JP7192892B2 - 細胞シートの製造方法 - Google Patents
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Description
上記細胞シートの製造方法において、前記細胞シートを形成することは、前記細胞を培養して培養細胞を作製することと、前記培養細胞を、少なくとも1層の被覆膜層からなる接着膜で被覆することと、前記被覆された培養細胞を前記細胞シート形成部材の前記表面に播種することと、前記被覆された培養細胞を培養して前記接着膜によって互いに接着させて、前記配向性を有する前記細胞の三次元組織を形成することと、を含んでいてもよい。
上記細胞シートの製造方法において、前記細胞シートは、前記細胞シート形成部材から厚み方向に離れるほど、崩れた層構造を有する細胞で形成されていてもよい。
上記細胞シートの製造方法において、前記細胞シート形成部材において培養される細胞は、筋芽細胞、線維芽細胞、および、心筋細胞からなる群から選ばれた少なくとも1種であってよい。
上記細胞シートの製造方法において、前記平坦部は、凸部の頂面であり、前記凹凸部は、相互に隣り合う前記平坦部に挟まれた凹部と、前記凹部の底面に設けられた複数の凸部とを備えていてよい。
上記細胞シートにおいて、前記細胞は、前記細胞の伸長方向が特定方向である第1方向に対して、前記第1方向に交差する第2方向に傾いた配向性を有していてよい。
上記細胞シートにおいて、前記細胞シートは、前記細胞シートの第1面から前記第1面と対向する第2面に近づくほど崩れた層構造を有する細胞で形成されていてよい。
図1(a)に示すように、細胞シート形成部材100は、例えば、シャーレの培養皿110に配置されるシート材である。細胞シート形成部材100は、培養皿110に載置されるものであってもよいし、シャーレを直接加工して設けるものであってもよい。シャーレに直接加工して設ける場合、細胞シート形成部材100は、例えばシャーレを射出成型して賦形される。シャーレは、培養皿110と蓋120とに囲まれた空間に細胞懸濁液を保持する。細胞懸濁液に含まれる細胞の一例は、筋芽細胞、線維芽細胞、心筋細胞である。
(B)凸部141の直径:凸部141のピッチの50%以上100%以下
各平坦部130の第2方向(短辺方向)での長さは、平坦部130の幅である。また、相互に隣り合う平坦部130間の第2方向(短辺方向)での長さは、凹凸部140の幅である。
(D)凹凸部140の幅:10μm以上50μm以下
図1(d)に示すように、凹凸部140は、相互に隣り合う凸部141、および、平坦部130とそれに隣接する凸部141との間に、凹部142を備えても良い。複数の凸部141が凹凸部140に点在するため、凸部141間の空間である凹部142は、凹凸部140において、第1方向、および、第2方向に連なる。
(F)凸部141の高さ:50nm以上5μm以下
(G)凸部141のアスペクト比:0.1以上10以下
そして、上記(A)および(B)を満たす構成であれば、平坦部130に対する接着が優勢である細胞であれ、凹凸部140に対する接着が優勢である細胞であれ、一方の構造体に対して細胞が優先的に接着し、他方の構造体に対する接着の劣勢と相まって、双方の構造体の延在方向である第1方向に、細胞の伸長方向が揃えられる。結果として、表面111に沿った二次元方向に広がる細胞シートにおいて、細胞の伸長方向を一次元方向に揃えること、すなわち、細胞の配向性を向上させることが可能となる。そして、細胞シートは、培養細胞が一次元方向に揃った状態、すなわち配向性を有する状態で厚さ方向に積み上がって三次元組織を形成する。この際、一次元方向に延在した細胞に重なるように、一次元方向に延在した他の細胞が培養されるため、一次元方向に延在した細胞の大きさと形状は、第1方向のみならず、第2方向、および、第1方向と第2方向とに直交する方向において、区々となる。結果として、三次元組織では、第1方向に延在して第2方向で隣り合う細胞間が、当該細胞と同一種であるが当該細胞よりも小さく、かつ、第1方向に延在した他の細胞で埋められる。
次に、細胞シート形成部材の製造方法の一例について説明する。なお、以下の説明では、ナノインプリント法を用いて、細胞シート形成部材の表面111を、凹版150の転写によって形成する例を説明する。
次に、細胞シート形成部材100を用いて製造される細胞シートについて説明する。培養に当たっては、ここでは、細胞外マトリックスによるコーティング方法を用いる。
細胞懸濁液は、細胞接着第1成分を含有する第1溶液と第1成分と相互作用する細胞接着第2成分を含有する第2溶液とを交互にコーティングした培養細胞1を含んでいる。すなわち、図5(a)に示す培養細胞1は、接着膜2で被覆されている。接着膜2は、第1成分を含む第1膜2aと第2成分を含む第2膜2bとで構成されている(図5(b))。第1成分と第2成分との組み合わせは、例えば、インテグリンが結合するアルギニン-グリシン-アスパラギン酸(RGD)配列を含む高分子とRGD配列を含む高分子と相互作用をする高分子との組み合わせである。
先ず、培養細胞1を用意し、その表面全体を接着膜2で被覆して被覆細胞を作製する。具体的には、用意した培養細胞1を試験管に入れる。
<実施例1>
<細胞シート形成部材の作製>
先ず、細胞シート形成部材100の凹凸部140を転写によって形成するためのニッケル製凹版を作製した。次いで、ニッケル製凹版をスタンパとして用い、ナノインプリント法によって、ポリスチレンシートに凹凸部140を加工し、それによって、実施例1の細胞シート形成部材100を作製した。実施例1の細胞シート形成部材100における平坦部130は、第1方向に延びる形状を有し、かつ、細胞シート形成部材100の表面における全体で、第1方向と交差する第2方向に並び、各平坦部130の幅(第2方向での長さ)は10μmであった。各凹凸部140は、相互に隣り合う平坦部130の間を埋める複数の段差構造を備え、相互に隣り合う平坦部130間の第2方向での長さは10μmであり、凹凸部140における凸部141のピッチは300nmであった。凹凸部140における各凸部の高さはAFMを用いて測定し、凹部の底面から凸部の先端までの高さの平均は、446nmであった。また、凹部の底面から平坦部までの高さの平均は455nmであった。そして、実施例1の細胞シート形成部材100を、直径8.8mmの円形に裁断し、裁断後の細胞シート形成部材100にUV照射を行い、この滅菌処理を行った後に、細胞培養試験に使用した。
先ず、マウス由来の筋芽細胞(C2C12細胞、DSファーマバイオメディカル社製)を細胞培養用フラスコ(25cm2)で培養した。培養条件は、FBS(ウシ胎仔血清)10%添加したDMEM(ダルベッコ改変イーグル培地)を用い、37℃、5%CO2雰囲気下で行った。細胞の回収にはトリプシンを用い、定法に従い実施した。回収した細胞について血球計算版を用いて細胞数を計測した。
(1)配向性を有した三次元組織が構成された細胞シート10を製造することができる。
(3)細胞の伸長方向が第1方向に沿った配向性や、細胞の伸長方向が第1方向から若干の傾きを有した方向に沿った配向性をするように細胞を培養することができる。
(7)配向性を有した三次元組織は、生体に近い状態で細胞を培養するため、薬剤応答性などが生体に近いことが期待される。したがって、再生医寮における移植用組織においても効果を期待することができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・凸部141の有する形状は、円錐や角錐などの錐状、円柱や角柱などの柱状、円錐台や角錐台などの錐台状、および、半球状の何れか1種とすることが可能である。
・凹凸部140の有する形状は、第1方向に延びる直線状に限らず、第1方向に延びる折れ線状や、第1方向に延びる曲線状に変更することも可能である。
Claims (6)
- 細胞シートの製造方法であって、
前記細胞シートは、細胞シート形成部材の表面に形成されるものであり、
前記細胞シート形成部材において培養される細胞は、筋芽細胞、線維芽細胞、および、心筋細胞からなる群から選ばれた少なくとも1種であり、
前記表面は、第1方向に延びる形状を有し、かつ、前記表面の全体で前記第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の平坦部と、相互に隣り合う前記平坦部の間を埋める複数の段差構造を備える複数の凹凸部と、を備え、
前記段差構造は、凸部と凹部との何れか一方であり、
各凹凸部は、相互に隣り合う前記平坦部の間を埋める複数の前記段差構造を備え、前記段差構造は、100nm以上10μm以下のピッチを有し、
前記製造方法は、前記平坦部および前記凹凸部の何れか一方に対する接着が他方に対する接着よりも優勢である細胞を前記細胞シート形成部材の前記表面に接着させて、前記細胞シート形成部材の表面に、前記第1方向に配向性を有した細胞の三次元組織を備えた細胞シートを形成することを含む、
細胞シートの製造方法。 - 前記細胞シートを形成することは、
前記細胞を培養して培養細胞を作製することと、
前記培養細胞を、少なくとも1層の被覆膜層からなる接着膜で被覆することと、
前記被覆された培養細胞を前記細胞シート形成部材の前記表面に播種することと、
前記被覆された培養細胞を培養して前記接着膜によって互いに接着させて、前記配向性を有する前記細胞の三次元組織を形成することと、を含む、
請求項1に記載の細胞シートの製造方法。 - 前記細胞シートは、細胞の伸長方向が前記第1方向に対して前記第2方向に傾きを有している配向性を有した三次元組織を更に備える
請求項2に記載の細胞シートの製造方法。 - 前記細胞シートの前記細胞の間は、当該細胞と同一種類であり、当該細胞よりも小さく、かつ、前記第1方向に配向性を有した他の細胞で埋められている
請求項3に記載の細胞シートの製造方法。 - 前記細胞シートは、前記細胞シート形成部材から厚み方向に離れるほど、崩れた層構造を有する細胞で形成されている
請求項3または4に記載の細胞シートの製造方法。 - 前記平坦部は、凸部の頂面であり、
前記凹凸部は、相互に隣り合う前記平坦部に挟まれた凹部と、前記凹部の底面に設けられた複数の凸部とを備えている
請求項1ないし5のうち何れか1項に記載の細胞シートの製造方法。
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