WO2019106996A1 - 免疫隔離デバイス - Google Patents

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優史 丸山
正樹 松森
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Definitions

  • Patent Document 2 As a method of supplying oxygen into the device, a method using an electrochemical reaction in the body (Patent Document 2) is known, but there is a problem such as an increase in the volume of a device to be implanted. Furthermore, a method of supplying gaseous oxygen into the device through an oxygen permeable membrane (Patent Document 3), and a method of supplying oxygen by containing an oxygen sustained release material in an oxygen permeable material (Patent Document 4) ) Is known, but coexistence with the solution of other problems is not easy.
  • the volume change of the oxygen supply mechanism 20 by the introduction and exhaust of the gas can be detected by the liquid in the immune isolation device 1.
  • a hemostatic material such as Hydrofit (registered trademark), a fluorine-containing adhesive, a polyethylene glycol-containing adhesive, a cyanoacrylate-based adhesive such as Histoacryl (registered trademark), or Polydimethylsiloxane (PDMS), styrene-isobutylene block copolymer (SIB), styrene-isobutylene-styrene block copolymer (SIBS), nylon, polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP) and polycarbonate (PC) and the like
  • the adhesive etc. which contain any 1 type selected from the group which consists of the derivative of, etc. are mentioned.
  • Example 3 A porous PTFE membrane provided with a hydrophilic layer consisting of a laminate of polymethacrylic acid-polymethacrylate copolymer fiber sheet as an immunoisolation membrane, a cross-linked gelatin bead as a three-dimensional cell support, and air as an oxygen supply mechanism are externally supplied.
  • An immuno-isolation device was manufactured comprising a PDMS bag that can change its volume and using a SIBS as a biocompatible adhesive to seal the three-dimensional cell support and oxygenation mechanism.

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Abstract

多孔質膜を免疫隔離膜として用いる免疫隔離デバイスにおいて、デバイス表面での線維化、細胞への酸素供給不足、及び細胞の偏りという従来の問題を解決することを目的とする。 移植向けの免疫隔離デバイス1であって、免疫隔離膜10と、免疫隔離膜10の内側に物理的な封止もしくは生体適合性接着剤又はそれらの組合せによって密封された酸素供給機構20及び3次元細胞支持体30とを備え、免疫隔離膜10は、外表面に親水層を備える多孔質膜であり、酸素供給機構20は、3次元細胞支持体30に支持される細胞40に対し酸素透過膜21を介して酸素を供給可能としたことを特徴とする。

Description

免疫隔離デバイス
 本発明は、免疫隔離デバイスに関する。
 内分泌系の細胞やパラクライン効果を示す細胞の移植による再生医療では、免疫細胞による治療用細胞の攻撃の抑制や低い細胞定着率が課題となる。また、iPS細胞由来の細胞を用いる場合はガン化リスクが課題となる。このような背景に対し、多孔質膜を免疫隔離膜として用いてカプセル化した細胞を移植する手法が開発されている(非特許文献1)。例えば、多孔質膜からなる袋状の免疫隔離デバイスに細胞懸濁液を導入する方法(特許文献1)が知られているが、デバイス表面が線維化し易く、また、細胞への酸素供給が困難であったり、細胞の分布が偏り易い等の課題がある。デバイス内に酸素を供給する手法として、体内での電気化学反応を用いる方法(特許文献2)が知られているが、移植するデバイス体積が大きくなる等の課題がある。さらに、デバイス内に酸素透過膜を介して気体状の酸素を供給する方法(特許文献3)や、酸素徐放性材料を酸素透過性材料内に含有させて酸素を供給する方法(特許文献4)が知られているが、他の課題の解決との両立は容易ではない。
Rev. Diabet. Stud. 2014, 11, 84-101.
米国特許第8278106号明細書 米国特許出願公開第2003/0087427号明細書 米国特許第8784389号明細書 米国特許出願公開第2012/0114729号明細書
 そこで本発明は、多孔質膜を免疫隔離膜として用いる免疫隔離デバイスにおいて、デバイス表面での線維化、細胞への酸素供給不足、及び細胞の偏りという従来の問題を解決することを目的とする。
 上記課題を解決するため、本発明は、移植向けの免疫隔離デバイスであって、免疫隔離膜と、前記免疫隔離膜の内側に物理的な封止もしくは生体適合性接着剤又はそれらの組合せによって密封された酸素供給機構及び3次元細胞支持体とを備え、前記免疫隔離膜は、外表面に親水層を備える多孔質膜であり、前記酸素供給機構は、前記3次元細胞支持体に支持される細胞に対し酸素透過膜を介して酸素を供給可能としたことを特徴とする。
 本明細書は本願の優先権の基礎となる日本国特許出願番号2017-230247号の開示内容を包含する。
 本発明により、免疫隔離デバイスにおける、デバイス表面での線維化抑制、酸素供給による細胞生存率の向上、細胞の偏り抑制による細胞への酸素供給の均一化や細胞機能発現の均一化を図ることができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の一実施形態に係る免疫隔離デバイスの模式図である。 免疫隔離膜の模式図である。 本発明の一実施形態における酸素供給機構の模式図である。 ビーズ状の3次元細胞支持体を用いた免疫隔離デバイスの製造過程を示す模式図である。 スポンジ状の3次元細胞支持体を用いた免疫隔離デバイスの製造過程を示す模式図である。 体積変化し得る酸素供給機構と3次元細胞支持体を併用することで得られる相乗効果を説明するための模式図である。 細胞入り免疫隔離デバイス内の溶液を交換する方法を示す模式図である。
 以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の具体的な実施形態を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更及び修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
 図1に示すように、本実施形態に係る免疫隔離デバイス1は、移植向けであり、免疫隔離膜10と、免疫隔離膜10の内側に密封された酸素供給機構20及び3次元細胞支持体30とを備える。
 この免疫隔離デバイス1における3次元細胞支持体30に対して細胞40を導入し、免疫隔離膜10の内側に、培地等の、細胞が生存可能な溶液Sを充填したもの(以下、「細胞入り免疫隔離デバイス」という)を、マウス、ラット、ウサギ、イヌ、ネコ、ブタ、ヤギ、ウシ、ウマ、サル等の非ヒト動物又はヒトに対して移植することができる。酸素供給機構20は、酸素透過膜21を介して、3次元細胞支持体30に支持される細胞40に対し酸素を供給可能とされている。
 免疫隔離デバイス1において、免疫隔離膜10は、移植細胞を移植先の免疫細胞から隔離する一方で、体液からの栄養・液性因子の取り込みや移植細胞の代謝物・液性因子の体液への流入を阻害しない必要がある。このような要求を満たすために、免疫細胞が通過できずに溶質が通過できる細孔径を有し、外表面に親水層を備える多孔質膜を免疫隔離膜10として用いる。必ずしも均一の細孔径の細孔を備える必要はなく、目安程度であるが、望ましい細孔径は一般に0.2μm~0.8μm程度である。
 免疫隔離膜10の素材としては、生体非吸収性で生体適合性が高い必要がある。生体適合性の低い素材を移植すると異物反応(foreign body response)により炎症、線維化が進行し、細胞移植による治療には望ましくない。適切な細孔構造を有し生体適合性が期待できる多孔質膜としては、多孔質PTFE(ePTFE)やエレクトロスパンPTFE等のフッ素樹脂製の多孔質膜が挙げられる。
 しかし、PTFE等のフッ素樹脂は、短期的な生体適合性は高い一方で、長期的な生体適合性は必ずしも高くない。そこで、より生体適合性が高い親水性化合物でフッ素樹脂製の多孔質膜に親水層を形成することが好ましい。親水層を形成する方法としては、親水性化合物を共有結合を介さずに多孔質膜の表面に吸着又は固定させる物理的手段と、多孔質膜の表面に共有結合を介して親水性化合物を導入し、表面修飾を行う化学的手段とが挙げられる。このような親水層は、生体適合性の向上だけでなく、血管新生作用の増大等の作用を有していても構わない。
 まず、物理的手段に関しては、図2の(a)に示すような、コーティングにより多孔質膜11の表面に親水性化合物12を固定させる方法や、図2の(c)に示すような、ラミネート、親水性繊維が共存したエレクトロスピニング等により多孔質膜11の表面に親水性化合物12を含む層を積層させる方法等が考えられる。このようにして形成する親水層のための親水性化合物としては、Tween20(商品名)、Tween80(商品名)等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、コラーゲン、ゼラチン、セルロース、アガロース、アルギン酸、キトサン、親水化ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリ(2-メトキシエチルアクリレート(PMEA)及び2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンポリマー(PMPC)並びにそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、誘導体としては、上記の各化合物をエステル化やアミド化等により修飾した化合物、構造の一部を加水分解やアミノリシス等により置換した化合物、あるいは上記の各化合物を成分として含む共重合体等が挙げられる。
 一方、化学的手段に関して、フッ素樹脂は、その化学的な安定性から表面処理方法が非常に限られている。Na処理やOプラズマ処理、スパッタリング処理等によってフッ素樹脂上に反応点を作り出す方法では、反応点の数が少なく表面修飾効率が低いこと、強度が低下する可能性があること、フッ素樹脂の表面が荒れてしまうため逆に炎症を誘発し易くなるリスクがあること等から適さない場合がある。これらに対し、低線量の電子線やγ線の処理によってフッ素樹脂上にラジカル反応点を作り出す方法は、表面修飾効率、強度、表面粗さの観点から好ましく用いられる。化学的手段による表面処理では、処理によってできた反応点に対し、親水性化合物(親水性モノマー等も含む)を作用させることで、図2の(b)に示すように、親水性化合物12が共有結合13を介して導入された表面が得られる。また、1段階での反応に限らず、親水性表面のための前駆体を導入した後に親水性化合物に変換する手法や、開始剤を導入した後に別のモノマ-を作用させることでポリマーを導入する手法等が適用可能である。このようにして形成する親水層のための親水性化合物としては、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリ(2-メトキシエチルアクリレート)(PMEA)、2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンポリマー(PMPC)、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、アガロース、アルギン酸、ポリペプチド及び糖類並びにそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、誘導体としては、上記の各化合物をエステル化やアミド化等により修飾した化合物、構造の一部を加水分解やアミノリシス等により置換した化合物、あるいは上記の各化合物を成分として含む共重合体等が挙げられる。
 免疫隔離膜10は、薄いほど物質拡散の観点から有利であるが、強度・信頼性が低下する場合がある。これを解決するために、免疫隔離膜10をサポート材と併用しても良い。サポート材とは細孔径が大きく物質拡散を阻害しない一方で、強度が十分にあり免疫隔離膜10の強度を増大する多孔質膜等である。例えば、細孔径が10μm以上のPTFE多孔質膜等がこれに該当する。
 免疫隔離膜10は、表面に薬物を吸着させておくことで、移植後に薬物を徐放させることが可能となる。抗酸化作用、抗炎症作用、血管新生作用等を持つ薬物の徐放が効果的である。
 親水層のないPTFE等のフッ素樹脂製の多孔質膜は、疎水性が非常に高いため空気中で細孔が空気に置換され易いが、親水層を備える場合は空気中でも細孔中に水が保持され易く移植前に細孔が閉塞するリスクを抑制する効果も期待できる。
 本実施形態に係る免疫隔離デバイス1において、酸素供給機構20は、細胞40への長期的な酸素供給を担う。酸素供給機構20は、細胞を導入した免疫隔離デバイス1を皮下のような血管が少なく酸素分圧が低い部位に移植する場合に特に必要となる。酸素供給機構20は、酸素分圧が高い酸素源から酸素分圧の低い免疫隔離デバイス1内に酸素透過膜21を介して酸素を拡散させることで細胞40に酸素を供給する。
 酸素供給機構20が用いる酸素源は、気体状酸素、酸素徐放性材料、予め酸素を吸着させておいた酸素吸着材等を用いることができる。酸素源を免疫隔離デバイス1内に入れた状態で交換時期まで使用しても構わないし、定期的に外部から酸素源を供給しても構わない。
 例えば、気体状酸素の場合、図3に示すように、免疫隔離デバイス1の外部から流路を用いて酸素透過膜21を備える酸素供給機構の内部に酸素を含む気体を供給することができる。この場合、外部からの気体の供給によって、酸素透過膜21を膨張させることもできるし(図3の(a))、膨張させないこともできる(図3の(b))。また、図3の(a)に示すように、酸素を含む気体を供給する1本の流路22を備え、酸素透過膜21を介して酸素を供給した後に生成される低酸素気体を同じ流路22を通じて回収しても良いし、あるいは、図3の(b)に示すように、2本の流路22a、22bを設け、それぞれの流路を使用して酸素を含む気体の供給と低酸素気体の回収とを行っても良い。
 酸素透過膜21は、酸素透過性の観点から、酸素透過係数が大きく、厚みが薄く、表面積が大きいほど有利である。酸素透過係数が大きい素材としては、ポリジメチルシロキサン又はその共重合体等が挙げられる。酸素透過膜21の厚みは、透過速度と信頼性の観点から、10μm~1mm程度であることが好ましい。酸素透過膜21の強度増大のために、多孔質性のサポート材等を併用しても良い。
 本実施形態に係る免疫隔離デバイス1において、3次元細胞支持体30は細胞40の分布の制御に用いる。
 従来のように接着性の細胞懸濁液やオルガノイドの懸濁液を袋状のデバイス内に導入する場合、初期の細胞分布の制御、細胞が接着するまでの細胞の移動の制御、接着した細胞の移動の制御が困難であり、細胞の分布に偏りが発生し易い。また、非接着性の細胞の場合にはデバイス中を常に細胞が浮遊するため移植後にも偏りが発生する。このように、特別の工夫のない場合には細胞の偏りが発生し易く、栄養や酸素の供給不足、細胞間相互作用の不均一等が発生し、十分な効果が得られない。この問題は、特に細胞数が多く高密度に細胞を充填する必要がある場合に顕在化する。
 これに対し、本実施形態では、細胞40の分布の制御のために3次元細胞支持体30を用いる。3次元細胞支持体30の形態としては、ビーズ状、ファイバー状、メッシュ状、不織布状、スポンジ状の形態が適用可能である。このような空隙率の高い3次元細胞支持体30を用いることで、細胞40の均一な分布や、液体の流れに乗った細胞40の移動の抑制を実現することができる。なお、3次元細胞支持体30としてハイドロゲルを用いることもできるが、上記のような空隙率の高い3次元細胞支持体30と比較すると一般に物質拡散が遅いため、細孔径を十分に大きくする必要がある。
 例えば、図4に示すように、ビーズ状の3次元細胞支持体30を用いる場合、ビーズ状の3次元細胞支持体30に細胞40を接着させ、必要に応じてビーズを用いた旋回培養等によって細胞40の拡大培養や分化、成熟化等を実施した後に、細胞40が接着した状態のビーズ状の3次元細胞支持体30を回収して酸素供給機構20が密封された免疫隔離膜10内に導入することで、簡便に均一に細胞40を高密度充填することが可能である。
 また、例えば、図5に示すように、メッシュ状、不織布状又はスポンジ状の3次元細胞支持体30を用いる場合、3次元細胞支持体30を備えるディッシュやフラスコ内に細胞40を均一に播種し接着させ、必要に応じて拡大培養や分化、成熟化等を実施した後に、細胞40が接着した状態の3次元細胞支持体30を回収し酸素供給機構20が密封された免疫隔離膜10内に導入することで、簡便に均一に細胞を高密度充填することが可能である。
 ファイバー状の3次元細胞支持体への細胞接着や、3次元細胞支持体としての多孔質性の中空ファイバー内への細胞充填も同様にして細胞の分布制御に効果的である。
 図4及び図5に示すように3次元細胞支持体30への細胞40の接着を免疫隔離膜10の外部で行うこともできるが、細胞40を含まない3次元細胞支持体30が予め免疫隔離膜10内に密封されている状態に対して、免疫隔離膜10内に細胞懸濁液を導入することで細胞入り免疫隔離デバイスを得ることもできる。
 使用する3次元細胞支持体30の空隙率や比表面積等は、対象となる細胞40の種類や細胞数によって適切な範囲が異なる。また、3次元細胞支持体30の材質、弾性率、曲率や、3次元細胞支持体30が繊維状である場合は直径、表面官能基の種類等によって細胞の形態やフェノタイプが影響を受けることがあるため、高い効果を得るためには、3次元細胞支持体30の形態、性状は適宜設定される。
 3次元細胞支持体30の素材としては、細胞を支持可能な素材であれば良く特に限定されるものではないが、具体例として、セルロース、架橋アガロース、キトサン、等の多糖類、架橋ゼラチン等のポリペプチド類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリ乳酸等の樹脂類、シリコーン樹脂、ポリイソブチレン含有ゴム、スチレン-イソブチレンブロック共重合体(SIB)、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合体(SIBS)のような軟質樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)のようなフッ素系樹脂、シリカのような金属酸化物、チタンのような金属及びポリエチレングリコールゲルのようなハイドロゲル並びにそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の素材等を挙げることができる。なお、上記誘導体としては、上記の各素材をエステル化やアミド化等により修飾したもの、構造の一部を加水分解やアミノリシス等により置換した素材、あるいは上記の各素材を成分として含む共重合体等が挙げられる。また、3次元細胞支持体30の表面は修飾されていても構わない。3次元細胞支持体30の表面修飾は、単純な親水化や電荷付与だけでなく、接着因子や成長因子、細胞外マトリクス(ECM)等による修飾でも構わない。なお、ポリ乳酸のような生分解性の素材を用いることも可能であるが、その場合は、3次元細胞支持体30の分解と細胞40からのECM分泌による足場の自発的な形成とが平行して進行する条件、もしくは3次元細胞支持体30が完全に分解する前に免疫隔離デバイス自体を交換するような条件下で用いることが望ましい。
 3次元細胞支持体30は、免疫隔離デバイス1内で固定されていなくても良いが、位置が固定もしくは半固定される状態で用いても良い。具体的には、接着剤、ボルト、ピン等による固定でも構わないし、袋状の固定具の中に3次元細胞支持体30を入れることによる半固定でも構わない。3次元細胞支持体30として、ビーズ状や小型のプレート等の小さく動き易い形状のものを用いる際には、特に固定もしくは半固定が細胞分布の制御や酸素供給機構20との距離の一定化のために重要となる。例えば、ビーズ状又はプレート状の3次元細胞支持体30を平坦な袋状の固定具に入れることで一定の細胞分布を保つことができる。
 本実施形態に係る免疫隔離デバイスにおいては、各構成要素、例えば酸素供給機構20と3次元細胞支持体30とを適切に組み合わせることで、相乗効果を得ることもできる。
 例えば、酸素供給機構が備える酸素透過膜の表面に酸素透過性の素材を用いて3次元構造を作り、これを3次元細胞支持体として細胞の接着に活用することができる。この場合、酸素透過性の3次元構造が、3次元細胞支持体として細胞の分布制御に寄与するだけでなく、細胞への酸素の拡散経路の一部としても機能する。このような3次元細胞支持体を介した酸素供給は、酸素供給機構と3次元細胞支持体の併用によって可能となる相乗的な効果の1つである。
 また、例えば、図6に示すように、酸素供給機構20が気体の導入によって膨張可能であるような場合、気体の導入と排気による酸素供給機構20の体積変化を、免疫隔離デバイス1内の液体の撹拌に利用することができる。3次元細胞支持体30を備えない場合は、このような液体の撹拌は細胞40の分布の偏りを誘起するリスクが高いが、3次元細胞支持体30を備える場合は細胞40の分布に悪影響を与えることなく効率的に免疫隔離デバイス1内の液撹拌を行うことが可能となる。このような液撹拌による効率的な酸素供給は、酸素供給機構20と3次元細胞支持体30の併用によって可能となる相乗的な効果の1つである。
 本実施形態に係る免疫隔離デバイス1は、酸素供給機構20及び3次元細胞支持体30が、物理的な封止もしくは生体適合性接着剤又はそれらの組み合わせによって免疫隔離膜10の内側に密封される。ここで物理的な封止とは、例えば熱融着や折り込み、枠のはめ込み等による封止をいう。また、生体適合性接着剤とは、例えば生体適合性の熱可塑性樹脂や医療機器用接着剤、手術用接着剤、止血剤等を指す。このような生体適合性接着剤の例として、Hydrofit(登録商標)のような止血材、含フッ素接着剤、含ポリエチレングリコール接着剤、Histoacryl(登録商標)のようなシアノアクリレート系接着剤、あるいは、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、スチレン-イソブチレンブロック共重合体(SIB)、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合体(SIBS)、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)及びポリカーボネート(PC)並びにそれらの誘導体からなる群より選択されるいずれか1種を含む接着剤等が挙げられる。なお、上記誘導体としては、上記の各接着剤をエステル化やアミド化等により修飾したもの、構造の一部を加水分解やアミノリシス等により置換した接着剤、あるいは上記の各接着剤を成分として含む共重合体等が挙げられる。熱融着等の物理的な封止により密封する場合、全体もしくは局所の加熱が必要になるが、加熱するためにはオーブン、ヒートシーラー、超音波溶着機等を用いることができる。オーブンによる全体加熱は、条件によっては乾燥加熱滅菌を兼ねることができる。
 本実施形態に係る免疫隔離デバイス1への細胞40の導入は、3次元細胞支持体30が予め密封された状態の免疫隔離デバイス1に細胞懸濁液を導入することで実施しても良いが、3次元細胞支持体30によって細胞40が支持された状態のものを免疫隔離膜10の内部に密封することで実施しても良い。また、3次元細胞支持体30に加えて、酸素供給機構20の全体もしくは一部とともに予め高酸素状態で培養したものを免疫隔離膜10の内部に密封し、細胞入り免疫隔離デバイスを得ても良い。
 本実施形態に係る細胞入り免疫隔離デバイスは、免疫隔離膜の内側に含む溶液とは別の溶液に浸漬することにより、細胞入り免疫隔離デバイス内の溶液を交換することができる。すなわち、免疫隔離デバイス1は、多孔質膜による高い物質透過性を備え、また、細胞40が3次元細胞支持体30によって支持されていることから、細胞40を導入した状態でのバッファ交換が容易である。一般に移植用細胞は、培養に用いる培地から移植用の溶液へのバッファ交換のために遠心分離や透析のような煩雑な操作を要する。一方、本実施形態の免疫隔離デバイス1は、図7に示すように、細胞40の導入を培養用の培地S1のまま実施した後に免疫隔離デバイス1を移植用の溶液S2に浸漬させることで細胞40の分布に影響することなくバッファ交換することができるため、操作性が高い。これは、本実施形態に係る免疫隔離デバイス1の構成要素のうち、多孔質膜である免疫隔離膜10と3次元細胞支持体30を組み合わせることで得られる相乗効果である。
 細胞入り免疫隔離デバイスは、そのまま移植しても良いし、何らかの覆い等に入れた状態で移植した後に覆いを取り除いて設置しても良い。また、移植する先はヒトでも構わないし、ヒト以外の霊長類でも構わないし、哺乳類全般でも構わないし、動物全般でも構わない。移植先の部位は皮下や腹腔内等が考えられるがこれらに限定されない。また、移植後、一定期間経過後に取り出しても良いし、取り出さなくても良い。
(実施例1)
 免疫隔離膜としてTween80コーティングを親水層として備える多孔質PTFE膜と、3次元細胞支持体としてセルロース不織布と、酸素供給機構として気体状酸素が封入されたPDMSチューブとを備え、生体適合性接着剤としてHydrofit(登録商標)を用いて3次元細胞支持体及び酸素供給機構を密封した免疫隔離デバイスを製造した。
 具体的には、免疫隔離膜上に、セルロース不織布を巻きつけたPDMSチューブを置き、Hydrofit(登録商標)を用いて免疫隔離膜の辺を接着することで、内側に3次元細胞支持体と酸素供給機構とが密封された免疫隔離デバイスを得た。
(実施例2)
 免疫隔離膜としてPMEAグラフトを親水層として備える多孔質PTFE膜と、3次元細胞支持体としてコラーゲンコートされた薄いプレート上のPDMS多孔質体と、酸素供給機構として空気が外部から供給されて体積変化し得るPDMSバッグとを備え、生体適合性接着剤としてSIBSを用いて3次元細胞支持体及び酸素供給機構を密封した免疫隔離デバイスを製造した。
 まず、SIBSを用いた接着によって袋状に成形された免疫隔離膜にPMEAグラフトの親水層を形成した後に、PDMS多孔質体とPDMSバッグを一体化させたものを導入し、最後に袋状の免疫隔離膜の口を折り込んで物理的に封止することにより、内側に3次元細胞支持体と酸素供給機構とが密封された免疫隔離デバイスを得た。
(実施例3)
 免疫隔離膜としてポリメタクリル酸-ポリメタクリレート共重合体繊維シートのラミネートからなる親水層を備える多孔質PTFE膜と、3次元細胞支持体として架橋ゼラチンビーズと、酸素供給機構として空気が外部から供給されて体積変化し得るPDMSバッグとを備え、生体適合性接着剤としてSIBSを用いて3次元細胞支持体及び酸素供給機構を密封した免疫隔離デバイスを製造した。
 まず、ポリメタクリル酸-ポリメタクリレート共重合体繊維シートをラミネートした免疫隔離膜を、SIBSを用いた接着によって袋状に成形し、その中にネット状の袋に保持した架橋ゼラチンビーズとPDMSバッグを導入し、最後に袋状の免疫隔離膜の口を折り込んで物理的に封止することで、内側に3次元細胞支持体と酸素供給機構とが密封された免疫隔離デバイスを得た。
(実施例4)
 免疫隔離デバイスにおける細胞導入の方法に関して検討した。
 予め3次元細胞支持体が密封された状態の免疫隔離デバイスに、実質肝細胞の細胞懸濁液を導入し、その後に導入口を封止した(後播種方式)。一方、予め3次元細胞支持体に実質肝細胞を接着させたものを免疫隔離デバイスに導入し、口を封止して密封した(先播種方式)。2時間インキュベートした後に、3次元細胞支持体を取り出し細胞を観察したところ、後播種方式及び先播種方式のいずれも3次元細胞支持体に細胞が支持されていた。特に、先播種方式の方が細胞の分布がより均一であり、かつ3次元細胞支持体に定着した細胞の割合も多かった。
 次に、先播種方式で製造した細胞入り免疫隔離デバイスを、培地中で2日間インキュベートすることでin vitroでの細胞の維持率について検討した。その結果、2日間インキュベーション後の細胞生存率は90%と十分に高い値であった。また、細胞入り免疫隔離デバイスをハンクス液に浸漬することで細胞入り免疫隔離デバイス内の培地がハンクス液に置換されることが確認された。
(比較例1)
 3次元細胞支持体を備えない免疫隔離デバイスを製造し、その性能について検討した。具体的には、3次元細胞支持体を含まない以外は上記実施例2と同様にして免疫隔離デバイスを製造した。この免疫隔離デバイスに実質肝細胞の細胞懸濁液を導入し、導入口を封止し、培地中で2日間インキュベートした。
 その結果、2日間で細胞がデバイス下部に偏って凝集し、その細胞生存率は20%と低い値であった。
1   免疫隔離デバイス
10  免疫隔離膜
11  多孔質膜
12  親水性化合物
13  共有結合
20  酸素供給機構
21  酸素透過膜
22、22a、22b  流路
30  3次元細胞支持体
40  細胞
S   溶液
S1  培地
S2  溶液
 本明細書で引用した全ての刊行物、特許及び特許出願はそのまま引用により本明細書に組み入れられるものとする。

Claims (13)

  1.  移植向けの免疫隔離デバイスであって、
     免疫隔離膜と、前記免疫隔離膜の内側に物理的な封止もしくは生体適合性接着剤又はそれらの組合せによって密封された酸素供給機構及び3次元細胞支持体とを備え、
     前記免疫隔離膜は、外表面に親水層を備える多孔質膜であり、
     前記酸素供給機構は、前記3次元細胞支持体に支持される細胞に対し酸素透過膜を介して酸素を供給可能である、免疫隔離デバイス。
  2.  前記多孔質膜が、フッ素樹脂製の多孔質膜である請求項1に記載の免疫隔離デバイス。
  3.  前記親水層が、多孔質膜の表面に物理的に吸着又は固定された親水性化合物を含む層である請求項2に記載の免疫隔離デバイス。
  4.  前記親水層が、多孔質膜の表面に共有結合を介して導入された親水性化合物を含む層である請求項2に記載の免疫隔離デバイス。
  5.  前記親水性化合物が、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、コラーゲン、ゼラチン、セルロース、アガロース、アルギン酸、キトサン、親水化ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸、ポリエチレングリコール、ポリ(2-メトキシエチルアクリレート)及び2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンポリマー並びにそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上である請求項3に記載の免疫隔離デバイス。
  6.  前記親水性化合物が、ポリエチレングリコール、ポリ(2-メトキシエチルアクリレート)、2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンポリマー、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、アガロース、アルギン酸、ポリペプチド及び糖類並びにそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上である請求項4に記載の免疫隔離デバイス。
  7.  前記3次元細胞支持体が、ビーズ状、ファイバー状、メッシュ状、不織布状又はスポンジ状である請求項1に記載の免疫隔離デバイス。
  8.  前記3次元細胞支持体が、セルロース、架橋アガロース、キトサン、架橋ゼラチン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリ乳酸、シリコーン樹脂、ポリイソブチレン含有ゴム、スチレン-イソブチレンブロック共重合体、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合体、フッ素樹脂、ポリフッ化ビニリデン、シリカ、チタン及びポリエチレングリコールゲル並びにそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上からなる請求項7に記載の免疫隔離デバイス。
  9.  前記酸素透過膜が、ポリジメチルシロキサン又はその共重合体を含む請求項1に記載の免疫隔離デバイス。
  10.  前記生体適合性接着剤が、含フッ素接着剤、含ポリエチレングリコール接着剤、シアノアクリレート系接着剤、あるいは、ポリジメチルシロキサン、スチレン-イソブチレンブロック共重合体、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合体、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン及びポリカーボネート並びにそれらの誘導体からなる群より選択されるいずれか1種を含む接着剤である請求項1に記載の免疫隔離デバイス。
  11.  請求項1に記載の免疫隔離デバイスにおける3次元細胞支持体に細胞が導入され、免疫隔離膜の内側に、細胞が生存可能な溶液を含む細胞入り免疫隔離デバイス。
  12.  請求項11に記載の細胞入り免疫隔離デバイスを、免疫隔離膜の内側に含む溶液とは別の溶液に浸漬する工程を含む、前記細胞入り免疫隔離デバイス内の溶液を交換する方法。
  13.  請求項11に記載の細胞入り免疫隔離デバイスを非ヒト動物に移植する方法。
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