KR20190006017A - 배양 장치 및 배양 방법, 및 이 배양 방법에 의해 제조된 배양 장기 - Google Patents

배양 장치 및 배양 방법, 및 이 배양 방법에 의해 제조된 배양 장기 Download PDF

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Abstract

피배양물을 3차원적으로 배양할 수 있고, 또한 배양된 피배양물을 복수의 관과 함께 일체로서 인출할 수 있도록 한 배양 장치 및 배양 방법, 및 그 배양 방법에 의해 제조된 배양 장기를 제공한다. 배양 장치를 피배양물(A)을 수용할 수 있음과 아울러, 배양 후에 분해 가능하게 한 밀폐 용기(2)와, 밀폐 용기(2) 내에 설치되고, 또한 외주면에 미소 구멍이 형성된 복수의 관(3, 4, 5)과, 복수의 관 중 적어도 1개의 관(3 또는 5)에 배양액(B)을 공급 또는 순환시키는 배양액 공급 장치(6, 7)와, 복수의 관 중 적어도 1개의 관(4)에 접속되어 상기 관(4)의 미소 구멍을 통해 피배양물(A)로부터 상기 관(4) 내에 침투해 온 노폐물(C)을 밀폐 용기 외로 배출하는 배설 장치(8)를 구비하는 것으로 한다.

Description

배양 장치 및 배양 방법, 및 이 배양 방법에 의해 제조된 배양 장기
본 발명은 조직이나 세포 등의 피배양물을 3차원적으로 배양하는 배양 장치 및 배양 방법, 및 이 배양 방법에 의해 제조된 배양 장기에 관한 것이다.
피배양물을 3차원적으로 배양하는 종래의 배양 장치는 피배양물을 통형상으로 형성하거나(예를 들면, 특허문헌 1 참조) 또는 통형상의 발판대에 유지하고(예를 들면, 특허문헌 2 또는 3 참조), 그것을 배양실 내에 배치하여 통형상으로 한 피배양물의 내측과 외측에 배양액을 유통시키도록 한 것이 많다.
일본 특허공개 2002-315566호 공보 일본 특허 제4059301호 공보 일본 특허공개 2008-92935호 공보
그러나 생체 내에서는 혈관이나 림프관이 조직 내를 복잡한 분기상 또는 망목형상으로 주행하고 있으며, 상기와 같은 종래의 배양 장치에 있어서는 이러한 조직을 3차원적으로 재현하는 것은 곤란하다.
또한, 장기로서의 기능을 갖는 조직을 배양·제조하기 위해서는 장기간의 배양이 필요하다. 배양 세포는 배양에 있어서 노폐물을 산생한다. 노폐물에는 세포 독성이 있는 물질이 포함되는 경우가 있다. 그 때문에 생체 내에서는 노폐물이나 점액을 배설하는 배설로(담관, 췌관, 도관 등)가 존재한다. 그러나 종래의 배양 장치에서는 배설로가 형성되어 있지 않아 장기간의 순환 배양은 행해져 있지 않다.
따라서, 지금까지의 배양 장치에서는 삼차원 배양(입체 배양)은 곤란하며, 시트상의 수 층의 세포 배양밖에 할 수 없고, 장기로서의 기능을 갖게 하는 것은 되어있지 않은 것이 현상황이다.
또한, 생체 내에서는 간동맥과 담관은 병주(倂走)하고 있지만, 혈류와 담즙의 흐름은 역방향이며, 농도 구배나 간세포의 기능의 상위함에 의해 효율 좋게 담즙 등의 노폐물을 담관에 배설하고 있다.
본 발명은 종래의 기술이 갖는 상술한 바와 같은 문제점을 감안한 것이며, 피배양물을 수용하는 밀폐 용기 내에 외주면에 미소 구멍이 형성된 복수의 관을 설치하고, 그 중 어느 하나의 관에 배양액을 공급 또는 순환시키고, 또한 다른 관에 의해 피배양물의 노폐물을 배출시킬 수 있도록 함으로써 피배양물을 3차원적으로 배양할 수 있고, 또한 3차원적으로 배양된 피배양물을 밀폐 용기로부터 복수의 관과 함께 일체로서 인출하거나 또는 밀폐 용기와 함께 생체 내에 남겨 놓거나 할 수 있도록 한 배양 장치 및 배양 방법, 및 이 배양 방법에 의해 제조된 배양 장기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 의하면 상기 과제는 다음과 같이 해서 해결된다.
(1) 배양 장치에 있어서 피배양물을 투입하는 밀폐 가능한 투입구를 갖고, 또한 상기 피배양물을 수용할 수 있는 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기 내에 설치되고, 또한 외주면에 미소 구멍이 형성된 복수의 관과, 상기 복수의 관 중 적어도 1개의 관에 접속되고, 또한 상기 관에 배양액을 공급 또는 순환시킴으로써 상기 관을 배양액 공급관으로 하는 배양액 공급 장치와, 상기 복수의 관 중 상기 배양액 공급관을 제외하는 다른 관 중 적어도 1개의 관에 접속되어 상기 관의 미소 구멍을 통해 상기 피배양물로부터 상기 관 내에 침투해 온 노폐물을 상기 밀폐 용기 외로 배출함으로써 상기 관을 배설관으로 하는 배설 장치를 구비하는 것으로 한다.
이러한 구성에 의하면 밀폐 용기 내에 피배양물을 수용한 상태로 배양액 공급 장치에 의해 배양액을 배양액 공급관을 통해 밀폐 용기 내에 공급하고, 또한 피배양물의 노폐물을 배설관 및 배설 장치를 통해 밀폐 용기 외로 배출함으로써 밀폐 용기 내에 있어서 피배양물을 동물의 생체에 근사한 상태로 3차원적으로 장기에 걸쳐 배양할 수 있다.
또한, 예를 들면 배설관을 1개로 하고, 배양액 공급관을 복수로 하여 그 레이아웃을 여러 가지로 변경함으로써 피배양물을 복잡한 혈관 주행이나 혈류와 담즙의 흐름이라는 생체 내에서의 여러 가지의 장기에 근사한 복잡한 구조를 재현시키면서 3차원적으로 배양할 수 있다.
(2) 상기 (1)항에 있어서, 상기 밀폐 용기를 분해 가능한 것으로 한다.
이러한 구성에 의하면 배양 작업 종료 후에 밀폐 용기를 분해함으로써 피배양물과 관을 일체로 하여 밀폐 용기로부터 인출할 수 있고, 인출한 것을 그대로 동물의 조직의 일부로서 생체 내에 이식할 수 있다.
그때 배양액 공급관은 혈관으로서의 역할을 하기 때문에 혈관에 문합하고, 배설관은 소화관 또는 담관 등에 문합함으로써 이식 후에도 동물의 간장, 췌장 등의 여러 가지 장기와 마찬가지의 기능을 유지하는 것이 가능해진다.
(3) 상기 (1)항에 있어서, 상기 밀폐 용기를 캡슐상의 것으로 한다.
이러한 구성에 의하면 캡슐상으로 한 밀폐 용기를 생체 내에 매설한 상태로 밀폐 용기 내의 세포를 입체 배양할 수 있다.
(4) 상기 (1) 내지 (3)항 중 어느 하나에 있어서, 상기 밀폐 용기 내에 있어서의 상기 관 중 어느 하나의 적어도 일부를 반투막으로 이루어지는 것으로 한다.
이러한 구성에 의하면 관 내를 순환하는 배양액으로부터 필요한 성분을 반투막을 통해 침투시켜서 피배양물에 공급하거나 피배양물의 노폐물을 반투막을 통해 관 내에 추출하거나 할 수 있다.
(5) 상기 (1) 내지 (3)항 중 어느 하나에 있어서, 상기 밀폐 용기 내에 있어서의 상기 관 중 어느 하나의 적어도 일부를 유약을 칠하지 않은 통체로 이루어지는 것으로 한다.
이러한 구성에 의하면 미소 구멍을 갖는 관을 저렴하게 제조할 수 있다.
(6) 상기 (1) 내지 (5)항 중 어느 하나에 있어서, 상기 배양액 공급 장치가 상기 배양액 공급관의 양단에 접속되고, 또한 상기 배양액 공급관에 배양액을 순환시키는 배양액 순환로와, 상기 배양액 순환로에 설치되고, 또한 배양액을 순환시키는 펌프와, 상기 배양액 순환로에 설치되고, 또한 순환하는 배양액을 컨트롤하는 컨트롤 박스를 구비하고 있는 것으로 한다.
이러한 구성에 의하면 배양액 공급 장치의 구조를 간소화할 수 있음과 아울러, 배양액을 배양액 공급관에 연속해서 원활하게 순환시킬 수 있다.
(7) 상기 (1) 내지 (6)항 중 어느 하나에 있어서, 상기 밀폐 용기의 적어도 일부를 투명 재료로 이루어지는 것으로 한다.
이러한 구성에 의하면 피배양물의 배양 시의 상황을 외부로부터 시인하여 배양의 진행 상황을 용이하게 알 수 있다.
(8) 상기 (1)항 또는 (2)항, 또는 상기 (2)항을 인용하는 상기 (4) 내지 (7)항 중 어느 하나의 배양 장치를 사용한 배양 방법에 있어서, 상기 밀폐 용기 내에 피배양물을 수용한 상태로 상기 배양액 공급 장치에 의해 배양액을 상기 배양액 공급관을 통해 상기 밀폐 용기 내에 공급하고, 또한 상기 피배양물의 노폐물을 상기 배설관 및 배설 장치를 통해 상기 밀폐 용기 외로 배출함으로써 상기 밀폐 용기 내에 있어서 상기 피배양물을 3차원적으로 배양하고, 배양 작업 종료 후에 상기 밀폐 용기를 분해함으로써 상기 피배양물과 관을 일체로서 상기 밀폐 용기로부터 인출한다.
이러한 배양 방법에 의하면 밀폐 용기 내에 있어서 피배양물을 동물의 생체에 근사한 상태로 3차원적으로 장기에 걸쳐 배양할 수 있다.
또한, 배양 작업 종료 후에 밀폐 용기를 분해해서 인출한 피배양물과 관의 일체물을 그대로 동물의 조직의 일부로서 생체 내에 이식할 수 있다.
(9) 상기 (1)항 또는 (3)항, 또는 상기 (3)항을 인용하는 상기 (4) 내지 (7)항 중 어느 하나의 배양 장치를 사용한 배양 방법에 있어서, 상기 피배양물을 수용한 상기 밀폐 용기를 생체 내에 매설하고, 또한 상기 배양액 공급 장치와 배설 장치를 생체 외에 배치한 상태로 상기 배양액 공급 장치에 의해 배양액을 상기 배양액 공급관을 통해 상기 밀폐 용기 내에 공급하고, 또한 상기 피배양물의 노폐물을 상기 배설관 및 배설 장치를 통해 상기 밀폐 용기 외로 배출함으로써 상기 밀폐 용기 내에 있어서 상기 피배양물을 3차원적으로 배양한다.
이러한 배양 방법에 의하면 동물의 생체 내에 있어서 밀폐 용기 내의 피배양물을 3차원적으로 장기에 걸쳐 배양할 수 있으므로 그 생체와 동일한 환경을 고생해서 만들어 낼 필요가 없고, 최적인 환경하에서 밀폐 용기 내의 피배양물을 효율 좋게 배양할 수 있다.
또한, 배양 작업 종료 후 배양액 공급관이나 배설관을 생체의 혈관이나 담관 등과 접속하여 고치고, 또한 밀폐 용기를 생체 내에 남겨 놓거나 또는 생체 내에 있어서 일정 시간의 경과 후에 용융하는 재료에 의해 형성해 둠으로써 이식 작업을 생략 또는 간략화할 수 있다.
(10) 상기 (8)항 또는 (9)항의 배양 방법에 의해 배양된 피배양물과 관의 일체물로 이루어지는 배양 장기.
이러한 배양 장기에 의하면 밀폐 용기로부터 인출한 피배양물과 관의 일체물을 그대로 배양 장기로서 동물의 생체 내에 이식하거나 또는 생체 내에 남겨 놓을 수 있다.
그때 배양액 공급관은 혈관으로서의 역할을 하기 때문에 혈관에 문합하고, 배설관은 소화관 또는 담관 등에 문합함으로써 이식 후에도 동물의 간장, 췌장 등의 여러 가지 장기와 마찬가지의 기능을 유지하는 것이 가능해진다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 피배양물을 수용하는 밀폐 용기 내에 외주면에 미소 구멍이 형성된 복수의 관을 설치하여 그 중 어느 하나의 관에 배양액을 공급 또는 순환시키고, 또한 다른 관에 의해 피배양물의 노폐물을 배출시킬 수 있도록 함으로써 피배양물을 3차원적으로 배양할 수 있고, 또한 3차원적으로 배양된 피배양물을 밀폐 용기로부터 복수의 관과 함께 일체로서 인출하거나 또는 밀폐 용기와 함께 생체 내에 남겨 놓거나 할 수 있도록 한 배양 장치 및 배양 방법, 및 이 배양 방법에 의해 제조된 배양 장기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 배양 장치의 제 1 실시형태의 일부를 파단해서 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 배양 장치의 제 2 실시형태의 일부의 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 있어서의 종단 정면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선에 있어서의 종단 측면도이다.
도 5는 도 3의 V-V선에 있어서의 확대 종단 측면도이다.
도 6은 제 2 실시형태에 있어서 사용하는 격벽의 일례를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 배양 장치의 제 1 실시형태를 도 1을 참조해서 설명한다.
이 배양 장치는 피배양물(A)을 투입하기 위한 밀폐 가능한 투입구(1)(복수이어도 좋다)를 갖고, 또한 피배양물(A)을 수용할 수 있음과 아울러, 배양 후에 분해할 수 있도록 한 밀폐 용기(2)와, 밀폐 용기(2) 내에 설치되고, 또한 외주면에 미소 구멍(도시 생략)이 형성된 복수의 관(3, 4, 5)과, 복수의 관(3, 4, 5) 중 적어도 1개, 이 실시형태에 있어서는 2개의 관(3, 5)에 접속되고, 또한 이들 관(3, 5)에 배양액(B)을 공급 또는 순환시킴으로써 이들 관(3, 5)을 배양액 공급관으로 하도록 한 2 계통의 배양액 공급 장치(6, 7)와, 복수의 관(3, 4, 5) 중 상기 배양액 공급관(3, 5)을 제외하는 다른 관 중 적어도 1개의 관(4)에 접속되고, 이 관(4)에 있어서의 미소 구멍을 통해 피배양물(A)로부터 상기 관(4) 내에 침투해 온 노폐물(C)을 밀폐 용기(2) 외로 배출함으로써 이 관(4)을 배설관으로 하도록 한 배설 장치(8)를 구비하고 있다.
밀폐 용기(2)의 투입구(1)는 피배양물(A)을 밀폐 용기(2) 내에 투입한 후 밀폐 덮개(1a)에 의해 밀폐할 수 있도록 되어 있다. 또는 밀폐 덮개(1a)를 고무 등의 탄성체로 이루어지는 것으로 하고, 거기에 주사 바늘(도시 생략) 등을 천자하여 세포 등의 피배양물(A)을 밀폐 용기(2) 내에 주입하는 경우도 있다.
밀폐 용기(2)는 투명한 아크릴판 또는 유리판 등으로 이루어지는 직육면체의 상자형의 것으로서 있지만, 종형 또는 횡형의 원기둥체 또는 그 밖의 형상으로 할 수 있다.
또한, 밀폐 용기(2)의 일부만을 투명 재료에 의해 형성하고, 잔부를 불투명 재료로 형성할 수도 있다.
이 실시형태에 있어서는 밀폐 용기(2)를 아크릴판에 의해 형성하고, 배양 후에 임의의 부위를 커터 등에 의해 절단함으로써 분해할 수 있도록 되어 있다.
또한, 밀폐 용기(2)를 복수의 분할체(도시 생략)로 이루어지는 것으로 하고, 그들의 상호간을 사이에 패킹(도시 생략)을 끼워 볼트·너트(도시 생략) 등으로 결합해서 형성하고, 배양 후에 볼트·너트를 풀거나 또는 결합 부분으로부터 분리하여 복수의 분할체를 서로 분리할 수 있도록 해도 좋다.
각 관(3, 4, 5)의 개수, 길이, 외형, 내경, 재질, 미소 구멍의 지름 등은 배양 조건에 따라 정해진다.
예를 들면, 각 관(3, 4, 5)의 재질은 반투막 또는 유약을 칠하지 않은 통체, 인공 혈관 등으로 할 수 있다. 밀폐 용기(2) 내에 있어서의 각 관(3, 4, 5)의 일부만을 반투막 또는 유약을 칠하지 않은 통체 등으로 하고, 다른 부분은 합성 수지제의 통체로 할 수도 있다.
각 관(3, 4, 5)의 외경은 수 ㎜~수 십㎜, 미소 구멍의 평균 구멍 지름은 100~10,000Å으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 각 관(3, 4, 5)의 재질, 치수, 및 미소 구멍의 평균 구멍 지름 등은 각각의 용도에 따라 서로 상이하게 하는 경우도 있다.
또한, 각 관(3, 4, 5)은 가요성을 갖는 것이 바람직하지만, 필수는 아니다.
각 관(3, 4, 5)은 이 실시형태에 있어서는 밀폐 용기(2)를 좌우 방향으로 관통하고, 양단부가 밀폐 용기(2)의 양측방으로부터 돌출하도록 되어 있다.
밀폐 용기(2)의 외측에 있어서의 각 관(3, 4, 5)으로부터 후술하는 배양액(B) 등이 외부에 누출되지 않도록 하기 위해 각 관(3, 4, 5)에 있어서의 미소 구멍을 형성하는 범위를 밀폐 용기(2) 내로 제한하거나, 또는 각 관(3, 4, 5)의 전체에 미소 구멍을 형성한 후에 밀폐 용기(2) 외측의 부분의 외주면을 기밀 및 액밀(液密)하게 코팅하거나, 또는 밀폐 용기(2) 외측의 부분에 가요성의 튜브(도시 생략)를 외감(外嵌)해 두는 것이 좋다.
각 배양액 공급 장치(6, 7)는 배양액 공급관(3, 5)의 양단에 접속되고, 또한 배양액 공급관(3, 5)에 배양액(B)을 순환시키는 배양액 순환로(9)와, 배양액 순환로(9)에 설치되고, 또한 배양액(B)을 순환시키는 펌프(10)와, 배양액 순환로(9)에 설치되고, 또한 순환하는 배양액(B)의 온도, 압력, 산소 농도, 성분 분포 등을 컨트롤하는 컨트롤 박스(11)를 구비하고 있다.
또한, 각 배양액 공급 장치(6, 7)는 배양액 순환로(9) 중에 액체 저장소(12)를 구비하고 있으며, 배양액 순환로(9)는 이 액체 저장소(12)로부터 컨트롤 박스(11)와 펌프(10)를 거쳐 각 배양액 공급관(3, 5)의 일단에 도달하는 급액관(9a)과, 각 배양액 공급관(3, 5)의 타단으로부터 액체 저장소(12)에 도달하는 배액관(9b)으로 이루어져 있다.
배설 장치(8)는 밀폐 용기(2) 외측에 설치된 노폐물 수용 용기(13)와, 배설관(4)의 일단에 접속되어 배설관(4) 내에 모인 노폐물(C)을 노폐물 수용 용기(13)에 송급하는 송급관(14)을 구비하고 있다.
배설관(4)의 타단은 마개체(15)에 의해 폐쇄되어 있다.
이어서, 상기 배양 장치를 사용하여 실시되는 본 발명의 배양 방법의 실시 요령의 예에 대하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이 밀폐 용기(2)의 투입구(1)를 열고, 거기에서 피배양물(A)을 밀폐 용기(2) 내에 투입하고, 그 후 밀폐 덮개(1a)에 의해 투입구(1)를 밀폐한다.
피배양물(A)은, 예를 들면 다음과 같은 것으로 할 수 있다.
(1) 복수의 세포를 분산시켜서 액상 또는 겔상의 배양액에 부유시킨 것
(2) 소형의 세포집괴를 액상 또는 겔상의 배양액에 부유시킨 것
피배양물(A)을 밀폐 용기(2) 내에 투입하고, 투입구(1)를 밀폐한 후 배양액 공급 장치(6, 7)에 의해 각 배양액 공급관(3, 5)에 배양액(B)을 순환시킨다.
그러면 배양액(B) 중에 포함되는 필요 성분은 각 배양액 공급관(3, 5)의 미소 구멍을 통해 밀폐 용기(2) 내의 피배양물(A)측에 침투하여 피배양물(A)의 배양이 촉진된다.
배양액(B)으로서는, 예를 들면 콜라겐, 엘라스틴, 프로테오글리칸, 피브릴린, 피브로넥틴, 라미닌, 키틴, 키토산, 혈액 등의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 공지의 것으로 할 수 있다.
피배양물(A)의 노폐물(C)은 배설관(4)의 미소 구멍을 통해 배설관(4) 내에 침투하고, 또한 송급관(14)을 통해 노폐물 수용 용기(13) 내에 모아진다.
이와 같이 피배양물(A)의 노폐물(C)이 배설관(4) 및 송급관(14)을 통해 밀폐 용기(2) 외로 배출되므로 노폐물(C)이 피배양물(A)에 체류하는 일은 없고, 피배양물(A)을 장기에 걸쳐 효율 좋게 입체 배양할 수 있다.
또한, 이 배양 방법에 의하면 밀폐 용기(2) 내에 있어서 피배양물(A)을 동물의 생체 내에 있어서의 여러 가지의 장기의 복잡한 구조에 근사한 상태로 3차원적으로 장기에 걸쳐 배양할 수 있다.
배양 작업 종료 후 밀폐 용기(2)를 분해함으로써 배양된 피배양물(A)과 관(3, 4, 5)을 일체로서 밀폐 용기(2)로부터 인출하고, 인출한 일체물을 배양 장기로서 그대로 생체 내에 이식할 수 있다.
그때 배양액 공급관(3, 5)은 혈관으로서의 역할을 하기 때문에 혈관에 문합하고, 배설관(4)은 소화관 또는 담관 등에 문합함으로써 이식 후에도 동물의 간장, 췌장 등의 여러 가지 장기와 마찬가지의 기능을 유지하는 것이 가능해진다.
도 2~도 6은 본 발명의 배양 장치의 제 2 실시형태를 나타낸다.
이 제 2 실시형태에 있어서는 밀폐 용기(20)를 원통부(20a)의 양단에 반구부(20b, 20b)를 연결하여 설치한 캡슐상의 것으로 되어 있으며, 원통부(20a)의 일부에는 피배양물(A)을 밀폐 용기(20) 내에 투입하기 위한 밀폐 가능한 투입구(21)가 형성되어 있다.
투입구(21)에는 밀폐 덮개(22)가 착탈 가능하게 하여 설치되어 있다.
밀폐 덮개(22)의 표면은 밀폐 덮개(22)를 투입구(21)에 적정하게 장착했을 때 밀폐 용기(20)의 원통부(20a)의 외면과 정합하도록 해 두는 것이 바람직하다.
밀폐 용기(20) 및 밀폐 덮개(22)는 가요성을 갖는 합성 수지 재료, 생체와의 적합성이 좋은 콜라겐 섬유 등을 포함하는 생체 재료, 또한 생체 내에 매설하여 미리 정한 배양 시간보다 긴 시간이 경과함으로써 용융하는 것 같은 재료로 하는 것이 바람직하다. 구체적인 재료로서는, 예를 들면 나일론, 강화 유리, 강화 플라스틱, 실리콘 고무, 실리콘 프로테제 등을 사용할 수 있다.
밀폐 용기(20) 내에는 도 3 및 도 6에 나타내는 바와 같이 상기와 마찬가지의 생체 재료에 의해 형성된 복수의 격벽(23)이 좌우 방향으로 적당한 간격을 두고 설치되어 있다.
각 격벽(23)에는 복수의 작은 구멍(24)이 미리 정한 배치로 또는 랜덤하게 설치되어 있다.
밀폐 용기(20) 내는 각 격벽(23)에 의해 복수의 셀(25)로 구획되어 있다.
각 격벽(23)에 형성한 복수의 작은 구멍(24)은 각 셀(25, 25) 간의 피배양물(A)이나 배양액(B)의 이동을 허용함과 아울러, 어느 하나의 작은 구멍(24)을 삽입 통과하는 후술하는 세관(23a~26a)을 밀폐 용기(20) 내의 미리 정한 위치에 유지하는 작용을 갖고 있다. 각 격벽(23)에 형성하는 복수의 작은 구멍(24)의 형상이나 치수는 적당히 변경 가능하며, 또한 격벽(23)에 의해 각 셀(25, 25) 간의 피배양물(A)이나 배양액(B)의 이동을 차단하는 경우도 있다.
밀폐 용기(20)에는 4개의 관(26~29)이 길이 방향으로 관통하도록 해서 설치되어 있다.
제 2 실시형태에 있어서는 각 관(26~29)은 도 3에 나타내는 바와 같이 밀폐 용기(20)의 양측단의 반구부(20b)를 기밀 및 액밀하게 관통하는 대경관(26a~29a)과, 밀폐 용기(20) 내에 있어서 양단부가 서로 묶여서 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이 고무 등의 신축성 재료에 의해 형성된 접속관(30)으로 대경관(26a~29a)에 접속된 복수의 소경관(26b~29b)으로 이루어져 있다.
이 소경관(26b~29b)의 외주면에 제 1 실시형태에 있어서의 관(3, 4, 5)에 설치되어 있는 것과 마찬가지의 미소 구멍(도시 생략)이 형성되어 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이 복수의 소경관(26b~29b)의 단부끼리를 묶은 부분의 상호간 및 접속관(30)과의 사이에는 실링재(31)를 개재시켜 접합부의 기밀성 및 액친밀성을 유지하도록 하는 것이 바람직하다.
각 소경관(26b~29b)은 각 격벽(23) 중 어느 하나의 작은 구멍(24)을 삽입 통과함으로써 밀폐 용기(20) 내의 미리 정한 위치에 유지되어 서로 얽히거나 응집하거나 하는 일이 없도록 되어 있다.
도시는 생력되어 있지만 4개의 관(26~29) 중 3개, 예를 들면 관(26, 28, 29)의 양단은 제 1 실시형태에 있어서의 관(3 또는 5)에 접속된 배양액 공급 장치(6 또는 7)와 마찬가지의 배양액 공급 장치(도시 생략)에 접속되고, 나머지의 관(27)의 일단은 제 1 실시형태에 있어서의 관(4)에 접속된 배설 장치(8)와 마찬가지의 배설 장치(도시 생략)에 접속되고, 또한 관(27)의 타단은 제 1 실시형태에 있어서의 마개체(15)와 마찬가지의 마개체(도시 생략)가 압감(壓嵌)되어 폐쇄되어 있다.
따라서, 이 예에서는 관(26, 28, 29)은 배양액 공급관을 이루고, 관(27)은 배설관을 이루고 있다.
또한, 밀폐 용기(20) 내에서 세포가 생착하기 쉽게 하거나 관(26, 27, 28, 29) 내에 혈전 등이 쌓이는 것을 방지하거나 하기 위해 밀폐 용기(20) 내에 생착용의 섬유를 봉입하거나, 밀폐 용기(20)의 내면이나 격벽(23)의 표면 등에 미소 섬유를 식모하거나 또는 그들의 표면을 세포가 생착하기 쉬운 재료에 의해 코팅하거나 또는 관(26, 27, 28, 29) 내를 세포가 생착하기 어려운 재료로 코팅하거나 하는 것이 바람직하다.
이어서, 본 발명의 배양 장치의 제 2 실시형태를 사용하여 실시되는 본 발명의 배양 방법의 실시 요령의 예에 대해서 설명한다.
도 2~도 4에 나타내는 상태로부터 밀폐 덮개(22)를 밀폐 용기(20)의 투입구(21)로부터 분리하여 투입구(21)를 개방하고, 거기에서 피배양물(A)을 밀폐 용기(20) 내에 투입하고, 그 후 밀폐 덮개(22)를 투입구(21)에 장착하여 투입구(21)를 밀폐한다.
이어서, 관(26, 28, 29)의 양단을 배양액 공급 장치에 접속하고, 관(27)의 일단을 배설 장치에 접속하고, 또한 관(27)의 타단에 마개체를 압감하여 그 단부를 폐쇄한다.
이 상태로 밀폐 용기(20)와, 그것에 접속된 관(26~29)을 동물의 생체(도시 생략) 내에 매설한다.
이어서, 각 배양액 공급 장치에 있어서의 펌프(도 1에 있어서의 펌프(10) 참조)를 작동시켜서 관(26, 28, 29)에 상술한 것과 마찬가지의 배양액(B)을 순환시킨다.
각 관(26, 28, 29)에 순환시키는 배양액(B)은 동일한 것으로 할 수도 있고, 서로 상이한 종류의 것으로 할 수도 있다.
이렇게 해서 배양액 공급관인 각 관(26, 28, 29)에 배양액(B)을 순환시키면서 배설관인 관(27)에 있어서의 소경관(27b)의 미소 구멍을 통해 소경관(27b) 내에 침투해 온 피배양물(A)의 노폐물(C)을 대경관(27a)을 통해 밀폐 용기(20) 외로 배출함으로써 제 1 실시형태에 있어서의 것과 마찬가지로 밀폐 용기(20) 내에 있어서 노폐물(C)이 피배양물(A)에 체류하는 일 없이 피배양물(A)을 장기에 걸쳐 효율 좋게 입체 배양할 수 있다.
또한, 이 배양 방법에 의하면 밀폐 용기(20)를 생체 내에 매설하고, 그 중의 피배양물(A)을 입체 배양할 수 있으므로 온도 등의 환경을 생체와 동일하게 유지할 수 있다.
배양 작업 종료 후에는, 예를 들면 관(26)을 생체의 동맥, 관(28)을 동일하게 문맥, 관(29)을 동일하게 담관, 관(27)을 동일하게 간정맥에 문합하고(피배양물(A)을 간세포로 했을 경우), 밀폐 용기(20)를 그대로 생체 내에 남겨 놓아 배양한 세포를 그대로 생체의 일부로 할 수 있다.
이 경우에 밀폐 용기(20)를 생체 내에 매설하여 일정 시간 경과함으로써 용융하는 것 같은 재료에 의해 형성해 두면 밀폐 용기(20)를 생체로부터 인출할 필요가 없어진다.
또한, 관(26~29)의 개수, 각 관(26~29)에 있어서의 대경관(26a~29a)에 대한 소경관(26b~29b)의 개수 및 직경, 그 분기의 방법, 그들의 배치 등은 배양하고자 하는 피배양물(A)의 종류나 이식처의 상황 등에 따라 다양하게 변화시켜서 실시할 수 있다.
본 발명은 상기 실시형태에만 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위를 일탈하는 일 없이, 예를 들면 다음과 같은 수많이 변형한 실시형태로의 실시가 가능하다.
(1) 배양액 공급관(3 또는 5)의 일단을 폐쇄하고, 타단으로부터 배양액(B)을 밀폐 용기 내에 공급하도록 한다.
(2) 관(3, 5) 중 어느 한쪽을 생략하고, 그것에 따라 그것에 접속되어 있는 배양액 공급 장치(6, 7) 중 어느 한쪽도 생략한다.
(3) 관(3, 5) 중 어느 한쪽을 림프관으로 한다.
(4) 관(3)을 혈관, 관(4)을 배설관, 관(5)을 림프관으로 한다.
(5) 배설관(4)을 1개로 하고, 배양액 공급관(3, 5)을 복수로 해서 그 레이아웃을 여러 가지 변경함으로써 피배양물(A)을 복잡한 혈관 주행이나 혈류와 담즙의 흐름이라는 생체 내에서의 여러 가지의 장기에 근사한 복잡한 구조를 재현하면서 3차원적으로 배양한다.
(6) 각 관(3, 4, 5)의 방향을 서로 상이하게 해서 밀폐 용기(2)에 설치한다.
A: 피배양물 B: 배양액
C: 노폐물 1: 투입구
1a: 밀폐 덮개 2: 밀폐 용기
3: 관(배양액 공급관) 4: 관(배설관)
5: 관(배양액 공급관) 6, 7: 배양액 공급 장치
8: 배설 장치 9: 배양액 순환로
9a: 급액관 9b: 배액관
10: 펌프 11: 컨트롤 박스
12: 액체 저장소 13: 노폐물 수용 용기
14: 송급관 15: 마개체
20: 밀폐 용기 20a: 원통부
20b: 반구부 21: 투입구
22: 밀폐 덮개 23: 격벽
24: 작은 구멍 25: 셀
26, 28, 29: 관(배양액 공급관) 27: 관(배설관)
26a~29a: 대경관 26b~29b: 소경관
30: 접속관 31: 실링재

Claims (10)

  1. 피배양물을 투입하는 밀폐 가능한 투입구를 갖고, 또한 상기 피배양물을 수용할 수 있는 밀폐 용기와,
    상기 밀폐 용기 내에 설치되고, 또한 외주면에 미소 구멍이 형성된 복수의 관과,
    상기 복수의 관 중 적어도 1개의 관에 접속되고, 또한 상기 관에 배양액을 공급 또는 순환시킴으로써 상기 관을 배양액 공급관으로 하는 배양액 공급 장치와,
    상기 복수의 관 중 상기 배양액 공급관을 제외하는 다른 관 중 적어도 1개의 관에 접속되어 상기 관의 미소 구멍을 통해 상기 피배양물로부터 상기 관내에 침투해 온 노폐물을 상기 밀폐 용기 외로 배출함으로써 상기 관을 배설관으로 하는 배설 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀폐 용기를 분해 가능한 것으로 한 배양 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀폐 용기를 캡슐상의 것으로 한 배양 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀폐 용기 내에 있어서의 상기 관 중 어느 하나의 적어도 일부를 반투막으로 이루어지는 것으로 한 것을 특징으로 하는 배양 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀폐 용기 내에 있어서의 상기 관 중 어느 하나의 적어도 일부를 유약을 칠하지 않은 통체로 이루어지는 것으로 한 것을 특징으로 하는 배양 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배양액 공급 장치가,
    상기 배양액 공급관의 양단에 접속되고, 또한 상기 배양액 공급관에 배양액을 순환시키는 배양액 순환로와,
    상기 배양액 순환로에 설치되고, 또한 배양액을 순환시키는 펌프와,
    상기 배양액 순환로에 설치되고, 또한 순환하는 배양액을 컨트롤하는 컨트롤 박스를 구비하는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀폐 용기의 적어도 일부를 투명 재료로 이루어지는 것으로 한 것을 특징으로 하는 배양 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항, 또는 제 2 항을 인용하는 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 하나에 기재된 배양 장치를 사용하여 상기 밀폐 용기 내에 피배양물을 수용한 상태로 상기 배양액 공급 장치에 의해 배양액을 상기 배양액 공급관을 통해 상기 밀폐 용기 내에 공급하고, 또한 상기 피배양물의 노폐물을 상기 배설관 및 배설 장치를 통해 상기 밀폐 용기 외로 배출함으로써 상기 밀폐 용기 내에 있어서 상기 피배양물을 3차원적으로 배양하고, 배양 작업 종료 후에 상기 밀폐 용기를 분해함으로써 상기 피배양물과 관을 일체로서 상기 밀폐 용기로부터 인출하는 것을 특징으로 하는 배양 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 3 항, 또는 제 3 항을 인용하는 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 하나에 기재된 배양 장치를 사용하여 상기 피배양물을 수용한 상기 밀폐 용기를 생체 내에 매설하고, 또한 상기 배양액 공급 장치와 배설 장치를 생체 외에 배치한 상태로 상기 배양액 공급 장치에 의해 배양액을 상기 배양액 공급관을 통해 상기 밀폐 용기 내에 공급하고, 또한 상기 피배양물의 노폐물을 상기 배설관 및 배설 장치를 통해 상기 밀폐 용기 외로 배출함으로써 상기 밀폐 용기 내에 있어서 상기 피배양물을 3차원적으로 배양하는 것을 특징으로 하는 배양 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 기재된 배양 방법에 의해 배양된 피배양물과 관의 일체물로 이루어지는 배양 장기.
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