増殖させる操作および増殖した該可逆性不死化細胞から可逆性不死化遺伝子を切り出す操作を行い、それにより得られる「可逆性不死化遺伝子が切り出された細胞」を保持したモジュールを用いるバイオ人工臓器が、バイオ人工臓器として使用する時の細胞の生存率と機能が高く維持されているという本発明者の知見に基づく。   In the present invention, after a reversibly immortalized cell is filled in a module for a bioartificial organ, an operation for growing the reversible immortalized cell in the module and a reversible immortalized gene from the propagated reversible immortalized cell are performed. The bioartificial organ using the module that holds the “cells from which the reversible immortalized gene has been excised” obtained by performing the excision operation is maintained with high cell viability and function when used as a bioartificial organ. This is based on the knowledge of the present inventor.

本発明でいう「バイオ人工臓器」とは、例えば、血液や血漿中の有害物質を代謝、解毒するもの、アルブミン、血液凝固因子等を産生、供給するもの、インスリン等の生理活性物質を産生、供給するもの等であればよく、バイオ人工肝臓、バイオ人工腎臓、バイオ人工膵臓、バイオ人工免疫系、バイオ人工内分泌システム等が挙げられる。   “Bioartificial organ” as used in the present invention refers to, for example, those that metabolize and detoxify harmful substances in blood or plasma, those that produce and supply albumin, blood coagulation factors, etc., and produce physiologically active substances such as insulin, What is necessary is just what to supply, such as a bioartificial liver, a bioartificial kidney, a bioartificial pancreas, a bioartificial immune system, and a bioartificial endocrine system.

本発明でいう「可逆性不死化細胞」とは、不死化を引き起こしうる因子をコードする核酸(以下、「可逆性不死化遺伝子」ともいう)を、人為的に除去可能に保持または該核酸の発現産物による機能を欠損可能に保持する細胞をいう。より具体的には、前記「可逆性不死化細胞」は、例えば、遺伝子工学技術を利用し正常細胞に一時的に前記可逆性不死化遺伝子を導入することにより増殖が可能な細胞を構築し、その後、組み込まれた可逆性不死化遺伝子を特異的に切り出すことで正常細胞に戻すことが可能な細胞をいう。   The term “reversible immortalized cell” as used in the present invention means that a nucleic acid encoding a factor that can cause immortalization (hereinafter also referred to as “reversible immortalized gene”) is artificially retained or removed from the nucleic acid. A cell that retains the function of an expression product in a deficient manner. More specifically, the “reversible immortalized cell” is constructed by, for example, constructing a cell that can proliferate by temporarily introducing the reversible immortalized gene into a normal cell using genetic engineering technology, Thereafter, it refers to a cell that can be returned to a normal cell by specifically excising the integrated reversible immortalizing gene.

本明細書において、前記「可逆性不死化遺伝子」とは、細胞の分裂、増殖を促進する作用を示す遺伝子をいう。前記可逆性不死化遺伝子としては、特に限定されないが、例えば、シミアンウイルス40 large T抗原遺伝子(SV40Tag)、ラス遺伝子、myc遺伝子、ヒトテロメラーゼ逆転写酵素(hTERT)などを使用することができる。なかでも、前記hTERTは、ヒトの血液、皮膚、腸管粘膜、子宮粘膜等のヒトの一生において再生を繰り返している臓器の幹・前駆細胞において通常に発現している遺伝子であり、好適に用いられる。   In the present specification, the “reversible immortalizing gene” refers to a gene having an action of promoting cell division and proliferation. The reversible immortalizing gene is not particularly limited, and for example, simian virus 40 large T antigen gene (SV40Tag), ras gene, myc gene, human telomerase reverse transcriptase (hTERT) and the like can be used. Among these, the hTERT is a gene normally expressed in stem / progenitor cells of organs such as human blood, skin, intestinal mucosa, and uterine mucosa that are repeatedly regenerated in the life of humans, and is preferably used. .

前記可逆性不死化細胞は、バイオ人工臓器をヒトに対して用いる場合には、可逆性不死化ヒト細胞が好ましい。   The reversible immortalized cell is preferably a reversible immortalized human cell when a bioartificial organ is used for human.

前記可逆性不死化細胞は、例えば、Cre/loxP部位特異的組換え反応を利用した技術により作製することができる。かかる技術により作製された可逆性不死化細胞としては、可逆性不死化ヒト細胞等が挙げられる。前記可逆性不死化ヒト細胞としては、特に限定されないが、例えば、可逆性不死化ヒト肝細胞〔例えば、コバヤシ(N.Kobayashi)ら、Science、第287巻、第1258頁〜第1262頁(2000年)および特許第3454818号公報(特許文献3)に記載されたヒト不死化肝細胞株TTNT−1細胞(受託番号:FERM BP−7498)〕、可逆性不死化ヒト肝臓星細胞〔例えば、ワタナベ(T.Watanabe)ら、Transplantation、第75巻、第1873頁〜第1880頁(2003年)参照〕、可逆性不死化ヒト間葉系骨髄細胞〔例えば、特開2003−174870号公報;芝良昭ら、化学工学論文集、第27巻、第134頁〜第136頁参照〕等が挙げられる。また、本発明においては、バイオ人工臓器の使用目的等に応じて、適宜、前記Cre/loxP部位特異的組換え反応を利用した技術等により、適切な細胞を可逆的に不死化させ、得られた細胞を用いてもよい。   The reversible immortalized cell can be prepared, for example, by a technique using a Cre / loxP site-specific recombination reaction. Examples of reversible immortalized cells produced by such a technique include reversible immortalized human cells. The reversible immortalized human cells are not particularly limited. For example, reversible immortalized human hepatocytes [for example, N. Kobayashi et al., Science, 287, 1258 to 1262 (2000). And human immortalized hepatocyte cell line TTNT-1 cells (accession number: FERM BP-7498)] described in Japanese Patent No. 3454818 (Patent Document 3), reversible immortalized human hepatic stellate cells [for example, Watanabe (See T. Watanabe) et al., Transplantation, Vol. 75, pages 1873 to 1880 (2003)], reversibly immortalized human mesenchymal bone marrow cells [e.g., Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-174870; Yoshiaki Shiba Et al., Chemical Engineering Papers, Vol. 27, pages 134 to 136]. Further, in the present invention, depending on the purpose of use of the bioartificial organ, an appropriate cell can be obtained by reversibly immortalizing a suitable cell by a technique using the Cre / loxP site-specific recombination reaction as appropriate. Cells may be used.

前記バイオ人工臓器用モジュールは、可逆性不死化細胞を充填した後、モジュール内で該細胞を増殖させ、さらにその後、該細胞から可逆性不死化遺伝子を切り出す操作を行なうことができるものであればよく、
(a)体液導入口、体液導出口および少なくとも1つの細胞導入口を有するチャンバーと、
(b)半透性を有する分離膜と、
(c)細胞固定基材と、
を少なくとも備えたものであることが好ましい。
The bioartificial organ module is not particularly limited as long as it can be filled with reversible immortalized cells, then proliferate the cells in the module, and then cut out the reversible immortalized gene from the cells. Often,
(A) a chamber having a body fluid inlet, a body fluid outlet, and at least one cell inlet;
(B) a semi-permeable separation membrane;
(C) a cell fixing substrate;
It is preferable that at least be provided.

本発明でいう「体液」とは、バイオ人工臓器を適用される個体、例えば、治療される患者(患畜)の血液、血漿、血清を含む液体であり、血液を血漿分離器に供して得られる血漿であってもよい。   The “body fluid” as used in the present invention is a liquid containing blood, plasma and serum of an individual to which a bioartificial organ is applied, for example, a patient (patient) to be treated, and is obtained by subjecting the blood to a plasma separator. It may be plasma.

前記「体液導入口」、「体液導出口」、および「細胞導入口」の形状としては、特に制限はないが、好ましくは、例えば、栓、三方活栓等により封をされうる形状を有する。   The shape of the “body fluid inlet”, “body fluid outlet”, and “cell inlet” is not particularly limited, but preferably has a shape that can be sealed with a stopper, a three-way stopcock, or the like.

前記「チャンバー」は、既存の高分子材料から作製されうるが、内部の細胞や体液の通過状況の観察を容易にする観点から、内部が観察可能な程度の透明性を有するのが好ましい。前記高分子材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。チャンバー(a)は、分離膜(b)および細胞固定基材(c)を収容することが好ましい。   The “chamber” can be made of an existing polymer material, but it is preferable that the “chamber” has transparency that allows the inside to be observed from the viewpoint of facilitating observation of the passage state of cells and body fluids inside. Examples of the polymer material include polycarbonate, polysulfone, polymethyl methacrylate, polyethylene, and polypropylene. The chamber (a) preferably contains the separation membrane (b) and the cell fixing substrate (c).

本発明でいう「半透性を有する分離膜」とは、前記バイオ人工臓器用モジュール内の細胞を、通過させることがなく、一方で、バイオ人工臓器として必要な物質の透過性を有する「半透性」を示す膜であればよい。   The “semi-permeable separation membrane” as used in the present invention is a “semi-permeable separation membrane” that does not allow the cells in the module for bioartificial organs to pass through, but has the permeability of a substance necessary as a bioartificial organ. Any film that exhibits “permeability” may be used.

前記分離膜は、バイオ人工臓器が、例えば、バイオ人工肝臓の場合、被代謝物質であるアンモニア等を透過させる性質等を有する分離膜であればよく、バイオ人工膵臓の場合、細胞から分泌されるインスリン等を透過させる性質等を有する分離膜であればよい。   The separation membrane may be a separation membrane having a property of allowing the metabolite such as ammonia to permeate when the bioartificial organ is, for example, a bioartificial liver. In the case of a bioartificial pancreas, the separation membrane is secreted from a cell. Any separation membrane having the property of permeating insulin or the like may be used.

前記分離膜の材料は、細胞の維持および機能の発現に適したものであればよく、例えば、再生セルロース、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体等が好適に使用できる。   The material of the separation membrane may be any material suitable for cell maintenance and function expression. For example, regenerated cellulose, cellulose diacetate, cellulose triacetate, polymethyl methacrylate, polysulfone, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer Coalescence etc. can be used conveniently.

前記分離膜は、ポリビリルピロリドン、ポリエチレングリコール等の親水性を付与する添加剤が添加されていてもよい。   The separation membrane may be added with an additive imparting hydrophilicity such as polybilylpyrrolidone or polyethylene glycol.

また、前記分離膜の膜孔径は、バイオ人工臓器として必要な物質は分離膜を通過しうるが、細胞は分離膜を通過しない孔径であればよく、バイオ人工臓器の目的に応じて選択されるが、分離膜を介して患者(患畜)の血液、血漿等と細胞との間の物質交換を適切に行なう観点から、好ましくは、1nm以上、より好ましくは、5nm以上であり、分離膜を介する細胞の漏れを抑制する観点から、好ましくは、1μm以下、より好ましくは、400nm以下である。   The membrane pore size of the separation membrane may be selected according to the purpose of the bioartificial organ, as long as a substance necessary as a bioartificial organ can pass through the separation membrane, but the cell may have a pore size that does not pass through the separation membrane. However, from the viewpoint of appropriately performing substance exchange between the blood, plasma, etc. of the patient (patient) and the cells through the separation membrane, it is preferably 1 nm or more, more preferably 5 nm or more, and through the separation membrane. From the viewpoint of suppressing cell leakage, it is preferably 1 μm or less, more preferably 400 nm or less.

本発明において、前記分離膜の形態には特に制限はなく、平膜、中空糸膜等が使用できる。細胞の充填密度を高め、かつ小型のバイオ人工臓器を作製できる観点から、中空糸膜型の分離膜がより好ましい。   In the present invention, the form of the separation membrane is not particularly limited, and a flat membrane, a hollow fiber membrane or the like can be used. From the viewpoint of increasing the cell packing density and producing a small bioartificial organ, a hollow fiber membrane type separation membrane is more preferable.

前記中空糸膜の膜厚は、特に限定されないが、中空糸膜の耐圧性能を十分に得る観点から、好ましくは、5μm以上、より好ましくは、10μm以上であり、細胞の充填密度を高める観点から、好ましくは、300μm以下、より好ましくは、100μm以下である。   The thickness of the hollow fiber membrane is not particularly limited, but is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more from the viewpoint of sufficiently obtaining the pressure resistance performance of the hollow fiber membrane, and from the viewpoint of increasing the cell packing density. The thickness is preferably 300 μm or less, more preferably 100 μm or less.

また、前記中空糸膜の内径は、特に限定されないが、中空糸膜内における体液等の流体の通過性の観点から、好ましくは50μm以上、より好ましくは100μm以上であり、中空糸膜内外への物質の透過及び拡散の観点から、好ましくは500μm以下であり、より好ましくは200μm以下である。   Further, the inner diameter of the hollow fiber membrane is not particularly limited, but is preferably 50 μm or more, more preferably 100 μm or more from the viewpoint of fluid permeability such as body fluid in the hollow fiber membrane, and the inside and outside of the hollow fiber membrane. From the viewpoint of permeation and diffusion of substances, it is preferably 500 μm or less, more preferably 200 μm or less.

分離膜(b)が体液導入口と体液導出口とを前記チャンバー(a)の内部において連結させるように配置されることにより、該チャンバー(a)内に空間(I)および(II)が形成されうる。かかる場合、空間(I)は、体液導入口から導入される体液が体液導出口から導出されるような体液の流路を形成し、空間(II)は、細胞導入口と連通し、かつ細胞固定基材(c)を収容しうる。体液を偏流なく通過させ、空間(I)と(II)の間における物質交換の効率を良好にするという観点から、分離膜(b)が中空糸膜である場合、該中空糸膜の内部に該空間(I)が形成され、かつ、該中空糸膜の外部に該空間(II)が形成されることが好ましい。   Space (I) and (II) are formed in the chamber (a) by arranging the separation membrane (b) to connect the body fluid inlet and the body fluid outlet in the chamber (a). Can be done. In such a case, the space (I) forms a body fluid flow path in which the body fluid introduced from the body fluid introduction port is led out from the body fluid outlet, and the space (II) communicates with the cell introduction port and the cell A stationary substrate (c) can be accommodated. When the separation membrane (b) is a hollow fiber membrane from the viewpoint of allowing the body fluid to pass through without drift and improving the efficiency of material exchange between the spaces (I) and (II), It is preferable that the space (I) is formed and the space (II) is formed outside the hollow fiber membrane.

前記細胞固定基材(c)は、空間(II)(例えば、中空糸膜外空間)に挿入することができ、表面に可逆性不死化細胞が接着して機能を果たすことができる細胞固定基材であればよく、細胞を高密度に培養できる観点から、繊維からなる細胞固定基材がより好ましい。前記細胞固定基材には、例えば、不織布や綿状の繊維集合体等が好適に使用できる。   The cell-fixing substrate (c) can be inserted into the space (II) (for example, the space outside the hollow fiber membrane), and a cell-fixing group that can function by adhering reversible immortalized cells to the surface. Any material may be used, and from the viewpoint of culturing cells at high density, a cell fixing substrate made of fibers is more preferable. For example, a nonwoven fabric or a cotton-like fiber aggregate can be suitably used as the cell fixing substrate.

なお、本発明の一態様において、前記「空間(II)」とは、前記チャンバー(a)内における中空糸膜の外側の空間でありうる。   In the aspect of the present invention, the “space (II)” may be a space outside the hollow fiber membrane in the chamber (a).

細胞固定基材の材料としては、動物細胞、例えば、ヒト細胞が接着し、該細胞の増殖に適したものであればよく、例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメチルメタクリレート、エチレン−ビニルアルコール共重合体等が挙げられる。   As the material for the cell fixing substrate, animal cells, for example, human cells can be used as long as they adhere and are suitable for the growth of the cells. For example, polyester, polypropylene, polyethylene, polytetrafluoroethylene, polymethyl methacrylate, Examples thereof include ethylene-vinyl alcohol copolymer.

本発明で使用する細胞固定基材としては、少なくとも表面部がポリアミノ酸ウレタンで構成される繊維を含む細胞固定基材が、細胞との接着性の観点から、より好ましい。   As the cell fixing substrate used in the present invention, a cell fixing substrate including a fiber having at least a surface portion made of polyamino acid urethane is more preferable from the viewpoint of adhesion to cells.

本発明でいうポリアミノ酸ウレタンとは、ポリアミノ酸セグメントとポリウレタンセグメントとを有する共重合体をいい、より具体的には、アミノ酸ユニットが平均4個以上連続して結合されたポリアミノ酸とウレタンとの共重合体をいう(例えば、芝良昭ら、化学工学論文集、第27巻、第134頁〜第136頁;特開2001−136960号公報等を参照)。   The polyamino acid urethane referred to in the present invention refers to a copolymer having a polyamino acid segment and a polyurethane segment, and more specifically, an average of four or more amino acid units that are continuously bonded and an average of polyamino acid and urethane. Refers to a copolymer (see, for example, Yoshiaki Shiba et al., Chemical Engineering Papers, Vol. 27, pages 134-136; JP 2001-136960 A).

なお、前記バイオ人工臓器用モジュールは、主として人体に使用されるものであるため、該モジュールの材料は、安全性(例えば、低溶出物、耐滅菌性等)、体液適合性、特に、体液、例えば、血液、血漿等と接触する部分における適合性等に優れたものであることが好ましい。   In addition, since the module for bioartificial organs is mainly used for the human body, the material of the module is safety (for example, low elution, sterilization resistance, etc.), body fluid compatibility, in particular body fluid, For example, it is preferable that the material has excellent compatibility in a portion that comes into contact with blood, plasma, or the like.

本発明のバイオ人工臓器は、製造の際、バイオ人工臓器用モジュール内で可逆性不死化細胞の増殖と、可逆性不死化遺伝子の切り出しとを行なうことができるため、大量の細胞を充填する必要があるバイオ人工肝臓に特に好適である。すなわち、細胞として可逆性不死化肝細胞から可逆性不死化遺伝子を切り出して生じたヒト細胞を有する本発明のバイオ人工臓器、すなわち、バイオ人工肝臓は、生存率と機能が高く維持された前記ヒト細胞が大量に充填されたバイオ人工肝臓として得られ、肝不全の治療に好適である。   The bioartificial organ of the present invention can be used for the production of reversible immortalized cells and excision of the reversible immortalized gene in the module for bioartificial organs during production. Particularly suitable for certain bioartificial livers. That is, the bioartificial organ of the present invention having human cells produced by cutting out a reversible immortalized gene from reversible immortalized hepatocytes as a cell, that is, the bioartificial liver maintains the high survival rate and function. It is obtained as a bioartificial liver filled with a large amount of cells and is suitable for the treatment of liver failure.

本発明のバイオ人工臓器は、体内に埋め込む体内用バイオ人工臓器として、あるいは体外に装着する体外用バイオ人工臓器として使用されうる。   The bioartificial organ of the present invention can be used as an in vivo bioartificial organ to be implanted in the body or as an extracorporeal bioartificial organ attached outside the body.

なお、本発明によれば、前記バイオ人工臓器用モジュール内に、動物由来の可逆性不死化細胞を細胞導入口から導入して細胞固定基材に固定化し、増殖させ、ついで、該可逆性不死化細胞から可逆性不死化遺伝子を前記バイオ人工臓器用モジュール内で切り出すことを特徴とする、バイオ人工臓器の製造方法も提供される。   According to the present invention, animal-derived reversible immortalized cells are introduced into the bioartificial organ module from the cell introduction port, immobilized on the cell-fixing substrate, proliferated, and then reversible immortalized. There is also provided a method for producing a bioartificial organ, characterized in that a reversible immortalized gene is cut out from the transformed cell in the bioartificial organ module.

従来の多くの製造方法では、バイオ人工臓器を治療に使用する直前に、培養された細胞に対し前記タンパク質分解酵素を作用させて細胞と培養皿との間の接着や細胞同士の接着を切断するという操作と、それに引続く、取得された細胞をバイオ人工臓器用モジュール内に充填するという操作が必要である。一方、本発明の製造方法では、バイオ人工臓器を治療に使用する直前での切断操作および充填操作を、いずれも必要としないという優れた効果が奏される。また、本発明の製造方法によれば、増殖完了後の細胞に対する切断操作および充填操作がないため、切断操作および充填操作に伴う細胞の生存率および該細胞の機能低下等の、バイオ人工臓器中に維持される細胞に対する悪影響を解消または低減させることができるという優れた効果も発揮される。したがって、本発明の製造方法により得られたバイオ人工臓器によれば、治療等の用途において、人工臓器として使用される際にも、人工臓器として使用するに十分な高い生存率で細胞が維持され、人工臓器として使用するに適した高い細胞の機能を発現するという優れた効果が発揮される。   In many conventional manufacturing methods, immediately before using a bioartificial organ for treatment, the proteolytic enzyme is allowed to act on the cultured cells to cut the adhesion between the cells and the culture dish or between the cells. And the subsequent operation of filling the obtained cells into the bioartificial organ module. On the other hand, in the production method of the present invention, there is an excellent effect that neither the cutting operation nor the filling operation immediately before using the bioartificial organ for treatment is required. In addition, according to the production method of the present invention, since there is no cutting operation and filling operation for cells after completion of proliferation, the survival rate of the cells and the reduced function of the cells associated with the cutting operation and filling operations are reduced. An excellent effect of eliminating or reducing the adverse effect on the cells maintained in the cell is also exhibited. Therefore, according to the bioartificial organ obtained by the production method of the present invention, cells can be maintained with a sufficiently high survival rate to be used as an artificial organ even when used as an artificial organ in therapeutic applications. The excellent effect of expressing the high cell function suitable for use as an artificial organ is exhibited.

本発明の製造方法において、バイオ人工臓器用モジュールへの可逆性不死化細胞の導入は、例えば、前記細胞導入口から該可逆性不死化細胞を導入することにより行なわれうる。ここで、導入に際しては、前記可逆性不死化細胞は、バイオ人工臓器用モジュール内に均等に存在させる観点から、細胞同士が解離された状態で、培地等に懸濁されていることが望ましい。なお、細胞が導入されるバイオ人工臓器用モジュールとしては、通常、滅菌処理が施されたものが使用される。   In the production method of the present invention, the reversible immortalized cells can be introduced into the bioartificial organ module, for example, by introducing the reversible immortalized cells from the cell introduction port. Here, at the time of introduction, it is desirable that the reversible immortalized cells are suspended in a medium or the like in a state where the cells are dissociated from the viewpoint of evenly existing in the bioartificial organ module. In addition, as a bioartificial organ module into which cells are introduced, a sterilized one is usually used.

前記可逆性不死化細胞を、バイオ人工臓器用モジュールに導入した後、前記細胞導入口は、栓、三方活栓等で封をすればよい。   After the reversible immortalized cells are introduced into the bioartificial organ module, the cell inlet may be sealed with a stopper, a three-way stopcock, or the like.

前記バイオ人工臓器用モジュール内に導入された可逆性不死化細胞を、細胞の種類、細胞固定基材の種類等に応じた適切な固定化条件に付することにより、前記可逆性不死化細胞の細胞固定基材への固定化(または接着)を行うことができ、さらに、固定化された可逆性不死化細胞を、細胞の種類等に応じた適切な培養条件下に維持することにより、前記可逆性不死化細胞の増殖が行なわれうる。高い細胞機能を発現させる観点から、好ましくは、バイオ人工臓器用モジュール内において、可逆性不死化細胞が、数個〜数百個程度の細胞塊を形成した状態となるように増殖させることが望ましい。   The reversible immortalized cells introduced into the bioartificial organ module are subjected to appropriate immobilization conditions according to the type of cell, the type of cell fixation substrate, etc. By immobilizing (or adhering) to a cell fixing substrate, and further maintaining the immobilized reversible immortalized cells under appropriate culture conditions according to the cell type and the like, Growth of reversible immortalized cells can be performed. From the viewpoint of expressing a high cell function, it is preferable that the reversibly immortalized cells are preferably proliferated in a state in which several to several hundreds of cell clusters are formed in the bioartificial organ module. .

前記固定化条件は、特に限定されないが、例えば、バイオ人工臓器用モジュールに細胞を充填した後、該モジュールを振盪しながら固定する方法、静置しながら固定する方法、これらを併用した方法などを採用することができる。なかでも、モジュール内に細胞を均一に充填した後、静置下に固定する方法が好ましい。固定に際しての温度、時間などの条件は特に限定されず、用いた細胞の特性などを考慮して適宜選択することができる。必ずしも限定されるものではないが、一般的に、温度は37℃近傍が好ましく、時間は10分間から12時間が好ましい。また、必要に応じて、炭酸ガスを含む空気や栄養分を系内に供給してもよい。   The immobilization conditions are not particularly limited. For example, after the cells are filled in the bioartificial organ module, the method of fixing the module while shaking, the method of fixing the module while standing, the method using these in combination, etc. Can be adopted. Among them, a method of fixing the cells in a stationary state after the cells are uniformly filled in the module is preferable. Conditions such as temperature and time for fixation are not particularly limited, and can be appropriately selected in consideration of the characteristics of the cells used. Although not necessarily limited, in general, the temperature is preferably around 37 ° C., and the time is preferably from 10 minutes to 12 hours. Moreover, you may supply the air and a nutrient containing a carbon dioxide gas in a system as needed.

前記培養条件は、特に限定されないが、可逆性不死化ヒト細胞の場合、例えば、37℃で、5容積%の炭酸ガスを含む空気中、培養する際に必要な栄養分を含む培地で行なうこと等が挙げられる。   The culture conditions are not particularly limited. In the case of reversibly immortalized human cells, for example, the culture is performed in a medium containing nutrients necessary for culture in air containing 5% by volume of carbon dioxide at 37 ° C. Is mentioned.

可逆性不死化細胞からの可逆性不死化遺伝子の切り出しは、例えば、前記Cre/loxP部位特異的組換え反応を用いる技術等により行なわれうる。また、かかる可逆性不死化細胞からの可逆性不死化遺伝子の切り出しは、例えば、一対のLoxP配列の間に、可逆性不死化遺伝子とともに、マーカーとなるタンパク質をコードする核酸、緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードする核酸を挿入した系を用いることにより、マーカーとなるタンパク質が発現しないことを指標として確認されうる。   The excision of the reversible immortalized gene from the reversible immortalized cell can be performed by, for example, a technique using the Cre / loxP site-specific recombination reaction. In addition, the reversible immortalized gene is excised from the reversible immortalized cell, for example, between a pair of LoxP sequences, together with the reversible immortalized gene, a nucleic acid encoding a marker protein, green fluorescent protein (GFP By using a system in which a nucleic acid encoding) is inserted, it can be confirmed as an indicator that a marker protein is not expressed.

また、本発明のバイオ人工臓器の評価は、例えば、バイオ人工肝臓の場合、例えば、in vitro実験では培地をバイオ人工肝臓に循環させ、あるいは、動物実験や臨床試験では動物または患者の血液や血漿をバイオ人工肝臓に循環させ、これらの循環中において、アンモニアの代謝、尿素の合成、リドカインの代謝、アルブミンの合成等を経時的に測定すること等により行なわれうる。   The bioartificial organ of the present invention can be evaluated, for example, in the case of a bioartificial liver, for example, by circulating a medium through the bioartificial liver in an in vitro experiment, or in the animal experiment or clinical test, blood or plasma of an animal or patient. Can be circulated through the bioartificial liver, and in these circulations, ammonia metabolism, urea synthesis, lidocaine metabolism, albumin synthesis, etc. can be measured over time.

本発明のバイオ人工臓器の形態の一例(態様1)としては、血液等の流路が半透性の中空糸膜の中空部で形成され、該中空糸膜の外周側の領域に、不織布等の細胞固定基材が配置されており、該中空糸膜と細胞固定基材とがチャンバーに収容されたバイオ人工臓器が挙げられる。前記態様1のバイオ人工臓器において、前記中空糸膜の一端は、血液等の体液を導入するための体液導入口に、他端は、処理後の血液等の処理後の体液を導出するための体液導出口に接続されている。また、前記チャンバーには、細胞収容部を占める前記細胞固定基材へ可逆性不死化細胞を播種するための細胞導入口が少なくとも1つ、好ましくは2つ設けられている。   As an example (mode 1) of the form of the bioartificial organ of the present invention, a flow path for blood or the like is formed by a hollow portion of a semipermeable hollow fiber membrane, and a non-woven fabric or the like is formed in a region on the outer peripheral side of the hollow fiber membrane. And a bioartificial organ in which the hollow fiber membrane and the cell fixing substrate are housed in a chamber. In the bioartificial organ of aspect 1, the hollow fiber membrane has one end for introducing a bodily fluid such as blood into the body fluid inlet and the other end for deriving the treated body fluid such as blood after treatment. Connected to the body fluid outlet. Further, the chamber is provided with at least one, preferably two, cell introduction ports for seeding reversible immortalized cells on the cell fixing substrate occupying the cell accommodating portion.

例えば、態様1の具体例としては、図1に示されるバイオ人工臓器等が挙げられる。以下、説明の容易性の観点から、図1のバイオ人工臓器を例に挙げて説明する。   For example, a specific example of aspect 1 includes the bioartificial organ shown in FIG. Hereinafter, from the viewpoint of ease of explanation, the bioartificial organ of FIG. 1 will be described as an example.

図1のバイオ人工臓器は、バイオ人工臓器用モジュールと該バイオ人工臓器用モジュール内に固定化された動物細胞7からなる。ここで、該動物細胞7は、該バイオ人工臓器用モジュール内に固定化された動物由来の可逆性不死化細胞から可逆性不死化遺伝子を該バイオ人工臓器用モジュール内で切り出して生じた細胞である。一方、該バイオ人工臓器用モジュールは、
体液導入口2、体液導出口3および少なくとも1つの細胞導入口5を有するチャンバー6と、
半透性を有する分離膜(例えば、中空糸膜)1と、
細胞固定基材4と、
を少なくとも備えてなり、かつ、
該分離膜1および該細胞固定基材4が該チャンバー6内に収容され、
該分離膜1が、該チャンバー6内に空間(I)および(II)が形成されるように配置され、
該空間(I)が、該体液導入口2および該体液導出口3と連通し、かつ該体液導入口2から導入される体液が該体液導出口3から導出されるような体液の流路を形成し、
該空間(II)が、該細胞導入口5と連通し、かつ該細胞固定基材4(細胞収容部)を収容する、
構造を有するものである。ここで、前記細胞導入口5は、該チャンバー6の外側から該細胞固定基材4への細胞の移動が可能なように配置されたものである。前記体液導入口2および体液導出口3と、分離膜1とは、例えば、ポリウレタンにより連結される。
The bioartificial organ of FIG. 1 includes a bioartificial organ module and animal cells 7 immobilized in the bioartificial organ module. Here, the animal cell 7 is a cell generated by excising a reversible immortalized gene from an animal-derived reversible immortalized cell immobilized in the bioartificial organ module in the bioartificial organ module. is there. On the other hand, the module for bioartificial organs is
A chamber 6 having a body fluid inlet 2, a body fluid outlet 3 and at least one cell inlet 5,
A semipermeable separation membrane (for example, a hollow fiber membrane) 1;
A cell fixing substrate 4;
At least, and
The separation membrane 1 and the cell fixing substrate 4 are accommodated in the chamber 6;
The separation membrane 1 is arranged so that spaces (I) and (II) are formed in the chamber 6;
The space (I) communicates with the body fluid inlet 2 and the body fluid outlet 3, and the body fluid flow path through which the body fluid introduced from the body fluid inlet 2 is led out from the body fluid outlet 3. Forming,
The space (II) communicates with the cell introduction port 5 and accommodates the cell fixing substrate 4 (cell accommodating portion).
It has a structure. Here, the cell introduction port 5 is arranged so that the cells can move from the outside of the chamber 6 to the cell fixing substrate 4. The body fluid inlet 2 and body fluid outlet 3 and the separation membrane 1 are connected by, for example, polyurethane.

以下、本発明を実施例等により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例等に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example etc. demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited to these Examples.

〔可逆性不死化細胞の調製例〕
ヒト不死化肝細胞株TTNT−1細胞(受託番号:FERM BP−7498)(岡山大学大学院医歯学総合研究科消化器腫瘍外科学 小林直哉博士より供与された)を用いた。最終濃度10wt% ウシ胎仔血清(三光純薬)、最終濃度100U/mL ペニシリン、最終濃度0.1mg/mL ストレプトマイシン〔ペニシリン−ストレプトマイシン溶液(商品名:P071、シグマ社製)〕を含有するグルコース濃度450mg/dLのDMEM培地(ダルベッコ改変イーグル培地)(商品名:D5790、シグマ社製)を、ローラーボトル型培養器(カタログ番号:480853、コーニング社製、培養面積1700cm)に入れた。前記ローラーボトル型培養器に、前記TTNT−1細胞 3.0×10個を播種し、37℃、炭酸ガス濃度5%のインキュベーター中で、72時間培養した。培養後、トリプシンEDTA溶液(商品名:T4049、シグマ社製)により細胞を培養容器から剥離し、300×g、5分間の遠心分離により細胞を回収した。得られた細胞を、DMEM培地(液体)に分散させ、300×g、5分間の遠心分離により沈殿の操作を行ない、トリプシンを除去した。得られたTTNT−1細胞を、DMEM培地 20mlに懸濁し、TTNT−1細胞懸濁液を得た。
[Preparation Example of Reversible Immortalized Cells]
A human immortalized hepatocyte cell line TTNT-1 cell (accession number: FERM BP-7498) (provided by Dr. Naoya Kobayashi, Department of Gastroenterological Oncology, Okayama University Graduate School of Medical and Dental Sciences) was used. Final concentration 10wt% Fetal calf serum (Sanko Junyaku), final concentration 100U / mL penicillin, final concentration 0.1mg / mL Streptomycin [Penicillin-streptomycin solution (trade name: P071, Sigma)] glucose concentration 450mg / DL DMEM medium (Dulbecco's modified Eagle medium) (trade name: D5790, manufactured by Sigma) was placed in a roller bottle type incubator (catalog number: 480853, Corning, culture area 1700 cm 2 ). The roller bottle type incubator was seeded with 3.0 × 10 7 TTNT-1 cells and cultured in an incubator at 37 ° C. and 5% carbon dioxide concentration for 72 hours. After culture, the cells were detached from the culture vessel with a trypsin EDTA solution (trade name: T4049, manufactured by Sigma), and the cells were collected by centrifugation at 300 × g for 5 minutes. The obtained cells were dispersed in DMEM medium (liquid) and subjected to precipitation by centrifugation at 300 × g for 5 minutes to remove trypsin. The obtained TTNT-1 cells were suspended in 20 ml of DMEM medium to obtain a TTNT-1 cell suspension.

〔バイオ人工臓器用モジュールの作製〕
分離膜としてポリスルホン中空糸膜、細胞固定基材としてポリアミノ酸ウレタンで表面被覆されたポリテトラフルオロエチレン繊維からなる不織布シートを用いて図1と同様の形態を有するモジュールAを作製した。ポリスルホン中空糸膜は、特開平6−165926号公報に記載の実施例2に記載の方法に従って作製されたものである。また、ポリアミノ酸ウレタンで表面被覆されたポリテトラフルオロエチレン繊維からなる不織布シートは、ポリテトラフルオロエチレン繊維製不織布シート〔(株)巴川製紙所、トミーファイレックF、R−125〕を用い、その繊維表面を特開2001−136960号公報に記載の実施例1に記載の方法に従ってポリアミノ酸ウレタンで被覆することにより、作製されたものである。なお、モジュールA中の中空糸膜の本数は500本、中空糸膜の有効長は10cm、細胞固定基材の表面積は、140cm2 (10cm×14cm)とした。充填液として注射用蒸留水を該モジュールAに満たし、該モジュールAを、オートクレーブ滅菌器により121℃で20分間滅菌処理した。滅菌後のモジュールAを滅菌生理食塩水でプライミング処理し、細胞を充填可能な状態にした。
[Production of modules for bioartificial organs]
Using a polysulfone hollow fiber membrane as a separation membrane and a non-woven sheet made of polytetrafluoroethylene fibers surface-coated with polyamino acid urethane as a cell fixing substrate, a module A having the same form as in FIG. 1 was produced. The polysulfone hollow fiber membrane is produced according to the method described in Example 2 described in JP-A-6-165926. Moreover, the nonwoven fabric sheet which consists of the polytetrafluoroethylene fiber surface-coated with the polyamino acid urethane uses the nonwoven fabric sheet made from a polytetrafluoroethylene fiber [Co., Ltd., Yodogawa Paper Mill, Tommy Filek F, R-125], It was produced by coating the fiber surface with polyamino acid urethane according to the method described in Example 1 described in JP-A-2001-136960. The number of hollow fiber membranes in module A was 500, the effective length of the hollow fiber membranes was 10 cm, and the surface area of the cell fixing substrate was 140 cm 2 (10 cm × 14 cm). The module A was filled with distilled water for injection as a filling liquid, and the module A was sterilized at 121 ° C. for 20 minutes by an autoclave sterilizer. The sterilized module A was primed with sterilized physiological saline so that cells could be filled.

〔実施例1〕
モジュールAにおける細胞導入口5より、前記調製例記載の方法により得られたTTNT−1細胞縣濁液(細胞数:2.3×108個)を注入、充填し、細胞導入口5を三方活栓で封じた。なお、この細胞充填操作は、クリーンベンチ内で無菌的に行なった。体液導入口2と体液導出口3も装着した活栓により閉じ、その状態で37℃のインキュベーター中で4時間静置し、TTNT−1細胞を細胞固定基材4に接着させた。その後、TTNT−1細胞を充填したモジュールAにおける体液導入口2と体液導出口3にチューブ(商品名:JMSエキステンションチューブET−3、内径:3.5mm、ジェイ・エム・エス社製)をそれぞれ接続し、各チューブの先を、DMEM培地 500mLを入れた容器に浸した。チューブの途中には、ペリスタポンプを設置し、培地をモジュールAに循環できるようにした。
[Example 1]
TTNT-1 cell suspension (number of cells: 2.3 × 10 8 cells) obtained by the method described in the above preparation example was injected and filled from the cell inlet 5 in module A, and the cell inlet 5 was three-way. Sealed with a stopcock. This cell filling operation was performed aseptically in a clean bench. The body fluid introduction port 2 and the body fluid outlet port 3 were also closed with the attached stopcocks, and left in that state in an incubator at 37 ° C. for 4 hours to adhere TTNT-1 cells to the cell fixing substrate 4. Thereafter, a tube (trade name: JMS extension tube ET-3, inner diameter: 3.5 mm, manufactured by JMS Co., Ltd.) is inserted into the body fluid inlet 2 and body fluid outlet 3 in module A filled with TTNT-1 cells. Each tube was connected, and the tip of each tube was immersed in a container containing 500 mL of DMEM medium. A peristaltic pump was installed in the middle of the tube so that the medium could be circulated to module A.

前記モジュールA、チューブ、DMEM培地を入れた容器およびペリスタポンプを、炭酸ガス濃度5%、温度37℃のインキュベーターに入れ、流速20mL/分で、モジュールAにDMEM培地を循環し、モジュールA内でのTTNT−1細胞の増殖を行なった。   The module A, the tube, the container containing the DMEM medium, and the peristaltic pump are placed in an incubator with a carbon dioxide concentration of 5% and a temperature of 37 ° C., and the DMEM medium is circulated through the module A at a flow rate of 20 mL / min. TTNT-1 cells were grown.

24時間毎に前記容器の培地を交換し、培地の循環を継続した。なお、交換した培地中のグルコース濃度を、商品名:GLU2 Lタイプワコー(和光純薬株式会社製)により測定し、細胞の増殖の指標とした。   The medium in the container was changed every 24 hours, and the circulation of the medium was continued. The glucose concentration in the exchanged medium was measured by a trade name: GLU2 L type Wako (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and used as an index of cell proliferation.

4日後、TTNT−1細胞のゲノム中の可逆性不死化遺伝子(hTERT)を特異的に切り出すことができるアデノベクターAxCANCre(理研ジーンバンク、RDB No.1748) MOI=50を、細胞導入口5から添加し、さらに同様のインキュベーションを3日間行ない、TTNT−1細胞のゲノムから可逆性不死化遺伝子を特異的に切り出した。なお、この3日間についても細胞数の指標としてグルコース消費量を測定した。また、TTNT−1細胞からの可逆性不死化遺伝子の切り出しは、細胞からの蛍光の消失により確認した。   Four days later, an adenovector AxCANCre (RIKEN Genebank, RDB No. 1748) MOI = 50 capable of specifically excising a reversible immortalizing gene (hTERT) in the genome of TTNT-1 cells was introduced from the cell inlet 5. The reversible immortalized gene was excised specifically from the genome of TTNT-1 cells by further adding the same incubation for 3 days. In addition, glucose consumption was also measured as an index of the number of cells for these 3 days. In addition, excision of the reversible immortalized gene from TTNT-1 cells was confirmed by the disappearance of fluorescence from the cells.

その後、モジュールAを分解し、細胞が接着した細胞固定基材4を取り出し、前記DMEM培地 50mL中に移した。取り出した細胞固定基材4の一部を培地中に移した後、トリパンブルー染色法により細胞固定基材4に接着している細胞の生存率を測定した。また取り出した細胞固定基材4の一部から、トリプシン溶液(シグマ社製)を用いて、細胞を回収し、回収した細胞数を顕微鏡にて観察することで細胞固定基材4に接着していた細胞数(「固定細胞数」)を測定した。   Thereafter, the module A was disassembled, and the cell fixing substrate 4 to which the cells adhered was taken out and transferred into 50 mL of the DMEM medium. A part of the cell fixing substrate 4 taken out was transferred into the medium, and then the survival rate of the cells adhering to the cell fixing substrate 4 was measured by trypan blue staining. Further, cells are recovered from a part of the cell fixing substrate 4 taken out using a trypsin solution (manufactured by Sigma), and adhered to the cell fixing substrate 4 by observing the number of recovered cells with a microscope. The number of cells ("fixed cell number") was measured.

〔比較例1〕
前記調製例の方法により得られたTTNT−1細胞懸濁液を、前記調製例と同様のローラーボトル型培養器中で実施例1と同様の炭酸ガス5%、温度37℃のインキュベーション操作条件で、24時間毎に培地を交換しながら、培養した。4日後、ローラーボトル型培養容器中にアデノベクターAxCANCreを添加して、さらに3日間培養を続け、TTNT−1細胞から可逆性不死化遺伝子を切り出した。その後、コラゲナーゼ(シグマ社製)で処理して細胞をローラーボトル型培養器から取り出し、可逆性不死化遺伝子が切除されたTTNT−1細胞を得た。
[Comparative Example 1]
The TTNT-1 cell suspension obtained by the method of the above preparation example was incubated in a roller bottle type incubator similar to the above preparation example under the same operating conditions of 5% carbon dioxide gas and 37 ° C. as in Example 1. The culture was performed while changing the medium every 24 hours. Four days later, the adenovector AxCANCre was added to the roller bottle type culture container, and the culture was further continued for 3 days to excise the reversible immortalized gene from the TTNT-1 cells. Thereafter, the cells were treated with collagenase (manufactured by Sigma), and the cells were taken out of the roller bottle type incubator to obtain TTNT-1 cells from which the reversible immortalizing gene was excised.

得られた可逆性不死化遺伝子切除後のTTNT−1細胞 4.1×108個を、モジュールAに注入して充填し、細胞導入口5を三方活栓で封じた。体液の導入口と導出口も装着した活栓により閉じ、その状態で37℃のインキュベーター中で4時間静置して細胞固定基材に細胞を接着させた。その後、直ちにモジュールAを分解して細胞が接着した細胞固定基材を取り出して培地中に移した後、実施例1と同様にして細胞生存率と固定細胞数を測定した。 4.1 × 10 8 TTNT-1 cells obtained after excision of the reversible immortalized gene thus obtained were injected and filled into module A, and the cell inlet 5 was sealed with a three-way cock. The body fluid inlet and outlet were also closed with the attached stopcock, and in that state, the cells were allowed to adhere to the cell-fixing substrate by allowing them to stand in a 37 ° C. incubator for 4 hours. Thereafter, the module A was immediately disassembled and the cell fixing substrate to which the cells adhered was taken out and transferred into the medium, and then the cell viability and the number of fixed cells were measured in the same manner as in Example 1.

〔比較例2〕
初代ブタ肝細胞を常法のコラゲナーゼ法により採取した。すなわち、麻酔下の体重18kgのブタに、門脈に挿入したカテーテルから、EDTA 0.02容積%溶液を注入して肝臓を潅流し、その後、コラゲナーゼ液(シグマ社製) 1000mLを肝臓に20分間潅流して肝臓を消化した。その後、肝臓を摘出し、肝細胞を遊離させ、4℃のハンクス液 500mlに分散させた。得られた分散液を、メッシュで濾過後、300×g、5分間遠心分離して上清を捨てた。沈殿した細胞にハンクス液 500mlを添加して分散させ、300×g、5分間遠心分離して上清を捨てる操作を2回繰り返してコラゲナーゼを除去した。得られた初代ブタ肝細胞をハンクス液に分散させて初代ブタ肝細胞縣濁液を調製した。得られた初代ブタ肝細胞の生存率をトリパンブルー染色法で測定した。その結果、初代ブタ肝細胞の生存率は、88%であった。
[Comparative Example 2]
Primary porcine hepatocytes were collected by a conventional collagenase method. That is, an EDTA 0.02% by volume solution was injected into a pig under anesthesia weighing 18 kg from a catheter inserted into the portal vein to perfuse the liver, and then 1000 mL of collagenase solution (manufactured by Sigma) was applied to the liver for 20 minutes. The liver was digested by perfusion. Thereafter, the liver was removed, the hepatocytes were released, and dispersed in 500 ml of Hank's solution at 4 ° C. The obtained dispersion was filtered through a mesh, centrifuged at 300 × g for 5 minutes, and the supernatant was discarded. Collagenase was removed by repeating the operation of adding 500 ml of Hanks' solution to the precipitated cells, dispersing the mixture, centrifuging at 300 × g for 5 minutes, and discarding the supernatant twice. The obtained primary pig hepatocytes were dispersed in Hank's solution to prepare a primary pig hepatocyte suspension. The survival rate of the obtained primary porcine hepatocytes was measured by trypan blue staining. As a result, the survival rate of primary porcine hepatocytes was 88%.

得られた初代ブタ肝細胞(細胞数:4×108個)をモジュールAに充填し、37℃で4時間静置して初代ブタ肝細胞を細胞固定基材に接着させた。その後、直ちにモジュールを分解して初代ブタ肝細胞が接着した細胞固定基材を取り出して培養液中に移した後、実施例1と同様にして細胞生存率と固定細胞数を測定した。 The obtained primary porcine hepatocytes (number of cells: 4 × 10 8 cells) were filled in module A and allowed to stand at 37 ° C. for 4 hours to adhere the primary porcine hepatocytes to the cell fixing substrate. Thereafter, the module was immediately disassembled and the cell fixing substrate to which the primary porcine hepatocytes adhered was taken out and transferred into the culture solution, and then the cell viability and the number of fixed cells were measured in the same manner as in Example 1.

〔試験例1〕
実施例1、比較例1および比較例2におけるモジュールA内の細胞固定基材に固定化されていた細胞数および細胞生存率の結果を表1に示す。
[Test Example 1]
Table 1 shows the results of the number of cells and the cell viability that were immobilized on the cell fixation substrate in module A in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

なお、実施例1の結果は、モジュールA内で可逆性不死化ヒト肝細胞の増殖と不死化遺伝子の切り出しを行なったバイオ人工肝臓について、バイオ人工臓器として使用する直前の細胞数と細胞生存率を示す。また、比較例1の結果は、モジュールAの外で可逆性不死化遺伝子が切除された可逆性不死化ヒト肝細胞が充填されたバイオ人工臓器の使用直前の細胞数と細胞生存率に相当する。比較例2の結果は、初代ブタ肝細胞を充填したバイオ人工臓器の使用直前の細胞数と細胞生存率に相当する。   The results of Example 1 are as follows: the number of cells and the cell viability immediately before use as a bioartificial organ for a bioartificial liver obtained by expanding reversible immortalized human hepatocytes and cutting out an immortalized gene in module A. Indicates. The results of Comparative Example 1 correspond to the number of cells and the cell viability immediately before use of the bioartificial organ filled with reversible immortalized human hepatocytes in which the reversible immortalized gene was excised outside module A. . The result of Comparative Example 2 corresponds to the number of cells and the cell viability immediately before use of the bioartificial organ filled with primary porcine hepatocytes.

Figure 0004599315
Figure 0004599315

その結果、表1に示されるように、実施例1では、充填から7日後の細胞数は3.9×108個であった。初めに充填した細胞数が2.3×108個であったので、7日間で可逆性不死化ヒト肝細胞がモジュール中でほぼ1.7倍に増殖したことが示された。 As a result, as shown in Table 1, in Example 1, the number of cells 7 days after filling was 3.9 × 10 8 . The initial number of cells loaded was 2.3 × 10 8 , indicating that reversibly immortalized human hepatocytes grew approximately 1.7 times in the module in 7 days.

実施例1の細胞生存率は、比較例1および比較例2の細胞生存率と比較して高く、モジュール内で可逆性不死化細胞を増殖させ、モジュール内で該可逆性不死化細胞のゲノム中の可逆性不死化遺伝子を切り出すことにより、細胞生存率の高い良好なバイオ人工臓器を提供できることを示す。すなわち、比較例1や比較例2のように、バイオ人工臓器として使用に供する数時間前にトリプシン処理やコラゲナーゼ処理を行うことがないため、実施例1のバイオ人工臓器においては細胞生存率が高く維持されていた。   The cell viability of Example 1 is higher than the cell viability of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and the reversible immortalized cells are proliferated in the module, and the reversible immortalized cell in the module It is shown that a good bioartificial organ with high cell viability can be provided by cutting out the reversible immortalized gene. That is, unlike Comparative Example 1 and Comparative Example 2, since the trypsin treatment and the collagenase treatment are not performed several hours before use as a bioartificial organ, the bioartificial organ of Example 1 has a high cell survival rate. It was maintained.

〔実施例2〕
モジュールA内において、合計7日間のインキュベーションが終了するところまで実施例1と同様の操作を行ない、可逆性不死化遺伝子が切除されたTTNT−1細胞をモジュールA内で調製したバイオ人工臓器Aを作製した。
[Example 2]
In the module A, the bioartificial organ A prepared by preparing the TTNT-1 cells in which the reversible immortalizing gene was excised by performing the same operation as in Example 1 until the completion of the incubation for 7 days in total was completed. Produced.

得られたバイオ人工臓器Aに、塩化アンモニウムを添加してアンモニウムイオン濃度が500μg/dLになるように調製したDMEM培地 500mLを、炭酸ガス濃度5%、温度37℃のインキュベーター中でペリスタポンプを用いて流速20mL/分で24時間循環させた。   To the obtained bioartificial organ A, 500 mL of a DMEM medium prepared by adding ammonium chloride to an ammonium ion concentration of 500 μg / dL was placed in an incubator with a carbon dioxide concentration of 5% and a temperature of 37 ° C. using a perista pump. Circulation was performed at a flow rate of 20 mL / min for 24 hours.

24時間循環前後の培地中のアンモニア濃度を臨床検査キットであるアンモニアテストワコー(和光純薬工業株式会社製、藤井・奥田法変法による比色法)を用いて測定し、バイオ人工臓器Aのアンモニア処理機能を評価した。   The concentration of ammonia in the culture medium before and after the 24-hour circulation was measured using an ammonia test Wako (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., colorimetric method modified by Fujii / Okuda method), which is a clinical test kit. The ammonia treatment function was evaluated.

また、循環後のバイオ人工臓器Aを分解し細胞固定基材を取り出し、トリプシン溶液(シグマ社製)を用いて、可逆性不死化遺伝子が切除されたTTNT−1細胞を回収し、細胞固定基材に接着していた細胞数(「固定細胞数」)を計測した。また、細胞固定基材に接着していなかったモジュール内の細胞数を併せて計測し、それと固定細胞数との和を、「モジュール内総細胞数」として記録した。   Further, the bioartificial organ A after circulation is decomposed to take out the cell fixing substrate, and using a trypsin solution (manufactured by Sigma), TTNT-1 cells from which the reversible immortalizing gene has been excised are recovered, and the cell fixing group is recovered. The number of cells adhering to the material (“number of fixed cells”) was counted. In addition, the number of cells in the module that had not adhered to the cell-fixing substrate was also measured, and the sum of the number of cells and the number of fixed cells was recorded as “total number of cells in the module”.

〔実施例3〕
ポリアミノ酸ウレタンでコーティングされていない細胞固定基材を使用したこと以外は実施例2と同様の操作を行い、バイオ人工臓器Bを作製した。バイオ人工臓器Bについて、実施例2と同様にアンモニア処理機能と細胞数(固定細胞数およびモジュール内総細胞数)を測定した。
Example 3
A bioartificial organ B was prepared in the same manner as in Example 2 except that a cell fixing substrate not coated with polyamino acid urethane was used. For bioartificial organ B, the ammonia treatment function and the number of cells (number of fixed cells and total number of cells in the module) were measured in the same manner as in Example 2.

〔比較例3〕
前記比較例1と同様に、ローラーボトル型培養器内においてTTNT−1細胞の増殖と可逆性不死化遺伝子の切り出しを行ない、さらにトリプシン処理することにより、可逆性不死化遺伝子が切除された細胞を得た。得られた細胞をモジュールAに充填し、4時間静置して細胞を細胞固定基材に接着させるところまで比較例1と同様に行ない、バイオ人工臓器Cを作製した。
[Comparative Example 3]
In the same manner as in Comparative Example 1, TTNT-1 cells were expanded and reversible immortalized genes were excised in a roller bottle type incubator, and further treated with trypsin to remove the reversible immortalized genes. Obtained. The obtained cells were filled into the module A, left for 4 hours, and the same procedure as in Comparative Example 1 was performed until the cells were allowed to adhere to the cell fixing substrate, thereby producing a bioartificial organ C.

バイオ人工臓器Cについて、実施例2と同様に、アンモニア処理機能の評価と細胞数(固定細胞数およびモジュール内総細胞数)の計測を行なった。   For bioartificial organ C, the ammonia treatment function was evaluated and the number of cells (the number of fixed cells and the total number of cells in the module) was measured in the same manner as in Example 2.

〔試験例2〕
実施例2、実施例3および比較例3のアンモニア処理機能の評価結果および計測された細胞数(固定細胞数およびモジュール内総細胞数)を表2に示す。
[Test Example 2]
Table 2 shows the evaluation results of the ammonia treatment function of Example 2, Example 3 and Comparative Example 3, and the measured number of cells (number of fixed cells and total number of cells in the module).

Figure 0004599315
Figure 0004599315

その結果、表2に示されるように、塩化アンモニウムを濃度が500μg/dLになるように添加した培地を実施例2のバイオ人工臓器Aに24時間循環したとき循環後の培地中のアンモニウムイオン濃度は、245μg/dLに低下し、アンモニア濃度低下率は、51%の優れた低下率を示した。   As a result, as shown in Table 2, when a medium supplemented with ammonium chloride at a concentration of 500 μg / dL was circulated through the bioartificial organ A of Example 2 for 24 hours, the ammonium ion concentration in the medium after the circulation Decreased to 245 μg / dL, and the ammonia concentration reduction rate showed an excellent reduction rate of 51%.

また、表2に示されるように、実施例3におけるバイオ人工臓器Bの場合もアンモニア濃度低下率は、39%であり、実施例2のバイオ人工臓器Aよりはやや劣るものの、優れたアンモニア処理機能を示した。   Moreover, as shown in Table 2, the ammonia concentration reduction rate in the case of the bioartificial organ B in Example 3 is 39%, which is slightly inferior to the bioartificial organ A in Example 2, but excellent ammonia treatment. The function was shown.

一方、比較例3のバイオ人工臓器Cでは、アンモニア低下率は、11%にとどまり、十分なアンモニア処理機能を有していなかった。   On the other hand, in the bioartificial organ C of Comparative Example 3, the ammonia reduction rate was only 11% and did not have a sufficient ammonia treatment function.

これらの結果より、モジュール内で可逆性不死化ヒト肝細胞から可逆性不死化遺伝子を切除することにより作製されたバイオ人工臓器AおよびBでは、使用直前にトリプシン処理する必要が無いため、該細胞の機能が高く維持されており、高いアンモニア処理機能を有していることが示された。また、表面部がポリアミノ酸ウレタンで構成される繊維を含む細胞固定基材を使用することにより、臓器としての機能において、より優れたバイオ人工臓器が作製され得ることが示された。   From these results, bioartificial organs A and B produced by excising the reversible immortalized gene from reversibly immortalized human hepatocytes in the module do not require trypsin treatment immediately before use. These functions were maintained at a high level, indicating that they have a high ammonia treatment function. In addition, it was shown that a bioartificial organ that is superior in function as an organ can be produced by using a cell-fixing base material containing a fiber whose surface is composed of polyamino acid urethane.

本発明により、例えば、肝不全患者の治療具として好適に使用することができるバイオ人工肝臓、糖尿病患者の治療具として好適に使用することができるバイオ人工膵臓等のバイオ人工臓器が提供される。   According to the present invention, for example, a bioartificial organ such as a bioartificial liver that can be suitably used as a therapeutic tool for patients with liver failure and a bioartificial pancreas that can be suitably used as a therapeutic tool for diabetic patients is provided.

図1は、本発明に従うバイオ人工臓器の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a bioartificial organ according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1. 分離膜(例えば、中空糸膜)
2. 体液導入口
3. 体液導出口
4. 細胞固定基材(細胞収容部)
5. 細胞導入口
6. チャンバー
7. 動物細胞(動物由来の可逆性不死化細胞から可逆性不死化遺伝子が切り出されて生じた細胞)
1. Separation membrane (for example, hollow fiber membrane)
2. 2. Body fluid inlet 3. Body fluid outlet Cell fixation substrate (cell storage part)
5). 5. Cell introduction port Chamber 7. Animal cells (cells generated by reversible immortalizing genes excised from reversible immortalized cells derived from animals)

Claims (7)

(A)バイオ人工臓器用モジュールと、
(B)動物細胞と、
を備えてなり、該(A)バイオ人工臓器用モジュールが(c)細胞固定基材を備え、該動物細胞(B)が、該バイオ人工臓器用モジュール(A)内の(c)細胞固定基材に固定化されたものであり、かつ該動物細胞(B)が、該バイオ人工臓器用モジュール(A)内に固定化された動物由来の可逆性不死化細胞を該バイオ人工臓器用モジュール(A)内で増殖させ、その後、該細胞から可逆性不死化遺伝子を該バイオ人工臓器用モジュール(A)内で切り出して生じた細胞である、バイオ人工臓器。
(A) a module for bioartificial organs;
(B) animal cells;
And (A) the bioartificial organ module comprises (c) a cell fixing substrate, and the animal cell (B) comprises (c) a cell fixing group in the bioartificial organ module (A). An animal-derived reversible immortalized cell that has been immobilized on a material and the animal cell (B) is immobilized in the bioartificial organ module (A) A bioartificial organ which is a cell produced by proliferating in A) and then excising the reversible immortalized gene from the cell in the module for bioartificial organ (A).
該可逆性不死化細胞が可逆性不死化ヒト細胞である、請求項1記載のバイオ人工臓器。   The bioartificial organ according to claim 1, wherein the reversible immortalized cell is a reversible immortalized human cell. 該バイオ人工臓器用モジュール(A)が、
(a)体液導入口、体液導出口および少なくとも1つの細胞導入口を有するチャンバーと、
(b)半透性を有する分離膜と、
(c)細胞固定基材と、
を少なくとも備えてなり、かつ、
(1)該分離膜(b)および該細胞固定基材(c)が該チャンバー(a)内に収容され、
(2)該分離膜(b)が、該チャンバー(a)内に空間(I)および(II)が形成されるように配置され、
(3)該空間(I)が、該体液導入口および該体液導出口と連通し、かつ該体液導入口から導入される体液が該体液導出口から導出されるような体液の流路を形成し、
(4)該空間(II)が、該細胞導入口と連通し、かつ該細胞固定基材(c)を収容する、
構造を有する、請求項1または2記載のバイオ人工臓器。
The bioartificial organ module (A)
(A) a chamber having a body fluid inlet, a body fluid outlet, and at least one cell inlet;
(B) a semi-permeable separation membrane;
(C) a cell fixing substrate;
At least, and
(1) The separation membrane (b) and the cell fixing substrate (c) are accommodated in the chamber (a),
(2) The separation membrane (b) is arranged so that spaces (I) and (II) are formed in the chamber (a),
(3) The space (I) communicates with the body fluid introduction port and the body fluid introduction port, and forms a body fluid flow path in which the body fluid introduced from the body fluid introduction port is led out from the body fluid delivery port. And
(4) The space (II) communicates with the cell introduction port and houses the cell fixing substrate (c).
The bioartificial organ according to claim 1 or 2, which has a structure.
該分離膜(b)が中空糸膜であり、該中空糸膜の内部に該空間(I)が形成され、かつ、該中空糸膜の外部に該空間(II)が形成されている、請求項3記載のバイオ人工臓器。   The separation membrane (b) is a hollow fiber membrane, the space (I) is formed inside the hollow fiber membrane, and the space (II) is formed outside the hollow fiber membrane. Item 4. The bioartificial organ according to item 3. 該細胞固定基材(c)が、少なくとも表面部がポリアミノ酸ウレタンで構成される繊維を含む、請求項1〜4いずれか記載のバイオ人工臓器。 The bioartificial organ according to any one of claims 1 to 4 , wherein the cell-fixing substrate (c) includes a fiber having at least a surface portion made of a polyamino acid urethane. (a)体液導入口、体液導出口および少なくとも1つの細胞導入口を有するチャンバーと、
(b)半透性を有する分離膜と、
(c)細胞固定基材と、
を少なくとも備えてなり、かつ、
(1)該分離膜(b)および該細胞固定基材(c)が該チャンバー(a)内に収容され、
(2)該分離膜(b)が、該チャンバー(a)内に空間(I)および(II)が形成されるように配置され、
(3)該空間(I)が、該体液導入口および該体液導出口と連通し、かつ該体液導入口から導入される体液が該体液導出口から導出されるような体液の流路を形成し、
(4)該空間(II)が、該細胞導入口と連通し、かつ該細胞固定基材(c)を収容する、
構造を有するバイオ人工臓器用モジュール(A)内に、動物由来の可逆性不死化細胞を該細胞導入口から導入して該細胞固定基材(c)に固定化し、増殖させ、ついで、該可逆性不死化細胞から可逆性不死化遺伝子を該バイオ人工臓器用モジュール(A)内で切り出すことを特徴とする、バイオ人工臓器の製造方法。
(A) a chamber having a body fluid inlet, a body fluid outlet, and at least one cell inlet;
(B) a semi-permeable separation membrane;
(C) a cell fixing substrate;
At least, and
(1) The separation membrane (b) and the cell fixing substrate (c) are accommodated in the chamber (a),
(2) The separation membrane (b) is arranged so that spaces (I) and (II) are formed in the chamber (a),
(3) The space (I) communicates with the body fluid introduction port and the body fluid introduction port, and forms a body fluid flow path in which the body fluid introduced from the body fluid introduction port is led out from the body fluid delivery port. And
(4) The space (II) communicates with the cell introduction port and houses the cell fixing substrate (c).
Into the bioartificial organ module (A) having a structure, animal-derived reversible immortalized cells are introduced from the cell introduction port, immobilized on the cell fixing substrate (c), proliferated, and then reversible. A method for producing a bioartificial organ, comprising cutting out a reversible immortalized gene from a sex immortalized cell in the bioartificial organ module (A).
該分離膜(b)が中空糸膜であり、該中空糸膜の内部に該空間(I)が形成され、かつ、該中空糸膜の外部に該空間(II)が形成されている、請求項6記載の製造方法。   The separation membrane (b) is a hollow fiber membrane, the space (I) is formed inside the hollow fiber membrane, and the space (II) is formed outside the hollow fiber membrane. Item 7. The manufacturing method according to Item 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003190259A (en) * 2001-12-28 2003-07-08 Hisako Ogawara Chamber for artificial organ
WO2003080670A1 (en) * 2002-03-25 2003-10-02 Japan Science And Technology Agency Antibody recognizing proliferative human liver cells, proliferative human liver cells and functional human liver cells
JP3454818B1 (en) * 2001-03-16 2003-10-06 直哉 小林 Liver cell proliferation method, liver cell obtained by the method, and use thereof
JP2004057028A (en) * 2002-07-25 2004-02-26 Toshiba Ceramics Co Ltd Member for cell culture and artificial organ using the same
JP2004166717A (en) * 1999-08-25 2004-06-17 Toyobo Co Ltd Module for cell culture having vascular plexus-like structure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004166717A (en) * 1999-08-25 2004-06-17 Toyobo Co Ltd Module for cell culture having vascular plexus-like structure
JP3454818B1 (en) * 2001-03-16 2003-10-06 直哉 小林 Liver cell proliferation method, liver cell obtained by the method, and use thereof
JP2003190259A (en) * 2001-12-28 2003-07-08 Hisako Ogawara Chamber for artificial organ
WO2003080670A1 (en) * 2002-03-25 2003-10-02 Japan Science And Technology Agency Antibody recognizing proliferative human liver cells, proliferative human liver cells and functional human liver cells
JP2004057028A (en) * 2002-07-25 2004-02-26 Toshiba Ceramics Co Ltd Member for cell culture and artificial organ using the same

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