JPH02255079A

JPH02255079A - 細胞培養装置

Info

Publication number: JPH02255079A
Application number: JP1079908A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hamazaki; 勇二濱崎; Takashi Ikegami; 池上　孝; Rintaro Yamamoto; 林太郎山本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1990-10-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、細胞培養装置、特に、細胞を培養液中で培養
するための細胞培養装置に関する。

〔従来の技術およびその課題〕

たとえば、癌患者に対する治療法として、ＣＴＬ　（Ｃ
ｉｔｅ　Ｔｏｘｉｃ　Ｌｙｍｐｈｏｃｙｔｅ）療法が知
られている。

この治療法は、癌患者からリンパ球を取り出し、体外で
リンパ球に対し癌組織を認識させるとともに刺激して活
性を与え、癌に対し特異的に作用するリンパ球を得るこ
とにより、そのリンパ球によって癌の治療を行うもので
ある。

ここで、ＣＴＬ療法の概略を説明する。まず、癌患者か
らＴセル（リンパ球）を取り出し、そのＴセルに対しＴ
セル（リンパ球）が分泌する物質であるインターロイキ
ン（ＩＬ）２と、癌抗原とを作用させる。この状態で、
Ｔセルを培養することにより、癌に特異的に効く活性の
あるＣ　Ｔ　Ｌを得ることができる。得られたＣＴＬを
再び癌患者に戻せば、体内に入ったＣ　Ｔ　Ｌが癌細胞
に作用して、癌を抑制する。

上述のＣＴＬを培養する際には、グルコースや無機物質
等の低分子を含む基本培地と、血清、ＩＬ２及び癌抗原
とを用いる。この場合、基本培地は低価であるが、血清
やＩＬ２は極めて高価である。したがって、後者の高価
な物質をできるだけ有効に使用することが、ＣＴＬ療法
において望まれる。

そこで、リンパ球の培養に使用される装置として、第３
図に示すようなバッチ式培養装置がすでに知られている
。第３図において、３７°Ｃに温度制御された培養室５
１内には、矢印方向に回転する回転部５２が配置されて
いる。回転部５２には、培養バッグ５３が取り付けられ
、回転部５２が回転することによって培養バッグ５３内
の液体が攪拌されるようになっている。培養バッグ５３
は、外側の樹脂バッグ５４と、樹脂バック５４内に収納
された隔膜バッグ５５とを備えている。樹脂バッグ５４
内には、基本培地が収納されており、樹脂バッグ５４の
一辺に多数設けられた入替え口５６を通じて樹脂バッグ
５４内の基本培地が入替え得るようになっている。隔膜
バッグ５５内には、リンパ球（Ｔセル）の他に、血清、
ＩＬ２及び癌抗原が収納されている。なお、基本培地は
隔膜バッグ５５を構成する隔膜を通過し得る。

第３図のバッチ式細胞培養装置では、培養時間を経るに
つれ、基本培地のたとえばグルコースが乳酸に変化して
ＰＨが低下する等、基本培地が変質する。そこで、３〜
４日ごとに培養を一旦停止し、入替え口５６を通じて培
養バッグ５３内の基本培地を入れ替える必要がある。と
ころが、この入替えの際に、培養バッグ５３内に雑菌が
入り込む恐れがある。そこで、培養バング５３に入れ替
え口５６を多数設け、１度使用した入れ替え口を再び使
用しないこととしているが、それでもなお基本培地入替
えの際に雑菌が入る可能性がある。

一方、細胞培養装置として、第４図に示すような循環式
のものも知られている。第４図の循環式細胞培養装置で
は、培養槽６１内にリンパ球、基本培地、ＩＬ２その他
の物質が貯留されている。

培養槽６１には、循環経路６２．６３を介して、フィル
ター６４が接続されている。フィルター６４内には、分
離膜６５が配置されており、培養液中の老廃物を分離膜
６５を通じて外部に排出するようになっている。

この場合には、培養槽６１内に一人の患者骨の一リンパ球しか収容できないため、培養効率が悪い。

また、基本培地のみならずリンパ球やＩＬ２も循環する
構成であるため、ロスが生じやすい。

本発明の目的は、培養液交換の手間が省けかつ交換時の
コンタミネーションの恐れもなく、しかも高価な物質の
ロスがなくかつ複数種の細胞を同時に培養することも可
能な細胞培養装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る細胞培養装置は、細胞を培養液中で培養す
るための装置である。この装置は、細胞と第１の溶液と
を収容する第１の室と、第２の溶液を収容する第２の室
と、第１の室と第２の室との間に配置された隔膜と、第
２の溶液を貯留する貯留部と、第２の溶液を第２の室と
貯留部との間で連続的に交換する交換手段とを備えてい
る。なお、前記隔膜は、第２の溶液が通過し得る膜であ
る。

〔作用〕

本発明に係る細胞培養装置では、培養対象となる細胞と
第１の溶液（たとえば高価な溶液）とが第１の室に収容
される。一方、第２の溶液（たとえば低価な溶液）が第
２の室に収容される。第２の溶液は、隔膜を通じて第１
の室と第２の室との間で交換される。これにより、細胞
は、第１の溶液と第２の溶液とによって、第１の室内で
培養される。

一方、第２の溶液は、第２の室と貯留部との間で連続的
に交換される。したがって、第２の溶液を交換する手間
が省ける。また、培養液交換の隙のコンタミネーション
の問題も解消される。さらに、第１の溶液は、細胞が収
容される第１の室内に収納されており、外部の経路を循
環することはないので、第１の溶液のロスは防止できる
。さらに、この場合には、第２の溶液の貯留部及び交換
手段を共通化することにより、複数種の細胞を同時に培
養することも容易である。

〔実施例〕

本発明に係る細胞培養装置の概略を第１図に示す。

この細胞培養装置は、培養室１と、培養室１側に接続さ
れた培地調整槽２及び−時貯留槽３と、培地調整槽２に
連結された新鮮培地タンク４と、−時貯留槽３に連結さ
れた回収培地タンク５とを主として有している。

前記培養室１は、温度制御可能なりリーンベンチタイプ
のものであり、たとえば３７°Ｃに培養部６内の温度が
設定されている。培養部６には、図示しないフィルター
を通過してきた浄化空気が僅かな高圧状態で導入されて
おり、これによって培養部６内は無菌状態に維持されて
いる。また、培養室１は、揺動装置（図示せず）を有し
ており、培養部６内に配置された複数の培養ノ〈・ング
７が矢印方向に揺動され得るようになっている。

培養バッグ７は、第２図に示すように、可撓性樹脂から
なる袋状の樹脂バッグ８と、樹脂バッグ８内に収納され
た隔膜バッグ９とを備えている。

樹脂バッグ８の一辺には、その両端部に培地導入口１０
と、培地排出口１１とが形成されてし）る。

また、隔膜バッグ９は、その−辺の中央部に内容物取扱
口１２を有している。口１２は、樹脂バッグ８を貫通し
て外部に導出されている。なお、培地導入口１０は、後
述するパイプに連結され、それによって新たな培地が樹
脂バッグ８内に導入される。また、培地排出口１１は、
後述するパイプに連結され、これによって樹脂バッグ８
内の培地が外部に排出される。また、取扱口１２は、通
常閉じられており、隔膜バッグ９内へリンパ球等を導入
したり、バッグ９からそれらを取り出したりする際に使
用される。

前記培地調整槽２には、培養室１の各培養バッグ７の培
地導入口１０に連結された培地導入パイプ１３が接続さ
れている。培養室１外において各培地導入パイプ１３の
途中には、扱きポンプ１４がそれぞれ設置されており、
この扱きポンプ１４によって培地調整槽２から培養バッ
グ７へ培養液が搬送されるようになっている。培地調整
槽２内には、培養バッグ７に供給するための基本培地１
５が貯留されている。

基本培地１５の状態を検知するため、培地調整槽２には
、温度センサ１６、ｐＨセンサ１７、ＤＯセンサ１８及
びグルコースセンサ１９が設けられている。温度センサ
１６は、基本培地１５の温度を検出し、図示しないヒー
タによる基本培地１５の温度調整を制御するためのもの
である。たとえば、温度制御センサ１６による検出に基
づき、基本培地１５は３７°Ｃの温度に設定される。こ
れによって、培地調整槽２から培養バッグ７内に基本培
地１５が導入されても、培養バッグ７内の温度は一定に
保たれる。ｐＨセンサ１７は、培地調整槽２内の基本培
地１５のｐＨを制御するためのものである。基本培地１
５は、所望のｐＨよりも僅かにアルカリ側にあらかじめ
設定されている。

そこで、ｐＨセンサ１７による検出結果に基づいて、図
示しない二酸化炭素供給装置が基本培地１５内に二酸化
炭素を供給し、これによって基本培地１５が所望のｐＨ
を有するよ・うに制御される。

Ｄｏセンサ１８は、培地調整槽２内の基本培地１５の容
存酸素濃度を検出するためのものである。

このＤＯセンサ１８の検出結果に基づいて、図示しない
酸素供給装置が基本培地１５に酸素を供給し、所望の酸
素濃度となるように制御する。さらに、グルコースセン
サ１９は、培地調整槽２内の基本培地１５のグルコース
濃度を調整するためのものである。グルコースセンサ１
９に基づく基本培地１５のグルコース濃度が所望値より
も低ければ、図示しないグルコース供給装置によって基
本培地１５にグルコースが供給される。

培地調整槽２には、また、前記新鮮培地タンク４がパイ
プ２０を介して連結されている。パイプ２０は、途中に
扱きポンプ２１を有しており、これによって新鮮培地タ
ンク４から新鮮な基本培地が培地調整槽２に供給され得
るようになっている。

前記−時貯留槽３は、培養バッグ７の培地排出口１１に
それぞれ連結された培地排出パイプ２２が連結されてい
る。この−時貯留槽３は、後述する培地回収動作におい
て、バッファの役目をする。

なお、培地排出パイプ２２の途中には、前記扱きポンプ
１４が設けられており、これによって培養バッグ７から
一時貯留槽３へ基本培地１５が搬送＝９されるようになっている。なお、各対の培地導入パイプ
１３と培地排出パイプ２２とには、共通の扱きポンプ１
４が配置されている。したがって、扱きポンプ１４を動
作させれば、培養バッグ７への基本培地１５の導入及び
排出を１度に同量行うことができる。

前記回収培地タンク５には、パイプ２５を介してフィル
ター２６が接続されている。パイプ２６の途中には、扱
きポンプ２７が設けられており、これによってフィルタ
ー２６から回収培地タンク５へ回収されるべき培地が搬
送されるようになっている。フィルター２６内には、基
本培地１５内の老廃物だけを回収するための隔膜２８が
設けられている。この隔膜２８によってフィルター２６
内は２室に分離され、一方の室には前記パイプ２５が連
通している。他方の室には、パイプ２９を介して一時貯
留槽３が連結されている。パイプ２９の途中には、扱き
ポンプ３０が設けられており、これによって−時貯留槽
３からフィルター２６へ基本培地１５を搬送するように
なっている。また、当該他方の室には、パイプ３１を介
して培地調整槽２が連結されている。すなわち、フィル
ター２６で老廃物が除去された基本培地１５は、再び培
地調整槽２内に戻されるようになっている。

なお、隔膜バッグ９の材質及び隔膜２８の材質としては
、分隔条件に応じて、メンブレン膜、限外濾過膜、逆浸
透膜等を適宜使用することができる。

次に、上述の実施例の使用方法及びその動作を説明する
。

第１図の状態では、培養室１内に培養バッグ７が４個配
置されている。培養バッグ７の隔膜バッグ９内には、た
とえば癌患者のＴセル（リンパ球）や高価な血清、ＩＬ
２等が収納されている。

隔膜バッグ９にそれらの物質を導入する際には、取扱口
１２（第２図）が使用される。一方、培地導入口１０か
ら基本培地１５が樹脂バッグ８内に導入されている。樹
脂バッグ８内に導入された基本培地１５は、隔膜バッグ
９の膜壁を通過してバッグ９内に入り、細胞培養の養分
として使用される。また、隔膜バッグ９内で生じた老廃
物質は、膜壁を通り隔膜バッグ９外に排出される。この
隔膜を通じた物質交換は、濃度勾配による拡散現象に基
づいて行われる。樹脂バッグ８内の基本培地１５は、培
地排出口１１を通じて一時貯留槽３に排出される。

一時貯留槽３内に一旦貯留された基本培地１５は、フィ
ルター２６で濾過され、老廃物が除去される。分離され
た老廃物は回収培地タンク５内に回収される。また、フ
ィルター２６で老廃物が除去された基本培地１５は、培
地調整槽２に戻される。

培地調整槽２内では、温度センサ１６．ｐＨセンサ１７
．Ｄｏセンサ１８及びグルコースセンサ１９による検出
結果に基づいて基本培地１５の状態が制御される。また
、必要に応じ、新鮮培地タンク４から新鮮な基本培地１
５が培地調整槽２内に導入される。所定の状態に制御さ
れた基本培地１５は、パイプ１３を通じて培養バッグ７
内に導入される。

二のように、培養バッグ７内の基本培地１５は、自動的
に循環させられるので、培養バッグ７内の基本培地を人
手によって入れ替える必要はなくなる。また、人手によ
る基本培地１５の入替え時に雑菌が混入する恐れはない
。一方、安価な基本培地１５だけを循環させ、高価なＩ
Ｌ２等を隔膜バッグ９内に閉じ込めておくので、高価な
物質のロスが防止できる。さらに、培地調整槽２等の槽
を多く設けることなく、多数の培養バッグ７を１度に使
用することができるので、培養効率が高まる。

また、各培養バッグ７にそれぞれ異なった癌患者のリン
パ球を入れて培養することにより、同時に多数の患者の
治療を進めることもできる。

培養バッグ７内への細胞培養が順調に行われているか否
かをチエツクする場合には、取扱口１２から培養液をサ
ンプリングする。この場合には、培養室１がクリーンベ
ンチタイプであるので、雑菌の混入を容易に防止するこ
とができる。

なお、比較的低分子でしかも他種の細胞に悪影響を及ぼ
す物質が老廃物として排出されるときには、フィルター
２６等を含む循環経路を省略してもよい。この場合には
、培養バッグ７から排出されてきた基本培地１５は、循
環使用されることなく、回収培地クンク５に回収される
。

前記実施例ではリンパ球の場合について説明したが、そ
れに限られることはなく、種々の細胞培養に本発明を採
用することができる。

〔発明の効果〕

本発明に係る細胞培養装置では、上述のように、第１及
び第２の室、隔膜、貯留部及び交換手段を設けたので、
第１の溶液の交換の手間が省けるばかりでなく、溶液交
換の際のコンタミネーションの恐れも解消される。しか
も、第２の溶液は循環しないので、第２の溶液の循環に
よるロスが防止され、しかも複数種あるいは複数性体の
細胞の培養を同時に行うことも容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成図、第２図は培養
バッグの斜視図、第３図及び第４図はそれぞれ別の従来
例の概略構成図である。 ■・・・培養室、２・・・培地調整槽、７・・・培養バ
ッグ、８・・・樹脂バッグ、９・・・隔膜バッグ、１４
・・・扱きポンプ。 τ１）３図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）細胞を培養液中で培養するための細胞培養装置で
あって、前記細胞と第１の溶液とを収容する第１の室と、第２の
溶液を収容する第２の室と、前記第１の室と第２の室との間に配置されかつ前記第２
の溶液が通過し得る隔膜と、前記第２の溶液を貯留する貯留部と、前記第２の溶液を前記第２の室と前記貯留部との間で連
続的に交換する交換手段と、を備えた細胞培養装置。