JP6799248B2

JP6799248B2 - 細胞シートの切断方法

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Publication number: JP6799248B2
Application number: JP2016189727A
Authority: JP
Inventors: 政代高橋; 直史小出; 琢也大西; 佐々木　基; 基佐々木; 雅成江尻
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2020-12-16
Anticipated expiration: 2036-09-28
Also published as: US20180087022A1; TW201815511A; EP3301171A1; CN107868777A; JP2018050527A; TWI730174B

Description

本発明は細胞シートの切断方法に関し、詳しくはレーザ光によって細胞シートを切断する切断方法に関するものである。

従来、培養した細胞シートを検査や治療に用いるため、当該細胞シートを所要の大きさに切断することが行われており、このような細胞シートを切断する方法としてレーザ光を用いたものが知られている（特許文献１、特に第００５０欄）。
このようなレーザ光を用いた細胞シートの切断方法に用いる切断装置としては、上記細胞シートを収容した培養容器を保持する保持テーブルと、上記レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、上記保持テーブルとレーザ光とを相対移動させる移動手段とを備えたものが知られている（特許文献２）。

国際公開第２０１２／１１５２４４号特表２００５−５３４９４１号公報

ここで上記特許文献１のように細胞シートをレーザ光で切断する際には、培養容器を上記切断装置へと移動させる必要があるが、その際に上記培養容器内の細胞シートに異物や微生物等が付着してしまうという問題があった。
このような問題に鑑み、本発明は無菌状態を維持したまま細胞シートを切断することが可能な細胞シートの切断方法を提供するものである。

すなわち請求項１の発明にかかる細胞シートの切断方法は、細胞シートを収容した容器をレーザ光を照射する切断装置に移動させ、当該容器内の細胞シートをレーザ光により切断する細胞シートの切断方法において、
上記容器に培地を収容するとともに、当該培地を用いて上記細胞シートの培養を行い、
無菌状態に維持された無菌室の内部で、上記容器から培地を除去するとともに、上記容器を、レーザ光を透過可能な素材からなる透過部を設けた蓋部によって密閉し、
上記蓋部により密閉された容器を無菌室より取り出して、当該無菌室の外部に設けた上記切断装置に移動させ、
上記切断装置において、上記レーザ光を、上記透過部を透過させて、当該レーザ光により上記細胞シートを切断することを特徴としている。

上記請求項１の発明によれば、アイソレータの内部で培養容器を蓋部によって密閉することで、当該培養容器の内部を無菌状態を維持したまま、細胞シートの切断をすることができる。
その際、上記蓋部にレーザ光を透過可能な素材からなる透過部を設けることで、上記レーザ光が上記透過部を透過し、当該レーザ光により上記細胞シートを切断することが可能となる。

本実施例にかかる細胞シート切断システムを示す図本実施例にかかる培養容器を示す図細胞シートの切断方法を示す図細胞シートの切断方法を示す図他の態様を有する培養容器を示す図

以下図示実施例について説明すると、図１は培養した細胞シートＳを所要の大きさに切断する細胞シート切断システム１を示し、内部が無菌状態に維持された無菌室としてのアイソレータ２と、レーザ光Ｌにより上記細胞シートＳを切断する切断装置３とから構成されている。
本実施例で扱う細胞シートＳとしては、例えば特許文献１に記載された網膜色素上皮細胞によって構成されるものや、他の組織から構成された細胞シートＳを扱うことができる。
上記アイソレータ２および切断装置３としては従来公知のものを使用することができ、アイソレータ２の内部は図示しない空気清浄手段によって内部が無菌状態に維持され、これに対し上記切断装置３はアイソレータ２の外部の外部空間に設けられている。
上記アイソレータ２および切断装置３はクリーンルーム等の環境下に設置されるが、アイソレータ２の内部空間のような無菌状態を維持された環境ではなく、異物や微生物等が浮遊する恐れがある。
そこで、この細胞シート切断システム１では、上記アイソレータ２の無菌環境下で細胞シートＳに対して所要の作業を行うとともに、下記培養容器４を用いることで、無菌状態を維持したまま上記切断装置３において細胞シートＳを切断するようになっており、細胞シートＳを切断する際の異物や微生物の付着を防止することができる。

図２は上記細胞シートＳを収容する培養容器４を示し、細胞シートＳを収容する内容器１１と、当該内容器１１を複数収容するとともに培地Ｍを収容する外容器１２とから構成され、また本実施例の培養容器４は蓋部１３によって内部空間が密閉されるようになっている。
上記内容器１１は、テーパ状に形成された樹脂製の筒状部１１ａと、当該筒状部１１ａの底面に設けられた樹脂製のメンブレン１１ｂとから構成され、上記細胞シートＳは上記メンブレン１１ｂの上部で培養されるようになっている。
上記メンブレン１１ｂは図示しないが無数の貫通孔を有しており、当該貫通孔を上記培地Ｍが流通可能となっている。
また上記細胞シートＳを培養する際には、上記メンブレン１１ｂの上面にコラーゲンからなるコラーゲンゲル層Ｃを形成し、当該コラーゲン層の上面で細胞シートＳを培養するようになっている。

上記外容器１２はレーザ光Ｌを透過させる素材によって構成されるとともに有底箱状を有しており、底部には上記内容器１１を支持するための凹状の支持部１２ａが複数形成され、複数の内容器１１により複数の細胞シートＳを培養することが可能となっている。
上記支持部１２ａにはそれぞれ培地Ｍが収容されるようになっており、かつ支持部１２ａによって支持された内容器１１は、上記メンブレン１１ｂが上記外容器１２の底面に対して上方に離隔するようになっている。
このような構成により、各支持部１２ａに収容された培地Ｍは、上記隙間から上記メンブレン１１ｂに形成された貫通孔を介して、内容器１１の内部との間で流通可能となっている。

上記蓋部１３は上記外容器１２の上方に形成された開口部に装着され、上記外容器１２の開口部を覆う上面部分１３ａと、当該上面部分１３ａの外周に設けられた側部１３ｂと、当該側部１３ｂと外容器１２との間に設けられたシール手段１４とによって構成されている。
上記蓋部１３によって上記外容器１２を閉鎖することで、上記シール手段１４が外容器１２の外周面に密着し、培養容器４の内部への異物や微生物等の混入を防止するようになっている。
また上記蓋部１３における上面部分１３ａは、ポリスチレン等の樹脂、アクリル、ガラス、石英ガラスといった、レーザ光Ｌを透過させる素材からなる透過部を構成している。なお、上記上面部分１３ａの一部だけを透過部としてもよく、また蓋部１３の全体を透過部を構成する素材によって形成してもよい。

上記アイソレータ２の側面には、作業者が装着して当該アイソレータ２の内部で作業を行うためのグローブ２ａと、当該アイソレータ２内への資材等の搬出入を行うためのパスボックス２１とが設けられている。
上記パスボックス２１には外部に解放可能な搬出入扉２１ａと、上記アイソレータ２との間に設けられた接続扉２１ｂとが設けられており、またパスボックス２１には図示しないが過酸化水素蒸気等を用いた除染手段が設けられている。
上記アイソレータ２内に資材等を搬入する際、上記接続扉２１ｂを閉鎖した状態で上記搬出入扉２１ａよりパスボックス２１内に資材を搬入し、搬出入扉２１ａを閉鎖した状態でパスボックス２１内の資材等の除染を行う。
その後、上記接続扉２１ｂを開放して資材をアイソレータ２内に移動させることにより、外部空間で資材等に付着した異物や微生物等を除染した状態で当該資材をアイソレータ２内に移動させることが可能となっている。
またアイソレータ２には図示しないが細胞シートＳを培養するためのインキュベータが接離可能に設けられており、上記培養容器４ごと上記細胞シートＳをインキュベータに収容して、アイソレータ２より離隔した位置で細胞の培養を行うようになっている。
上記アイソレータ２とインキュベータとは無菌状態を維持したまま接離をすることが可能となっており、アイソレータ２とインキュベータとの間では上記蓋部１３を取り除いた開放状態で培養容器４を移動させることが可能となっている。

上記切断装置３は、上記培養容器４を保持する保持テーブル２２と、レーザ光Ｌを照射させるレーザ光照射手段２３と、上記保持テーブル２２とレーザ光照射手段２３とを相対移動させる図示しない移動手段とを備えている。なお、このような切断装置３自体は特許文献２にあるように従来公知となっている。
上記保持テーブル２２には上記蓋部１３の装着された培養容器４を載置することが可能となっており、上記移動手段はこの保持テーブル２２ごと培養容器４を水平方向に移動させるようになっている。
上記レーザ光照射手段２３は下方に向けてレーザ光Ｌを照射するようになっており、これにより照射されたレーザ光Ｌは上記培養容器４に装着された蓋部１３を構成する透過部を透過して、内部に収容された上記細胞シートＳに照射されるようになっている。
一方、上記移動手段が培養容器４を移動させることで、上記細胞シートＳをレーザ光Ｌによって所要の形状に切断することができ、このとき細胞シートＳを保持するコラーゲンゲル層Ｃもレーザ光Ｌによって切断される。
上記細胞シートＳおよびコラーゲンゲル層Ｃを切断したレーザ光Ｌは、上記メンブレン１１ｂおよび外容器１２の底面を透過し、上記保持テーブル２２に吸収されるようになっている。
ここで、上記レーザ光照射手段２３が照射するレーザ光Ｌはその波長が３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが望ましい。波長を３００ｎｍ未満に設定した場合、レーザ光Ｌが上記蓋部１３を透過できず、５００ｎｍを超えて設定した場合は微細加工に不向きとなる。

以下図３、図４を用いて、上記構成を有する細胞シート切断システム１による上記細胞シートＳの切断方法を説明する。
予め培養容器４では細胞シートＳの培養が行われている。具体的には、上記培養容器４の内容器１１において、上記メンブレン１１ｂの上面に形成したコラーゲンゲル層Ｃの上面に細胞を播種する。
続いて、上記内容器１１を上記外容器１２の底面に形成された支持部１２ａにセットし、内容器１１の内部および外容器１２の各支持部１２ａにそれぞれ所定量の培地Ｍを供給する。
その後、培養容器４はアイソレータ２に接続されたインキュベータに移載され、当該インキュベータはアイソレータ２より分離されて所定の期間上記細胞の培養が行われる。そして培地Ｍの交換等の作業を繰り返すことで上記細胞シートＳを得ることができる。
その間、上記内容器１１の内部および外容器１２の各支持部１２ａとの間では、上記内容器１１のメンブレン１１ｂを介して培地Ｍが流通し、メンブレン１１ｂ上の細胞シートＳの表面および裏面への培地Ｍの供給がなされ、効率的な培養を行うことが可能となっている。

図３（ａ）は上記アイソレータ２内に収容された培養容器４から培地Ｍを除去する作業を示したものである。
培養容器４内で細胞シートＳの培養が完了すると、当該細胞シートＳを収容したインキュベータをアイソレータ２に接続し、上記培養容器４を当該アイソレータ２へと移送する。このとき、培養容器４の外容器１２には蓋部１３は装着されておらず、また外容器１２には上記培地Ｍが収容されている。
この状態から、作業者は上記アイソレータ２のグローブ２ａを装着してピペット等の吸引手段を操作し、上記内容器１１の内部および外容器１２の支持部１２ａから培地Ｍを吸引し、これによりそれまで細胞シートＳを覆っていた培地Ｍが除去される。

図３（ｂ）はアイソレータ２内において上記培養容器４に蓋部１３を装着する作業を示したものである。
上記アイソレータ２の内部は無菌状態が維持されているため、上記培養容器４の外容器１２に蓋部１３を装着すると、外容器１２および蓋部１３によって密閉された内部空間が無菌状態に維持されることとなる。

図３（ｃ）は上記蓋部１３の装着された培養容器４を上記切断装置３に移動させる作業を示したものである。
上記培養容器４は、図３（ｃ）には図示しない上記パスボックス２１を介してアイソレータ２の外部に出され、上記切断装置３の保持テーブル２２に上記蓋部１３が装着されたままの状態で載置される。
このとき、培養容器４内の内部空間は上記蓋部１３によって密閉されているため、培養容器４内の細胞シートＳが外部空間の異物や微生物によって汚染されることが防止される。

図４（ｄ）は上記切断装置３によって培養容器４内の細胞シートＳを切断する作業を示している。
上記切断装置３では上記レーザ光照射手段２３がレーザ光Ｌを下方に向けて照射し、レーザ光Ｌは上記蓋部１３を構成する透過部を透過してから培養容器４内の細胞シートＳに照射され、併せて上記保持テーブル２２が移動手段によって移動することにより、細胞シートＳがレーザ光Ｌによって所要の形状に切断される。
この時、レーザ光Ｌは上側から細胞シートＳに照射され、かつ細胞シートＳはコラーゲンゲル層Ｃに固定された状態であることから、細胞シートＳを高精度に切断することが可能となっている。
また、培養容器４内の培地Ｍは除去されているため、蓋部１３を透過したレーザ光Ｌは培地Ｍに吸収されることなく細胞シートＳに照射され、これを切断することができる。
細胞シートＳを切断したレーザ光Ｌは上記コラーゲンゲル層Ｃも切断するが、その下方のメンブレン１１ｂおよび外容器１２の底部は透過し、その後上記保持テーブル２２に吸収されるようになっている。
そして所要の内容器１１に収容された細胞シートＳを切断すると、移動手段は別の内容器１１をレーザ光Ｌの照射位置へと移動させ、細胞シートＳの切断を繰り返す。

図４（ｅ）は上記切断の終了した細胞シートＳを再度アイソレータ２に移送するために、上記培養容器４をパスボックス２１において除染する作業を示している。
上記切断装置３は外部空間に設けられているため、当該切断装置３において細胞シートＳを切断するためには上記培養容器４を外部に取り出す必要があり、その結果培養容器４の外面には異物や微生物等が付着する恐れがある。
そこで、上記培養容器４から細胞シートＳをアイソレータ２の内部で取り出すためには、培養容器４の外面を除染してアイソレータ２の内部空間が汚染されないようにする必要がある。
そこで、上記培養容器４をパスボックス２１に収容してその外面を過酸化水素蒸気等によって除染する。ここで、培養容器４は蓋部１３によって密閉されているため、上記過酸化水素蒸気等が培養容器４内に進入することはなく、細胞シートＳが損なわれることはない。

図４（ｆ）はアイソレータ２内で切断された細胞シートＳを回収する作業を示している。
上記パスボックス２１において除染された培養容器４は、上記接続扉２１ｂを介してアイソレータ２内に移動され、無菌状態に維持されたアイソレータ２の内部で上記蓋部１３が取り除かれる。
続いて、作業者は内容器１１にコラゲナーゼを投入して、上記メンブレン１１ｂの上面に形成されて上記細胞シートＳを保持していたコラーゲンゲル層Ｃを分解する。
これにより、それまでコラーゲンゲル層Ｃに密着していた細胞シートＳが遊離し、上記メンブレン１１ｂの上面に単に載置された状態となる。なお具体的な作業については特許文献１に記載されているので説明を省略する。
そして作業者は、ピペットなどの採取用具を用いて、所要の形状に切断された細胞シートＳを採取する。このとき細胞シートＳはメンブレン１１ｂの上面に密着していない為、細胞シートＳを痛めることなくこれを採取することができる。

上記実施例によれば、細胞シートＳを収容した培養容器４を蓋部１３によって密閉し、レーザ光Ｌを上記蓋部１３を構成する透過部を透過させてから細胞シートＳに照射することで、無菌環境に設置することが困難な切断装置３において、無菌環境を維持したまま細胞シートＳの切断を行うことができる。
また、上記内容器１１のメンブレン１１ｂの上面にコラーゲンからなる層を設けて、レーザ光Ｌによって細胞シートＳをコラーゲンごと切断するため、細胞シートＳを高精度に切断することができ、またその後上記コラーゲンをコラゲナーゼにより分解するため、細胞シートＳを容器から遊離した状態で採取することができる。

なお、上記実施例では内容器１１および外容器１２から培地Ｍを排出し、その後当該外容器１２に蓋部１３を装着してアイソレータ２の外部に移動させているが、上記細胞シートＳを収容した内容器１１を培地の収容された外容器１２から取り出して、これを培地Ｍの収容されていない他の外容器１２に移動させ、当該他の外容器１２に蓋部１３を装着するようにしてもよい。
また上記実施例ではレーザ光Ｌによって細胞シートＳをコラーゲンごと切断しているが、図３（ａ）にかかる工程においてコラーゲン層Ｃを分解し、その後細胞シートＳをレーザ光Ｌによって切断してもよい。

そして本発明にかかる切断方法によれば、図５に示すようにシャーレ状の培養容器４で細胞シートＳを培養し、当該培養容器４から培地Ｍを除去するとともに、上記蓋部１３を装着すれば、上記実施例と同様の切断方法を用いて細胞シートＳの切断を無菌状態下で行うことができる。

１細胞シート切断システム２アイソレータ
３切断装置４培養容器
１１内容器１１ｂメンブレン
１２外容器１３蓋部
Ｓ細胞シートＬレーザ光
Ｍ培地Ｃコラーゲンゲル層

Claims

細胞シートを収容した容器をレーザ光を照射する切断装置に移動させ、当該容器内の細胞シートをレーザ光により切断する細胞シートの切断方法において、
上記容器に培地を収容するとともに、当該培地を用いて上記細胞シートの培養を行い、
無菌状態に維持された無菌室の内部で、上記容器から培地を除去するとともに、上記容器を、レーザ光を透過可能な素材からなる透過部を設けた蓋部によって密閉し、
上記蓋部により密閉された容器を無菌室より取り出して、当該無菌室の外部に設けた上記切断装置に移動させ、
上記切断装置において、上記レーザ光を、上記透過部を透過させて、当該レーザ光により上記細胞シートを切断することを特徴とする細胞シートの切断方法。
上記容器は、培地および上記細胞シートを収容可能な内容器と、上記内容器を収容する外容器とによって構成され、
上記容器を蓋部により密閉する際には、上記外容器に上記蓋部を装着することを特徴とする請求項１に記載の細胞シートの切断方法。
上記内容器は底部に上記培地を透過させるメンブレンを備え、
上記細胞シートを培養する際には、上記内容器のメンブレン上で上記細胞シートを培養するとともに、上記外容器に上記培地を収容して、当該培地が上記メンブレンを介して内容器および外容器との間を流通可能な状態とすることを特徴とする請求項２に記載の細胞シートの切断方法。
上記内容器におけるメンブレンの上面にコラーゲンからなる層を設けて、当該コラーゲンの上面で細胞シートを培養し、
上記切断装置のレーザ光により細胞シートを切断し、当該切断された細胞シートを収容した容器を無菌室の内部に移動させて、上記外容器から蓋部を取り除いたら、上記内容器のコラーゲンをコラゲナーゼにより分解して、当該内容器から切断された細胞シートを取り出すことを特徴とする請求項３に記載の細胞シートの切断方法。