JP6872198B2 - 細胞培養用溶液の製造方法、細胞培養用溶液、液体培地、および細胞培養用処理液 - Google Patents
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Description
本発明で使用するニガリは、海洋深層水から得たニガリである。ニガリは、一般に、海水から塩を作る際にできる塩化マグネシウムを主成分とする液体である。海水には、硫酸カルシウム、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウムなどが溶解しているが、例えば、海洋深層水を加熱して濃縮すると、まず硫酸カルシウムや塩化ナトリウムが析出する。これらを除去した残り液、すなわち、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化カリウムその他のミネラルを含んだ飽和溶液がニガリとなる。
一方、海水の濃縮方法として、上記した加熱濃縮とは別に逆浸透膜を使用する方法もある。逆浸透膜の内外で、脱塩水と濃縮塩溶液とが別個に形成される。濃縮塩溶液を更に濃縮すると塩が結晶化するが、結晶が沈殿する際に生じる上澄み液をニガリとして回収することができる。
また、イオン交換膜電気透析法により濃縮する方法もある。陽イオン交換膜(カチオン膜)と陰イオン交換膜(アニオン膜)とを交互に並べた多室電気透析槽に海水を供給しながら直流電圧を通じると、電位差により陽イオンは陰極側に、陰イオンは陽極側に移動し、イオンの濃縮室と脱塩室が形成される。脱塩室には脱塩水が集積し、濃縮室には濃縮塩溶液が集積する。この濃縮塩溶液を更に濃縮して塩を結晶化させると、結晶が沈殿する際に生じる上澄み液をニガリとして回収することができる。
本発明で使用するニガリは、海洋深層水から得られるものであれば、海洋深層水の天然製塩時に得る天然系ニガリ、海洋深層水をイオン交換膜電気透析法により分離した濃塩水から得るイオン交換膜電気透析系ニガリ、海洋深層水を逆浸透膜装置により分離した濃縮海水から得る逆浸透膜系ニガリ、その他のニガリのいずれかでもよい。より好ましくは、海洋深層水の天然製塩時に得る天然系ニガリや、海洋深層水をイオン交換膜電気透析法により分離した濃塩水から得るイオン交換膜電気透析系ニガリである。なお、本願において、海洋深層水とは、深度200メートル以深の深海に分布する海水を意味するものとする。
図1に本発明の細胞培養用溶液の製造方法の一例を示す。海洋深層水から得たニガリにアルカリ金属炭酸塩を添加すると、ニガリに含まれるミネラルとアルカリ金属炭酸塩を構成する炭酸イオンとが結合して炭酸塩として沈殿する。添加するアルカリ金属炭酸塩としては、炭酸リチウム(溶解度:1.54g/100cm3水(0℃))、炭酸ナトリウム(溶解度:29.4g/100cm3水(25℃))、炭酸カリウム(溶解度:112.1g/100cm3水(25℃))、炭酸ルビジウム(溶解度:450g/100cm3水(20℃))、炭酸セシウム(溶解度:260.5g/100cm3水(15℃))、炭酸フランシウムなどがある。沈殿形成性に優れ、かつ安価である点で炭酸ナトリウム、炭酸カリウムを使用することが好ましい。
本発明の細胞培養用溶液は、上記によって製造されたものである。
また、海洋深層水の天然製塩時に得る天然系ニガリに含まれるマグネシウムが炭酸マグネシウムとして沈殿除去され、かつアルコール不溶性物質が析出除去された、セリン/プロリンのモル比が5〜50、より好ましくは10〜30であり、プロリン含有量が150〜500nM、より好ましくは200〜500nMである溶液でもよい。後記する実施例に示すように、上記製造方法で調製した細胞培養溶液のアミノ酸成分を測定したところ、同量の海洋深層水を濃縮した場合のプロリン含有量などに相違があることが判明した。プロリンに対するセリンのモル比(セリン/プロリン)を評価したところ、海洋深層水では55であり、表層海水では102であった。これに対し、本発明の細胞培養用溶液では、10.4〜19.9であり、プロリン含有量が著しく高いことが判明した。この細胞培養用溶液を細胞培養培地に添加して培養すると、アポトーシスに関連する活性化カスパーゼ−3の活性化が抑制されることが判明した。
前記細胞培養用溶液を用いて培養培地基質を溶解して液体培地を調製することができる。培養培地基質としては、D−MEM、E−MEM、G−MEM、RPMI−1640などの動物細胞用培地がある。例えば、粉末状の細胞培養基質を溶解用溶液で溶解して液体培地を調製する場合には、溶解用溶液の一部を前記細胞培養用溶液に代えて液体培地を調製することができる。また、細胞培養基質が液体培地として予め調製されている場合には、これらに前記細胞培養用溶液を添加して、液体培地を調製することができる。前記細胞培養用溶液は脱塩されているため、液体培地に添加しても浸透圧の変動に与える影響が少ない。
本発明の細胞培養用溶液に海洋深層水を添加して浸透圧200〜400mOsm/Lに調整し、細胞培養用処理液として使用することができる。細胞培養用処理液としては、例えば、細胞内外の浸透圧を維持しながらの細胞の洗浄や希釈を行う際に使用する平衡塩溶液や、接着細胞の剥離や各種組織の細胞分散などに使用する細胞剥離液や細胞分散用溶液として使用することができる。なお、添加する海洋深層水は、目開き0.2〜0.5μmのメンブランフィルターによるろ過、高圧蒸気滅菌などで除菌したものである。海洋深層水には、3.5重量%の塩化ナトリウムその他のミネラルが含まれており、本発明の細胞培養用溶液に添加することでその浸透圧を200〜400mOsm/Lに調整し、細胞培養用処理液を調製することができる。
富山湾で採取した海面下200メートル以深の海洋深層水を熱蒸留により塩化ナトリウムが結晶化して沈殿する際に生じる上澄み液をニガリとして使用した。海洋深層水120Lから500mlのニガリを得た。
ニガリ500mlに水500mlを加えて撹拌し、次いで1mol/m3の炭酸ナトリウム水溶液2Lを加えて撹拌した。生成した沈殿をろ紙(No.2)を使用して吸引ろ過し、ろ液を回収した。1NのHCl溶液を添加してpHを7に調整した後、エバポレーターで液量が1/3量になるまで減圧濃縮した。次いで、エタノール200mlを加えて析出した沈殿をろ紙(No.2)を使用して吸引ろ過し、ろ液を回収した。再度pHを7に調整し、エバポレーターで濃縮乾固した。水40mlを加えて乾固物を溶解し、目開き0.2μmのメンブランフィルターでろ過除菌を行い、ろ液を回収した。得られたろ液を細胞培養用溶液とする。この細胞培養用溶液の海洋深層水からの濃縮率は3,000倍となる。
実施例1で得た細胞培養用溶液(サンプル1、サンプル2)を下記に示すFmoc−LC−MS法でアミノ酸を分析した。また、富山湾の表層水を3,000倍に濃縮した溶液、および富山湾で採取した海面下200メートル以深の海洋深層水を3,000倍に濃縮した溶液も同様に処理してアミノ酸を分析した。結果を表1に示す。
試料溶液に、0.1Mの四ホウ酸ナトリウム水溶液5mlを添加してpH10.5に調整し、100ppmFmoc−Cl((9H−Fluoren−9−ylmethoxy)carbonyl Chloride)のアセトニトリル溶液2mlを添加し、室温で15分間静置し、Fmoc誘導体を含む反応液を形成した。反応液を、C18カラム(GL Sciences社製;容量1g/6ml)にアプライし、アセトニトリル5ml、1%ギ酸水溶液5mlを移動相として無機塩類を除去した。次いで、1%ギ酸含有アセトニトリル溶液5mlでFmoc誘導体を溶出し、流出液を蒸発乾固した。
蒸発乾固した試料を、LC/MS用溶媒(0.1%ギ酸水溶液:0.1%ギ酸アセトニトリル=8:2)1mlに溶解し、LC/MS用試料を調製した。LC/MS解析は以下の条件で行った。
カラム:ACQUITY UPLC BEHC18(2.1×100mm、1.7μm、Waters社製)
移動相:A:0.1%ギ酸水溶液、B:0.1%ギ酸アセトニトリル溶液
グラジエント:A/B:80/20→40/60(8分)→10/90(10分)→2/98(11分)→2/98(12分)→80/20(12.10分)
カラム温度:40℃、
流速:0.4ml/分
注入量:5μl
イオンモード:Electrospray Positive
キャピラリー電圧:2.0kV
エクストラクター電圧:3V
RFレンズ 電圧:2.5V
ソース温度:150℃
デソルベーション温度:400℃
コーン/デソルベーション ガス流量:50/800 L/Hr
MS/ドータースキャンレンジ:m/z150〜1200
コーン電圧:15〜20V
コリジョンエネジー:15〜25eV
RPMI1640培地(100U/mlペニシリン(シグマ)、100μg/mlストレプトマイシン(シグマ)/DMEM培地(シグマ))を対照培地とし、対照培地を調製する際に使用した溶解液の一部を実施例1で製造した細胞培養用溶液に代え、細胞培養用溶液を0.2重量%含有する細胞培養用溶液添加培地を調製した。
上記対照培地で培養したHaCaT−SV40、およびMCF−7細胞を、10,000細胞/cm2濃度で24ウェルプレートに播種し、37℃、0.5%二酸化炭素の条件で一晩培養し、次いでPBSで3回洗浄した。
各ウェルに対照培地、または細胞培養用溶液添加培地を0.5ml加え、48時間培養した。培養後に、0.5mg/mlのMTT試薬(シグマ、5mg/ml/PBS)を50μl/ウェルとなるよう加え、1時間培養した。次いで、培地を除去し、DMSO(Wako)を400μl/ウェル添加し、Abs570nm、ref650nm(Infinite M200マイクロプレートリーダー、テカンジャパン)で吸光度を測定した。対照培地を使用した場合のMTT還元率(%)を100%として細胞培養用溶液添加培地を使用した場合のMTT還元率(%)を算出した。結果を図2に示す。0.2重量%の添加によりHaCaTおよびMCF7の双方でMTT還元率(%)が100%を越え、生細胞数の増加が観察された。
RPMI1640培地(100U/mlペニシリン(シグマ)、100μg/mlストレプトマイシン(シグマ)/DMEM培地(シグマ))を対照培地とし、対照培地を調製する際に使用した溶解液の一部を実施例1で製造した細胞培養用溶液に代え、細胞培養用溶液を0.2重量%含有する細胞培養用溶液含有培地を調製した。また、陽性対照として実施例1の細胞培養用溶液に代えてLPSを含む深層海洋水を添加してLPS含有培地を調製した。なお、LPSを含む深層海洋水は、深層海洋水から、含まれる成分の50kDa超を限外ろ過膜により回収した抽出物である。
各ウェルをPBSで2回洗浄し、対照培地を加えた1ウェルと細胞培養用溶液含有培地を加えた1ウェルに440μMの過酸化水素(Wako)/FBS不含DMEM培地1mlを添加して2時間培養した。次いで、PBSで3回洗浄した後、培地1ml/ウェル中で一晩培養した。
Claims (6)
- 海洋深層水から得たニガリにアルカリ金属の炭酸塩を添加した後沈殿物を除去してニガリ由来Mg除去液を調製する工程と、前記ニガリ由来Mg除去液に炭素数1〜5のアルコールを添加して析出物を除去してニガリ由来アルコール不溶性物質除去液を調製する工程と、前記ニガリ由来アルコール不溶性物質除去液を除菌する工程とを含むことを特徴とする、細胞培養用溶液の製造方法。
- 前記ニガリは、海洋深層水の天然製塩時に得る天然系ニガリ、海洋深層水をイオン交換膜電気透析法により分離した濃塩水から得るイオン交換膜電気透析法系ニガリ、海洋深層水を逆浸透膜装置により分離した濃縮海水から得る逆浸透膜系ニガリのいずれかである、請求項1記載の細胞培養用溶液の製造方法。
- 海洋深層水の天然系ニガリであって、マグネシウムおよびアルコール不溶性物質が除去された、セリン/プロリンのモル比が5〜50であり、プロリン含有量が150〜500nMである細胞培養用溶液。
- 培養培地基剤と、請求項3記載の細胞培養用溶液とを含む、液体培地。
- 前記培養培地基剤が、D−MEM、E−MEM、G−MEM、RPMI−1640のいずれかである、請求項4記載の液体培地。
- 請求項3記載の細胞培養用溶液と、海洋深層水とを含む、浸透圧200〜400mOsm/Lの、細胞培養用処理液。
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