JPH05168470A - Cell agglomerated body and sheet consisting of multiple kinds of cells and manufacture thereof - Google Patents

Cell agglomerated body and sheet consisting of multiple kinds of cells and manufacture thereof

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JPH05168470A
JPH05168470A JP3196593A JP19659391A JPH05168470A JP H05168470 A JPH05168470 A JP H05168470A JP 3196593 A JP3196593 A JP 3196593A JP 19659391 A JP19659391 A JP 19659391A JP H05168470 A JPH05168470 A JP H05168470A
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JP
Japan
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cell
cells
culture
substrate
sheet
Prior art date
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Application number
JP3196593A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Takezawa
俊明 竹澤
Yuichi Mori
森  有一
Manabu Yamazaki
学 山崎
Shizu Kubota
倭 窪田
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WR Grace and Co
Original Assignee
WR Grace and Co
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Publication date
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Publication of JPH05168470A publication Critical patent/JPH05168470A/en
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Abstract

PURPOSE: To obtain cell granules or cell sheets constructed with several kinds of cell types by constituting the granules or sheets with several kinds of cell types of controlled sizes and controlled cell composition.
CONSTITUTION: The objective cell granules or sheets are cell aggregates having multilayer structures and formed from several kinds of cell types by inoculating and culturing them in turns. Cell aggregates or their sheets constituted with several kinds of cell types having controlled size and controlled cell composition. This cell aggregates and sheets are useful as a medical product as a reinforcing material for living body repairing or restoration.
COPYRIGHT: (C)1993,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複数の細胞種からなる
細胞塊状体とシートおよびその製造法に関する。さらに
詳しくは、本発明は所望の大きさを有し、かつ所望の細
胞組成を有する複数の細胞種からなる細胞塊状体とシー
トに関する。本発明の細胞塊状体あるいはシートは、細
胞産生物を効率よく生産することができる点で有用であ
り、また生体組織の欠損部、病変部の修復用の補てつ物
や薬剤等の生体への効果を評価するためのシュミレータ
ーとして利用しうる点でも有用である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cell mass and a sheet composed of a plurality of cell types and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a cell aggregate and a sheet having a desired size and a plurality of cell types having a desired cell composition. INDUSTRIAL APPLICABILITY The cell mass or sheet of the present invention is useful in that it can efficiently produce a cell product, and is useful for a living body such as a prosthesis or drug for repairing a defective portion or a lesion portion of a living tissue. It is also useful in that it can be used as a simulator for evaluating the effect of.

【0002】[0002]

【従来の技術】生体の器官あるいは組織は、多くの種類
の細胞の集合体によって形成されており、その特異的機
能は異種細胞集合体間の相互作用によって発現しかつ制
御されていると考えられている。例えば、血管は内膜、
中膜、外膜からなっていて、内膜には一層の血管内皮細
胞、中膜には平滑筋細胞、そして外膜には線維芽細胞が
それぞれ存在している。各細胞からは種々のケミカルメ
ディエーターあるいはホルモンが分泌され、他の細胞の
機能を制御していることがわかっている。例えば、血管
内皮細胞からは平滑筋細胞を標的とするホルモンが分泌
され、平滑筋細胞の機能である収縮作用を抑制してい
る。また、線維芽細胞からは血管内皮細胞増殖因子が分
泌され、内皮細胞の増殖を促進している。
2. Description of the Related Art Organs or tissues of a living body are formed by many types of cell aggregates, and their specific functions are considered to be expressed and controlled by the interaction between heterogeneous cell aggregates. ing. For example, blood vessels are intima,
It consists of the media and adventitia, with one layer of vascular endothelial cells in the intima, smooth muscle cells in the media and fibroblasts in the adventitia. It is known that various cells secrete various chemical mediators or hormones and control the functions of other cells. For example, hormones targeting smooth muscle cells are secreted from vascular endothelial cells and suppress the contractile action which is a function of smooth muscle cells. In addition, vascular endothelial cell growth factor is secreted from fibroblasts to promote the proliferation of endothelial cells.

【0003】一方、皮膚は表皮層とその内側の真皮層か
ら構成されていて、それぞれの層は表皮細胞および線維
芽細胞からなっている。そして、線維芽細胞からは表皮
細胞の増殖分化を制御する因子が分泌され、表皮細胞か
らは線維芽細胞の増殖を促進する因子が分泌されてお
り、両細胞間の相互作用によって皮膚の機能が有効に制
御されていることが知られている。
On the other hand, the skin is composed of an epidermal layer and a dermis layer inside thereof, and each layer is composed of epidermal cells and fibroblasts. Then, fibroblasts secrete a factor that controls the proliferation and differentiation of epidermal cells, and epidermal cells secrete a factor that promotes the proliferation of fibroblasts. It is known to be effectively controlled.

【0004】肝臓もまた主体である肝細胞以外に類洞を
形成する内皮細胞、星細胞などから形成されており、そ
れぞれの細胞集合体が相互に密接な連絡を取り合うこと
によって肝機能を制御しているものと考えられている。
The liver is also formed from sinusoidal endothelial cells, stellate cells, etc. in addition to the main hepatocytes, and the respective cell aggregates control the liver function by mutual close contact with each other. It is believed that

【0005】従って、生体内で有している機能を維持し
ながら細胞を培養するには、1種類の細胞のみからなる
培養系によるよりも、生体内で共存している異種細胞を
含む共培養系による方が有利であると考えられている。
例えば、ランゲルハンス島細胞および線維芽細胞の共培
養系はランゲルハンス島細胞のみの培養系と比較してラ
ンゲルハンス島細胞からのインスリン分泌能が著しく増
加することが報告されている(Rabionovitch, A. et a
l., DIABETES (1979) 28: 1108)。また、肝細胞と線維
芽細胞の共培養系では、肝細胞のみの培養系と比較して
著しく肝細胞の寿命が延長することも報告されている
(吉里勝利、第4回初代培養肝細胞研究会抄録、(1988)
11)。
Therefore, for culturing cells while maintaining the functions possessed in the living body, a co-culture containing heterogeneous cells coexisting in the living body is more preferable than a culture system consisting of only one kind of cells. The system is believed to be more advantageous.
For example, it has been reported that a co-culture system of Langerhans islet cells and fibroblasts significantly increases insulin secretory capacity from Langerhans islet cells as compared with a culture system of Langerhans islet cells alone (Rabionovitch, A. et a.
l., DIABETES (1979) 28: 1108). It has also been reported that the co-culture system of hepatocytes and fibroblasts significantly prolongs the lifespan of hepatocytes compared with the culture system of hepatocytes alone (Katsuri Yoshito, 4th Primary Culture Hepatocyte Study). Meeting abstract, (1988)
11).

【0006】従来行われてきた共培養法の大半は、種々
の細胞種の混合物を細胞培養基材上に播種し培養する方
法か、それぞれの細胞種を順次播種し培養する方法であ
った。すなわち、従来の共培養は2次元の共培養系によ
るものであったが、かかる2次元培養には種々の問題点
が存在することが指摘されていた。まず、2次元培養は
細胞の増殖過程には有用なものの、細胞の分化の過程に
は不適であるという点が挙げられる。細胞の分化の過程
は、大部分の細胞が生体内でそれぞれの特異的な機能を
発現して行くために必須の過程であることを考えると、
分化の過程に適さない2次元の共培養系は満足のゆくも
のとは言い難い。また、生体内の大部分の細胞は3次元
構築中に存在しているが、2次元培養によってこのよう
な3次元構造を有する細胞を効果的に培養するには原理
的な問題がある。即ち、2次元の培養系を用いて細胞を
培養すると、2次元の細胞基材が細胞を大変強く結合し
束縛してしまうために、細胞が生体内と同様の特異的な
構築を再生したり生体内と同様の機能を発現するのが困
難になってしまう。さらに、従来の2次元の共培養系で
は、培養した細胞をシートあるいは塊状体などの有用な
形態で回収することは不可能であるという大きな欠点も
ある。これは、従来の回収法で用いられるトリプシンお
よびEDTAなどの細胞脱離剤が、細胞シートあるいは
塊状体などの形状を維持する上で必要な細胞間結合を破
壊してしまうことによるものである。共培養した細胞を
損傷や病変した生体部位に対する置換用補てん物として
使用したり、あるいは試験物質の生物学的活性を測定す
るための組織あるいは器官のモデルとして使用したりす
るためには、細胞シートや塊状体の形態を維持すること
が必要である。
[0006] Most of the co-culture methods that have hitherto been carried out were a method of seeding a mixture of various cell types on a cell culture substrate and culturing, or a method of sequentially seeding and culturing each cell type. That is, the conventional co-culture has been based on a two-dimensional co-culture system, but it has been pointed out that such two-dimensional culture has various problems. First, although two-dimensional culture is useful for the process of cell proliferation, it is not suitable for the process of cell differentiation. Considering that the process of cell differentiation is an essential process for most cells to express their specific functions in vivo,
It is hard to say that a two-dimensional co-culture system that is not suitable for the process of differentiation is satisfactory. Further, most cells in the living body are present during the three-dimensional construction, but there is a principle problem in effectively culturing the cells having such a three-dimensional structure by the two-dimensional culture. That is, when cells are cultivated using a two-dimensional culture system, the two-dimensional cell substrate binds and binds the cells so strongly that the cells reproduce a specific structure similar to that in vivo. It becomes difficult to express the same function as in the living body. Further, the conventional two-dimensional co-culture system has a major drawback that it is impossible to collect the cultured cells in a useful form such as a sheet or a lump. This is because the cell releasing agents such as trypsin and EDTA used in the conventional recovery method destroy the intercellular bond necessary for maintaining the shape of the cell sheet or the aggregate. To use co-cultured cells as a replacement prosthesis for injured or diseased body parts, or as a tissue or organ model for measuring the biological activity of a test substance, a cell sheet It is necessary to maintain the morphology of lumps and lumps.

【0007】そこで、細胞脱離剤を用いることなく細胞
シートあるいは塊状体を形成する方法として、次の2つ
のタイプの方法が検討されてきた。1つは、アガー、ア
ガロースなどの細胞非接着性物質をコーティングした培
養基材上で細胞を浮遊培養して細胞同士を自然に凝集さ
せることによって細胞塊状体を形成する方法である(Ca
rlsson, J., et al., Spheroids in Cancer Research
(1984), 1, editedby Acker, H., et al., Springer-Ve
rlag)。この方法については、ポリヒドロキシエチルメ
タクリレートをコーティングした基材を使用した検討も
なされた(Landry, J. et al., J. Cell Biol. (1985)
101: 914)。もう1つの方法は、細胞が弱く付着できる
細胞弱接着性基材上で培養した細胞が細胞脱離剤を使用
せずに自然と脱離することを利用して細胞塊状体を作製
する方法である。プロテオグリカンコーティング基材
(Koide, N., et al., Biochem. Biophys. Res.Commum.
(1985) 161: 385)およびプラスに荷電したポリスチレ
ン(Koide, N.,et al., Experimental Cell Research
(1990) 186: 227)が上記の細胞弱接着性基材として用
いられている。これら2つの方法は複数の共培養系にも
適用された。アガーコーティング基材を用いた第1の方
法によって、HeLa 細胞と線維芽細胞からなる細胞塊状
体が作製された(Sasaki, T., et al., Cancer Researc
h(1984) 44: 345)。プロテオグリカンコーティング基
材を用いた第2の方法によって、肝細胞と血管内皮細胞
からなる細胞塊状体が作製された(Matsushima, K., et
al., 人工臓器 (1990) 19: 848)。
Therefore, the following two types of methods have been investigated as a method for forming a cell sheet or a lump without using a cell releasing agent. One is a method in which cells are suspended in culture on a culture substrate coated with a non-adhesive substance such as agar or agarose, and the cells are naturally aggregated to form a cell aggregate (Ca.
rlsson, J., et al., Spheroids in Cancer Research
(1984), 1, editedby Acker, H., et al., Springer-Ve
rlag). This method was also examined using a substrate coated with polyhydroxyethyl methacrylate (Landry, J. et al., J. Cell Biol. (1985).
101: 914). The other method is to prepare cell aggregates by utilizing the fact that cells cultured on a weakly cell-adhesive substrate on which cells can adhere weakly spontaneously detach without using a cell detaching agent. is there. Proteoglycan coated substrate (Koide, N., et al., Biochem. Biophys. Res. Commum.
(1985) 161: 385) and positively charged polystyrene (Koide, N., et al., Experimental Cell Research.
(1990) 186: 227) is used as the weakly cell-adhesive substrate. These two methods were also applied to multiple co-culture systems. The first method using an agar-coated substrate produced a cell mass composed of HeLa cells and fibroblasts (Sasaki, T., et al., Cancer Researc.
h (1984) 44: 345). A second method using a proteoglycan-coated substrate produced a cell mass composed of hepatocytes and vascular endothelial cells (Matsushima, K., et.
al., Artificial organs (1990) 19: 848).

【0008】上記の細胞塊状体あるいはシートの作製に
関する従来法の大きな問題点は以下の通りである。
The major problems of the conventional methods for producing the above-mentioned cell aggregates or sheets are as follows.

【0009】(1)従来法はすべての種類の細胞に適用
できるとは限らない。これらの方法による細胞塊状体や
シートの生成はそれぞれの細胞の凝集性および脱離性に
強く依存しているが、その凝集性および脱離性は細胞の
種類によって大きく異なっているためである。
(1) The conventional method is not always applicable to all types of cells. This is because the production of cell aggregates and sheets by these methods strongly depends on the aggregability and detachability of each cell, and the aggregability and detachability greatly differ depending on the cell type.

【0010】(2)従来法では細胞塊状体やシートの大
きさと関連する全細胞数を制御することはほとんど不可
能であった。また、細胞塊状体やシートを形成する細胞
の凝集あるいは脱着が偶然あるいは予想外に起きるため
に、大きさを制御することが不可能であった。このた
め、従来法によって調製した細胞塊状体やシートの大き
さの分布は非常に広い範囲にわたっていた。
(2) It was almost impossible to control the total cell number related to the size of cell aggregates and sheets by the conventional method. In addition, it is impossible to control the size of cells, which form cell aggregates or sheets, due to agglutination or desorption of cells accidentally or unexpectedly. For this reason, the size distribution of the cell aggregates and sheets prepared by the conventional method was very wide.

【0011】(3)従来法で複数の細胞種からなる細胞
塊状体やシートを作製する時に、その細胞塊状体やシー
トを構成しているそれぞれの細胞種の組成を制御するこ
とは非常に困難であった。
(3) When a cell aggregate or sheet composed of a plurality of cell types is produced by the conventional method, it is very difficult to control the composition of each cell type constituting the cell aggregate or sheet. Met.

【0012】上述した問題点は、得られた細胞塊状体や
シートを損傷あるいは病変した生体部位の修復のために
使用したり、あるいは試験物質の生物活性の評価のため
に組織あるいは器官の代替物として使用したりする場合
には、特に深刻である。
The above-mentioned problem is that the obtained cell mass or sheet is used for repairing a damaged or diseased living body part, or a substitute for a tissue or an organ for evaluating the biological activity of a test substance. It is especially serious when used as.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した問題点を解決した複数の細胞種からなる細胞塊状体
あるいはシートを提供することにある。さらには該細胞
塊状体あるいはシートの製造法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cell aggregate or sheet composed of a plurality of cell types, which solves the above-mentioned problems. Further, it is to provide a method for producing the cell aggregate or sheet.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の目的は、制御され
た大きさおよび制御された細胞組成を有する複数の細胞
種からなる細胞塊状体あるいはシートを提供する本発明
によって達成された。さらには次の工程からなる該細胞
塊状体あるいはシートを形成する方法を提供する本発明
によって達成された。本発明の細胞塊状体あるいはシー
トの製造法は、(i)細胞培養温度よりも低いLCST
を有する温度感応性高分子化合物と細胞の接着・増殖因
子からなる細胞培養基材上に複数の細胞種を播種して培
養し、(ii)該細胞培養基材上で増殖した複数の細胞種
からなる細胞集合体を該温度を該LCST以下に低下さ
せることによって該細胞培養基材から脱離し、(iii)
該脱離細胞集合体を細胞非接着性基材上で浮遊培養して
細胞塊状体あるいはシートにする各工程からなる。
The above objects have been achieved by the present invention, which provides a cell mass or sheet composed of a plurality of cell types having a controlled size and a controlled cell composition. Furthermore, the present invention has been achieved by providing a method for forming the cell aggregate or sheet, which comprises the following steps. The method for producing cell aggregates or sheets of the present invention comprises (i) LCST lower than the cell culture temperature.
A plurality of cell types are seeded and cultured on a cell culture substrate consisting of a temperature-sensitive polymer compound having the following and a cell adhesion / growth factor, and (ii) a plurality of cell types grown on the cell culture substrate Detaching from the cell culture substrate by lowering the temperature below the LCST of the cell aggregate consisting of (iii)
The detached cell aggregates are subjected to suspension culture on a cell non-adhesive substrate to form cell aggregates or sheets.

【0015】本発明で使用する細胞培養基材は、温度感
応性高分子化合物と細胞の接着・増殖因子からなる。
The cell culture substrate used in the present invention comprises a temperature-sensitive polymer compound and a cell adhesion / growth factor.

【0016】温度感応性高分子化合物は、LCST以上
では固化し、LCST以下になるとすぐに水溶液中に溶
解する。したがって、LCST以上の温度で複数の細胞
を培養し、その後温度をLCST以下に下げることによ
って培養細胞を脱離することができる。しかし、大部分
の細胞は、温度感応性高分子化合物そのものに接着して
増殖することができないので、細胞培養基材には細胞の
接着・増殖因子も存在させておく。このような培養基材
を使用することによって、その基材上に形成した細胞集
合体を個々の細胞に分解することなく、またその細胞数
を減少させることもなく、該集合体を培養基材から脱着
することができるのである。
The temperature-sensitive polymer compound solidifies above the LCST and dissolves in the aqueous solution immediately below the LCST. Therefore, it is possible to detach the cultured cells by culturing a plurality of cells at a temperature of LCST or higher and then lowering the temperature to LCST or lower. However, most cells cannot grow by adhering to the temperature-sensitive polymer compound itself, so that a cell adhesion / growth factor is also present in the cell culture substrate. By using such a culture substrate, the cell aggregate formed on the substrate is not decomposed into individual cells, and the number of the cells is not reduced, and the aggregate is used as a culture substrate. Can be detached from.

【0017】本発明の製造法の工程(i)では、複数の
細胞種を同時に播種して培養してもよいし、複数の細胞
種を別々にあるいは順次に播種して培養してもよい。複
数の細胞種を同時に播種して培養する場合には複数の細
胞種が該培養基材に直接接着するのに対して、別々にま
た順次に接種して培養する場合にはただ1つの細胞種の
みが該培養基材に接着するだけである。細胞の接着能は
細胞の種類に強く依存するため、同時に複数の細胞種を
播種し培養する方法を採ると、細胞集合体の全細胞数お
よび細胞組成を播種時の細胞組成比によって制御しにく
いこともある。また、細胞の脱着能も細胞の種類に依存
するため、工程(ii)において複数の細胞を同時に脱着
させにくいこともある。このため、接着能や脱着能の異
なる複数の細胞を播種して培養するときには、これらの
細胞を別々にあるいは順次に播種して培養する方法を採
るのが好ましい。
In step (i) of the production method of the present invention, a plurality of cell types may be seeded and cultured at the same time, or a plurality of cell types may be seeded separately or sequentially and cultured. When a plurality of cell types are inoculated and cultured at the same time, a plurality of cell types directly adheres to the culture substrate, whereas when inoculated separately and sequentially, only one cell type is cultured. Only adheres to the culture substrate. Since the adhesiveness of cells strongly depends on the cell type, it is difficult to control the total cell number and cell composition of cell aggregates by the cell composition ratio at the time of seeding if a method of seeding and culturing multiple cell types at the same time is adopted. Sometimes. Further, since the cell desorption ability also depends on the cell type, it may be difficult to simultaneously desorb a plurality of cells in step (ii). Therefore, when seeding and culturing a plurality of cells having different adhesiveness and desorption ability, it is preferable to adopt a method of seeding and culturing these cells separately or sequentially.

【0018】最も好ましい方法は、最初の細胞種を播種
しコンフルエントになるまで培養した後に第2番目の細
胞種を播種、培養する方法である。このような順次播種
し培養する方法を採ることによって、各細胞種からなる
多層構造を作製することも可能である。 本発明によれ
ば、実質的には何層からなる細胞集合体でも作製するこ
とができる。好ましいのは約10層、より好ましくは2
〜5層からなる細胞集合体である。工程(ii)の脱着工
程では、コンフルエントになった第1細胞種が脱着工程
でスカーフのようにその他の細胞種を完全に包み込み、
細胞集合体からの細胞の離散を有効に防止することもで
きる。
The most preferred method is to seed the first cell type and culture until confluent, and then seed and culture the second cell type. By adopting such a method of seeding and culturing sequentially, it is also possible to produce a multilayer structure composed of each cell type. According to the present invention, it is possible to produce a cell aggregate consisting of virtually any number of layers. Preferably about 10 layers, more preferably 2
It is a cell aggregate consisting of ~ 5 layers. In the desorption step of step (ii), the confluent first cell type completely wraps other cell types like a scarf in the desorption step,
It is also possible to effectively prevent the cells from separating from the cell aggregate.

【0019】最終的に得られる細胞塊状体あるいはシー
トの全細胞数および各細胞種の細胞数は、順次播種して
培養する方法を採ることによって容易にかつ正確に制御
することができる。細胞基材上でコンフルエントになっ
た第1細胞種の数は、第2細胞種を播種する前に位相差
顕微鏡などの既知の手段で容易にかつ正確に算出するこ
とができる。続いて播種し培養した第2細胞種の細胞数
も、いろいろな方法で計測することができる。例えば、
第1番目のコンフルエントの細胞層上に付着した第2細
胞種の細胞数を位相差顕微鏡によって直接算出する方法
や、培養液中に浮遊している未接着の第2細胞種の細胞
数を算出して第2細胞種の播種時の細胞数から差し引い
て算出する方法などが挙げられる。
The total number of cells in the finally obtained cell aggregate or sheet and the number of cells of each cell type can be easily and accurately controlled by adopting a method of sequentially seeding and culturing. The number of confluent first cell types on the cell substrate can be easily and accurately calculated by a known means such as a phase contrast microscope before seeding the second cell types. The cell number of the second cell type that is subsequently seeded and cultured can also be measured by various methods. For example,
A method of directly calculating the number of cells of the second cell type attached to the first confluent cell layer by a phase contrast microscope, or the number of cells of the unadhered second cell type suspended in the culture solution Then, a method of calculating by subtracting from the number of cells at the time of seeding the second cell type can be mentioned.

【0020】工程(iii)において、工程(ii)で脱着
した細胞集合体を細胞非接着性基材の上で浮遊培養する
ことによって、細胞塊状体あるいはシートに変換する。
好ましい細胞非接着性基材の1つは温度感応性高分子化
合物をコーティングしたものである。
In the step (iii), the cell aggregate detached in the step (ii) is subjected to suspension culture on a cell non-adhesive substrate to be converted into a cell aggregate or a sheet.
One of the preferred non-cell-adhesive substrates is coated with a temperature-sensitive polymer compound.

【0021】本発明で播種して培養することができる細
胞種として、線維芽細胞、肝細胞、内皮細胞、膵細胞、
表皮細胞、骨細胞、神経細胞、筋細胞、腎細胞および脳
細胞などを挙げることができるが、本発明はこれらの細
胞種に限定されるものではない。
Cell types that can be seeded and cultured in the present invention include fibroblasts, hepatocytes, endothelial cells, pancreatic cells,
Examples thereof include epidermal cells, bone cells, nerve cells, muscle cells, kidney cells and brain cells, but the present invention is not limited to these cell types.

【0022】本発明の方法は、所望の大きさと細胞組成
を有する細胞塊状体やシートを製造することができる点
に大きな特徴がある。後述する実施例から明らかなよう
に、細胞培養基材の表面積や各細胞の播種密度を調節す
ることによって、各細胞の数を容易に制御することがで
きる。また、本発明の方法によれば、様々な形態を有す
る細胞塊状体やシートを製造することもできる。例え
ば、適宜条件を設定することによって、特定の細胞が別
の細胞を完全に覆った構造や、特定の細胞が別の細胞を
一部分覆った構造を有する細胞塊状体やシートと製造す
ることができる。このような本発明の方法を利用して製
造される細胞塊状体のうち、膵ランゲルハンス島または
膵ランゲルハンス島細胞からなる中心部を全部または一
部覆った線維芽細胞からなる細胞塊状体は、とくに優れ
た効果を有する。この細胞塊状体は、優れたインスリン
分泌能力を有するとともに、その活性が長期間にわたり
維持されるため、人工臓器としての利用価値が極めて高
いものである。このように、本発明の方法で製造した細
胞塊状体やシートは、生体修復用補てつ物をはじめとす
る医療用製品としての有用性が高いものと期待される。
The method of the present invention is characterized in that cell aggregates and sheets having a desired size and cell composition can be produced. As is clear from the examples described below, the number of each cell can be easily controlled by adjusting the surface area of the cell culture substrate and the seeding density of each cell. Moreover, according to the method of the present invention, cell aggregates and sheets having various morphologies can be produced. For example, by setting appropriate conditions, it is possible to produce a cell aggregate or sheet having a structure in which a specific cell completely covers another cell, or a structure in which a specific cell partially covers another cell. . Among the cell aggregates produced using such a method of the present invention, cell aggregates consisting of fibroblasts that cover all or part of the central part consisting of pancreatic Langerhans islets or pancreatic Langerhans islet cells are particularly preferable. Has excellent effect. This cell mass has an excellent insulin secretory capacity and its activity is maintained for a long period of time, and therefore has extremely high utility value as an artificial organ. As described above, the cell aggregates and sheets produced by the method of the present invention are expected to be highly useful as medical products such as prostheses for bioremediation.

【0023】本発明で用いる細胞培養基材に使用する温
度感応性高分子化合物とは、LCST(Lower Critical
Solution Temperature)を有し、LCST以下では水
和状態でありLCST以上では脱水和状態に変化するこ
とを特徴とする高分子化合物である。温度感応性高分子
化合物の例としては、ポリN置換アクリルアミド誘導
体、ポリN置換メタアクリルアミド誘導体およびこれら
の共重合体、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレン
オキサイド、エーテル化メチルセルロース、ポリビニル
アルコール部分酢化物などを挙げることができる。特に
好ましいのは、ポリN置換アクリルアミド誘導体または
ポリN置換メタアクリルアミド誘導体またはこれらの共
重合体、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコ
ール部分酢化物である。
The temperature-sensitive polymer compound used in the cell culture substrate used in the present invention means LCST (Lower Critical).
It is a polymer compound characterized by having a Solution Temperature) and being in a hydrated state below LCST and changing to a dehydrated state above LCST. Examples of temperature-sensitive polymer compounds include poly-N-substituted acrylamide derivatives, poly-N-substituted methacrylamide derivatives and copolymers thereof, polyvinyl methyl ether, polyethylene oxide, etherified methyl cellulose, polyvinyl alcohol partial acetic acid and the like. You can Particularly preferred are poly N-substituted acrylamide derivatives, poly N-substituted methacrylamide derivatives or their copolymers, polyvinyl methyl ethers, and polyvinyl alcohol partial acetic acid.

【0024】好ましい高分子化合物を以下にLCSTが
低い順に列挙する。
Preferred polymer compounds are listed below in order of increasing LCST.

【0025】ポリーN−アクリロイルピペリジン; ポリーN−n−プロピルメタアクリルアミド; ポリーN−イソプロピルアクリルアミド; ポリーN,N−ジエチルアクリルアミド; ポリーN−イソプロピルメタアクリルアミド; ポリーN−シクロプロピルアクリルアミド; ポリーN−アクリロイルピペリジン; ポリーN,N−エチルメチルアクリルアミド; ポリーN−シクロプロピルメタアクリルアミド; ポリーN−エチルアクリルアミド; 上記の高分子化合物は単独でも、他の単量体と共重合し
てもよい。共重合する単量体としては、親水性単量体、
疎水性単量体のいずれも用いることができる。一般的に
は親水性単量体と共重合するとLCSTは上昇し、疎水
性単量体と共重合するとLCSTは下降する。したがっ
て、これらを適宜選択することによっても所望のLCS
Tを有する高分子化合物を得ることができる。
Poly-N-acryloylpiperidine; Poly-N-n-propylmethacrylamide; Poly-N-isopropylacrylamide; Poly-N, N-diethylacrylamide; Poly-N-isopropylmethacrylamide; Poly-N-cyclopropylacrylamide; Poly-N-acryloyl Piperidine; poly-N, N-ethylmethylacrylamide; poly-N-cyclopropylmethacrylamide; poly-N-ethylacrylamide; the above polymer compounds may be used alone or may be copolymerized with other monomers. As the monomer to be copolymerized, a hydrophilic monomer,
Any of the hydrophobic monomers can be used. Generally, copolymerization with a hydrophilic monomer increases LCST, and copolymerization with a hydrophobic monomer decreases LCST. Therefore, by selecting these appropriately, the desired LCS
A polymer compound having T can be obtained.

【0026】親水性単量体としては、N−ビニルピロリ
ドン、ビニルピリジン、アクリルアミド、メタアクリル
アミド、N−メチルアクリルアミド、ヒドロキシエチル
メタアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒ
ドロキシメタアクリレート、ヒドロキシメチルアクリレ
ート、酸性基を有するアクリル酸、メタアクリル酸およ
びそれらの塩、ビニルスルホン酸、スチルスルホン酸な
ど、並びに塩基性基を有するN,Nージメチルアミノエ
チルメタクリレート、N,Nージエチルエチルアミノエ
チルメタクリレート、N,Nージメチルアミノプロピル
アクリルアミドおよびそれらの塩などが挙げられるがこ
れらに限定されるものではない。
The hydrophilic monomer has N-vinylpyrrolidone, vinylpyridine, acrylamide, methacrylamide, N-methylacrylamide, hydroxyethyl methacrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxymethacrylate, hydroxymethyl acrylate, and an acidic group. Acrylic acid, methacrylic acid and salts thereof, vinyl sulfonic acid, still sulfonic acid, etc., and N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, N, N-diethylethylaminoethyl methacrylate, N, N-dimethyl having a basic group Examples thereof include, but are not limited to, aminopropyl acrylamide and salts thereof.

【0027】細胞膜は通常、陰性に荷電しているので静
電的相互作用による基質に対する細胞の接着性を向上さ
せるために、塩基性を有する単量体との共重合体を用い
るのが好ましい。
Since the cell membrane is usually negatively charged, it is preferable to use a copolymer with a basic monomer in order to improve the adhesion of the cell to the substrate by electrostatic interaction.

【0028】一方、疎水性単量体としては、エチルアク
リレート、メチルメタクリレート、グリシジルメタクリ
レート等のアクリレート誘導体およびメタクリレート誘
導体、N−n−ブチルメタアクリルアミドなどのN置換
アルキルメタアクリルアミド誘導体、塩化ビニル、アク
リロニトリル、スチレン、酢酸ビニルなどが挙げられる
がこれらに限定されるものではない。
On the other hand, as the hydrophobic monomer, acrylate derivatives and methacrylate derivatives such as ethyl acrylate, methyl methacrylate and glycidyl methacrylate, N-substituted alkyl methacrylamide derivatives such as Nn-butyl methacrylamide, vinyl chloride, acrylonitrile, Examples thereof include, but are not limited to, styrene and vinyl acetate.

【0029】本発明に使用する温度感応性高分子化合物
は、分子量が1.0x105以上であることが望ましい。
さらに望ましくは1.0x106以上である。本発明でい
う分子量とは、粘度より求めた平均分子量をさす。例え
ば、ポリーN−イソプロピルアクリルアミドに関して
は、平均分子量(Mn)と極限粘度([η])の関係式
は、 [η] = 9,59x10-5 Mn0.65 (27℃テトラヒドロフラン溶液)(伊藤,R. T. Gero
nimo, 繊維高分子材料研究所研究報告第159号(19
88))となる。
The temperature-sensitive polymer compound used in the present invention preferably has a molecular weight of 1.0 × 10 5 or more.
More preferably, it is 1.0 × 10 6 or more. The molecular weight referred to in the present invention refers to the average molecular weight obtained from the viscosity. For example, regarding poly-N-isopropylacrylamide, the relational expression between the average molecular weight (Mn) and the intrinsic viscosity ([η]) is [η] = 9,59 × 10 −5 Mn 0.65 (27 ° C. tetrahydrofuran solution) (Ito, RT Gero
nimo, Research Institute for Fiber and Polymer Materials No. 159 (19
88)).

【0030】一方、本発明で使用する細胞接着・増殖因
子の例としては細胞外マトリックス、ゼラチン、レクチ
ン、フィブロネクチンのような接着性タンパクの結合部
位である接着性オリゴペプチド、イガイ由来の接着性タ
ンパク、塩基性高分子などが挙げられる。細胞外マトリ
ックスとは、生体中の細胞間に存在する物質であり、コ
ラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン、ビトロネクチ
ン、プロテオグリカン、グリコサミノグリカンおよびス
ロンボスポンジンなどが挙げられる。
On the other hand, examples of the cell adhesion / growth factor used in the present invention include extracellular matrix, adhesive oligopeptide which is a binding site for adhesive proteins such as gelatin, lectin, fibronectin, and mussel-derived adhesive protein. , Basic polymers and the like. The extracellular matrix is a substance existing between cells in the living body, and examples thereof include collagen, fibronectin, laminin, vitronectin, proteoglycan, glycosaminoglycan, thrombospondin and the like.

【0031】塩基性高分子化合物の例としては、ポリリ
ジン、ポリヒスチジン、プロタミンサルフェイト、ポリ
ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ポリジメ
チルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレ
ンイミンおよびポリビニルピリジンなどが挙げられる。
Examples of the basic polymer compound include polylysine, polyhistidine, protamine sulfate, polydimethylaminoethyl (meth) acrylate, polydimethylaminopropyl (meth) acrylate, polyethyleneimine and polyvinylpyridine.

【0032】本発明で使用する細胞培養基材は典型的に
は細胞培養温度よりも低いLCSTを有する温度感応性
高分子化合物と細胞の接着・増殖因子を支持体の上にコ
ーティングすることによって製造することができる。
The cell culture substrate used in the present invention is typically prepared by coating a temperature-sensitive polymer compound having an LCST lower than the cell culture temperature and a cell adhesion / growth factor on a support. can do.

【0033】このような培養基材は温度感応性高分子化
合物と細胞接着・増殖因子の混合物の水溶液をLCST
よりも低い温度で支持体の全部あるいは一部にコーティ
ングし、該コーティング層を乾燥することによって得ら
れる。また、温度感応性高分子化合物と細胞の接着・増
殖因子の混合物水溶液中にLCST以下の温度で支持体
を浸漬し、乾燥する工程によっても本発明の培養基材は
得られる。
As such a culture substrate, an aqueous solution of a mixture of a temperature-sensitive polymer compound and a cell adhesion / growth factor is prepared by LCST.
It is obtained by coating all or part of the support at a lower temperature and drying the coating layer. The culture substrate of the present invention can also be obtained by the step of immersing the support in an aqueous solution of a mixture of a temperature-sensitive polymer compound and a cell adhesion / growth factor at a temperature of LCST or lower and drying.

【0034】さらに、本発明で使用する培養基材は支持
体表面に温度感応性高分子化合物の層を形成させた後に
該層の上に細胞の接着・増殖因子の層を形成させる方法
によっても得られる。また、本発明に用いられる培養基
材は支持体表面に細胞の接着・増殖因子の層を形成させ
た後に該層の上に温度感応性高分子化合物の層を形成さ
せることによっても得られる。
Further, the culture substrate used in the present invention can also be prepared by forming a layer of a temperature-sensitive polymer on the surface of a support and then forming a layer of cell adhesion / growth factor on the layer. can get. The culture substrate used in the present invention can also be obtained by forming a layer of cell adhesion / growth factor on the surface of a support and then forming a layer of a temperature-sensitive polymer compound on the layer.

【0035】本発明で使用する温度感応性高分子化合物
と細胞の接着・増殖因子との混合割合は典型的には1:
0.1〜1:3であり、この値は用いられる細胞の接着
・増殖因子の種類および細胞種によって変わる。
The mixing ratio of the temperature-sensitive polymer compound used in the present invention and the cell adhesion / growth factor is typically 1 :.
It is 0.1 to 1: 3, and this value changes depending on the type of cell adhesion / growth factor and cell type used.

【0036】乾燥後のコーティング層の厚さは0.2μm
以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0
μm以上である。コーティング層の厚さが0.2μm以下
の場合には細胞の脱着性が著しく悪化するため細胞の脱
着に大変長時間を要し、その結果、細胞の機能が不安定
になる。
The thickness of the coating layer after drying is 0.2 μm
Or more, preferably 0.5 μm or more, more preferably 1.0
It is at least μm. When the thickness of the coating layer is 0.2 μm or less, the desorption property of cells is remarkably deteriorated, so that it takes a very long time to desorb the cells, and as a result, the function of the cells becomes unstable.

【0037】本発明で使用する支持体としては透明ある
いは半透明のものが好ましく、ガラスあるいはプラスチ
ックが好ましい。典型的なプラスチックとして、ポリス
チレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポ
リアミド、ポリビニリデンフロライド、ポリオキシメチ
レン、ポリビニルクロライド、ポリアクリロニトリル、
ポリテトラフロロエチレンおよびポリジメチルシロキサ
ンなどが挙げられる。支持体の形態については特別の制
限はなく、ディッシュ、プレート、フィルム、シートな
どの形状で用いられる。
The support used in the present invention is preferably transparent or translucent, and is preferably glass or plastic. Typical plastics include polystyrene, polycarbonate, polymethylmethacrylate, polypropylene, polyethylene, polyester, polyamide, polyvinylidene fluoride, polyoxymethylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile,
Examples thereof include polytetrafluoroethylene and polydimethylsiloxane. The form of the support is not particularly limited, and it may be used in the form of a dish, plate, film, sheet or the like.

【0038】以下に実施例を示し、本発明をさらに具体
的に説明するが、本発明の範囲は特許請求の範囲の項の
記載により定まるものであり、以下の実施例により制限
を受けるものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is determined by the description of the claims, and is not limited by the following examples. Absent.

【0039】[0039]

【実施例】実施例1 N−イソプロピルアクリルアミドモノマー(NIPAA
m、Eastman KodakCo.)50gをベンゼン500mlに溶
解し、2,2'−アゾビスイソブチルニトリル(AIB
N)0.2gを重合開始剤として使用して、60℃で1
2時間、窒素気流中にて撹拌下で重合を行った。重合物
はベンゼン中で沈澱するためデカンテーションした後、
沈澱物をテトラヒドロフラン(THF)に溶解してエチ
ルエーテルを用いて沈澱精製を行うことによってポリー
N−イソプロピルアクリルアミド(PNIPAAm)を
得た。このようにして得たPNIPAAmの数平均分子
量は2.0x106であった。0.5%(W/V)のPN
IPAAm水溶液のLCSTおよび1.0%(W/V)
のPNIPAAmのリン酸緩衝液(PBS)のLCST
を濁度法で測定した結果、それぞれ32℃と29℃であ
った。ウシの真皮ペプシン可溶化タイプIコラーゲン
(滅菌済、高研(株)製)0.5%(W/V)水溶液を
用いて、PNIPAAm濃度が0.25%(W/V)、
コラーゲン濃度が0.25%(W/V)の等量混合溶液
を作製した。直径約9mmの穴の開いた型と直径約15mm
の穴の開いた型を用いて、上記の混合溶液を直径が60
mmの市販品の疎水性ディッシュ(Falcon)底面上にコー
ティングすることによって、コーティング面積が約0.
6cm2の培養基材と約1.8cm2の培養基材(タイプI基
材)を作製した。コラーゲンとPNIPAAmの重量混
合比は1:1でありコーティング層の厚さは約2μmで
あった。またこれとは別に、直径35mmの市販の組織培
養用ディッシュ(Falcon)上に0.5%(W/V)のP
NIPAAmのみを含有する水溶液をコーティングして
タイプII基材を作製した。コーティング層の厚さは約2
μmであった。
EXAMPLES Example 1 N-isopropylacrylamide monomer (NIPAA
m, Eastman Kodak Co.) 50 g was dissolved in 500 ml of benzene, and 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIB
N) 0.2 g was used as a polymerization initiator, and 1 at 60 ° C.
Polymerization was carried out for 2 hours under stirring in a nitrogen stream. After decanting the polymer precipitates in benzene,
The precipitate was dissolved in tetrahydrofuran (THF) and purified by precipitation using ethyl ether to obtain poly-N-isopropylacrylamide (PNIPAAm). The PNIPAAm thus obtained had a number average molecular weight of 2.0 × 10 6 . 0.5% (W / V) PN
LCST of IPAAm aqueous solution and 1.0% (W / V)
PNIPAAm phosphate buffer (PBS) LCST
Was 32 ° C. and 29 ° C., respectively. Bovine dermal pepsin solubilized type I collagen (sterilized, manufactured by Koken Co., Ltd.) 0.5% (W / V) aqueous solution was used, and PNIPAAm concentration was 0.25% (W / V),
An equal volume mixed solution having a collagen concentration of 0.25% (W / V) was prepared. About 9mm diameter holed mold and about 15mm diameter
Using the perforated mold of
By coating on the bottom surface of a commercially available hydrophobic dish (Falcon), the coating area is about 0.
A culture substrate of 6 cm 2 and a culture substrate of about 1.8 cm 2 (type I substrate) were prepared. The weight mixing ratio of collagen and PNIPAAm was 1: 1 and the thickness of the coating layer was about 2 μm. Separately, 0.5% (W / V) P on a commercially available tissue culture dish (Falcon) having a diameter of 35 mm.
A type II substrate was prepared by coating an aqueous solution containing only NIPAAm. The thickness of the coating layer is about 2
It was μm.

【0040】ヒトの真皮由来の線維芽細胞は Yoshizato
らの方法によって採取、維持した(Yoshizato, K., et
al., Biochem. Biophys. Acta (1980) 627: 23)。初
代培養肝実質細胞は体重が約150gの5週令の雄ラッ
ト(Charles River Japan,Inc.)から0.05%(W/
V)のコラゲナーゼを用いて肝を灌流することによって
採取した。ヒトの真皮由来の線維芽細胞を10%(W/
V)FBS、20mMHEPES、100U/mlのペニシ
リンと100mg/mlのストレプトマイシンを添加した培
地(DMEM)に浮遊させて37℃に加温した。該ヒト
真皮由来の線維芽細胞浮遊液を播種濃度約4.0x104
/cm2で表面積がそれぞれ約0.6と約1.8cm2のタイプ
I基材上に播種した。5%炭酸ガス、95%空気の加湿
インキュベーター中で37℃で3日間培養することによ
って、該線維芽細胞はコンフルエント状態に増殖した。
コンフルエント状態の確認およびコンフルエント状態の
線維芽細胞の密度の測定は倒立位相差顕微鏡によって行
った。次に、あらかじめ37℃に加温したラットの初代
培養肝実質細胞の浮遊培地を、該コンフルエント状態の
線維芽細胞単層上に播種濃度約1.0x104および約
5.0x104でそれぞれ播種した。60分間共培養した
後に90%以上の肝実質細胞が該コンフルエント線維芽
細胞層に付着していることが倒立顕微鏡観察によって確
認された。その後、培養ディッシュを37℃のインキュ
ベーターから25℃の室温中に取り出し約5分間そのま
まの状態で放置した。この操作により、肝細胞が付着し
た線維芽細胞単層はタイプI基材からその細胞集合体と
して完全に脱着した。脱着した細胞集合体を、培養液中
に溶解したPNIPAAmおよびコラーゲンによる汚染
を防止するために冷却したPBSで2回、冷却した培地
で1回洗浄した後に、あらかじめ37℃に加温してある
タイプII基材中の培地に移した。細胞塊状体の形成およ
び維持は、5%炭酸ガス、95%空気の加湿インキュベ
ーター中、タイプII基材上にて37℃で行った。培地交
換は3日毎に行った。
Fibroblasts derived from human dermis are Yoshizato
Collected and maintained by the method of Yoshizato, K., et al.
Al., Biochem. Biophys. Acta (1980) 627: 23). The primary cultured hepatocytes were 0.05% (W / W) from a 5-week-old male rat (Charles River Japan, Inc.) weighing about 150 g.
Harvested by perfusing the liver with V) collagenase. Fibroblasts derived from human dermis are 10% (W /
V) The cells were suspended in a medium (DMEM) supplemented with FBS, 20 mM HEPES, 100 U / ml penicillin and 100 mg / ml streptomycin, and heated to 37 ° C. The human dermis-derived fibroblast suspension was seeded at a concentration of about 4.0 × 10 4.
/ Surface area cm 2 were seeded at about 0.6 to about 1.8 cm 2 Type I substrates on each. By culturing at 37 ° C. for 3 days in a humidified incubator containing 5% carbon dioxide and 95% air, the fibroblasts were grown to a confluent state.
Confirmation of the confluent state and measurement of the density of the fibroblasts in the confluent state were performed by an inverted phase contrast microscope. Next, a suspension medium of rat primary culture hepatocytes preheated to 37 ° C. was seeded on the confluent fibroblast monolayer at seeding concentrations of about 1.0 × 10 4 and about 5.0 × 10 4 , respectively. . It was confirmed by inverted microscope observation that 90% or more of the hepatocytes were adhered to the confluent fibroblast layer after co-culturing for 60 minutes. Then, the culture dish was taken out from the 37 ° C. incubator to room temperature of 25 ° C. and left as it was for about 5 minutes. By this operation, the fibroblast monolayer with hepatocytes attached was completely detached from the type I substrate as its cell aggregate. The detached cell aggregate is washed twice with cold PBS to prevent contamination with PNIPAAm and collagen dissolved in the culture medium and once with a cold medium, and then preheated to 37 ° C. II Transferred to medium in substrate. Formation and maintenance of cell aggregates was performed at 37 ° C. on a Type II substrate in a humidified incubator with 5% carbon dioxide, 95% air. The medium was replaced every 3 days.

【0041】細胞塊状体中の線維芽細胞数および肝細胞
数を次の方法によって測定した。4日間培養した細胞塊
状体を4℃で60分間10%ホルマリン中性緩衝液に浸
漬することによって固定化した。次に脱水しパラフィン
ワックス中に包埋した。細胞塊状体の中心部付近から厚
さ約2μmの薄層切片を切り出し、ワックスを除去した
後に通常の方法によってヘマトキシリン・エオシン(H
E)染色を行った。免疫染色のためにワックスを除去し
た薄層切片を、内在性のペルオキシターゼ活性を除去す
るためにH22を0.3重量%含有するメタノール中に
30分間浸漬した。それから該切片を60分間ヤギ血清
中に浸漬し、次にラットのアルブミンに対するウサギの
IgG(Cappel, Organon Teknika Corporation)(P
BSにより500倍に希釈)中に30分間浸漬した。次
いでウサギのIgGに対するビオチン化ヤギ抗体中に3
0分間浸漬し、さらに37℃で加湿器中でアヴィジンー
ビオチンーペルオキシダーゼ錯体(ABC)(Vector L
aboratories, Inc.)中で30分間浸漬した。結合した
ペルオキシダーゼを、0.01重量%のH22を含む0.
5mg/mlのDAB(Dojindo Laboratories)中に2分間
浸漬することによって検出した。得られた試料切片をヘ
マトキシリンによって中和染色して乾燥した。
The number of fibroblasts and hepatocytes in the cell mass was measured by the following method. Cell aggregates cultured for 4 days were fixed by immersing them in 10% formalin neutral buffer for 60 minutes at 4 ° C. It was then dehydrated and embedded in paraffin wax. A thin layer with a thickness of about 2 μm was cut out from the vicinity of the center of the cell aggregate, and after removing the wax, hematoxylin-eosin (H
E) Staining was performed. Wax-removed thin layer sections for immunostaining were immersed in methanol containing 0.3% by weight of H 2 O 2 for 30 minutes to remove endogenous peroxidase activity. The sections were then immersed in goat serum for 60 minutes and then rabbit IgG against rat albumin (Cappel, Organon Teknika Corporation) (P
Diluted 500 times with BS) for 30 minutes. Then 3 in a biotinylated goat antibody against rabbit IgG
Soak for 0 minutes, and avidin-biotin-peroxidase complex (ABC) (Vector L in a humidifier at 37 ° C).
aboratories, Inc.) for 30 minutes. The bound peroxidase contained 0.01% by weight H 2 O 2 in an amount of 0.01%.
Detection was by immersion in 5 mg / ml DAB (Dojindo Laboratories) for 2 minutes. The obtained sample section was neutralized and stained with hematoxylin and dried.

【0042】線維芽細胞と肝細胞の数をHE染色された
切片および上述した間接的免疫ペルオキシダーゼ染色さ
れた切片の顕微鏡写真からそれぞれ算出した。またすべ
ての細胞塊状体の直径を位相差顕微鏡写真から計測し
た。
The numbers of fibroblasts and hepatocytes were calculated from the micrographs of the HE-stained section and the above-mentioned indirect immunoperoxidase-stained section, respectively. The diameters of all cell aggregates were measured from phase contrast micrographs.

【0043】すべての細胞塊状体中の肝細胞および線維
芽細胞の数および塊状体の大きさを表1に示す。表1か
ら明らかなように、タイプI基材の表面積および肝細胞
の播種密度を調節することによって、線維芽細胞および
肝細胞の数をそれぞれ容易にかつ正確に制御することが
可能である。また、細胞塊状体の径を本発明の方法にお
ける全細胞数によって正確に制御することも可能であ
る。
The numbers of hepatocytes and fibroblasts in all cell aggregates and the size of the aggregates are shown in Table 1. As is clear from Table 1, the number of fibroblasts and hepatocytes can be easily and accurately controlled by adjusting the surface area of the type I substrate and the seeding density of hepatocytes, respectively. It is also possible to accurately control the diameter of cell aggregates by the total cell number in the method of the present invention.

【0044】 [0044]

【0045】実施例2 膵ランゲルハンス島を Lacy の方法(Lacy, P. E., et
al., DIABETES (1967)16: 35)によって約300gの体
重のWKAラットから採取した。得られたランゲルハン
ス島の径は200〜500μmであった。
Example 2 Method for Lacy of Pancreatic Langerhans Islets (Lacy, PE, et.
al., DIABETES (1967) 16:35) from WKA rats weighing approximately 300 g. The diameter of the obtained Langerhans island was 200 to 500 μm.

【0046】タイプI基材を実施例1で用いた0.25
%(W/V)PNIPAAm と0.25%(W/V)コ
ラーゲンの混合物水溶液を径が35mmの Falcon ディッ
シュ上にコーティングすることによって作製した。コー
ティング層中のコラーゲンとPNIPAAmの混合重量
比は1:1であり、コーティング層の厚みは約2μmで
あった。また、タイプII基材は実施例1で用いた方法で
作製した。実施例1で用いたものと同一の培地中にヒト
真皮由来の線維芽細胞を浮遊させあらかじめ37℃に加
温して上述のタイプI基材上に初期播種濃度が約4.0
x104/cm2で播種した。5%炭酸ガス、95%空気の
加湿インキュベーター中4日間、37℃でコンフルエン
トになるまで培養した。ここで、コンフルエント状態の
確認とコンフルエント状態の線維芽細胞の密度の計測は
倒立位相差顕微鏡によって行った。次いで、37℃に加
温された培地中に浮遊させた上記の2〜3個のランゲル
ハンス島を上述した線維芽細胞の単層上に播種した。1
0時間後に倒立位相差顕微鏡によって播種したランゲル
ハンス島が線維芽細胞の単層上に接着しているのが確認
された。次いでタイプI基材を37℃のインキュベータ
ーから取り出し、室温(約25℃)中に放置した。この
操作によって、ランゲルハンス島が接着した線維芽細胞
単層が徐々にタイプI基材から脱着し、ランゲルハンス
島を包み込むことが倒立位相差顕微鏡観察によって確認
された。この脱離過程でランゲルハンス島の線維芽細胞
層からの分離は認められなかった。このようにして得ら
れた線維芽細胞とランゲルハンス島からなる細胞集合体
をPBSで2〜3回洗浄した後、上述したタイプII基材
中のあらかじめ加温された培地中に移し、4日毎に培地
交換をしながら浮遊培養を行った。この培養過程で細胞
集合体は完全な細胞塊状体へと変化した。タイプII基材
上で14日間培養した後、該細胞塊状体を10%ホルマ
リン中性緩衝液にて固定し、脱水、パラフィンワックス
中に包埋した。細胞塊状体の中心部付近から厚さ約2μ
mの切片層を切り出した。ワックスを除去した後にその
切片層を通常の方法に従ってHE染色した。HE染色に
より播種したランゲルハンス島が完全に線維芽細胞によ
ってカプセル化されていて該細胞塊状体がランゲルハン
ス島と線維芽細胞からなっていることが確認された。
The Type I substrate used in Example 1 was 0.25.
% (W / V) PNIPAAm and 0.25% (W / V) collagen mixture aqueous solution was prepared by coating on a Falcon dish with a diameter of 35 mm. The mixing weight ratio of collagen and PNIPAAm in the coating layer was 1: 1 and the thickness of the coating layer was about 2 μm. The type II substrate was prepared by the method used in Example 1. Human dermis-derived fibroblasts were suspended in the same medium as used in Example 1 and preheated to 37 ° C. to give an initial seeding concentration of about 4.0 on the above type I substrate.
Seed at 10 4 / cm 2 . The cells were cultured in a humidified incubator containing 5% carbon dioxide and 95% air for 4 days at 37 ° C. until they became confluent. Here, confirmation of the confluent state and measurement of the density of the fibroblasts in the confluent state were performed by an inverted phase contrast microscope. Then, the above-mentioned 2-3 islets of Langerhans suspended in a medium heated to 37 ° C. were seeded on the above-mentioned fibroblast monolayer. 1
After 0 hours, it was confirmed by an inverted phase contrast microscope that the seeded Langerhans islets adhered to the monolayer of fibroblasts. The Type I substrate was then removed from the 37 ° C incubator and left at room temperature (about 25 ° C). By this operation, it was confirmed by an inverted phase-contrast microscope observation that the fibroblast monolayer to which the Langerhans islets were adhered was gradually detached from the type I substrate and wrapped around the Langerhans islets. No separation from the fibroblast layer of Langerhans islets was observed during this detachment process. The cell aggregate consisting of fibroblasts and islets of Langerhans thus obtained was washed with PBS for 2 to 3 times, and then transferred to a pre-warmed medium in the above-mentioned type II substrate, and every 4 days. Suspension culture was performed while exchanging the medium. During this culturing process, cell aggregates were transformed into complete cell aggregates. After culturing on a type II substrate for 14 days, the cell aggregates were fixed with 10% formalin neutral buffer, dehydrated and embedded in paraffin wax. About 2μ thick from the center of the cell mass
A section layer of m was cut out. After removing the wax, the section layer was HE-stained according to the usual method. It was confirmed by HE staining that the seeded Langerhans islets were completely encapsulated by fibroblasts, and the cell mass consisted of Langerhans islets and fibroblasts.

【0047】実施例3 実施例2と同様の方法で、径が約250μmのランゲル
ハンス島1個を含むヒト真皮由来の線維芽細胞からなる
細胞塊状体を作製した。5%炭酸ガス、95%空気の加
湿インキュベーター中で37℃において、該細胞塊状体
を、10%(W/V)FBSを含有するDMEMを用い
て培地を4日間毎に交換しながらタイプII基材上で培養
した。該細胞塊状体から培地中に分泌されるインスリン
量を通常の免疫分析によって測定した。40日間の培養
後でもインスリンの分泌量は約33μU/ランゲルハン
ス島/日であった。また、2カ月培養した後、該細胞塊
状体を上述したHE染色で観察したところ線維芽細胞に
よってカプセル化されたランゲルハンス島内部には壊死
は認められなかった。比較実験として径が約350μm
のランゲルハンス島のみを上記と同一条件でタイプII基
材上で培養したところ10日間の培養でインスリンの分
泌量は約4μU/ランゲルハンス島/日に低下し、HE
染色によって2週間の培養でランゲルハンス島内部に壊
死が認められた。これらの事実は線維芽細胞による細胞
塊状体の形成はランゲルハンス島の活性および機能を長
期間維持するために有効であることを示している。
Example 3 In the same manner as in Example 2, a cell mass composed of human dermal-derived fibroblasts containing one Langerhans islet having a diameter of about 250 μm was prepared. At 37 ° C. in a humidified incubator with 5% carbon dioxide and 95% air, the cell mass was treated with DMEM containing 10% (W / V) FBS while changing the medium every 4 days. Cultured on wood. The amount of insulin secreted from the cell aggregates into the medium was measured by conventional immunoassay. Even after 40 days of culturing, the amount of secreted insulin was about 33 μU / Langerhans island / day. Further, after culturing for 2 months, the cell aggregate was observed by the above-mentioned HE staining, and no necrosis was found inside the islets of Langerhans encapsulated by fibroblasts. As a comparative experiment, the diameter is about 350 μm
Of Langerhans islets of the same type were cultured on the type II substrate under the same conditions as above, and the amount of insulin secretion was reduced by about 4 μU / Langerhans / day after 10 days of culturing.
By staining, necrosis was observed inside the islets of Langerhans after 2 weeks of culture. These facts indicate that the formation of cell aggregates by fibroblasts is effective for maintaining the activity and function of islets of Langerhans for a long period of time.

【0048】実施例4 実施例2で用いたものと同様のランゲルハンス島から O
no らの方法によってランゲルハンス島細胞を作製した
(Ono, J., et al., Endocrinol. Japan (1977) 24: 26
5)。ランゲルハンス島の代わりにランゲルハンス島細
胞を用いて実施例2と同様の方法で線維芽細胞よりなる
細胞塊状体を作製した。HE染色の結果、ランゲルハン
ス島細胞が線維芽細胞によって完全にカプセル化されて
いることがわかった。
Example 4 O from Langerhans Island similar to that used in Example 2
Langerhans islet cells were prepared by the method of No. et al. (Ono, J., et al., Endocrinol. Japan (1977) 24: 26.
Five). By using Langerhans islet cells instead of Langerhans islets, cell aggregates composed of fibroblasts were prepared in the same manner as in Example 2. As a result of HE staining, it was found that the Langerhans islet cells were completely encapsulated by fibroblasts.

【0049】実施例5 実施例1で用いたものと同一の培地およびタイプI基材
をあらかじめ37℃に加温しヒト真皮由来の線維芽細胞
を初期播種密度約4.0x104/cm2で播種した。37
℃で5%炭酸ガス、95%空気の加湿インキュベーター
中で3日間培養し、コンフルエントの線維芽細胞単層を
作製した。次いで、上述した培地中に浮遊させたヒト臍
帯動脈由来の血管内皮細胞を播種密度約5.0x104
cm2で上述の線維芽細胞単層上に播種した。60分後、
大部分の播種血管内皮細胞が線維芽細胞単層上に接着し
た。次いでタイプI基材を37℃のインキュベーターか
ら取り出し室温(約25℃)に放置した。倒立位相差顕
微鏡によってこの操作により血管内皮細胞が接着した線
維芽細胞単層が徐々にタイプI基材から脱着し、血管内
皮細胞を包みこむことが確認された。この脱着過程では
血管内皮細胞および線維芽細胞の離散はほとんど認めら
れなかった。
Example 5 The same medium and type I substrate as used in Example 1 were preheated to 37 ° C. and human dermis-derived fibroblasts were initially seeded at a density of about 4.0 × 10 4 / cm 2 . Sowed. 37
The cells were cultured in a humidified incubator of 5% carbon dioxide gas and 95% air at 3 ° C for 3 days to prepare a confluent fibroblast monolayer. Then, the human umbilical artery-derived vascular endothelial cells suspended in the above-mentioned medium were seeded at a density of about 5.0 × 10 4 /
The cells were seeded at cm 2 on the fibroblast monolayer described above. 60 minutes later,
Most of the seeded vascular endothelial cells adhered on the fibroblast monolayer. The Type I substrate was then removed from the 37 ° C. incubator and left at room temperature (about 25 ° C.). It was confirmed by an inverted phase-contrast microscope that the fibroblast monolayer to which the vascular endothelial cells adhered was gradually detached from the type I substrate by this operation and wrap the vascular endothelial cells. Almost no dissociation of vascular endothelial cells and fibroblasts was observed during this desorption process.

【0050】線維芽細胞と血管内皮細胞からこのように
して得られた細胞集合体をPBSで2〜3回洗浄し、そ
れからタイプII基材中のあらかじめ37℃に加温された
培地中に移し4日毎に培地を交換しながら浮遊培養し
た。この培養過程で該細胞集合体は完全な細胞塊状体に
変化した。タイプII基材上で14日間培養した後、該培
養塊状体を10%ホルマリン中性緩衝液中で固定、脱
水、パラフィンワックス中に包埋した。該細胞塊状体の
中心部近辺から切片層を層厚2μmで切り出した。ワッ
クスを除去した後に通常の方法に従って該切片をHE染
色した。HE染色により播種された血管内皮細胞が完全
に線維芽細胞によりカプセル化されていて該細胞塊状体
が血管内皮細胞と線維芽細胞からなっていることが確認
された。
The cell aggregates thus obtained from fibroblasts and vascular endothelial cells were washed 2-3 times with PBS and then transferred into a preheated medium at 37 ° C. in a type II substrate. Suspension culture was performed while changing the medium every 4 days. During this culture process, the cell aggregates changed into complete cell aggregates. After culturing on a type II substrate for 14 days, the culture mass was fixed in 10% formalin neutral buffer, dehydrated, and embedded in paraffin wax. A section layer was cut out with a layer thickness of 2 μm from the vicinity of the center of the cell aggregate. After removing the wax, the sections were HE-stained according to the usual method. It was confirmed by HE staining that the seeded vascular endothelial cells were completely encapsulated by fibroblasts, and that the cell mass consisted of vascular endothelial cells and fibroblasts.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の方法によれば、所望の構造と所
望の細胞組成を有する複数の細胞種からなる細胞塊状体
を容易に得ることができる。従って、本発明の方法は、
様々な細胞塊状体の形成に広く応用することができ、そ
の技術的価値は極めて高いものである。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the method of the present invention, a cell aggregate comprising a plurality of cell types having a desired structure and a desired cell composition can be easily obtained. Therefore, the method of the present invention is
It can be widely applied to the formation of various cell aggregates, and its technical value is extremely high.

フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C12M 3/00 Z 9050−4B (72)発明者 森 有一 神奈川県横浜市金沢区釜利谷町1642−21 B−4 (72)発明者 山崎 学 神奈川県秦野市鶴巻1200−1 コーポ鶴巻 A−405 (72)発明者 窪田 倭 東京都国立市東三丁目21−24Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI technical display location // C12M 3/00 Z 9050-4B (72) Inventor Yuichi Mori 1642-21 Kamariya-cho, Kanazawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa B-4 (72) Inventor Manabu Yamazaki 1200-1 Tsurumaki, Hadano City, Kanagawa Corp. Tsurumaki Corp. A-405 (72) Inventor, Kubota Ya 21-3-24 Higashi 3-chome, Kunitachi, Tokyo

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の細胞種からなりかつ所望の大きさお
よび所望の細胞組成を有することを特徴とする細胞塊状
体あるいはシート。
1. A cell aggregate or sheet comprising a plurality of cell types and having a desired size and a desired cell composition.
【請求項2】(i)細胞培養温度よりも低いLCSTを
有する温度感応性高分子化合物と細胞の接着・増殖因子
からなる細胞培養基材上に複数の細胞種を播種して培養
し、 (ii)該細胞培養基材上で増殖した複数の細胞種からな
る細胞集合体を該温度をLCST以下に低下させること
によって該細胞培養基材から脱離し、 (iii)該脱離細胞集合体を細胞非接着性基材上で浮遊
培養して細胞塊状体あるいはシートにする各工程からな
ることを特徴とする複数の細胞種からなる細胞塊状体あ
るいはシートの製造法。
2. (i) Seeding and culturing a plurality of cell types on a cell culture substrate composed of a temperature-sensitive polymer compound having an LCST lower than the cell culture temperature and a cell adhesion / growth factor, and ii) detaching the cell aggregate consisting of a plurality of cell types grown on the cell culture substrate from the cell culture substrate by lowering the temperature below LCST, and (iii) removing the detached cell aggregate. A method for producing a cell mass or sheet comprising a plurality of cell types, which comprises each step of suspension culture on a cell non-adhesive substrate to form a cell mass or sheet.
【請求項3】請求項2の製造法によって製造される細胞
塊状体あるいはシート。
3. A cell mass or sheet produced by the production method of claim 2.
【請求項4】請求項3の細胞塊状体あるいはシートを含
む生体修復用補てつ物。
4. A prosthesis for bioremediation, which comprises the cell aggregate or sheet of claim 3.
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