JP6621245B2 - Method for producing artificial tissue having three-dimensional structure including controlled microstructure - Google Patents

Method for producing artificial tissue having three-dimensional structure including controlled microstructure Download PDF

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本発明は、制御された微細構造を含む三次元構造を有する人工組織の作製方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an artificial tissue having a three-dimensional structure including a controlled microstructure.

生体の組織又は器官(例えば臓器)を模倣した三次元構造を有する人工組織は、創薬分野及び再生医療分野への応用が期待されている。三次元構造を有する人工組織は、通常は、細胞を高密度に集合させることによって形成される。このような三次元構造を有する人工組織を作製する場合における最大の課題は、人工組織の内部の細胞に、生存に必要となる酸素及び栄養素を供給し、且つ/又は細胞が産生する機能性物質及び老廃物を人工組織の外部へ効率的に放出するための血管網のような微細構造の導入である。血管網は、生体の組織又は器官において、その維持及び機能発現に必要とされる特定の密度、並びに特定の形態のネットワーク構造を有している。生体の組織又は器官における微細構造としては、血管網に加え、肝臓における肝小葉、及び腎臓におけるネフロンのような、組織又は器官の機能発現に不可欠な複数種の細胞を含む微細構造を挙げることができる。人工組織において、このような微細構造を任意の形状で設計し、且つ導入することが可能となれば、三次元構造を有する大型の人工組織を効率的に作製することができる。このような微細構造を含む三次元構造を有する大型の人工組織は、再生医療分野において、特定の機能を備える移植材料として使用することができるだけでなく、創薬分野において、様々な病態を再現する組織又は器官のモデルとして薬理試験に適用することができる。   An artificial tissue having a three-dimensional structure imitating a living tissue or organ (for example, an organ) is expected to be applied to the field of drug discovery and regenerative medicine. Artificial tissue having a three-dimensional structure is usually formed by assembling cells at high density. The biggest problem in producing an artificial tissue having such a three-dimensional structure is to supply oxygen and nutrients necessary for survival to cells inside the artificial tissue and / or functional substances produced by the cells. And the introduction of a microstructure such as a vascular network to efficiently release waste products to the outside of the artificial tissue. The vascular network has a specific density and a specific form of network structure required for its maintenance and functional expression in a living tissue or organ. Examples of the fine structure in a living tissue or organ include a fine structure containing a plurality of types of cells indispensable for the expression of the function of the tissue or organ, such as hepatic lobule in the liver and nephron in the kidney, in addition to the vascular network. it can. If such a fine structure can be designed and introduced into an artificial tissue in an arbitrary shape, a large artificial tissue having a three-dimensional structure can be efficiently produced. A large artificial tissue having a three-dimensional structure including such a fine structure can be used not only as a transplant material having a specific function in the field of regenerative medicine, but also reproduces various pathologies in the field of drug discovery. It can be applied to pharmacological tests as a tissue or organ model.

三次元構造を有する人工組織の作製方法として、いくつかの技術が開発された。例えば、特許文献1は、基材と、前記基材上に配置され、細胞接着性を有し、且つ、刺激により細胞非接着性を発現し得る刺激応答性材料を含む刺激応答性層と、前記基材上にパターン状に配置され、細胞非接着性を有する細胞接着阻害材料を含む細胞接着阻害層と、を有し、前記細胞接着阻害層の表面が、前記刺激応答性層の表面に対して高くなるように形成され、前記細胞接着阻害層の高さの下限が、血管内皮細胞が乗り越えることができない高さであり、上限が、前記刺激応答性層上に形成されたマイクロパターン化血管内皮細胞が回収可能な高さであることを特徴とするマイクロパターン化血管内皮細胞転写基板を記載する。当該文献はまた、マイクロパターン化血管内皮細胞を少なくとも含む人工組織の製造方法であって、前記マイクロパターン化血管内皮細胞転写基板を準備し、前記刺激応答性層が細胞接着性を発現している条件で、前記刺激応答性層上に前記血管内皮細胞を播種・培養することにより前記マイクロパターン化血管内皮細胞を形成するマイクロパターン化血管内皮細胞形成工程と、前記マイクロパターン化血管内皮細胞形成工程後の前記刺激応答性層が細胞非接着性を発現している条件で、前記マイクロパターン化血管内皮細胞と細胞接着性を有する細胞接着層を含む細胞回収層とを接触させることにより、前記マイクロパターン化血管内皮細胞を前記細胞回収層に転写する血管内皮細胞転写工程と、を有することを特徴とする人工組織の製造方法を記載する。   Several techniques have been developed as a method for producing an artificial tissue having a three-dimensional structure. For example, Patent Document 1 discloses a substrate, and a stimulus-responsive layer that is disposed on the substrate and has a cell-adhesive property and includes a stimulus-responsive material that can express cell non-adhesiveness by stimulation. A cell adhesion inhibiting layer including a cell adhesion inhibiting material having a cell non-adhesive property, arranged in a pattern on the substrate, and the surface of the cell adhesion inhibiting layer is on the surface of the stimulus-responsive layer The lower limit of the height of the cell adhesion-inhibiting layer is a height that cannot be overcome by the vascular endothelial cells, and the upper limit is the micropatterning formed on the stimulus-responsive layer. Described is a micropatterned vascular endothelial cell transfer substrate characterized in that the height is such that vascular endothelial cells can be collected. This document is also a method for producing an artificial tissue containing at least micropatterned vascular endothelial cells, wherein the micropatterned vascular endothelial cell transfer substrate is prepared, and the stimulus-responsive layer expresses cell adhesion A micropatterned vascular endothelial cell forming step for forming the micropatterned vascular endothelial cell by seeding and culturing the vascular endothelial cell on the stimulus-responsive layer under conditions, and the micropatterned vascular endothelial cell forming step By contacting the micropatterned vascular endothelial cell with a cell recovery layer including a cell adhesion layer having cell adhesion under the condition that the subsequent stimulus-responsive layer expresses cell non-adhesiveness, A vascular endothelial cell transfer step of transferring a patterned vascular endothelial cell to the cell recovery layer. Law describes.

特許文献2は、細胞組織を形成するための材料を含む溶液を保持するための少なくとも1つの容器と、パターニングを行う対象である基板と、前記容器に電圧を印加する電圧印加部と、容器と基板との間に配置され、アースされ、穴が形成された平板電極と、を備えた静電インクジェット方式を用いた、基板上に細胞組織のパターニングを行うパターン生成装置を用いて、前記電圧印加部によって前記容器と前記平板電極の間に0.5 kv〜5 kvの電圧が印加されることによって、前記容器と前記平板電極との間に電界が発生し、静電インクジェット現象により前記容器から前記溶液が吐出され、吐出された溶液が前記平板電極に形成された穴を通過して前記基板上に付着することにより、基板上に細胞組織をパターニングし、細胞が生存した状態で、三次元構造を有する細胞組織を作製する方法であって、基板上にスキャホールドと細胞を吐出しスキャホールドと細胞が接触するように基板上に付着させパターニングする工程を含み、隣接する細胞同士が接着しており、三次元構造がスキャホールドにより維持された、細胞が生存した状態で、三次元構造を有する細胞組織を作製する方法を記載する。   Patent Document 2 discloses at least one container for holding a solution containing a material for forming a cell tissue, a substrate to be patterned, a voltage applying unit that applies a voltage to the container, a container, The voltage application using a pattern generation device for patterning a cell tissue on a substrate using an electrostatic ink jet method provided between the substrate and a grounded flat plate electrode provided with a hole When a voltage of 0.5 kv to 5 kv is applied between the container and the plate electrode by the unit, an electric field is generated between the container and the plate electrode, and the solution is removed from the container by electrostatic ink jet phenomenon. Is discharged, and the discharged solution passes through the holes formed in the flat plate electrode and adheres to the substrate, thereby patterning the cell tissue on the substrate and allowing the cells to survive A method for producing a cellular tissue having a three-dimensional structure, comprising a step of discharging a scaffold and cells on a substrate, and attaching and patterning the scaffold and the cells so that the scaffold and the cells are in contact with each other. A method for producing a cellular tissue having a three-dimensional structure in a state in which the cells are alive and are adhered and the three-dimensional structure is maintained by scaffolding will be described.

非特許文献1は、温度変化に応答して細胞接着性から細胞非接着性へと変化することが可能な温度応答性ポリマーが被覆された温度応答性培養皿を用いて作製された線維芽細胞を含む細胞シートの線維芽細胞層と、特定のパターン形状に配置された血管内皮細胞を含む細胞シートの血管内皮細胞層とを任意の層数及び順序で積層することによって、血管網様の微細構造を含む三次元構造を有する人工組織を作製した結果を記載する。   Non-Patent Document 1 describes a fibroblast produced using a temperature-responsive culture dish coated with a temperature-responsive polymer capable of changing from cell adhesion to cell non-adhesion in response to temperature changes. A cell sheet-like fibroblast layer and a vascular endothelial cell layer containing a vascular endothelial cell arranged in a specific pattern shape are laminated in any number of layers and in an order, thereby forming a vascular network-like fine layer. The result of producing an artificial tissue having a three-dimensional structure including the structure is described.

非特許文献2は、温度応答性ポリマーが被覆された温度応答性培養皿を用いる自動化された細胞シート積層装置を用いて、3層又は5層のヒト骨格筋筋芽細胞層を積層した三次元構造を有する人工組織を作製した結果を記載する。   Non-Patent Document 2 describes a three-dimensional structure in which three or five human skeletal muscle myoblast cell layers are laminated using an automated cell sheet laminating apparatus using a temperature-responsive culture dish coated with a temperature-responsive polymer. The result of producing an artificial tissue having a structure will be described.

特開2011-223944号公報JP 2011-223944 特許第5540304号公報Japanese Patent No. 5540304

M. Muraokaら, Biomaterials, 第34巻, 2013年, p. 696‐703M. Muraoka et al., Biomaterials, Volume 34, 2013, p. 696-703 T. Kikuchiら, Biomaterials, 第35巻, 2014年, p. 2428-2435T. Kikuchi et al., Biomaterials, Volume 35, 2014, p. 2428-2435

前記のように、三次元構造を有する人工組織を作製する方法が知られている。しかしながら、従来技術の方法には改善すべき点が存在した。例えば、従来技術においては、血管網のような微細構造を、人工組織の三次元構造において所望の位置に安定的に導入することは困難であった。非特許文献1に記載の方法の場合、人工組織の内部において、パターン形状の微細構造を形成するように配置された血管内皮細胞が、他の細胞と相互作用することによって活発に遊走することが報告されている。この結果、当該文献に記載の方法で作製された人工組織においては、導入された微細構造を数日以上の長期間に亘って維持することが困難であった。このような現象は、非特許文献1に記載の方法において、血管内皮細胞以外の細胞を用いた場合であっても発生する可能性がある。   As described above, a method for producing an artificial tissue having a three-dimensional structure is known. However, there are points to be improved in the prior art methods. For example, in the prior art, it has been difficult to stably introduce a fine structure such as a vascular network to a desired position in the three-dimensional structure of the artificial tissue. In the case of the method described in Non-Patent Document 1, vascular endothelial cells arranged so as to form a pattern-shaped fine structure inside the artificial tissue may actively migrate by interacting with other cells. It has been reported. As a result, in the artificial tissue produced by the method described in the document, it was difficult to maintain the introduced microstructure for a long period of several days or more. Such a phenomenon may occur even when cells other than vascular endothelial cells are used in the method described in Non-Patent Document 1.

それ故、本発明は、所定の微細構造を一定期間維持し得る、微細構造を含む三次元構造を有する人工組織を作製する手段を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a means for producing an artificial tissue having a three-dimensional structure including a fine structure that can maintain a predetermined fine structure for a certain period of time.

本発明者らは、前記課題を解決するための手段を種々検討した結果、細胞培養支持体の表面に接着し且つ伸展した、実質細胞を含む細胞構造体を有する実質細胞組織と、所定の微細構造の形状に対応した鋳型を有する細胞培養支持体の表面に接着し且つ伸展した、微細構造を有する、血管内皮細胞を含む細胞構造体を有する非実質細胞組織とを積層した後、収縮させることにより得られた微細構造を含む三次元構造を有する人工組織は、非実質細胞組織の微細構造を数日間に亘って維持し得ることを見出した。本発明者らは、前記知見に基づき本発明を完成した。   As a result of various studies on means for solving the above problems, the present inventors have found that a parenchymal tissue having a cell structure containing a parenchymal cell that adheres to and extends on the surface of a cell culture support, and a predetermined fine structure. After laminating a non-parenchymal cell tissue having a cell structure including a vascular endothelial cell that adheres and extends to the surface of a cell culture support having a template corresponding to the shape of the structure, and then contracts. It was found that the artificial tissue having a three-dimensional structure including the microstructure obtained by the above method can maintain the microstructure of the non-parenchymal cell tissue for several days. Based on the above findings, the present inventors have completed the present invention.

すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
(1) 微細構造を含む三次元構造を有する人工組織の作製方法であって、
実質細胞を含む細胞構造体を有する複数個の伸展した実質細胞組織を準備する、実質細胞組織準備工程;
前記微細構造を有する、非実質細胞を含む細胞構造体を有する1又は複数個の伸展した非実質細胞組織を準備する、非実質細胞組織準備工程;
前記複数個の伸展した実質細胞組織と前記微細構造を有する1又は複数個の伸展した非実質細胞組織とを、非実質細胞組織のそれぞれが伸展した実質細胞組織の間に挟持されるように積層する、細胞組織積層工程;
前記細胞組織積層工程で得られた微細構造を含む三次元構造を有する細胞組織の積層体を収縮させる、収縮工程;
を含む、前記方法。
(2) 前記実質細胞が、がん細胞、肝細胞、上皮細胞、線維芽細胞、壁細胞、心筋細胞、筋芽細胞、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞及びグリア細胞、並びにこれらの細胞に分化する能力を有する多能性幹細胞からなる群より選択される1種以上の細胞である、前記(1)に記載の方法。
(3) 前記非実質細胞が、内皮細胞、神経細胞、視細胞、腺上皮細胞及び膵島細胞、並びにこれらの細胞に分化する能力を有する多能性幹細胞からなる群より選択される1種以上の細胞である、前記(1)又は(2)に記載の方法。
(4) 前記収縮工程において、30%以下の収縮率で積層体を収縮させる、前記(1)〜(3)のいずれかに記載の方法。
(5) 前記微細構造が、血管網、リンパ管網、肝小葉、ネフロン、脳神経回路、神経筋接合部、骨組織、軟骨組織、内分泌腺、網膜及び幹細胞培養のための微小構造体からなる群より選択される1種以上の微細構造である、前記(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A method for producing an artificial tissue having a three-dimensional structure including a fine structure,
Preparing a plurality of extended parenchymal cell tissues having a cell structure containing parenchymal cells;
A non-parenchymal cell tissue preparation step of preparing one or a plurality of extended non-parenchymal cell tissues having a cell structure including the non-parenchymal cells having the fine structure;
Laminating the plurality of stretched parenchymal tissue and one or more stretched non-parenchymal tissue having the microstructure so that each of the non-parenchymal tissue is sandwiched between the stretched parenchymal tissue A cell tissue stacking step;
A contraction step of contracting a laminate of cell tissues having a three-dimensional structure including a fine structure obtained in the cell tissue stacking step;
Said method.
(2) The parenchymal cells differentiate into cancer cells, hepatocytes, epithelial cells, fibroblasts, mural cells, cardiomyocytes, myoblasts, bone cells, chondrocytes, fat cells and glial cells, and these cells. The method according to (1) above, wherein the cell is one or more cells selected from the group consisting of pluripotent stem cells having the ability to
(3) The non-parenchymal cell is one or more selected from the group consisting of endothelial cells, neurons, photoreceptors, glandular epithelial cells and pancreatic islet cells, and pluripotent stem cells capable of differentiating into these cells. The method according to (1) or (2) above, which is a cell.
(4) The method according to any one of (1) to (3), wherein in the shrinking step, the laminate is shrunk at a shrinkage rate of 30% or less.
(5) The microstructure comprises a vascular network, lymphatic network, hepatic lobule, nephron, cranial nerve circuit, neuromuscular junction, bone tissue, cartilage tissue, endocrine gland, retina, and microstructure for stem cell culture The method according to any one of (1) to (4), wherein the method is one or more fine structures selected from the above.

本発明により、所定の微細構造を一定期間維持し得る、微細構造を含む三次元構造を有する人工組織を作製する手段を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a means for producing an artificial tissue having a three-dimensional structure including a fine structure that can maintain a predetermined fine structure for a certain period.

図1は、実施例1〜3の人工組織を作製するために使用された微細構造の鋳型を有する細胞培養支持体を示す図である。A:微細構造の鋳型を有する細胞培養支持体の上面図;B:微細構造の鋳型である複数のストライプ状の温度応答性領域の模式図。FIG. 1 is a view showing a cell culture support having a microstructured template used for producing the artificial tissues of Examples 1 to 3. FIG. A: Top view of a cell culture support having a microstructured template; B: Schematic diagram of a plurality of stripe-like temperature-responsive regions that are microstructured templates. 図2は、ゼラチンスタンプ法による細胞組織の積層工程及び収縮工程の手順を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the procedure of the cell tissue laminating step and the shrinking step by the gelatin stamp method. 図3は、実施例1及び2の同一箇所における3層の人工組織の積層及び収縮直後の蛍光画像(赤色)、並びに積層及び収縮後5日目の蛍光画像(緑色)の重ね合わせ画像である。A:実施例1の画像;B:実施例2の画像。スケールバーは200 μmを表す。FIG. 3 is a superimposed image of the fluorescence image (red) immediately after lamination and contraction of the three layers of the artificial tissue at the same location in Examples 1 and 2, and the fluorescence image (green) on the fifth day after the lamination and contraction. . A: Image of Example 1; B: Image of Example 2. The scale bar represents 200 μm. 図4は、実施例1の人工組織における1層目の線維芽細胞組織(赤色)、2層目のストライプ状の微細構造を有する血管内皮細胞組織(緑色)及び3層目の線維芽細胞組織(赤色)の蛍光画像の重ね合わせ画像である。A:積層及び収縮直後の蛍光画像;B:積層及び収縮から12時間後の蛍光画像。スケールバーは200 μmを表す。FIG. 4 shows the first-layer fibroblast tissue (red), the second-layered vascular endothelial cell tissue (green), and the third-layer fibroblast tissue in the artificial tissue of Example 1. It is a superimposed image of (red) fluorescent images. A: Fluorescence image immediately after lamination and shrinkage; B: Fluorescence image 12 hours after lamination and shrinkage. The scale bar represents 200 μm. 図5は、実施例1〜3の2層目のストライプ状の微細構造を有する血管内皮細胞組織の、同一箇所における積層及び収縮直後から5日目までの蛍光画像である。A:実施例1の蛍光画像;B:実施例2の蛍光画像;C:実施例3の蛍光画像。スケールバーは200 μmを表す。FIG. 5 is a fluorescence image of the vascular endothelial cell tissue having the stripe-like microstructure of the second layer of Examples 1 to 3 from immediately after lamination and contraction to the fifth day at the same location. A: fluorescent image of Example 1; B: fluorescent image of Example 2; C: fluorescent image of Example 3. The scale bar represents 200 μm. 図6は、実施例1の2層目のストライプ状の微細構造を有する血管内皮細胞組織の、同一箇所における積層及び収縮直後から5日目までの蛍光画像、並びに該蛍光画像の二値化画像である。A:蛍光画像;B:二値化画像。FIG. 6 shows a fluorescence image from immediately after lamination and contraction of the vascular endothelial cell tissue having the second layer stripe-like microstructure of Example 1 to the fifth day, and a binarized image of the fluorescence image. It is. A: fluorescent image; B: binarized image. 実施例1の人工組織において、タイムラプス観察によって得られた画像の画像相関分析による相関係数の経時変化を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a change with time of a correlation coefficient by image correlation analysis of an image obtained by time-lapse observation in the artificial tissue of Example 1. 実施例1の人工組織の積層工程及び収縮工程後5日目の三次元蛍光画像である。3 is a three-dimensional fluorescence image on the fifth day after the artificial tissue laminating step and the shrinking step of Example 1. FIG.

本明細書では、適宜図面を参照して本発明の特徴を説明する。図面では、明確化のために各部の寸法及び形状を誇張しており、実際の寸法及び形状を正確に描写してはいない。それ故、本発明の技術的範囲は、これら図面に表された各部の寸法及び形状に限定されるものではない。   In the present specification, features of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. In the drawings, the size and shape of each part are exaggerated for clarity, and the actual size and shape are not accurately depicted. Therefore, the technical scope of the present invention is not limited to the size and shape of each part shown in these drawings.

<1:人工組織の作製方法>
本発明は、微細構造を含む三次元構造を有する人工組織の作製方法に関する。本発明において、「微細構造」は、生体の組織又は器官(例えば臓器)において、その維持及び機能発現に必要とされる特定のパターン形状を有する構造を意味する。前記微細構造としては、例えば、血管網、リンパ管網、肝小葉、ネフロン、脳神経回路、神経筋接合部、骨組織、軟骨組織、各種内分泌腺、網膜、及び幹細胞培養のための微小構造体を挙げることができる。従来技術の方法によって作製された微細構造を含む三次元構造を有する人工組織においては、該微細構造を数日以上の長期間に亘って維持することが困難であった(M. Muraokaら, Biomaterials, 第34巻, 2013年, p. 696‐703)。本発明者らは、以下において説明する本発明の方法によって作製された微細構造を含む三次元構造を有する人工組織は、微細構造を数日間に亘って維持し得ることを見出した。それ故、本発明の方法により、従来技術の方法を上回る長期間に亘って微細構造を維持し得る人工組織を作製することができる。
<1: Production method of artificial tissue>
The present invention relates to a method for manufacturing an artificial tissue having a three-dimensional structure including a fine structure. In the present invention, “microstructure” means a structure having a specific pattern shape required for maintenance and function expression in a living tissue or organ (for example, an organ). Examples of the microstructure include, for example, a vascular network, a lymphatic network, a hepatic lobule, a nephron, a cranial nerve circuit, a neuromuscular junction, a bone tissue, a cartilage tissue, various endocrine glands, a retina, and a microstructure for stem cell culture. Can be mentioned. In an artificial tissue having a three-dimensional structure including a microstructure produced by a prior art method, it was difficult to maintain the microstructure for a long period of time of several days or more (M. Muraoka et al., Biomaterials 34, 2013, p. 696-703). The present inventors have found that an artificial tissue having a three-dimensional structure including a microstructure produced by the method of the present invention described below can maintain the microstructure for several days. Therefore, according to the method of the present invention, an artificial tissue capable of maintaining a fine structure over a longer period than that of the prior art method can be produced.

本発明の方法によって作製される人工組織において、前記微細構造は、生体の組織又は器官におけるものと実質的に同等の構造及び機能を有する成熟状態であってもよく、将来的に同等の構造及び機能を発現する能力を有する未成熟状態であってもよい。成熟状態の微細構造の形状は、例えば、管腔状の形状であり、その場合、未成熟状態の微細構造の形状は、将来的に管腔を形成し得る形状、例えば、ストライプ状のシート形状である。例えば、微細構造が血管網である場合、成熟状態の微細構造は、血管内皮細胞からなる血管様の管腔状の形状を有することが好ましく、未成熟状態の微細構造は、血管内皮細胞からなるストライプ状のシート形状を有することが好ましい。微細構造がリンパ管網である場合、成熟状態の微細構造は、リンパ管内皮細胞からなるリンパ管様の管腔状の形状を有することが好ましく、未成熟状態の微細構造は、リンパ管内皮細胞からなるストライプ状のシート形状を有することが好ましい。   In the artificial tissue produced by the method of the present invention, the microstructure may be a mature state having a structure and function substantially equivalent to those in a living tissue or organ, and in the future, an equivalent structure and It may be an immature state having the ability to express a function. The shape of the microstructure in the mature state is, for example, a luminal shape. In this case, the shape of the microstructure in the immature state is a shape that can form a lumen in the future, for example, a striped sheet shape. It is. For example, when the microstructure is a vascular network, the mature microstructure is preferably a blood vessel-like luminal shape composed of vascular endothelial cells, and the immature microstructure is composed of vascular endothelial cells. It preferably has a striped sheet shape. When the microstructure is a lymphatic network, the mature microstructure preferably has a lymphatic-like luminal shape composed of lymphatic endothelial cells, and the immature microstructure is lymphatic endothelial cells It preferably has a striped sheet shape made of

本発明の方法は、実質細胞組織準備工程、非実質細胞組織準備工程、細胞組織積層工程及び収縮工程を含む。本発明の方法はまた、場合により、実質細胞組織形成工程及び非実質細胞組織形成工程をさらに含む。以下、本発明の方法の各工程を詳細に説明する。   The method of the present invention includes a parenchymal cell tissue preparation step, a non-parenchymal cell tissue preparation step, a cell tissue lamination step, and a contraction step. The method of the present invention also optionally further comprises a parenchymal cell tissue forming step and a non-parenchymal cell tissue forming step. Hereafter, each process of the method of this invention is demonstrated in detail.

[1-1:実質細胞組織準備工程]
本発明の方法は、実質細胞を含む細胞構造体を有する複数個の伸展した実質細胞組織を準備する、実質細胞組織準備工程を含むことが必要である。
[1-1: Parenchymal cell tissue preparation process]
The method of the present invention needs to include a parenchymal tissue preparation step of preparing a plurality of stretched parenchymal tissues having cell structures containing parenchymal cells.

本発明において、「実質細胞」は、組織又は器官内で大多数を占める基質を構成する細胞を意味する。本工程において使用される実質細胞としては、例えば、各種間葉系細胞及びグリア細胞等、並びにこれらの細胞に分化する能力を有する多能性幹細胞を挙げることができる。実質細胞は、各種がん細胞、肝細胞、上皮細胞、線維芽細胞、壁細胞、心筋細胞、筋芽細胞、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞及びグリア細胞、並びにこれらの細胞に分化する能力を有する多能性幹細胞からなる群より選択される1種以上の細胞であることが好ましく、線維芽細胞であることがより好ましい。本工程において使用される実質細胞は、生体の組織又は器官から直接採取した初代細胞系に由来する細胞でもよく、該初代細胞を何代か継代させた継代細胞系に由来する細胞であってもよい。細胞が由来する動物も特に限定されず、例えば、ヒト、非ヒト霊長類、マウス、ラット、ウサギ、イヌ、ネコ、ウシ、ブタ、ウマ、ヤギ又はヒツジ等の動物に由来する細胞を使用することができる。本工程において使用される実質細胞が線維芽細胞であり、以下において説明する非実質細胞組織準備工程において使用される非実質細胞が血管内皮細胞である場合、本発明の方法によって、微細構造として血管網を有する人工組織を作製することができる。   In the present invention, “parenchymal cell” means a cell that constitutes a substrate that occupies the majority in a tissue or organ. Examples of parenchymal cells used in this step include various mesenchymal cells and glial cells, and pluripotent stem cells having the ability to differentiate into these cells. Parenchymal cells have the ability to differentiate into various cancer cells, hepatocytes, epithelial cells, fibroblasts, mural cells, cardiomyocytes, myoblasts, bone cells, chondrocytes, adipocytes and glial cells, and these cells. It is preferably one or more types of cells selected from the group consisting of pluripotent stem cells, and more preferably fibroblasts. The parenchymal cell used in this step may be a cell derived from a primary cell line directly collected from a living tissue or organ, or a cell derived from a subculture cell line in which the primary cell has been passaged several times. May be. The animal from which the cells are derived is not particularly limited, and for example, cells derived from animals such as humans, non-human primates, mice, rats, rabbits, dogs, cats, cows, pigs, horses, goats or sheep are used. Can do. When the parenchymal cell used in this step is a fibroblast, and the non-parenchymal cell used in the non-parenchymal tissue preparation step described below is a vascular endothelial cell, the method of the present invention allows the blood vessel as a fine structure. An artificial tissue having a net can be produced.

本発明において、「細胞構造体」は、細胞同士が細胞外マトリクスを介して細胞間接着を形成することによって生じる、複数の細胞からなる細胞の集合体を意味する。本工程又は以下において説明する非実質細胞組織準備工程において準備される実質細胞組織又は非実質細胞組織を構成する細胞構造体は、複数の細胞が平面状に配列することによって形成される二次元構造を有していてもよく、平面状に配列した複数の細胞の上方及び/又は下方にさらに複数の細胞が配列することによって形成される三次元構造を有していてもよい。本発明の方法において、細胞構造体としては、例えば、二次元構造を有するシート状の形態(以下、「細胞シート」とも記載する)を挙げることができる。実質細胞組織及び非実質細胞組織を構成する細胞構造体がいずれも細胞シートの形態である場合、本発明の方法により、微細構造を有する細胞シートからなる非実質細胞組織が複数個の細胞シートからなる実質細胞組織の間に挟持されるように積層された三次元構造を有する人工組織を作製することができる。   In the present invention, the “cell structure” means an aggregate of cells composed of a plurality of cells, which are produced when cells form an intercellular adhesion via an extracellular matrix. The cell structure constituting the parenchymal cell tissue or non-parenchymal cell tissue prepared in this step or the non-parenchymal cell tissue preparation step described below is a two-dimensional structure formed by arranging a plurality of cells in a plane. It may have a three-dimensional structure formed by arranging a plurality of cells above and / or below a plurality of cells arranged in a plane. In the method of the present invention, examples of the cell structure include a sheet-like form having a two-dimensional structure (hereinafter also referred to as “cell sheet”). When the cell structures constituting the parenchymal cell tissue and the non-parenchymal cell tissue are both in the form of a cell sheet, the method of the present invention allows a non-parenchymal cell tissue composed of a cell sheet having a fine structure to Thus, an artificial tissue having a three-dimensional structure laminated so as to be sandwiched between the parenchymal cell tissues can be produced.

本発明において、「伸展した」又は「伸展する」は、複数の細胞を含む細胞構造体及び該細胞構造体を有する細胞組織において、平面状に配列した複数の細胞同士が、細胞間接着を維持しつつ、細胞培養支持体に接着して接着斑を形成する等の方法で細胞骨格が一定方向に延伸されることにより、浮遊時の球形から紡錘系などの非対称な形状に変形した形態で配置される状態を意味する。伸展した細胞構造体及び細胞組織は、以下において説明するように、細胞培養支持体の表面に細胞を播種し、適切な培地中で該実質細胞をコンフルエントとなるまで培養することにより、得ることができる。このような方法で得られる伸展した細胞構造体及び細胞組織は、前記細胞培養支持体の表面又は他の支持体の表面に接着することにより、伸展した状態を維持し得る。   In the present invention, “stretched” or “stretched” refers to a cell structure including a plurality of cells and a cell tissue having the cell structure, wherein a plurality of cells arranged in a plane maintain cell-cell adhesion. However, the cytoskeleton is stretched in a certain direction by a method such as bonding to a cell culture support to form adhesion spots, so that it is arranged in a deformed form from a spherical shape when floating to an asymmetric shape such as a spindle system. It means the state to be done. As described below, the extended cell structure and tissue can be obtained by seeding cells on the surface of a cell culture support and culturing the parenchymal cells in a suitable medium until they become confluent. it can. The extended cell structure and cell tissue obtained by such a method can maintain the extended state by adhering to the surface of the cell culture support or the surface of another support.

本工程において準備される伸展した実質細胞組織は、伸展した細胞構造体を有する。前記伸展した実質細胞組織は、1個の伸展した細胞構造体からなっていてもよく、複数個の伸展した細胞構造体を有してもよい。いずれの場合も、本工程の実施形態に包含される。   The stretched parenchymal tissue prepared in this step has a stretched cell structure. The stretched parenchymal tissue may be composed of a single stretched cell structure or a plurality of stretched cell structures. Either case is included in the embodiment of this step.

伸展した実質細胞組織を構成する伸展した細胞構造体は、細胞シートの形態であることが好ましい。この場合、細胞シートの表面の形状は特に限定されない。本発明の方法によって作製される人工組織の形状に基づき、円形(例えば真円形若しくは楕円形)、及び三角形、四角形(例えばストライプ状の長方形若しくは正方形)、五角形又は六角形等の多角形からなる群より選択される形状から適宜選択される。伸展した実質細胞組織が細胞シートの形態である伸展した細胞構造体からなる場合、以下において説明する細胞組織積層工程を容易に実施することができる。   The extended cell structure constituting the extended parenchymal tissue is preferably in the form of a cell sheet. In this case, the shape of the surface of the cell sheet is not particularly limited. Based on the shape of the artificial tissue produced by the method of the present invention, a group consisting of a circle (for example, a perfect circle or an ellipse), and a polygon such as a triangle, a rectangle (for example, a striped rectangle or a square), a pentagon, or a hexagon. The shape is appropriately selected from the more selected shapes. In the case where the extended parenchymal tissue is composed of an extended cell structure in the form of a cell sheet, the cell tissue lamination step described below can be easily performed.

本工程において、伸展した実質細胞組織を準備する手段は特に限定されない。例えば、以下において説明する実質細胞組織形成工程を実施することにより、実質細胞組織を自ら作製してもよく、予め作製された実質細胞組織を購入等して準備してもよい。いずれの場合も、本工程の実施形態に包含される。   In this step, the means for preparing the extended parenchymal cell tissue is not particularly limited. For example, a parenchymal tissue may be prepared by performing a parenchymal cell tissue formation step described below, or a previously prepared parenchymal tissue may be purchased and prepared. Either case is included in the embodiment of this step.

[1-2:非実質細胞組織準備工程]
本発明の方法は、微細構造を有する、非実質細胞を含む細胞構造体を有する1又は複数個の伸展した非実質細胞組織を準備する、非実質細胞組織準備工程を含むことが必要である。
[1-2: Nonparenchymal cell tissue preparation process]
The method of the present invention needs to include a non-parenchymal cell tissue preparation step of preparing one or a plurality of extended non-parenchymal cell tissues having a cell structure having a fine structure and containing non-parenchymal cells.

本発明において、「非実質細胞」は、生体の組織又は器官を構成する細胞のうち、組織又は器官の最小機能単位を構成する細胞であって、実質細胞に包含されない細胞を意味する。本工程において使用される非実質細胞としては、例えば、各種内皮細胞、神経細胞、視細胞、上皮細胞及び膵島細胞等、並びにこれらの細胞に分化する能力を有する多能性幹細胞を挙げることができる。非実質細胞は、内皮細胞、神経細胞、視細胞、腺上皮細胞及び膵島細胞、並びにこれらの細胞に分化する能力を有する多能性幹細胞からなる群より選択される1種以上の細胞であることが好ましく、血管内皮細胞であることがより好ましい。本工程において使用される非実質細胞は、生体の組織又は器官から直接採取した初代細胞系に由来する細胞でもよく、該初代細胞を何代か継代させた継代細胞系に由来する細胞であってもよい。細胞が由来する動物も特に限定されず、例えば、ヒト、非ヒト霊長類、マウス、ラット、ウサギ、イヌ、ネコ、ウシ、ブタ、ウマ、ヤギ又はヒツジ等の動物に由来する細胞を使用することができる。本工程において使用される非実質細胞が血管内皮細胞であり、実質細胞組織準備工程において使用される実質細胞が線維芽細胞である場合、本発明の方法によって、微細構造として血管網を有する人工組織を作製することができる。   In the present invention, “non-parenchymal cell” means a cell that constitutes a minimum functional unit of a tissue or organ among cells constituting a tissue or organ of a living body and is not included in the parenchymal cell. Examples of non-parenchymal cells used in this step include various endothelial cells, nerve cells, visual cells, epithelial cells, islet cells, and the like, and pluripotent stem cells having the ability to differentiate into these cells. . Non-parenchymal cells are one or more cells selected from the group consisting of endothelial cells, neurons, photoreceptors, glandular epithelial cells and islet cells, and pluripotent stem cells capable of differentiating into these cells. Are preferable, and vascular endothelial cells are more preferable. The non-parenchymal cells used in this step may be cells derived from primary cell lines collected directly from living tissues or organs, or cells derived from subculture cell lines obtained by subculturing the primary cells for several generations. There may be. The animal from which the cells are derived is not particularly limited, and for example, cells derived from animals such as humans, non-human primates, mice, rats, rabbits, dogs, cats, cows, pigs, horses, goats or sheep are used. Can do. When the non-parenchymal cells used in this step are vascular endothelial cells and the parenchymal cells used in the parenchymal tissue preparation step are fibroblasts, an artificial tissue having a vascular network as a fine structure according to the method of the present invention. Can be produced.

本工程において準備される非実質細胞組織は、本発明の方法によって作製される人工組織に含まれる微細構造を有する。前記微細構造としては、例えば、血管網、リンパ管網、肝小葉、ネフロン、脳神経回路、神経筋接合部、骨組織、軟骨組織、各種内分泌腺、網膜、及び幹細胞培養のための微小構造体を挙げることができる。前記微細構造は、生体の組織又は器官におけるものと実質的に同等の構造及び機能を有する成熟状態であってもよく、将来的に同等の構造及び機能を発現する能力を有する未成熟状態であってもよい。本工程において準備される非実質細胞組織は、管腔状の形状を有する成熟状態の微細構造、又は将来的に管腔を形成し得る形状、例えば、ストライプ状のシート形状を有する未成熟状態の微細構造を有することが好ましい。例えば、微細構造が血管網である場合、成熟状態の微細構造は、血管内皮細胞からなる血管様の管腔状の形状を有することが好ましく、未成熟状態の微細構造は、血管内皮細胞からなるストライプ状のシート形状を有することが好ましい。微細構造がストライプ状のシート形状を有する未成熟状態の場合、該ストライプの具体的な形状は特に限定されない。未成熟状態の微細構造は、例えば、直線状、曲線状、分岐状若しくは網目状、又はそれらの組み合わせの形状であるストライプ状のシート形状を有することができる。また、未成熟状態の微細構造は、前記形状である複数のストライプ状のシートが、その全体又は一部分において、互いに平行状態又は交差状態となるように配置された形状であってもよい。未成熟状態の微細構造は、例えば、複数の直線状のストライプ状のシートがその全体において互いに平行状態となるように配置された形状である。非実質細胞組織に含まれる微細構造が前記形状を有する未成熟状態の微細構造である場合、本発明の方法によって作製される人工組織において、該未成熟状態の微細構造は、管腔状の形状を有する成熟状態の微細構造に発達することができる。   The non-parenchymal cell tissue prepared in this step has a microstructure contained in the artificial tissue produced by the method of the present invention. Examples of the microstructure include, for example, a vascular network, a lymphatic network, a hepatic lobule, a nephron, a cranial nerve circuit, a neuromuscular junction, a bone tissue, a cartilage tissue, various endocrine glands, a retina, and a microstructure for stem cell culture. Can be mentioned. The microstructure may be a mature state having a structure and function substantially equivalent to those in a living tissue or organ, and an immature state having the ability to express an equivalent structure and function in the future. May be. The non-parenchymal tissue prepared in this step is a mature microstructure having a luminal shape, or a shape that can form a lumen in the future, for example, an immature state having a striped sheet shape. It is preferable to have a fine structure. For example, when the microstructure is a vascular network, the mature microstructure is preferably a blood vessel-like luminal shape composed of vascular endothelial cells, and the immature microstructure is composed of vascular endothelial cells. It preferably has a striped sheet shape. When the microstructure is in an immature state having a striped sheet shape, the specific shape of the stripe is not particularly limited. The immature microstructure can have, for example, a striped sheet shape which is a linear shape, a curved shape, a branched shape, a mesh shape, or a combination thereof. In addition, the immature microstructure may have a shape in which a plurality of striped sheets having the above-described shape are arranged in parallel or intersecting with each other in whole or in part. The immature microstructure is, for example, a shape in which a plurality of linear striped sheets are arranged in parallel with each other. When the microstructure contained in the non-parenchymal tissue is an immature microstructure having the above shape, in the artificial tissue produced by the method of the present invention, the immature microstructure is a luminal shape. Can develop into a mature microstructure with

本工程において準備される伸展した実質細胞組織は、微細構造を有する伸展した細胞構造体を有する。前記伸展した非実質細胞組織は、微細構造を有する1個の伸展した細胞構造体からなっていてもよく、微細構造を有する複数個の伸展した細胞構造体の組み合わせを有してもよい。いずれの場合も、本工程の実施形態に包含される。例えば、未成熟状態の微細構造が、複数の直線状のストライプ状のシート形状を有する場合、微細構造を有する伸展した非実質細胞組織は、複数個の伸展した直線状のストライプ状のシート形状を有する細胞構造体の組み合わせを有する。   The extended parenchymal tissue prepared in this step has an extended cell structure having a fine structure. The stretched non-parenchymal cell tissue may consist of one stretched cell structure having a fine structure, or a combination of a plurality of stretched cell structures having a fine structure. Either case is included in the embodiment of this step. For example, when the immature microstructure has a plurality of straight stripe-like sheet shapes, the extended non-parenchymal cell tissue having the microstructure has a plurality of extended straight stripe-like sheet shapes. Having a combination of cell structures.

伸展した非実質細胞組織を構成する伸展した細胞構造体は、細胞シートの形態であることが好ましい。この場合、細胞シートの表面の形状は、微細構造の形状に基づき、円形(例えば真円形若しくは楕円形)、及び三角形、四角形(例えばストライプ状の長方形若しくは正方形)、五角形又は六角形等の多角形からなる群より選択される形状から適宜選択される。伸展した非実質細胞組織が細胞シートの形態である伸展した細胞構造体を有する場合、以下において説明する細胞組織積層工程を容易に実施することができる。   The extended cell structure constituting the extended non-parenchymal tissue is preferably in the form of a cell sheet. In this case, the shape of the surface of the cell sheet is based on the shape of the microstructure, and is a circle (for example, a perfect circle or an ellipse) and a polygon such as a triangle, a rectangle (for example, a striped rectangle or a square), a pentagon, or a hexagon. A shape selected from the group consisting of: When the extended non-parenchymal cell tissue has an extended cell structure in the form of a cell sheet, the cell tissue lamination step described below can be easily performed.

本工程において、伸展した微細構造を有する非実質細胞組織を準備する手段は特に限定されない。例えば、以下において説明する非実質細胞組織形成工程を実施することにより非実質細胞組織を自ら作製してもよく、予め作製された非実質細胞組織を購入等して準備してもよい。いずれの場合も、本工程の実施形態に包含される。   In this step, means for preparing a non-parenchymal cell tissue having an extended microstructure is not particularly limited. For example, a non-parenchymal tissue may be prepared by carrying out a non-parenchymal tissue forming process described below, or a previously prepared non-parenchymal tissue may be purchased and prepared. Either case is included in the embodiment of this step.

[1-3:実質細胞組織形成工程]
本発明の方法は、場合により、実質細胞を細胞培養支持体の表面で培養して、実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した実質細胞組織を形成する、実質細胞組織形成工程を含むことができる。
[1-3: Parenchymal cell tissue formation process]
The method of the present invention optionally includes a parenchymal cell tissue forming step of culturing parenchymal cells on the surface of a cell culture support to form an extended parenchymal cell tissue having a cell structure comprising the parenchymal cells. it can.

本工程は、当該技術分野で通常使用される細胞シートの形態である細胞構造体の作製方法を適用することにより、実施することができる。本工程は、例えば、細胞培養容器の培養面に細胞培養支持体を配置するサブ工程、該細胞培養支持体の表面に実質細胞を播種するサブ工程、該実質細胞を培養して、実質細胞を含む伸展した細胞構造体を形成させるサブ工程、及び実質細胞を含む伸展した細胞構造体を細胞培養支持体から剥離して、実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した実質細胞組織を得るサブ工程により、実施することができる。この場合、実質細胞は、コンフルエントとなるまで培養することが好ましい。実質細胞がコンフルエントとなるまで培養することにより、細胞培養支持体の表面に接着し且つ伸展した細胞構造体を有する、伸展した実質細胞組織を得ることができる。   This step can be carried out by applying a method for producing a cell structure that is a form of a cell sheet that is usually used in the art. This step includes, for example, a sub-step of placing a cell culture support on the culture surface of a cell culture container, a sub-step of seeding a parenchymal cell on the surface of the cell culture support, culturing the parenchymal cell, A sub-step of forming an extended cell structure including a sub-process, and a sub-step of removing the extended cell structure including a parenchymal cell from a cell culture support to obtain an extended parenchymal tissue having a cell structure including a parenchymal cell. Can be implemented. In this case, the parenchymal cells are preferably cultured until they become confluent. By culturing until the parenchymal cells become confluent, an extended parenchymal tissue having a cell structure adhered to the surface of the cell culture support and stretched can be obtained.

本工程において、実質細胞を播種する条件、並びに実質細胞を培養する培地及び外部環境(例えば、温度、湿度、光周期又はCO2濃度)等の培養条件は、使用される実質細胞の種類に基づき、当該技術分野で通常使用される播種条件及び培養条件を適宜適用することができる。 In this step, the conditions for seeding the parenchymal cells, and the culture conditions such as the medium for culturing the parenchymal cells and the external environment (eg, temperature, humidity, photoperiod or CO 2 concentration) are based on the type of parenchymal cells used. Inoculation conditions and culture conditions that are usually used in the art can be applied as appropriate.

本工程において、培養皿又は培養フラスコのような形状を有する当該技術分野で通常使用される各種の細胞培養容器を使用することができる。結果として得られる伸展した実質細胞組織を容易に回収できることから、培養皿の形状を有する細胞培養容器を使用することが好ましい。細胞培養容器を形成する材料は、当該技術分野において細胞シートの形態である細胞構造体の作製に通常使用される各種の材料から適宜選択することができる。細胞培養容器を形成する材料としては、例えば、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ABS樹脂、ナイロン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、メチルペンテン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂及び塩化ビニル樹脂等の樹脂材料、並びにガラス及び石英等の無機材料を挙げることができる。前記樹脂材料は、所望により、1種以上のさらなる樹脂材料を組み合わせて使用してもよい。また、前記樹脂材料は、所望により、表面の親水化処理等の後処理を施してもよい。本工程において使用される細胞培養容器を形成する材料は、前記群より選択される少なくとも1種の樹脂材料であることが好ましく、ポリスチレン樹脂又はポリエチレンテレフタレート樹脂であることがより好ましい。   In this step, various cell culture containers that are usually used in the art and have a shape such as a culture dish or a culture flask can be used. Since the resulting extended parenchymal cell tissue can be easily collected, it is preferable to use a cell culture vessel having the shape of a culture dish. The material forming the cell culture vessel can be appropriately selected from various materials usually used in the production of cell structures in the form of cell sheets in the art. Examples of the material for forming the cell culture container include polystyrene resin, polyester resin, polyethylene resin, polyethylene terephthalate resin, polypropylene resin, ABS resin, nylon, acrylic resin, fluorine resin, polycarbonate resin, polyurethane resin, methylpentene resin, and phenol. Examples thereof include resin materials such as resin, melamine resin, epoxy resin and vinyl chloride resin, and inorganic materials such as glass and quartz. If desired, the resin material may be used in combination with one or more additional resin materials. In addition, the resin material may be subjected to a post-treatment such as a hydrophilic treatment on the surface, if desired. The material forming the cell culture vessel used in this step is preferably at least one resin material selected from the above group, and more preferably a polystyrene resin or a polyethylene terephthalate resin.

細胞培養容器の培養面に細胞培養支持体を配置するサブ工程は、当該技術分野で通常使用される細胞培養支持体を使用することにより、実施することができる。本サブ工程は、例えば、細胞培養容器の培養面の少なくとも一部に、別の部材として準備した細胞培養支持体を載置することによって実施してもよく、細胞培養容器の培養面の少なくとも一部を細胞培養支持体として使用することによって実施してもよい。後者の実施形態の場合、例えば、細胞培養容器の培養面の少なくとも一部を細胞培養支持体の材料によって形成する、又は細胞培養容器の培養面の少なくとも一部に細胞培養支持体の材料を被覆することによって、培養面の少なくとも一部を細胞培養支持体として使用し得る細胞培養容器を準備することができる。   The sub-step of placing the cell culture support on the culture surface of the cell culture container can be performed by using a cell culture support that is usually used in the art. This sub-step may be carried out, for example, by placing a cell culture support prepared as a separate member on at least a part of the culture surface of the cell culture container, and at least one of the culture surfaces of the cell culture container. Part may be used as a cell culture support. In the case of the latter embodiment, for example, at least a part of the culture surface of the cell culture container is formed by the material of the cell culture support, or at least a part of the culture surface of the cell culture container is coated with the material of the cell culture support By doing so, a cell culture vessel capable of using at least a part of the culture surface as a cell culture support can be prepared.

細胞培養支持体を形成する材料は、当該技術分野において細胞シートの形態である細胞構造体の作製に通常使用される各種の材料から適宜選択することができる。細胞培養支持体を形成する材料としては、例えば、金属、ガラス、セラミック、樹脂及びエラストマー等、並びにこれらの複合材料を挙げることができる。前記樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、TAC(トリアセチルセルロース)、ポリイミド(PI)、ナイロン(Ny)、低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン及びアクリル等を挙げることができる。また、前記樹脂材料は、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリグリコール酸若しくはポリカプロラクタン、又はそれらの共重合体のような生体親和性ポリマーであってもよい。細胞培養支持体を形成する材料が前記生体親和性ポリマーである場合、本工程で得られる実質細胞組織を用いて作製される人工組織を、安全性の高い移植材料とすることができる。   The material for forming the cell culture support can be appropriately selected from various materials usually used in the production of a cell structure in the form of a cell sheet in the technical field. Examples of the material forming the cell culture support include metals, glass, ceramics, resins and elastomers, and composite materials thereof. Examples of the resin material include polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), TAC (triacetyl cellulose), polyimide (PI), nylon (Ny), low density polyethylene (LDPE), medium density polyethylene ( MDPE), vinyl chloride, vinylidene chloride, polyphenylene sulfide, polyether sulfone, polyethylene naphthalate, polypropylene and acrylic. The resin material may be a biocompatible polymer such as polylactic acid, polyvinyl alcohol, polyglycolic acid or polycaprolactan, or a copolymer thereof. When the material forming the cell culture support is the biocompatible polymer, an artificial tissue produced using the parenchymal tissue obtained in this step can be used as a highly safe transplant material.

実質細胞を含む伸展した細胞構造体を細胞培養支持体から剥離して、実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した実質細胞組織を得るサブ工程において、実質細胞を含む伸展した細胞構造体を細胞培養支持体から剥離する手段は、特に限定されない。例えば、トリプシン、キモトリプシン、ペプシン、パパイン、ディスパーゼ、エラスターゼ又はヒアルロニダーゼのような1種類以上のタンパク質分解酵素によって、細胞培養支持体の表面に接着し且つ伸展した細胞構造体を処理する手段を挙げることができる。前記手段により、細胞外マトリクスによる接着を切断して、細胞構造体を細胞培養支持体の表面から剥離させて、実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した実質細胞組織を得ることができる。この実施形態の場合、1種類以上のタンパク質分解酵素による処理の条件は、使用される実質細胞及び酵素の組合せに応じて、適宜設定することができる。   In the sub-step of obtaining an extended parenchymal tissue having a cell structure containing parenchymal cells by peeling the stretched cell structure containing parenchymal cells from the cell culture support, the stretched cell structures containing parenchymal cells are treated as cells. The means for peeling from the culture support is not particularly limited. For example, a means of treating a cell structure that adheres and extends to the surface of a cell culture support with one or more proteolytic enzymes such as trypsin, chymotrypsin, pepsin, papain, dispase, elastase or hyaluronidase. it can. By the means described above, adhesion by the extracellular matrix can be cut, and the cell structure can be detached from the surface of the cell culture support to obtain an extended parenchymal tissue having a cell structure containing parenchymal cells. In the case of this embodiment, the conditions for treatment with one or more types of proteolytic enzymes can be appropriately set according to the combination of the parenchymal cells and the enzymes used.

或いは、その表面の少なくとも一部に、所定の刺激に応答して細胞接着性から細胞非接着性へと変化することが可能な刺激応答性ポリマーを含む領域を有する細胞培養支持体を用いる手段を挙げることができる。前記手段により、所定の刺激を付与して細胞構造体を細胞培養支持体の表面から剥離させて、実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した実質細胞組織を得ることができる。本工程において使用される細胞培養支持体は、その表面の少なくとも一部に、所定の刺激に応答して細胞接着性から細胞非接着性へと変化することが可能な刺激応答性ポリマーを含む領域を有することが好ましい。本発明において、「刺激応答性ポリマー」は、細胞を培養する条件(例えば、温度、pH、イオン強度又は光強度)では細胞接着性を示す状態であるが、所定の刺激に応答して細胞非接着性を示す状態に変化するポリマーを意味する。本工程において使用される刺激応答性ポリマーとしては、温度応答性ポリマー、pH応答性ポリマー、イオン応答性ポリマー及び光応答性ポリマーを挙げることができる。刺激の付与が容易であることから、温度応答性ポリマーを含む領域を有する細胞培養支持体を使用することが好ましい。刺激応答性ポリマーを含む領域をその表面の少なくとも一部に有する細胞培養支持体を用いて本工程を実施することにより、所定の刺激を付与して、伸展した実質細胞組織を該細胞培養支持体から容易に剥離させることができる。   Alternatively, means for using a cell culture support having a region containing a stimulus-responsive polymer capable of changing from cell-adhesive to non-cell-adhesive in response to a predetermined stimulus on at least a part of its surface. Can be mentioned. By the above means, a predetermined stimulus can be applied to peel the cell structure from the surface of the cell culture support to obtain an extended parenchymal cell tissue having a cell structure containing parenchymal cells. The cell culture support used in this step is a region containing a stimulus-responsive polymer capable of changing from cell-adhesive to non-cell-adhesive in response to a predetermined stimulus on at least a part of its surface. It is preferable to have. In the present invention, the “stimulus responsive polymer” is a state in which cell adhesion is exhibited under conditions for culturing cells (for example, temperature, pH, ionic strength, or light intensity). It means a polymer that changes to a state showing adhesiveness. Examples of the stimulus-responsive polymer used in this step include a temperature-responsive polymer, a pH-responsive polymer, an ion-responsive polymer, and a photo-responsive polymer. It is preferable to use a cell culture support having a region containing a temperature-responsive polymer because stimulation can be easily applied. By carrying out this step using a cell culture support having a region containing a stimulus-responsive polymer on at least a part of its surface, a predetermined stimulus is applied and the expanded parenchymal tissue is applied to the cell culture support. Can be easily peeled off.

本工程において使用される細胞培養支持体において、刺激応答性ポリマーは、該細胞培養支持体の表面の略全面を覆うように配置されていてもよく、該表面の少なくとも一部を覆うように配置されていてもよい。いずれの場合も、本発明の実施形態に包含される。   In the cell culture support used in this step, the stimulus-responsive polymer may be disposed so as to cover substantially the entire surface of the cell culture support, and is disposed so as to cover at least a part of the surface. May be. Either case is included in the embodiment of the present invention.

本発明において、「細胞接着性」及び「細胞非接着性」は、細胞培養支持体の一の表面領域と他の表面領域とにおける細胞の接着度合いの相対的な強さを意味し、典型的には、「細胞接着性」は、細胞が接着しやすい表面特性を意味する。細胞接着性は、通常は、細胞培養支持体の表面の化学的性質及び/又は物理的性質等に起因して、細胞の接着及び/又は伸展が起こりやすいか否かに基づき、決定される。細胞培養支持体の細胞接着性を判断する指標としては、例えば、実際に該細胞培養支持体の表面で細胞を培養した際の細胞接着伸展率を用いることができる。本発明において、刺激応答性ポリマーを含む領域が細胞接着性を示す状態の場合、該刺激応答性ポリマーを含む領域の表面は、細胞接着伸展率が60%以上であることが好ましく、細胞接着伸展率が80%以上であることがより好ましい。刺激応答性ポリマーを含む領域の細胞接着伸展率が高い場合、効率的に細胞を培養することができる。また、刺激応答性ポリマーを含む領域が細胞非接着性を示す状態の場合、該刺激応答性ポリマーを含む領域の表面は、細胞接着伸展率が60%未満であることが好ましく、40%未満であることがより好ましく、5%以下であることがさらに好ましく、2%以下であることが特に好ましい。   In the present invention, “cell adhesion” and “cell non-adhesion” mean the relative strength of the degree of cell adhesion between one surface region and the other surface region of the cell culture support. “Cell adhesion” means a surface property to which cells are likely to adhere. Cell adhesion is usually determined based on whether or not cell adhesion and / or spreading is likely to occur due to the chemical and / or physical properties of the surface of the cell culture support. As an index for determining the cell adhesion of the cell culture support, for example, the cell adhesion extension rate when cells are actually cultured on the surface of the cell culture support can be used. In the present invention, when the region containing the stimulus-responsive polymer is in a state of showing cell adhesion, the surface of the region containing the stimulus-responsive polymer preferably has a cell adhesion extension rate of 60% or more. The rate is more preferably 80% or more. When the cell adhesion extension rate in the region containing the stimulus-responsive polymer is high, the cells can be cultured efficiently. In addition, when the region containing the stimulus-responsive polymer is non-cell-adhesive, the surface of the region containing the stimulus-responsive polymer preferably has a cell adhesion extension rate of less than 60%, less than 40%. More preferably, it is more preferably 5% or less, and particularly preferably 2% or less.

なお、細胞接着性の指標となる細胞接着伸展率は、例えば、以下の方法で決定することができる。培養しようとする細胞を、4000〜30000 cells/cm2の範囲の初期播種密度で測定対象表面に播種した後、37℃、5%のCO2濃度の条件下で培養する。培養開始3時間後に、培地交換を行い、接着していない細胞を除去した後、細胞が接着している数箇所を観察する。細胞接着伸展率を、次の式:({(接着している細胞数)/(播種した細胞数)}×100(%))に基づき算出する。 In addition, the cell adhesion extension rate used as an index of cell adhesiveness can be determined by the following method, for example. Cells to be cultured are seeded on the surface to be measured at an initial seeding density in the range of 4000 to 30000 cells / cm 2 and then cultured under conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 concentration. Three hours after the start of the culture, the medium is changed to remove non-adhered cells, and then several places where the cells adhere are observed. The cell adhesion spreading rate is calculated based on the following formula: ({(number of adherent cells) / (number of seeded cells)} × 100 (%)).

前記温度応答性ポリマーとしては、アクリル系ポリマー及びメタクリル系ポリマーを挙げることができ、例えば、ポリ-N-イソプロピルアクリルアミド(PNIPAAm)(下限臨界溶解温度、Tc=32℃)、ポリ-N-n-プロピルアクリルアミド(Tc=21℃)、ポリ-N-n-プロピルメタクリルアミド(Tc=32℃)、ポリ-N-エトキシエチルアクリルアミド(Tc=約35℃)、ポリ-N-テトラヒドロフルフリルアクリルアミド(Tc=約28℃)、ポリ-N-テトラヒドロフルフリルメタクリルアミド(Tc=約35℃)及びポリ-N,N-ジエチルアクリルアミド(Tc=32℃)等を挙げることができる。前記温度応答性ポリマーは、前記ポリマーを形成し得るモノマーの2種以上を共重合させることによって形成される共重合体であってもよい。前記温度応答性ポリマーは、PNIPAAm、ポリ-N-n-プロピルメタクリルアミド又はポリ-N,N-ジエチルアクリルアミドであることが好ましく、PNIPAAmであることがより好ましい。前記温度応答性ポリマーは、前記で説明した好ましい範囲のTcを有する。それ故、前記温度応答性ポリマーを用いる場合、本工程において細胞を培養する際に、細胞の損傷を可能な限り少なくすることができる。 Examples of the temperature-responsive polymer include acrylic polymers and methacrylic polymers, such as poly-N-isopropylacrylamide (PNIPAAm) (lower critical solution temperature, T c = 32 ° C.), poly-Nn-propyl. Acrylamide (T c = 21 ° C), Poly-Nn-propylmethacrylamide (T c = 32 ° C), Poly-N-ethoxyethylacrylamide (Tc = about 35 ° C), Poly-N-tetrahydrofurfurylacrylamide (T c = -28 ° C.), poly-N-tetrahydrofurfuryl methacrylamide (T c = about 35 ° C.) and poly-N, N-diethylacrylamide (T c = 32 ° C.). The temperature-responsive polymer may be a copolymer formed by copolymerizing two or more monomers capable of forming the polymer. The temperature-responsive polymer is preferably PNIPAAm, poly-Nn-propyl methacrylamide or poly-N, N-diethylacrylamide, more preferably PNIPAAm. The temperature-responsive polymer has a Tc in the preferred range described above. Therefore, when the temperature-responsive polymer is used, cell damage can be reduced as much as possible when the cells are cultured in this step.

前記温度応答性ポリマーを形成するためのモノマーとしては、放射線照射によって重合し得るモノマーを用いることが好ましい。前記モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリルアミド化合物、N-(若しくはN,N-ジ)アルキル置換(メタ)アクリルアミド誘導体、環状基を有する(メタ)アクリルアミド誘導体及びビニルエーテル誘導体等を挙げることができる。前記モノマーを単独で使用して重合する場合、得られる温度応答性ポリマーはホモポリマーの形態となり、前記モノマーの2種以上を使用して共重合する場合、得られる温度応答性ポリマーは共重合体(コポリマー又はヘテロポリマー)の形態となる。いずれの形態の温度応答性ポリマーであっても、本工程に使用することができる。   As the monomer for forming the temperature-responsive polymer, it is preferable to use a monomer that can be polymerized by radiation irradiation. Examples of the monomer include (meth) acrylamide compounds, N- (or N, N-di) alkyl-substituted (meth) acrylamide derivatives, (meth) acrylamide derivatives having a cyclic group, and vinyl ether derivatives. When polymerizing using the monomer alone, the resulting temperature-responsive polymer is in the form of a homopolymer, and when copolymerizing using two or more of the monomers, the resulting temperature-responsive polymer is a copolymer. (Copolymer or heteropolymer). Any form of temperature-responsive polymer can be used in this step.

前記温度応答性ポリマーは、前記で説明した1種以上のモノマーと、前記以外のさらなるモノマーとを共重合することによって形成される共重合体であってもよい。或いは、前記温度応答性ポリマーは、前記で説明した1種以上のモノマーを重合又は共重合することによって形成される重合体又は共重合体と、さらなる重合体又は共重合体とをグラフト重合又はブロック重合することによって形成される、グラフト共重合体又はブロック共重合体であってもよい。或いは、前記温度応答性ポリマーは、前記で説明した1種以上の重合体又は共重合体の混合物の形態であってもよい。これらの形態の場合、使用される材料を適宜選択することにより、Tcを所望の範囲に調整することができる。 The temperature-responsive polymer may be a copolymer formed by copolymerizing one or more kinds of monomers described above and a further monomer other than those described above. Alternatively, the temperature-responsive polymer may be obtained by graft polymerization or blocking a polymer or copolymer formed by polymerizing or copolymerizing one or more kinds of monomers described above and a further polymer or copolymer. It may be a graft copolymer or a block copolymer formed by polymerization. Alternatively, the temperature-responsive polymer may be in the form of a mixture of one or more polymers or copolymers described above. In these forms, Tc can be adjusted to a desired range by appropriately selecting the material to be used.

本工程において、細胞培養支持体から剥離した実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した実質細胞組織を回収する手段は、特に限定されない。例えば、ピンセット、アスピレーター又はピペット等を用いて、細胞培養支持体の表面から、実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した実質細胞組織を回収することができる。或いは、ゼラチンゲルを支持体として細胞又は細胞シートのような細胞構造体を回収する公知の方法(以下、「ゼラチンスタンプ法」とも記載する)(Y. Tsudaら, Biomaterials 第28巻, (2007) p. 4939-4946)を適用して、細胞培養支持体の表面から、実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した実質細胞組織を回収することができる。以下において説明する細胞組織積層工程を連続的に実施できることから、ゼラチンスタンプ法を用いて、実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した実質細胞組織を回収することが好ましい。   In this step, the means for recovering the stretched parenchymal cell tissue having a cell structure containing parenchymal cells detached from the cell culture support is not particularly limited. For example, an extended parenchymal tissue having a cell structure containing parenchymal cells can be collected from the surface of the cell culture support using tweezers, an aspirator, a pipette, or the like. Alternatively, a known method for recovering cell structures such as cells or cell sheets using gelatin gel as a support (hereinafter also referred to as “gelatin stamp method”) (Y. Tsuda et al., Biomaterials Vol. 28, (2007) p. 4939-4946) can be applied to recover extended parenchymal tissue with cell structures containing parenchymal cells from the surface of the cell culture support. Since the cell tissue laminating step described below can be carried out continuously, it is preferable to recover an extended parenchymal tissue having a cell structure containing parenchymal cells using a gelatin stamp method.

[1-4:非実質細胞組織形成工程]
本発明の方法は、場合により、非実質細胞を細胞培養支持体の表面で培養して、微細構造を有する、非実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した非実質細胞組織を形成する、非実質細胞組織形成工程を含むことができる。
[1-4: Nonparenchymal cell tissue formation process]
The method of the present invention optionally cultivates non-parenchymal cells on the surface of a cell culture support to form a stretched non-parenchymal tissue having a cellular structure comprising non-parenchymal cells having a fine structure. A parenchymal cell tissue formation step can be included.

本工程は、当該技術分野で通常使用される細胞シートの形態である細胞構造体の作製方法を適用することにより、実施することができる。本工程は、例えば、細胞培養容器の培養面に、微細構造の鋳型を有する細胞培養支持体を配置するサブ工程、該微細構造の鋳型を有する細胞培養支持体の表面に非実質細胞を播種するサブ工程、該非実質細胞を培養して、微細構造を有する、非実質細胞を含む伸展した細胞構造体を形成させるサブ工程、及び、微細構造を有する、非実質細胞を含む伸展した細胞構造体を細胞培養支持体から剥離して、微細構造を有する、非実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した非実質細胞組織を得るサブ工程により、実施することができる。   This step can be carried out by applying a method for producing a cell structure that is a form of a cell sheet that is usually used in the art. In this step, for example, a sub-step of placing a cell culture support having a microstructured template on the culture surface of a cell culture vessel, and seeding non-parenchymal cells on the surface of the cell culture support having the microstructured template A sub-step, a sub-step of culturing the non-parenchymal cell to form an extended cell structure including a non-parenchymal cell having a fine structure, and an extended cell structure including a non-parenchymal cell having a fine structure. It can be carried out by a sub-process of exfoliating from the cell culture support to obtain an extended non-parenchymal cell tissue having a cell structure containing non-parenchymal cells.

本工程における各サブ工程は、前記で説明した実質細胞組織形成工程と同様の材料及び方法を適用することにより、実施することができる。本工程において使用される細胞培養容器及び細胞培養支持体は、前記で説明した実質細胞組織形成工程において使用されるものと同一の特徴を有することが好ましい。   Each sub-step in this step can be carried out by applying the same material and method as in the parenchymal cell tissue forming step described above. The cell culture vessel and cell culture support used in this step preferably have the same characteristics as those used in the parenchymal cell tissue formation step described above.

本発明において、「微細構造の鋳型」は、前記で説明した形状を有する微細構造を形成するために細胞培養支持体の表面に配置される鋳型を意味する。微細構造の鋳型は、前記で説明した伸展した非実質細胞組織が有する微細構造の表面と同一の寸法及び/又は形状を有することが好ましい。   In the present invention, the “microstructured template” means a template placed on the surface of the cell culture support to form a microstructure having the shape described above. The microstructure mold preferably has the same size and / or shape as the microstructure surface of the extended non-parenchymal cell tissue described above.

細胞培養容器の培養面に、微細構造の鋳型を有する細胞培養支持体を配置するサブ工程は、当該技術分野で通常使用される微細構造の鋳型の形状である細胞培養支持体を使用することにより、実施することができる。本サブ工程は、例えば、細胞培養容器の培養面の少なくとも一部に、別の部材として準備した微細構造の鋳型の形状である細胞培養支持体を載置することによって実施してもよく、細胞培養容器の培養面の少なくとも一部を微細構造の鋳型の形状である細胞培養支持体として使用することによって実施してもよい。後者の実施形態の場合、微細構造の鋳型を有する細胞培養支持体は、例えば、以下の手段で準備することができる。細胞接着性の表面を有する細胞培養支持体と、微細構造の鋳型の形状に対応するマスクとを準備し、光リソグラフィ技術を用いて細胞培養支持体の表面における微細構造の鋳型以外の領域を化学修飾して、細胞非接着性に改変する。或いは、細胞非接着性の表面を有する細胞培養支持体と、微細構造の鋳型の形状に対応するマスクとを準備し、光リソグラフィ技術を用いて細胞培養支持体の表面における微細構造の鋳型の領域を化学修飾して、細胞接着性に改変することもできる。例えば、温度応答性ポリマーであるPNIPAAmを含む領域を有する細胞培養支持体を用いる場合、光リソグラフィ技術を用いて細胞培養支持体の表面における微細構造の鋳型以外の領域を、水溶性カンファーキノンを重合開始剤としてポリアクリルアミド(PAAm)を化学修飾することにより、細胞非接着性に改変することができる。   The sub-step of placing the cell culture support having a microstructured template on the culture surface of the cell culture vessel is by using the cell culture support in the form of a microstructured template usually used in the art. Can be implemented. This sub-step may be carried out, for example, by placing a cell culture support in the form of a microstructured template prepared as a separate member on at least a part of the culture surface of the cell culture vessel. You may implement by using at least one part of the culture surface of a culture container as a cell culture support body which is the shape of the mold of a microstructure. In the case of the latter embodiment, a cell culture support having a microstructured template can be prepared, for example, by the following means. Prepare a cell culture support with a cell-adhesive surface and a mask corresponding to the shape of the microstructured template, and use photolithography to chemistry the areas other than the microstructured template on the surface of the cell culture support It is modified to change to cell non-adhesiveness. Alternatively, a cell culture support having a non-cell-adhesive surface and a mask corresponding to the shape of the microstructure template are prepared, and the microstructure template region on the surface of the cell culture support is prepared using a photolithographic technique. Can be chemically modified to modify cell adhesion. For example, when using a cell culture support that has a region containing PNIPAAm, a temperature-responsive polymer, polymerize water-soluble camphorquinone on the surface of the cell culture support using a photolithographic technique, except for the microstructure template. By chemically modifying polyacrylamide (PAAm) as an initiator, it can be modified to be non-cell-adhesive.

本工程において、微細構造を有する、非実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した非実質細胞組織を回収する手段は、特に限定されない。例えば、ピンセット、アスピレーター又はピペット等を用いて、微細構造を有する、非実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した非実質細胞組織を、細胞培養支持体の表面から回収することができる。或いは、前記で説明したゼラチンスタンプ法のような公知の方法を適用して、微細構造を有する、非実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した非実質細胞組織を、細胞培養支持体の表面から回収することができる。以下において説明する細胞組織積層工程を連続的に実施できることから、ゼラチンスタンプ法を用いて、微細構造を有する、非実質細胞を含む細胞構造体を有する伸展した非実質細胞組織を、細胞培養支持体の表面から回収することが好ましい。   In this step, the means for recovering the stretched non-parenchymal cell tissue having a fine structure and a cell structure containing non-parenchymal cells is not particularly limited. For example, an extended non-parenchymal cell tissue having a cell structure including a non-parenchymal cell having a fine structure can be recovered from the surface of the cell culture support using tweezers, an aspirator, a pipette, or the like. Alternatively, by applying a known method such as the gelatin stamp method described above, an extended non-parenchymal cell tissue having a cell structure including a non-parenchymal cell having a fine structure is removed from the surface of the cell culture support. It can be recovered. Since the cell tissue laminating step described below can be carried out continuously, a stretched non-parenchymal tissue having a cell structure containing a non-parenchymal cell having a fine structure is used as a cell culture support by using a gelatin stamp method. It is preferable to recover from the surface.

[1-5:細胞組織積層工程]
本発明の方法は、前記複数個の伸展した実質細胞組織と前記微細構造を有する1又は複数個の伸展した非実質細胞組織とを積層する、細胞組織積層工程を含むことが必要である。本工程により、複数個の伸展した実質細胞組織と、微細構造を有する1又は複数個の伸展した非実質細胞組織とからなる伸展した細胞組織の積層体を得ることができる。
[1-5: Cell tissue lamination process]
The method of the present invention needs to include a cell tissue lamination step of laminating the plurality of extended parenchymal cell tissues and one or more extended non-parenchymal cell tissues having the microstructure. By this step, it is possible to obtain a stretched cell tissue laminate composed of a plurality of stretched parenchymal cell tissues and one or a plurality of stretched non-parenchymal cell tissues having a fine structure.

本工程は、1又は複数個の伸展した微細構造を有する非実質細胞組織のそれぞれが、複数個の伸展した実質細胞組織の間に挟持されるように実施される。それ故、本工程によって得られる細胞組織の積層体は、1又は複数個の伸展した微細構造を有する非実質細胞組織のそれぞれが、複数個の伸展した実質細胞組織の間に挟持される構造を有する。このような構造を有することにより、本工程によって得られる細胞組織の積層体においては、実質細胞組織を、微細構造を有する非実質細胞組織に含まれる非実質細胞の足場として利用することができる。   This step is performed such that each of the non-parenchymal cell tissues having one or more extended microstructures is sandwiched between the plurality of extended parenchymal tissue. Therefore, the cell tissue laminate obtained by this process has a structure in which each of the non-parenchymal tissue having one or more stretched microstructures is sandwiched between the plurality of stretched parenchymal tissues. Have. By having such a structure, in the cell tissue laminate obtained by this step, the parenchymal cell tissue can be used as a scaffold for non-parenchymal cells contained in the non-parenchymal cell tissue having a fine structure.

本工程において、複数個の伸展した実質細胞組織と、微細構造を有する1又は複数個の伸展した非実質細胞組織とを積層する手段は、特に限定されない。例えば、ピンセット等を用いて、伸展した実質細胞組織及び微細構造を有する伸展した非実質細胞組織を把持して積層することができる。或いは、前記で説明したゼラチンスタンプ法のような公知の方法を適用して、複数個の伸展した実質細胞組織と、微細構造を有する1又は複数個の伸展した非実質細胞組織とを積層することができる。複数個の伸展した実質細胞組織と、微細構造を有する1又は複数個の伸展した非実質細胞組織とを、所望の順序で連続的に積層できることから、ゼラチンスタンプ法を用いて該細胞組織を積層することが好ましい。   In this step, the means for laminating a plurality of stretched parenchymal tissue and one or a plurality of stretched non-parenchymal tissue having a fine structure is not particularly limited. For example, the stretched parenchymal tissue and the stretched non-parenchymal tissue having a fine structure can be grasped and stacked using tweezers or the like. Alternatively, by applying a known method such as the gelatin stamp method described above, a plurality of extended parenchymal cell tissues and one or more extended non-parenchymal cell tissues having a fine structure are laminated. Can do. Since a plurality of extended parenchymal tissues and one or more extended non-parenchymal cell tissues having a fine structure can be successively laminated in a desired order, the cell tissues are laminated using a gelatin stamp method. It is preferable to do.

[1-6:収縮工程]
本発明の方法は、前記細胞組織積層工程で得られた微細構造を含む三次元構造を有する細胞組織の積層体を収縮させる、収縮工程を含むことが必要である。
[1-6: Shrinkage process]
The method of the present invention needs to include a contraction step of contracting a laminate of cell tissues having a three-dimensional structure including the fine structure obtained in the cell tissue stacking step.

本発明者らは、前記細胞組織積層工程で得られる複数個の伸展した実質細胞組織と、微細構造を有する1又は複数個の伸展した非実質細胞組織とからなる伸展した細胞組織の積層体を収縮させた場合、非実質細胞組織に含まれる微細構造が数日間に亘って安定的に維持されることを見出した。本発明の方法がこのような作用効果を奏する理由は、以下のように説明することができる。なお、本発明は、以下の作用・原理に限定されるものではない。本工程において、前記細胞組織積層工程で得られた細胞組織の積層体を収縮させることにより、微細構造を有する非実質細胞組織に含まれる非実質細胞の足場として利用される実質細胞組織の状態が変化する。これにより、非実質細胞の遊走が顕著に抑制され、所定の微細構造が安定的に維持されると考えられる。   The present inventors provide a stretched cell tissue laminate comprising a plurality of stretched parenchymal cell tissues obtained in the cell tissue laminating step and one or a plurality of stretched non-parenchymal cell tissues having a fine structure. It has been found that when contracted, the fine structure contained in the non-parenchymal cell tissue is stably maintained for several days. The reason why the method of the present invention has such an effect can be explained as follows. Note that the present invention is not limited to the following actions and principles. In this step, the state of the parenchymal cell tissue used as a scaffold for non-parenchymal cells contained in the non-parenchymal cell tissue having a fine structure is obtained by contracting the cell tissue laminate obtained in the cell tissue laminating step. Change. Thereby, it is considered that migration of non-parenchymal cells is remarkably suppressed and a predetermined fine structure is stably maintained.

本工程において、伸展した細胞組織の積層体を収縮させる収縮率は、収縮工程前の微細構造を有する伸展した非実質細胞組織の表面の寸法に対する収縮工程後の微細構造を有する非実質細胞組織の表面の寸法の百分率で定義される。例えば、収縮率は、収縮工程前の伸展した非実質細胞組織の表面における微細構造の寸法に対する収縮工程後の非実質細胞組織の表面における微細構造の寸法の百分率で定義することができる。例えば、微細構造が、複数の直線状のストライプ状のシート形態の細胞構造体がその全体において互いに平行状態となるように配置された形状を有する場合、収縮率は、収縮工程前の伸展した非実質細胞組織の表面における隣接する2本のストライプ状の細胞構造体の長手方向の中心線の間の距離に対する、収縮工程後の非実質細胞組織の表面における隣接する2本のストライプ状の細胞構造体の長手方向の中心線の間の距離の百分率で定義することができる。この場合、非実質細胞組織の表面における隣接する2本のストライプ状の細胞構造体の長手方向の中心線の間の距離は、例えば、予め非実質細胞を標識しておき、共焦点レーザー顕微鏡等の標識確認手段を用いて人工組織におけるストライプ状の細胞構造体の形状を観察することにより、測定することができる。収縮率は、30%以下であることが好ましく、20〜30%の範囲であることがより好ましい。収縮率が前記上限値を超える場合、非実質細胞の遊走を十分に抑制できず、結果として非実質細胞組織に含まれる微細構造を長期に亘って維持できない可能性がある。収縮率が前記下限値未満の場合、非実質細胞及び実質細胞に酸素及び栄養素が十分に供給できず、酸素欠乏又は栄養欠乏を引き起こしたり、或いは非実質細胞及び実質細胞に過剰な圧力が負荷されて細胞破裂を引き起こしたりする可能性がある。それ故、前記範囲の収縮率で伸展した細胞組織の積層体を収縮させることにより、微細構造を数日間に亘って安定的に維持し得る人工組織を得ることができる。   In this step, the contraction rate for contracting the stretched cell tissue laminate is determined by the non-parenchymal tissue having the microstructure after the contraction step relative to the surface dimension of the stretched non-parenchymal tissue having the microstructure before the contraction step. Defined as a percentage of the surface dimensions. For example, the shrinkage rate can be defined as a percentage of the microstructure size on the surface of the non-parenchymal tissue after the contraction step relative to the size of the microstructure on the surface of the stretched non-parenchymal cell tissue before the contraction step. For example, when the microstructure has a shape in which a plurality of linear stripe sheet-like cell structures are arranged in parallel with each other, the shrinkage rate is the non-stretched stretch before the shrinking process. Two adjacent striped cell structures on the surface of the non-parenchymal tissue after the contraction process relative to the distance between the longitudinal centerlines of the two adjacent striped cell structures on the surface of the parenchymal cell tissue It can be defined as the percentage of the distance between the longitudinal centerlines of the body. In this case, the distance between the center lines in the longitudinal direction of two adjacent striped cell structures on the surface of the non-parenchymal cell tissue is, for example, previously labeled non-parenchymal cells, confocal laser microscope, etc. It is possible to measure by observing the shape of the striped cell structure in the artificial tissue using the label confirmation means. The shrinkage rate is preferably 30% or less, and more preferably in the range of 20 to 30%. When the contraction rate exceeds the upper limit, migration of non-parenchymal cells cannot be sufficiently suppressed, and as a result, there is a possibility that the fine structure contained in the non-parenchymal tissue cannot be maintained for a long time. When the contraction rate is less than the lower limit, oxygen and nutrients cannot be sufficiently supplied to non-parenchymal cells and parenchymal cells, causing oxygen deficiency or nutrient deficiency, or excessive pressure is applied to non-parenchymal cells and parenchymal cells. May cause cell rupture. Therefore, an artificial tissue capable of stably maintaining the fine structure for several days can be obtained by contracting the laminated body of cell tissues extended at a contraction rate in the above range.

本工程において、伸展した細胞組織の積層体を収縮させる手段は、特に限定されない。例えば、積層工程において、ピンセット等を用いて、伸展した実質細胞組織及び微細構造を有する伸展した非実質細胞組織を把持して積層する場合、伸展した細胞組織の積層体は細胞培養支持体から剥離されている。この場合、伸展した細胞組織の積層体は、通常は積層後直ちに、典型的には数分以内に、例えば1〜10分以内に、前記範囲の収縮率まで収縮することができる。或いは、積層工程において、前記で説明したゼラチンスタンプ法を用いて、伸展した実質細胞組織及び微細構造を有する伸展した非実質細胞組織を積層する場合、伸展した細胞組織の積層体は、ゼラチンスタンプのゼラチンゲルに吸着することで伸展した形態を維持している。このため、ゼラチンゲルを加熱溶解させることにより、伸展した細胞組織の積層体を収縮させることができる。この場合、伸展した細胞組織の積層体を吸着しているゼラチンゲルを、通常は25〜40℃、典型的には25〜37℃の温度範囲で、通常は30分〜1時間加熱溶解させることにより、前記範囲の収縮率で、伸展した積層体を収縮させることができる。   In this step, the means for contracting the stretched cell tissue laminate is not particularly limited. For example, in the laminating process, when using tweezers or the like to hold and laminate the extended parenchymal tissue and the extended non-parenchymal cell tissue having a fine structure, the extended cell tissue laminate is peeled from the cell culture support. Has been. In this case, the stretched cellular tissue laminate can shrink to the shrinkage rate in the above range, usually immediately after lamination, typically within a few minutes, for example within 1 to 10 minutes. Alternatively, in the laminating step, when the stretched parenchymal tissue and the stretched non-parenchymal tissue having a fine structure are laminated using the gelatin stamp method described above, the stretched cell tissue laminate is formed of the gelatin stamp. The stretched form is maintained by adsorbing to the gelatin gel. For this reason, the laminated body of the extended cell tissue can be contracted by heating and dissolving the gelatin gel. In this case, the gelatin gel adsorbing the stretched tissue stack is usually dissolved at 25 to 40 ° C, typically 25 to 37 ° C, usually 30 minutes to 1 hour. Thus, the extended laminate can be contracted at a contraction rate in the above range.

本工程において、伸展した細胞組織の積層体、及び収縮した細胞組織の積層体を培養する培地及び外部環境(例えば、温度、湿度、光周期又はCO2濃度)等の培養条件は、使用される実質細胞及び非実質細胞の種類に基づき、当該技術分野で通常使用される培養条件を適宜適用することができる。以下において説明するように、本発明の方法においては、非実質細胞の遊走が顕著に抑制されることから、伸展した積層体及び収縮した積層体を成長因子の存在下で培養することが好ましい。例えば、非実質細胞が血管内皮細胞の場合、成長因子は、ウシ胎児血清(FBS)、血管内皮細胞成長因子(VEGF)、塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)、上皮細胞成長因子(EGF)、アスコルビン酸、ヘパリン、ヒドロコルチゾン、又はインスリン様成長因子であることが好ましい。前記成長因子の存在下で伸展した細胞組織の積層体及び収縮した細胞組織の積層体を培養することにより、管腔状の成熟状態へ発達した微細構造を含む三次元構造を有する人工組織を得ることができる。 In this step, culture conditions such as a culture medium and an external environment (for example, temperature, humidity, photoperiod or CO 2 concentration) for culturing the stretched cell tissue laminate and the contracted cell tissue laminate are used. Based on the types of parenchymal cells and non-parenchymal cells, culture conditions usually used in the art can be applied as appropriate. As will be described below, in the method of the present invention, migration of non-parenchymal cells is remarkably suppressed, and therefore it is preferable to culture the stretched laminate and the contracted laminate in the presence of a growth factor. For example, when the non-parenchymal cells are vascular endothelial cells, the growth factors are fetal bovine serum (FBS), vascular endothelial growth factor (VEGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), epidermal growth factor (EGF) Preferably, ascorbic acid, heparin, hydrocortisone, or insulin-like growth factor. An artificial tissue having a three-dimensional structure including a fine structure developed into a luminal mature state is obtained by culturing a stretch of cellular tissue and a laminate of contracted cellular tissue in the presence of the growth factor. be able to.

<2:微細構造を含む三次元構造を有する人工組織>
本発明の方法により、微細構造を数日間に亘って安定的に維持し得る人工組織を得ることができる。それ故、本発明はまた、微細構造を含む三次元構造を有する人工組織に関する。
<2: Artificial tissue having a three-dimensional structure including a fine structure>
According to the method of the present invention, an artificial tissue capable of stably maintaining a fine structure over several days can be obtained. Therefore, the present invention also relates to an artificial tissue having a three-dimensional structure including a fine structure.

本発明の人工組織において、微細構造は、該人工組織を作製後、数ヶ月以内、通常は数日間以内、特に5日間以内の期間に亘って安定的に維持される。本発明の人工組織を数日間を超えて培養する場合、該人工組織を構成する細胞に酸素及び栄養素を供給するための適切な培地交換及び/又は培養基材の選択を行うことにより、微細構造を安定的に維持してさらに長期間培養できる可能性がある。   In the artificial tissue of the present invention, the microstructure is stably maintained over a period of several months, usually within several days, particularly within five days after the artificial tissue is produced. When the artificial tissue of the present invention is cultured for more than several days, an appropriate medium exchange and / or selection of a culture substrate for supplying oxygen and nutrients to the cells constituting the artificial tissue is performed, whereby a fine structure is obtained. There is a possibility that it can be stably cultured for a longer period of time.

なお、本発明の人工組織において、微細構造が安定的に維持されていることは、例えば、予め実質細胞及び非実質細胞を標識しておき、共焦点レーザー顕微鏡等の標識確認手段を用いて人工組織における微細構造の形状を観察することにより、確認することができる。或いは、予め実質細胞及び非実質細胞を蛍光標識しておき、タイムラプス蛍光顕微鏡装置を用いて人工組織における微細構造の形状変化をタイムラプス観察することにより、確認することもできる。タイムラプス観察の場合、得られる蛍光画像を二値化及び画像処理した後、処理後の画像の画像相関分析を行い、相関係数を決定することにより、微細構造が安定的に維持されていることを定量的に評価することができる。   In the artificial tissue of the present invention, the fine structure is stably maintained because, for example, the parenchymal cells and the non-parenchymal cells are labeled in advance, and the artificial tissue is labeled using a label confirmation means such as a confocal laser microscope. This can be confirmed by observing the shape of the microstructure in the tissue. Alternatively, it is possible to confirm by fluorescently labeling parenchymal cells and non-parenchymal cells in advance and time-lapse observation of the shape change of the fine structure in the artificial tissue using a time-lapse fluorescence microscope apparatus. In the case of time-lapse observation, after the obtained fluorescence image is binarized and processed, the microstructure is stably maintained by performing image correlation analysis of the processed image and determining the correlation coefficient. Can be quantitatively evaluated.

当該技術分野において、実質細胞組織及び微細構造を有する非実質細胞組織を積層することによって形成される、微細構造を含む三次元構造を有する人工組織は公知である(例えば、M. Muraokaら, Biomaterials 第34巻, (2013) p. 696‐703)。しかしながら、公知の人工組織においては、未成熟状態の微細構造を有する非実質細胞組織を積層する場合、該微細構造が成熟状態へ発達することは知られていなかった。本発明者らは、本発明の方法によって作製された人工組織において、複数のストライプ状の細胞構造体のような未成熟状態の微細構造を有する伸展した非実質細胞組織と伸展した実質細胞組織とを積層した場合、複数のストライプ状の細胞構造体が管腔のような成熟状態へ発達することを見出した。それ故、本発明はまた、管腔状の微細構造を含む三次元構造を有する人工組織に関する。   Artificial tissues having a three-dimensional structure including a fine structure formed by laminating a parenchymal cell tissue and a non-parenchymal cell tissue having a fine structure are known in the art (for example, M. Muraoka et al., Biomaterials 34, (2013) p. 696-703). However, in known artificial tissues, it has not been known that when a non-parenchymal cell tissue having an immature microstructure is laminated, the microstructure develops to a mature state. In the artificial tissue produced by the method of the present invention, the extended non-parenchymal tissue having an immature microstructure such as a plurality of striped cell structures, and the extended parenchymal cell tissue, It has been found that a plurality of striped cell structures develop into a mature state like a lumen. Therefore, the present invention also relates to an artificial tissue having a three-dimensional structure including a luminal microstructure.

本発明の管腔状の微細構造を含む三次元構造を有する人工組織は、例えば、本発明の人工組織の作製方法において、成長因子の存在下で非実質細胞組織及び結果として得られる人工組織を培養することにより得ることができる。例えば、非実質細胞が血管内皮細胞の場合、成長因子は、ウシ胎児血清(FBS)、血管内皮細胞成長因子(VEGF)、塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)、上皮細胞成長因子(EGF)、アスコルビン酸、ヘパリン、ヒドロコルチゾン、又はインスリン様成長因子であることが好ましい。前記成長因子の存在下で非実質細胞組織及び結果として得られる人工組織を培養することにより、管腔状の成熟状態へ発達した微細構造を含む三次元構造を有する人工組織を得ることができる。   The artificial tissue having a three-dimensional structure including the luminal microstructure of the present invention is obtained, for example, by using a non-parenchymal cell tissue and a resultant artificial tissue in the presence of a growth factor in the method for producing an artificial tissue of the present invention. It can be obtained by culturing. For example, when the non-parenchymal cells are vascular endothelial cells, the growth factors are fetal bovine serum (FBS), vascular endothelial growth factor (VEGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), epidermal growth factor (EGF) Preferably, ascorbic acid, heparin, hydrocortisone, or insulin-like growth factor. By culturing the non-parenchymal cell tissue and the resultant artificial tissue in the presence of the growth factor, an artificial tissue having a three-dimensional structure including a fine structure developed into a luminal mature state can be obtained.

本発明の人工組織は、血管網、リンパ管網、肝小葉、及び各種内分泌腺からなる群より選択される管腔状の微細構造を含む三次元構造を有することができる。本発明の人工組織は、血管網である管腔状の微細構造を含む三次元構造を有することが好ましい。前記特徴を有することにより、本発明の人工組織を、血管網を備える移植材料として使用することができる。   The artificial tissue of the present invention can have a three-dimensional structure including a luminal microstructure selected from the group consisting of a vascular network, a lymphatic network, liver lobule, and various endocrine glands. The artificial tissue of the present invention preferably has a three-dimensional structure including a luminal microstructure that is a vascular network. By having the above characteristics, the artificial tissue of the present invention can be used as a transplant material having a vascular network.

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

[I:微細構造の鋳型を有する細胞培養支持体の作製]
培養面に温度応答性ポリマーが被覆された温度応答性培養皿(直径35 mm, UpCell(商標), セルシード社)を準備した。温度応答性培養皿の培養面に、光リソグラフィ技術を用いて、水溶性カンファーキノンを重合開始剤としてポリアクリルアミド(PAAm)を部分的に化学修飾することにより、温度応答性培養皿の培養面に微細構造の鋳型を有する細胞培養支持体を作製した。前記処理によって作製された微細構造の鋳型を有する細胞培養支持体を図1に示す。前記処理により、温度応答性培養皿の培養面に、細胞非接着性領域11と、該細胞非接着性領域11の内部に形成された、温度変化に応答して細胞接着性から細胞非接着性へと変化することが可能な複数のストライプ状の温度応答性領域12とからなる微細構造の鋳型を有する細胞培養支持体110を作製した(図1A)。微細構造の鋳型は、ストライプ状の温度応答性領域12の幅(短手方向の長さ、L)をいずれも500 μmとし、隣接する温度応答性領域12の間に存在する細胞非接着性領域の幅(S)を500、1000又は2000 μmとした(図1B)。前記処理によって作製された微細構造の鋳型を有する細胞培養支持体を含む温度応答性培養皿を、エチレンオキシドガスにより滅菌した。
[I: Production of cell culture support having a microstructured template]
A temperature-responsive culture dish (35 mm in diameter, UpCell (trademark), Cellseed Co., Ltd.) having a culture surface coated with a temperature-responsive polymer was prepared. On the culture surface of a temperature-responsive culture dish, the photo-lithography technique is used to partially chemically modify polyacrylamide (PAAm) with water-soluble camphorquinone as a polymerization initiator, thereby applying it to the culture surface of the temperature-responsive culture dish. A cell culture support having a microstructured template was prepared. FIG. 1 shows a cell culture support having a microstructured template prepared by the above treatment. By the treatment, the cell non-adhesive region 11 and the cell non-adhesive region 11 formed inside the cell non-adhesive region 11 on the culture surface of the temperature-responsive culture dish in response to a temperature change from cell adhesive to cell non-adhesive A cell culture support 110 having a microstructure template composed of a plurality of stripe-like temperature-responsive regions 12 that can be changed into a shape was produced (FIG. 1A). The microstructure mold has a stripe-shaped temperature-responsive region 12 having a width (length in the short direction, L) of 500 μm, and is a non-cell-adhesive region between adjacent temperature-responsive regions 12. The width (S) was set to 500, 1000, or 2000 μm (FIG. 1B). A temperature-responsive culture dish containing a cell culture support having a microstructured template produced by the above treatment was sterilized with ethylene oxide gas.

ストライプ状の温度応答性領域12の幅(L)及び隣接する温度応答性領域12の間に存在する細胞非接着性領域の幅(S)と、隣接する2本のストライプ状の温度応答性領域12の長手方向の中心線の間の距離(Dtemp)との関係を表1に示す。 The width of the stripe-like temperature-responsive region 12 (L), the width of the cell non-adhesive region existing between the adjacent temperature-responsive regions 12 (S), and the two adjacent stripe-like temperature-responsive regions Table 1 shows the relationship with the distance (D temp ) between the twelve longitudinal centerlines.

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[II:伸展した実質細胞組織及び微細構造を有する伸展した非実質細胞組織の作製]
線維芽細胞を実質細胞として使用することにより、細胞シートの形態である伸展した細胞構造体を作製した。温度応答性培養皿(直径35 mm, UpCell(商標), セルシード社)の培養面を細胞培養支持体として、その表面に正常ヒト皮膚線維芽細胞(NHDF)(Lonza社)を1×106細胞/培養皿の濃度で播種した。播種した細胞を、線維芽細胞増殖培地(FGM-2)(Lonza社)中でコンフルエントに達するまで、37℃、5%のCO2濃度環境下で3日間培養した。前記培養により、細胞培養支持体の表面(温度応答性培養皿の培養面)に接着し且つ伸展した線維芽細胞シートを得た。前記培養を2連で実施し、伸展した線維芽細胞シートからなる伸展した線維芽細胞組織(NHDFの細胞組織)を2個準備した。
[II: Preparation of stretched parenchymal cell tissue and stretched non-parenchymal cell tissue]
By using fibroblasts as parenchymal cells, extended cell structures in the form of cell sheets were produced. 1 × 10 6 cells of normal human skin fibroblasts (NHDF) (Lonza) are used as a cell culture support on the culture surface of a temperature-responsive culture dish (diameter 35 mm, UpCell ™, Cellseed). / Seeded at the concentration of the culture dish. The seeded cells were cultured in a fibroblast growth medium (FGM-2) (Lonza) for 3 days in a 37 ° C., 5% CO 2 concentration environment until reaching confluence. By the culture, a fibroblast sheet adhered to and extended on the surface of the cell culture support (culture surface of the temperature-responsive culture dish) was obtained. The culture was performed in duplicate, and two extended fibroblast tissues (NHDF cell tissues) composed of extended fibroblast sheets were prepared.

血管内皮細胞を非実質細胞として使用することにより、伸展した複数のストライプ状の細胞シートの形態である、微細構造を有する伸展した細胞構造体を作製した。前記Iの手順に従い作製した、実施例1〜3の微細構造の鋳型を有する細胞培養支持体の表面に、緑色蛍光タンパク発現正常ヒト臍帯静脈内皮細胞(GFP-HUVEC)(Angio-proteomie社)を0.25×106細胞/培養皿の濃度で播種した。播種した細胞を、20質量%ウシ胎児血清(FBS)(ジャパン・バイオシーラム社)を添加した血管内皮細胞増殖培地(EGM-2)(Lonza社)中で、複数のストライプ状の温度応答性領域の表面がコンフルエントに達するまで、37℃、5%のCO2濃度環境下で3日間培養した。前記培養により、複数のストライプ状の温度応答性領域の表面に接着し且つ伸展した複数のストライプ状の血管内皮細胞シートを得た。前記培養により、伸展した複数のストライプ状の血管内皮細胞シートを有する、複数のストライプ状の微細構造を有する伸展した血管内皮細胞組織(ストライプ状のGFP-HUVECの細胞組織)を1個準備した。 By using vascular endothelial cells as non-parenchymal cells, an extended cell structure having a fine structure in the form of a plurality of extended striped cell sheets was prepared. Green fluorescent protein-expressing normal human umbilical vein endothelial cells (GFP-HUVEC) (Angio-proteomie) on the surface of the cell culture support having the microstructured template of Examples 1 to 3 prepared according to the above procedure I Seeding was performed at a concentration of 0.25 × 10 6 cells / culture dish. Multiple striped temperature responsiveness of seeded cells in vascular endothelial cell growth medium (EGM-2) (Lonza) supplemented with 20% by weight fetal bovine serum (FBS) (Japan Bioseam) The cells were cultured for 3 days in a 37 ° C., 5% CO 2 concentration environment until the surface of the region reached confluence. By the culture, a plurality of striped vascular endothelial cell sheets adhered to and extended on the surfaces of the plurality of striped temperature-responsive regions were obtained. By the culture, one extended vascular endothelial cell tissue (striped GFP-HUVEC cell tissue) having a plurality of striped microstructures having a plurality of extended striped vascular endothelial cell sheets was prepared.

[III:伸展した実質細胞組織及び微細構造を有する伸展した非実質細胞組織の積層]
ゼラチンゲルを支持体として細胞を回収する細胞シート積層マニピュレーターを用いる方法(以下、「ゼラチンスタンプ法」とも記載する)(Y. Tsudaら, Biomaterials 第28巻, (2007) p. 4939-4946)により、伸展した線維芽細胞組織及び複数のストライプ状の微細構造を有する伸展した血管内皮細胞組織を積層した。実施例1〜3の人工組織はいずれも、1層目の伸展した線維芽細胞組織、2層目の複数のストライプ状の微細構造を有する伸展した血管内皮細胞組織、及び3層目の伸展した線維芽細胞組織の順に、三層構造となるように積層した。積層工程の手順を図2に示す。
[III: Lamination of stretched parenchymal tissue and stretched non-parenchymal tissue]
By using a cell sheet laminated manipulator that collects cells using a gelatin gel as a support (hereinafter also referred to as “gelatin stamp method”) (Y. Tsuda et al., Biomaterials Vol. 28, (2007) p. 4939-4946) The extended fibroblast tissue and the extended vascular endothelial cell tissue having a plurality of striped microstructures were laminated. In each of the artificial tissues of Examples 1 to 3, the first layer extended fibroblast tissue, the second layer extended vascular endothelial cell tissue having a plurality of stripe-like microstructures, and the third layer extended The layers were laminated so as to have a three-layer structure in the order of fibroblast tissue. The procedure of the lamination process is shown in FIG.

細胞シート積層マニピュレーターに使用されるゼラチンゲルは、以下の手順で作製した。ハンクス液(Hank’s balanced salt solution)(Sigma-Aldrich社)に、ブタ皮膚由来ゼラチン(G1890, Sigma-Aldrich社)を60℃の水浴中で溶解した後、1 M NaOH水溶液を用いてpHを調整して、7.5質量%のゼラチン溶液を調製した。調製したゼラチン溶液を、円盤状のシリコンゴム製モールドに流し込んだ。モールドに流し込んだゲル上に、プランジャーを密着させた。モールドを氷上で冷却させて、モールドに流し込んだゼラチンをゲル化させた。これにより、細胞シート積層マニピュレーターに使用されるゼラチンゲル(ゼラチンスタンプ)を得た。   The gelatin gel used for the cell sheet laminated manipulator was prepared by the following procedure. After dissolving porcine skin-derived gelatin (G1890, Sigma-Aldrich) in Hank's balanced salt solution (Sigma-Aldrich) in a 60 ° C water bath, the pH is adjusted using 1 M NaOH aqueous solution. A 7.5% by weight gelatin solution was prepared. The prepared gelatin solution was poured into a disk-shaped silicon rubber mold. A plunger was brought into close contact with the gel poured into the mold. The mold was cooled on ice to gelatinize the gelatin poured into the mold. Thus, a gelatin gel (gelatin stamp) used for the cell sheet laminated manipulator was obtained.

ゼラチンスタンプ法による細胞組織の積層工程は、以下の手順で行った(図2)。前記手順で作製した細胞シート積層マニピュレーターのプランジャー部に吸着した円盤状のゼラチンゲルを、20℃で温度応答性培養皿の培養面の細胞培養支持体に接着し且つ伸展した線維芽細胞組織の表面に載置し密着させた。このままの状態で、培養温度を20℃に保持することにより、細胞培養支持体の表面を細胞接着性から細胞非接着性へと変化させて、細胞培養支持体の表面から伸展した線維芽細胞組織を剥離させた。細胞シート積層マニピュレーターのプランジャー部を持ち上げることにより、プランジャー部のゼラチンゲルに吸着した、1層目の伸展した線維芽細胞組織を回収した。回収された線維芽細胞組織は、細胞培養支持体の表面における伸展した形態を保持したまま、表面張力によってゼラチンゲルに転写された。次に、1層目の伸展した線維芽細胞組織が吸着した細胞シート積層マニピュレーターのプランジャー部のゼラチンゲルを、20℃で複数のストライプ状の温度応答性領域の表面に接着し且つ伸展した複数のストライプ状の微細構造を有する血管内皮細胞組織の表面に載置し密着させた。前記と同様の手順で伸展した複数のストライプ状の微細構造を有する血管内皮細胞組織を培養面から剥離させ、プランジャー部のゼラチンゲルに吸着した1層目の伸展した線維芽細胞組織の表面に、2層目の複数のストライプ状の微細構造を有する伸展した血管内皮細胞組織を転写した。さらに、1層目の伸展した線維芽細胞組織及び2層目の複数のストライプ状の微細構造を有する伸展した血管内皮細胞組織が吸着した細胞シート積層マニピュレーターのプランジャー部のゼラチンゲルを、20℃で別の温度応答性培養皿の培養面に接着し且つ伸展した線維芽細胞組織の表面に載置し密着させた。前記と同様の手順で3層目の伸展した線維芽細胞組織を培養面から剥離させ、プランジャー部のゼラチンゲルに吸着した1層目の伸展した線維芽細胞組織及び2層目の複数のストライプ状の微細構造を有する伸展した血管内皮細胞組織の表面に、3層目の伸展した線維芽細胞組織を転写して、三層の伸展した細胞組織からなる伸展した積層体を得た。   The cell tissue laminating step by the gelatin stamp method was performed according to the following procedure (FIG. 2). The disc-shaped gelatin gel adsorbed on the plunger of the cell sheet laminated manipulator prepared in the above procedure was adhered to the cell culture support on the culture surface of the temperature-responsive culture dish at 20 ° C. It was placed on the surface and brought into close contact. In this state, by maintaining the culture temperature at 20 ° C., the surface of the cell culture support is changed from cell adhesive to cell non-adhesive, and the fibroblast tissue extends from the surface of the cell culture support. Was peeled off. By lifting the plunger part of the cell sheet laminated manipulator, the first-layer extended fibroblast tissue adsorbed on the gelatin gel of the plunger part was collected. The recovered fibroblast tissue was transferred to a gelatin gel by surface tension while maintaining the extended form on the surface of the cell culture support. Next, the gelatin gel in the plunger part of the cell sheet laminated manipulator adsorbed with the first layer of expanded fibroblast tissue was adhered to the surface of a plurality of stripe-like temperature-responsive regions at 20 ° C. And placed on the surface of a vascular endothelial cell tissue having a striped microstructure. The vascular endothelial cell tissue having a plurality of stripe-like microstructures extended by the same procedure as described above is peeled off from the culture surface, and is applied to the surface of the first-layer extended fibroblast tissue adsorbed on the gelatin gel of the plunger part. The extended vascular endothelial cell tissue having a plurality of stripe-like microstructures in the second layer was transferred. Furthermore, the gelatin gel of the plunger part of the cell sheet laminated manipulator adsorbed with the extended fibroblast tissue in the first layer and the extended vascular endothelial cell tissue having a plurality of stripe-like microstructures in the second layer Then, it was placed on and adhered to the surface of the expanded fibroblast tissue adhered to the culture surface of another temperature-responsive culture dish. In the same procedure as described above, the fibroblast tissue expanded in the third layer is detached from the culture surface, the fibroblast tissue expanded in the first layer adsorbed to the gelatin gel of the plunger part, and the plurality of stripes in the second layer The stretched fibroblast tissue of the third layer was transferred to the surface of the stretched vascular endothelial cell tissue having a fine microstructure, and an stretched laminate composed of the stretched cell tissue of three layers was obtained.

[IV:伸展した細胞組織の積層体の収縮]
前記IIIの手順で得られた三層の伸展した細胞組織からなる伸展した細胞組織の積層体を、細胞シート積層マニピュレーターのプランジャー部から、ゼラチンゲルごと剥離した。ゼラチンゲル及び伸展した積層体をガラスボトムディッシュ(旭硝子社)に入れ、37℃で1時間インキュベートした。前記処理によってゼラチンゲルを再溶解させることにより、伸展した細胞組織の積層体を収縮させた。三層の細胞組織からなる収縮した細胞組織の積層体を、ガラス底面に接着させた状態で洗浄し、溶解させたゼラチンを除去した。得られた三層の細胞組織からなる人工組織を、ガラス底面に接着させた状態で以下の観察に用いた。
[IV: Contraction of the laminated body of stretched cell tissues]
The stretched cell tissue laminate comprising the stretched cell tissue of the three layers obtained by the procedure of III was peeled off from the plunger portion of the cell sheet laminate manipulator together with the gelatin gel. The gelatin gel and the extended laminate were placed in a glass bottom dish (Asahi Glass Co., Ltd.) and incubated at 37 ° C. for 1 hour. By re-dissolving the gelatin gel by the above treatment, the stretched cell tissue laminate was contracted. The layered structure of contracted cell tissues composed of three layers of cell tissues was washed while adhered to the bottom surface of the glass, and the dissolved gelatin was removed. The obtained artificial tissue composed of three layers of cell tissue was used for the following observations in a state where it was adhered to the bottom surface of the glass.

[V:三次元構造を有する人工組織の培養及び観察]
前記手順で得られた収縮した三層の細胞組織からなる人工組織を、顕微鏡ステージ装着型インキュベータ(INUG2-KI3)(東海ヒット社)を用いて、50 ng/mL組換えヒト血管内皮細胞成長因子(rhVEGF)(R&DSystems社)を添加したEGM-2中で、37℃、5%のCO2濃度環境下で5日間培養した。タイムラプス蛍光顕微鏡装置(BZ-9000, キーエンス社)を用いて、培養開始時及び培養開始後1日ごとに、人工組織の同一箇所のタイムラプス蛍光画像を取得することで観察した。前記タイムラプス観察によって得られた蛍光画像を二値化した後、ノイズ除去処理及びパターン抽出処理を行った。ImageJ(米国国立衛生研究所, NIH)を用いて、前記処理後の画像の画像相関分析を行い、相関係数を決定した。
[V: Cultivation and observation of artificial tissue with three-dimensional structure]
Using the microscope stage-mounted incubator (INUG2-KI3) (Tokai Hit Co., Ltd.), the artificial tissue consisting of the contracted three-layered cellular tissue obtained by the above procedure was used as a 50 ng / mL recombinant human vascular endothelial cell growth factor. The cells were cultured in EGM-2 supplemented with (rhVEGF) (R & DSystems) at 37 ° C. in a CO 2 concentration environment of 5% for 5 days. Using a time-lapse fluorescence microscope apparatus (BZ-9000, Keyence), observation was performed by acquiring time-lapse fluorescence images of the same part of the artificial tissue at the start of culture and every day after the start of culture. After the fluorescence image obtained by the time lapse observation was binarized, noise removal processing and pattern extraction processing were performed. Using ImageJ (National Institutes of Health, NIH), image correlation analysis of the processed image was performed to determine the correlation coefficient.

前記手順で得られた三層の細胞組織からなる人工組織の三次元構造は、共焦点レーザー顕微鏡(FV1200)(オリンパス社)及び油浸対物レンズ(UPlanSApo, 30×, NA 1.05)(オリンパス社)を用いて観察した。前記観察において、二次元画像のスタッキングによる三次元化は、観察用ソフトウェア(Fluo View)(オリンパス社)を用いて行った。   The three-dimensional structure of the artificial tissue composed of the three-layered cellular tissue obtained by the above procedure is a confocal laser microscope (FV1200) (Olympus) and an oil immersion objective (UPlanSApo, 30 ×, NA 1.05) (Olympus). Was observed. In the observation, three-dimensionalization by stacking two-dimensional images was performed using observation software (Fluo View) (Olympus).

タイムラプス蛍光顕微鏡装置を用いて取得した画像を図3〜6に示す。図3は、実施例1及び2の同一箇所における三層の人工組織の積層及び収縮直後の蛍光画像(赤色)、並びに積層及び収縮後5日目の蛍光画像(緑色)の重ね合わせ画像である。図3中、Aは実施例1の、Bは実施例2の画像である。図4は、実施例1の人工組織における1層目の線維芽細胞組織(赤色)、2層目のストライプ状の微細構造を有する血管内皮細胞組織(緑色)及び3層目の線維芽細胞組織(赤色)の蛍光画像の重ね合わせ画像である。図4中、Aは積層及び収縮直後の蛍光画像、Bは積層及び収縮から12時間後の蛍光画像である。図5は、実施例1〜3の2層目のストライプ状の微細構造を有する血管内皮細胞組織の、同一箇所における積層及び収縮直後から5日目までの蛍光画像である。図5中、Aは実施例1の蛍光画像、Bは実施例2の蛍光画像、Cは実施例3の蛍光画像である。図6は、実施例1の2層目のストライプ状の微細構造を有する血管内皮細胞組織の、同一箇所における積層及び収縮直後から5日目までの蛍光画像、並びに該蛍光画像の二値化画像である。図6中、Aは蛍光画像、Bは二値化画像である。前記タイムラプス観察により、積層及び収縮後の人工組織においては、三次元構造内における血管内皮細胞の局在が、2層目の血管内皮細胞組織における複数のストライプ状の微細構造によって制御されており、且つ積層及び収縮後5日間に亘って、この局在が維持されていることが明らかとなった。   Images acquired using a time-lapse fluorescence microscope apparatus are shown in FIGS. FIG. 3 is a superimposed image of the fluorescence image (red) immediately after lamination and contraction of the three-layer artificial tissue at the same location in Examples 1 and 2, and the fluorescence image (green) on the fifth day after lamination and contraction. . In FIG. 3, A is an image of Example 1, and B is an image of Example 2. FIG. 4 shows the first-layer fibroblast tissue (red), the second-layered vascular endothelial cell tissue (green), and the third-layer fibroblast tissue in the artificial tissue of Example 1. It is a superimposed image of (red) fluorescent images. In FIG. 4, A is a fluorescence image immediately after lamination and shrinkage, and B is a fluorescence image 12 hours after lamination and shrinkage. FIG. 5 is a fluorescence image of the vascular endothelial cell tissue having the stripe-like microstructure of the second layer of Examples 1 to 3 from immediately after lamination and contraction to the fifth day at the same location. In FIG. 5, A is the fluorescence image of Example 1, B is the fluorescence image of Example 2, and C is the fluorescence image of Example 3. FIG. 6 shows a fluorescence image from immediately after lamination and contraction of the vascular endothelial cell tissue having the second layer stripe-like microstructure of Example 1 to the fifth day, and a binarized image of the fluorescence image. It is. In FIG. 6, A is a fluorescence image, and B is a binarized image. By the time-lapse observation, in the artificial tissue after lamination and contraction, the localization of vascular endothelial cells in the three-dimensional structure is controlled by a plurality of stripe-like microstructures in the second-layer vascular endothelial cell tissue, It was also revealed that this localization was maintained for 5 days after lamination and shrinkage.

実施例1の人工組織において、前記タイムラプス観察によって得られた画像の画像相関分析による相関係数の経時変化を図7に示す。前記タイムラプス観察によって得られた画像の画像相関分析による相関係数は、積層及び収縮後2日目まで低下したが、積層及び収縮後2日目から5日目までは略一定の値で推移した(図7)。この結果から、三層の細胞組織からなる人工組織において、2層目の複数のストライプ状の微細構造を有する血管内皮細胞組織を構成する血管内皮細胞は、積層及び収縮後2日目までに略一定の位置に局在し、その後はこの局在が維持されていることが明らかとなった。   FIG. 7 shows the change over time in the correlation coefficient by image correlation analysis of the image obtained by the time-lapse observation in the artificial tissue of Example 1. FIG. The correlation coefficient by image correlation analysis of the image obtained by the time lapse observation decreased until the second day after lamination and shrinkage, but remained at a substantially constant value from the second day to the fifth day after lamination and shrinkage. (Figure 7). From this result, in the artificial tissue composed of the three-layered cell tissue, the vascular endothelial cells constituting the vascular endothelial cell tissue having a plurality of stripe-like microstructures in the second layer are substantially omitted by the second day after lamination and contraction. It became clear that this localized position was maintained after that.

実施例1〜3において、使用された温度応答性培養皿における2本のストライプ状の温度応答性領域12の長手方向の中心線の間の距離(Ddish)と、積層及び収縮後5日目の隣接する2本のストライプ状の血管内皮細胞シートの長手方向の中心線の間の距離(Dtissue)と、DdishとDtissueとの比を表2に示す。 In Examples 1 to 3, the distance (D dish ) between the longitudinal center lines of the two stripe-like temperature-responsive regions 12 in the temperature-responsive culture dish used, and the fifth day after lamination and shrinkage Table 2 shows the distance between the center lines in the longitudinal direction of two adjacent striped vascular endothelial cell sheets (D tissue ) and the ratio between D dish and D tissue .

Figure 0006621245
Figure 0006621245

実施例1〜3において、収縮工程前、すなわち積層時の隣接する2本のストライプ状の血管内皮細胞シートの長手方向の中心線の間の距離は、使用された温度応答性培養皿における2本のストライプ状の温度応答性領域12の長手方向の中心線の間の距離(Ddish)に相当する。それ故、DdishとDtissueとの比は、収縮工程前の伸展した非実質細胞組織の表面における隣接する2本のストライプ状の細胞構造体の長手方向の中心線の間の距離に対する、収縮工程後の非実質細胞組織の表面における隣接する2本のストライプ状の細胞構造体の長手方向の中心線の間の距離の比、すなわち実施例の人工組織の収縮率に相当する。表2に示すように、実施例1〜3の人工組織は、収縮工程によって22.8〜28.1%の範囲の収縮率で収縮した。 In Examples 1 to 3, the distance between the longitudinal center lines of two adjacent striped vascular endothelial cell sheets before the shrinking process, that is, when laminated, is the same as the two in the temperature-responsive culture dish used. This corresponds to the distance (D dish ) between the longitudinal center lines of the stripe-like temperature-responsive regions 12. Therefore, the ratio of D dish to D tissue is the shrinkage relative to the distance between the longitudinal centerlines of two adjacent striped cell structures on the surface of the stretched non-parenchymal tissue before the shrinking process. This corresponds to the ratio of the distance between the center lines in the longitudinal direction of two adjacent striped cell structures on the surface of the non-parenchymal cell tissue after the process, that is, the contraction rate of the artificial tissue of the example. As shown in Table 2, the artificial tissues of Examples 1 to 3 contracted at a contraction rate in the range of 22.8 to 28.1% by the contraction process.

伸展した細胞組織を積層後、収縮させる工程を含まない従来技術の方法で作製された人工組織においては、隣接するストライプ状の血管内皮細胞シートの長手方向の中心線の間の距離が500 μm程度の場合、積層後1日目には、ストライプ状の血管内皮細胞シートからなる血管内皮細胞組織を形成する血管内皮細胞がランダムに遊走していることが確認されている(M. Muraokaら, Biomaterials 第34巻, (2013) p. 696‐703)。前記従来技術の方法では、VEGF及びFBSのような血管内皮細胞の遊走及び/又は増殖を促す因子をほぼ含まない条件で培養が行われた。このため、前記従来技術の方法は、人工組織内の微細構造を形成する血管内皮細胞の局在を維持するという点では有利な条件であった。これに対し、本発明の実施例によって作製された三層の細胞組織からなる人工組織は、VEGF及びFBSのような血管内皮細胞の遊走及び/又は増殖を促す因子を添加した条件で培養されたにもかかわらず、三次元構造内における血管内皮細胞の局在が維持された。本発明の実施例によって作製された三層の細胞組織からなる人工組織が数日間に亘って三次元構造内における血管内皮細胞の局在を維持した得たのは、伸展した細胞組織を積層後、収縮させることにより、血管内皮細胞の足場となる線維芽細胞組織の状態が変化したことに起因すると推測される。   In an artificial tissue made by a prior art method that does not include a step of contracting the stretched cell tissue after laminating, the distance between the longitudinal center lines of adjacent striped vascular endothelial cell sheets is about 500 μm In this case, it was confirmed that vascular endothelial cells forming a vascular endothelial cell tissue composed of striped vascular endothelial cell sheets migrated randomly on the first day after lamination (M. Muraoka et al., Biomaterials 34, (2013) p. 696-703). In the prior art method, culturing was carried out under conditions substantially free of factors that promote migration and / or proliferation of vascular endothelial cells such as VEGF and FBS. For this reason, the method of the prior art is an advantageous condition in that the localization of the vascular endothelial cells that form the fine structure in the artificial tissue is maintained. On the other hand, the artificial tissue composed of the three-layered cell tissue prepared according to the example of the present invention was cultured under conditions to which factors that promote migration and / or proliferation of vascular endothelial cells such as VEGF and FBS were added. Nevertheless, the localization of vascular endothelial cells within the three-dimensional structure was maintained. The artificial tissue composed of the three-layered cell tissue prepared according to the example of the present invention was able to maintain the localization of the vascular endothelial cells in the three-dimensional structure for several days after the stretched cell tissue was laminated. It is presumed that the contraction caused a change in the state of the fibroblast tissue serving as a scaffold for vascular endothelial cells.

実施例1の人工組織の積層工程及び収縮工程後5日目の三次元蛍光画像を図8に示す。積層工程及び収縮工程後5日目における実施例1の人工組織では、驚くべきことに、2層目の血管内皮細胞組織における複数のストライプ状の微細構造を形成する血管内皮細胞の細胞構造体が、そのストライプ形状に沿って管腔を形成していることが確認された(図8)。前記結果は、本発明の実施例によって作製された人工組織において、二次元的に設計された未成熟状態の微細構造が、三次元構造を形成して、生体の組織又は器官におけるものと実質的に同等の構造及び機能を有する成熟状態の微細構造に発達し得ること示唆している。本発明の実施例によって作製された人工組織が特定の機能を有する成熟状態の微細構造を有する三次元構造を形成し得たのは、血管内皮細胞の足場となる線維芽細胞組織の状態が変化したことに加えて、VEGF及びFBSのような血管内皮細胞の成長因子を添加した条件で培養されたことに起因すると推測される。それ故、本発明の方法により、血管網のような特定の機能を有する微細構造を含む三次元構造を有する人工組織を作製できる可能性がある。   FIG. 8 shows a three-dimensional fluorescent image on the fifth day after the artificial tissue laminating step and the shrinking step in Example 1. Surprisingly, in the artificial tissue of Example 1 on the fifth day after the lamination step and the contraction step, the cell structure of vascular endothelial cells forming a plurality of stripe-like microstructures in the vascular endothelial cell tissue of the second layer is surprisingly provided. It was confirmed that a lumen was formed along the stripe shape (FIG. 8). The above results indicate that in the artificial tissue produced according to the embodiment of the present invention, the immature microstructure designed in two dimensions forms a three-dimensional structure, which is substantially the same as that in a living tissue or organ. It is suggested that it can develop into a mature microstructure having a structure and function equivalent to The artificial tissue prepared according to the embodiment of the present invention was able to form a three-dimensional structure having a mature microstructure having a specific function because the state of the fibroblast tissue that becomes a scaffold for vascular endothelial cells was changed. In addition to this, it is presumed that it was caused by culturing under conditions to which vascular endothelial cell growth factors such as VEGF and FBS were added. Therefore, by the method of the present invention, there is a possibility that an artificial tissue having a three-dimensional structure including a fine structure having a specific function such as a vascular network may be produced.

110…微細構造の鋳型を有する細胞培養支持体
11…細胞非接着性領域
12…ストライプ状の温度応答性領域
110 ... Cell culture support with microstructured template
11 ... Cell non-adhesive region
12… Striped temperature responsive region

Claims (4)

微細構造を含む三次元構造を有する人工組織の作製方法であって、
実質細胞を含む細胞構造体を有する複数個の伸展した実質細胞組織を準備する、実質細胞組織準備工程;
前記微細構造を有する、非実質細胞を含む細胞構造体を有する1又は複数個の伸展した非実質細胞組織を準備する、非実質細胞組織準備工程;
前記複数個の伸展した実質細胞組織と前記微細構造を有する1又は複数個の伸展した非実質細胞組織とを、非実質細胞組織のそれぞれが伸展した実質細胞組織の間に挟持されるように積層する、細胞組織積層工程;
前記細胞組織積層工程で得られた微細構造を含む三次元構造を有する細胞組織の積層体を、30%以下の収縮率で収縮させる、収縮工程;
を含み、
前記実質細胞が、線維芽細胞であり、
前記非実質細胞が、血管内皮細胞であり、
前記微細構造が、血管網である、前記方法。
A method for producing an artificial tissue having a three-dimensional structure including a fine structure,
Preparing a plurality of extended parenchymal cell tissues having a cell structure containing parenchymal cells;
A non-parenchymal cell tissue preparation step of preparing one or a plurality of extended non-parenchymal cell tissues having a cell structure including the non-parenchymal cells having the fine structure;
Laminating the plurality of stretched parenchymal tissue and one or more stretched non-parenchymal tissue having the microstructure so that each of the non-parenchymal tissue is sandwiched between the stretched parenchymal tissue A cell tissue stacking step;
A shrinking step of shrinking a laminate of cell tissues having a three-dimensional structure including a fine structure obtained in the cell tissue laminating step at a shrinkage rate of 30% or less;
Only including,
The parenchymal cells are fibroblasts;
The non-parenchymal cells are vascular endothelial cells;
The method, wherein the microstructure is a vascular network .
前記収縮工程において、20〜30%の範囲の収縮率で積層体を収縮させる、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein in the shrinking step, the laminate is shrunk at a shrinkage rate in the range of 20 to 30%. 前記細胞組織積層工程において、ゼラチンゲルを支持体として、前記複数個の伸展した実質細胞組織と前記微細構造を有する1又は複数個の伸展した非実質細胞組織とを積層し、In the cell tissue laminating step, using a gelatin gel as a support, laminating the plurality of stretched parenchymal tissue and one or a plurality of stretched non-parenchymal tissue having the microstructure,
前記収縮工程において、ゼラチンゲルを加熱溶解させることにより、伸展した細胞組織の積層体を収縮させる、請求項1又は2に記載の方法。3. The method according to claim 1, wherein in the shrinking step, the stretched cell tissue laminate is shrunk by heating and dissolving the gelatin gel.
記収縮工程において、積層体を、ウシ胎児血清(FBS)、血管内皮細胞成長因子(VEGF)、塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)、上皮細胞成長因子(EGF)、アスコルビン酸、ヘパリン、ヒドロコルチゾン及びインスリン様成長因子からなる群より選択される一種以上の成長因子の存在下で培養する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 Prior Symbol shrinking step, a laminate, fetal bovine serum (FBS), vascular endothelial growth factor (VEGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), epidermal growth factor (EGF), ascorbic acid, heparin, The method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the culture is performed in the presence of one or more growth factors selected from the group consisting of hydrocortisone and insulin-like growth factor.
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