JPH025851A - 細胞培養方法とその装置 - Google Patents

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） 本発明は接着性細胞を効率的に増殖培養し、更に大量培
養槽へと前記細胞を移送して培養し生理活性物質を産生
させる細胞培養方法とその装置に関するものである。

（従来の技術） 従来接着性細胞培養方法としては単槽培養槽内において
細胞増殖させて目的物質をうる方法が知られている。

原始的にはローラビンやマルチトレ一方式などがあり大
量培養の一手段として近年量もポピユラーなのはマイク
ロキャリアを利用した培養方法である。

例えば培養槽内に、内部に邪魔板を取り付けた垂直筒状
体を設け、これを培地を抜き出す導管に連結することに
より、所望量の培地を長期間安定に循環させることをね
らった特開昭５７−５６９０号等は効率培養の例である
。同様の例として細胞が不透過で栄養分は透過する壁膜
をもつ多数の中空糸からなるユニットの両端又は一端に
、細胞培養液の流出入口を設けてサスペンション培養で
大量かつ高密度の培養が可能とした細胞培養装置からな
る特開昭６０−１６８３７９号や、槽の上部に新しい培
地の供給口をその底部にフィルターを設け、これの下方
に古い培地の排出口を、上方の近辺には攪拌翼を備え細
胞培養を大規模かつ高密度にできるサスペンション型培
養槽からなる特開昭６０−２５９１７９号等がある。

（発明が解決しようとする課題） 以上のような従来技術においては培養槽容積を大きくす
ることでしかその培養能力をあげることができず、しか
も培養槽容積が大きい中で細胞を初期段階から増殖させ
て行くことは大量な培地の循環や培地の管理等に問題が
生じかつ時間がかかった。

とくに、細胞培養によって生理活性物質を産生させる時
、細胞を増殖させる培地では、その成分が異なり、大容
量培養槽ではとくに増殖用培地の無駄が生じることとな
っているのが現状である。

本発明は以上の問題点に鑑み、初期段階の細胞増殖と目
的物質産生のための細胞培養を異なる培養槽間で行なう
ことのできる効率的な培養方法とその装置をうろことを
目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 以上のような目的を達成するために本発明では次のよう
な解決手段を講するものである。

すなわち、小型の前段培養槽で接着性細胞の増殖培養を
行ない、次いでこの増殖された細胞を固定化担体かＣ−
３１離したのち中間庁溜槽で調整された培地の一部を供
給し細胞懸濁液を得、この得られた細胞懸濁液を中間貯
溜槽へ回収して貯溜し、ここで細胞分布を均一化したの
ち、この貯溜内の細胞懸濁液を随時必要に応じてセラミ
ンクを主成分とする固定化担体が充填された培養器へ移
送し、該固定化担体に細胞を接着させてさらに増殖培養
を行なった後、生理活性物質産生培地にて生理活性物質
を産生させることを特徴とした細胞培養方法である。

以上のような方法を実施するための装置としては、小型
の前段培養槽とセラミックを主成分とする固定化担体の
充填された培養器との間に、小型の前段培養槽に細胞増
殖用培地を循環し調整すると共に、細胞増殖後はセラミ
ックスを主成分とする固定化担体の充填された培養器へ
、細胞懸濁液を供給するための培地を調整する培地調整
用中間貯溜槽を設けた細胞培養装置である。

そして小型の前段培養槽で培養した細胞を剥離させて細
胞懸濁液を作り、これをセラミックを主成分とする固定
化担体の充填された培養器へ移送するとき、細胞懸濁液
を培養器の上下両方から供給して固定化担体への細胞の
接着が均等に行われるようにし、かつセラミックを主成
分とする固定化担体の充填された培養器の培地を循環し
、培地の養分やガス調整を行なう培地調整槽を培養器に
設けたことを特徴とするものである。

なお、小型の前段培養器としては、マイクロキャリア式
培養槽を使用することが次段の大量培養器への細胞をで
きるだけ多数供給する方法として最良である。

（作　用） 本発明によれば小型の前段培養槽で接着性細胞の初期培
養が行われる。次いでこの増殖された細胞は固定化担体
から常法により剥離し、中間貯溜槽に予め仕込まれた培
地の一部を供給して細胞懸濁液が作られる。この細胞懸
濁液は中間貯溜槽へ送られてここで一時的に貯溜され細
胞分布が均一化される。この中間貯溜槽に貯溜された細
胞懸濁液は次のセラミックを主成分とする固定化担体が
充填された培養器へ、培養器での作業状態に応じて移送
され、培養器において固定化担体に細胞を接着させて大
量培養を行ない、次いで生理活性物質産生培地に切り換
えてこれを培養器に循環させて生理活性物質を産生させ
るもので、初期段階の細胞増殖と、目的物質産生のため
の細胞培養を異なる培養槽内で行なうことができる。

ここで中間貯溜槽の大きな役目は次のようである。すな
わち、小型の培養槽で細胞の増殖中は増殖培地の調整槽
として培地を循環調整しており、増殖の終了時は一旦循
環が停止されて、次段の大量培養槽へ送る培地量の調整
がされる。

この調整された培地の一部は、培地が抜かれ洗浄し細胞
を剥離させたのちの小型培養槽へ供給されて細胞懸濁液
が得られ、この得られた細胞懸濁液は中間貯溜槽へ回収
されて、次段の大型培養槽への必要供給量の均一な調整
された細胞懸濁液が得られる。かかる工程のため中間貯
溜槽が必要なのである。

この、小型培養器における細胞剥離は常法で良いが一例
を詳しく説明すると、細胞増殖完了後、培地循環を停止
して小型培養器内の培地を抜き、ホスフェイトバッフア
サリン（ＰＢＳ）にて洗浄し、トリプシン又はコラゲナ
ーゼを供給して細胞を剥離する。しかし、トリプシン又
はコラゲナーゼが長時間に細胞と接触していると細胞が
死滅するため、トリプシン又はコラゲナーゼを失活させ
るために、トリプシンインヒビタの入った培地を供給し
て細胞浮遊の細胞懸濁液を得る。このトリプシンインヒ
ビタは、無血清培養でない時は、血清の入った培地によ
って代用される。血清中にはトリプシンインヒビタが存
在する。

また、細胞は長時間浮遊状態にあると、活動停止や細胞
同志の付着が見られるため、すみやかに固定化担体へ移
してやる必要があり、中間貯溜槽では、−時的な調整の
ための貯溜にすぎない。

又それぞれの培養槽には培地の調整槽が必要であり、こ
れは培地循環においてＰＩ３温度、養分の調整を行なう
ためのものであり、養分の供給は図示されない貯溜槽よ
り行われる。

（実施例） 以下図面にもとすいて説明するが、小型の培養槽として
はマイクロキャリア培養槽が最適であるのでこれを例と
して説明する。

（１）はマイクロキャリア培養槽であってここでマイク
ロキャリア培養法による接着性細胞の増殖培養が行われ
る。

（２）はこのマイクロキャリア培養槽（１）に養分を供
給する養分貯槽である。

マイクロキャリア培養槽（１）では初期培養で増殖され
た細胞を常法にてマイクロキャリアから剥離して細胞懸
濁液が作られる。この細胞懸濁液はパイプ（１３）で中
間貯溜槽（３）へ移送される。ここで細胞懸濁液は一時
貯溜され細胞分布が均一化される。

（４）はセラミック担体を充填した大量培養器で、前記
した細胞懸濁液貯溜槽（３）から細胞懸濁液がパイプ（
１４）　（１５）からポンプ（１７）で、培養器（４）
の上方パイプ（６）と下方の供給パイプ（７）をへて、
セラミック層（５）に供給され、セラミックからなる固
定化担体への細胞の接着が均等となるように分散供給さ
れる。この時の細胞懸濁液の量は、次のセラミック担体
を充填した大量培養器内のセラミック量より多すぎると
セラミック上に均一に接着されなくなり、又少な（でも
全セラミックを有効に利用できないことから、予め中間
貯溜槽での培地調整の段階で適正量を調整しておく必要
がある。

（８）は培地調整槽で、培養器（４）での培地を循環せ
しめ培地の養分やガス調整を行なう。

以上の他、図示してないが培養器（４）へ生理活性物質
産生用培地を送るタンクがある。

したがって培養器（４）には中間貯溜槽（３）から細胞
懸濁液がセラミック層（５）に上下から供給されてセラ
ミックに均等に細胞が付着され、次いで増殖用培地がポ
ンプ（９）によって培地調整槽（８）から供給されて接
着性細胞が増殖培養される。この場合、培地調整槽（８
）からポンプ（９）で培地がパイプ（７）で培養器（４
）に送られ逆ロート体（６ａ）パイプ（６）（１６）を
介して槽（８）にかえる循環が行われ、液面制御で連動
するエア弁（１２）を制御してエアロ（１１）からのエ
アの加圧により培養器内の液面が逆ロート体（６ａ）の
近くに維持される。

この増殖用培地を用いた培地循環で所定細胞数に増殖後
、図示しないタンクからの生理活性物質産生用培地に切
り替えられて、培養器（４）に送られ生理活性物質が産
生された培地はライン（１０）から回収されカラムを使
用して生理活性物質を溶出させることになる。

しかして生理活性物質が回収し終わると、再び細胞懸濁
液中間貯溜槽（３）から懸濁液が培養器（４）に供給さ
れて細胞が培養される。

したがって初期段階の細胞増殖はマイクロキャリア培養
槽（１）で行われ、目的物質産生のための細胞培養は培
養器（４）で行われることとなり、これらの培養が中間
貯溜槽を通じて異なる培養槽間でおこなわれることとな
って効率的な培養を行なうことができる。

（発明の効果） 本発明によれば、初期段階における細胞増殖と目的物質
産生のための培養とが異なる培養槽間で行われるので細
胞の増殖培養を効率的に行える。

つまり目的物質を産生しながら、必要な時期がきた時に
次の産生に必要な細胞を前段培養槽で増殖させておくこ
とができる。

すなわち、前段培養器における細胞増殖が効率的に行え
るよう細胞数を確認しておくことができ、増殖用培地の
供給時間を最小限にできることで無駄がなく、かつ生理
活性物質産生用培地への変更が従来の単槽培養よりも早
く行えるため培養時間の短縮化が図れる。このことは、
細胞寿命が短期であることから重要な効率化につながる
。

又、固定化担体への懸濁液の供給を培養器において上下
から行なうことにより、固定化担体への細胞の接着を均
等かつ効果的に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のフ （１）　　・・・・・ （２）・・・・・ （３）・・・・・ （４）・・・・・ （５）・・・・・ （６）（７）　・・・ （８）・・・・・ （９）・・・・・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）小型の前段培養槽で接着性細胞の増殖培養を行な
   い、次いでこの増殖された細胞を固定化担体から剥離し
   たのち中間貯溜槽で調節された培地の一部を供給し細胞
   懸濁液を得、この得られた細胞懸濁液を中間貯溜槽へ回
   収して貯溜し、ここで細胞の分布を均一化したのち、こ
   の貯溜槽内の細胞懸濁液を随時必要に応じてセラミック
   を主成分とする固定化担体が充填された培養器へ移送し
   、該固定化担体に細胞を接着させてさらに増殖培養を行
   なった後、生理活性物質産生培地にて生理活性物質を産
   生させることを特徴とする細胞培養方法。 （２）小型の前段培養槽がマイクロキャリア槽である請
   求項（１）記載の細胞培養方法。（３）小型の前段培養
   槽で増殖培養した細胞を剥離させて細胞懸濁液を作り、
   これをセラミックを主成分とする固定化担体の充填され
   た培養器へ移送するとき該細胞懸濁液を培養器の上下両
   方から供給して固定化担体への細胞の接着が均等となる
   ようにした請求項（１）（２）記載の細胞培養方法。 （４）小型の前段培養槽とセラミックスを主成分とする
   固定化担体の充填された培養器との間に、小型の前段培
   養槽に細胞増殖用培地を循環し調節すると共に細胞増殖
   後はセラミックスを主成分とする固定化担体の充填され
   ている培養器へ細胞懸濁液を供給するための培地を調節
   する培地調整用中間貯溜槽を設けた細胞培養装置。 （５）セラミックを主成分とする固定化担体の充填され
   た培養器の培地を循環し培養器の培地の養分やガス調整
   を行なう培地調整槽を前記培養器に連結してなる請求項
   （４）の細胞培養装置。 （６）小型の前段培養槽が、マイクロキャリア培養槽槽
   である請求項（４）（５）の何れかに記載の細胞培養装
   置。