JPWO2020166712A1 - Solidified material containing aqueous polymer solution for cryopreservation and biological sample - Google Patents

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Abstract

細胞生存率の高い、生体試料の凍結保存用の高分子水溶液および生体試料を含む固化体を提供することを目的とする。水性溶媒中に水溶性高分子またはその塩を含み、生体試料の凍結保存用に用いられる高分子水溶液であって、高分子水溶液の極限粘度(η)が、0.20dL/g以上、0.95dL/g以下であり、−80℃で固化した状態における生体試料の正射影面積が、固化する前に比べて8/10未満に減少しており、示差走査熱量計(DSC)を用いた降温過程のDSC曲線において、降温過程における、発熱ピークの発熱量が、0J/g、または水からなる基準液の対応する発熱量の65%以下であることを特徴とする高分子水溶液およびその凍結固化体である。It is an object of the present invention to provide a solidified body containing a polymer aqueous solution for cryopreservation of a biological sample and a biological sample having a high cell survival rate. An aqueous solution of a polymer containing a water-soluble polymer or a salt thereof in an aqueous solvent and used for cryopreservation of a biological sample, wherein the ultimate viscosity (η) of the aqueous solution of the polymer is 0.20 dL / g or more, 0. It is 95 dL / g or less, and the normal projection area of the biological sample in the state of being solidified at -80 ° C is reduced to less than 8/10 as compared with that before solidification, and the temperature is lowered using a differential scanning calorimeter (DSC). In the DSC curve of the process, the calorific value of the exothermic peak in the temperature lowering process is 0 J / g, or 65% or less of the corresponding calorific value of the reference solution consisting of water, and the aqueous polymer solution and freeze-solidification thereof. The body.

Description

本発明は、生体試料の凍結保存用の高分子水溶液および生体試料を含む固化体に関する。 The present invention relates to a polymer aqueous solution for cryopreservation of a biological sample and a solidified body containing the biological sample.

近年の再生医療研究の飛躍的な発展に伴い、ヒトにのみならず獣医分野においても細胞治療などの再生医療が積極的に行われている。生体から採取した骨髄由来間葉系幹細胞や脂肪由来間葉系幹細胞は、採取の後に大量に増やし、上記のような再生医療や再生医療研究に用いられる。この際、余剰に増やした細胞を凍結保存し、適宜使用することが一般的である。また、このような細胞の安定供給に対する需要も高まっている。 With the rapid development of regenerative medicine research in recent years, regenerative medicine such as cell therapy is being actively carried out not only in humans but also in the field of veterinary medicine. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells and adipose-derived mesenchymal stem cells collected from living organisms are increased in large quantities after collection and used in regenerative medicine and regenerative medicine research as described above. At this time, it is common to cryopreserve the cells that have been excessively increased and use them as appropriate. In addition, there is an increasing demand for a stable supply of such cells.

細胞の凍結保存メカニズムにおいて、凍結および/または解凍の過程で細胞内に氷結晶が成長すると、細胞膜や細胞内構造が損傷を受けたり、細胞のタンパク質が変性したりして細胞が致命的なダメージを受けてしまうことが知られている。したがって、細胞を凍結保存する際には、細胞内凍結を防ぐことが重要であり、通常、細胞の凍結保存には、ジメチルスルホキシド(DMSO)、グリセリン、プロピレングリコールなどの低分子化合物が細胞内浸透型の凍結保護試薬として、培養培地などの緩衝液に加えることにより用いられている(特許文献1)。このうち、DMSOが最もよく用いられており、細胞や細胞小器官を保護する効果は良好である。しかしながら、細胞内浸透型の凍結保存液では、細胞内に凍結保護試薬である低分子化合物が浸透するため、凍結保護試薬の細胞への影響が懸念されている(非特許文献1)。 In the cell cryopreservation mechanism, when ice crystals grow inside the cell during the process of freezing and / or thawing, the cell membrane and intracellular structure are damaged, and the protein of the cell is denatured, resulting in fatal damage to the cell. It is known to receive. Therefore, it is important to prevent intracellular freezing when storing cells in a cryopreservation, and low-molecular-weight compounds such as dimethylsulfoxide (DMSO), glycerin, and propylene glycol usually permeate into the cells during cryopreservation. As a type freeze protection reagent, it is used by adding it to a buffer solution such as a culture medium (Patent Document 1). Of these, DMSO is most often used and has a good effect of protecting cells and organelles. However, in the intracellular permeation type cryopreservation solution, since the low molecular weight compound which is a cryoprotective reagent permeates into the cell, there is a concern that the cryoprotective reagent may affect the cells (Non-Patent Document 1).

そこで、化学物質の代わりに、凍結保護試薬として天然の凍結保護剤を利用する試みも行われている。例えば、二糖、オリゴ糖、または高分子多糖が非浸透型の凍結保護試薬として、培養培地などの緩衝液に加えることが知られている。 Therefore, attempts have been made to use a natural freeze-protecting agent as a freeze-protecting reagent instead of a chemical substance. For example, it is known that disaccharides, oligosaccharides, or high molecular weight polysaccharides are added to a buffer solution such as a culture medium as a non-penetrating cryoprotective reagent.

また、ハイドロゲルを形成する架橋体内に生体成分を保持させる方法も検討されている。特許文献2には、重量平均分子量が5000〜400万である原料のヒアルロン酸に、水酸基と反応して架橋構造を形成する置換基を有する側鎖が導入された修飾ヒアルロン酸を原料とした生体成分用保存剤が記載されている。修飾ヒアルロン酸は、ポリビニルアルコールなどの複数の水酸基を有する化合物の水酸基と反応して修飾ヒアルロン酸を架橋した架橋物となり、この寒天状のハイドロゲル中に生体成分が包埋されることにより保存剤として使用されている。特許文献2に記載のハイドロゲルの実際の保存剤としての分子量は数百万以上であると推測される。特許文献2においては、生体成分の保存は約4℃の冷蔵で実施されており保存期間は数日程度である。 In addition, a method of retaining a biological component in a crosslinked body that forms a hydrogel is also being investigated. Patent Document 2 describes a living body using modified hyaluronic acid as a raw material, in which a side chain having a substituent that reacts with a hydroxyl group to form a crosslinked structure is introduced into hyaluronic acid as a raw material having a weight average molecular weight of 5000 to 4 million. Preservatives for ingredients are listed. The modified hyaluronic acid reacts with the hydroxyl group of a compound having a plurality of hydroxyl groups such as polyvinyl alcohol to form a crosslinked product in which the modified hyaluronic acid is crosslinked, and the biological component is embedded in this agar-like hydrogel to form a preservative. It is used as. The molecular weight of the hydrogel described in Patent Document 2 as an actual preservative is estimated to be several million or more. In Patent Document 2, the biological components are stored in a refrigerator at about 4 ° C., and the storage period is about several days.

また、特許文献3では、ポリアミノ酸のアミノ基が、カルボン酸無水物でカルボキシル化(またはアセチル化)されることによりブロックされているカルボキシル化ポリアミノ酸と有機両性剤とを含む凍結保存組成物が記載されている。さらに、特許文献4では、フルクタンが細胞保存液の有効成分として開示されている。 Further, in Patent Document 3, a cryopreservation composition containing a carboxylated polyamino acid in which the amino group of the polyamino acid is blocked by carboxylation (or acetylation) with a carboxylic acid anhydride and an organic amphoteric agent is used. Has been described. Further, Patent Document 4 discloses fructan as an active ingredient of a cell preservation solution.

特開昭63−216476号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-216476 国際公開第2016/076317号International Publication No. 2016/076317 特表2018−533377号公報Special Table 2018-533377 Gazette 特開2012−235728号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-235728

REJUVENATION RESEARCH Volume 18 Number 5 (2015): 422-436, Mary Ann Liebert, Inc.REJUVENATION RESEARCH Volume 18 Number 5 (2015): 422-436, Mary Ann Liebert, Inc.

細胞内浸透型の凍結保護物質は、細胞の脱水を促進させることにより、細胞内に形成される氷晶の形成速度を遅らせ、氷晶形成を阻害する。特にDMSOは細胞内に浸透しやすく、したがって、哺乳動物細胞などの複雑な構造をもつ細胞の凍結保存に有効であるが、上述の非特許文献1にも記載されているように、DMSOのような化学物質は細胞毒性を有している。凍結保護物質の細胞内への浸透が進み細胞内濃度が上昇すると毒性の影響も高まると考えられる。 The intracellular osmotic cryoprotectant slows the formation rate of ice crystals formed in cells by promoting the dehydration of cells, and inhibits ice crystal formation. In particular, DMSO easily penetrates into cells and is therefore effective for cryopreservation of cells having a complicated structure such as mammalian cells, but as described in Non-Patent Document 1 described above, like DMSO. Chemicals are cytotoxic. It is considered that the effect of toxicity increases as the intracellular penetration of the cryoprotectant progresses and the intracellular concentration increases.

さらに、DMSOは、HL−60細胞やP19CL6細胞(マウス胎生期癌(embryonal carcinoma)細胞由来)などの分化を誘導すること(PNAS March 27, 2001 98 (7) 3826-3831.およびBiochem Biophys Res Commun. 2004 Sep 24;322(3):759-65.)、また、ES細胞の分化に影響を及ぼすことが報告されている(Cryobiology. 2006 Oct;53(2):194-205.)。したがって、凍結保護試薬としてのDMSOの使用は、幹細胞における未分化性や機能性の維持が必要である場合の細胞保存には適さないことが考えられる。また、DMSOを用いて試料を長期保存する場合、取扱い管理が必要となる液体窒素中または雰囲気下での試料の保存が必要不可欠であり、再生医療や再生医療研究の普及への課題となると考えられる。 In addition, DMSO induces differentiation of HL-60 cells and P19CL6 cells (derived from mouse embryonal carcinoma cells) (PNAS March 27, 2001 98 (7) 3826-3831. And Biochem Biophys Res Commun. 2004 Sep 24; 322 (3): 759-65.) And has been reported to affect the differentiation of ES cells (Cryobiology. 2006 Oct; 53 (2): 194-205.). Therefore, the use of DMSO as a cryoprotectant may not be suitable for cell preservation when it is necessary to maintain undifferentiated or functional properties in stem cells. In addition, when storing samples using DMSO for a long period of time, it is indispensable to store the samples in liquid nitrogen or in an atmosphere that requires handling management, and it is considered to be an issue for the spread of regenerative medicine and regenerative medicine research. Be done.

一方、糖などの天然凍結保護物質は、細胞に親和的であるが、分子サイズが大きく、細胞内に取り込まれにくい。したがって、細胞外から添加するだけでは細胞内凍結を十分に抑制できないと考えられる。 On the other hand, natural cryoprotectants such as sugar are compatible with cells, but have a large molecular size and are difficult to be taken up into cells. Therefore, it is considered that intracellular freezing cannot be sufficiently suppressed only by adding extracellularly.

特許文献2に記載の生体成分用保存剤では、前述のように、試験された保存期間は数日にすぎず、数か月単位の保存をするためにはより優れた凍結保存技術が必要であると考えられる。また、特許文献2に記載のハイドロゲルを製造するためにはヒアルロン酸への修飾基の導入が必要であり、さらに保存後の生体成分のハイドロゲルからの回収のためにゲルを溶解するための添加物の使用も必要となる。しかしながら、このような添加物を凍結保存方法に導入すると研究試験用としては使用できるものの、不純物の混入リスク等から、実際の医療用には使用しづらい。 As mentioned above, the preservatives for biological components described in Patent Document 2 have a test storage period of only a few days, and a better cryopreservation technique is required for storage in units of several months. It is believed that there is. Further, in order to produce the hydrogel described in Patent Document 2, it is necessary to introduce a modifying group into hyaluronic acid, and further, to dissolve the gel for recovery of the biological component after storage from the hydrogel. The use of additives is also required. However, if such an additive is introduced into the cryopreservation method, it can be used for research and testing, but it is difficult to use it for actual medical use due to the risk of contamination with impurities.

特許文献3には、ポリアミノ酸のアミノ基がカルボン酸で修飾されたカルボキシル化ポリアミノ酸と有機両性剤と必要に応じて多糖を含む、凍結保存組成物が開示されているが、細胞を凍結保存させた場合の生存率は十分なものではなかった。 Patent Document 3 discloses a cryopreservation composition containing a carboxylated polyamino acid in which the amino group of the polyamino acid is modified with a carboxylic acid, an organic amphoteric agent, and optionally a polysaccharide, but the cells are cryopreserved. The survival rate was not sufficient when they were allowed to do so.

また、特許文献4に記載のフルクタンも破裂などによる細胞の死滅がみられ、細胞を十分に凍結保存できるものではなかった。 In addition, the fructan described in Patent Document 4 also showed the death of cells due to rupture and the like, and the cells could not be sufficiently cryopreserved.

非浸透型の凍結保護試薬を使用する方法も知られているが、このような保存試薬のみでは、細胞への影響は低いものの、十分な保存効果を得ることができない。そこで、細胞内浸透型のDMSO、グリセリン、プロピレングリコールなどの細胞内浸透型の化合物と非浸透型の物質とを組み合わせて、化合物量の低減や置換が行われたものが市販されている。しかしながら、生体構成成分などの天然成分のみで良好な凍結保存効果を示し、かつ実用的であるような凍結保護物質は未だ報告されていない。 A method using a non-penetrating cryoprotectant reagent is also known, but such a preservation reagent alone has a low effect on cells, but a sufficient preservation effect cannot be obtained. Therefore, a compound in which the amount of the compound is reduced or substituted by combining an intracellular penetrating compound such as intracellular penetrating DMSO, glycerin, and propylene glycol with a non-penetrating substance is commercially available. However, no cryoprotectant that exhibits a good cryopreservation effect with only natural components such as biological constituents and is practical has not been reported.

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、生体試料を適切に保存するための凍結保存用の高分子水溶液を提供する。特には、ジメチルスルホキシド(DMSO)、プロピレングリコール(PG)、エチレングリコール(EG)等の化学物質を基本的に使用せず、また、血清や血清由来タンパク質を基本的に添加せずとも、生体試料を−27℃以下の温度で安定的に長期間保存可能とする凍結保存用の高分子水溶液、それを用いて生体試料における氷晶の成長を防止または抑制する方法、および生体試料を含む固化体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a polymer aqueous solution for cryopreservation for appropriately preserving a biological sample. In particular, a biological sample is basically free of chemical substances such as dimethyl sulfoxide (DMSO), propylene glycol (PG), and ethylene glycol (EG), and is basically free of serum and serum-derived proteins. A polymer aqueous solution for cryopreservation that enables stable long-term storage at a temperature of -27 ° C or lower, a method for using it to prevent or suppress the growth of ice crystals in a biological sample, and a solidified substance containing the biological sample. The purpose is to provide.

本発明は、水性溶媒中に水溶性高分子またはその塩を含み、生体試料の凍結保存用に用いられる高分子水溶液であって、前記高分子水溶液の極限粘度(η)が、0.20dL/g以上、0.95dL/g以下であり、前記高分子水溶液を−80℃で固化した状態における前記生体試料の正射影面積が、固化する前の培養液中(培地中)の前記生体試料の正射影面積に比べて8/10未満に縮小されており、前記高分子水溶液の、示差走査熱量計(DSC)を用いた下記(1)〜(2)の測定条件によって得られる降温過程のDSC曲線において、前記降温過程における、発熱ピークの発熱量が、0J/g、または水からなる基準液の対応する発熱量の65%以下であることを特徴とする高分子水溶液に関する。なお、ここで、DSCの走査は、(1)20℃で1分間保持後、5℃/minの降温速度で−80℃まで降温、(2)−80℃で1分間保持後、10℃/minの昇温速度で20℃まで昇温、の条件下で行われる。 The present invention is a polymer aqueous solution containing a water-soluble polymer or a salt thereof in an aqueous solvent and used for cryopreserving a biological sample, in which the ultimate viscosity (η) of the polymer aqueous solution is 0.20 dL /. The normal projection area of the biological sample in a state where the polymer aqueous solution is solidified at −80 ° C. is g or more and 0.95 dL / g or less, and the normal projection area of the biological sample in the culture solution (in the medium) before solidification is The area is reduced to less than 8/10 of the normal projection area, and the DSC in the temperature lowering process obtained by the following measurement conditions (1) and (2) using a differential scanning calorimeter (DSC) for the aqueous polymer solution. In the curve, the present invention relates to a polymer aqueous solution characterized in that the calorific value of the exothermic peak in the temperature lowering process is 0 J / g or 65% or less of the corresponding calorific value of the reference liquid consisting of water. Here, the DSC scanning is performed by (1) holding at 20 ° C. for 1 minute, then lowering the temperature to −80 ° C. at a temperature lowering rate of 5 ° C./min, (2) holding at −80 ° C. for 1 minute, and then 10 ° C./. It is carried out under the condition that the temperature is raised to 20 ° C. at a heating rate of min.

本発明の高分子水溶液においては、示差走査熱量計(DSC)を用いた上記(1)〜(2)の測定条件によって得られる昇温過程のDSC曲線において、DSCで測定した吸熱ピークが確認されないか、または吸熱ピークが確認される温度が−1.4℃を超え、1.1℃以下であることが望ましい。 In the polymer aqueous solution of the present invention, the endothermic peak measured by DSC is not confirmed in the DSC curve of the temperature rising process obtained by the measurement conditions of (1) and (2) above using a differential scanning calorimeter (DSC). Alternatively, it is desirable that the temperature at which the endothermic peak is confirmed exceeds -1.4 ° C and is 1.1 ° C or lower.

また、前記高分子水溶液を−80℃で固化した状態における前記生体試料の正射影面積が、固化する前の培養液中(培地中)の前記生体試料の正射影面積に比べて1/3.5以上の大きさであることが望ましい。 Further, the normal projection area of the biological sample in the state where the polymer aqueous solution is solidified at −80 ° C. is 1/3 of the normal projection area of the biological sample in the culture medium (in the medium) before solidification. It is desirable that the size is 5 or more.

また、前記高分子水溶液の極限粘度(η)が、0.32dL/g以上、0.65dL/g以下であることが好ましい。 Further, it is preferable that the ultimate viscosity (η) of the aqueous polymer solution is 0.32 dL / g or more and 0.65 dL / g or less.

また、前記吸熱ピークが確認される温度が−1.3℃以上、0.83℃以下であることが好ましい。 Further, it is preferable that the temperature at which the endothermic peak is confirmed is −1.3 ° C. or higher and 0.83 ° C. or lower.

なお、本明細書において「吸熱ピークが確認されない」というのは、吸熱ピークが−30℃〜+5℃の範囲で確認されなければ、「吸熱ピークが確認されない」と考える。水溶性高分子を含む水が吸熱ピークを示すとすれば、概ねこの範囲だからである。また、生体試料の正射影面積や生体試料が占める領域およびマトリクス領域のマンセル表色系の明度は、凍結固化後は温度に依存せず不変であるが、もし、生体試料の正射影面積や生体試料が占める領域およびマトリクス領域のマンセル表色系の明度に温度依存性がある場合には、−80℃にて正射影面積およびマンセル表色系の明度をそれぞれ測定する。 In the present specification, "the endothermic peak is not confirmed" is considered to be "the endothermic peak is not confirmed" unless the endothermic peak is confirmed in the range of -30 ° C to + 5 ° C. This is because if water containing a water-soluble polymer shows an endothermic peak, it is generally in this range. In addition, the normal projection area of the biological sample and the brightness of the Munsell color system in the region occupied by the biological sample and the matrix region do not depend on the temperature after freeze-solidification, but the normal projection area of the biological sample and the living body. When the brightness of the Munsell color system in the region occupied by the sample and the matrix region is temperature-dependent, the normal projection area and the brightness of the Munsell color system are measured at −80 ° C., respectively.

水溶性高分子の塩としては例えば、金属塩、ハロゲン塩もしくは硫酸塩が望ましい。金属塩としては、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩が望ましい。アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属としてはナトリウム、カリウム、カルシウムなどが選択される。ハロゲンとしては、塩素、臭素などを使用できる。 As the salt of the water-soluble polymer, for example, a metal salt, a halogen salt or a sulfate salt is desirable. As the metal salt, an alkali metal or alkaline earth metal salt is desirable. Sodium, potassium, calcium and the like are selected as the alkali metal or alkaline earth metal. As the halogen, chlorine, bromine and the like can be used.

本発明の生体試料の凍結保存用の高分子水溶液は、細胞内浸透型の凍結保護物質であるジメチルスルホキシドを含まないことが望ましい。また、本発明の生体試料の凍結保存用の高分子水溶液は、エチレングリコールなどの細胞毒性のある凍結保護剤は含まない方が望ましい。これらは、解凍後の細胞にとって有害だからである。 It is desirable that the aqueous polymer solution for cryopreservation of the biological sample of the present invention does not contain dimethyl sulfoxide, which is an intracellular permeation type cryoprotectant. Further, it is desirable that the aqueous polymer solution for cryopreservation of the biological sample of the present invention does not contain a cytotoxic cryoprotectant such as ethylene glycol. This is because they are harmful to the cells after thawing.

本発明の高分子水溶液は、上記のDSCの(1)〜(2)の測定条件によって得られる降温過程のDSC曲線において、前記降温過程における、発熱ピークの発熱量が、0J/g、または水からなる基準液の対応する発熱量の40%以下であることが好ましい。 In the polymer aqueous solution of the present invention, in the DSC curve of the temperature lowering process obtained by the measurement conditions of (1) and (2) of the above DSC, the calorific value of the exothermic peak in the temperature lowering process is 0 J / g or water. It is preferably 40% or less of the corresponding calorific value of the reference liquid composed of.

高分子水溶液が、水溶性高分子またはその塩を0.1w/v%以上、20w/v%以下の含有量で含む生体試料の凍結保存用の高分子水溶液が好ましい。 A polymer aqueous solution for cryopreserving a biological sample containing a water-soluble polymer or a salt thereof in a content of 0.1 w / v% or more and 20 w / v% or less is preferable.

水溶性高分子が、糖残基を含む水溶性高分子である生体試料の凍結保存用の高分子水溶液が好ましい。 A polymer aqueous solution for cryopreserving a biological sample in which the water-soluble polymer is a water-soluble polymer containing sugar residues is preferable.

前記生体試料が、細胞、組織、または、膜もしくは凝集体である組織様物である生体試料の凍結保存用の高分子水溶液が好ましい。 A polymer aqueous solution for cryopreservation of a biological sample in which the biological sample is a tissue-like substance such as a cell, a tissue, or a membrane or an aggregate is preferable.

前記生体試料が、間葉系幹細胞、血球細胞、内皮細胞、または移植用組織である生体試料の凍結保存用の高分子水溶液が好ましい。 The biological sample is preferably a polymer aqueous solution for cryopreservation of a biological sample such as mesenchymal stem cells, blood cells, endothelial cells, or a tissue for transplantation.

前記生体試料が、精子、卵子、または受精卵である生体試料の凍結保存用の高分子水溶液が好ましい。 A polymer aqueous solution for cryopreserving a biological sample in which the biological sample is a sperm, an egg, or a fertilized egg is preferable.

本発明の生体試料の凍結保存用の高分子水溶液が、生体試料のガラス化保存に用いられることが好ましい。 It is preferable that the aqueous polymer solution for cryopreserving the biological sample of the present invention is used for vitrification storage of the biological sample.

本発明は、また、本発明の生体試料の凍結保存用の高分子水溶液に、生体試料を接触させることによって、生体試料を凍結保存するあいだに生体試料における氷晶の成長を防止または抑制する方法に関する。 The present invention also relates to a method for preventing or suppressing the growth of ice crystals in a biological sample during cryopreservation of the biological sample by contacting the biological sample with a polymer aqueous solution for cryopreservation of the biological sample of the present invention. Regarding.

本発明は、また、水性溶媒と水溶性高分子またはその塩とを含有するマトリクスおよび生体試料を含む固化体であって、前記生体試料が、固化する前の培養液中(培地中)と比べて8/10より小さく、望ましくは1/3.5以上に縮小された正射影面積を有し、可視光を透過させた場合に光射出側から見て、前記生体試料が占める領域のマンセル表色系における明度および前記マトリクスが占める領域のマンセル表色系における明度の差が3以下であり、前記マトリクスの、示差走査熱量計(DSC)を用いた下記(1)〜(2)の測定条件によって得られる昇温過程のDSC曲線において、前記昇温過程における、吸熱ピークの吸熱量が、0J/g、または水からなる基準液の対応する吸熱量の65%以下であることを特徴とする固化体に関する。なお、ここで、DSCの走査は、(1)20℃で1分間保持後、5℃/minの降温速度で−80℃まで降温、(2)−80℃で1分間保持後、10℃/minの昇温速度で20℃まで昇温、の条件下で行われる。 The present invention is also a solidified body containing a matrix containing an aqueous solvent and a water-soluble polymer or a salt thereof and a biological sample, and the biological sample is compared with a culture solution (in a medium) before solidification. It has a normal projection area smaller than 8/10, preferably reduced to 1 / 3.5 or more, and is a mansell table of the region occupied by the biological sample when viewed from the light emitting side when visible light is transmitted. The difference between the lightness in the color system and the lightness in the Mansell color system of the region occupied by the matrix is 3 or less, and the measurement conditions of the following (1) to (2) using the differential scanning calorimeter (DSC) of the matrix. In the DSC curve of the temperature raising process obtained by the above, the heat absorption peak of the heat absorption peak in the temperature raising process is 0 J / g or 65% or less of the corresponding heat absorption amount of the reference liquid composed of water. Regarding solidified bodies. Here, the DSC scanning is performed by (1) holding at 20 ° C. for 1 minute, then lowering the temperature to −80 ° C. at a temperature lowering rate of 5 ° C./min, (2) holding at −80 ° C. for 1 minute, and then 10 ° C./. It is carried out under the condition that the temperature is raised to 20 ° C. at a heating rate of min.

上記水性溶媒と水溶性高分子またはその塩とを含む凍結固化前の高分子水溶液の極限粘度(η)が、0.20dL/g以上、0.95dL/g以下であることが望ましい。 It is desirable that the ultimate viscosity (η) of the aqueous polymer solution containing the aqueous solvent and the water-soluble polymer or a salt thereof before freeze-solidification is 0.20 dL / g or more and 0.95 dL / g or less.

上記のDSCの(1)〜(2)の測定条件によって得られる昇温過程のDSC曲線において、吸熱ピークが確認されないか、または吸熱ピークが確認される温度が−1.4℃を超え、1.1℃以下である固化体が望ましい。 In the DSC curve of the heating process obtained by the measurement conditions of (1) and (2) of the above DSC, the endothermic peak is not confirmed, or the temperature at which the endothermic peak is confirmed exceeds -1.4 ° C. 1 A solidified body having a temperature of 1 ° C. or lower is desirable.

なお、ここで「吸熱ピークが確認されない」というのは、吸熱ピークが−30℃〜+5℃の範囲で確認されなければ、「吸熱ピークが確認されない」と考える。水溶性高分子を含む水が吸熱ピークを示すとすれば、概ねこの範囲だからである。 Here, "the endothermic peak is not confirmed" is considered to be "the endothermic peak is not confirmed" unless the endothermic peak is confirmed in the range of -30 ° C to + 5 ° C. This is because if water containing a water-soluble polymer shows an endothermic peak, it is generally in this range.

水溶性高分子の塩としては例えば、金属塩、ハロゲン塩もしくは硫酸塩が望ましい。金属塩としては、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩が望ましい。アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属としてはナトリウム、カリウム、カルシウムなどが選択される。ハロゲンとしては、塩素、臭素などを使用できる。 As the salt of the water-soluble polymer, for example, a metal salt, a halogen salt or a sulfate salt is desirable. As the metal salt, an alkali metal or alkaline earth metal salt is desirable. Sodium, potassium, calcium and the like are selected as the alkali metal or alkaline earth metal. As the halogen, chlorine, bromine and the like can be used.

本発明の固化体は、生体試料に対する細胞内浸透型の凍結保護物質であるジメチルスルホキシドを含まないことが望ましい。また、本発明の固化体は、エチレングリコールなどの生体試料に対して細胞毒性のある凍結保護剤は含まない方が望ましい。これらは、解凍後の生体試料にとって有害だからである。 It is desirable that the solidified product of the present invention does not contain dimethyl sulfoxide, which is an intracellular permeation type freeze-protecting substance for biological samples. Further, it is desirable that the solidified product of the present invention does not contain a cryoprotectant that is cytotoxic to a biological sample such as ethylene glycol. This is because they are harmful to the biological sample after thawing.

本発明の固化体は、固化凍結物(凍結固化体)であることが好ましい。 The solidified product of the present invention is preferably a solidified frozen product (frozen solidified product).

本発明の固化体が、水溶性高分子またはその塩を0.1w/v%以上、20w/v%以下の含有量で含む固化体であることが好ましい。 It is preferable that the solidified body of the present invention is a solidified body containing a water-soluble polymer or a salt thereof in a content of 0.1 w / v% or more and 20 w / v% or less.

本発明の固化体は、上記のDSCの(1)〜(2)の測定条件によって得られる昇温過程のDSC曲線において、前記昇温過程における、吸熱ピークの吸熱量が、0J/g、または水からなる基準液の対応する吸熱量の40%以下であることが好ましい。 In the solidified body of the present invention, in the DSC curve of the heating process obtained by the measurement conditions of (1) and (2) of the above DSC, the endothermic peak of the heat absorbing peak in the heating process is 0 J / g or. It is preferably 40% or less of the corresponding endothermic amount of the reference liquid consisting of water.

固化体に含まれる前記生体試料が、細胞であり、前記細胞が、哺乳動物細胞である固化体が好ましい。 It is preferable that the biological sample contained in the solidified body is a cell, and the solidified body in which the cell is a mammalian cell is preferable.

固化体に含まれる前記生体試料が、細胞であり、前記細胞が、哺乳動物間葉系幹細胞、哺乳動物血球細胞、または哺乳動物内皮細胞である固化体が好ましい。 The biological sample contained in the solidified body is a cell, and the solidified body in which the cell is a mammalian mesenchymal stem cell, a mammalian blood cell, or a mammalian endothelial cell is preferable.

本発明の固化体は、好ましくは、融解されて生体試料投与用溶液として用いられ得る。本発明の固化体は、DMSOやエチレングリコールなどの細胞浸透性で毒性を有する化合物を含まず、また、血清や血清由来タンパク質も含まないため、融解後にそのまま生体試料投与溶液とすることができる。なお、細菌やウィルスに汚染されていないようなタンパク質を添加することは可能である。また、細胞の機能を損なわない低濃度で細胞浸透性で毒性を有する化合物を使用することは可能である。 The solidified product of the present invention can preferably be melted and used as a solution for administration of a biological sample. Since the solidified product of the present invention does not contain a cell-permeable and toxic compound such as DMSO or ethylene glycol and does not contain serum or serum-derived protein, it can be used as a biological sample administration solution as it is after thawing. It is possible to add proteins that are not contaminated with bacteria or viruses. It is also possible to use compounds that are cell permeable and toxic at low concentrations that do not impair cell function.

本発明の固化体が融解された生体試料投与用溶液中に含有される生体試料によるHGFの産生量が、前記水溶性高分子またはその塩の代わりにDMSOを含む固化体中の生体試料が融解後に産生するHGFの産生量と比較して抑制されていることが好ましい。 The amount of HGF produced by the biological sample contained in the solution for administration of the biological sample in which the solidified body of the present invention has been melted is such that the biological sample in the solidified body containing DMSO instead of the water-soluble polymer or a salt thereof is melted. It is preferable that it is suppressed as compared with the amount of HGF produced later.

本発明の固化体が融解された生体試料投与用溶液中に含有される生体試料によるIL−10の産生量が、前記水溶性高分子またはその塩の代わりにDMSOを含む固化体中の生体試料が融解後に産生するIL−10の産生量と比較して増大されていることが好ましい。 The amount of IL-10 produced by the biological sample contained in the solution for administration of the biological sample in which the solidified body of the present invention is melted contains DMSO instead of the water-soluble polymer or a salt thereof. Is preferably increased as compared with the amount of IL-10 produced after thawing.

また、本発明の生体試料の凍結保存用の高分子水溶液中および固化体にはジメチルスルホキシドやエチレングリコールなどの細胞浸透性で細胞毒性を有する化合物を含まない方が望ましい。これらは解凍後に細胞に対して毒性を有しているからである。 Further, it is desirable that the aqueous polymer solution for cryopreservation of the biological sample of the present invention and the solidified product do not contain a cell-permeable and cytotoxic compound such as dimethylsulfoxide or ethylene glycol. This is because they are toxic to cells after thawing.

本発明の高分子水溶液を用いた生体試料の凍結保存方法においては、−27℃以下の温度に前記生体試料を含む前記高分子水溶液を保持することにより保存を行う工程を含む生体試料の凍結保存方法が好ましい。 In the method for cryopreserving a biological sample using the polymer aqueous solution of the present invention, the biological sample is cryopreserved including a step of holding the polymer aqueous solution containing the biological sample at a temperature of −27 ° C. or lower. The method is preferred.

本発明の高分子水溶液を用いた生体試料の凍結保存方法における凍結保存温度の範囲としては、−27℃以下であれば限定されるものではないが、上限として、望ましくは、−70℃以下、好ましくは−80℃以下である。また下限として、望ましくは、−196℃以上、好ましくは−150℃以上である。 The range of the cryopreservation temperature in the method for cryopreserving a biological sample using the aqueous polymer solution of the present invention is not limited as long as it is −27 ° C. or lower, but the upper limit is preferably −70 ° C. or lower. It is preferably −80 ° C. or lower. The lower limit is preferably -196 ° C. or higher, preferably −150 ° C. or higher.

前記生体試料を含む前記高分子水溶液を冷却して固化する工程が、冷却速度10℃/以下の緩慢凍結法で行われる生体試料の凍結保存方法が好ましい。望ましくは、前記生体試料を含む前記高分子水溶液を冷却して固化する工程は、冷却速度1℃/min以下の緩慢凍結法で行われる。 A method for cryopreserving a biological sample in which the step of cooling and solidifying the polymer aqueous solution containing the biological sample is performed by a slow freezing method having a cooling rate of 10 ° C./or or less is preferable. Desirably, the step of cooling and solidifying the aqueous polymer solution containing the biological sample is performed by a slow freezing method having a cooling rate of 1 ° C./min or less.

前記生体試料が、細胞、組織、または、膜もしくは凝集体である組織様物である生体試料の凍結保存方法が好ましい。 A method for cryopreserving a biological sample in which the biological sample is a cell, tissue, or tissue-like substance such as a membrane or an aggregate is preferable.

前記生体試料が、精子、卵子、または受精卵である生体試料の凍結保存方法が好ましい。 A method for cryopreserving a biological sample in which the biological sample is a sperm, an egg, or a fertilized egg is preferable.

本発明の高分子水溶液および固化体によれば、細胞内浸透型の凍結保護物質であるDMSOやエチレングリコールなどの細胞浸透性で毒性を有する化合物を用いなくても、細胞や組織などの生体試料を適切に保存することができる。さらに、本発明における水溶性高分子を用いた凍結保存は細胞内非浸透型であるため、高い凍結保存効果を示すにも関わらず、細胞に対して低毒性である。 According to the polymer aqueous solution and the solidified substance of the present invention, a biological sample such as a cell or a tissue without using a cell-penetrating and toxic compound such as DMSO or ethylene glycol which is an intracellular permeation type freeze-protecting substance. Can be stored properly. Furthermore, since the cryopreservation using a water-soluble polymer in the present invention is an intracellular non-penetrating type, it is less toxic to cells even though it exhibits a high cryopreservation effect.

また、血清、血清由来タンパク質を含まないため、細菌やウィルスに汚染されることもない。なお、細菌やウィルスに汚染されていないようなタンパク質を添加することは可能である。また、細胞の機能を損なわない低濃度で細胞浸透性で毒性を有する化合物を使用することは可能である。 In addition, since it does not contain serum or serum-derived protein, it is not contaminated with bacteria or viruses. It is possible to add proteins that are not contaminated with bacteria or viruses. It is also possible to use compounds that are cell permeable and toxic at low concentrations that do not impair cell function.

なお、本発明において使用される水溶性高分子または塩を含む高分子水溶液の「極限粘度(η)」とは、以下のような方法と計算式とによって求められる。 The "extreme viscosity (η)" of the aqueous polymer solution containing a water-soluble polymer or salt used in the present invention is determined by the following method and calculation formula.

(1)所定量のNaClを30℃のイオン交換水に溶解させ、0.2MのNaCl溶液(標準液)を調製する。
(2)水溶性高分子またはその塩の試料を30℃の標準液に溶解させ、原液を調製する。水溶性高分子またはその塩の試料が溶液で入手される場合は、溶液から溶媒を除去した固形分を水溶性高分子またはその塩の試料とする。複数の水溶性高分子を含む混合試料の場合は、そのまま混合物の試料とする。水溶性高分子に不純物が混じった混合物であっても、そのまま試料とする。この際、標準液および原液それぞれの粘度を測定し、標準液に対する原液の相対粘度が2.0〜2.4となるように調整する。
(3)30℃の原液を、30℃の標準液を用いて5/4、5/3、5/2倍となるようにそれぞれ希釈する。
(4)30℃の標準液、原液および希釈液の粘度をそれぞれ測定する。粘度測定には、E型粘度計を用いる。
(5)原液および希釈液それぞれの粘度を標準液の粘度で割ったものを相対粘度(ηr)とし、下式に基づき還元粘度を導出する。

Figure 2020166712
ここで、ηsp:水溶性またはその塩の還元粘度[mL/g]、ηr:水溶性高分子またはその塩の相対粘度[−]、C:水溶性高分子またはその塩の濃度[g/mL]である。
(6)水溶性高分子またはその塩の濃度と、水溶性高分子またはその塩の還元粘度との関係をそれぞれプロットし、近似直線を引く。近似直線の切片(高分子または糖類濃度=0)の値を水溶性高分子またはその塩の極限粘度とする。(1) Dissolve a predetermined amount of NaCl in ion-exchanged water at 30 ° C. to prepare a 0.2 M NaCl solution (standard solution).
(2) A sample of a water-soluble polymer or a salt thereof is dissolved in a standard solution at 30 ° C. to prepare a stock solution. When a sample of a water-soluble polymer or a salt thereof is obtained as a solution, the solid content obtained by removing the solvent from the solution is used as a sample of the water-soluble polymer or a salt thereof. In the case of a mixed sample containing a plurality of water-soluble polymers, the sample of the mixture is used as it is. Even if it is a mixture of a water-soluble polymer mixed with impurities, it can be used as a sample as it is. At this time, the viscosities of the standard solution and the undiluted solution are measured, and the relative viscosity of the undiluted solution with respect to the standard solution is adjusted to 2.0 to 2.4.
(3) The stock solution at 30 ° C. is diluted with a standard solution at 30 ° C. so as to be 5/4, 5/3, 5/2 times, respectively.
(4) Measure the viscosities of the standard solution, the undiluted solution and the diluted solution at 30 ° C., respectively. An E-type viscometer is used for viscosity measurement.
(5) The relative viscosity (η r ) is obtained by dividing the viscosity of each of the undiluted solution and the diluted solution by the viscosity of the standard solution, and the reduced viscosity is derived based on the following formula.
Figure 2020166712
Here, η sp : the reduced viscosity of the water-soluble polymer or its salt [mL / g], η r : the relative viscosity of the water-soluble polymer or its salt [-], C: the concentration of the water-soluble polymer or its salt [g]. / ML].
(6) Plot the relationship between the concentration of the water-soluble polymer or its salt and the reduced viscosity of the water-soluble polymer or its salt, and draw an approximate straight line. The value of the intercept (polymer or saccharide concentration = 0) of the approximate straight line is defined as the ultimate viscosity of the water-soluble polymer or a salt thereof.

本発明における水溶性高分子またはその塩を溶解させるために使用される水性溶媒としては、水、生理的溶液、または、体液や細胞液の浸透圧とほぼ同じになるようにナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン等によって塩濃度や糖濃度等を調整した等張水溶液が好ましい。具体的には、例えば、水、生理食塩水、緩衝効果のある生理食塩水であるリン酸緩衝生理食塩水(phosphate buffered saline;PBS)、ダルベッコリン酸緩衝生理食塩水、トリス緩衝生理食塩水(Tris Buffered Saline;TBS)、HEPES緩衝生理食塩水等、ハンクス平衡塩溶液などの平衡塩溶液、リンゲル液、乳酸リンゲル液、酢酸リンゲル液、重炭酸リンゲル液、または、D−MEM、E−MEM、αMEM、RPMI−1640培地、Ham’s F−12、Ham’s F−10、M−199などの動物細胞培養用基礎培地、各種の細胞または組織用の一般的な培養液、市販の培地などを挙げることができる。 As the aqueous solvent used for dissolving the water-soluble polymer or the salt thereof in the present invention, water, a physiological solution, or sodium ion or potassium ion so as to be substantially the same as the osmotic pressure of body fluid or cell fluid. , An isotonic aqueous solution in which the salt concentration, sugar concentration and the like are adjusted with calcium ions and the like is preferable. Specifically, for example, water, physiological saline, phosphate buffered saline (PBS), which is a buffered saline solution, Dulvecolinic acid buffered saline solution, Tris buffered saline solution (Tris buffered saline solution). Tris Buffered Saline (TBS), HEPES buffered saline, etc., balanced salt solution such as Hanks balanced salt solution, Ringer's solution, lactic acid Ringer's solution, acetate Ringer's solution, Ringer's bicarbonate solution, or D-MEM, E-MEM, αMEM, RPMI- 1640 medium, basal medium for animal cell culture such as Ham's F-12, Ham's F-10, M-199, general culture solution for various cells or tissues, commercially available medium and the like can be mentioned. can.

本発明の高分子水溶液および固化体(凍結固化体、以下固化体は「凍結固化体」として説明する。)によれば、細胞等の生体試料を、毒性の高いDMSOやエチレングリコールなどの凍結保護物質を使用せずに、生体試料の生存率およびその性状を維持したままで凍結保存することができる。本発明の高分子水溶液の凍結保護剤であり、本発明の高分子水溶液に溶質として含まれる水溶性高分子またはその塩は、細胞膜透過性でないため、細胞等の生体試料のガラス化時に、生体試料中に浸透して生体組織を膨潤させることなく、むしろ細胞からの除水を促進させる。本発明の高分子水溶液において、高分子の分子種および重合度(分子量)を調整することにより、および/または、水溶性高分子の水溶液に低分子量や単分子の化合物を添加することにより、高分子水溶液の極限粘度(η)ならびに昇温過程の融解の吸熱ピークの温度および熱量が調整される。本発明において、高分子水溶液の極限粘度(η)を0.20dL/g以上、0.95dL/g以下の範囲とし、かつ、DSCで測定した発熱ピークの発熱量が0J/gもしくは標準水(超純水)の発熱量の65%以下に調整することにより、または、吸熱ピークの吸熱量が0J/gもしくは標準水(超純水)の吸熱量の65%以下に調整することにより、細胞等の生体組織の凍結保存効果が改善される。 According to the polymer aqueous solution and solidified body of the present invention (frozen solidified body, hereinafter, the solidified body is referred to as “frozen solidified body”), biological samples such as cells are protected by freezing protection such as highly toxic DMSO and ethylene glycol. It can be cryopreserved without using a substance while maintaining the viability and properties of the biological sample. Since the water-soluble polymer or a salt thereof, which is a cryoprotectant for the aqueous polymer solution of the present invention and is contained as a solute in the aqueous solution of the present invention, is not permeable to cell membranes, it is a living body when vitrifying a biological sample such as a cell. It does not penetrate into the sample and swell the living tissue, but rather promotes the removal of water from the cells. In the polymer aqueous solution of the present invention, the molecular species and the degree of polymerization (molecular weight) of the polymer are adjusted, and / or by adding a low molecular weight or single molecule compound to the aqueous solution of the water-soluble polymer. The ultimate viscosity (η) of the molecular aqueous solution and the temperature and calorific value of the heat absorption peak of melting in the heating process are adjusted. In the present invention, the ultimate viscosity (η) of the aqueous polymer solution is in the range of 0.20 dL / g or more and 0.95 dL / g or less, and the calorific value of the exothermic peak measured by DSC is 0 J / g or standard water (standard water). By adjusting the calorific value of ultrapure water to 65% or less, or by adjusting the heat absorption peak to 0 J / g or 65% or less of the heat absorption of standard water (ultrapure water), the cells The cryopreservation effect of living tissues such as is improved.

本発明の生体試料の凍結保存用の高分子水溶液は、細胞内非浸透型の凍結保存液であり、かつ、高分子水溶液およびその凍結固化体は、DMSOやエチレングリコールなどの細胞内浸透型の化学物質を含まない。このため、生体試料へのダメージや細胞毒性、また、DMSOに関して報告されているような細胞の性状への影響を低く抑えることができる。すなわち、凍結保存中および凍結保存後の生体試料における生体試料の性状を維持することができる。 The polymer aqueous solution for cryopreservation of the biological sample of the present invention is an intracellular non-penetrating cryopreservation solution, and the polymer aqueous solution and its frozen solidified substance are intracellular permeation type such as DMSO and ethylene glycol. Contains no chemicals. Therefore, damage to biological samples, cytotoxicity, and effects on cell properties as reported with respect to DMSO can be suppressed to a low level. That is, the properties of the biological sample in the biological sample during and after cryopreservation can be maintained.

さらに、本発明の生体試料の凍結保存用の高分子水溶液およびその凍結固化体は、血清および/または血清由来タンパク質を使用せずとも生体試料の生存率および性状を維持したまま生体試料を凍結保存することを可能とするため、生体試料が細菌やウィルスに汚染されることもない。 Further, the polymer aqueous solution for cryopreservation of the biological sample of the present invention and the frozen solidified product thereof cryopreserve the biological sample while maintaining the viability and properties of the biological sample without using serum and / or serum-derived protein. The biological sample is not contaminated with bacteria or viruses because it is possible to do so.

また、本発明の高分子水溶液を用いた生体試料の凍結保存方法および凍結固化体によれば、凍結した生体試料を、DMSOやエチレングリコールなどの細胞毒性を有する化学物質や血清などのタンパク質を用いることなしに、−27℃以下の温度で、すなわちディープフリーザー中などで長期間安定に保存することができる。なお、細菌やウィルスに汚染されていないようなタンパク質を添加することは可能である。また、細胞の機能を損なわない低濃度で細胞浸透性で毒性を有する化合物を使用することは可能である。 Further, according to the method for cryopreserving a biological sample using a polymer aqueous solution and a frozen solidified product of the present invention, a frozen biological sample is prepared by using a chemical substance having cytotoxicity such as DMSO or ethylene glycol or a protein such as serum. It can be stably stored for a long period of time at a temperature of −27 ° C. or lower, that is, in a deep freezer or the like. It is possible to add proteins that are not contaminated with bacteria or viruses. It is also possible to use compounds that are cell permeable and toxic at low concentrations that do not impair cell function.

凍結保存温度の範囲としては、−27℃以下であれば限定されるものではないが、上限として、望ましくは、−70℃以下、好ましくは−80℃以下である。また下限として、望ましくは、−196℃以上、好ましくは−150℃以上である。 The range of the cryopreservation temperature is not limited as long as it is −27 ° C. or lower, but the upper limit is preferably −70 ° C. or lower, preferably −80 ° C. or lower. The lower limit is preferably -196 ° C. or higher, preferably −150 ° C. or higher.

本発明の試験用試料溶液を用いた凍結保存における初代ヒト間葉系幹細胞の細胞生存率を示す図である。It is a figure which shows the cell viability of the primary human mesenchymal stem cell in the cryopreservation using the test sample solution of this invention. 示差走査熱量分析による試験用試料溶液の分析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of the test sample solution by the differential scanning calorimetry. 示差走査熱量分析による試験用試料溶液の分析結果を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the analysis result of the test sample solution by the differential scanning calorimetry. 示差走査熱量分析による超純水を含む試験用試料溶液の分析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of the test sample solution containing ultrapure water by the differential scanning calorimetry. 示差走査熱量分析によるDMSOを凍結保護剤として含む試験用試料溶液の分析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of the test sample solution containing DMSO as a cryoprotectant by differential scanning calorimetry. 示差走査熱量分析による実施例1の試験用試料を含む試験用試料溶液の分析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of the test sample solution containing the test sample of Example 1 by the differential scanning calorimetry. 本発明の試験用試料溶液を用いた凍結保存における初代ヒト間葉系幹細胞の長期保存効果を示す図である。It is a figure which shows the long-term preservation effect of the primary human mesenchymal stem cell in the cryopreservation using the test sample solution of this invention. 本発明の試験用試料溶液を用いた冷蔵保存における初代ヒト間葉系幹細胞の長期保存効果を示す図である。It is a figure which shows the long-term preservation effect of the primary human mesenchymal stem cell in the refrigerated storage using the test sample solution of this invention. 本発明の試験用試料溶液を用いた凍結保存後の初代ヒト間葉系幹細胞におけるHGFの産生量を示す図である。It is a figure which shows the production amount of HGF in the primary human mesenchymal stem cell after cryopreservation using the test sample solution of this invention. 本発明の試験用試料溶液を用いた凍結保存後の初代ヒト間葉系幹細胞におけるIL−10の産生量を示す図である。It is a figure which shows the production amount of IL-10 in the primary human mesenchymal stem cell after cryopreservation using the test sample solution of this invention. 本発明の試験用試料溶液を用いた凍結保存後の初代ヒト間葉系幹細胞における未分化バイオマーカーの発現量を示す図である。It is a figure which shows the expression level of the undifferentiated biomarker in the primary human mesenchymal stem cell after cryopreservation using the test sample solution of this invention. 対照試験(比較例2)における凍結後の細胞内ガラス化状態を示す図である。It is a figure which shows the intracellular vitrification state after freezing in a control test (Comparative Example 2). 比較例1の試験用試料溶液を用いた凍結後の細胞内ガラス化状態を示す図である。It is a figure which shows the intracellular vitrification state after freezing using the test sample solution of the comparative example 1. FIG. 実施例1の試験用試料溶液を用いた細胞内ガラス化状態を示す図である。It is a figure which shows the intracellular vitrification state using the test sample solution of Example 1. FIG. 細胞内ガラス化状態の明度差を示す図である。It is a figure which shows the difference in brightness of the intracellular vitrification state. 細胞内ガラス化状態の明度差をマンセル明暗度(0〜10)に従い数値化し、溶媒と細胞内の明度差を求めた図である。It is a figure which quantified the difference in the lightness of the intracellular vitrification state according to the Munsell lightness (0 to 10), and obtained the difference in the lightness between the solvent and the inside of the cell. 本発明の試験用試料溶液を用いた凍結保存における種々の細胞に対する凍結保護効果を示す図である。It is a figure which shows the freeze protection effect on various cells in cryopreservation using the test sample solution of this invention. 低分子量の糖類を用いた凍結保存における初代イヌ間葉系幹細胞の細胞生存率を示す図である。It is a figure which shows the cell viability of the primary canine mesenchymal stem cell in cryopreservation using a low molecular weight saccharide. 各種製造例による試験用試料のHPLC分析結果を示す図である。It is a figure which shows the HPLC analysis result of the test sample by various production examples. 各種製造例による試験用試料のHPLC分析結果を示す図である。It is a figure which shows the HPLC analysis result of the test sample by various production examples. 各種製造例による試験用試料のHPLC分析結果を示す図である。It is a figure which shows the HPLC analysis result of the test sample by various production examples. 所定の糖の数を有する糖類の検量線用HPLC分析結果を示す図である。It is a figure which shows the HPLC analysis result for the calibration curve of the sugar having a predetermined number of sugars. 本発明の高分子鎖を有する試験用試料のHPLC分析結果を示す図である。It is a figure which shows the HPLC analysis result of the test sample which has the polymer chain of this invention.

本発明の生体試料の凍結保存用の高分子水溶液(以下、本発明の高分子水溶液ともいう)は、水溶性高分子またはその塩を含み、0.20dL/g以上、0.95dL/g以下の範囲の極限粘度(η)を有する。 The polymer aqueous solution for cryopreservation of the biological sample of the present invention (hereinafter, also referred to as the polymer aqueous solution of the present invention) contains a water-soluble polymer or a salt thereof, and contains 0.20 dL / g or more and 0.95 dL / g or less. It has an extreme viscosity (η) in the range of.

なお、本発明において使用される水溶性高分子またはその塩を含む水溶液の「極限粘度(η)」とは、以下のような方法と計算式とから算出される値を意味する。 The "extreme viscosity (η)" of the aqueous solution containing the water-soluble polymer or its salt used in the present invention means a value calculated from the following method and calculation formula.

極限粘度測定:
(1)所定量のNaClを30℃のイオン交換水に溶解させ、0.2MのNaCl溶液(標準液)を調製する。
(2)水溶性高分子またはその塩の試料を30℃の標準液に溶解させ、原液を調製する。水溶性高分子またはその塩の試料が溶液で入手される場合は、溶液から溶媒を除去した固形分を水溶性高分子またはその塩の試料とする。複数の水溶性高分子を含む混合試料の場合は、そのまま混合物の試料とする。また、水溶性高分子が不純物を含んでいてもそのまま試料とする。もっとも、後述する粘度平均分子量を測定する場合は、この限りではない。複数の水溶性高分子を含む混合試料の場合は、各水溶性高分子を分離、分画した後、各溶液から溶媒を除去したものを各水溶性高分子の試料とする。また、未知の水溶性高分子であれば、水溶性高分子についてHPLC、LC−MSやLC−IR等で物質を同定して、後述するように粘度平均分子量を計算する。また、未知の水溶性高分子を複数含む場合は、各成分を分離、分画し、それぞれの水溶性高分子についてHPLC、LC−MSやLC−IR等で物質を同定し、後述するように粘度平均分子量を計算する。なお、水溶性高分子に不純物が混じった混合物であっても、粘度に影響がなければ(例えば、金属塩のような不純物)、混合物を水溶性高分子の試料とする。また、粘度平均分子量の計算に影響がある不純物を含む場合は、不純物を除去するか、水溶性高分子を分画した後測定する。標準液および原液それぞれの粘度を測定し、標準液に対する原液の相対粘度が2.0〜2.4となるように調整する。
(3)30℃の原液を、30℃の標準液を用いて5/4、5/3、5/2倍となるようにそれぞれ希釈する。
(4)30℃の標準液、原液および希釈液の粘度をそれぞれ測定する。粘度測定には、E型粘度計を用いる。
(5)原液および希釈液それぞれの粘度を標準液の粘度で割ったものを相対粘度(ηr)とし、下式に基づき還元粘度を導出する。

Figure 2020166712
ここで、ηsp:水溶性またはその塩の還元粘度[mL/g]、ηr:水溶性高分子またはその塩の相対粘度[−]、C:水溶性高分子またはその塩の濃度[g/mL]である。
(6)水溶性高分子またはその塩の濃度と、水溶性高分子またはその塩の還元粘度との関係をそれぞれプロットし、近似直線を引く。近似直線の切片(高分子または糖類濃度=0)の値を水溶性高分子またはその塩の極限粘度とする。Extreme viscosity measurement:
(1) Dissolve a predetermined amount of NaCl in ion-exchanged water at 30 ° C. to prepare a 0.2 M NaCl solution (standard solution).
(2) A sample of a water-soluble polymer or a salt thereof is dissolved in a standard solution at 30 ° C. to prepare a stock solution. When a sample of a water-soluble polymer or a salt thereof is obtained as a solution, the solid content obtained by removing the solvent from the solution is used as a sample of the water-soluble polymer or a salt thereof. In the case of a mixed sample containing a plurality of water-soluble polymers, the sample of the mixture is used as it is. Further, even if the water-soluble polymer contains impurities, it is used as a sample as it is. However, this does not apply when measuring the viscosity average molecular weight described later. In the case of a mixed sample containing a plurality of water-soluble polymers, each water-soluble polymer is separated and fractionated, and then the solvent is removed from each solution to obtain a sample of each water-soluble polymer. If it is an unknown water-soluble polymer, the substance of the water-soluble polymer is identified by HPLC, LC-MS, LC-IR, or the like, and the viscosity average molecular weight is calculated as described later. When a plurality of unknown water-soluble polymers are contained, each component is separated and fractionated, and the substance of each water-soluble polymer is identified by HPLC, LC-MS, LC-IR, etc., as described later. Calculate the viscosity average molecular weight. Even if the mixture contains impurities in the water-soluble polymer, if the viscosity is not affected (for example, impurities such as metal salts), the mixture is used as a sample of the water-soluble polymer. If impurities that affect the calculation of the viscosity average molecular weight are included, the impurities are removed or the water-soluble polymer is fractionated before measurement. The viscosities of the standard solution and the undiluted solution are measured, and the relative viscosity of the undiluted solution with respect to the standard solution is adjusted to 2.0 to 2.4.
(3) The stock solution at 30 ° C. is diluted with a standard solution at 30 ° C. so as to be 5/4, 5/3, 5/2 times, respectively.
(4) Measure the viscosities of the standard solution, the undiluted solution and the diluted solution at 30 ° C., respectively. An E-type viscometer is used for viscosity measurement.
(5) The relative viscosity (η r ) is obtained by dividing the viscosity of each of the undiluted solution and the diluted solution by the viscosity of the standard solution, and the reduced viscosity is derived based on the following formula.
Figure 2020166712
Here, η sp : the reduced viscosity of the water-soluble polymer or its salt [mL / g], η r : the relative viscosity of the water-soluble polymer or its salt [-], C: the concentration of the water-soluble polymer or its salt [g]. / ML].
(6) Plot the relationship between the concentration of the water-soluble polymer or its salt and the reduced viscosity of the water-soluble polymer or its salt, and draw an approximate straight line. The value of the intercept (polymer or saccharide concentration = 0) of the approximate straight line is defined as the ultimate viscosity of the water-soluble polymer or a salt thereof.

本発明の高分子水溶液は、生体試料が凍結保存される際に生体試料を適切に保存するための凍結保存液である。本発明の高分子水溶液の極限粘度(η)を、0.20dL/g以上、0.95dL/g以下の範囲とすることにより、本発明の高分子水溶液は、冷却過程で高分子鎖により形成されるマトリクス内に水性溶媒分子を良好にトラップすることができる。これにより、冷却時に水性溶媒の水の分子運動を制限して、水を結晶化せずにガラス化状態で固化および/または凍結することができる。通常、ガラス化法と呼ばれる凍結方法は、溶液が凍結する際に溶質(凍害を防止するための凍結保護剤)が結晶から排除されることにより残存溶液中の塩濃度が上昇し、細胞内外で浸透圧差が生じることにより細胞内を脱水し細胞内部をガラス化するという方法であり、解凍後の生存率が特に低い細胞に適用される。このような方法では、水をよりガラス化しやすくするために、溶質(凍結保護剤)の濃度を高めることや、冷却速度を大きくすることが行われる。しかしながら、浸透圧差を大きくすると細胞へのダメージも大きくなってしまう問題や、溶解時に再結晶化が起こり細胞がダメージを受けてしまうという問題が知られてきた。また、手技的にも困難が伴う。 The aqueous polymer solution of the present invention is a cryopreservation solution for appropriately preserving a biological sample when the biological sample is cryopreserved. By setting the ultimate viscosity (η) of the aqueous polymer solution of the present invention in the range of 0.20 dL / g or more and 0.95 dL / g or less, the aqueous polymer solution of the present invention is formed by polymer chains in the cooling process. Aqueous solvent molecules can be well trapped in the resulting matrix. This allows the water to be solidified and / or frozen in a vitrified state without crystallizing by limiting the molecular movement of the water in the aqueous solvent during cooling. Usually, in the freezing method called the vitrification method, when the solution freezes, the solute (freeze protective agent for preventing frost damage) is removed from the crystals, so that the salt concentration in the residual solution increases, and the salt concentration in the residual solution increases inside and outside the cell. It is a method of dehydrating the inside of cells by causing an osmotic pressure difference and vitrifying the inside of cells, and is applied to cells having a particularly low survival rate after thawing. In such a method, in order to make water easier to vitrify, the concentration of the solute (freeze protective agent) is increased and the cooling rate is increased. However, it has been known that when the osmotic pressure difference is increased, the damage to the cells is also increased, and the problem that recrystallization occurs at the time of lysis and the cells are damaged. In addition, there are technical difficulties.

本発明の高分子水溶液によれば、細胞等の生体試料の凍結保存液として使用した場合、高分子水溶液中に溶解している水溶性高分子の高分子鎖の作用により、生体試料内が脱水されて生体試料内もガラス化されるので、生体試料内での氷晶の形成が抑制または防止され、さらに、従来のガラス化法での問題である凍結時の生体試料における浸透圧ショックを弱めることができる。したがって、細胞毒性を有するジメチルスルホキシド(DMSO)やエチレングリコールなどの化学物質を含有させる必要がなく、本発明の高分子水溶液は、DMSOおよび/またはエチレングリコールを含まない。 According to the aqueous polymer solution of the present invention, when used as a cryopreservation solution for a biological sample such as cells, the inside of the biological sample is dehydrated by the action of the polymer chains of the water-soluble polymer dissolved in the aqueous polymer solution. Since the inside of the biological sample is also vitrified, the formation of ice crystals in the biological sample is suppressed or prevented, and the osmotic pressure shock in the biological sample at the time of freezing, which is a problem in the conventional vitrification method, is weakened. be able to. Therefore, it is not necessary to contain chemical substances such as dimethyl sulfoxide (DMSO) and ethylene glycol which are cytotoxic, and the aqueous polymer solution of the present invention does not contain DMSO and / or ethylene glycol.

本発明における水溶性高分子を含む高分子水溶液では、凍結時に溶媒の水分子は高分子のネットワークマトリクス中に存在して、自由水または束縛水(水分子が高分子に絡め捕られた状態)の状態で存在していると考えられる。また、細胞等内から浸透圧差で排除されてきた水分子は、細胞等の生体試料の周囲の高分子と置換されるものと考えられる。この状態を実現するためには、高分子水溶液の極限粘度を0.20〜0.95dL/gに調整する必要がある。高分子水溶液の極限粘度が小さ過ぎると、高分子が拡散してしまい、水溶性高分子のネットワークに水分子を絡め捕ることができない。一方、高分子水溶液の極限粘度が高すぎると、生体試料近傍での水分子との置換が進行しない。また、生体試料を凍結保存するために高分子水溶液中に生体試料を含ませる際のハンドリング性が悪化するという問題が生じ得る。高分子水溶液の極限粘度を0.20dL/g以上、0.95dL/g以下の範囲とすることにより、本発明の高分子水溶液が冷却された場合、凍結状態での非晶質であるガラス状態が安定化される。このため、冷却および凍結によっても細胞がダメージを受けにくく、細胞が安定に効率よく凍結保存され得る。氷晶の形成による細胞の破壊も起こりにくい。したがって、本発明の凍結保存後の生体試料を解凍した後の、生体試料における細胞の生存率が高い。例えば、高分子水溶液の極限粘度(η)は、0.32dL/g以上、0.65dL/g以下程度とされることが好ましい場合がある。 In the aqueous polymer solution containing a water-soluble polymer in the present invention, water molecules of the solvent are present in the network matrix of the polymer at the time of freezing, and free water or bound water (a state in which water molecules are entangled and trapped by the polymer). It is considered that it exists in the state of. Further, it is considered that the water molecules excluded from the inside of cells or the like due to the difference in osmotic pressure are replaced with the macromolecules around the biological sample such as cells. In order to realize this state, it is necessary to adjust the ultimate viscosity of the aqueous polymer solution to 0.25 to 0.95 dL / g. If the extreme viscosity of the aqueous polymer solution is too small, the polymer will diffuse and water molecules cannot be entangled and captured in the network of water-soluble polymers. On the other hand, if the extreme viscosity of the aqueous polymer solution is too high, the substitution with water molecules in the vicinity of the biological sample does not proceed. In addition, there may be a problem that the handling property is deteriorated when the biological sample is contained in the aqueous polymer solution for cryopreserving the biological sample. By setting the ultimate viscosity of the aqueous polymer solution in the range of 0.20 dL / g or more and 0.95 dL / g or less, when the aqueous polymer solution of the present invention is cooled, it is in an amorphous glass state in a frozen state. Is stabilized. Therefore, the cells are not easily damaged by cooling and freezing, and the cells can be stably and efficiently cryopreserved. Cell destruction due to the formation of ice crystals is also unlikely to occur. Therefore, the survival rate of cells in the biological sample after thawing the biological sample after cryopreservation of the present invention is high. For example, the ultimate viscosity (η) of the aqueous polymer solution may be preferably 0.32 dL / g or more and 0.65 dL / g or less.

高分子水溶液の極限粘度は、水溶性高分子の分子種と重合度(粘度平均分子量)を選択することで調整することができる。 The ultimate viscosity of the aqueous polymer solution can be adjusted by selecting the molecular species of the water-soluble polymer and the degree of polymerization (viscosity average molecular weight).

例えば、本発明における水溶性高分子としては、親水基を有するモノマーを繰り返し単位として含む重合体などを使用することができる。ここで、親水性基は、例えば、ヒドロキシル基ならびにカルボン酸基およびその塩である。また、水溶性高分子は、置換されていてもよいアミノ基または置換されていてもよいアミド基を有するような窒素含有モノマーを繰り返し単位として含んでいてもよい。特には、水溶性高分子の構造内にエクアトリアル位のヒドロキシル基を有していることが好ましい場合がある。これにより、溶媒の水を凍結時により良好に高分子鎖で形成されるマトリクス内にトラップすることができると考えられるからである。 For example, as the water-soluble polymer in the present invention, a polymer containing a monomer having a hydrophilic group as a repeating unit or the like can be used. Here, the hydrophilic group is, for example, a hydroxyl group and a carboxylic acid group and a salt thereof. Further, the water-soluble polymer may contain a nitrogen-containing monomer having a optionally substituted amino group or a optionally substituted amide group as a repeating unit. In particular, it may be preferable to have a hydroxyl group at the equatorial position in the structure of the water-soluble polymer. This is because it is considered that the solvent water can be better trapped in the matrix formed of the polymer chains at the time of freezing.

親水基を有するモノマーは例えば、糖残基である。この場合、本発明における高分子は、糖残基が繰り返し単位としてグリコシド結合により結合した重合体およびこれらの誘導体を含む水溶性高分子であり得る。糖残基としては、単糖、または、単糖のヒドロキシル基および/またはヒドロキシメチル基が置換された単糖、例えば、ヒドロキシル基および/またはヒドロキシメチル基が、カルボキシル基、アミノ基、N−アセチルアミノ基、スルホオキシ基、メトキシカルボニル基およびカルボキシメチル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の置換基で置換された単糖などが例示されるがこれらに限定はされない。 The monomer having a hydrophilic group is, for example, a sugar residue. In this case, the polymer in the present invention may be a water-soluble polymer containing a polymer in which sugar residues are bonded by a glycosidic bond as a repeating unit and derivatives thereof. As the sugar residue, a monosaccharide or a monosaccharide in which the hydroxyl group and / or hydroxymethyl group of the monosaccharide is substituted, for example, a hydroxyl group and / or a hydroxymethyl group is a carboxyl group, an amino group, or an N-acetyl. Examples thereof include, but are not limited to, monosaccharides substituted with at least one substituent selected from the group consisting of an amino group, a sulfooxy group, a methoxycarbonyl group and a carboxymethyl group.

単糖としては、トリオース、テトロース、ペントース、ヘキソースおよびヘプトース等が挙げられる。例えば、ペントースとしては、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース、キシルロース、リブロース、デオキシリボースなどが挙げられる。ヘキソースとしては、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、タガトース、フコース、フクロース、ラムノースなどが挙げられる。 Examples of the monosaccharide include triose, tetrose, pentose, hexose and heptose. For example, pentoses include ribose, arabinose, xylulose, lyxose, xylulose, ribulose, deoxyribose and the like. Examples of hexose include glucose, mannose, galactose, fructose, sorbose, tagatose, fucose, fuculose, rhamnose and the like.

例えば、カルボキシル基で置換された単糖としては、ウロン酸などが挙げられる。ウロン酸としては、例えば、グルクロン酸、イズロン酸、マンヌロン酸およびガラクツロン酸などが挙げられる。アミノ基で置換された単糖としては、アミノ糖などが挙げられる。アミノ糖としては、例えば、グルコサミン、ガラクトサミン、マンノサミンおよびムラミン酸などが挙げられる。N−アセチルアミノ基で置換された単糖としては、例えば、N−アセチルグルコサミン、N−アセチルマンノサミン、N−アセチルガラクトサミンおよびN−アセチルムラミン酸などが挙げられる。スルホオキシ基で置換された単糖としては、ガラクトース−3−硫酸などが挙げられる。また複数の置換基をもつ単糖としては、例えば、N−アセチルグルコサミン−4−硫酸、イズロン酸−2−硫酸、グルクロン酸−2−硫酸、N−アセチルガラクトサミン−4−硫酸、ノイラミン酸およびN−アセチルノイラミン酸などが挙げられる。 For example, examples of the monosaccharide substituted with a carboxyl group include uronic acid. Examples of uronic acid include glucuronic acid, iduronic acid, mannuronic acid and galacturonic acid. Examples of the monosaccharide substituted with an amino group include amino sugars. Examples of amino sugars include glucosamine, galactosamine, mannosamine and muramic acid. Examples of the monosaccharide substituted with the N-acetylamino group include N-acetylglucosamine, N-acetylmannosamine, N-acetylgalactosamine and N-acetylmuramic acid. Examples of the monosaccharide substituted with the sulfooxy group include galactose-3-sulfuric acid and the like. Examples of monosaccharides having a plurality of substituents include N-acetylglucosamine-4-sulfate, iduronic acid-2-sulfate, glucuronic acid-2-sulfate, N-acetylgalactosamine-4-sulfate, neuraminic acid and N. -Acetylneuraminic acid and the like.

例えば、本発明における水溶性高分子は、上述したような単糖類を繰り返し単位として含む高分子である。例えば、本発明における水溶性高分子は、置換されていてもよいペントース、ヘキソースもしくはウロン酸またはそれらの組み合わせを繰り返し単位として含む高分子であり得る。例えば、本発明における水溶性高分子はその主鎖に六員環構造を含み得る。六員環構造を主鎖に持つ多糖類等は、水素結合を介して、細胞の周囲に高分子のネットワーク構造を形成し易い場合があるためである。また、本発明における水溶性高分子は、親水性基を有するモノマーと窒素含有モノマーとの交互共重合体であってもよい。窒素含有モノマーは例えばアミノ糖であってもよい。この場合、例えば、本発明における水溶性高分子は、グリコサミノグリカンであり得る。また、1つ以上のヒドロキシル基がスルホオキシ基で置換された、硫酸化多糖類であってもよい。これらに限定されるわけではないが、本発明で使用され得る高分子としては、例えば、ヒアルロン酸、デキストラン、プルラン、またはコンドロイチン硫酸などが挙げられる。 For example, the water-soluble polymer in the present invention is a polymer containing a monosaccharide as a repeating unit as described above. For example, the water-soluble polymer in the present invention may be a polymer containing optionally substituted pentose, hexose or uronic acid or a combination thereof as a repeating unit. For example, the water-soluble polymer in the present invention may contain a six-membered ring structure in its main chain. This is because polysaccharides and the like having a six-membered ring structure in the main chain may easily form a polymer network structure around cells via hydrogen bonds. Further, the water-soluble polymer in the present invention may be an alternating copolymer of a monomer having a hydrophilic group and a nitrogen-containing monomer. The nitrogen-containing monomer may be, for example, an amino sugar. In this case, for example, the water-soluble polymer in the present invention may be glycosaminoglycan. Further, it may be a sulfated polysaccharide in which one or more hydroxyl groups are substituted with a sulfooxy group. Examples of the polymer that can be used in the present invention include, but are not limited to, hyaluronic acid, dextran, pullulan, chondroitin sulfate, and the like.

本発明で使用される水溶性高分子またはその塩は、天然由来のものであってもよく、また、化学的に合成したものを用いてもよい。市販の水溶性高分子またはその塩をそのまま使用してもよい。分子量がより大きな天然由来の高分子化合物や市販の高分子化合物を用いて、加水分解や酵素処理、亜臨界処理等の処理に付してその切断生成物を得、分子量の調整をして本発明における水溶性高分子としてもよい。また、各モノマーも、天然由来のものであってもよく、天然由来のモノマーを修飾・置換して用いてもよく、また、化学合成されたものでもよい。例えば、好ましくは、本発明における水溶性高分子に含まれるモノマーは生体構成成分である。水溶性高分子を含む高分子水溶液が生体試料の凍結保存液として使用された際の細胞毒性が低いと考えられる。また、解凍後の生体試料から凍結保存液に含まれる凍結保護剤を洗浄して除くような、従来の凍結保存液に必要なプロセスが不要または簡便化され得る。 The water-soluble polymer or salt thereof used in the present invention may be of natural origin or may be chemically synthesized. A commercially available water-soluble polymer or a salt thereof may be used as it is. Using a naturally-derived polymer compound having a larger molecular weight or a commercially available polymer compound, the cleavage product is obtained by subjecting it to treatments such as hydrolysis, enzyme treatment, and subcritical treatment, and the molecular weight is adjusted. It may be a water-soluble polymer in the invention. Further, each monomer may be of natural origin, may be used by modifying or substituting a naturally derived monomer, or may be chemically synthesized. For example, preferably, the monomer contained in the water-soluble polymer in the present invention is a biological constituent. It is considered that the cytotoxicity is low when the aqueous polymer solution containing the water-soluble polymer is used as a cryopreservation solution for biological samples. In addition, the process required for the conventional cryopreservation solution, such as washing and removing the cryoprotectant contained in the cryopreservation solution from the biological sample after thawing, may be unnecessary or simplified.

本発明における水溶性高分子またはその塩は、例えば、3000を超え、500000以下である粘度平均分子量を有する。この程度の粘度平均分子量をもつ水溶性高分子またはその塩を使用することにより、水溶液が冷却された場合に、溶媒の凍結状態での非晶質であるガラス状態が安定化される。このため、冷却および凍結によっても細胞がダメージを受けにくく、細胞が安定に効率よく凍結保存され得る。したがって、凍結保存後の生体試料を解凍した後の、生体試料における細胞の生存率が高い。水溶性高分子の粘度平均分子量が3000以下であると、ガラス化が良好におこりにくい場合がある。また、水溶性高分子の粘度平均分子量が500000より大きいと、粘度が著しく上昇し、また、溶解度が低下したり、調製した溶液が泡立ってハンドリング性が悪化するという問題が生じ得る。粘度平均分子量は例えば、10000以上が好ましい。また、400000以下、さらには200000以下の粘度平均分子量である高分子が好ましく、150000以下が特に好ましい。水溶液として粘度を低く調整でき、また取扱いやすいからである。 The water-soluble polymer or salt thereof in the present invention has, for example, a viscosity average molecular weight of more than 3000 and not more than 500,000. By using a water-soluble polymer having a viscosity average molecular weight of this degree or a salt thereof, the amorphous glass state of the solvent in the frozen state is stabilized when the aqueous solution is cooled. Therefore, the cells are not easily damaged by cooling and freezing, and the cells can be stably and efficiently cryopreserved. Therefore, the survival rate of cells in the biological sample after thawing the biological sample after cryopreservation is high. When the viscosity average molecular weight of the water-soluble polymer is 3000 or less, vitrification may not occur well. Further, when the viscosity average molecular weight of the water-soluble polymer is larger than 500,000, there may be a problem that the viscosity is remarkably increased, the solubility is lowered, or the prepared solution is foamed and the handleability is deteriorated. The viscosity average molecular weight is preferably 10,000 or more, for example. Further, a polymer having a viscosity average molecular weight of 400,000 or less, more preferably 200,000 or less, is preferable, and 150,000 or less is particularly preferable. This is because the viscosity can be adjusted low as an aqueous solution and it is easy to handle.

なお、本発明において使用される水溶性高分子または塩の「粘度平均分子量」は、上記の方法と計算式から算出された極限粘度(η)を用いて、以下のような方法と計算式とによって求められる。 The "viscosity average molecular weight" of the water-soluble polymer or salt used in the present invention is determined by the following method and calculation formula using the ultimate viscosity (η) calculated from the above method and calculation formula. Demanded by.

粘度平均分子量:
粘度平均分子量は、極限粘度から算出する。

Figure 2020166712
上記のマークホーイング桜田の式に、測定で導出した極限粘度と、文献等で公開されているKとαの値から粘度平均分子量Mを求める。例えば、水溶性高分子がヒアルロン酸の場合、K=3.6×10-4およびα=0.78である。その他、プルランおよびゼラチンの場合、文献値よりK=9×10-4、α=0.5であり、デキストランでは、K=6.3×10-8、α=1.4、また、コンドロイチン硫酸では、K=5.8×10-4、α=0.74、フルクタン(レバン型)では、K=1.6×10-3、α=0.45、カルボキシル化ポリリジンはK=2.78×10-5、α=0.87である。Viscosity average molecular weight:
The viscosity average molecular weight is calculated from the ultimate viscosity.
Figure 2020166712
The viscosity average molecular weight M is obtained from the limit viscosity derived by the measurement and the values of K and α published in the literature and the like according to the above Mark Hoing Sakurada's formula. For example, when the water-soluble polymer is hyaluronic acid, K = 3.6 × 10 -4 and α = 0.78. In addition, in the case of pullulan and gelatin, K = 9 × 10 -4 , α = 0.5 from the literature values, and in the case of dextran, K = 6.3 × 10 -8 , α = 1.4, and chondroitin sulfate. Then, K = 5.8 × 10 -4 , α = 0.74, for fructan (levan type), K = 1.6 × 10 -3 , α = 0.45, and for carboxylated polylysine, K = 2.78. × 10 -5 , α = 0.87.

Kおよびαは高分子の種類によって変動する数値であり、例えば「高分子材料便覧」(社団法人高分子学会編)など多数の公開文献にKとαの値が開示されており、公表されている値を用いて、極限粘度(η)より粘度平均分子量を算出することができる。 K and α are numerical values that fluctuate depending on the type of polymer. For example, the values of K and α are disclosed and published in many public documents such as "Polymer Material Handbook" (edited by the Japan Society of Polymer Science). The viscosity average molecular weight can be calculated from the ultimate viscosity (η) using the above values.

本発明では、この方法で算定された分子量を粘度平均分子量とする。なお、スクロースやグルクロン酸のような単糖や二糖、単分子と考えられる化合物の場合は、構造式から分子量が明確に特定されるため、構造式から特定される分子量を粘度平均分子量として擬制して扱う。 In the present invention, the molecular weight calculated by this method is defined as the viscosity average molecular weight. In the case of monosaccharides, disaccharides, and compounds considered to be monomolecules such as sucrose and glucuronic acid, the molecular weight is clearly specified from the structural formula, so the molecular weight specified from the structural formula is used as the viscosity average molecular weight. And treat it.

本発明で使用される水溶性高分子またはその塩の親水性基は、修飾されていないか、修飾されていても親水性基の全数の50%以下、すなわち、高分子鎖に置換基が導入されていないか、導入されていても親水性基の全数の50%以下であることが望ましい。水溶性高分子の親水性基、特にOH基、NH2基、COOH基が生体試料の保護および溶媒のガラス化、生体試料周辺の水分子との置換に寄与していると推定されるため、これらの官能基が修飾されていない方が生体試料の生存率向上に有利だからである。さらに、水溶性高分子に官能基を導入しようとすると、高分子の親水性基を修飾する際に使用される試薬などにより、高分子の凍結保護効果に悪影響を与えたり、再生医療目的の生体試料の凍結保存のための凍結保存液として使用できなくなったりする恐れがある。The hydrophilic group of the water-soluble polymer or salt thereof used in the present invention is not modified or even if modified, 50% or less of the total number of hydrophilic groups, that is, a substituent is introduced into the polymer chain. It is desirable that the number of hydrophilic groups is 50% or less of the total number of hydrophilic groups, even if they are not or have been introduced. Since it is presumed that the hydrophilic groups of the water-soluble polymer, especially the OH group, NH 2 group, and COOH group, contribute to the protection of the biological sample, the vitrification of the solvent, and the replacement with the water molecules around the biological sample. This is because it is advantageous to improve the viability of the biological sample if these functional groups are not modified. Furthermore, when an attempt is made to introduce a functional group into a water-soluble polymer, the cryoprotective effect of the polymer may be adversely affected by the reagent used when modifying the hydrophilic group of the polymer, or a living body for regenerative medicine purposes. It may become unusable as a cryopreservation solution for cryopreservation of samples.

本発明で使用される水溶性高分子の塩としては、金属塩、ハロゲン塩または硫酸塩などが挙げられる。金属塩としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩が望ましい。アルカリ金属またはアルカリ土類金属としてはナトリウム、カリウム、カルシウムなどが選択される。ハロゲンとしては、塩素、臭素などを使用できる。 Examples of the salt of the water-soluble polymer used in the present invention include metal salts, halogen salts, sulfates and the like. As the metal salt, an alkali metal or alkaline earth metal salt is desirable. Sodium, potassium, calcium and the like are selected as the alkali metal or alkaline earth metal. As the halogen, chlorine, bromine and the like can be used.

本発明の高分子水溶液のための水性溶媒としては、水、生理的溶液、または、体液や細胞液の浸透圧とほぼ同じになるようにナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン等によって塩濃度や糖濃度等を調整した等張水溶液が好ましい。具体的には、例えば、水、生理食塩水、緩衝効果のある生理食塩水であるリン酸緩衝生理食塩水(phosphate buffered saline;PBS)、ダルベッコリン酸緩衝生理食塩水、トリス緩衝生理食塩水(Tris Buffered Saline;TBS)、HEPES緩衝生理食塩水等、ハンクス平衡塩溶液などの平衡塩溶液、リンゲル液、乳酸リンゲル液、酢酸リンゲル液、重炭酸リンゲル液などが例示されるがこれらに限定される訳ではない。また、本発明の効果を損なわない限り溶媒は、例えば等張剤やキレート剤、溶解補助剤などの他の任意成分を含んでいてもよい。本明細書において、「任意成分」とは、含んでもよいし含まなくてもよい成分のことを意味している。例えば溶媒は、5%グルコース水溶液などであってもよい。また、本発明の高分子水溶液を調製するための水性溶媒として、細胞培養用の培地が用いられてもよい。培養培地としては特に限定される訳ではなく、例えば市販の培地やD−MEM、E−MEM、αMEM、RPMI−1640培地、Ham’s F−12、Ham’s F−10、M−199などの動物細胞培養用基礎培地、各種の細胞または組織用の一般的な培養液が例示され得る。したがって、本発明の高分子水溶液を用いて生体試料を凍結保存する場合、本発明の高分子水溶液に培養後の細胞などの生体試料が懸濁されて凍結保存されてもよいし、あるいは、本発明における水溶性高分子またはその塩を、培養後の細胞培養液または細胞懸濁液などの生体試料を含む培養液に所望の濃度で添加して、凍結保存工程が行われてもよい。 As the aqueous solvent for the aqueous solution of the polymer of the present invention, the salt concentration and sugar may be adjusted to be substantially the same as the osmotic pressure of water, a physiological solution, or a body fluid or a cell fluid by using sodium ion, potassium ion, calcium ion or the like. An isotonic aqueous solution whose concentration and the like are adjusted is preferable. Specifically, for example, water, physiological saline, phosphate buffered saline (PBS), which is a physiological saline having a buffering effect, darbecolinic acid buffered saline, and Tris buffered saline (Tris buffered saline (PBS)). Examples thereof include, but are not limited to, equilibrium salt solutions such as Tris Buffered Saline (TBS), HEPES buffered saline, Hanks equilibrium salt solution, Ringer's solution, lactic acid Ringer's solution, acetate Ringer's solution, and dicarbonate Ringer's solution. In addition, the solvent may contain other optional components such as an isotonic agent, a chelating agent, and a solubilizing agent as long as the effects of the present invention are not impaired. As used herein, the term "arbitrary component" means a component that may or may not be contained. For example, the solvent may be a 5% aqueous glucose solution or the like. Further, a medium for cell culture may be used as an aqueous solvent for preparing the aqueous polymer solution of the present invention. The culture medium is not particularly limited, and for example, commercially available medium, D-MEM, E-MEM, αMEM, RPMI-1640 medium, Ham's F-12, Ham's F-10, M-199, etc. Basis medium for animal cell culture, general culture medium for various cells or tissues can be exemplified. Therefore, when the biological sample is cryopreserved using the aqueous polymer solution of the present invention, the biological sample such as cells after culturing may be suspended in the aqueous polymer solution of the present invention and cryopreserved. A cryopreservation step may be performed by adding the water-soluble polymer or a salt thereof in the present invention to a culture solution containing a biological sample such as a cell culture solution or a cell suspension after culture at a desired concentration.

また、本発明の高分子水溶液は、必要に応じて、pH調整され得る。例えば、親水性基を有するモノマーの親水性基がカルボン酸基などである場合、このようなモノマーが重合された水溶性高分子を含む高分子水溶液は酸性を呈することがある。このような場合、pH調整を行うことによって高分子水溶液を中性溶液とすることで、凍結保存される細胞の生存により適した溶液となり得、細胞の生存率が向上すると考えられる。pH調整のために用いられる塩としては限定されず、水溶液のpH調整に通常使用されるものを使用することができる。 Further, the pH of the aqueous polymer solution of the present invention can be adjusted as needed. For example, when the hydrophilic group of the monomer having a hydrophilic group is a carboxylic acid group or the like, the aqueous polymer solution containing the water-soluble polymer on which such a monomer is polymerized may be acidic. In such a case, it is considered that by adjusting the pH to make the aqueous polymer solution a neutral solution, the solution can be more suitable for the survival of the cells to be cryopreserved, and the survival rate of the cells is improved. The salt used for pH adjustment is not limited to that, and those usually used for pH adjustment of an aqueous solution can be used.

本発明の高分子水溶液においては、示差走査熱量分析(DSC)による本発明の高分子水溶液の熱分析の結果によれば、本発明の高分子水溶液は、以下の(1)〜(2)の測
定条件によって得られる降温過程のDSC曲線において、降温過程における発熱ピークの発熱量が、0J/gであるか、または、水からなる基準液の対応する発熱量の65%以下、望ましくは、水からなる基準液の対応する発熱量の40%以下である。
DSCの測定条件:
(1)20℃で1分間保持後、5℃/minの降温速度で−80℃まで降温、および
(2)−80℃で1分間保持後、10℃/minの昇温速度で20℃まで昇温。
In the polymer aqueous solution of the present invention, according to the result of thermal analysis of the polymer aqueous solution of the present invention by differential scanning calorimetry (DSC), the polymer aqueous solution of the present invention is the following (1) to (2). In the DSC curve of the temperature lowering process obtained by the measurement conditions, the calorific value of the exothermic peak in the temperature lowering process is 0 J / g, or 65% or less of the corresponding calorific value of the reference solution consisting of water, preferably water. It is 40% or less of the corresponding calorific value of the reference liquid composed of.
DSC measurement conditions:
(1) After holding at 20 ° C for 1 minute, the temperature drops to -80 ° C at a temperature lowering rate of 5 ° C / min, and (2) after holding at -80 ° C for 1 minute, the temperature rises to 20 ° C at a heating rate of 10 ° C / min. Temperature rising.

DSC測定における降温過程における発熱ピークの発熱量が、本発明の高分子水溶液において、水からなる基準液の対応する発熱量よりも小さい(100%未満である)ということは、凍結した高分子水溶液において氷晶を形成しない束縛水や自由水が残存しているということを意味している。すなわち、本発明の高分子水溶液では、水溶性高分子および/または低分子量の糖類と水との置換が進行し、水溶性高分子のマトリクス内に水分子がトラップされて、水分の分子運動を制限している。これにより、細胞内からの水の脱水が促進されるとともに、水を結晶化せずにガラス状態で固化することができる。高分子水溶液およびそれに含まれる生体試料内の良好なガラス化が達成される。したがって、本発明の高分子水溶液を用いた生体試料の凍結保存では、氷晶の形成による細胞の破壊が抑制または防止され得る。また、本発明の高分子水溶液では、冷却過程において氷晶形成が抑制または防止されるだけでなく、その後の昇温過程での、すなわち融解時の水の再結晶化も抑制することができる。すなわち、本発明の高分子水溶液では、生体試料の凍結状態でのガラス状態が安定化されていると考えられる。このようにガラス状態がより安定化されるため、本発明の高分子水溶液は、ヒト、ウシ由来の血清や血清由来成分(例えばアルブミンなど)のタンパク質成分の添加を必要とせずに、高い細胞保護効果を示す。したがって、感染症などの心配がなく、また、生物製剤によるロット間格差などの影響も受けないと考えられる。なお、細菌やウィルスに汚染されていないようなタンパク質を添加することは可能である。 The fact that the calorific value of the exothermic peak in the temperature lowering process in the DSC measurement is smaller (less than 100%) than the corresponding calorific value of the reference liquid consisting of water in the polymer aqueous solution of the present invention means that the frozen polymer aqueous solution is used. It means that bound water and free water that do not form ice crystals remain. That is, in the aqueous polymer solution of the present invention, the substitution of water with a water-soluble polymer and / or a low molecular weight saccharide proceeds, and water molecules are trapped in the matrix of the water-soluble polymer to cause molecular movement of water. It is restricted. As a result, dehydration of water from the inside of the cell is promoted, and water can be solidified in a glass state without crystallizing. Good vitrification in the aqueous polymer solution and the biological sample contained therein is achieved. Therefore, cryopreservation of a biological sample using the aqueous polymer solution of the present invention can suppress or prevent cell destruction due to the formation of ice crystals. Further, the aqueous polymer solution of the present invention can not only suppress or prevent ice crystal formation in the cooling process, but also suppress the recrystallization of water in the subsequent temperature raising process, that is, at the time of melting. That is, it is considered that the polymer aqueous solution of the present invention stabilizes the glass state of the biological sample in the frozen state. Since the glass state is more stabilized in this way, the aqueous polymer solution of the present invention does not require the addition of human or bovine serum or protein components of serum-derived components (eg albumin), and has high cytoprotection. Show the effect. Therefore, there is no concern about infectious diseases, and it is considered that the lots are not affected by the biologics. It is possible to add proteins that are not contaminated with bacteria or viruses.

また、本発明の固化体(凍結固化体)においては、示差走査熱量分析(DSC)による本発明の凍結固化体のマトリクスの熱分析の結果によれば、本発明の凍結固化体に含まれるマトリクスにおいては、以下の(1)〜(2)の測定条件によって得られる昇温過程のDSC曲線において、昇温過程における吸熱ピークの吸熱量が、0J/gであるか、または、水からなる基準液の対応する吸熱量の65%以下、望ましくは、水からなる基準液の対応する吸熱量の40%以下である。
DSCの測定条件:
(1)20℃で1分間保持後、5℃/minの降温速度で−80℃まで降温、および
(2)−80℃で1分間保持後、10℃/minの昇温速度で20℃まで昇温。
Further, in the solidified body (frozen solidified body) of the present invention, according to the result of thermal analysis of the matrix of the frozen solidified body of the present invention by differential scanning calorimetry (DSC), the matrix contained in the frozen solidified body of the present invention. In the DSC curve of the heating process obtained by the following measurement conditions (1) and (2), the heat absorption peak of the heat absorbing peak in the heating process is 0 J / g or a reference consisting of water. 65% or less of the corresponding heat absorption of the liquid, preferably 40% or less of the corresponding heat absorption of the reference liquid consisting of water.
DSC measurement conditions:
(1) After holding at 20 ° C for 1 minute, the temperature drops to -80 ° C at a temperature lowering rate of 5 ° C / min, and (2) after holding at -80 ° C for 1 minute, the temperature rises to 20 ° C at a heating rate of 10 ° C / min. Temperature rising.

DSC測定における昇温過程における吸熱ピークの吸熱量が、本発明のマトリクスにおいて、水からなる基準液の対応する吸熱量よりも小さい(100%未満である)ということは、凍結したマトリクスにおいて氷晶を形成しない束縛水や自由水が残存しているということを意味している。すなわち、本発明のマトリクスを形成する水溶性高分子の水溶液中では、水溶性高分子および/または低分子量の糖類と水との置換が進行し、水溶性高分子のマトリクス内に水分子がトラップされて、水分の分子運動を制限している。これにより、マトリクスに含まれる生体試料の細胞内からの水の脱水が促進されるとともに、水を結晶化せずにガラス状態で固化することができる。凍結固化体におけるマトリクスおよび凍結固化体に含まれる生体試料内部の良好なガラス化が達成される。したがって、本発明の凍結固化体中では、氷晶の形成による細胞の破壊が抑制または防止され得る。また、本発明の凍結固化体内では、冷却過程において氷晶形成が抑制または防止されるだけでなく、その後の昇温過程での、すなわち融解時の水の再結晶化も抑制することができる。すなわち、本発明の凍結固化体では、凍結固化体内に含まれる生体試料の凍結状態でのガラス状態が安定化されていると考えられる。このようにガラス状態がより安定化されるため、本発明の凍結固化体中で保存される生体試料は、ヒト、ウシ由来の血清や血清由来成分(例えばアルブミンなど)のタンパク質成分の添加を必要とせずに、高い細胞保護効果を示す。したがって、融解後の生体試料は、感染症などの心配がなく、また、生物製剤によるロット間格差などの影響も受けないと考えられる。なお、細菌やウィルスに汚染されていないようなタンパク質を添加することは可能である。 The fact that the endothermic amount of the endothermic peak in the heating process in the DSC measurement is smaller (less than 100%) than the corresponding endothermic amount of the reference liquid consisting of water in the matrix of the present invention means that ice crystals in the frozen matrix. It means that bound water and free water that do not form the water remain. That is, in the aqueous solution of the water-soluble polymer forming the matrix of the present invention, the substitution of the water-soluble polymer and / or the saccharide having a low molecular weight with water proceeds, and the water molecule is trapped in the matrix of the water-soluble polymer. It limits the molecular movement of water. As a result, dehydration of water from the cells of the biological sample contained in the matrix is promoted, and the water can be solidified in a glass state without crystallizing. Good vitrification of the matrix inside the frozen solidified body and the inside of the biological sample contained in the frozen solidified body is achieved. Therefore, in the frozen solidified product of the present invention, cell destruction due to the formation of ice crystals can be suppressed or prevented. Further, in the frozen solidified body of the present invention, not only the formation of ice crystals can be suppressed or prevented in the cooling process, but also the recrystallization of water in the subsequent temperature raising process, that is, at the time of thawing can be suppressed. That is, in the frozen solidified body of the present invention, it is considered that the glass state of the biological sample contained in the frozen solidified body in the frozen state is stabilized. Since the glass state is more stabilized in this way, the biological sample stored in the frozen solidified body of the present invention requires the addition of human or bovine serum or a protein component of serum-derived components (for example, albumin). It shows a high cytoprotective effect. Therefore, it is considered that the biological sample after thawing does not have to worry about infectious diseases and is not affected by the lot-to-lot disparity due to the biological product. It is possible to add proteins that are not contaminated with bacteria or viruses.

発熱量および吸熱量の調整は、水溶性高分子の分子種の選択および/または添加量の調整により行う。例えば、ヒアルロン酸は、発熱量、吸熱量とも小さいが、プルランは発熱量、吸熱量とも大きい。また、水溶性高分子含有量を増やすと発熱量、吸熱量ともに低下する。 The calorific value and heat absorption are adjusted by selecting the molecular species of the water-soluble polymer and / or adjusting the addition amount. For example, hyaluronic acid has a small calorific value and heat absorption, but pullulan has a large calorific value and heat absorption. Further, when the content of the water-soluble polymer is increased, both the calorific value and the heat absorption amount decrease.

本発明の生体試料の凍結保存用の高分子水溶液は、示差走査熱量計(DSC)を用いた以下の(1)〜(2)の測定条件によって得られる昇温過程のDSC曲線において、DSCで測定した吸熱ピークが確認されないか、または吸熱ピークが確認される温度が−1.4℃を超え、1.1℃以下であることが望ましい。
DSCの測定条件:
(1)20℃で1分間保持後、5℃/minの降温速度で−80℃まで降温、および
(2)−80℃で1分間保持後、10℃/minの昇温速度で20℃まで昇温。
The polymer aqueous solution for cryopreservation of the biological sample of the present invention is subjected to DSC in the DSC curve of the temperature rising process obtained by the following measurement conditions (1) and (2) using a differential scanning calorimeter (DSC). It is desirable that the measured endothermic peak is not confirmed, or the temperature at which the endothermic peak is confirmed exceeds -1.4 ° C and is 1.1 ° C or less.
DSC measurement conditions:
(1) After holding at 20 ° C for 1 minute, the temperature drops to -80 ° C at a temperature lowering rate of 5 ° C / min, and (2) after holding at -80 ° C for 1 minute, the temperature rises to 20 ° C at a heating rate of 10 ° C / min. Temperature rising.

すなわち、本発明の高分子水溶液においては、水の融解に起因すると推定される吸熱ピークは、高分子水溶液の昇温過程において、観察されないか、または、観察される場合、−1.4℃を超え、1.1℃以下の範囲、すなわち超純水において同条件下のDSC測定で吸熱ピークが観察される温度(0.7℃)付近に存在する。溶媒や細胞などの生体試料内のガラス化のためには、一般的に、より降下した溶融点(凝固点)を有する凍結保存液を用いることが望ましいように思われる。しかし、本発明者らは、凍結時の生体試料の良好なガラス化のためには、凍結保存液がこの技術的常識の逆の特徴を有していることが望ましいことを見出した。通常、融解点(凝固点)が水のそれよりも下がるという現象は、水のマトリクス中に溶質が分散している状態で生じるものであるが、本発明の高分子水溶液では、逆に、水溶性高分子で形成される水性溶媒中の高分子ネットワークマトリクス中に水分子が存在しており、水はマトリクス中に氷結しない状態で、自由水として存在するか、あるいは水は氷結するとしても高分子に絡め捕られた状態(束縛水)で氷結する。このため、本発明の高分子水溶液では、昇温過程において水の融解の吸熱ピークは観察されないか、あるいは、純水の吸熱ピークが観察される温度と近い温度で観察されると推定される。 That is, in the aqueous polymer solution of the present invention, the endothermic peak presumed to be caused by the melting of water is not observed in the process of raising the temperature of the aqueous polymer solution, or if it is observed, it is -1.4 ° C. It exists in the range of 1.1 ° C. or lower, that is, near the temperature (0.7 ° C.) at which the endothermic peak is observed by DSC measurement under the same conditions in ultrapure water. For vitrification in biological samples such as solvents and cells, it generally seems desirable to use a cryopreservation solution with a lower melting point (freezing point). However, the present inventors have found that it is desirable that the cryopreservation solution has the opposite characteristics of this technical common sense for good vitrification of the biological sample at the time of freezing. Normally, the phenomenon that the melting point (freezing point) is lower than that of water occurs when the solute is dispersed in the matrix of water, but in the aqueous polymer solution of the present invention, on the contrary, it is water-soluble. Water molecules are present in the polymer network matrix in an aqueous solvent formed of a polymer, and water exists as free water in a state where it does not freeze in the matrix, or water is a polymer even if it freezes. It freezes in the state of being caught in the water (bound water). Therefore, in the polymer aqueous solution of the present invention, it is presumed that the endothermic peak of water melting is not observed in the heating process, or the endothermic peak of pure water is observed at a temperature close to the observed temperature.

さらに、本発明者らは、本発明において、吸熱ピークの調整は、本発明における水溶性高分子またはその塩を含む高分子水溶液および凍結固化体に、水溶性高分子よりも低い分子量を有する糖類またはその塩を添加することにより行うことができることを見出した。 Furthermore, the present inventors, in the present invention, adjust the heat absorption peak in the polymer aqueous solution containing the water-soluble polymer or a salt thereof and the frozen solidified product in the saccharide having a lower molecular weight than the water-soluble polymer. Or it has been found that it can be done by adding the salt thereof.

低分子量の糖類またはその塩は、本発明における水溶性高分子中の親水性基によって、水素結合により高分子マトリクス内に保持される。低分子量の糖類またはその塩を保持した高分子が細胞などの生体試料の周りに存在することで、細胞膜近傍の水分子は低分子量の糖類と置換されると考えられる。したがって、凍結中に細胞等の生体試料から浸透圧差で生体試料外へと排出された水は、細胞等の生体試料の周囲の高分子に加え、低分子量の糖類とも置換するものと考えられる。したがって、低分子量の糖類またはその塩の添加は、生体試料内からの水の排出を助け、そして、水分子との置換により、細胞膜付近の氷晶の形成および成長を抑制または防止すると考えられる。本発明の高分子水溶液の極限粘度を0.20dL/g以上、0.95dL/g以下の範囲とすることで、水分子と低分子量の糖類との置換を促進することができる。その結果、凍結中の細胞膜障害が顕著に抑制され得る。換言すると、低分子量の糖類またはその塩は、本発明の高分子水溶液および凍結固化体中、細胞保護のための成分として機能し得る。本発明の高分子水溶液の極限粘度が小さ過ぎると、高分子水溶液中に低分子量の糖類が拡散してしまい、水溶性高分子のネットワークに水分子を効率よく絡め捕ることができない。一方、高分子水溶液の極限粘度が高すぎると、低分子量の糖類と水分子との置換が効率よく進行しないと考えられる。 The low molecular weight saccharides or salts thereof are retained in the polymer matrix by hydrogen bonds by the hydrophilic groups in the water-soluble polymer of the present invention. It is considered that the presence of a polymer holding a low molecular weight saccharide or a salt thereof around a biological sample such as a cell replaces the water molecule near the cell membrane with the low molecular weight saccharide. Therefore, it is considered that the water discharged from the biological sample such as cells to the outside of the biological sample due to the osmotic pressure difference during freezing replaces not only the macromolecules around the biological sample such as cells but also low molecular weight saccharides. Therefore, it is believed that the addition of low molecular weight saccharides or salts thereof aids in the drainage of water from within the biological sample and, by substitution with water molecules, suppresses or prevents the formation and growth of ice crystals near the cell membrane. By setting the ultimate viscosity of the aqueous polymer solution of the present invention in the range of 0.20 dL / g or more and 0.95 dL / g or less, replacement of water molecules with low molecular weight saccharides can be promoted. As a result, cell membrane damage during freezing can be significantly suppressed. In other words, the low molecular weight saccharides or salts thereof can function as components for cell protection in the aqueous polymer solution and the frozen solidified product of the present invention. If the ultimate viscosity of the aqueous polymer solution of the present invention is too small, low molecular weight saccharides will diffuse into the aqueous polymer solution, and water molecules cannot be efficiently entangled and captured in the network of water-soluble polymers. On the other hand, if the ultimate viscosity of the aqueous polymer solution is too high, it is considered that the substitution of low molecular weight saccharides with water molecules does not proceed efficiently.

このように生体試料内からの水の排出が促進されて細胞が保護されることから、本発明の高分子水溶液中で凍結された(つまり、凍結固化体中で凍結された)細胞などの生体試料は、凍結前の生体試料と比較してその体積が収縮する。例えば、本発明の高分子水溶液中−80℃で固化した状態における生体試料の正射影面積は、降温前(凍結前)の培養液中(培地中)の生体試料の正射影面積と比較して、1/3.5以上、8/10未満程度に縮小している。本発明の高分子水溶液による生体試料の凍結では、凍結時に細胞内が良好に脱水されている。これにより、凍結時の細胞へのダメージは著しく低下され、解凍された細胞は高い生存率を示す。 Since the discharge of water from the biological sample is promoted and the cells are protected in this way, living organisms such as cells frozen in the polymer aqueous solution of the present invention (that is, frozen in the frozen solidified body). The volume of the sample shrinks as compared with the biological sample before freezing. For example, the normal projection area of the biological sample in the state of being solidified at −80 ° C. in the polymer aqueous solution of the present invention is compared with the normal projection area of the biological sample in the culture medium (in the medium) before lowering the temperature (before freezing). , 1 / 3.5 or more and less than 8/10. In the freezing of the biological sample with the aqueous polymer solution of the present invention, the intracellular cells are well dehydrated at the time of freezing. This significantly reduces damage to cells during freezing, and thawed cells show high viability.

なお、本発明において、生体試料の「正射影面積」とは、顕微鏡用冷却ステージ上で生体試料を観察した場合の、冷却ステージの法線方向上方から画像を撮影し、画像中の生体試料の面積を画像解析ソフトImageJ(https://imagej.nih.gov/ij/)で算出した面積を意味している。 In the present invention, the "normal projection area" of the biological sample is the image of the biological sample in the image taken from above the normal direction of the cooling stage when the biological sample is observed on the cooling stage for a microscope. It means the area calculated by the image analysis software ImageJ (https://imagej.nih.gov/ij/).

低分子量の糖類またはその塩をそのマトリクス内に保持するためにも、本発明で使用される水溶性高分子またはその塩の親水性基は、修飾されていないか、修飾されていても親水性基の全数の50%以下、すなわち、高分子鎖に置換基が導入されていないか、導入されていても親水性基の全数の50%以下であることが望ましい。水溶性高分子の親水性基が修飾されていると、親水性基による低分子量の糖類またはその塩の保持効果が低下してしまい、低分子量の糖類が共存していても、生体試料の生存率向上に十分寄与させることができないことがある。したがって、例えば、水溶性高分子のOH基やNH2基をカルボン酸などで修飾することは好ましくない場合がある。In order to retain low molecular weight saccharides or salts thereof in the matrix, the hydrophilic groups of the water-soluble polymers or salts thereof used in the present invention are either unmodified or hydrophilic even if modified. It is desirable that 50% or less of the total number of groups, that is, 50% or less of the total number of hydrophilic groups even if no substituent is introduced into the polymer chain. If the hydrophilic group of the water-soluble polymer is modified, the retention effect of the low molecular weight saccharide or its salt by the hydrophilic group is reduced, and the survival of the biological sample even if the low molecular weight saccharide coexists. It may not be possible to contribute sufficiently to improving the rate. Therefore, for example, it may not be preferable to modify the OH group or NH 2 group of the water-soluble polymer with a carboxylic acid or the like.

本発明における低分子量の糖類またはその塩は、例えば、3000以下の粘度平均分子量を有する糖類またはその塩である。好ましくは、粘度平均分子量が1000以下である、単糖類、二糖類、またはオリゴ糖などであり得る。 The low molecular weight saccharide or salt thereof in the present invention is, for example, a saccharide having a viscosity average molecular weight of 3000 or less or a salt thereof. Preferably, it may be a monosaccharide, a disaccharide, an oligosaccharide or the like having a viscosity average molecular weight of 1000 or less.

本発明における低分子量の糖類は、例えば、本発明における水溶性高分子を構成するモノマーとして上述された単糖類であってもよい。例えば、低分子量の糖類は、グルコース、フルクトース、ガラクトースまたはそれらのアルコール基が酸化したウロン酸もしくはアルコール基がアミノ基で置換されたアミノ糖、スクロース、トレハロース、または、それらの重合体または組み合わせである。また、低分子量の糖類は、例えば、高分子、例えばヒアルロン酸、デキストラン、プルラン、またはコンドロイチン硫酸などの断片であってもよい。本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、低分子量の糖類は、例えば、グリコサミノグリカンの切断生成物(断片)すなわちグリコサミノグリカンを構成している単糖、その二糖、またはそのオリゴ糖であり得る。ヒアルロン酸の場合は、粘度平均分子量が1000以下のものを用いることが望ましい。 The low molecular weight saccharide in the present invention may be, for example, the monosaccharide described above as the monomer constituting the water-soluble polymer in the present invention. For example, low molecular weight saccharides are glucose, fructose, galactose or uronic acid obtained by oxidizing the alcohol group thereof or amino sugar in which the alcohol group is replaced with an amino group, sucrose, trehalose, or a polymer or a combination thereof. .. The low molecular weight saccharide may also be a fragment of a macromolecule such as hyaluronic acid, dextran, pullulan, or chondroitin sulfate. Although not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, the low molecular weight saccharide may be, for example, a cleavage product (fragment) of glycosaminoglycan, that is, a monosaccharide constituting glycosaminoglycan, a disaccharide thereof, or a disaccharide thereof. It can be that oligosaccharide. In the case of hyaluronic acid, it is desirable to use one having a viscosity average molecular weight of 1000 or less.

好ましくは、低分子量の糖類は、ヒアルロン酸の切断生成物である。したがって、好ましくは、本発明における低分子量の糖類またはその塩は、グルクロン酸もしくはN−アセチルグルコサミン、もしくは、それらからなる二糖もしくはオリゴ、または、それらの塩である。好ましくは、糖類は、グルクロン酸もしくはその修飾化合物、またはその二糖もしくはオリゴ糖、またはその塩であり得る。 Preferably, the low molecular weight saccharide is a cleavage product of hyaluronic acid. Therefore, preferably, the low molecular weight saccharide or salt thereof in the present invention is glucuronic acid or N-acetylglucosamine, or a disaccharide or oligo composed of them, or a salt thereof. Preferably, the saccharide may be glucuronic acid or a modified compound thereof, or a disaccharide or oligosaccharide thereof, or a salt thereof.

本発明における「切断生成物」とは、高分子に対して加水分解や酵素処理、亜臨界処理等の処理を行った際に得られると考えられる、元の高分子より小さな分子量をもつ化合物を意味する。例えば、本発明で使用される高分子は、上述のように、より大きな高分子化合物の処理により得られる、水溶性高分子であってもよく、そして、本発明で用いられる低分子量の糖類は、水溶性高分子の処理により得られる、低分子量の糖類であってもよい。本発明において、切断生成物は、元の高分子の構成成分であるモノマーおよび/またはモノマーの種々の重合度の重合体および/またはそれらの混合物であり得る。 The "cut product" in the present invention is a compound having a molecular weight smaller than that of the original polymer, which is considered to be obtained when the polymer is subjected to hydrolysis, enzymatic treatment, subcritical treatment, or the like. means. For example, the polymer used in the present invention may be a water-soluble polymer obtained by treatment with a larger polymer compound as described above, and the low molecular weight saccharide used in the present invention may be. , It may be a low molecular weight saccharide obtained by treatment with a water-soluble polymer. In the present invention, the cleavage product can be a monomer and / or a polymer having various degrees of polymerization of the monomer and / or a mixture thereof, which are constituents of the original polymer.

「亜臨界処理」とは、所定の温度および所定の圧力の条件下で亜臨界状態にした抽出溶媒としての亜臨界流体と、抽出対象の原料とを接触させることを意味する。例えば、水は、圧力22.12MPa以上および温度374.15℃以上まで上げると液体でも気体でもない状態を示す。この点を水の臨界点といい、臨界点より低い近傍の温度および圧力の熱水を亜臨界水という。この亜臨界水の加水分解作用を用いて、抽出対象の原料から所望の成分を得ることができる。本発明において、亜臨界処理する場合の条件としては、例えば、150℃以上、350℃以下の温度であり、亜臨界処理圧力は、各温度の飽和蒸気圧以上とすることができるが例えば、0.5MPa以上、25MPa以下とすることができる。亜臨界処理後、所定の分子量以下である成分が分離回収され、本発明における切断生成物として使用され得る。また、加水分解や酵素処理としても、特に限定されず、通常用いられるような試薬および処理方法が問題なく用いられ得る。 The "subcritical treatment" means that the subcritical fluid as the extraction solvent brought into the subcritical state under the conditions of a predetermined temperature and a predetermined pressure is brought into contact with the raw material to be extracted. For example, water exhibits a state of being neither a liquid nor a gas when the pressure is increased to 22.12 MPa or higher and the temperature is raised to 374.15 ° C. or higher. This point is called the critical point of water, and hot water with a temperature and pressure near the critical point is called subcritical water. By using the hydrolysis action of this sub-critical water, a desired component can be obtained from the raw material to be extracted. In the present invention, the conditions for the subcritical treatment are, for example, 150 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, and the subcritical treatment pressure can be equal to or higher than the saturated vapor pressure at each temperature, for example, 0. It can be 5.5 MPa or more and 25 MPa or less. After the subcritical treatment, components having a predetermined molecular weight or less are separated and recovered, and can be used as a cleavage product in the present invention. Further, the hydrolysis and the enzyme treatment are not particularly limited, and commonly used reagents and treatment methods can be used without any problem.

本発明における水溶性高分子および低分子量の糖類は、一度の亜臨界処理によって同時に得られるものであってもよい。すなわち、本発明で使用される水溶性高分子および低分子量の糖類は、粘度平均分子量として3000より大きく、500000以下である分子量範囲に第1の分子量分布を有し、粘度平均分子量として3000以下の分子量の範囲に第2の分子量分布を有するような、高分子化合物の亜臨界処理物であってもよい。したがって、例えば、本発明の高分子水溶液の製造方法は、粘度平均分子量として500000を超える分子量を有する多糖類である高分子を水に溶解させた後、水の亜臨界条件下で抽出処理を行うことによって、本発明における水溶性高分子および低分子量の糖類を得る工程を含んでいてもよい。しかしながら、もちろん、本発明における水溶性高分子および低分子量の糖類は、別々の処理工程で処理および/または分子量に基づいて分離されたものを組み合わせて用いてもよい。 The water-soluble polymer and low molecular weight saccharides in the present invention may be obtained simultaneously by a single subcritical treatment. That is, the water-soluble polymer and low molecular weight saccharide used in the present invention have a first molecular weight distribution in a molecular weight range of 500,000 or less, which is larger than 3000 as a viscosity average molecular weight, and have a viscosity average molecular weight of 3000 or less. It may be a subcritical treated product of a high molecular weight compound having a second molecular weight distribution in the range of molecular weight. Therefore, for example, in the method for producing an aqueous polymer solution of the present invention, a polymer, which is a polysaccharide having a molecular weight of more than 500,000 as a viscosity average molecular weight, is dissolved in water and then an extraction treatment is performed under subcritical conditions of water. Thereby, the step of obtaining the water-soluble polymer and the low molecular weight saccharide in the present invention may be included. However, of course, the water-soluble polymer and low molecular weight saccharides in the present invention may be used in combination of those separated by treatment and / or molecular weight in separate treatment steps.

本発明における低分子量の糖類またはその塩は、純水においてDSC測定で吸熱ピークが観察される温度(0.7℃)よりも低い温度でその吸熱ピークが観察される。例えば、粘度平均分子量が1000以下であるヒアルロン酸は、吸熱ピークの温度が、−8.1℃であり、純水の吸熱ピークの温度0.7℃よりも低下している。 The endothermic peak of the low molecular weight saccharide or salt thereof in the present invention is observed in pure water at a temperature lower than the temperature at which the endothermic peak is observed by DSC measurement (0.7 ° C.). For example, hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 1000 or less has an endothermic peak temperature of −8.1 ° C., which is lower than the endothermic peak temperature of pure water of 0.7 ° C.

一方、本発明における水溶性高分子またはその塩は、例えば、粘度平均分子量15000のヒアルロン酸で、吸熱ピーク温度が−1.4℃であり、粘度平均分子量373000のプルランで、1.49℃である。このような水溶性高分子またはその塩に、低分子量糖類またはその塩を組み合わせると、高分子水溶液の吸熱ピーク温度は純水の吸熱ピーク温度に近づけられるか、または、吸熱ピーク自体がDSCによる測定で観察されなくなる。例えば、粘度平均分子量が1000以下のヒアルロン酸を粘度平均分子量15000のヒアルロン酸に添加すると、吸熱ピーク温度は低下するのではなく、−0.4℃へと上昇する。一方、粘度平均分子量が1000以下のヒアルロン酸を粘度平均分子量373000のプルランに添加すると、吸熱ピーク温度は、0.83℃へと低下する。 On the other hand, the water-soluble polymer or salt thereof in the present invention is, for example, hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 15,000, a heat absorption peak temperature of −1.4 ° C., and pullulan having a viscosity average molecular weight of 373000 at 1.49 ° C. be. When a low molecular weight saccharide or a salt thereof is combined with such a water-soluble polymer or a salt thereof, the endothermic peak temperature of the aqueous polymer solution is brought close to the endothermic peak temperature of pure water, or the endothermic peak itself is measured by DSC. Will not be observed at. For example, when hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 1000 or less is added to hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 15,000, the heat absorption peak temperature does not decrease but increases to −0.4 ° C. On the other hand, when hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 1000 or less is added to pullulan having a viscosity average molecular weight of 373000, the heat absorption peak temperature drops to 0.83 ° C.

すなわち、粘度平均分子量が1000以下のヒアルロン酸を吸熱ピーク温度が純水の吸熱ピーク温度よりも低い水溶性高分子に混合すると、吸熱ピーク温度が上昇して純水の吸熱ピーク温度に近づけられるか、またはDSCにおいて吸熱ピークそれ自体が出現しないように調整できる。また、粘度平均分子量が1000以下のヒアルロン酸を吸熱ピーク温度が純水の吸熱ピーク温度よりも高い水溶性高分子に混合すると、吸熱ピーク温度が低下して、純水の吸熱ピーク温度に近づけられるか、またはDSCにおいて吸熱ピークそれ自体が出現しないように調整される。このように、例えば粘度平均分子量が1000以下のヒアルロン酸を用いることで、水溶性高分子の吸熱ピーク温度を純水の吸熱ピーク温度0.7℃付近となるよう調整できる。 That is, when hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 1000 or less is mixed with a water-soluble polymer whose endothermic peak temperature is lower than the endothermic peak temperature of pure water, can the endothermic peak temperature rise and approach the endothermic peak temperature of pure water? , Or can be adjusted so that the endothermic peak itself does not appear in the DSC. Further, when hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 1000 or less is mixed with a water-soluble polymer whose endothermic peak temperature is higher than the endothermic peak temperature of pure water, the endothermic peak temperature is lowered and brought closer to the endothermic peak temperature of pure water. Or it is adjusted so that the endothermic peak itself does not appear in the DSC. In this way, for example, by using hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 1000 or less, the endothermic peak temperature of the water-soluble polymer can be adjusted to be close to the endothermic peak temperature of pure water of 0.7 ° C.

このような効果を奏する低分子量の糖類またはその塩としては、上述の粘度平均分子量が1000以下のヒアルロン酸に限定される訳ではない。粘度平均分子量が1000以下であれば、ヒアルロン酸でなくても、スクロース、トレハロースなどの他の糖類でも同じ効果がある。本発明で使用される低分子量の糖類は、水分子間に存在して水の氷晶化を阻害するか、または、水溶性高分子のネットワークと協働して水をネットワーク内にトラップ(束縛水か自由水かいずれかの状態で)して、そもそも水の氷晶化を阻害するかして、本発明の高分子水溶液および凍結固化体が純水に近い挙動を実現し得るように作用しているのではないかと推測される。 The low molecular weight saccharide or a salt thereof having such an effect is not limited to the above-mentioned hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 1000 or less. As long as the viscosity average molecular weight is 1000 or less, other saccharides such as sucrose and trehalose have the same effect even if they are not hyaluronic acid. The low molecular weight saccharides used in the present invention are present between water molecules to inhibit the ice crystallization of water, or cooperate with a network of water-soluble polymers to trap water in the network. (In either water or free water), it acts to inhibit the ice crystallization of water in the first place so that the aqueous polymer solution and the frozen solidified product of the present invention can realize behavior close to that of pure water. It is presumed that it is doing.

本発明の高分子水溶液および凍結固化体は、細胞に浸透型の化合物を含まないため、生体試料の凍結保存のために生体試料と接触された場合の細胞毒性は低いと考えられる。さらに、水の分子運動を制限するために溶質の濃度を高める必要がないので、細胞へのダメージが低いと考えられる。加えて、添加される低分子量の糖類またはその塩は、凍結時に細胞周辺で細胞内から排出される水を速やかに置換する細胞保護効果を有するので、凍結保存中に細胞の性状を変化させないと考えられる。したがって、本発明の高分子水溶液および凍結固化体によれば、細胞の特性を維持しつつ生体試料を凍結保存できると考えられる。 Since the aqueous polymer solution and the frozen solidified product of the present invention do not contain osmotic compounds in the cells, it is considered that the cytotoxicity is low when they are contacted with the biological sample for cryopreservation of the biological sample. Furthermore, it is considered that the damage to cells is low because it is not necessary to increase the concentration of solute to limit the molecular motion of water. In addition, the added low molecular weight saccharides or salts thereof have a cytoprotective effect of rapidly replacing the water discharged from the cells around the cells during freezing, so that the properties of the cells must be changed during cryopreservation. Conceivable. Therefore, according to the aqueous polymer solution and the frozen solidified product of the present invention, it is considered that the biological sample can be cryopreserved while maintaining the characteristics of the cells.

また、本発明の高分子水溶液および凍結固化体は、従来のガラス化法と異なり、浸透圧ショックを軽減するための大きな冷却速度も冷却時に必要としない。したがって、本発明の高分子水溶液および凍結固化体によれば、生体試料を毒性が軽減された簡便な方法で効率よく凍結保存することができ、また、凍結保存後、解凍された細胞は高い生存率を示す。 Further, unlike the conventional vitrification method, the polymer aqueous solution and the frozen solidified product of the present invention do not require a large cooling rate for reducing osmotic shock during cooling. Therefore, according to the aqueous polymer solution and the frozen solidified product of the present invention, the biological sample can be efficiently cryopreserved by a simple method with reduced toxicity, and the cells thawed after the cryopreservation have high survival. Shows the rate.

本発明の高分子水溶液および凍結固化体は、水溶性高分子またはその塩を0.1w/v%以上、20w/v%以下程度の濃度で含む。水溶性高分子の濃度が低すぎると、溶媒部分を良好にガラス化することができない場合がある。例えば、水溶性高分子またはその塩の濃度は、1w/v%以上が好ましく、5w/v%以上が特に好ましい。また、20w/v%より高い濃度では、粘度が高くなりすぎて、ハンドリング性が悪化するおそれがある。好ましくは、高分子またはその塩の濃度は、5w/v%以上、20w/v%以下である。 The aqueous polymer solution and the frozen solidified product of the present invention contain a water-soluble polymer or a salt thereof at a concentration of about 0.1 w / v% or more and 20 w / v% or less. If the concentration of the water-soluble polymer is too low, it may not be possible to satisfactorily vitrify the solvent portion. For example, the concentration of the water-soluble polymer or a salt thereof is preferably 1 w / v% or more, and particularly preferably 5 w / v% or more. Further, if the concentration is higher than 20 w / v%, the viscosity becomes too high and the handleability may be deteriorated. Preferably, the concentration of the polymer or a salt thereof is 5 w / v% or more and 20 w / v% or less.

本発明の高分子水溶液および凍結固化体は、低分子量の糖類またはその塩を、水溶性高分子と低分子量の糖類との高分子水溶液中での含有量の割合が約10:1程度となるように含んでいることが好ましい。糖類またはその塩の濃度が低すぎると低分子量の糖類による細胞保護の効果が十分得られない場合がある。また、糖類を水溶性高分子の1/10倍以上の濃度で添加しても、細胞保護成分としてのさらなる効果は得られにくい。 In the aqueous polymer solution and the frozen solidified product of the present invention, the content ratio of the low molecular weight saccharide or a salt thereof in the aqueous polymer solution of the water-soluble polymer and the low molecular weight saccharide is about 10: 1. It is preferable to include the above. If the concentration of the saccharide or its salt is too low, the effect of cell protection by the low molecular weight saccharide may not be sufficiently obtained. Further, even if the saccharide is added at a concentration of 1/10 times or more that of the water-soluble polymer, it is difficult to obtain a further effect as a cytoprotective component.

示差走査熱量分析(DSC)による本発明の高分子水溶液および凍結固化体の熱分析の結果によれば、本発明の高分子水溶液および凍結固化体は、−23℃±4℃近辺にガラス転移温度を有することが望ましい。本発明の高分子水溶液および凍結固化体では、上述のように、凍結時に、水溶性高分子のネットワークに水分子を絡め捕ることによりガラス化を実現している。したがって、従来のガラス化法で必要とされるような冷却時における細胞保護のための大きな冷却速度を必要としない。このため、生体試料を本発明の高分子水溶液に含ませた後、本発明の高分子水溶液のガラス転移点温度である−27℃以下に冷却して凍結固化体とする。例えば生体試料を含む本発明の高分子水溶液を凍結処理容器等に入れて−80℃のディープフリーザー中に放置するだけで、保存に付される細胞や組織などを安定的に凍結、そして保存することができる。通常の細胞などの凍結保存時に必要とされる−150℃といった低温度は必ずしも必要でないため、液体窒素凍結保存のための特別な容器や液体窒素の準備などを不要とすることができる。このため、生体試料の凍結保存に関わる操作が顕著に簡便化され得る。また、本発明の高分子水溶液および凍結固化体では、融解時の水の再結晶化も抑制することができるので、本発明の高分子水溶液を用いれば、生体試料の凍結、保存、および解凍の一連の工程が、特別な手技を必要とすることなく、容易に効率よく行うことができる。勿論、本発明の高分子水溶液を用い、液体窒素を用いて、液体窒素中または液体窒素蒸気中で生体試料を凍結保存することも可能である。 According to the results of thermal analysis of the polymer aqueous solution and the frozen solidified body of the present invention by differential scanning calorimetry (DSC), the polymer aqueous solution and the frozen solidified body of the present invention have a glass transition temperature around -23 ° C ± 4 ° C. It is desirable to have. In the aqueous polymer solution and the frozen solidified product of the present invention, as described above, vitrification is realized by entwining and trapping water molecules in the network of water-soluble polymers at the time of freezing. Therefore, it does not require a large cooling rate for cell protection during cooling as required by conventional vitrification methods. Therefore, after the biological sample is contained in the polymer aqueous solution of the present invention, it is cooled to −27 ° C. or lower, which is the glass transition temperature of the polymer aqueous solution of the present invention, to obtain a frozen solidified body. For example, simply by placing the polymer aqueous solution of the present invention containing a biological sample in a freezing container or the like and leaving it in a deep freezer at -80 ° C, the cells and tissues to be preserved are stably frozen and preserved. be able to. Since the low temperature of −150 ° C., which is required for cryopreservation of ordinary cells and the like, is not always necessary, it is possible to eliminate the need for a special container for cryopreservation of liquid nitrogen or preparation of liquid nitrogen. Therefore, the operation related to the cryopreservation of the biological sample can be remarkably simplified. Further, since the polymer aqueous solution and the frozen solidified product of the present invention can also suppress the recrystallization of water at the time of thawing, the polymer aqueous solution of the present invention can be used to freeze, store, and thaw a biological sample. A series of steps can be easily and efficiently performed without requiring a special procedure. Of course, it is also possible to cryopreserve the biological sample in liquid nitrogen or liquid nitrogen vapor using the polymer aqueous solution of the present invention and using liquid nitrogen.

本発明の高分子水溶液および凍結固化体は、非浸透型の凍結保存液および当該凍結保存液を凍結させた凍結固化体として機能するため、本発明の高分子水溶液および凍結固化体を用いて凍結保存に付される生体試料は特に限定されない。種々の種類の細胞の凍結保存に使用することができる。また、細胞の由来種も特に問わない。本発明の高分子水溶液および凍結固化体は、凍結および融解時の氷晶形成および再結晶を効果的に抑制または防止することができるため、複雑な構造をもつ哺乳動物細胞等にも良好に使用され得る。したがって様々な種類の動物種、マウス、イヌ、ヒトなどの種の細胞の凍結保存に適用できる。さらに、本発明の高分子水溶液および凍結固化体は、一般の培養用細胞と比較して凍結時の障害が大きいことが知られており、いわゆる従来の緩慢凍結法では生存率の顕著な低下が避けられないような幹細胞、初期胚や卵子、精子、受精卵等の生殖細胞の凍結保存に特に好適に使用できる。また、本発明の高分子水溶液および凍結固化体は、分化因子として働き得るDMSOやエチレングリコールのような化学物質を含まないため、未分化維持が必要な細胞の保存に使用することができ、例えば、再生医療用途の幹細胞も、分化のリスクを伴うことなしに凍結保存できる。 Since the polymer aqueous solution and the freeze-solidified body of the present invention function as a non-penetrating cryopreservation solution and a freeze-solidified body obtained by freezing the cryopreservation solution, the polymer aqueous solution and the freeze-solidified body of the present invention are used for freezing. The biological sample to be stored is not particularly limited. It can be used for cryopreservation of various types of cells. Further, the origin of the cell is not particularly limited. Since the polymer aqueous solution and the frozen solidified product of the present invention can effectively suppress or prevent ice crystal formation and recrystallization during freezing and thawing, they are also satisfactorily used for mammalian cells having a complicated structure and the like. Can be done. Therefore, it can be applied to cryopreservation of cells of various kinds of animal species, such as mice, dogs, and humans. Furthermore, it is known that the polymer aqueous solution and the frozen solidified product of the present invention have a greater damage during freezing than general cells for culture, and the so-called conventional slow freezing method significantly reduces the survival rate. It can be particularly preferably used for cryopreservation of unavoidable stem cells, early embryos and eggs, sperms, fertilized eggs and other germ cells. Further, since the polymer aqueous solution and the frozen solidified product of the present invention do not contain chemical substances such as DMSO and ethylene glycol that can act as differentiation factors, they can be used for preservation of cells that need to be maintained undifferentiated, for example. Stem cells for regenerative medicine can also be cryopreserved without the risk of differentiation.

また、血清や血清由来タンパク質を添加しないため、細菌やウィルスによる汚染もない。なお、細菌やウィルスに汚染されていないようなタンパク質を添加することは可能である。また、細胞の機能を損なわない低濃度で細胞浸透性で毒性を有する化合物を使用することは可能である。 In addition, since serum and serum-derived proteins are not added, there is no contamination by bacteria or viruses. It is possible to add proteins that are not contaminated with bacteria or viruses. It is also possible to use compounds that are cell permeable and toxic at low concentrations that do not impair cell function.

また、本発明の高分子水溶液および凍結固化体は、凍結状態でのガラス状態を安定化する効果に優れているため、保存が困難であることが知られている細胞のサイズが大きな卵子等の細胞や受精卵、および、組織化された細胞構造体、組織や組織様物、例えば再生医療で得られた組織などの凍結保存にも使用することができる。 Further, the polymer aqueous solution and the frozen solidified product of the present invention are excellent in the effect of stabilizing the glass state in the frozen state, so that it is known that storage is difficult for eggs and the like having a large cell size. It can also be used for cryopreservation of cells and fertilized eggs, and organized cell structures, tissues and tissue-like substances such as tissues obtained by regenerative medicine.

すなわち、本発明の高分子水溶液および凍結固化体は、細胞、組織、または、膜もしくは凝集体である組織様物などから選択される生体試料に使用されて、高い生存率を実現することができる。特には、本発明の高分子水溶液および凍結固化体は、初代細胞あるいは樹立細胞に関係なく、間葉系幹細胞;造血系幹細胞;神経系幹細胞;骨髄幹細胞、生殖幹細胞等の体性幹細胞;血球細胞;内皮細胞;等の凍結保存、とりわけ、マウスよりも凍結耐性が低いとされている霊長類の幹細胞の凍結保存、移植用組織の凍結保存、および、生殖医療における生殖細胞の凍結保存において有利に使用され得る。 That is, the aqueous polymer solution and the frozen solidified product of the present invention can be used for a biological sample selected from cells, tissues, or tissue-like substances that are membranes or aggregates, and can achieve a high survival rate. .. In particular, the high molecular weight aqueous solution and the frozen solidified product of the present invention are not related to primary cells or established cells, such as mesenchymal stem cells; hematopoietic stem cells; neural stem cells; somatic stem cells such as bone marrow stem cells and germ stem cells; blood cell cells. Advantageous in cryopreservation of endothelial cells, etc., especially in cryopreservation of primate stem cells, which are considered to be less freeze-tolerant than mice, cryopreservation of transplant tissue, and cryopreservation of germ cells in reproductive medicine. Can be used.

また、本発明の高分子水溶液および凍結固化体における水溶性高分子として、例えば、生体構成成分である水溶性高分子を使用すれば、凍結保存された生体試料を融解して、そのまま細胞投与用溶液として用いることも可能である。さらに、組織または組織様物の場合には、組織化の段階で本発明のこのような高分子水溶液を添加しておき、そのまま凍結保存することも可能である。これにより、移植後の問題が軽減すると考えられる。このような場合、本発明の高分子水溶液および凍結固化体のための好ましい水溶性高分子は、ヒアルロン酸である。特には、粘度平均分子量が3000より大きく、より望ましくは5000より大きく、そして、60000以下、より望ましくは20000以下であるヒアルロン酸である。 Further, if, for example, a water-soluble polymer which is a biological component is used as the water-soluble polymer in the aqueous polymer solution and the frozen solution of the present invention, the cryopreserved biological sample is thawed and used as it is for cell administration. It can also be used as a solution. Further, in the case of a tissue or a tissue-like substance, it is also possible to add such a polymer aqueous solution of the present invention at the stage of organization and freeze and store it as it is. This is expected to reduce post-transplant problems. In such cases, the preferred water-soluble polymer for the aqueous polymer solution and frozen solidified product of the present invention is hyaluronic acid. In particular, hyaluronic acid has a viscosity average molecular weight greater than 3000, more preferably greater than 5000, and less than 60,000, more preferably less than 20000.

本発明の高分子水溶液を用いた凍結保存方法は、本発明の生体試料の凍結保存用に用いられる高分子水溶液中に、生体試料を含ませる工程と、生体試料を含む高分子水溶液を冷却して固化する工程とを含んでいる。 The cryopreservation method using the polymer aqueous solution of the present invention includes a step of including the biological sample in the polymer aqueous solution used for cryopreservation of the biological sample of the present invention, and cooling the polymer aqueous solution containing the biological sample. Includes a step of solidifying.

本発明の高分子水溶液を用いた凍結保存方法において使用される本発明の高分子水溶液は、水溶性高分子またはその塩を含み、0.20dL/g以上、0.95dL/g以下の範囲の極限粘度(η)を有し、示差走査熱量計(DSC)を用いた以下の(1)〜(2)の測定条件によって得られる昇温過程のDSC曲線において、DSCで測定した吸熱ピークが確認されないか、または吸熱ピークが確認される温度が−1.4℃を超え、1.1℃以下であることが望ましい。
(ここで、DSCの測定条件:
(1)20℃で1分間保持後、5℃/minの降温速度で−80℃まで降温、および
(2)−80℃で1分間保持後、10℃/minの昇温速度で20℃まで昇温。)である。そして、高分子水溶液中−80℃で固化した状態における生体試料の正射影面積は、降温前(凍結前)の培養液中(培地中)の生体試料の正射影面積と比較して、8/10未満、望ましくは1/3.5以上に縮小している。
The polymer aqueous solution of the present invention used in the cryopreservation method using the polymer aqueous solution of the present invention contains a water-soluble polymer or a salt thereof, and is in the range of 0.20 dL / g or more and 0.95 dL / g or less. The heat absorption peak measured by DSC is confirmed in the DSC curve of the heating process obtained by the following measurement conditions (1) and (2) using a differential scanning calorimeter (DSC) having an ultimate viscosity (η). It is desirable that the temperature at which the heat absorption peak is not observed or the heat absorption peak is confirmed exceeds -1.4 ° C and is 1.1 ° C or less.
(Here, DSC measurement conditions:
(1) After holding at 20 ° C for 1 minute, the temperature drops to -80 ° C at a temperature lowering rate of 5 ° C / min, and (2) after holding at -80 ° C for 1 minute, the temperature rises to 20 ° C at a heating rate of 10 ° C / min. Temperature rising. ). The normal projection area of the biological sample in the state of being solidified at -80 ° C in the polymer aqueous solution is 8 / compared with the normal projection area of the biological sample in the culture medium (in the medium) before lowering the temperature (before freezing). It is reduced to less than 10, preferably 1 / 3.5 or more.

本発明の高分子水溶液を用いた凍結保存方法において使用される本発明の高分子水溶液は、−23℃±4℃近辺にガラス転移温度を有しているため、また、そのガラス化は、凍結時に、水溶性高分子のネットワークに水分子が絡め捕られることにより実現されているため、本発明の高分子水溶液を用いた凍結保存方法では、大きな冷却速度を必要としない。このため、生体試料を本発明の高分子水溶液に含ませた後、本発明の高分子水溶液のガラス転移点温度である−27℃以下に冷却する、例えば生体試料を含む本発明の高分子水溶液を凍結処理容器等に入れて−80℃のディープフリーザー中に放置するだけで、保存に付される細胞や組織などを、生存率を維持したまま、安定的に凍結、そして凍結固化体として保存することができる。 Since the polymer aqueous solution of the present invention used in the cryopreservation method using the polymer aqueous solution of the present invention has a glass transition temperature in the vicinity of -23 ° C ± 4 ° C, its vitrification is frozen. Since it is sometimes realized by trapping water molecules in a network of water-soluble polymers, the cryopreservation method using the aqueous polymer solution of the present invention does not require a large cooling rate. Therefore, after the biological sample is contained in the polymer aqueous solution of the present invention, the polymer aqueous solution of the present invention is cooled to −27 ° C. or lower, which is the glass transition temperature, for example, the polymer aqueous solution of the present invention containing the biological sample. Is simply placed in a freezing treatment container and left in a deep freezer at -80 ° C, and the cells and tissues to be stored are stably frozen and stored as a frozen solidified body while maintaining the survival rate. can do.

しかしながら、凍結保存温度の範囲としては、−27℃以下であれば限定されるものではない。例えば上限としては、望ましくは、−70℃以下、好ましくは−80℃以下である。また下限としては、望ましくは、−196℃以上、好ましくは−150℃以上である。 However, the range of the cryopreservation temperature is not limited as long as it is −27 ° C. or lower. For example, the upper limit is preferably −70 ° C. or lower, preferably −80 ° C. or lower. The lower limit is preferably -196 ° C. or higher, preferably −150 ° C. or higher.

本発明の高分子水溶液を用いた凍結保存方法は、緩慢凍結法である。すなわち、本発明の高分子水溶液を用いた凍結方法では、冷却速度が10℃/min以下であることが好ましい。さらに好ましくは、冷却速度は、1℃/min以下程度である。この程度の冷却速度であれば、細胞内が適度に脱水されていって細胞内液のガラス化が良好に起こり、そして高い細胞凍結保護効果が得られると考えられる。 The cryopreservation method using the aqueous polymer solution of the present invention is a slow freezing method. That is, in the freezing method using the aqueous polymer solution of the present invention, the cooling rate is preferably 10 ° C./min or less. More preferably, the cooling rate is about 1 ° C./min or less. At this cooling rate, it is considered that the intracellular dehydration is moderately performed, the intracellular fluid is vitrified well, and a high cell freeze-protection effect can be obtained.

また、本発明の高分子水溶液は、生体試料と接触させる前に必要に応じて、pH調整されてもよい。例えば、親水性基を有するモノマーの親水性基がカルボン酸基などである場合、このようなモノマーが重合された水溶性高分子を含む高分子水溶液は酸性を呈することがある。また、糖類がカルボン酸基などを有している場合、このような糖類により高分子水溶液は酸性を呈し得る。このような場合、pH調整を行うことによって高分子水溶液を中性溶液とすることで、凍結保存される細胞の生存により適した溶液となり得、細胞の生存率が向上すると考えられる。pH調整のために用いられる塩としては限定されず、水溶液のpH調整に通常使用されるものを使用することができる。 Further, the pH of the aqueous polymer solution of the present invention may be adjusted, if necessary, before contacting with the biological sample. For example, when the hydrophilic group of the monomer having a hydrophilic group is a carboxylic acid group or the like, the aqueous polymer solution containing the water-soluble polymer on which such a monomer is polymerized may be acidic. Further, when the saccharide has a carboxylic acid group or the like, the polymer aqueous solution may be acidic due to such a saccharide. In such a case, it is considered that by adjusting the pH to make the aqueous polymer solution a neutral solution, the solution can be more suitable for the survival of the cells to be cryopreserved, and the survival rate of the cells is improved. The salt used for pH adjustment is not limited to that, and those usually used for pH adjustment of an aqueous solution can be used.

本発明の高分子水溶液を用いた生体試料の凍結保存方法では、ガラス化状態が安定化されており、毒性も低いため、生体試料を長期間安定的に保存することができる。本明細書において、長期間安定的な保存とは、例えば、本発明の高分子水溶液を用いた場合の解凍後の生体試料例えば細胞の生存率が、保存直前の細胞の生存率を基準として、5か月後に、10%未満程度、好ましくは5%未満程度の低下、または、6か月後に、20%未満程度、好ましくは10%未満程度の低下、または、12か月後に、15%未満程度、好ましくは30%未満程度の低下しかみられないことを意味する。また、本明細書において、長期間安定的な保存とは、例えば、細胞を凍結して−80℃で長期間保存した後、解凍し、続いて4℃で細胞を保存した場合に、解凍後の24時間後でも、解凍直後の細胞生存率を基準として5%未満の生存率の低下しかみられないことを意味する。本発明の高分子水溶液を用いた凍結保存方法では、DMSO溶液を凍結保存液として用いる従来の凍結保存方法と比べ、細胞をストレスの少ない条件で凍結保存することができると考えられる。したがって、本発明の凍結保存方法では、10%のDMSO溶液などの従来の凍結保存液を用いた凍結保存方法と比較して、解凍後の非常に高い細胞生存率を得ることができる。さらに、解凍直後のみならず、解凍後に冷蔵保存された細胞も高い細胞生存率を示し得る。本発明の高分子水溶液を用いた凍結保存方法によれば、細胞の性状を変化させることなしに、安定的に長期間、細胞を凍結保存できる。 In the method for cryopreserving a biological sample using the aqueous polymer solution of the present invention, the vitrified state is stabilized and the toxicity is low, so that the biological sample can be stably stored for a long period of time. In the present specification, long-term stable storage means, for example, that the survival rate of a biological sample after thawing when the polymer aqueous solution of the present invention is used, for example, the survival rate of cells is based on the survival rate of cells immediately before storage. After 5 months, a decrease of less than 10%, preferably less than 5%, or after 6 months, a decrease of less than 20%, preferably less than 10%, or after 12 months, less than 15%. It means that only a decrease of about 30% or less is observed. Further, in the present specification, long-term stable storage means, for example, when cells are frozen and stored for a long period of time at -80 ° C, then thawed, and then the cells are stored at 4 ° C, after thawing. It means that even after 24 hours, the survival rate is reduced by less than 5% based on the cell survival rate immediately after thawing. It is considered that the cryopreservation method using the polymer aqueous solution of the present invention can cryopreserve cells under less stress conditions as compared with the conventional cryopreservation method using a DMSO solution as a cryopreservation solution. Therefore, in the cryopreservation method of the present invention, a very high cell viability after thawing can be obtained as compared with the cryopreservation method using a conventional cryopreservation solution such as a 10% DMSO solution. Furthermore, cells stored refrigerated after thawing as well as immediately after thawing can show high cell viability. According to the cryopreservation method using the aqueous polymer solution of the present invention, cells can be cryopreserved stably for a long period of time without changing the properties of the cells.

本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、以下において、lifecore biomedical社製のヒアルロン酸は、ヒアルロン酸ナトリウムであるが、簡単化のため、「ヒアルロン酸」と記載している。 The present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited thereto. Further, in the following, the hyaluronic acid manufactured by lifecore biomedical is sodium hyaluronate, but for the sake of simplicity, it is described as "hyaluronic acid".

凍結保存用の水溶性高分子および高分子水溶液
<試験用試料および試料溶液の調製>
・実施例1
容積2Lの耐圧容器に平均分子量100万である高分子ヒアルロン酸(Shanghai Easier Industrial Development社製)と水とを20:100で混合し、処理温度175℃、処理圧力0.89MPa、および処理時間3分で亜臨界処理を行った。その後、亜臨界処理物を凍結乾燥で乾燥した(なお、この乾燥はスプレードライ法でも可能であった)。これにより、粘度平均分子量が約1万の高分子ヒアルロン酸と粘度平均分子量1000のヒアルロン酸との混合物である水溶性高分子を得た。
Water-soluble polymer and aqueous polymer solution for cryopreservation <Preparation of test sample and sample solution>
-Example 1
High molecular weight hyaluronic acid (manufactured by Shanghai Easier Industrial Development) having an average molecular weight of 1 million and water are mixed in a pressure-resistant container having a volume of 2 L at a treatment temperature of 175 ° C., a treatment pressure of 0.89 MPa, and a treatment time of 3. Subcritical treatment was performed in minutes. Then, the subcritical treated product was dried by freeze-drying (this drying was also possible by the spray-drying method). As a result, a water-soluble polymer was obtained, which was a mixture of a high molecular weight hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of about 10,000 and a hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 1000.

この水溶性高分子をHPLCで確認したところ(図12)、実施例1の試験試料はヒアルロン酸の亜臨界処理による高分子量のヒアルロン酸分解物と低分子量のヒアルロン酸分解物の混合物であると考えられたため、エタノール中で高分子量ヒアルロン酸を沈殿させ、低分子量ヒアルロン酸を上澄み側に分画し、この分画した上澄みをHPLCで再分析した。後述する製造例1〜3のヒアルロン酸のHPLCピーク(図11A〜C)と概ね一致したため、本実施例1によって得られた低分子量ヒアルロン酸成分の粘度平均分子量は1000であると見積もられた。 When this water-soluble polymer was confirmed by HPLC (FIG. 12), the test sample of Example 1 was found to be a mixture of a high molecular weight hyaluronic acid decomposition product and a low molecular weight hyaluronic acid decomposition product by subcritical treatment of hyaluronic acid. Therefore, high molecular weight hyaluronic acid was precipitated in ethanol, low molecular weight hyaluronic acid was fractionated to the supernatant side, and the fractionated supernatant was reanalyzed by HPLC. Since it was almost the same as the HPLC peaks of hyaluronic acid (FIGS. 11A to 11C) of Production Examples 1 to 3 described later, it was estimated that the viscosity average molecular weight of the low molecular weight hyaluronic acid component obtained in Example 1 was 1000. ..

高分子量ヒアルロン酸の極限粘度は、0.49dL/gであり、粘度平均分子量は10000であった。 The ultimate viscosity of the high molecular weight hyaluronic acid was 0.49 dL / g, and the viscosity average molecular weight was 10,000.

実施例1の試験用試料1gを、溶媒として10mLのαMEM培地(Gibco製、品番C1257−1500BT、溶媒は水である)に溶解させることにより、実施例1の試験用試料溶液を得た(すなわち、試験用試料溶液中のヒアルロン酸試料の濃度が10w/v%)。なおこの実施例1を含めて、本発明の実施例、製造例および比較例では、αMEM培地を溶媒としているが、αMEM培地に代えて、超純水を溶媒として用いてもよい。また、後述するDSCの測定では、溶媒をαMEMに代えて超純水としている。なお、以下の例により得られる各試験用試料は、後述の各評価のための試験において、それぞれ適切な溶媒を用いて所定の濃度となるように調製されて使用された。 A test sample solution of Example 1 was obtained by dissolving 1 g of the test sample of Example 1 in 10 mL of αMEM medium (manufactured by Gibco, product number C1257-1500BT, the solvent was water) as a solvent. , The concentration of the hyaluronic acid sample in the test sample solution is 10 w / v%). Although αMEM medium is used as a solvent in Examples, Production Examples and Comparative Examples of the present invention including this Example 1, ultrapure water may be used as a solvent instead of αMEM medium. Further, in the measurement of DSC described later, the solvent is ultrapure water instead of αMEM. Each test sample obtained by the following example was prepared and used at a predetermined concentration by using an appropriate solvent in each of the tests for evaluation described later.

・製造例1
処理時間7分で亜臨界処理を行った以外は、実施例1と同様な操作を行い、粘度平均分子量が1000のヒアルロン酸断片である試験用試料を得た。極限粘度0.08dL/gであった。
-Manufacturing example 1
The same operation as in Example 1 was carried out except that the subcritical treatment was carried out with a treatment time of 7 minutes to obtain a test sample of a hyaluronic acid fragment having a viscosity average molecular weight of 1000. The ultimate viscosity was 0.08 dL / g.

・製造例2
処理時間5分で亜臨界処理を行った以外は、実施例1と同様な操作を行い、粘度平均分子量が2000のヒアルロン酸断片である試験用試料を得た。極限粘度は、0.14dL/gであった。
-Manufacturing example 2
The same operation as in Example 1 was carried out except that the subcritical treatment was carried out with a treatment time of 5 minutes to obtain a test sample of a hyaluronic acid fragment having a viscosity average molecular weight of 2000. The ultimate viscosity was 0.14 dL / g.

・製造例3
処理時間4分で亜臨界処理を行った以外は、実施例1と同様な操作を行い、粘度平均分子量が3000のヒアルロン酸断片である試験用試料を得た。極限粘度は、0.19dL/gであった。
-Manufacturing example 3
The same operation as in Example 1 was carried out except that the subcritical treatment was carried out with a treatment time of 4 minutes to obtain a test sample of a hyaluronic acid fragment having a viscosity average molecular weight of 3000. The ultimate viscosity was 0.19 dL / g.

・比較例1
DMSO(ナカライテスク(株)製、細胞培養グレード)を試験用試料とした。この試験用試料1mLを溶媒であるαMEM培地(Gibco製、品番C1257−1500BT、溶媒は水である)10mLに溶解させることにより、比較例1の試験用試料溶液を得た(すなわち、試験用試料溶液中の試験用試料のDMSO濃度が10w/v%)。
-Comparative example 1
DMSO (manufactured by Nacalai Tesque, Inc., cell culture grade) was used as a test sample. By dissolving 1 mL of this test sample in 10 mL of αMEM medium (manufactured by Gibco, product number C1257-1500BT, the solvent is water), a test sample solution of Comparative Example 1 was obtained (that is, a test sample). The DMSO concentration of the test sample in the solution is 10 w / v%).

・比較例2
溶媒として使用したαMEM培地(Gibco製、品番C1257−1500BT、溶媒は水である)を試験用試料とした。
-Comparative example 2
The αMEM medium used as the solvent (manufactured by Gibco, product number C1257-1500BT, the solvent is water) was used as a test sample.

・比較例3
ゼラチン(粘度平均分子量315000 新田ゼラチン(株)製)1gを溶媒としてのαMEM培地(Gibco製、品番C1257−1500BT、溶媒は水である)10mLに溶解させることにより、比較例3の試験用試料溶液を得た(すなわち、試験用試料溶液中の試験用試料のゼラチン濃度が10w/v%)。極限粘度は0.50dL/gであった。
-Comparative example 3
Test sample of Comparative Example 3 by dissolving 1 g of gelatin (viscosity average molecular weight 315000 manufactured by Nitta Gelatin Co., Ltd.) in 10 mL of αMEM medium (manufactured by Gibco, product number C1257-1500BT, solvent is water). A solution was obtained (ie, the gelatin concentration of the test sample in the test sample solution was 10 w / v%). The ultimate viscosity was 0.50 dL / g.

・比較例4
粘度平均分子量1000000である高分子量ヒアルロン酸(Shanghai Easier Industrial Development社製)1gを溶媒としてのαMEM培地(Gibco製、品番C1257−1500BT、溶媒は水である)100mLに溶解させることにより、比較例4の試験用試料溶液を得た(すなわち、試験用試料溶液中の試験用試料のヒアルロン酸濃度が1w/v%)。極限粘度は、17.2dL/gであった。
-Comparative example 4
Comparative Example 4 by dissolving 1 g of high molecular weight hyaluronic acid (manufactured by Shanghai Easier Industrial Development) having a viscosity average molecular weight of 1000000 in 100 mL of αMEM medium (manufactured by Gibco, product number C1257-1500BT, solvent is water) as a solvent. (I.e., the hyaluronic acid concentration of the test sample in the test sample solution was 1 w / v%). The ultimate viscosity was 17.2 dL / g.

・比較例5
粘度平均分子量15000であるヒアルロン酸(lifecore biomedical社製;粉末)を試験用試料とした。この試験用試料1gを溶媒であるαMEM培地(Gibco製、品番C1257−1500BT、溶媒は水である)10mLに溶解させることにより、比較例5の試験用試料溶液を得た(すなわち、試験用試料溶液中の試験用試料のヒアルロン酸濃度が、10w/v%)。極限粘度は、0.65dL/gであった。
-Comparative example 5
Hyaluronic acid (manufactured by lifestylecore; powder) having a viscosity average molecular weight of 15,000 was used as a test sample. By dissolving 1 g of this test sample in 10 mL of αMEM medium (manufactured by Gibco, product number C1257-1500BT, the solvent is water), the test sample solution of Comparative Example 5 was obtained (that is, the test sample). The hyaluronic acid concentration of the test sample in the solution is 10 w / v%). The ultimate viscosity was 0.65 dL / g.

・比較例6
粘度平均分子量23000であるコンドロイチン硫酸ナトリウム塩A(sigma社製)を試験用試料とした。この試験用試料1gを溶媒であるαMEM培地(Gibco製、品番C1257−1500BT、溶媒は水である)10mLに溶解させることにより、比較例6の試験用試料溶液を得た(すなわち、試験用試料溶液中の試験用試料のコンドロイチン硫酸濃度が10w/v%)。極限粘度は、0.97dL/gであった。
-Comparative example 6
Chondroitin sodium sulfate A (manufactured by sigma) having a viscosity average molecular weight of 23000 was used as a test sample. By dissolving 1 g of this test sample in 10 mL of αMEM medium (manufactured by Gibco, product number C1257-1500BT, the solvent is water), the test sample solution of Comparative Example 6 was obtained (that is, the test sample). The chondroitin sulfate concentration of the test sample in the solution is 10 w / v%). The ultimate viscosity was 0.97 dL / g.

・比較例7
アミノ基が60%カルボキシル化されたカルボキシポリリジン(粘度平均分子量13400:(株)バイオベルデ製、CryoScarless DMSO free)に、製造例1の試験用試料(粘度平均分子量が1000のヒアルロン酸断片試料)を1w/v%の量で添加して比較例7の試験用試料溶液とした。極限粘度は、0.11dL/gであった。
-Comparative example 7
A test sample of Production Example 1 (a hyaluronic acid fragment sample having a viscosity average molecular weight of 1000) was added to a carboxypolylysine (viscosity average molecular weight 13400: CryoScarless DMSO free manufactured by Bioverde Co., Ltd.) in which an amino group was 60% carboxylated. It was added in an amount of 1 w / v% to prepare a test sample solution of Comparative Example 7. The ultimate viscosity was 0.11 dL / g.

・比較例8
試験用試料としてラッキョウ由来のフルクタンを用いた。なお、フルクタンは特開2012−235728号公報の例2にしたがい、以下の方法で抽出・精製することによって得た。
-Comparative example 8
Fructan derived from scallions was used as a test sample. Fructans were obtained by extraction and purification by the following method according to Example 2 of JP2012-235728.

原料としての乾燥ラッキョウ約1kgを、粉砕し、15gの水酸化カルシウムを懸濁させた抽出用の水に混合し、1時間、常温抽出を行った後、1時間、95℃で加熱抽出し、その後、一晩、60℃で加熱抽出した。抽出物に活性炭を添加して脱臭処理を行い、その後、珪藻土で濾過し、残渣と活性炭を除去した。得られた抽出液を、限外濾過膜に通液させて、フルクタンの精製を行った。 About 1 kg of dried scallions as a raw material was crushed, mixed with water for extraction in which 15 g of calcium hydroxide was suspended, extracted at room temperature for 1 hour, and then heat-extracted at 95 ° C. for 1 hour. Then, it was extracted by heating at 60 ° C. overnight. Activated carbon was added to the extract for deodorization treatment, and then filtration was performed with diatomaceous earth to remove the residue and activated carbon. The obtained extract was passed through an ultrafiltration membrane to purify fructan.

得られた精製液は、一端加熱殺菌した後、活性炭を添加して再度脱色処理を行った。この精製液を、85℃で1時間加熱することにより殺菌し、凍結乾燥させて、粉末化を行うことにより、精製フルクタン粉末400gを得た。 The obtained purified liquid was once heat sterilized, activated carbon was added, and the decolorization treatment was performed again. This purified liquid was sterilized by heating at 85 ° C. for 1 hour, freeze-dried, and pulverized to obtain 400 g of purified fructan powder.

得られた精製フルクタン粉末について、粘度平均分子量を測定したところ、12000であった。 The viscosity average molecular weight of the obtained purified fructan powder was measured and found to be 12000.

このフラクタン粉末1gを溶媒としてのαMEM培地10mLに溶解させることにより、比較例8の試験用試料溶液を得た(すなわち、試験用試料溶液中の試験用試料のフルクタン濃度が10w/v%)。極限粘度は、0.11dL/gであった By dissolving 1 g of this fructan powder in 10 mL of αMEM medium as a solvent, a test sample solution of Comparative Example 8 was obtained (that is, the fructan concentration of the test sample in the test sample solution was 10 w / v%). The ultimate viscosity was 0.11 dL / g.

・比較例9
粘度平均分子量373000であるプルラン(東京化成工業(株)製)を試験用試料とした。この試験用試料1gを溶媒であるαMEM培地(Gibco製、品番C1257−1500BT、溶媒は水である)10mLに溶解させることにより比較例9の試験用試料溶液を得た(すなわち、試験用試料溶液中の試験用試料のヒアルロン酸濃度が10w/v%)。極限粘度は、0.55dL/gであった。
-Comparative example 9
Pullulan (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) having a viscosity average molecular weight of 373000 was used as a test sample. By dissolving 1 g of this test sample in 10 mL of αMEM medium (manufactured by Gibco, product number C1257-1500BT, the solvent is water), the test sample solution of Comparative Example 9 was obtained (that is, the test sample solution). The hyaluronic acid concentration of the test sample in the sample is 10 w / v%). The ultimate viscosity was 0.55 dL / g.

・実施例2
比較例5の試験用試料(粘度平均分子量15000のヒアルロン酸)1gを溶媒であるαMEM培地(Gibco製、品番C1257−1500BT、溶媒は水である)10mLに溶解させたヒアルロン酸濃度10w/v%の試験用試料溶液に、製造例1の試験用試料(粘度平均分子量が1000のヒアルロン酸断片試料)を終濃度1w/v%の量で添加した。得られた水溶液のpHを10mM Tris−HClを用いて中性に調整して、実施例2の試験用試料溶液とした。極限粘度は、0.65dL/gであった。
-Example 2
Hyaluronic acid concentration 10 w / v% in which 1 g of a test sample (hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 15,000) of Comparative Example 5 was dissolved in 10 mL of an αMEM medium (manufactured by Gibco, product number C1257-1500BT, solvent is water). The test sample of Production Example 1 (hyaluronic acid fragment sample having a viscosity average molecular weight of 1000) was added to the test sample solution of No. 1 at a final concentration of 1 w / v%. The pH of the obtained aqueous solution was adjusted to neutral with 10 mM Tris-HCl to prepare a test sample solution of Example 2. The ultimate viscosity was 0.65 dL / g.

・実施例3
比較例9の試験用試料(粘度平均分子量373000のプルラン)1gを溶媒であるαMEM培地(Gibco製、品番C1257−1500BT、溶媒は水である)10mLに溶解させたプルラン濃度10w/v%の試験用試料溶液に、製造例1の試験用試料(粘度平均分子量が1000のヒアルロン酸断片試料)を終濃度1w/v%の量で添加して、実施例3の試験用試料溶液を得た。極限粘度は、0.55dL/gであった。
-Example 3
A test with a pull run concentration of 10 w / v% in which 1 g of a test sample (pull run having a viscosity average molecular weight of 373000) of Comparative Example 9 was dissolved in 10 mL of an αMEM medium (manufactured by Gibco, product number C1257-1500BT, solvent is water). A test sample of Production Example 1 (a hyaluronic acid fragment sample having a viscosity average molecular weight of 1000) was added to the sample solution for test at a final concentration of 1 w / v% to obtain a test sample solution of Example 3. The ultimate viscosity was 0.55 dL / g.

・実施例4
比較例9の試験用試料(粘度平均分子量373000のプルラン)1gを溶媒であるαMEM培地(Gibco製、品番C1257−1500BT、溶媒は水である)10mLに溶解させたプルラン濃度10w/v%の試験用試料溶液に、製造例1の試験用試料(粘度平均分子量が1000のヒアルロン酸断片試料)を終濃度5w/v%の量で添加した。得られた水溶液のpHを10mM Tris−HClを用いて中性に調整して、実施例4の試験用試料溶液とした。極限粘度は、0.55dL/gであった。
-Example 4
A test with a pull run concentration of 10 w / v% in which 1 g of a test sample (pull run having a viscosity average molecular weight of 373000) of Comparative Example 9 was dissolved in 10 mL of an αMEM medium (manufactured by Gibco, product number C1257-1500BT, solvent is water). A test sample (a hyaluronic acid fragment sample having a viscosity average molecular weight of 1000) of Production Example 1 was added to the sample solution at a final concentration of 5 w / v%. The pH of the obtained aqueous solution was adjusted to neutral with 10 mM Tris-HCl to prepare a test sample solution of Example 4. The ultimate viscosity was 0.55 dL / g.

・実施例5
容積2Lの耐圧容器に平均分子量100万である高分子ヒアルロン酸(Shanghai Easier Industrial Development社製)と水とを20:100で混合し、処理温度175℃、処理圧力0.89MPa、および処理時間3.5分で亜臨界処理を行った。その後、亜臨界処理物を凍結乾燥またはスプレードライ法で乾燥した。これにより、粘度平均分子量が約6000のヒアルロン酸試料を得た。
このヒアルロン酸1gを溶媒であるαMEM培地(Gibco製、品番C1257−1500BT、溶媒は水である)10mLに溶解させたヒアルロン酸濃度10w/v%の試験用試料溶液に、スクロース(ナカライテスク(株)製、分子量(粘度平均分子量と同値と擬制)は342)と、グルクロン酸(富士フイルム和光純薬(株)製、分子量(粘度平均分子量と擬制)194)をそれぞれ終濃度1w/v%の量で添加して実施例5の試験用凍結保存液を得た。極限粘度は、0.32dL/gであった。
Example 5
High molecular weight hyaluronic acid (manufactured by Shanghai Easier Industrial Development) having an average molecular weight of 1 million and water are mixed in a pressure-resistant container having a volume of 2 L at a treatment temperature of 175 ° C., a treatment pressure of 0.89 MPa, and a treatment time of 3. Subcritical treatment was performed in 5. minutes. Then, the subcritical treated product was dried by freeze-drying or spray-drying method. As a result, a hyaluronic acid sample having a viscosity average molecular weight of about 6000 was obtained.
Sculose (Nakaraitesku Co., Ltd.) was added to a test sample solution having a hyaluronic acid concentration of 10 w / v% in which 1 g of this hyaluronic acid was dissolved in 10 mL of an αMEM medium (manufactured by Gibco, product number C1257-1500BT, the solvent was water). ), Molecular weight (same value as viscosity average molecular weight and imitation) is 342), and glucuronic acid (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., molecular weight (viscosity average molecular weight and imitation) 194) are each with a final concentration of 1 w / v%. The mixture was added in an amount to obtain a test cryopreservation solution of Example 5. The ultimate viscosity was 0.32 dL / g.

・実施例6
比較例5の試験用試料(粘度平均分子量15000のヒアルロン酸)1gを溶媒であるαMEM培地(Gibco製、品番C1257−1500BT、溶媒は水である)10mLに溶解させたヒアルロン酸濃度10w/v%の水溶液に、製造例2の試験用試料(粘度平均分子量が2000のヒアルロン酸断片試料)を終濃度1w/v%の量で添加して、実施例6の試験用試料溶液を得た。極限粘度は、0.47dL/gであった。
-Example 6
Hyaluronic acid concentration 10 w / v% in which 1 g of a test sample (hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 15,000) of Comparative Example 5 was dissolved in 10 mL of an αMEM medium (manufactured by Gibco, product number C1257-1500BT, solvent is water). A test sample of Production Example 2 (a hyaluronic acid fragment sample having a viscosity average molecular weight of 2000) was added to the aqueous solution of Example 2 at a final concentration of 1 w / v% to obtain a test sample solution of Example 6. The ultimate viscosity was 0.47 dL / g.

<試験例1:初代ヒト間葉系幹細胞の試験用試料溶液を用いた凍結保存およびその保存効果の評価>
培養した初代ヒト間葉系幹細胞(Lonza PT2501)を、1×106個/mLの濃度で、実施例1および5ならびに比較例1、2、4、5、7および8の試験用試料溶液(血清非含有)に懸濁した。
<Test Example 1: Freezing and preservation of primary human mesenchymal stem cells using a test sample solution and evaluation of its preservation effect>
Cultured primary human mesenchymal stem cells (Lonza PT2501) at a concentration of 1 × 10 6 cells / mL were used as test sample solutions of Examples 1 and 5 and Comparative Examples 1, 2, 4, 5, 7 and 8. Suspended in serum-free).

その後、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を、緩慢細胞凍結器(Nalgene(登録商標)ミスターフロスティー)中で、−80℃冷凍庫内で凍結して凍結固化体とした。7日間、凍結した各試験用試料を含む細胞懸濁液を−80℃で保存した後、37℃の温浴中で急速解凍した。解凍後の各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液は、解凍直後に細胞生存率をトリパンブルー染色により評価した。結果を図1および表1に示す(実施例5の結果は表1のみ)。 Then, the cell suspension containing each test sample solution was frozen in a slow cell freezer (Nalgene (registered trademark) Mr. Frosty) in a -80 ° C freezer to obtain a frozen solidified product. Cell suspensions containing frozen test samples were stored at −80 ° C. for 7 days and then rapidly thawed in a warm bath at 37 ° C. The cell suspension containing each test sample solution after thawing was evaluated for cell viability immediately after thawing by trypan blue staining. The results are shown in FIGS. 1 and 1 (the results of Example 5 are shown in Table 1 only).

図1は、凍結保存液未添加の培地中、すなわち比較例2の試験用試料溶液中、または、実施例1ならびに比較例1、4、5、7および8の試験用試料溶液中で凍結保存した細胞の、解凍後の細胞生存率を示している。図1に示されるように、実施例1において、すなわち、ヒアルロン酸の亜臨界処理により得られた、粘度平均分子量が約1万であって、さらに、粘度平均分子量1000であるすなわち1万より小さな分子量を有するヒアルロン酸の切断生成物を含んでいるヒアルロン酸試料が高分子水溶液中の水溶性高分子であって、極限粘度が0.49dL/gであり、降温過程でのDSC測定での発熱量が0J/gである(下記の試験例2を参照)実施例1の試験用試料溶液で、90%を超える顕著に高い保存効果が得られた。 FIG. 1 shows cryopreservation in a medium to which no cryopreservation solution has been added, that is, in the test sample solution of Comparative Example 2, or in the test sample solutions of Example 1 and Comparative Examples 1, 4, 5, 7 and 8. It shows the cell viability after thawing of the cells that have been thawed. As shown in FIG. 1, in Example 1, that is, the viscosity average molecular weight obtained by the subcritical treatment of hyaluronic acid is about 10,000, and the viscosity average molecular weight is 1000, that is, smaller than 10,000. The hyaluronic acid sample containing the cleavage product of hyaluronic acid having a molecular weight is a water-soluble polymer in a high molecular weight aqueous solution, has an ultimate viscosity of 0.49 dL / g, and generates heat in DSC measurement during the temperature lowering process. In the test sample solution of Example 1 having an amount of 0 J / g (see Test Example 2 below), a remarkably high storage effect of more than 90% was obtained.

実施例1の試験試料を凍結させた凍結固化体は、また、昇温過程のDSC測定における吸熱ピークも確認されなかった(下記の試験例2を参照)ことから、水分子は氷晶を形成せず、自由水もしくはヒアルロン酸分子鎖に吸着もしくは絡め捕られて束縛水となっていると推定される。 In the frozen solidified body obtained by freezing the test sample of Example 1, no endothermic peak was confirmed in the DSC measurement during the heating process (see Test Example 2 below), so that the water molecules formed ice crystals. It is presumed that the water is bound by being adsorbed or entangled in free water or hyaluronic acid molecular chains.

また、この凍結固化体の溶媒マトリクス領域と細胞領域の明度差が2と小さい(下記の試験例8を参照)ことから、溶媒マトリクス領域と細胞領域の水分子の存在状態が近似し、細胞内も氷晶が形成されていないと考えられる。さらに、試験用試料溶液を−80℃で固化した場合の細胞の正射影面積が固化する前の培養液中(培地中)の細胞の正射影面積の38%にまで収縮している(下記の試験例9を参照)ことから、ヒアルロン酸は細胞内に侵入しておらず、また、浸透圧差によって水分子が細胞外に移動していると考えられる。細胞外に移動した水分子は低分子量のヒアルロン酸もしくは高分子量のヒアルロン酸と置換すると考えられ、細胞周囲に残留して氷晶を形成することで、細胞組織を破壊するといった問題を引き起こすこともなく、また、ヒアルロン酸が細胞内に侵入して細胞を害することもない。このため、比較例1のDMSOとは異なり、細胞毒性が低く、細胞内および細胞周辺に氷晶が形成されることもないので、細胞の凍結保存効果においても優れているのである。 In addition, since the difference in brightness between the solvent matrix region and the cell region of this frozen solidified product is as small as 2 (see Test Example 8 below), the existence state of water molecules in the solvent matrix region and the cell region is approximated, and the intracellular state is approximated. It is considered that ice crystals are not formed. Furthermore, when the test sample solution is solidified at -80 ° C, the normal projection area of the cells is shrunk to 38% of the normal projection area of the cells in the culture medium (in the medium) before solidification (see below). From (see Test Example 9), it is considered that hyaluronic acid has not invaded the cell and water molecules have moved to the outside of the cell due to the osmotic pressure difference. Water molecules that have moved to the outside of the cell are thought to replace low-molecular-weight hyaluronic acid or high-molecular-weight hyaluronic acid, and remain around the cell to form ice crystals, which may cause problems such as destruction of cell tissue. Also, hyaluronic acid does not enter the cell and harm the cell. Therefore, unlike DMSO of Comparative Example 1, the cytotoxicity is low and ice crystals are not formed in the cell and around the cell, so that the cryopreservation effect of the cell is also excellent.

この試験用試料溶液の保存効果は一般的によく用いられている凍結保存剤であるDMSOを凍結保存剤として含む比較例1よりも、さらに高い効果であった。本発明の高分子水溶液が細胞毒性の低い優れた凍結保存液であることがわかる。 The preservation effect of this test sample solution was even higher than that of Comparative Example 1 containing DMSO, which is a commonly used cryopreservative, as a cryopreservative. It can be seen that the aqueous polymer solution of the present invention is an excellent cryopreservation solution having low cytotoxicity.

なお、表1から理解されるように、実施例3、4と比較例9との対比から、高分子水溶液の降温過程のDSC測定による発熱量が、標準水(超純水)のそれの65%を超える場合、また、凍結固化体の昇温過程のDSC測定による吸熱量が、標準水(超純水)のそれの65%を超える場合は、極限粘度や細胞の収縮率などの条件を満たしていても、細胞の生存率は低下してしまう。 As can be understood from Table 1, from the comparison between Examples 3 and 4 and Comparative Example 9, the calorific value measured by DSC in the temperature lowering process of the aqueous polymer solution is 65 of that of standard water (ultrapure water). If it exceeds%, or if the amount of heat absorbed by DSC measurement in the process of raising the temperature of the frozen solidified body exceeds 65% of that of standard water (ultrapure water), conditions such as extreme viscosity and cell shrinkage rate are required. Even if it is satisfied, the viability of the cells will decrease.

比較例4の試験用試料溶液では、分子量が1000000と大きい高分子量ヒアルロン酸を試験用試料として含むが、極限粘度が17.2dL/gと大きく、吸熱ピークが確認されなかった(下記の試験例2を参照)にも関わらず、細胞保護効果はほとんど認められなかった。 The test sample solution of Comparative Example 4 contained high molecular weight hyaluronic acid having a large molecular weight of 1,000,000 as a test sample, but the ultimate viscosity was as large as 17.2 dL / g, and an endothermic peak was not confirmed (the following test example). Despite this), almost no cytoprotective effect was observed.

比較例4の凍結固化体は、昇温過程のDSC測定における吸熱ピークが確認されなかったのであるが、凍結固化した細胞に収縮が見られず、したがって、水分子が細胞内に残存していると考えられる。また、凍結固化体の溶媒マトリクス領域と細胞領域の明度差が4と大きく(下記の試験例8を参照)、細胞領域が暗転しており、細胞内の水分子が氷晶を形成していると考えられる。このため、氷晶が細胞を破壊してしまい、細胞の保存効果が見られなかったものと推定している。 In the frozen solidified product of Comparative Example 4, no endothermic peak was confirmed in the DSC measurement during the heating process, but no shrinkage was observed in the frozen solidified cells, and therefore water molecules remained in the cells. it is conceivable that. In addition, the difference in brightness between the solvent matrix region and the cell region of the frozen solidified product is as large as 4 (see Test Example 8 below), the cell region is darkened, and water molecules in the cell form ice crystals. it is conceivable that. Therefore, it is presumed that the ice crystals destroyed the cells and the preservation effect of the cells was not observed.

なお、凍結保存剤を含まない比較例2では、細胞生存率はほぼ0%であった。 In Comparative Example 2 containing no cryopreservative, the cell viability was almost 0%.

また、カルボキシポリリジンを試験用試料として含む極限粘度が0.11dL/gと小さい比較例7では、実施例1やDMSOを凍結保護剤とする比較例1ほどの細胞保護効果は見られなかった。比較例7の試験用試料溶液では、ポリリジンの極限粘度が低いため、細胞外へ移動した水分子と細胞周囲の高分子または低分子量の糖類等が拡散してしまい、水分子と高分子または低分子量の糖類等との置換が進まず、水分子が細胞周辺に残留して氷晶を形成すると推定される。また、細胞も培養液中(培地中)の面積よりも凍結後の面積の方が大きい(下記の試験例9を参照)ことから、細胞内にポリリジンが侵入しているか、または、氷晶によって細胞が膨張していると考えられる。このため、細胞が損傷してしまい、十分な保存効果が得られないのでないかと推測している。 Further, in Comparative Example 7 containing carboxypolylysine as a test sample and having a small ultimate viscosity of 0.11 dL / g, the cytoprotective effect as in Example 1 and Comparative Example 1 using DMSO as a cryoprotectant was not observed. In the test sample solution of Comparative Example 7, since the extreme viscosity of polylysine is low, water molecules that have moved to the outside of the cell and pericellular high molecular weight or low molecular weight saccharides are diffused, and the water molecule and the high molecular weight or low molecular weight are diffused. It is presumed that the replacement with saccharides having a molecular weight does not proceed, and water molecules remain around the cells to form ice crystals. In addition, since the area of the cells after freezing is larger than the area in the culture medium (in the medium) (see Test Example 9 below), polylysine has invaded the cells or the cells are formed by ice crystals. It is thought that the cells are expanding. For this reason, it is speculated that the cells may be damaged and a sufficient preservation effect may not be obtained.

さらに、フルクタンを用いた比較例8も同様に、極限粘度が0.11dL/gと小さく、細胞外に移動した水分子と細胞周囲の高分子または低分子量の糖類等との置換が進まず、氷晶形成により細胞の半分程度が破裂して死滅してしまうと考えられる。 Further, in Comparative Example 8 using fructan, the ultimate viscosity was as small as 0.11 dL / g, and the replacement of water molecules that had moved to the outside of the cell with the pericellular polymer or low molecular weight saccharide did not proceed. It is thought that about half of the cells burst and die due to ice crystal formation.

なお、実施例5からは、グルクロン酸やスクロースにも、吸熱ピークを0.7℃付近に調整する機能があることが理解される(粘度平均分子量約6000のヒアルロン酸の吸熱ピークは−1.4℃である)。 From Example 5, it is understood that glucuronic acid and sucrose also have a function of adjusting the endothermic peak to around 0.7 ° C. (The endothermic peak of hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of about 6000 is -1. 4 ° C).

Figure 2020166712
Figure 2020166712

また、本発明の高分子水溶液は、溶媒として水の代わりにαMEM培地などの培養液を使用して調製しても、高い細胞保存効果を示したことから、本発明の高分子水溶液をそのまま細胞の培養液に加えて細胞を懸濁後、凍結させて保存することができる。保存する細胞を遠心分離する必要もなく、より高い細胞生存率および細胞の性状の維持が可能であると考えられる。 Further, since the polymer aqueous solution of the present invention showed a high cell preservation effect even when prepared using a culture solution such as αMEM medium instead of water as a solvent, the polymer aqueous solution of the present invention was used as it was for cells. After suspending the cells in addition to the culture medium of, the cells can be frozen and stored. It is considered possible to maintain higher cell viability and cell properties without the need to centrifuge the cells to be preserved.

<試験例2:各試験用試料溶液の示差走査熱量計による分析>
実施例1〜6、比較例1〜9および製造例1〜3の各試験用試料溶液の溶媒をαMEM培地から超純水に変えて、示差走査熱量分析用のサンプルとした。各サンプルを、次に示すように示差走査熱量分析装置(DSC)で走査した。
(1)20℃で1分間保持後、速度フリーで−80℃まで降温。
(2)−80℃で1分間保持後、10℃/minの昇温速度で20℃まで昇温。
<Test Example 2: Analysis of each test sample solution by a differential scanning calorimeter>
The solvent of each test sample solution of Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 9 and Production Examples 1 to 3 was changed from αMEM medium to ultrapure water to prepare a sample for differential scanning calorimetry. Each sample was scanned with a differential scanning calorimetry device (DSC) as shown below.
(1) After holding at 20 ° C for 1 minute, the temperature is lowered to -80 ° C at free speed.
(2) After holding at -80 ° C for 1 minute, the temperature is raised to 20 ° C at a heating rate of 10 ° C / min.

実施例1、比較例5および超純水の場合(比較例2)の、上記DSCの測定条件によって得られる昇温過程のDSC曲線を図2Aに示す。図2Bは、本発明の高分子水溶液のガラス転移温度付近における図2Aの拡大図である。また、実施例1、比較例1および超純水の場合(比較例2)それぞれのDSC曲線を図3A〜Cに示す。 In the case of Example 1, Comparative Example 5 and ultrapure water (Comparative Example 2), the DSC curve of the temperature rising process obtained by the above DSC measurement conditions is shown in FIG. 2A. FIG. 2B is an enlarged view of FIG. 2A in the vicinity of the glass transition temperature of the aqueous polymer solution of the present invention. Further, in the case of Example 1, Comparative Example 1 and Ultrapure Water (Comparative Example 2), the DSC curves of each are shown in FIGS. 3A to 3C.

また、各試験用試料溶液の昇温過程のDSC曲線において、水の融解に起因すると推定される吸熱ピークが観察される温度、吸熱ピークの吸熱量(昇温時の吸熱量)および、降温過程のDSC曲線において観察される発熱ピークの発熱量(降温時の発熱量)を分析した。結果を表1に示す。なお、表1において吸熱ピークの吸熱量は、超純水(比較例2;基準液とする)で測定された熱量112.4J/gを100とした場合の割合(%)によって示されている。また、表1において発熱ピークの発熱量は、超純水(比較例2;基準液とする)で測定された熱量106J/gを100とした場合の割合(%)によって示されている。 Further, in the DSC curve of the temperature rise process of each test sample solution, the temperature at which the endothermic peak estimated to be caused by the melting of water is observed, the endothermic amount of the endothermic peak (heat absorption amount at the time of temperature rise), and the temperature lowering process. The calorific value of the exothermic peak observed in the DSC curve (calorific value at the time of temperature decrease) was analyzed. The results are shown in Table 1. In Table 1, the endothermic amount of the endothermic peak is shown by the ratio (%) when the endothermic amount of 112.4 J / g measured with ultrapure water (Comparative Example 2; used as a reference liquid) is set to 100. .. Further, in Table 1, the calorific value of the exothermic peak is shown by the ratio (%) when the calorific value 106 J / g measured with ultrapure water (Comparative Example 2; used as a reference liquid) is set to 100.

図2Aおよび2Bに示されているように、試験用試料が超純水である比較例2(すなわち超純水であるサンプル)では、自由水の氷晶融解ピークのみが観察された(図2A)。試験用試料が粘度平均分子量15000のヒアルロン酸である比較例5では、比較例2と比較して氷晶融解ピークのシフトおよび凝固点降下が見られ(図2A)、また、−20℃付近にガラス転移が確認された(図2B)。一方、粘度平均分子量が約1万のヒアルロン酸に加えてヒアルロン酸の切断生成物(粘度平均分子量1000である低分子ヒアルロン酸)を含む実施例1の試験用試料では、氷晶融解のピークは極めて小さく、ほぼ認められず(図2A)、そして−23℃±4℃付近にガラス転移のみが確認された(図2B)。この結果は、実施例1の高分子水溶液においては、水はマトリクス中に氷結しない状態(自由水)で、または高分子に絡め捕られた状態(束縛水)として存在していること、および、融解時の水の再結晶化が抑制されているという、本発明の高分子水溶液の顕著に有利な効果を示している。 As shown in FIGS. 2A and 2B, in Comparative Example 2 in which the test sample was ultrapure water (that is, the sample in which the test sample was ultrapure water), only the ice crystal melting peak of free water was observed (FIG. 2A). ). In Comparative Example 5 in which the test sample was hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 15,000, a shift in the ice crystal melting peak and a freezing point depression were observed as compared with Comparative Example 2 (FIG. 2A), and glass was observed at around -20 ° C. Transfer was confirmed (Fig. 2B). On the other hand, in the test sample of Example 1 containing a cleavage product of hyaluronic acid (low molecular weight hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 1000) in addition to hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of about 10,000, the peak of ice crystal melting was It was extremely small and almost non-existent (Fig. 2A), and only a glass transition was confirmed around -23 ° C ± 4 ° C (Fig. 2B). This result shows that in the aqueous polymer solution of Example 1, water exists in the matrix without freezing (free water) or in a state of being entangled with the polymer (bound water). It shows a remarkably advantageous effect of the aqueous polymer solution of the present invention that the recrystallization of water at the time of melting is suppressed.

さらに、図3Aに示されるように、試験用試料が超純水である比較例2では、降温過程において、氷晶形成に伴う非常に大きな発熱ピークが見られた。また、昇温過程においても、氷晶融解に伴う大きな融解熱量が観察された。試験用試料がDMSOである比較例1では、図3Bに示されるように、小さな氷晶形成に伴うピークしか見られず、氷晶融解に伴うピークはほとんど見られなかった。これは、比較例1の試験用試料(DMSO)を含む凍結保存液は凍結状態においてガラス化状態に近いことを示している。実施例1の試験用試料(ヒアルロン酸の切断生成物を含む粘度平均分子量10000のヒアルロン酸)の高分子水溶液では、図3Cに示されるように、融解ピークはほとんど見られず、また、氷晶形成に伴うピークも比較例1で観察されたピークよりもはるかに小さいものであった。したがって、実施例1の試験用試料を含む高分子水溶液では、氷晶はほぼ形成されず、極めて良好なガラス化状態にあると考えられる。 Further, as shown in FIG. 3A, in Comparative Example 2 in which the test sample was ultrapure water, a very large exothermic peak associated with ice crystal formation was observed in the temperature lowering process. Also, in the process of raising the temperature, a large amount of heat of melting was observed due to the melting of ice crystals. In Comparative Example 1 in which the test sample was DMSO, as shown in FIG. 3B, only peaks associated with small ice crystal formation were observed, and few peaks associated with ice crystal melting were observed. This indicates that the cryopreservation solution containing the test sample (DMSO) of Comparative Example 1 is close to the vitrified state in the frozen state. In the high molecular weight aqueous solution of the test sample of Example 1 (hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 10000 containing a cleavage product of hyaluronic acid), as shown in FIG. 3C, almost no melting peak was observed, and ice crystals were observed. The peaks associated with the formation were also much smaller than the peaks observed in Comparative Example 1. Therefore, it is considered that ice crystals are hardly formed in the polymer aqueous solution containing the test sample of Example 1, and the vitrification state is extremely good.

また、吸熱ピークが観察される温度(吸熱ピーク温度)は、比較例5(試験用試料は粘度平均分子量15000のヒアルロン酸)で−1.4℃であったが、比較例5に製造例1の、粘度平均分子量が1000以下のヒアルロン酸断片を混合した実施例2で−0.4℃であり、純水の吸熱ピーク出現温度0.7℃に近づいた。製造例1の吸熱ピーク温度は、−8.1℃であり、吸熱ピーク出現温度が純水よりも低い水溶性高分子に添加すれば、吸熱ピーク出現温度はさらに低下すると予想されるが、逆に、吸熱ピーク出現温度は上昇して、純水の吸熱ピーク出現温度に近づけられるかまたは吸熱ピークや発熱ピーク自体が出現しないように調整され得る。 The temperature at which the heat absorption peak was observed (heat absorption peak temperature) was −1.4 ° C. in Comparative Example 5 (the test sample was hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 15,000). In Example 2 in which a hyaluronic acid fragment having a viscosity average molecular weight of 1000 or less was mixed, the temperature was −0.4 ° C., which was close to the temperature at which the heat absorption peak of pure water appeared at 0.7 ° C. The endothermic peak temperature of Production Example 1 is −8.1 ° C., and if it is added to a water-soluble polymer having an endothermic peak appearance temperature lower than that of pure water, the endothermic peak appearance temperature is expected to be further lowered, but the opposite is true. In addition, the endothermic peak appearance temperature can be adjusted so that it approaches the endothermic peak appearance temperature of pure water or does not appear the endothermic peak or the exothermic peak itself.

一方、比較例9(試験用試料は粘度平均分子量373000のプルラン)の吸熱ピーク出現温度は1.49℃であり、純水の吸熱ピーク出現温度0.7℃より高かった。この比較例9に製造例1(吸熱ピーク出現温度が−8.1℃)を混合すると(実施例3および4)、吸熱ピーク出現温度は、上昇されるのではなく低下されて、純水の吸熱ピーク出現温度0.7℃と近い0.83℃となった。 On the other hand, the endothermic peak appearance temperature of Comparative Example 9 (the test sample was pullulan having a viscosity average molecular weight of 373000) was 1.49 ° C, which was higher than the endothermic peak appearance temperature of pure water of 0.7 ° C. When Production Example 1 (endothermic peak appearance temperature is −8.1 ° C.) is mixed with this Comparative Example 9 (Examples 3 and 4), the endothermic peak appearance temperature is lowered instead of increased, and the pure water is used. The endothermic peak appearance temperature was 0.83 ° C, which is close to 0.7 ° C.

すなわち、分子量1000以下のヒアルロン酸と吸熱ピーク出現温度が純水よりも低い水溶性高分子を混合すると、高分子水溶液のピーク出現温度は上がって純水に近づけられ、分子量1000程度のヒアルロン酸と吸熱ピーク出現温度が純水よりも高い水溶性高分子を混合すると、高分子水溶液のピーク出現温度は下がって純水に近づけられることが明らかとなった。 That is, when hyaluronic acid having a molecular weight of 1000 or less and a water-soluble polymer having a heat absorption peak appearance temperature lower than that of pure water are mixed, the peak appearance temperature of the aqueous polymer solution rises and is brought closer to pure water, and the hyaluronic acid having a molecular weight of about 1000 is used. It was clarified that when a water-soluble polymer having a heat absorption peak appearance temperature higher than that of pure water is mixed, the peak appearance temperature of the aqueous polymer solution is lowered to bring it closer to pure water.

これに対し、製造例2の、粘度平均分子量が2000以下のヒアルロン酸断片の吸熱ピーク温度は、表1に示されているように−0.3℃であった。この製造例2の低分子量試料を比較例5(吸熱ピーク出現温度が−1.4℃)に混合した実施例6の吸熱ピーク出現温度は、低下されて−1.6℃であった。 On the other hand, the endothermic peak temperature of the hyaluronic acid fragment having a viscosity average molecular weight of 2000 or less in Production Example 2 was −0.3 ° C. as shown in Table 1. The endothermic peak appearance temperature of Example 6 in which the low molecular weight sample of Production Example 2 was mixed with Comparative Example 5 (endothermic peak appearance temperature was −1.4 ° C.) was lowered to −1.6 ° C.

この結果は、低分子の糖類またはその塩、特に好ましくは粘度平均分子量が3000以下である低分子量の糖類を用いることで、高分子水溶液の吸熱ピーク温度を調整して高分子水溶液の吸熱ピーク温度が純水の吸熱ピーク温度0.7℃付近となるようにできることを示している。粘度平均分子量が3000以下である低分子の糖類またはその塩として、スクロースや、トレハロース、グルクロン酸を用いた場合も、吸熱ピーク温度に対して製造例1の試料と同様の効果が観察された。 This result shows that the heat absorption peak temperature of the polymer aqueous solution is adjusted by using a low molecular weight saccharide or a salt thereof, particularly preferably a low molecular weight saccharide having a viscosity average molecular weight of 3000 or less. It is shown that the heat absorption peak temperature of pure water can be set to around 0.7 ° C. When sucrose, trehalose, or glucuronic acid was used as a low-molecular-weight saccharide having a viscosity average molecular weight of 3000 or less or a salt thereof, the same effect as that of the sample of Production Example 1 was observed with respect to the heat absorption peak temperature.

また、実施例1〜6の試験用試料溶液の降温過程における発熱ピークの発熱量は、水からなる基準液(比較例2)の対応する発熱量よりも小さく、65%以下であった。また、実施例1〜6の試験用試料溶液の昇温過程における吸熱ピークの吸熱量も、水からなる基準液(比較例2)の対応する吸熱量よりも小さく、65%以下であった。本発明の高分子水溶液では、水が結晶化されずにガラス状態で固化されていることがわかる。 Further, the calorific value of the exothermic peak in the temperature lowering process of the test sample solutions of Examples 1 to 6 was smaller than the corresponding calorific value of the reference liquid consisting of water (Comparative Example 2), and was 65% or less. Further, the endothermic amount of the endothermic peak in the process of raising the temperature of the test sample solution of Examples 1 to 6 was smaller than the corresponding endothermic amount of the reference liquid composed of water (Comparative Example 2), and was 65% or less. It can be seen that in the aqueous polymer solution of the present invention, water is solidified in a glass state without being crystallized.

実施例1〜6の試験用試料溶液の吸熱ピーク温度が水の吸熱ピーク温度0.7℃付近にあること、すなわち純水に近い挙動を示していること、そして、発熱ピークの発熱量は水の降温過程で観察される発熱ピークの発熱量より小さいことは、凍結した本発明の高分子水溶液においては、氷晶を形成しない束縛水や自由水が残存しているということを示している。本発明における水溶性高分子は、凍結時にそのマトリクス内に水分子をトラップしてガラス化を実現していると考えられる。 The endothermic peak temperature of the test sample solution of Examples 1 to 6 is near the endothermic peak temperature of water of 0.7 ° C., that is, the behavior is close to that of pure water, and the calorific value of the exothermic peak is water. The fact that it is smaller than the calorific value of the exothermic peak observed in the temperature lowering process indicates that bound water or free water that does not form ice crystals remains in the frozen polymer aqueous solution of the present invention. It is considered that the water-soluble polymer in the present invention realizes vitrification by trapping water molecules in the matrix when frozen.

<試験例3:初代ヒト間葉系幹細胞の試験用試料溶液を用いた凍結保存における長期保存効果の評価>
培養した初代ヒト間葉系幹細胞(Lonza PT2501)を、1×106個/mLの濃度で、実施例1および比較例1の試験用試料溶液(血清非含有)に懸濁した。その後、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を、緩慢細胞凍結器(Nalgene(登録商標)ミスターフロスティー)中で、−80℃冷凍庫内で凍結して凍結固化体とした。凍結した各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を−80℃で最長12か月まで保存した後、所定の保管期間で、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を取り出し、37℃の温浴中で急速解凍した。解凍後の各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液の細胞生存率を解凍直後にトリパンブルー染色により評価した。結果を図4Aに示す。また、3か月間−80℃で凍結保存した細胞懸濁液を解凍し、続いて4℃で、一日あるいは1週間保存した。4℃で保存後の細胞懸濁液の細胞生存率をトリパンブルー染色により評価した。なお、4℃での保存後の細胞生存率は、解凍直後(すなわち保存直前)の細胞生存率を100%として算出した。結果を図4Bに示す。
<Test Example 3: Evaluation of long-term storage effect in cryopreservation using a test sample solution of primary human mesenchymal stem cells>
The cultured primary human mesenchymal stem cells (Lonza PT2501) were suspended in the test sample solutions (serum-free) of Example 1 and Comparative Example 1 at a concentration of 1 × 10 6 cells / mL. Then, the cell suspension containing each test sample solution was frozen in a slow cell freezer (Nalgene (registered trademark) Mr. Frosty) in a -80 ° C freezer to obtain a frozen solidified product. After storing the frozen cell suspension containing each test sample solution at -80 ° C for up to 12 months, the cell suspension containing each test sample solution is taken out at a predetermined storage period at 37 ° C. Rapidly thawed in a warm bath. The cell viability of the cell suspension containing each test sample solution after thawing was evaluated by trypan blue staining immediately after thawing. The results are shown in FIG. 4A. In addition, the cell suspension cryopreserved at −80 ° C. for 3 months was thawed, and then stored at 4 ° C. for 1 day or 1 week. The cell viability of the cell suspension after storage at 4 ° C. was evaluated by trypan blue staining. The cell viability after storage at 4 ° C. was calculated assuming that the cell viability immediately after thawing (that is, immediately before storage) was 100%. The results are shown in FIG. 4B.

図4Aに示されている結果から、本発明の高分子水溶液を用いた凍結保存では、凍結された細胞は、5か月の保存後でもほぼ変わらない、95%以上の高い細胞生存率を示していることがわかる。一方、比較例1の試験用試料(DMSO)を含む試料溶液を用いた凍結保存では、凍結保存2か月後に既に細胞生存率の低下が見られた。そして、3か月後には、比較例1の凍結保存における細胞生存率は50%をきっていることが分かる。この結果は、3か月後でも依然として高い細胞生存率が維持されている本発明の高分子水溶液とは対照的であった。凍結保存6か月後においては、本発明の高分子水溶液を用いた凍結保存では、10%未満の生存率の低下しかみられない一方、比較例1の試料溶液を用いた凍結保存では、細胞生存率は25%ほどに低下していた。さらに、本発明の高分子水溶液での凍結保存では、凍結保存12か月後においても、依然として高い細胞生存率が維持されており、細胞生存率の低下は15%未満にすぎなかった。 From the results shown in FIG. 4A, in the cryopreservation using the aqueous polymer solution of the present invention, the frozen cells showed a high cell viability of 95% or more, which was almost unchanged even after storage for 5 months. You can see that. On the other hand, in the cryopreservation using the sample solution containing the test sample (DMSO) of Comparative Example 1, a decrease in the cell viability was already observed 2 months after the cryopreservation. Then, after 3 months, it can be seen that the cell viability in the cryopreservation of Comparative Example 1 was less than 50%. This result was in contrast to the aqueous polymer solution of the present invention, which still maintained a high cell viability even after 3 months. After 6 months of cryopreservation, cryopreservation using the polymer aqueous solution of the present invention showed a decrease in survival rate of less than 10%, whereas cryopreservation using the sample solution of Comparative Example 1 showed cells. The survival rate had dropped to about 25%. Furthermore, in the cryopreservation in the aqueous polymer solution of the present invention, the high cell viability was still maintained even after 12 months of the cryopreservation, and the decrease in the cell viability was less than 15%.

したがって、本発明の高分子水溶液によれば、細胞を長期間安定に、高い細胞生存率で凍結保存することができることがわかる。 Therefore, it can be seen that according to the aqueous polymer solution of the present invention, cells can be cryopreserved stably for a long period of time with a high cell viability.

また、−80℃で長期間保存した細胞を解凍後にそのまま4℃で保存した場合において、本発明の高分子水溶液を用いた場合では、4℃で1日保存した後の細胞生存率が保存直前の細胞生存率のほぼ100%に近かった一方、比較例1では60%程度に低下していた。本発明の高分子水溶液を用いて凍結保存された細胞では、一週間の4℃での保存後でさえも、未だ40%以上の細胞生存率が見られた。これは、本発明の高分子水溶液を用いた凍結保存において、解凍後に生存していた細胞が、実質正常に増殖に向かう細胞であったこと、および、保存中に本発明の高分子水溶液が細胞にダメージを与えていないことを示しており、これにより、本発明の高分子水溶液が非常に優れた細胞保存効果を有していることが確認された。 Further, when cells stored at -80 ° C for a long period of time are thawed and then stored at 4 ° C as they are, when the polymer aqueous solution of the present invention is used, the cell viability after storage at 4 ° C for 1 day is immediately before storage. While it was close to 100% of the cell viability in Comparative Example 1, it decreased to about 60% in Comparative Example 1. In the cells cryopreserved using the aqueous polymer solution of the present invention, cell viability of 40% or more was still observed even after storage at 4 ° C. for one week. This is because the cells that survived after thawing in the cryopreservation using the polymer aqueous solution of the present invention were cells that proceeded to proliferate substantially normally, and the polymer aqueous solution of the present invention became cells during storage. It was shown that there was no damage to the cells, which confirmed that the polymer aqueous solution of the present invention had a very excellent cell preservation effect.

<試験例4:初代ヒト間葉系幹細胞の試験用試料溶液を用いた凍結保存後の性状の評価>
培養した初代ヒト間葉系幹細胞(Lonza PT2501)を、1×106個/mLの濃度で、実施例1および比較例1の試験用試料溶液(血清非含有)に懸濁した。その後、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を、緩慢細胞凍結器(Nalgene(登録商標)ミスターフロスティー)中で、−80℃冷凍庫内で凍結して凍結固化体とした。凍結した各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を−80℃で6か月間、凍結保存した。6か月後に、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を37℃の温浴中で急速解凍し、αMEMで洗浄したのち、6ウェルプレートに2.5×104個ずつ播種し、4日後、培養培地中のHGFおよびIL−10濃度を定量した。HGFおよびIL−10の定量には、それぞれ、専用のキット(Quantikine(登録商標) ELISA Human HGF、カタログ番号DHG00、R&D社製)、Quantikine(登録商標) ELISA Human IL−10、カタログ番号D100B、R&D社製)を用い、キット添付の手順書の順序に準じて行った。結果を図5Aおよび5Bに示す。
<Test Example 4: Evaluation of properties of primary human mesenchymal stem cells after cryopreservation using a test sample solution>
The cultured primary human mesenchymal stem cells (Lonza PT2501) were suspended in the test sample solutions (serum-free) of Example 1 and Comparative Example 1 at a concentration of 1 × 10 6 cells / mL. Then, the cell suspension containing each test sample solution was frozen in a slow cell freezer (Nalgene (registered trademark) Mr. Frosty) in a -80 ° C freezer to obtain a frozen solidified product. Cell suspensions containing frozen test sample solutions were cryopreserved at −80 ° C. for 6 months. After 6 months, the cell suspension containing each test sample solution was rapidly thawed in a warm bath at 37 ° C., washed with αMEM, and then 2.5 × 10 4 cells were seeded in 6-well plates 4 days later. , HGF and IL-10 concentrations in culture medium were quantified. For quantification of HGF and IL-10, dedicated kits (Quantikine® ELISA Human HGF, catalog number DHG00, manufactured by R & D), Quantikine® ELISA Human IL-10, catalog number D100B, R & D, respectively. The procedure was performed according to the order of the procedure manual attached to the kit. The results are shown in FIGS. 5A and 5B.

図5Aに示されるように、凍結保存剤としてのDMSOを含む比較例1の試料溶液の存在下の凍結保存では、解凍後の細胞におけるHGF産生が高かった。一方、ヒアルロン酸の切断生成物を含む粘度平均分子量10000のヒアルロン酸である本発明の実施例1の試験用試料溶液を用いた凍結保存では、解凍後の細胞におけるHGF産生量は低く、比較例1の1/3以下であった。DMSO存在下での結果は、DMSO存在下での保存では細胞がストレス状態にあったことを示している。本発明の高分子水溶液を用いた細胞保存ではこのような高いHGF産生は観察されないことから、本発明の高分子水溶液では細胞は安定に保護されていることがわかる。 As shown in FIG. 5A, in the cryopreservation in the presence of the sample solution of Comparative Example 1 containing DMSO as a cryopreservative, HGF production in the cells after thawing was high. On the other hand, in the cryopreservation using the test sample solution of Example 1 of the present invention, which is a hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 10,000 containing a cleavage product of hyaluronic acid, the amount of HGF produced in the cells after thawing was low, and the comparative example. It was less than 1/3 of 1. The results in the presence of DMSO indicate that the cells were under stress when stored in the presence of DMSO. Since such high HGF production is not observed in the cell storage using the polymer aqueous solution of the present invention, it can be seen that the cells are stably protected by the polymer aqueous solution of the present invention.

図5Bに示されるように、IL−10産生量は、実施例1の試験用試料溶液を用いて凍結保存された細胞で高く、比較例1の試験用試料溶液を用いて凍結保存された細胞では非常に低かった。この結果から、本発明の高分子水溶液は、細胞の機能を維持しつつ良好に細胞を凍結保存できることがわかる。 As shown in FIG. 5B, the IL-10 production amount was high in the cells cryopreserved using the test sample solution of Example 1, and the cells cryopreserved using the test sample solution of Comparative Example 1. Then it was very low. From this result, it can be seen that the aqueous polymer solution of the present invention can satisfactorily cryopreserve cells while maintaining the functions of the cells.

本発明の高分子水溶液はDMSOやエチレングリコールなどの細胞毒性を有する化合物を含まないので、本発明の高分子水溶液は、従来の凍結保存液とは異なり、生体試料をストレス状態にさらすことなく、その性状を維持したままで凍結保存することが可能であるという顕著な効果を有する。 Since the aqueous polymer solution of the present invention does not contain compounds having cytotoxicity such as DMSO and ethylene glycol, the aqueous polymer solution of the present invention is different from the conventional cryopreservation solution without exposing the biological sample to a stress state. It has a remarkable effect that it can be cryopreserved while maintaining its properties.

また、血清や血清由来タンパク質を添加しないため、細菌やウィルスによる汚染もない。なお、細菌やウィルスに汚染されていないようなタンパク質を添加することは可能である。また、細胞の機能を損なわない低濃度で細胞浸透性で毒性を有する化合物を使用することは可能である。 In addition, since serum and serum-derived proteins are not added, there is no contamination by bacteria or viruses. It is possible to add proteins that are not contaminated with bacteria or viruses. It is also possible to use compounds that are cell permeable and toxic at low concentrations that do not impair cell function.

<試験例5:初代ヒト間葉系幹細胞の試験用試料溶液を用いた凍結保存後の性状(未分化性)の評価>
培養した初代ヒト間葉系幹細胞(Lonza PT2501)を、1×106個/mLの濃度で、実施例1および比較例1の試験用試料溶液(血清非含有)に懸濁した。その後、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を、緩慢細胞凍結器(Nalgene(登録商標)ミスターフロスティー)中で、−80℃冷凍庫内で凍結して凍結固化体とした。凍結した各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を−80℃で6か月間、凍結保存した。6か月後に、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を取り出し、37℃の温浴中で急速解凍した。解凍後の各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液において、CD90、CD44およびCD105の発現強度をフローサイトメトリーにより解析した。結果を図6に示す。
<Test Example 5: Evaluation of properties (undifferentiated) after cryopreservation using a test sample solution of primary human mesenchymal stem cells>
The cultured primary human mesenchymal stem cells (Lonza PT2501) were suspended in the test sample solutions (serum-free) of Example 1 and Comparative Example 1 at a concentration of 1 × 10 6 cells / mL. Then, the cell suspension containing each test sample solution was frozen in a slow cell freezer (Nalgene (registered trademark) Mr. Frosty) in a -80 ° C freezer to obtain a frozen solidified product. Cell suspensions containing frozen test sample solutions were cryopreserved at −80 ° C. for 6 months. After 6 months, the cell suspension containing each test sample solution was removed and rapidly thawed in a warm bath at 37 ° C. The expression intensities of CD90, CD44 and CD105 were analyzed by flow cytometry in the cell suspension containing each test sample solution after thawing. The results are shown in FIG.

CD90、CD44およびCD105は、未分化状態の間葉系幹細胞に発現する代表的な表面タンパク質であり、間葉系幹細胞の未分化性マーカーとして用いられるものである。図6に示されるように、CD90、CD44およびCD105の、全ての未分化性バイオマーカーの発現は、実施例1の高分子水溶液で凍結保存した細胞において比較例1の試験用試料溶液で凍結保存した細胞よりも高かった。したがって、実施例1の高分子水溶液で凍結保存した細胞が未分化マーカーの発現を維持していることがわかる。すなわち、実施例1の高分子水溶液で凍結保存した細胞は未分化状態を保持することができる。本発明の高分子水溶液を用いた凍結保存によれば、比較例1の試験用水溶液で保存した場合に見られるような分化状態への影響を低減することができることがわかる。 CD90, CD44 and CD105 are typical surface proteins expressed in undifferentiated mesenchymal stem cells and are used as undifferentiated markers of mesenchymal stem cells. As shown in FIG. 6, the expression of all undifferentiated biomarkers of CD90, CD44 and CD105 was cryopreserved in the test sample solution of Comparative Example 1 in the cells cryopreserved in the polymer aqueous solution of Example 1. It was higher than the cells that were used. Therefore, it can be seen that the cells cryopreserved in the polymer aqueous solution of Example 1 maintain the expression of the undifferentiated marker. That is, the cells cryopreserved in the polymer aqueous solution of Example 1 can maintain an undifferentiated state. It can be seen that the cryopreservation using the polymer aqueous solution of the present invention can reduce the influence on the differentiation state as seen when stored in the test aqueous solution of Comparative Example 1.

この結果より、本発明の高分子水溶液を用いた凍結保存方法が、未分化状態で凍結保存することが重要である幹細胞の凍結保存にも好適に適用可能であることがわかる。 From this result, it can be seen that the cryopreservation method using the aqueous polymer solution of the present invention is suitably applicable to the cryopreservation of stem cells in which it is important to cryopreserve in an undifferentiated state.

<試験例6:各種試料を含む高分子水溶液の凍結保存液としての評価>
培養した初代イヌ間葉系幹細胞(cyagen C160)を、1×106個/mLの濃度で、実施例1〜4および6ならびに比較例3、6および9の試験用試料溶液(血清非含有)に懸濁した(ただし、実施例1の試験用試料溶液中のヒアルロン酸試料の濃度は20w/v%とした)。その後、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を、緩慢細胞凍結器(Nalgene(登録商標)ミスターフロスティー)中で、−80℃冷凍庫内で凍結して凍結固化体とした。1日間の凍結保存後、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を取り出し、37℃の温浴中で急速解凍した。解凍後の各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液の細胞生存率をトリパンブルー染色により評価した。結果を表1に示す。
<Test Example 6: Evaluation of a polymer aqueous solution containing various samples as a cryopreservation solution>
Cultured primary canine mesenchymal stem cells (cyagen C160) at a concentration of 1 × 10 6 cells / mL, test sample solutions of Examples 1 to 4 and 6 and Comparative Examples 3, 6 and 9 (serum-free). (However, the concentration of the hyaluronic acid sample in the test sample solution of Example 1 was set to 20 w / v%). Then, the cell suspension containing each test sample solution was frozen in a slow cell freezer (Nalgene (registered trademark) Mr. Frosty) in a -80 ° C freezer to obtain a frozen solidified product. After cryopreservation for 1 day, the cell suspension containing each test sample solution was taken out and rapidly thawed in a warm bath at 37 ° C. The cell viability of the cell suspension containing each test sample solution after thawing was evaluated by trypan blue staining. The results are shown in Table 1.

試験例1の結果と併せて表1に示されている細胞生存率の結果から、本発明における水溶性高分子はヒアルロン酸に限定されず、他の水溶性高分子であっても、その高分子水溶液が所定の極限粘度および吸熱ピーク温度を有していれば高い細胞保護効果を示すことがわかる。また、比較例9と実施例3および4(比較例9に製造例1を添加したもの)との結果から、水溶性高分子に、より分子量の小さい糖類またはその塩を組み合わせて使用することにより、高分子水溶液が良好な細胞保護効果を示すようになることがわかった。これは、試験例2の結果にも示されているように、低分子の糖類またはその塩を高分子水溶液に添加することによって試料溶液の吸熱ピーク温度を純水の吸熱ピーク温度0.7℃付近となるよう調整できたことによるものと推定される。実施例6は、粘度平均分子量15000であるヒアルロン酸の高分子水溶液(比較例5)に、製造例2の低分子量の糖類(粘度平均分子量が2000のヒアルロン酸断片試料)を添加した試験用試料溶液であるが、試験例2の結果でも示されているように、DSC曲線の吸熱ピーク温度が−1.6℃と、比較例5の吸熱ピーク温度(−1.4℃)よりも低下してしまい、純水の吸熱ピーク出現温度0.7℃から遠ざかってしまった。また、本試験例6においても、実施例6では、他の実施例ほどの高い細胞生存率は得られなかった。この結果から、高分子水溶液に低分子量の糖類またはその塩を混合して、試験用試料溶液の吸熱ピーク温度を所望の範囲に調整することが重要であり、これにより高い細胞生存率が得られ得ることがわかった。 From the results of the cell viability shown in Table 1 together with the results of Test Example 1, the water-soluble polymer in the present invention is not limited to hyaluronic acid, and even other water-soluble polymers have high concentrations. It can be seen that if the aqueous molecular solution has a predetermined extreme viscosity and heat absorption peak temperature, it exhibits a high cytoprotective effect. Further, from the results of Comparative Example 9 and Examples 3 and 4 (Comparative Example 9 to which Production Example 1 was added), a water-soluble polymer was used in combination with a saccharide having a smaller molecular weight or a salt thereof. , It was found that the polymer aqueous solution shows a good cytoprotective effect. As shown in the results of Test Example 2, this is because the endothermic peak temperature of the sample solution is changed to the endothermic peak temperature of pure water by 0.7 ° C. by adding a low molecular weight saccharide or a salt thereof to the aqueous polymer solution. It is presumed that it was possible to adjust it so that it was in the vicinity. Example 6 is a test sample obtained by adding a low molecular weight saccharide (a hyaluronic acid fragment sample having a viscosity average molecular weight of 2000) of Production Example 2 to a high molecular weight aqueous solution of hyaluronic acid having a viscosity average molecular weight of 15,000 (Comparative Example 5). Although it is a solution, as shown in the results of Test Example 2, the endothermic peak temperature of the DSC curve is -1.6 ° C, which is lower than the endothermic peak temperature (-1.4 ° C) of Comparative Example 5. As a result, the endothermic peak appearance temperature of pure water has moved away from 0.7 ° C. Also, in this test example 6, the cell viability as high as that of the other examples was not obtained in the example 6. From this result, it is important to mix a low molecular weight saccharide or a salt thereof with a high molecular weight aqueous solution to adjust the endothermic peak temperature of the test sample solution to a desired range, whereby a high cell viability can be obtained. I found out that I would get it.

また、糖類またはその塩を添加することによって、調製された試験用試料溶液が酸性を呈している場合には、pH調整により試験用試料溶液を中性にすることで、良好な細胞保護効果が得られた。pH調整により細胞の生存に、より適切な条件となったと考えられる。添加される低分子量の糖類またはその塩が細胞保護成分として作用して凍結保存後の細胞の細胞生存率がさらに向上されるためには、高分子水溶液中に低分子量の糖類またはその塩が、水溶性高分子に対して1〜5w/v%の量で添加されていることが必要であった。一方、添加する低分子量の糖類またはその塩の量を水溶性高分子に対して10w/v%より多くしても、細胞生存率の向上効果にさらなる影響は見られなかった。 In addition, when the test sample solution prepared by adding a saccharide or a salt thereof is acidic, neutralizing the test sample solution by adjusting the pH has a good cytoprotective effect. Obtained. It is considered that the pH adjustment made the conditions more suitable for cell survival. In order for the added low molecular weight saccharide or salt thereof to act as a cytoprotective component and further improve the cell viability of the cells after cryopreservation, the low molecular weight saccharide or salt thereof is added to the aqueous polymer solution. It was necessary to add it in an amount of 1 to 5 w / v% with respect to the water-soluble polymer. On the other hand, even if the amount of the low molecular weight saccharide or the salt thereof to be added was larger than 10 w / v% with respect to the water-soluble polymer, no further effect was observed on the effect of improving the cell viability.

表1から、試験用試料溶液の極限粘度(η)が、0.20dL/g以上、0.95dL/g以下の範囲外にあるか、または、DSC曲線の吸熱ピーク温度が−1.4℃以下、1.1℃より大きい場合、凍結保存後の細胞生存率が低下することがわかる。表1から明らかなように、極限粘度と吸熱ピーク温度のいずれか一方だけが、所定の範囲内にあっても、所望の効果(高い細胞生存率)は得られないことがわかる。極限粘度(η)が上記の所定の範囲内にあることにより、高分子水溶液は、生体試料内からの水分子の排出を助け、そして排出されてきた水分子を効率よく生体試料の周囲の高分子および/または低分子の糖類と置換することができると考えられる。さらに、吸熱ピーク温度が−1.4℃を超え、1.1℃以下程度であることは、凍結時に高分子水溶液が高分子マトリクス内に水分子を保持することができることを示していると考えられる。 From Table 1, the ultimate viscosity (η) of the test sample solution is outside the range of 0.20 dL / g or more and 0.95 dL / g or less, or the endothermic peak temperature of the DSC curve is -1.4 ° C. Below, it can be seen that when the temperature is higher than 1.1 ° C., the cell viability after cryopreservation decreases. As is clear from Table 1, even if only one of the extreme viscosity and the endothermic peak temperature is within a predetermined range, the desired effect (high cell viability) cannot be obtained. When the ultimate viscosity (η) is within the above-mentioned predetermined range, the aqueous polymer solution assists the discharge of water molecules from the biological sample, and efficiently dissipates the discharged water molecules to the height around the biological sample. It is believed that it can be replaced with molecular and / or small saccharides. Furthermore, the fact that the endothermic peak temperature exceeds -1.4 ° C and is about 1.1 ° C or less is considered to indicate that the aqueous polymer solution can retain water molecules in the polymer matrix during freezing. Be done.

また、本試験例6の結果より、本発明の高分子水溶液が、ヒトだけでなく、イヌ間葉系幹細胞に対しても、良好な凍結保護効果を示すことがわかった。 In addition, from the results of Test Example 6, it was found that the aqueous polymer solution of the present invention exhibits a good cryoprotective effect not only on humans but also on canine mesenchymal stem cells.

<試験例7:凍結された試験用試料溶液中の細胞の評価(細胞内ガラス化状態の評価)>
培養した初代イヌ間葉系幹細胞(cyagen C160)を、1×106個/mLの濃度で、実施例1および比較例1の試験用試料溶液(血清非含有)に懸濁した。対照として、凍結保存剤を含まないαMEM培地からなる比較例2の試験用試料溶液に細胞を懸濁させた対照懸濁液を同様に調製した。その後、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液および対照懸濁液を、硬質硝子製試料置板(16φ×0.12mm)に5μL添加し、硬質硝子製カバーガラス(12φ×0.12mm)でカバーし、linKam社製顕微鏡用冷却ステージ(THMS600)で、5℃/minで−80℃まで降温し、透過光顕微鏡(Olympus BX53)で−80℃にて画像を撮影した。結果を図7A〜Cに示す。
<Test Example 7: Evaluation of cells in frozen test sample solution (evaluation of intracellular vitrification state)>
The cultured primary canine mesenchymal stem cells (cyagen C160) were suspended in the test sample solutions (serum-free) of Example 1 and Comparative Example 1 at a concentration of 1 × 10 6 cells / mL. As a control, a control suspension in which cells were suspended in the test sample solution of Comparative Example 2 consisting of αMEM medium containing no cryopreservative was similarly prepared. Then, 5 μL of the cell suspension and the control suspension containing each test sample solution were added to the hard glass sample plate (16φ × 0.12 mm), and the hard glass cover glass (12φ × 0.12 mm) was added. The temperature was lowered to −80 ° C. at 5 ° C./min on a cooling stage for a microscope (THMS600) manufactured by LinKam, and an image was taken at −80 ° C. with a transmitted light microscope (Olympus BX53). The results are shown in FIGS. 7A-C.

図7Aは、対照懸濁液の結果を示しており、培地のみでは、細胞内に氷晶が発生して光が乱反射するために細胞が暗転していることがわかる。図7Bは、DMSOが試験用試料である比較例1の結果を示している。図7Bにおいても、細胞は暗転しており、微小氷晶が形成されていることがわかる。図7Cは、実施例1の試験用試料を含む高分子水溶液の結果である。細胞が明転しており、細胞内が非晶状態にガラス化していることがわかる。 FIG. 7A shows the results of the control suspension, and it can be seen that the cells are darkened due to the generation of ice crystals in the cells and the diffuse reflection of light in the medium alone. FIG. 7B shows the results of Comparative Example 1 in which DMSO is a test sample. Also in FIG. 7B, it can be seen that the cells are darkened and micro ice crystals are formed. FIG. 7C is a result of a polymer aqueous solution containing the test sample of Example 1. It can be seen that the cells are turning bright and the inside of the cells is vitrified into an amorphous state.

この結果から、本発明の高分子水溶液が細胞内をガラス化状態にして凍結させていることがわかる。そして、ヒアルロン酸の切断生成物である糖類を含むことにより、ガラス状態がより安定的に形成されることがわかった。低分子量を有する糖類によって細胞周辺の氷晶形成が抑制されることにより、ガラス化が安定的に効率よく起こったと考えられる。 From this result, it can be seen that the aqueous polymer solution of the present invention vitrifies the inside of the cell and freezes it. It was found that the glass state was formed more stably by containing the saccharide which is a cleavage product of hyaluronic acid. It is considered that the formation of ice crystals around the cells was suppressed by the saccharides having a low molecular weight, so that vitrification occurred stably and efficiently.

<試験例8:明度差を用いた細胞内ガラス化状態の評価>
培養した初代イヌ間葉系幹細胞(cyagen C160)を、1×106個/mLの濃度で、実施例1〜6および比較例1〜9の試験用試料溶液(血清非含有)に懸濁した。対照として、凍結保存剤を含まないαMEM培地からなる比較例2の試験用試料溶液に細胞を懸濁させた対照懸濁液を同様に調製した。その後、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液および対照懸濁液を、硬質硝子製試料置板(16φ×0.12mm)に5μL添加し、硬質硝子製カバーガラス(12φ×0.12mm)でカバーし、linKam社製顕微鏡用冷却ステージ(THMS600)で、5℃/minで−80℃まで降温し、透過光顕微鏡(Olympus BX53)で−80℃にて画像を撮影した。図8Aおよび8Bに実施例1ならびに比較例1および2の結果を示す。
<Test Example 8: Evaluation of intracellular vitrification state using difference in brightness>
The cultured primary canine mesenchymal stem cells (cyagen C160) were suspended in the test sample solutions (serum-free) of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 9 at a concentration of 1 × 10 6 cells / mL. .. As a control, a control suspension in which cells were suspended in the test sample solution of Comparative Example 2 consisting of αMEM medium containing no cryopreservative was similarly prepared. Then, 5 μL of the cell suspension and the control suspension containing each test sample solution were added to the hard glass sample plate (16φ × 0.12 mm), and the hard glass cover glass (12φ × 0.12 mm) was added. The temperature was lowered to −80 ° C. at 5 ° C./min on a cooling stage for a microscope (THMS600) manufactured by LinKam, and an image was taken at −80 ° C. with a transmitted light microscope (Olympus BX53). 8A and 8B show the results of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.

図8Aに示されている観察像の細胞内と細胞外の明暗の差(絶対値)を画像解析ソフトImageJを用いて解析した。それぞれの画像において、溶媒領域の明度および細胞内部の明度と、マンセル明度とを同条件で読み込み、溶媒領域の明度および細胞内部の明度のそれぞれの読み込みデータと各マンセル明度の読み込みデータとを比較して、最も近い読み込みデータのマンセル明度を、溶媒領域の明度および細胞内部の明度として採用して、溶媒の明度および細胞内部の明度を数値化(マンセル値化)した。なお、画像解析ソフトで読み込んだ細胞内領域または溶媒領域の明度の読み込み値が、マンセル明度の最も暗い値0の読み込み値よりもさらに暗い値である場合は、便宜上細胞内領域または溶媒領域のマンセル値を0とし、画像解析ソフトで読み込んだ細胞内領域または溶媒領域の明度の読み込み値が、マンセル明度の最も明るい値10の読み込み値よりもさらに明るい値である場合は、便宜上細胞内領域または溶媒領域のマンセル明度の値を10とする。 The difference (absolute value) between the intracellular and extracellular light and darkness of the observation image shown in FIG. 8A was analyzed using the image analysis software ImageJ. In each image, the lightness of the solvent region and the lightness inside the cell and the Munsell lightness are read under the same conditions, and the read data of the lightness of the solvent region and the lightness inside the cell are compared with the read data of each Munsell lightness. Then, the Munsell lightness of the closest read data was adopted as the lightness of the solvent region and the lightness inside the cell, and the lightness of the solvent and the lightness inside the cell were quantified (Munsell value conversion). If the read value of the lightness of the intracellular region or the solvent region read by the image analysis software is darker than the read value of the darkest value 0 of the Munsell lightness, the Munsell of the intracellular region or the solvent region is conveniently read. When the value is set to 0 and the read value of the lightness of the intracellular region or the solvent region read by the image analysis software is a brighter value than the read value of the brightest value 10 of the Munsell lightness, the intracellular region or the solvent is used for convenience. Let the Munsell lightness value of the region be 10.

測定の結果、対照懸濁液(比較例2)では、溶媒領域のマンセル明度は5、細胞内領域のマンセル明度は0であり、溶媒領域と細胞内部領域のマンセル明度の差は5であった。比較例1では溶媒領域の明度は4、細胞内領域のマンセル明度は0、マンセル明度差は4であった。これに対し、実施例1では、溶媒領域のマンセル明度が4、細胞内領域のマンセル値が2で、マンセル明度差は2であった(図8B)。実施例2〜6および比較例3〜9についても、同様に、溶媒領域のマンセル明度、細胞内領域のマンセル明度を求め、明度差を算出した。結果を表1に示す。 As a result of the measurement, in the control suspension (Comparative Example 2), the Munsell brightness in the solvent region was 5, the Munsell brightness in the intracellular region was 0, and the difference between the Munsell brightness in the solvent region and the Munsell brightness in the cell internal region was 5. .. In Comparative Example 1, the brightness of the solvent region was 4, the Munsell brightness of the intracellular region was 0, and the difference in Munsell brightness was 4. On the other hand, in Example 1, the Munsell brightness in the solvent region was 4, the Munsell value in the intracellular region was 2, and the difference in Munsell brightness was 2 (FIG. 8B). Similarly, for Examples 2 to 6 and Comparative Examples 3 to 9, the Munsell brightness in the solvent region and the Munsell brightness in the intracellular region were obtained, and the difference in brightness was calculated. The results are shown in Table 1.

凍結時に氷晶が形成されると可視光は遮断されて明度が低下する。したがって、溶媒領域および細胞内領域においてマンセル明度が2以上であることが好ましい。マンセル明度がこの程度の値であることは、溶媒領域および細胞内領域において氷晶が形成されていない、すなわち良好にガラス化されていることを示している。実施例1では、溶媒領域のマンセル明度が4であり、凍結した細胞は明転しており、細胞内領域のマンセル値が2であった。したがって、どちらの領域においても、氷晶が形成されていないことがわかった。 When ice crystals are formed during freezing, visible light is blocked and the brightness decreases. Therefore, it is preferable that the Munsell brightness is 2 or more in the solvent region and the intracellular region. A Munsell lightness of this degree indicates that ice crystals are not formed in the solvent region and the intracellular region, that is, they are well vitrified. In Example 1, the Munsell lightness of the solvent region was 4, the frozen cells were brightened, and the Munsell value of the intracellular region was 2. Therefore, it was found that ice crystals were not formed in either region.

また、溶媒領域のマンセル明度と細胞内領域のマンセル値との明度差は、実施例2〜6においても、実施例1と同様、2であった。すなわち、実施例では、細胞内領域の明度と溶媒領域の明度とが近い。この結果は、実施例の試験用試料を含む高分子水溶液を用いた凍結保存では、マトリクス領域と細胞内領域とで凍結状態がほぼ同じであること、すなわち、生体試料内の領域に氷晶が形成されていないことを示している。細胞内領域と溶媒領域の明度差は3以下であることが望ましい。また、細胞内領域の明度の値に比べて、溶媒領域の明度の値の方が大きいか同じであることが望ましい。 Further, the difference in brightness between the Munsell brightness in the solvent region and the Munsell value in the intracellular region was 2 in Examples 2 to 6 as in Example 1. That is, in the examples, the brightness of the intracellular region and the brightness of the solvent region are close to each other. The result is that in the cryopreservation using the polymer aqueous solution containing the test sample of the example, the frozen state is almost the same in the matrix region and the intracellular region, that is, ice crystals are formed in the region in the biological sample. It shows that it is not formed. It is desirable that the difference in brightness between the intracellular region and the solvent region is 3 or less. Further, it is desirable that the lightness value of the solvent region is larger or the same as the lightness value of the intracellular region.

<試験例9:凍結された試料溶液中の細胞の評価>
培養した初代イヌ間葉系幹細胞(cyagen C160)を、1×106個/mLの濃度で、実施例1〜6、比較例1〜9および製造例1〜3の試験用試料溶液(血清非含有)に懸濁した。その後、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を、硬質硝子製試料置板(16φ×0.12mm)に5μL添加し、硬質硝子製カバーガラス(12φ×0.12mm)でカバーし、linKam社製顕微鏡用冷却ステージ(THMS600)で、5℃/minで−80℃まで降温して固化させ、透過光顕微鏡(Olympus BX53)で観察した。降温前(固化前)および−80℃への降温後(固化した状態)に冷却ステージの法線方向上方から画像を撮影した。撮影した降温前および降下後の画像において各細胞の細胞面積を画像解析ソフトImageJを用いて算出し(細胞の正射影面積)、固化に伴う細胞の正射影面積の変化を求めた。固化前の細胞の面積に対する固化後の細胞の面積の割合を算出し、細胞の収縮率(%)とした。結果を表1に示す。
<Test Example 9: Evaluation of cells in frozen sample solution>
Cultured primary canine mesenchymal stem cells (cyagen C160) at a concentration of 1 × 10 6 cells / mL, test sample solutions of Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 9 and Production Examples 1 to 3 (serum non-sera). Suspended in). Then, 5 μL of the cell suspension containing each test sample solution was added to a hard glass sample plate (16φ × 0.12 mm), covered with a hard glass cover glass (12φ × 0.12 mm), and linKam. The temperature was lowered to −80 ° C. at 5 ° C./min on a cooling stage for a microscope (THMS600) manufactured by the same company to solidify the sample, and the sample was observed with a transmitted light microscope (Olympus BX53). Images were taken from above the normal direction of the cooling stage before the temperature was lowered (before solidification) and after the temperature was lowered to -80 ° C (solidified state). The cell area of each cell was calculated using the image analysis software ImageJ in the images taken before and after the temperature drop (normal projection area of the cell), and the change in the normal projection area of the cell with solidification was obtained. The ratio of the area of cells after solidification to the area of cells before solidification was calculated and used as the cell contraction rate (%). The results are shown in Table 1.

実施例1〜6の試験用試料溶液で凍結された細胞は、それぞれ、38%、33%、67%、76%、40%および50%の細胞収縮率を示した。実施例1〜6の試験用試料溶液を用いた凍結保存では、凍結される細胞内からの水の排出が促進され、凍結時に細胞内が良好に脱水されている。実施例1〜6の高分子水溶液による生体試料の凍結では、いずれの場合も本発明における水溶性高分子および/または低分子量の糖類が細胞の周囲に十分に近接して存在し、細胞内液と高分子水溶液とのあいだに生じる浸透圧差により細胞内から細胞外へ移動した水分子を水溶性高分子のマトリクス中にトラップしてさらに細胞内からの水の排出を促進させ、そして、細胞内のタンパク質や糖類の高められた濃度によって細胞内の水を過冷却状態とし、さらに過冷却水とのあいだの蒸気圧差によって水分子の細胞膜を通過した細胞外への移動をさらに促進して、細胞内での氷結や氷晶の成長を防止または抑制している。また、細胞が収縮しているのであるから、水溶性高分子等は細胞に侵入していないことがわかる。 Cells frozen in the test sample solutions of Examples 1-6 showed cell contraction rates of 38%, 33%, 67%, 76%, 40% and 50%, respectively. In the cryopreservation using the test sample solution of Examples 1 to 6, the drainage of water from the cells to be frozen is promoted, and the cells are well dehydrated at the time of freezing. In the freezing of the biological sample with the aqueous polymer solution of Examples 1 to 6, in each case, the water-soluble polymer and / or the low molecular weight saccharide in the present invention is present sufficiently close to the periphery of the cell, and the intracellular fluid is present. Water molecules that have moved from the inside of the cell to the outside of the cell due to the osmotic pressure difference generated between the intracellular and the aqueous solution of the polymer are trapped in the matrix of the water-soluble polymer to further promote the discharge of water from the inside of the cell, and then inside the cell. The increased concentration of proteins and sugars in the cell overcools the intracellular water, and the difference in vapor pressure between the overcooled water further promotes the movement of water molecules through the cell membrane to the outside of the cell. Prevents or suppresses freezing and growth of ice crystals inside. Further, since the cells are contracted, it can be seen that the water-soluble polymer and the like do not invade the cells.

これに対し、DMSOが試験用試料である比較例1および培地のみである比較例2では、凍結後に細胞の正射影面積が増大していた。また、極限粘度(η)が、0.20dL/g以上、0.95dL/g以下の範囲外にある比較例3、4および6の試験用試料溶液での凍結保存では、細胞は凍結前とほぼ同じ正射影面積を有していた。さらに、極限粘度(η)が、0.20dL/g以上、0.95dL/g以下の範囲内にあってもDSC曲線の吸熱ピーク温度が水の吸熱ピーク温度0.7℃付近から外れ、−1.4℃以下、1.1℃より大きい試験用試料溶液(比較例5および9)においては、十分な細胞の収縮が見られなかった。これら比較例の試験用試料溶液での凍結保存では、細胞の脱水が起こっていないかまたは十分ではなく、したがって、凍結保存後の細胞の生存率も、細胞が良好に脱水している実施例1〜6と比較して低かったと考えられる。比較例7および8では、細胞の正射影面積は凍結前より増大していた。比較例8では、凍結により細胞破裂も起こっていることが観察された。比較例7および8では、水溶性高分子が細胞内に浸透していると考えられる。また、比較例7および8における凍結保存後の細胞の細胞生存率も低かった。このような細胞浸透性の水溶性高分子は、凍結により細胞を膨張させ、細胞にダメージを与えるため、生体試料の凍結保存用に用いられる高分子水溶液のための水溶性高分子としては適していないと考えらえる。また、極限粘度(η)の小さい製造例1〜3では、細胞の正射影面積に変化は見られず、細胞の脱水は起こっていないと推定された。 On the other hand, in Comparative Example 1 in which DMSO is a test sample and Comparative Example 2 in which DMSO is only a medium, the normal projection area of cells increased after freezing. Further, in the cryopreservation in the test sample solutions of Comparative Examples 3, 4 and 6 in which the ultimate viscosity (η) was outside the range of 0.20 dL / g or more and 0.95 dL / g or less, the cells were the same as before freezing. It had almost the same normal projection area. Further, even if the intrinsic viscosity (η) is in the range of 0.20 dL / g or more and 0.95 dL / g or less, the endothermic peak temperature of the DSC curve deviates from the endothermic peak temperature of water of 0.7 ° C., and- Sufficient cell contraction was not observed in the test sample solutions (Comparative Examples 5 and 9) at 1.4 ° C or lower and higher than 1.1 ° C. The cryopreservation of these comparative examples in the test sample solution did not cause or was sufficient for cell dehydration, and therefore, the survival rate of the cells after cryopreservation was also good in Example 1 in which the cells were dehydrated. It is probable that it was lower than ~ 6. In Comparative Examples 7 and 8, the normal projection area of the cells was larger than that before freezing. In Comparative Example 8, it was observed that cell rupture also occurred due to freezing. In Comparative Examples 7 and 8, it is considered that the water-soluble polymer has penetrated into the cells. In addition, the cell viability of the cells after cryopreservation in Comparative Examples 7 and 8 was also low. Such cell-permeable water-soluble polymers expand cells by freezing and damage cells, and are therefore suitable as water-soluble polymers for aqueous polymer solutions used for cryopreservation of biological samples. I can think that it is not. Further, in Production Examples 1 to 3 having a small ultimate viscosity (η), no change was observed in the normal projection area of the cells, and it was presumed that dehydration of the cells did not occur.

本発明の高分子水溶液を用いた凍結保存では、凍結時に細胞内が良好に脱水されることにより、凍結時の細胞へのダメージは著しく低下され、これにより、解凍された細胞が高い生存率を示すと考えられる。 In the cryopreservation using the aqueous polymer solution of the present invention, the intracellular cells are well dehydrated at the time of freezing, so that the damage to the cells at the time of freezing is significantly reduced, whereby the thawed cells have a high survival rate. It is thought to show.

<試験例10:種々の細胞に対する凍結保護の評価>
培養したマウス由来マクロファージ様細胞株(RAW264)、ヒト結腸癌由来細胞(Caco-2)および初代ヒト肺微小血管内皮細胞(HMVEC)のそれぞれを、1×106個/mLの濃度で、実施例1および比較例1の試験用試料溶液(血清非含有)に懸濁した。その後、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を、緩慢細胞凍結器(Nalgene(登録商標)ミスターフロスティー)中で、−80℃冷凍庫内で凍結して凍結固化体とした。7日間の凍結保存後、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を取り出し、37℃の温浴中で急速解凍した。解凍後の各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液の細胞生存率をトリパンブルー染色により評価した。結果を図9に示す。
<Test Example 10: Evaluation of freeze protection for various cells>
Examples of cultured mouse-derived macrophage-like cell lines (RAW264), human colon cancer-derived cells (Caco-2), and primary human lung microvascular endothelial cells (HMVEC) at a concentration of 1 × 10 6 cells / mL. It was suspended in the test sample solution (without serum) of 1 and Comparative Example 1. Then, the cell suspension containing each test sample solution was frozen in a slow cell freezer (Nalgene (registered trademark) Mr. Frosty) in a -80 ° C freezer to obtain a frozen solidified product. After cryopreservation for 7 days, the cell suspension containing each test sample solution was taken out and rapidly thawed in a warm bath at 37 ° C. The cell viability of the cell suspension containing each test sample solution after thawing was evaluated by trypan blue staining. The results are shown in FIG.

図9に示されるように、本発明の高分子水溶液を用いて凍結保存した場合、全ての細胞において、DMSOが試験用試料である比較例1とほぼ同等、またはそれ以上の高い細胞生存率が得られた。この結果から、本発明の高分子水溶液が、初代細胞あるいは樹立細胞に関係なく、また、細胞の由来種も問わず、様々な種類の細胞を高い細胞生存率で凍結保存することができることが確認された。 As shown in FIG. 9, when cryopreserved using the aqueous polymer solution of the present invention, the cell viability of all cells is as high as or higher than that of Comparative Example 1 in which DMSO is a test sample. Obtained. From this result, it was confirmed that the aqueous polymer solution of the present invention can cryopreserve various types of cells with high cell viability regardless of the primary cells or established cells, and regardless of the cell origin. Was done.

<試験例11:低分子量の糖類の細胞生存率に及ぼす効果の評価>
培養した初代イヌ間葉系幹細胞(cyagen C160)を、1×106個/mLの濃度で、製造例1〜3の各試験用試料溶液(血清非含有)に懸濁した。その後、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を、緩慢細胞凍結器(Nalgene(登録商標)ミスターフロスティー)中で、−80℃冷凍庫内で凍結して凍結固化体とした。7日間の凍結保存後、各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液を取り出し、37℃の温浴中で急速解凍した。解凍後の各試験用試料溶液を含む細胞懸濁液の細胞生存率をトリパンブルー染色により評価した。結果を図10および表1に示す。
<Test Example 11: Evaluation of the effect of low molecular weight saccharides on cell viability>
The cultured primary canine mesenchymal stem cells (cyagen C160) were suspended in each test sample solution (serum-free) of Production Examples 1 to 3 at a concentration of 1 × 10 6 cells / mL. Then, the cell suspension containing each test sample solution was frozen in a slow cell freezer (Nalgene (registered trademark) Mr. Frosty) in a -80 ° C freezer to obtain a frozen solidified product. After cryopreservation for 7 days, the cell suspension containing each test sample solution was taken out and rapidly thawed in a warm bath at 37 ° C. The cell viability of the cell suspension containing each test sample solution after thawing was evaluated by trypan blue staining. The results are shown in FIG. 10 and Table 1.

表1に示されているように、本発明における水溶性高分子より分子量の小さい、低分子量の糖類またはその塩(粘度平均分子量がそれぞれ、1000、2000、3000)の極限粘度(η)はそれぞれ、0.08、0.14、0.19と、0.20dL/g以上、0.95dL/g以下という所望の範囲の範囲外にある。本試験例11により、このような低分子量の糖類またはその塩だけでは、細胞生存効果を得ることはできないことが判明した。製造例3では、約10%の細胞生存率が観察されたが、これは、製造例3の試験用試料中に含まれ得る3000より分子量の大きなヒアルロン酸によるものであると推測される。 As shown in Table 1, the extreme viscosities (η) of low molecular weight saccharides or salts thereof (viscosity average molecular weights of 1000, 2000 and 3000, respectively) having a smaller molecular weight than the water-soluble polymer in the present invention are respectively. , 0.08, 0.14, 0.19, which is outside the desired range of 0.20 dL / g or more and 0.95 dL / g or less. From this Test Example 11, it was found that such a low molecular weight saccharide or a salt thereof alone cannot obtain a cell survival effect. In Production Example 3, a cell viability of about 10% was observed, which is presumed to be due to hyaluronic acid having a molecular weight higher than 3000 that may be contained in the test sample of Production Example 3.

<試験例12:亜臨界処理ヒアルロン酸試料のHPLC分析>
製造例1〜3の試験用試料の1wt%水溶液を作製し、0.45μmのメンブレンフィルター(ミリポア社製)でフィルターろ過した後、各試験用試料の成分をHPLCにより分析した。移動相として、A液:16mM NaH2PO4水溶液、B液:800mM NaH2PO4水溶液を用い、ZORBAX NH2(アジレント・テクノロジー(株)製、カラムサイズφ4.6×250mm、粒子径5μm)順相HPLCカラムを用いて、流速1.0mL/min、カラム温度40℃、検出波長210nmで、成分を分離した。グラジエント条件は、移動相B濃度0%(0分)→移動相B濃度100%(60分)とした。結果を図11A〜Cに示す。また、標品として、0.2wt%の濃度で、二糖であるHA02、四糖であるHA04、六糖であるHA06、八糖であるHA08および十糖であるHA10(全てイズロン社製)のヒアルロン酸のオリゴ糖をそれぞれ含む水溶液を調製し同様にHPLC分析を行った。この結果が図11Dに示されている。
<Test Example 12: HPLC analysis of subcritical hyaluronic acid sample>
A 1 wt% aqueous solution of the test samples of Production Examples 1 to 3 was prepared, filtered through a 0.45 μm membrane filter (manufactured by Millipore), and then the components of each test sample were analyzed by HPLC. As mobile phase, A solution: 16 mM NaH 2 PO 4 aqueous solution, B solution: 800 mM NaH 2 with PO 4 aqueous solution, ZORBAX NH 2 (Agilent Technologies Co., column size φ4.6 × 250mm, particle size 5 [mu] m) The components were separated using a normal phase HPLC column at a flow velocity of 1.0 mL / min, a column temperature of 40 ° C., and a detection wavelength of 210 nm. The gradient condition was mobile phase B concentration 0% (0 minutes) → mobile phase B concentration 100% (60 minutes). The results are shown in FIGS. 11A-C. In addition, as a standard, HA02, which is a disaccharide, HA04, which is a tetrasaccharide, HA06, which is a hexasaccharide, HA08, which is an octasaccharide, and HA10, which is a ten sugar, at a concentration of 0.2 wt% (all manufactured by Izlon). Aqueous solutions containing hyaluronic acid oligosaccharides were prepared and subjected to HPLC analysis in the same manner. This result is shown in FIG. 11D.

本HPLC分析条件では、単糖は保持時間3.5分、また、図11Dに示されているように、二糖は保持時間9分付近に確認される。図11Aは、製造例1のヒアルロン酸の切断生成物を含む粘度平均分子量が1000である試験用試料の分析結果を示すものであるが、保持時間3.5分付近に単糖に対応するピーク、保持時間9分付近の二糖に対応するピークが観察される。すなわち、製造例1の試験用試料には、このような単糖や二糖の成分が含まれており、細胞生存率の向上効果に寄与していると考えられる。 Under the present HPLC analysis conditions, monosaccharides are confirmed to have a retention time of 3.5 minutes, and disaccharides are confirmed to have a retention time of around 9 minutes, as shown in FIG. 11D. FIG. 11A shows the analysis results of a test sample containing a cleavage product of hyaluronic acid of Production Example 1 and having a viscosity average molecular weight of 1000, and shows a peak corresponding to a monosaccharide at a retention time of around 3.5 minutes. , A peak corresponding to the disaccharide is observed with a retention time of around 9 minutes. That is, it is considered that the test sample of Production Example 1 contains such monosaccharide and disaccharide components and contributes to the effect of improving the cell viability.

<試験例13:実施例1の試験用試料のHPLC分析>
実施例1の試験用試料(亜臨界処理により得られた粘度平均分子量が約1万のヒアルロン酸試料)について、上述の製造例1〜3の試験用試料のHPLC分析と同じ条件を用いて、HPLC分析した。結果を図12に示す。
<Test Example 13: HPLC analysis of the test sample of Example 1>
For the test sample of Example 1 (hyaluronic acid sample having a viscosity average molecular weight of about 10,000 obtained by the subcritical treatment), the same conditions as the HPLC analysis of the test samples of Production Examples 1 to 3 described above were used. HPLC analysis was performed. The results are shown in FIG.

同様に図11Dと比較すると、実施例1の試験用試料にも、保持時間3.5分付近および9分付近にそれぞれ単糖や2糖に対応するピークが観察されることがわかる。すなわち、実施例1の試験用試料にも、このような単糖や2糖の成分が含まれており、これにより、高い細胞生存率効果が得られていると考えられる。 Similarly, when compared with FIG. 11D, it can be seen that peaks corresponding to monosaccharides and disaccharides are observed in the test sample of Example 1 at the retention times of around 3.5 minutes and around 9 minutes, respectively. That is, it is considered that the test sample of Example 1 also contains such a monosaccharide or disaccharide component, whereby a high cell viability effect is obtained.

上記の結果より、本発明の高分子水溶液および凍結固化体においては、生体試料内を安定にガラス化し、生体試料内での氷晶の成長を防止または抑制することにより、DMSOやエチレングリコールなどの細胞浸透性で細胞毒性のある化合物、および/または、血清や血清由来のタンパク質等の添加を基本的には必要とすることなく、高い細胞生存率で生体試料を凍結保存することができるという顕著な効果を有していることがわかる。細胞は良好に保護され、その性状も維持される。 From the above results, in the polymer aqueous solution and the frozen solidified product of the present invention, DMSO, ethylene glycol, etc. can be produced by stably vitrifying the inside of the biological sample and preventing or suppressing the growth of ice crystals in the biological sample. Remarkable that biological samples can be cryopreserved with high cell viability without the need for addition of cell-permeable and cytotoxic compounds and / or serum or serum-derived proteins. It can be seen that it has a positive effect. The cells are well protected and their properties are maintained.

なお、細菌やウィルスに汚染されていないようなタンパク質を添加することは可能である。また、細胞の機能を損なわない低濃度で細胞浸透性で毒性を有する化合物を使用することは可能である。 It is possible to add proteins that are not contaminated with bacteria or viruses. It is also possible to use compounds that are cell permeable and toxic at low concentrations that do not impair cell function.

また、本発明の凍結固化体は、DSC測定、明度測定、および細胞の正射影面積の測定により、細胞が良好に凍結保存されているか否か、解凍しなくても推認することができるという効果も有している。 Further, the frozen solidified product of the present invention has an effect that it can be inferred whether or not the cells are well cryopreserved or not without thawing by the DSC measurement, the brightness measurement, and the measurement of the normal projection area of the cells. Also has.

Claims (17)

水性溶媒中に水溶性高分子またはその塩を含み、生体試料の凍結保存用に用いられる高分子水溶液であって、
前記高分子水溶液の極限粘度(η)が、0.20dL/g以上、0.95dL/g以下であり、
前記高分子水溶液を−80℃で固化した状態における前記生体試料の正射影面積が、固化する前の前記生体試料の正射影面積に比べて8/10未満に減少しており、
前記高分子水溶液の、示差走査熱量計(DSC)を用いた下記(1)〜(2)の測定条件によって得られる降温過程のDSC曲線において、前記降温過程における、発熱ピークの発熱量が、0J/g、または水からなる基準液の対応する発熱量の65%以下であることを特徴とする高分子水溶液。
(DSC測定条件)
(1)20℃で1分間保持後、5℃/minの降温速度で−80℃まで降温。
(2)−80℃で1分間保持後、10℃/minの昇温速度で20℃まで昇温。
An aqueous polymer solution containing a water-soluble polymer or a salt thereof in an aqueous solvent and used for cryopreservation of biological samples.
The ultimate viscosity (η) of the aqueous polymer solution is 0.20 dL / g or more and 0.95 dL / g or less.
The normal projection area of the biological sample in the state where the polymer aqueous solution is solidified at −80 ° C. is reduced to less than 8/10 as compared with the normal projection area of the biological sample before solidification.
In the DSC curve of the temperature lowering process obtained by the following measurement conditions (1) and (2) using the differential scanning calorimeter (DSC) of the polymer aqueous solution, the calorific value of the exothermic peak in the temperature lowering process is 0J. A polymer aqueous solution characterized by having a calorific value of 65% or less of the corresponding calorific value of the reference liquid consisting of / g or water.
(DSC measurement conditions)
(1) After holding at 20 ° C for 1 minute, the temperature is lowered to -80 ° C at a temperature lowering rate of 5 ° C / min.
(2) After holding at -80 ° C for 1 minute, the temperature is raised to 20 ° C at a heating rate of 10 ° C / min.
前記高分子水溶液を−80℃で固化した状態における前記生体試料の正射影面積が、固化する前の前記生体試料の正射影面積に比べて1/3.5以上の大きさに減少している請求項1記載の高分子水溶液。 The normal projection area of the biological sample in the state where the polymer aqueous solution is solidified at −80 ° C. is reduced to a size of 1 / 3.5 or more as compared with the normal projection area of the biological sample before solidification. The polymer aqueous solution according to claim 1. 前記(1)〜(2)の測定条件によって得られる昇温過程のDSC曲線において、前記昇温過程における、吸熱ピークが確認されないか、もしくは、吸熱ピークが、−1.4℃を超え、1.1℃以下にある請求項1または2に記載の高分子水溶液。 In the DSC curve of the heating process obtained by the measurement conditions (1) and (2), the endothermic peak in the heating process is not confirmed, or the endothermic peak exceeds −1.4 ° C. 1 The polymer aqueous solution according to claim 1 or 2, which is at 1 ° C. or lower. 前記高分子水溶液のDSCで測定した発熱ピークの発熱量が、0J/g、または水からなる基準液の対応する発熱量の40%以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の高分子水溶液。 13. Polymer aqueous solution. 前記高分子水溶液が、前記水溶性高分子またはその塩を0.1w/v%以上、20w/v%以下の含有量で含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の高分子水溶液。 The polymer aqueous solution according to any one of claims 1 to 4, wherein the polymer aqueous solution contains the water-soluble polymer or a salt thereof in a content of 0.1 w / v% or more and 20 w / v% or less. 前記水溶性高分子が、糖残基を含む水溶性高分子である請求項1〜5のいずれか1項に記載の高分子水溶液。 The polymer aqueous solution according to any one of claims 1 to 5, wherein the water-soluble polymer is a water-soluble polymer containing a sugar residue. 前記生体試料が、細胞、組織、または、膜もしくは凝集体である組織様物である請求項1〜6のいずれか1項に記載の高分子水溶液。 The polymer aqueous solution according to any one of claims 1 to 6, wherein the biological sample is a tissue-like substance such as a cell, a tissue, or a membrane or an aggregate. 前記生体試料が、間葉系幹細胞、血球細胞、内皮細胞、または移植用組織である請求項7記載の高分子水溶液。 The polymer aqueous solution according to claim 7, wherein the biological sample is a mesenchymal stem cell, a blood cell cell, an endothelial cell, or a tissue for transplantation. 前記生体試料が、精子、卵子、または受精卵である請求項7記載の高分子水溶液。 The polymer aqueous solution according to claim 7, wherein the biological sample is a sperm, an egg, or a fertilized egg. 前記生体試料のガラス化保存に用いられる、請求項1〜9のいずれか1項に記載の高分子水溶液。 The polymer aqueous solution according to any one of claims 1 to 9, which is used for vitrification and storage of the biological sample. 凍結保存のあいだに前記生体試料における氷晶の成長を防止または抑制する方法であって、前記生体試料を請求項1〜10のいずれか1項に記載の高分子水溶液に接触させる方法。 A method for preventing or suppressing the growth of ice crystals in the biological sample during cryopreservation, wherein the biological sample is brought into contact with the aqueous polymer solution according to any one of claims 1 to 10. 水性溶媒と水溶性高分子またはその塩とを含有するマトリクスおよび生体試料を含む固化体であって、
前記生体試料が、固化する前と比べて8/10より小さく縮小された正射影面積を有し、
可視光を透過させた場合に光射出側から見て、前記生体試料が占める領域のマンセル表色系における明度および前記マトリクスが占める領域のマンセル表色系における明度の差が3以下であり、
前記(1)〜(2)の測定条件によって得られる昇温過程のDSC曲線において、前記昇温過程における、吸熱ピークの吸熱量が、0J/g、または水からなる基準液の対応する吸熱量の65%以下であることを特徴とする固化体。
(DSC測定条件)
(1)20℃で1分間保持後、5℃/minの降温速度で−80℃まで降温。
(2)−80℃で1分間保持後、10℃/minの昇温速度で20℃まで昇温。
A solidified body containing a matrix and a biological sample containing an aqueous solvent and a water-soluble polymer or a salt thereof.
The biological sample has a reduced normal projection area of less than 8/10 as compared to before solidification.
When visible light is transmitted, the difference between the brightness in the Munsell color system of the region occupied by the biological sample and the brightness in the Munsell color system of the region occupied by the matrix is 3 or less when viewed from the light emitting side.
In the DSC curve of the temperature rising process obtained by the measurement conditions (1) and (2), the endothermic peak heat absorption in the temperature rising process is 0 J / g, or the corresponding heat absorption amount of the reference liquid consisting of water. A solidified body characterized by being 65% or less of.
(DSC measurement conditions)
(1) After holding at 20 ° C for 1 minute, the temperature is lowered to -80 ° C at a temperature lowering rate of 5 ° C / min.
(2) After holding at -80 ° C for 1 minute, the temperature is raised to 20 ° C at a heating rate of 10 ° C / min.
固体凍結物である請求項12記載の固化体。 The solidified body according to claim 12, which is a solid frozen product. 水性溶媒と水溶性高分子またはその塩とからなる固化前の高分子水溶液の極限粘度(η)が、0.20dL/g以上、0.95dL/g以下である請求項12または13記載の固化体。 The solidification according to claim 12 or 13, wherein the ultimate viscosity (η) of the aqueous polymer solution composed of the aqueous solvent and the water-soluble polymer or a salt thereof before solidification is 0.20 dL / g or more and 0.95 dL / g or less. body. 前記水溶性高分子を0.1〜20w/v%以下の含有量で含む請求項12〜14のいずれか1項に記載の固化体。 The solidified product according to any one of claims 12 to 14, which contains the water-soluble polymer in a content of 0.1 to 20 w / v% or less. 前記生体試料が、細胞、組織、または、膜もしくは凝集体である組織様物である請求項12〜15のいずれか1項に記載の固化体。 The solidified body according to any one of claims 12 to 15, wherein the biological sample is a tissue-like substance such as a cell, a tissue, or a membrane or an aggregate. 前記生体試料が、固化する前と比べて1/3.5以上の大きさに縮小された正射影面積を有する請求項12〜16のいずれか1項に記載の固化体。 The solidified body according to any one of claims 12 to 16, wherein the biological sample has a normal projection area reduced to a size of 1 / 3.5 or more as compared with that before solidification.
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