JPH0773491B2 - 生細胞カプセル - Google Patents

生細胞カプセル

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JPH0773491B2
JPH0773491B2 JP61060361A JP6036186A JPH0773491B2 JP H0773491 B2 JPH0773491 B2 JP H0773491B2 JP 61060361 A JP61060361 A JP 61060361A JP 6036186 A JP6036186 A JP 6036186A JP H0773491 B2 JPH0773491 B2 JP H0773491B2
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agarose
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capsule
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浩 雨宮
武久 松田
博夫 岩田
伸輔 園井
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は生細胞カプセル、特に種々の疾患に有効な物質
を産出する生細胞のカプセル化物に関する。
(従来技術) 人間を含め種々の生物体内ではホルモンあるいはその他
の物質が産出され、これらが有効に各器官に作用して生
命体を維持する。しかしながら、これらの体内で産出さ
れる物質の一部が欠如すると種々の病的疾患が生じ、外
的にこれらを補わなければならない状態が起こる。例え
ば、インシュリンの不足が糖尿病の原因となり、現在多
くの患者がインシュリンを外的に補充することにより、
日常活動を行なっている。このインシュリンはすい臓に
存するランゲルハンス島から産出されることはすでに広
く知られている。従って、このような特定の物質を産出
する器官のカプセル内に封じ込め、体内に挿入し、体内
で特定物質を産出させることにより、これらの病的疾患
を改善しようとする試みが考えられる。
(従来技術の問題点) 特開昭58−16693号公報にはアルギン酸ナトリウム等を
用いたカプセル内に種々の生体内細胞、特にランゲルハ
ンス島をカプセル化し生体内に埋設することが開示され
ている。この種のカプセルでは、生体内の種々の細胞の
生育に必要な分子種はマイクロカプセル内に到達し、不
要な分子種(例えば、抗体など)はマイクロカプセルに
より阻止されることが重要である。すなわち、しかしな
がら、前記特許出願によるマイクロカプセルではこれら
の点が十分でなく、生細胞に悪影響を与えてインシュリ
ンの産出がなくなる場合が存在する。
(発明の目的) 本発明は、生体内細胞、特にランゲルハンス島に好適な
マイクロカプセル化物を提供する。
(発明の構成) 本発明によれば、特にアガロースの酸分解物を用いて生
細胞のマイクロカプセル化物を製造することにより優れ
た特性の、特に生細胞が有効に生存し必要物質を産出し
つづけるマイクロカプセルを提供する。
すなわち、本発明は生細胞を内容物とし、これをいずれ
もゼリー強度30〜300ブルームを有するアガロース分解
物からなる内層と外層からなる二重カプセル層で被覆し
た生細胞カプセルを提供する。
本発明の生細胞カプセルはアガロース分解物から得られ
る。アガロースは通常寒天中に含まれるものであり、ア
ガロースを酸等により分解することによりアガロース分
解物を形成する。アガロース分解物を用いて生細胞カプ
セルを形成することにより適当な生細胞カプセルが得ら
れる。前記分解法として、機械的破壊、微生物分解も考
えられる。アガロース分解物のゼリー強度は30〜300ブ
ルーム、好ましくは150〜250ブルームであるのが好まし
い。本明細書中において「ゼリー強度」とは、1.5gのア
ガロース分解物にリン酸緩衝生理食塩水40mlを加え、10
0℃で15分放置して溶かし、4℃/20分、37℃/30分放置
した後、JIS K6503−1979と同様に測定したときの値を
云う。100ブルーム以下であると強度が不足し、マイク
ロカプセルが生体内で破壊される可能性が高い。300ブ
ルームを越えると、粘度が上昇し、作業性が悪いため、
拒絶反応の少ないカプセルを得ることができない等の欠
点を有する。
アガロース分解物を用いて本発明の生細胞カプセルを製
造する方法は従来公知の種々の方法、例えば、一重ノズ
ル滴下法、二重同心円筒ノズル滴下法等の方法が用いら
れる。製造の容易性および安全性から、特に二重同心円
筒ノズル滴下法による製法が好ましい。通常アガロース
分解物を適当な溶媒(例えば、生理食塩水、リン酸緩衝
生理食塩水等)により濃度10〜30重量%に調節し、これ
を冷却することに製造される。
マイクロカプセルを作る時に使用するアガロースの濃度
を変化させることによりこのマイクロカプセルのアガロ
ースゲル部分を通過できる分子の分子量を大きく自由に
変化させることができる。すなわち、アガロースの網目
構造はアガロース濃度の濃い場合には小さく、アガロー
ス濃度が薄い場合には大きくなることが考えられる。網
目構造が大き過ぎると、抗体等の侵入によりカプセル内
の正細胞に拒絶反応が起こり、必要物質(例えば、イン
シュリン)産生が阻害される。アガロースは市販のアガ
ロースを用いた場合には分子量が高いため高濃度アガロ
ース溶液では粘度が高くなりすぎる、マイクロカプセル
を容易に作ることができない。従って、前述のようにア
ルガロースを酸加水分解することにより分子量を低下さ
せ、粘度を下げて高濃度溶液を得る。前述の分解物をも
ちいて、外側のアガローうの濃度を高くし、そして内側
のアガロースの濃度を低くすることにより、内側の粗な
網目によりランゲルハンス島の生息は阻害しないが、外
側の密な網目により外界の他の細胞との接触を有効に防
止することができる。外側を形成する場合、アガロース
の濃度は10〜30重量%が好ましい。内側は10重量%以下
が好適である。
このような、いわば二重構造のマイクロカプセルはこの
ような形態のマイクロカプセルを製造するには、二重ノ
ズル方式の滴下法を用いるのが好ましい。
本発明の生細胞カプセルに用いる生細胞はインシュリ
ン、グリコーゲン、成長ホルモン、脳下垂体ホルモン、
ステロイドホルモン、プロラクチン、ソマトスタチン、
PTHおよびFSHよりなる群から選ばれる物質を分泌するこ
とのできる細胞であることが好ましい。特に本発明のア
ガロース分解物によるマイクロカプセルはインシュリン
を産出するランゲルハンス島に好適である。
(発明の効果) 本発明の生細胞マイクロカプセルはインビトロで極めて
安定である。さらにインビボにおいても生体内にはアガ
ロースを分解する機能(酵素)がないため極めて安定で
ある。アガロース分解物によるマイクロカプセルはヒド
ロゲルであり、生体に移植した場合でも異物反応は極め
て少ない。
(実施例) 本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1 コラゲナーゼ処理法で1匹のゴールデンハムスターより
約200個のランゲルハンス島を回収した。ランゲルハン
ス島のアガロースマイクロカプセルへの封入は15%アガ
ロース溶液3mlとランゲルハンス島500個を含むハンクス
液0.5mlを十分混合し、一重ノズル方式による滴下法に
より冷却液中に滴下しゲル化することにより直径1.0mm
のマイクロカプセルを形成した。
上記ランゲルハンス島を封入したマイクロカプセルを培
養液中で培養した。培養液は5%胎児牛血清を含むイー
グル、ミニマム、エッセンシャル、メディウム(MEM)
を用いた。培養液へ分泌されたインシュリン量はワコー
インシュリンテストBを用いて定量した。
ランゲルハンス島封入日にはランゲルハンス島表面の皮
膜が判然としなかったが、培養3日では皮膜が形成され
ランゲルハンス島表面がスムースになった。培養期間が
長くなってもランゲルハンス島の形態変化が起こらず、
ランゲルハンス島本来の皮膜を被った球形の状態を長期
に渡って維持し続けた。マイクロカプセルに封入された
ランゲルハンス島から培養液中に分泌されたインシュリ
ン量を定量した。結果を表−1に示す。
20日以降はほぼ一定のインシュリン分泌量を示し、培養
開始から100日以上に渡ってランゲルハンス島は1日当
たり約0.05ミリユニット(mU)のインシュリン分泌能を
保持した。
実施例2 コラゲナーゼ処理法で1匹のゴールデンハムスターより
約200個のランゲルハンス島を回収した。10%アガロー
ス溶液3mlとランゲルハンス島約500個を含むHanks液0.5
mlmの混合物を内層液とし、10%アガロース溶液を外層
液として、二重ノズルより冷却溶媒に噴出した。冷却液
媒は流動パラフィンあるいは植物油を用いた。アガロー
スを10℃でゲル化させれランゲルハンス島を封入した直
径1.0mmのマイクロカプセルを作った。本製法では同心
二重円筒ノズルを用いているため、ランゲルハンス島が
マイクロカプセルのほぼ中心に位置しており、一重ノズ
ル滴下法の如く、ランゲルハンス島がマイクロカプセル
よりはみ出すこともなく、収率が大幅にアップした。
また、マイクロカプセルの重量差は±5%以内であっ
た。得られたマイクロカプセルを培養液中で培養した。
培養液は5%胎児牛血清を含むMEMを用いた。培養液へ
分泌されたインシュリン量はワコー・インシュリン・テ
ストBを用いて定量した。
ランゲルハンス島封入日には被膜は判然としなかった
が、培養3日では被膜が形成されランゲルハンス島表面
がスムーズになった。培養期間が長くなってもランゲル
ハンス島の形態変化は起こらずランゲルハンス島本来の
被膜をかぶった球形の状態を長期にわたって維持しつづ
けている。マイクロカプセルに封入されたランゲルハン
ス島から培養液中に分泌されたインシュリン量を定量し
た結果を表−2に示した。
20日以降はほぼ一定のインシュリン分泌量を示し、培養
開始から100日以上にわたって一つのランゲルハンス島
は一日当たり約0.1mUのインシュリン分泌能を保持して
いる。
実施例3 コラゲナーゼ処理法で一匹のゴールデンハムスターより
約200個のランゲルハンス島を回収できた。用いたアガ
ロースは半井化学薬品株式会社製アガロース−LCF 10g
を水100mlに溶かし、これに2.5mlの酢酸を加えて100℃
で10分加水分解したものを用いた。ランゲルハンス島の
アガロースマイクロカプセルへの封入は、外側層を形成
するノズルには37℃20%アガロース溶液を送り、内側を
形成するノズルには5%アガロース溶液10mlとランゲル
ハンス島約500個を含むHanks液10mlの混合物を入れ、同
心二重円筒ノズルに送った。冷却液媒は流動パラフィン
あるいは植物油を用いた。アガロースを10℃でゲル化さ
せてランゲルハンス島を封入した直径1.0mmのマイクロ
カプセルを作った。
約20gマウスの腹腔に200mg/kgのストレプトゾトシンを
投与して糖尿病にした。この糖尿病マウスに前記の方法
で作製したアガロースマイクロカプセルに封入したラン
ゲルハンス島約500個を腹腔内に移植した。移植前後の
血糖値を表−3に示した。
表−3に見られれるように移植前の血糖値は300mg/ml以
上あり典型的な糖尿病であるが、移植後長期に渡り血糖
値は約100mg/mlの正常値になり移植ランゲルハンス島の
拒絶反応も見られず糖尿病の治療効果があった。
本製法によればランゲルハンス島付近は低濃度アガロー
ス環境にあり、その周囲を高濃度アガロース環境に保っ
てあるため、生細胞がダメージを受けることがなかった
ものと考えられる。
比較例1 実施例3と同様に糖尿病マウスを作り、その後いかなる
治療も行わずに飼育し、随時血糖値を測定した。その値
を表−3に示す。
比較例2 実施例3と同様に糖尿病マウスを作り、その後裸のラン
ゲルハンス島500個を移植した。随時血糖値を測定し
た。その値を表−3に示した。ランゲルハンス島を移植
したにもかかわらず血糖値は下がらず早期にランゲルハ
ンス島は免疫反応で拒絶された。
比較例3 本例はアガロースの酸分解物を用いない例、即ち、市販
の高分子量アガロースを用いた例を示す。実施例3と同
様に糖尿病マウスを作る。ランゲルハンス島を2.5%の
アガロースマイくロカプセルに封入した。この2.5%ア
ガロースマイクロカプセル封入ランゲルハンス島500個
を糖尿病マウスの腹腔内に移植した。移植後全日尿糖値
を測定し、表−4に示す。
表−4に見られるように全日尿糖値は移植後数日間に低
下したものの、7日間には全日尿糖値は上昇し7日以内
に免疫反応により拒絶されたことがわかる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 A61K 35/12 7431−4C 35/39 7431−4C

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】生細胞を内容物とし、これをいずれもゼリ
    ー強度30〜300ブルームを有するアガロース分解物から
    なる内層と外層からなる二重カプセル層で被覆した生細
    胞カプセル。
  2. 【請求項2】生細胞カプセルがアガロース分解物濃度の
    高い表皮層と生細胞含有アガロース分解物濃度の低い内
    層の二重構造を有する第1項記載の生細胞カプセル。
  3. 【請求項3】生細胞がインシュリン、グリコーゲン、成
    長ホルモン、脳下垂体ホルモン、ステロイドホルモン、
    プロラクチン、ソマトスチタン、PTHおよびFSHより成る
    群から選ばれる物質をインビトロ分泌することのできる
    細胞である第1〜2項いずれかに記載の生細胞カプセ
    ル。
  4. 【請求項4】生細胞がインシュリンを産出するランゲル
    ハンス島である第3項記載の生細胞カプセル。
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