WO2022059777A1 - Three-dimensional artificial tissue manufacturing apparatus and three-dimensional artificial tissue manufacturing method - Google Patents

Three-dimensional artificial tissue manufacturing apparatus and three-dimensional artificial tissue manufacturing method Download PDF

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炳郁 趙
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Abstract

The purpose of the present invention is to provide a three-dimensional artificial tissue manufacturing apparatus and a three-dimensional artificial tissue manufacturing method which can cope with various problems and can construct a three-dimensional artificial tissue with high versatility. The present invention comprises: a pair of anchor members that are spaced apart from each other to face each other in a first direction, and support, from the outside in the first direction, an end of a linear tissue module extending in the first direction; and a holder member that holds the pair of anchor members supporting the tissue module while the pair of anchor members are positioned in the first direction. The tissue module has a gel body containing cells. The pair of anchor members each have an engagement part engaged with the end of the tissue module from the inside in the first direction in a region in which the anchor members face each other. The holder member can hold the pair of anchor members supporting the tissue module while arranging multiple pairs of anchor members side by side in a direction intersecting the first direction.

Description

人工三次元組織製造装置および人工三次元組織製造方法Artificial 3D tissue manufacturing equipment and artificial 3D structure manufacturing method
 本発明は、人工三次元組織製造装置および人工三次元組織製造方法に関する。
 本願は、2020年9月19日に出願された米国特許仮出願63/080,686号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to an artificial three-dimensional structure manufacturing apparatus and an artificial three-dimensional structure manufacturing method.
This application claims priority based on US Patent Provision 63 / 080,686 filed on September 19, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference.
 体外で組織を構築する方法として、複数種の細胞を立体的に培養するボトムアップ方式の研究が進められている。特許文献1には、ハイドロゲルに細胞を含んだ長方形の第1細胞モジュールと第2細胞モジュールとを交互に積層することが開示されている。非特許文献1には、3Dプリンターを用い、細胞を含む液体混合物をインクジェット方式で複数種の組織をパターニングして積層する技術が開示されている。 As a method of constructing tissue outside the body, research on a bottom-up method in which multiple types of cells are three-dimensionally cultured is underway. Patent Document 1 discloses that rectangular first cell modules and second cell modules containing cells are alternately laminated on a hydrogel. Non-Patent Document 1 discloses a technique of patterning and laminating a plurality of types of tissues by an inkjet method for a liquid mixture containing cells using a 3D printer.
特開2020-141573号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-141573
 特許文献1の技術では、細胞モジュール積層した積層体において厚さが大きくなるため、厚さ方向の中心部に位置する細胞の酸欠および栄養不足が生じる可能性がある。非特許文献1の技術では、複数種の細胞間における培養条件と成熟期間の違いにより同一工程でのパターニングが困難であり、組織構築が非効率的である。 In the technique of Patent Document 1, since the thickness of the laminated body in which the cell modules are laminated becomes large, there is a possibility that oxygen deficiency and nutritional deficiency of the cells located in the central portion in the thickness direction may occur. In the technique of Non-Patent Document 1, patterning in the same step is difficult due to the difference in culture conditions and maturation period between a plurality of types of cells, and tissue construction is inefficient.
 本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、種々の問題に対応可能で高い汎用性で人工三次元組織を構築できる人工三次元組織製造装置および人工三次元組織製造方法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 it is an object of the present invention to provide an artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus and an artificial three-dimensional structure manufacturing method capable of dealing with various problems and constructing an artificial three-dimensional structure with high versatility. The purpose.
 上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る人工三次元組織製造装置は、第1方向に互いに離れて対向し、第1方向に延びる線状の組織モジュールの端部をそれぞれ前記第1方向の外側から支持する一対のアンカー部材と、前記組織モジュールを支持した一対の前記アンカー部材を前記第1方向に位置決めした状態で保持するホルダ部材と、を備え、前記組織モジュールは、細胞を含むゲル体を有し、一対の前記アンカー部材は、互いに対向する領域に前記組織モジュールの端部に前記第1方向の内側から係合する係合部をそれぞれ有し、前記ホルダ部材は、前記組織モジュールを支持した一対の前記アンカー部材を前記第1方向と交差する方向に複数並べて保持可能である。 In order to solve the above problems, in the artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus according to one aspect of the present invention, the ends of the linear tissue modules that face each other apart from each other in the first direction and extend in the first direction are respectively the first. A pair of anchor members that support the tissue module from the outside in the direction and a holder member that holds the pair of the anchor members that support the tissue module in a positioned state in the first direction are provided, and the tissue module includes cells. Each of the anchor members having a gel body has an engaging portion that engages with the end portion of the tissue module from the inside in the first direction in a region facing each other, and the holder member has the structure. A plurality of the pair of anchor members supporting the module can be held side by side in a direction intersecting the first direction.
 本発明の一態様に係る人工三次元組織製造方法は、細胞を含むゲル体を有し第1方向に延びる線状の組織モジュールに対して、第1方向に互いに離れて対向し互いに対向する領域に設けた係合部が前記第1方向の内側から係合するとともに、前記第1方向の外側から支持する一対のアンカー部材を準備することと、前記組織モジュールを支持した前記一対のアンカー部材を前記第1方向と交差する方向に複数並べて保持可能なホルダ部材に、前記第1方向に位置決めした状態で保持させることと、前記一対のアンカー部材を介して前記ホルダ部材に保持された前記組織モジュールを培地に浸漬して培養することと、を含む。 The method for producing an artificial three-dimensional tissue according to one aspect of the present invention is a region in which a linear tissue module having a gel body containing cells and extending in the first direction is opposed to each other in the first direction and faces each other. The engaging portion provided in the above is engaged from the inside of the first direction, and a pair of anchor members supporting the outside of the first direction are prepared, and the pair of anchor members supporting the tissue module are provided. A plurality of holder members that can be held side by side in a direction intersecting the first direction are held in a state of being positioned in the first direction, and the tissue module held by the holder member via the pair of anchor members. Includes culturing by immersing in a medium.
 本発明の人工三次元組織製造装置および人工三次元組織製造方法によれば、細胞の酸欠、栄養不足および組織構築の非効率等の種々の問題に対応可能で高い汎用性で人工三次元組織を構築できる。 According to the artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus and the artificial three-dimensional tissue manufacturing method of the present invention, it is possible to deal with various problems such as lack of oxygen in cells, lack of nutrition, and inefficiency of tissue construction, and the artificial three-dimensional tissue is highly versatile. Can be built.
本発明の第1実施形態に係る人工三次元組織製造装置1の外観斜視図である。It is an external perspective view of the artificial three-dimensional structure manufacturing apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment of this invention. 人工三次元組織製造装置1を構成する型部材30の外観斜視図である。FIG. 3 is an external perspective view of a mold member 30 constituting the artificial three-dimensional structure manufacturing apparatus 1. 人工三次元組織製造装置1を構成するアンカー部材10の外観斜視図である。It is an external perspective view of the anchor member 10 constituting the artificial three-dimensional structure manufacturing apparatus 1. Z方向と直交する平面での基材21の断面図である。It is sectional drawing of the base material 21 in the plane orthogonal to the Z direction. 組織モジュールMのX方向と直交する模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view orthogonal to the X direction of a tissue module M. 組織モジュールMのX方向と直交する模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view orthogonal to the X direction of a tissue module M. 骨格筋組織を有し凝集した組織モジュールMの写真図である。It is a photograph figure of the tissue module M which has skeletal muscle tissue and aggregates. 培養初期と、11日間培養後の骨格筋組織を示す写真図である。It is a photograph showing the skeletal muscle tissue at the beginning of the culture and after culturing for 11 days. 培養日数と骨格筋組織の幅の変化量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the culture days and the change amount of the width of a skeletal muscle tissue. 骨格筋組織に対して電気刺激を付与したときの時間と変位との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the time and displacement when the electric stimulus is applied to the skeletal muscle tissue. 骨格筋組織の長軸方向の蛍光画像を示す図である。It is a figure which shows the fluorescence image in the long axis direction of the skeletal muscle tissue. 骨格筋組織の短軸方向の蛍光画像を示す図である。It is a figure which shows the fluorescence image in the short axis direction of the skeletal muscle tissue. 二つの組織モジュールMを並べて製造した骨格筋組織の写真図である。It is a photograph figure of the skeletal muscle tissue manufactured by arranging two tissue modules M side by side. 図13におけるA-B断面図である。13 is a cross-sectional view taken along the line AB in FIG. 骨格筋モジュールM1とハイドロゲルモジュールM2とを並べた写真図である。It is a photograph figure which arranged the skeletal muscle module M1 and the hydrogel module M2. 二日間培養後の骨格筋モジュールM1とハイドロゲルモジュールM2の写真図である。It is a photograph figure of the skeletal muscle module M1 and the hydrogel module M2 after culturing for two days. 骨格筋モジュールM1と脂肪モジュールM3とを並べた写真図である。It is a photograph figure which arranged the skeletal muscle module M1 and the fat module M3. 骨格筋モジュールM1と脂肪モジュールM3を拡大した写真図と蛍光画像である。It is an enlarged photograph and fluorescence image of the skeletal muscle module M1 and the fat module M3. 灌流流路を有する組織モジュールMを形成するための一対のアンカー部材10Aと型部材30Aとを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the pair of anchor members 10A and the mold member 30A for forming a tissue module M having a perfusion flow path. 一対のアンカー部材10AのX方向に沿った断面図である。It is sectional drawing along the X direction of a pair of anchor members 10A. 灌流流路を有する組織モジュールMを形成する手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the procedure for forming a tissue module M having a perfusion flow path. 灌流流路を有する組織モジュールMを形成する手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the procedure for forming a tissue module M having a perfusion flow path. 灌流流路を有する組織モジュールMを形成する手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the procedure for forming a tissue module M having a perfusion flow path. 灌流流路を有する組織モジュールMを形成する手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the procedure for forming a tissue module M having a perfusion flow path. 中央に血管系モジュールM4を配置し、周囲に八つの骨格筋モジュールM1が配置された模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view in which the vascular system module M4 is arranged in the center, and eight skeletal muscle modules M1 are arranged around it. 組織モジュールMをZ方向に見た写真図である。It is a photograph figure which looked at the tissue module M in the Z direction. 組織モジュールMのX方向と直交する断面の写真図である。It is a photograph of the cross section orthogonal to the X direction of a tissue module M. 組織モジュールMのX方向に沿った断面の写真図である。It is a photographic view of the cross section along the X direction of the tissue module M. 管腔層36に蛍光物質を含む液体が流れる人工三次元組織のX方向に沿った断面の写真図である。It is a photographic view of the cross section along the X direction of the artificial three-dimensional tissue in which a liquid containing a fluorescent substance flows in the lumen layer 36. 蛍光物質を含む液体を流して15分後の蛍光画像である。It is a fluorescence image 15 minutes after flowing a liquid containing a fluorescent substance. 灌流なしで培養した骨格筋組織の写真図である。It is a photograph figure of the skeletal muscle tissue cultured without perfusion. 灌流ありで培養した骨格筋組織の写真図である。It is a photograph figure of the skeletal muscle tissue cultured with perfusion. 灌流有りの場合と無しの場合でそれぞれ培養した骨格筋組織の断面写真図である。It is a cross-sectional photograph of the skeletal muscle tissue cultured with and without perfusion. 灌流有りで培養した骨格筋組織と、灌流無しで培養した骨格筋組織にそれぞれ電気刺激を周期的に付与した際の時間と収縮量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the time and the amount of contraction when electrical stimulation is periodically applied to the skeletal muscle tissue cultured with perfusion and the skeletal muscle tissue cultured without perfusion, respectively. 血管系モジュールM4を培養した写真図である。It is a photograph figure which cultured the vascular system module M4. 組織モジュールMの配置の変形例を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the modification of the arrangement of the tissue module M. 組織モジュールMの配置の変形例を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the modification of the arrangement of the tissue module M.
 以下、本発明の人工三次元組織製造装置および人工三次元組織製造方法の実施の形態を、図1から図37を参照して説明する。
 なお、以下の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。
Hereinafter, embodiments of the artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus and the artificial three-dimensional structure manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 37.
It should be noted that the following embodiments show one aspect of the present invention, do not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Further, in the following drawings, in order to make each configuration easy to understand, the scale and number of each structure are different from the actual structure.
[人工三次元組織製造装置の第1実施形態]
 図1は、第1実施形態に係る人工三次元組織製造装置1の外観斜視図である。
 人工三次元組織製造装置1は、組織モジュールMを支持する一対のアンカー部材10、ホルダ部材20および図2に示される型部材30を備えている。
[First Embodiment of Artificial Three-Dimensional Tissue Manufacturing Equipment]
FIG. 1 is an external perspective view of the artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus 1 according to the first embodiment.
The artificial three-dimensional structure manufacturing apparatus 1 includes a pair of anchor members 10 for supporting the tissue module M, a holder member 20, and a mold member 30 shown in FIG.
[組織モジュールM]
 組織モジュールMは、細胞を含むゲル体2を有する。組織モジュールMは、細胞が培養されて形成された組織Tを含む。組織モジュールMは、水平方向に沿った線状に形成されている。本実施形態の組織モジュールMは、線状に延びる四角柱状に形成されている。
[Organization module M]
The tissue module M has a gel body 2 containing cells. The tissue module M contains a tissue T formed by culturing cells. The tissue module M is formed in a linear shape along the horizontal direction. The tissue module M of the present embodiment is formed in a square columnar shape extending linearly.
 以下においては、水平方向に沿って組織モジュールMが延びる方向をX方向(第1方向)とし、水平方向でX方向と直交する方向をY方向(第2方向)とし、X方向とY方向に直交する上下方向をZ方向(第3方向)として適宜説明する場合がある。但し、これは、あくまで説明の便宜のために上下方向および水平方向を定義したものであって、本発明に係る人工三次元組織製造装置および人工三次元組織製造方法の相対位置を限定するものではない。 In the following, the direction in which the tissue module M extends along the horizontal direction is the X direction (first direction), the direction orthogonal to the X direction in the horizontal direction is the Y direction (second direction), and the X direction and the Y direction. The vertically orthogonal direction may be appropriately described as the Z direction (third direction). However, this defines the vertical direction and the horizontal direction only for convenience of explanation, and does not limit the relative positions of the artificial three-dimensional structure manufacturing apparatus and the artificial three-dimensional structure manufacturing method according to the present invention. do not have.
 組織Tとしては、特に限定されないが、例えば、細胞として筋芽細胞を培養した骨格筋組織、細胞として心筋細胞を用いた筋組織、細胞として脂肪細胞を培養した脂肪組織、細胞として血管系細胞を培養した血管組織を例示できる。 The tissue T is not particularly limited, and for example, skeletal muscle tissue in which myoblasts are cultured as cells, muscle tissue in which myocardial cells are used as cells, adipose tissue in which fat cells are cultured as cells, and vasculature cells as cells are used. The cultured vascular tissue can be exemplified.
 ゲル体2は、例えば、細胞外マトリックス成分である。細胞外マトリックス成分としては、特に限定されないが、例えば、コラーゲン(I型、II型、III型、V型、XI型など)、マウスEHS腫瘍抽出物(IV型コラーゲン、ラミニン、ヘパラン硫酸プロテオグリカンなどを含む)より再構成された基底膜成分(商品名:マトリゲル)、ゼラチン、寒天、アガロース、フィブリン、グリコサミノグリカン、ヒアルロン酸、プロテオグリカンなどを例示することができる。 Gel body 2 is, for example, an extracellular matrix component. The extracellular matrix component is not particularly limited, and for example, collagen (type I, type II, type III, type V, type XI, etc.), mouse EHS tumor extract (type IV collagen, laminin, heparan sulfate proteoglycan, etc.) can be used. Examples thereof include basement membrane components (trade name: Matrigel) reconstituted from (including), gelatin, agar, agarose, fibrin, glycosaminoglycan, hyaluronic acid, proteoglycan and the like.
[アンカー部材10]
 一対のアンカー部材10は、X方向に互いに離れて対向する。一対のアンカー部材10は、組織モジュールMの端部をそれぞれX方向の外側から支持する。一対のアンカー部材10は、Y方向に延びる中心線に対して線対称であるため、以下では一方のアンカー部材10の構成について説明する。
[Anchor member 10]
The pair of anchor members 10 face each other apart from each other in the X direction. The pair of anchor members 10 each support the ends of the tissue module M from the outside in the X direction. Since the pair of anchor members 10 are line-symmetrical with respect to the center line extending in the Y direction, the configuration of one of the anchor members 10 will be described below.
 アンカー部材10は、図3に示すように、基体11と、アンカー部12とを有している。基体11は、X方向に延びる四角柱状である。X方向と直交する基体11の断面は、略正方形である。基体11は、X方向の中央に位置する嵌合溝11aを有している。嵌合溝11aは、基体11のX方向の外側に位置する両端面よりも内側の離れた位置に形成されている。嵌合溝11aは、基体11におけるY方向の両側面からY方向に窪んで形成されている。嵌合溝11aは、基体11をZ方向に貫いている。 As shown in FIG. 3, the anchor member 10 has a base 11 and an anchor portion 12. The substrate 11 is a square columnar extending in the X direction. The cross section of the substrate 11 orthogonal to the X direction is a substantially square. The substrate 11 has a fitting groove 11a located at the center in the X direction. The fitting groove 11a is formed at a position on the inner side of the both end faces located on the outer side in the X direction of the substrate 11. The fitting groove 11a is formed by being recessed in the Y direction from both side surfaces in the Y direction of the substrate 11. The fitting groove 11a penetrates the substrate 11 in the Z direction.
 アンカー部12は、基体11における対をなす他のアンカー部材10と対向する領域に設けられている。アンカー部12は、他のアンカー部材10と対向する端面11bからX方向に突出している。アンカー部12は、一対の軸状部12aと、第1係合部(係合部)12bと第2係合部(係合部)12cと第1貫通孔13aと第2貫通孔13bとを有している。 The anchor portion 12 is provided in a region of the substrate 11 facing another pair of anchor members 10. The anchor portion 12 projects in the X direction from the end surface 11b facing the other anchor member 10. The anchor portion 12 includes a pair of axial portions 12a, a first engaging portion (engaging portion) 12b, a second engaging portion (engaging portion) 12c, a first through hole 13a, and a second through hole 13b. Have.
 一対の軸状部12aは、Y方向に間隔をあけて端面11bからX方向に突出している。一対の軸状部12aは、端面11bにおけるZ方向の中心に位置する。一対の軸状部12aは、互いに平行である。軸状部12aの断面形状は、円形である。第1係合部12bは、Y方向に延び軸状部12aの先端同士を繋いでいる。第2係合部12cは、端面11bと第1係合部12bとの間にそれぞれ間隔をあけて配置されている。第2係合部12cは、Y方向に延び軸状部12a同士を繋いでいる。第1係合部12bおよび第2係合部12cの断面形状は、円形である。 The pair of axial portions 12a project in the X direction from the end faces 11b at intervals in the Y direction. The pair of axial portions 12a are located at the center of the end face 11b in the Z direction. The pair of axial portions 12a are parallel to each other. The cross-sectional shape of the shaft-shaped portion 12a is circular. The first engaging portion 12b extends in the Y direction and connects the tips of the shaft-shaped portions 12a to each other. The second engaging portion 12c is arranged with a gap between the end surface 11b and the first engaging portion 12b, respectively. The second engaging portion 12c extends in the Y direction and connects the axial portions 12a to each other. The cross-sectional shapes of the first engaging portion 12b and the second engaging portion 12c are circular.
 第1貫通孔13aは、一対の軸状部12aと第1係合部12bと第2係合部12cとに囲まれた領域に矩形に形成されている。第1貫通孔13aは、アンカー部12をZ方向に貫通する。第1係合部12bは、第1貫通孔13aに位置する組織モジュールMに対してX方向の内側から係合する。 The first through hole 13a is formed in a rectangular shape in a region surrounded by a pair of axial portions 12a, a first engaging portion 12b, and a second engaging portion 12c. The first through hole 13a penetrates the anchor portion 12 in the Z direction. The first engaging portion 12b engages with the tissue module M located in the first through hole 13a from the inside in the X direction.
 第2貫通孔13bは、一対の軸状部12aと第2係合部12cと端面11bに囲まれた領域に矩形に形成されている。第2貫通孔13bは、アンカー部12をZ方向に貫通する。第2係合部12cは、第2貫通孔13bに位置する組織モジュールMに対してX方向の内側から係合する。 The second through hole 13b is formed in a rectangular shape in a region surrounded by a pair of axial portions 12a, a second engaging portion 12c, and an end surface 11b. The second through hole 13b penetrates the anchor portion 12 in the Z direction. The second engaging portion 12c engages with the tissue module M located in the second through hole 13b from the inside in the X direction.
 一対のアンカー部材10のアンカー部12において、第1係合部12bが第1貫通孔13aに位置する組織モジュールMに対してX方向の内側から係合し、第2係合部12cが第2貫通孔13bに位置する組織モジュールMに対してX方向の内側から係合することで、一対のアンカー部材10の間に位置する組織モジュールMは、X方向への収縮が抑えられる。 In the anchor portion 12 of the pair of anchor members 10, the first engaging portion 12b engages with the tissue module M located in the first through hole 13a from the inside in the X direction, and the second engaging portion 12c is the second. By engaging the tissue module M located in the through hole 13b from the inside in the X direction, the tissue module M located between the pair of anchor members 10 is suppressed from shrinking in the X direction.
[ホルダ部材20]
 ホルダ部材20は、組織モジュールMを支持した一対のアンカー部材10をX方向に位置決めした状態で保持する。ホルダ部材20は、X方向に互いに離れて配置された一対の基材21を有している。一対の基材21のうちの一方は、一対のアンカー部材10のうちの一方を保持し、一対の基材21のうちの他方は、一対のアンカー部材10のうちの他方を保持する。一対の基材21は、Y方向に延びる中心線に対して線対称であるため、以下では一方の基材21の構成について説明する。
[Holder member 20]
The holder member 20 holds a pair of anchor members 10 that support the tissue module M in a state of being positioned in the X direction. The holder member 20 has a pair of base materials 21 arranged apart from each other in the X direction. One of the pair of base materials 21 holds one of the pair of anchor members 10, and the other of the pair of base materials 21 holds the other of the pair of anchor members 10. Since the pair of base materials 21 are line-symmetrical with respect to the center line extending in the Y direction, the configuration of one base material 21 will be described below.
 図1に戻り、基材21は、ベース部22と段部23と嵌合壁24と対向壁25とを有する。ベース部22は、Y方向に延びる矩形の板状である。段部23は、Y方向において基材21の端部から離れた位置で+Z側である上側に突出する。段部23の上面は、下側からアンカー部材10における基体11を支持する。ベース部22と段部23において、X方向で組織モジュールM側の端部の位置は、基体11における組織モジュールM側の端部の位置と略同一である。これにより、組織モジュールMの下側に空間を形成して培地を充填することができる。 Returning to FIG. 1, the base material 21 has a base portion 22, a step portion 23, a fitting wall 24, and a facing wall 25. The base portion 22 has a rectangular plate shape extending in the Y direction. The step portion 23 projects upward on the + Z side at a position away from the end portion of the base material 21 in the Y direction. The upper surface of the step portion 23 supports the substrate 11 in the anchor member 10 from below. In the base portion 22 and the step portion 23, the position of the end portion on the tissue module M side in the X direction is substantially the same as the position of the end portion on the tissue module M side in the substrate 11. As a result, a space can be formed under the tissue module M and filled with the medium.
 嵌合壁24は、段部23から+Z側に突出して延びている。嵌合壁24は、+Zから見たときにX方向に延びる矩形状である。図4は、Z方向と直交する平面での基材21の断面図である。図4に示すように、嵌合壁24は、Y方向に互いに離れて複数対向配置されている。本実施形態の嵌合壁24は、四つ配置されている。Y方向で隣り合う各嵌合壁24は、アンカー部材10のY方向両側に設けられた嵌合溝11aにそれぞれ嵌合する。 The fitting wall 24 projects from the step portion 23 to the + Z side and extends. The fitting wall 24 has a rectangular shape extending in the X direction when viewed from + Z. FIG. 4 is a cross-sectional view of the base material 21 on a plane orthogonal to the Z direction. As shown in FIG. 4, a plurality of fitting walls 24 are arranged facing each other apart from each other in the Y direction. Four fitting walls 24 of this embodiment are arranged. The fitting walls 24 adjacent to each other in the Y direction are fitted into the fitting grooves 11a provided on both sides of the anchor member 10 in the Y direction.
 Y方向で隣り合う各嵌合壁24が、Y方向両側に設けられた嵌合溝11aにそれぞれ嵌合することで、隣り合う各嵌合壁24で挟持されたアンカー部材10は、ホルダ部材20に対してY方向に位置決めされる。また、一つの嵌合壁24は、Y方向に隣り合うアンカー部材10において対向する嵌合溝11aの両方に跨がって嵌合する。従って、本実施形態では、一つのアンカー部材10に対して嵌合壁24を二つずつ設ける必要がなくなり装置の小型化に寄与できる。本実施形態では、四つの嵌合壁24を用いてY方向に三つのアンカー部材10を並べて位置決めして保持可能である。嵌合壁24の数は、Y方向に並べるアンカー部材10および組織モジュールMの数に応じて適宜選択すればよい。 Each fitting wall 24 adjacent to each other in the Y direction is fitted into the fitting grooves 11a provided on both sides in the Y direction, so that the anchor member 10 sandwiched between the adjacent fitting walls 24 is a holder member 20. It is positioned in the Y direction with respect to. Further, one fitting wall 24 is fitted so as to straddle both of the facing fitting grooves 11a in the anchor members 10 adjacent to each other in the Y direction. Therefore, in the present embodiment, it is not necessary to provide two fitting walls 24 for each anchor member 10, which can contribute to the miniaturization of the device. In the present embodiment, the three anchor members 10 can be arranged, positioned and held in the Y direction using the four fitting walls 24. The number of fitting walls 24 may be appropriately selected according to the number of anchor members 10 and tissue modules M arranged in the Y direction.
 また、嵌合壁24が嵌合溝11aに嵌合し、嵌合壁24におけるX方向の両側の端部がそれぞれ基体11に接することで、アンカー部材10はホルダ部材20に対してX方向に位置決めされる。嵌合壁24のZ方向の寸法は、Z方向に並ぶ複数のアンカー部材10に跨がって嵌合する寸法である。最下段のアンカー部材10は、段部23の上面に支持されてZ方向に位置決めされる。本実施形態では、アンカー部材10をZ方向に三段で並べることが可能な寸法である。従って、本実施形態のホルダ部材20は、嵌合壁24が嵌合溝11aに嵌合することで、アンカー部材10がY方向に三つ並び、Z方向に三段で並ぶ合計九つのアンカー部材10および組織モジュールMをX方向、Y方向およびZ方向に位置決めした状態で保持可能である。なお、嵌合壁24のZ方向の寸法についても、Z方向に並べるアンカー部材10および組織モジュールMの数に応じて適宜選択すればよい。 Further, the fitting wall 24 is fitted into the fitting groove 11a, and the ends of the fitting wall 24 on both sides in the X direction are in contact with the substrate 11, so that the anchor member 10 is in the X direction with respect to the holder member 20. Positioned. The dimension of the fitting wall 24 in the Z direction is a dimension of fitting across a plurality of anchor members 10 arranged in the Z direction. The lowermost anchor member 10 is supported by the upper surface of the step portion 23 and is positioned in the Z direction. In this embodiment, the anchor members 10 are sized so that they can be arranged in three stages in the Z direction. Therefore, in the holder member 20 of the present embodiment, when the fitting wall 24 is fitted into the fitting groove 11a, three anchor members 10 are arranged in the Y direction and three anchor members are arranged in three stages in the Z direction, for a total of nine anchor members. The 10 and the tissue module M can be held in a state of being positioned in the X direction, the Y direction, and the Z direction. The dimensions of the fitting wall 24 in the Z direction may be appropriately selected according to the number of anchor members 10 and the tissue modules M arranged in the Z direction.
 対向壁25は、アンカー部材10の基体11におけるアンカー部12と逆側の端部と対向する。対向壁25は、Y方向の中央に窪み25aを有する。窪み25aは対向壁25をX方向に貫通する。図1に示すように、窪み25aは上側に開口する。窪み25aの下側の位置は、下から二段目のアンカー部材10とX方向で対向する位置である。 The facing wall 25 faces the end portion of the base 11 of the anchor member 10 opposite to the anchor portion 12. The facing wall 25 has a recess 25a in the center in the Y direction. The recess 25a penetrates the facing wall 25 in the X direction. As shown in FIG. 1, the recess 25a opens upward. The lower position of the recess 25a is a position facing the anchor member 10 in the second stage from the bottom in the X direction.
[型部材30]
 型部材30は、組織モジュールMを成形する。型部材30は、例えば、PDMS(ポリジメチルシロキサン)等の軟弾性材で形成される。図2に示すように、型部材30は、上側に開口する凹部30aを有する。凹部30aは、X方向両側に位置する保持部31と、保持部31の間に位置するモジュール成形部32とを有する。保持部31は、上側から挿入されたアンカー部材10をそれぞれX方向に位置決めして保持する。
[Mold member 30]
The mold member 30 forms the tissue module M. The mold member 30 is made of a soft elastic material such as PDMS (polydimethylsiloxane). As shown in FIG. 2, the mold member 30 has a recess 30a that opens upward. The recess 30a has a holding portion 31 located on both sides in the X direction and a module forming portion 32 located between the holding portions 31. The holding portion 31 positions and holds the anchor member 10 inserted from above in the X direction.
 モジュール成形部32は、組織モジュールMの外形輪郭を成形する。モジュール成形部32には、細胞を含む細胞外マトリックス成分の溶液が充填される。モジュール成形部32のY方向の寸法は、X方向の両端から中央に向かうにつれて漸次長くなる。モジュール成形部32のY方向両側の外形は、アンカー部材10の基体11が位置する保持部31の端部からX方向の中央に向かうにつれてY方向の寸法が漸次長くなる曲線である。 The module molding unit 32 forms the outer contour of the tissue module M. The module molding section 32 is filled with a solution of extracellular matrix components containing cells. The dimension of the module molding portion 32 in the Y direction gradually increases from both ends in the X direction toward the center. The outer shape on both sides of the module molding portion 32 in the Y direction is a curve in which the dimension in the Y direction gradually becomes longer from the end portion of the holding portion 31 where the substrate 11 of the anchor member 10 is located toward the center in the X direction.
 アンカー部材10の基体11が位置する保持部31の中央側端部におけるY方向の寸法をL(mm)とし、X方向中央におけるモジュール成形部32で最も長合いY方向の寸法をW(mm)とする。寸法Lとしては、0.8mm以上、3.5mmであることが好ましく、1.0mm以上、1.6mm以下であることがより好ましい。寸法Wとしては、1.0mm以上、4.0mm以下であることが好ましく、1.6mm以上、2.0mm以下であることがより好ましい。 The dimension in the Y direction at the central end of the holding portion 31 where the substrate 11 of the anchor member 10 is located is L (mm), and the dimension in the longest Y direction in the module molding portion 32 at the center in the X direction is W (mm). And. The dimension L is preferably 0.8 mm or more and 3.5 mm, and more preferably 1.0 mm or more and 1.6 mm or less. The dimension W is preferably 1.0 mm or more and 4.0 mm or less, and more preferably 1.6 mm or more and 2.0 mm or less.
 細胞を含む細胞外マトリックス成分をモジュール成形部32で培養した際にマトリックス成分は、X方向の両端から中央に向かうにつれて大きく収縮する。モジュール成形部32のY方向の寸法をX方向の両端から中央に向かうにつれて漸次長くすることで、上記のように収縮したゲル体2が形成された場合にY方向両側の外形がX方向と平行な四角柱状に成形することができる。 When the extracellular matrix component containing cells is cultured in the module molding unit 32, the matrix component contracts significantly from both ends in the X direction toward the center. By gradually increasing the dimensions of the module molding portion 32 in the Y direction from both ends in the X direction toward the center, the outer shapes on both sides in the Y direction are parallel to the X direction when the gel body 2 contracted as described above is formed. It can be molded into a square columnar shape.
[人工三次元組織製造方法]
 次に、上記の人工三次元組織製造装置1を用いた人工三次元組織製造方法について、図5から図6を参照して説明する。
 本発明に係る人工三次元組織製造方法は、細胞を含むゲル体2を有しX方向に延びる線状の組織モジュールMに対して、X方向に互いに離れて対向し互いに対向する領域に設けた第1係合部12bと第2係合部12cがX方向の内側から係合するとともに、X方向の外側から支持する一対のアンカー部材10を準備することと、組織モジュールMを支持した一対のアンカー部材10をX方向と交差する方向に複数並べて保持可能なホルダ部材20に、X方向に位置決めした状態で保持させることと、一対のアンカー部材10を介してホルダ部材20に保持された組織モジュールMを培地に浸漬して培養することと、を含む。
[Artificial three-dimensional structure manufacturing method]
Next, a method for manufacturing an artificial three-dimensional structure using the above-mentioned artificial three-dimensional structure manufacturing apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 5 to 6.
The artificial three-dimensional tissue manufacturing method according to the present invention is provided in a region facing each other and facing each other in the X direction with respect to a linear tissue module M having a gel body 2 containing cells and extending in the X direction. A pair of anchor members 10 for engaging the first engaging portion 12b and the second engaging portion 12c from the inside in the X direction and supporting them from the outside in the X direction are prepared, and a pair supporting the tissue module M. A plurality of anchor members 10 that can be held side by side in a direction intersecting the X direction are held in a state of being positioned in the X direction, and a tissue module held by the holder member 20 via a pair of anchor members 10. The present invention comprises immersing M in a medium and culturing it.
(組織モジュールM、一対のアンカー部材10の準備)
 組織モジュールMおよび一対のアンカー部材10の準備としては、まず、図2に示した型部材30における保持部31にアンカー部材10を挿入して保持させる。続いて、型部材30におけるモジュール成形部32に、細胞を含む細胞外マトリックス成分の溶液を注入する。
(Preparation of tissue module M and pair of anchor members 10)
To prepare the tissue module M and the pair of anchor members 10, first, the anchor member 10 is inserted and held in the holding portion 31 of the mold member 30 shown in FIG. Subsequently, a solution of the extracellular matrix component containing cells is injected into the module molding portion 32 of the mold member 30.
 本実施形態では、細胞として筋芽細胞を用い、組織モジュールMとして骨格筋モジュールを作製する。筋芽細胞の細胞密度としては、1.0×10~1.0×10cells/mLであることが好ましく、1.0×10~5.0×10cells/mLであることがより好ましい。 In this embodiment, myoblasts are used as cells, and a skeletal muscle module is produced as a tissue module M. The cell density of myoblasts is preferably 1.0 × 10 6 to 1.0 × 10 8 cells / mL, preferably 1.0 × 10 7 to 5.0 × 10 7 cells / mL. Is more preferable.
 細胞外マトリックス成分としては、マトリゲル(Matrigel;(登録商標))とフィブリノーゲン(Fibrinogen)の混合物を用いる。マトリゲル(登録商標)とフィブリノーゲンの混合比率としては、マトリゲル(登録商標)が20~80%、フィブリノーゲンが80~20%であることが好ましく、マトリゲル(登録商標)が40~60%、フィブリノーゲンが60~40%であることがより好ましい。 As the extracellular matrix component, a mixture of Matrigel (registered trademark) and Fibrinogen is used. The mixing ratio of Matrigel (registered trademark) and fibrinogen is preferably 20 to 80% for Matrigel (registered trademark) and 80 to 20% for fibrinogen, 40 to 60% for Matrigel (registered trademark), and 60 for fibrinogen. More preferably, it is -40%.
 モジュール成形部32に、細胞を含む細胞外マトリックス成分の溶液を注入すると、所定条件で培養して細胞外マトリックス成分をゲル化(固化)させてゲル体2を形成する。培養条件としては、一例として、37℃の温度下で30分間培養する。細胞外マトリックス成分がゲル化することで、X方向の両側の端部に位置するゲル体2がアンカー部12に係合して支持される。これにより、X方向の外側が一対のアンカー部材10に支持された、筋芽細胞を含むゲル体2を有する組織モジュールMが形成される。 When a solution of the extracellular matrix component containing cells is injected into the module molding unit 32, the extracellular matrix component is cultured under predetermined conditions to gel (solidify) the extracellular matrix component to form a gel body 2. As an example of the culture conditions, the cells are cultured at a temperature of 37 ° C. for 30 minutes. By gelling the extracellular matrix component, the gel bodies 2 located at the ends on both sides in the X direction are engaged with and supported by the anchor portion 12. As a result, a tissue module M having a gel body 2 containing myoblasts is formed in which the outer side in the X direction is supported by a pair of anchor members 10.
 この状態では、培養時間が短く骨格筋組織が未成熟のため、ピンセット等を用いて組織モジュールMおよび一対のアンカー部材10を型部材30から取り出し、培養槽等において培養し骨格筋組織を成熟させる。骨格筋組織が成熟した組織モジュールMはゲル体2の収縮が進む。モジュール成形部32のY方向両側の外形が、アンカー部材10の基体11が位置する保持部31の端部からX方向の中央に向かうにつれてY方向の寸法が漸次長くなる曲線であるため、収縮が進んだゲル体2は、Y方向両側の外形がX方向と平行な四角柱状である。 In this state, since the culture time is short and the skeletal muscle tissue is immature, the tissue module M and the pair of anchor members 10 are taken out from the mold member 30 using tweezers or the like and cultured in a culture tank or the like to mature the skeletal muscle tissue. .. In the tissue module M in which the skeletal muscle tissue has matured, the contraction of the gel body 2 progresses. Since the outer shape of the module molding portion 32 on both sides in the Y direction is a curve in which the dimension in the Y direction gradually increases from the end of the holding portion 31 where the substrate 11 of the anchor member 10 is located toward the center in the X direction, the contraction shrinks. The advanced gel body 2 is a square columnar whose outer shape on both sides in the Y direction is parallel to the X direction.
[組織モジュールMおよびアンカー部材10のホルダ部材20への保持]
 骨格筋組織が成熟した組織モジュールMおよび一対のアンカー部材10をホルダ部材20に保持させる前に、培地を貯留した培養槽(図示せず)に一対の基材21を設置しておく。培地の液位としては、ホルダ部材20に保持される最上段の組織モジュールMが浸漬される高さである。
[Retaining the tissue module M and the anchor member 10 to the holder member 20]
Before holding the tissue module M in which the skeletal muscle tissue has matured and the pair of anchor members 10 in the holder member 20, the pair of base materials 21 are placed in a culture tank (not shown) in which the medium is stored. The liquid level of the medium is the height at which the uppermost tissue module M held by the holder member 20 is immersed.
 次に、骨格筋組織が成熟した組織モジュールMおよび一対のアンカー部材10を、図4に示したように、アンカー部材10における嵌合溝11aを基材21における嵌合壁24に上側から嵌合させる。これにより、一対のアンカー部材10は、基材21に対してX方向、Y方向およびZ方向に位置決めされる。 Next, as shown in FIG. 4, the tissue module M in which the skeletal muscle tissue has matured and the pair of anchor members 10 are fitted with the fitting groove 11a in the anchor member 10 into the fitting wall 24 in the base material 21 from above. Let me. As a result, the pair of anchor members 10 are positioned in the X direction, the Y direction, and the Z direction with respect to the base material 21.
[ホルダ部材20に保持された組織モジュールMの培養]
 本実施形態では、Y方向に三列、Z方向に三段の合計九つの組織モジュールMおよび一対のアンカー部材10を各方向に並べて配置する。図5および図6は、組織モジュールMのX方向と直交する模式断面図である。図5に示すように、三列×三段で基材21に保持された組織モジュールMは、培地Cに浸漬されているため揺らぎやすく、隣り合う組織モジュールM同士が融合しづらい。そのため、一対の基材21が設置された培養槽から培地Cを一旦除去する。
[Culture of tissue module M held in holder member 20]
In the present embodiment, a total of nine tissue modules M and a pair of anchor members 10 in three rows in the Y direction and three stages in the Z direction are arranged side by side in each direction. 5 and 6 are schematic cross-sectional views orthogonal to the X direction of the tissue module M. As shown in FIG. 5, the tissue module M held on the base material 21 in three rows × three stages is easily fluctuated because it is immersed in the medium C, and it is difficult for the adjacent tissue modules M to fuse with each other. Therefore, the medium C is temporarily removed from the culture tank in which the pair of base materials 21 are installed.
 培地Cを除去することで、図6に示すように、表面張力の作用により三列×三段の組織モジュールMを凝集させる。図7は、骨格筋組織を有し凝集した組織モジュールMの写真図である。凝集した組織モジュールMに対しては、細胞接着剤gの溶液(Hydrogel glue)を供給して凝集状態を保持させる。細胞接着剤gとしては、一例として、フィブリノーゲン(4mg/ml)、トロンビン(50UN/ml)を含む培地のハイドロゲルが挙げられる。 By removing the medium C, as shown in FIG. 6, the tissue module M in three rows × three stages is aggregated by the action of surface tension. FIG. 7 is a photographic view of a tissue module M having skeletal muscle tissue and agglomerated. The aggregated tissue module M is supplied with a solution of the cell adhesive g (Hydrogel solue) to maintain the aggregated state. Examples of the cell adhesive g include hydrogels in a medium containing fibrinogen (4 mg / ml) and thrombin (50 UN / ml).
 細胞接着剤gを供給した組織モジュールMを10分間培養することで、図6に示すように、三列×三段の組織モジュールMの周囲に、細胞接着剤gの層が形成される。この後、再度、培養槽に培地Cを貯留して、組織モジュールMを培地に浸漬させる。三列×三段の組織モジュールMは、細胞接着剤gの層により凝集状態が保持されているため、培地Cに浸漬されても揺らぐことなく融合する。これにより、三列×三段の組織モジュールMが融合した状態で培養を実施することができる。 By culturing the tissue module M supplied with the cell adhesive g for 10 minutes, a layer of the cell adhesive g is formed around the tissue module M having three rows × three stages, as shown in FIG. After that, the medium C is stored in the culture tank again, and the tissue module M is immersed in the medium. Since the tissue module M having three rows and three stages is maintained in an aggregated state by the layer of the cell adhesive g, it fuses without shaking even when immersed in the medium C. As a result, the culture can be carried out in a state where the tissue modules M of three rows × three stages are fused.
[組織モジュールMの収縮]
 上記の人工三次元組織製造方法で製造した骨格筋組織を有する組織モジュールMの収縮について確認した。収縮の確認には、三列×一段の組織モジュールMを用いた。図8は、人工三次元組織製造装置1を用いて培養した培養初期(Day0)と、11日間培養後の骨格筋組織を示す写真図である。図8に示すように、培養が進み成熟すると、三つの組織モジュールMが収縮した一つの骨格筋組織が観察された。
[Shrinkage of tissue module M]
The contraction of the tissue module M having the skeletal muscle tissue manufactured by the above artificial three-dimensional tissue manufacturing method was confirmed. A three-row x one-stage tissue module M was used to confirm shrinkage. FIG. 8 is a photograph showing the initial stage of culturing (Day 0) cultivated using the artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus 1 and the skeletal muscle tissue after culturing for 11 days. As shown in FIG. 8, as the culture progressed and matured, one skeletal muscle tissue in which three tissue modules M contracted was observed.
 図9は、培養日数と骨格筋組織の幅の変化量との関係を、一列×一段の組織モジュールM、二列×一段の組織モジュールM、三列×一段の組織モジュールMのそれぞれについて測定した。図9においては、培養初期(Day0)における骨格筋組織の幅を100%として示されている。
 図9に示されるように、培養日数の増加に伴って組織モジュールMにおける骨格筋組織の収縮が進行することを確認できた。
In FIG. 9, the relationship between the number of culture days and the amount of change in the width of the skeletal muscle tissue was measured for each of the 1-row × 1-stage tissue module M, the 2-row × 1-stage tissue module M, and the 3-row × 1-stage tissue module M. .. In FIG. 9, the width of the skeletal muscle tissue at the initial stage of culture (Day 0) is shown as 100%.
As shown in FIG. 9, it was confirmed that the contraction of the skeletal muscle tissue in the tissue module M progressed with the increase in the number of culture days.
[電気刺激による骨格筋組織の収縮運動]
 上記の人工三次元組織製造方法で製造した骨格筋組織の機能について確認した。機能の確認は、骨格筋組織に対して電極を介して電気刺激を周期的に付与した際の収縮運動を測定した。図10は、骨格筋組織に対して電界の強さ1.8V/mm、2ms、1.0Hzで電気刺激を付与したときの時間(sec)と変位(μm)との関係を示す図である。
 図10に示されるように、電気刺激の付与に伴って骨格筋組織が変位することが確認された。従って、本実施形態の人工三次元組織製造方法で製造した骨格筋組織は、骨格筋としての機能を発現することが可能である。また、電気刺激の付与に伴って骨格筋組織が変位することを目視においても確認できた。
[Contraction movement of skeletal muscle tissue by electrical stimulation]
The function of the skeletal muscle tissue manufactured by the above artificial three-dimensional tissue manufacturing method was confirmed. To confirm the function, the contractile movement when electrical stimulation was periodically applied to the skeletal muscle tissue via electrodes was measured. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the time (sec) and the displacement (μm) when an electric stimulus is applied to the skeletal muscle tissue at an electric field strength of 1.8 V / mm, 2 ms, and 1.0 Hz. ..
As shown in FIG. 10, it was confirmed that the skeletal muscle tissue was displaced with the application of electrical stimulation. Therefore, the skeletal muscle tissue produced by the artificial three-dimensional tissue manufacturing method of the present embodiment can exhibit the function as skeletal muscle. In addition, it was visually confirmed that the skeletal muscle tissue was displaced with the application of electrical stimulation.
 図11は、人工三次元組織製造方法で7日間培養して製造した骨格筋組織の長軸方向の蛍光画像を示す図である。図12は、人工三次元組織製造方法で製造した骨格筋組織の短軸方向の蛍光画像を示す図である。
 図11に示されるように、骨格筋組織には、筋繊維4aおよび核4bが形成されていることを観察できた。また、図12に示されるように、骨格筋組織においては、栄養不足や酸欠による脱核が生じていないことを観察できた。
FIG. 11 is a diagram showing a fluorescence image in the long axis direction of skeletal muscle tissue produced by culturing for 7 days by an artificial three-dimensional tissue production method. FIG. 12 is a diagram showing a fluorescence image in the short axis direction of the skeletal muscle tissue produced by the artificial three-dimensional tissue production method.
As shown in FIG. 11, it was possible to observe that muscle fibers 4a and nuclei 4b were formed in the skeletal muscle tissue. Further, as shown in FIG. 12, it was observed that enucleation due to malnutrition or oxygen deficiency did not occur in the skeletal muscle tissue.
[組織モジュールMの融合]
 図13は、二つの組織モジュールMを並べて製造した骨格筋組織の写真図である。図14は、図13におけるA-B断面図である。
 図14に示されるように、二つ並べて製造した骨格筋組織は、隙間が生じることなく融合して形成されていることを観察できた。
[Fusion of Organization Module M]
FIG. 13 is a photographic view of skeletal muscle tissue manufactured by arranging two tissue modules M side by side. FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line AB in FIG.
As shown in FIG. 14, it was possible to observe that the skeletal muscle tissues produced side by side were fused and formed without any gaps.
 図15は、二つの組織モジュールMを並べて製造した写真図である。図15に示すように、培養初期(Day0)に組織モジュールMの一つとして、骨格筋組織を製造した骨格筋モジュールM1と、組織モジュールMの他の一つとして、細胞外マトリックス成分のみを用いて培養したハイドロゲルモジュールM2とを並べた。 FIG. 15 is a photographic diagram of two tissue modules M manufactured side by side. As shown in FIG. 15, in the early stage of culture (Day 0), as one of the tissue modules M, the skeletal muscle module M1 for producing the skeletal muscle tissue and as the other one of the tissue modules M, only the extracellular matrix component was used. The hydrogel module M2 cultured in the above was arranged side by side.
 図16は、二日間培養後の骨格筋モジュールM1とハイドロゲルモジュールM2の写真図と、骨格筋モジュールM1とハイドロゲルモジュールM2の境界を拡大した写真図である。
 図16に示すように、骨格筋モジュールM1における細胞からの接着物質等によりハイドロゲルモジュールM2のハイドロゲルが、骨格筋組織と融合することを観察できた。
FIG. 16 is a photographic diagram of the skeletal muscle module M1 and the hydrogel module M2 after culturing for two days, and an enlarged photographic diagram of the boundary between the skeletal muscle module M1 and the hydrogel module M2.
As shown in FIG. 16, it was possible to observe that the hydrogel of the hydrogel module M2 fuses with the skeletal muscle tissue due to the adhesive substance from the cells in the skeletal muscle module M1.
[骨格筋モジュールと脂肪モジュールの融合]
 図17は、二つの組織モジュールMを並べて製造した写真図である。
 図17に示すように、組織モジュールMの一つとして、骨格筋組織を製造した骨格筋モジュールM1と、組織モジュールMの他の一つとして、脂肪細胞を培養した脂肪組織を有する脂肪モジュールM3とを並べた。脂肪組織は、骨格筋組織よりも成熟するまでの時間が長い。そのため、融合確認にあたりホルダ部材20に保持させる際には、培養初期(Day0)の骨格筋モジュールM1と、30日間培養して成熟させた(Day30)の脂肪モジュールM3とを並べた(上側の写真)。下側の写真には、ホルダ部材20に保持させた状態でさらに13日間培養した骨格筋モジュールM1と脂肪モジュールM3が示されている。
[Fusion of skeletal muscle module and fat module]
FIG. 17 is a photographic diagram of two tissue modules M manufactured side by side.
As shown in FIG. 17, as one of the tissue modules M, a skeletal muscle module M1 for producing skeletal muscle tissue, and as another one of the tissue modules M, a fat module M3 having adipose tissue in which adipocytes are cultured. Lined up. Adipose tissue takes longer to mature than skeletal muscle tissue. Therefore, when holding the holder member 20 for confirmation of fusion, the skeletal muscle module M1 in the initial stage of culture (Day 0) and the fat module M3 that had been cultured for 30 days and matured (Day 30) were arranged side by side (upper photo). ). The lower photograph shows the skeletal muscle module M1 and the fat module M3 that have been cultured for another 13 days while being held by the holder member 20.
 図18は、13日間培養後の骨格筋モジュールM1と脂肪モジュールM3を拡大した写真図(左側の写真)と、骨格筋モジュールM1に脂肪モジュールM3が融合した箇所をさらに拡大した蛍光画像(右側の写真)が示されている。
 図18に示すように、筋管および核を有する骨格筋組織に粒状の脂質が融合して形成されていることを観察できた。
FIG. 18 is an enlarged photograph (left photograph) of the skeletal muscle module M1 and the fat module M3 after culturing for 13 days, and a fluorescent image (on the right) of a further enlarged portion of the fusion of the skeletal muscle module M1 and the fat module M3. Photo) is shown.
As shown in FIG. 18, it was possible to observe that granular lipids were fused and formed in the skeletal muscle tissue having myotubes and nuclei.
 以上のように、本実施形態の人工三次元組織製造装置および人工三次元組織製造方法では、個別に成熟させた組織を有する組織モジュールMをホルダ部材20に並べて同一の工程で培養できるため、効率的に人工三次元組織を構築できる。また、本実施形態の人工三次元組織製造装置および人工三次元組織製造方法では、Y方向およびZ方向にそれぞれ細胞が異なる少なくとも二種の組織モジュールMを任意の配列で並べて培養できるため、種々の問題に対応した高い汎用性をもって人工三次元組織を構築できる。 As described above, in the artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus and the artificial three-dimensional tissue manufacturing method of the present embodiment, the tissue modules M having individually matured tissues can be arranged on the holder member 20 and cultured in the same process, so that the efficiency is high. It is possible to construct an artificial three-dimensional organization. Further, in the artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus and the artificial three-dimensional tissue manufacturing method of the present embodiment, at least two kinds of tissue modules M having different cells in the Y direction and the Z direction can be arranged and cultured in an arbitrary arrangement, so that various types can be obtained. It is possible to construct an artificial three-dimensional organization with high versatility corresponding to the problem.
[人工三次元組織製造装置の第2実施形態]
 続いて、人工三次元組織製造装置1の第2実施形態について、図19から図35を参照して説明する。
 これらの図において、図1から図18に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
[Second Embodiment of Artificial Three-Dimensional Tissue Manufacturing Equipment]
Subsequently, the second embodiment of the artificial three-dimensional structure manufacturing apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 19 to 35.
In these figures, the same components as the components of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 18 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
 第2実施形態では、培地を灌流させながら組織を構築するための灌流流路を有する組織モジュールMを形成する構成について説明する。
 図19は、灌流流路を有する組織モジュールMを形成するための一対のアンカー部材10Aと型部材30Aとを示す断面図である。図20は、一対のアンカー部材10AのX方向に沿った断面図である。
In the second embodiment, a configuration for forming a tissue module M having a perfusion channel for constructing a tissue while perfusing the medium will be described.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a pair of anchor members 10A and a mold member 30A for forming a tissue module M having a perfusion flow path. FIG. 20 is a cross-sectional view of the pair of anchor members 10A along the X direction.
 図20に示すように、アンカー部材10Aは、X方向に貫通する貫通孔14を有している。一対のアンカー部材10Aにおいて、貫通孔14は同軸の同一径に形成されている。アンカー部材10Aにおけるアンカー部12は、軸状部15aと第3係合部(係合部)15bとを有する。軸状部15aは、基体11の端面11bから突出しX方向に延びる。第3係合部15bは、軸状部15aの先端に設けられている。X方向と直交する方向の第3係合部15bの寸法は、軸状部15aよりも大きい。軸状部15aと第3係合部15bの少なくとも一方は円筒状であってもよいし、角筒状であってもよい。 As shown in FIG. 20, the anchor member 10A has a through hole 14 penetrating in the X direction. In the pair of anchor members 10A, the through holes 14 are formed coaxially with the same diameter. The anchor portion 12 in the anchor member 10A has a shaft-shaped portion 15a and a third engaging portion (engaging portion) 15b. The shaft-shaped portion 15a protrudes from the end surface 11b of the substrate 11 and extends in the X direction. The third engaging portion 15b is provided at the tip of the shaft-shaped portion 15a. The dimension of the third engaging portion 15b in the direction orthogonal to the X direction is larger than that of the axial portion 15a. At least one of the shaft-shaped portion 15a and the third engaging portion 15b may be cylindrical or square tubular.
 軸状部15aの外周側であって、端面11bと第3係合部15bとの間の空間に配置された組織モジュールMのゲル体2は、X方向に収縮した際に第3係合部15bにX方向の外側から係合する。すなわち、第3係合部15bは、組織モジュールMのゲル体2にX方向の内側から係合して組織モジュールMの収縮を抑制する。また、ゲル体2は、軸状部15aの中心軸方向への収縮により、軸状部15aおよび第3係合部15bの外周面に圧着されることになる。従って、ゲル体2とアンカー部材10Aとの間の摩擦力が大きくなり、X方向と直交する方向への組織モジュールMの収縮を抑制する。 The gel body 2 of the tissue module M arranged in the space between the end surface 11b and the third engaging portion 15b on the outer peripheral side of the shaft-shaped portion 15a has a third engaging portion when contracted in the X direction. Engage with 15b from the outside in the X direction. That is, the third engaging portion 15b engages with the gel body 2 of the tissue module M from the inside in the X direction to suppress the contraction of the tissue module M. Further, the gel body 2 is crimped to the outer peripheral surfaces of the axial portion 15a and the third engaging portion 15b due to the contraction of the axial portion 15a in the central axial direction. Therefore, the frictional force between the gel body 2 and the anchor member 10A becomes large, and the shrinkage of the tissue module M in the direction orthogonal to the X direction is suppressed.
 図19に示すように、型部材30Aにおける保持部31に保持された一対のアンカー部材10Aの貫通孔には、軸状部材33が挿抜自在に設けられている。軸状部材33は、X方向に延び一対のアンカー部材10Aの貫通孔14に跨がって挿入可能である。 As shown in FIG. 19, a shaft-shaped member 33 is freely inserted and removed in the through holes of the pair of anchor members 10A held by the holding portion 31 of the mold member 30A. The shaft-shaped member 33 extends in the X direction and can be inserted across the through holes 14 of the pair of anchor members 10A.
 上記構成の一対のアンカー部材10Aと型部材30Aとを用いて、灌流流路を有する組織モジュールMを形成する手順について説明する。本実施形態では、骨格筋組織の内部に灌流流路を形成する例を用いて説明する。 A procedure for forming a tissue module M having a perfusion flow path by using the pair of anchor members 10A and the mold member 30A having the above configuration will be described. In this embodiment, an example of forming a perfusion channel inside the skeletal muscle tissue will be described.
 まず、図19に示すように、貫通孔14に軸状部材33が挿入された状態の一対のアンカー部材10Aを型部材30Aの保持部31に上側から挿入する。これにより、一対のアンカー部材10Aは、型部材30Aに対してX方向、Y方向およびZ方向に位置決めされる。 First, as shown in FIG. 19, a pair of anchor members 10A in a state where the shaft-shaped member 33 is inserted into the through hole 14 is inserted into the holding portion 31 of the mold member 30A from above. As a result, the pair of anchor members 10A are positioned in the X direction, the Y direction, and the Z direction with respect to the mold member 30A.
 次に、図21に示すように、型部材30Aにおけるモジュール成形部32に、組織Sとして骨格筋細胞を含む細胞外マトリックス成分の溶液(懸濁液)を注入する。この後、例えば、37℃の温度下で2日間(48時間)培養し、ゲル層として骨格筋組織を有するゲル体2で構成される組織モジュールMを形成する。 Next, as shown in FIG. 21, a solution (suspension) of extracellular matrix components containing skeletal muscle cells as tissue S is injected into the module molding portion 32 of the mold member 30A. Then, for example, the cells are cultured at a temperature of 37 ° C. for 2 days (48 hours) to form a tissue module M composed of a gel body 2 having a skeletal muscle tissue as a gel layer.
 続いて、図22に示すように、型部材30Aから一対のアンカー部材10Aおよび組織モジュールMを取り外す。また、一対のアンカー部材10Aおよび組織モジュールMを貫通する軸状部材33を抜き取る。軸状部材33を抜き取ることで、組織モジュールMの内部には、一対のアンカー部材10Aの貫通孔14と同軸で連通し、X方向に延びる灌流流路34が形成される。この時点の組織モジュールMは、灌流流路34を有する骨格筋モジュールである。 Subsequently, as shown in FIG. 22, the pair of anchor members 10A and the tissue module M are removed from the mold member 30A. Further, the shaft-shaped member 33 penetrating the pair of anchor members 10A and the tissue module M is extracted. By extracting the shaft-shaped member 33, a perfusion flow path 34 that communicates coaxially with the through hole 14 of the pair of anchor members 10A and extends in the X direction is formed inside the tissue module M. The tissue module M at this point is a skeletal muscle module having a perfusion channel 34.
 続いて、図23に示すように、アンカー部材10Aの貫通孔14を介して、灌流流路34に臨む壁面に血管系細胞35を注入(播種)し一定時間培養することにより、管腔層36を形成する。これにより、灌流流路34は、管腔層36に囲まれた状態となる。すなわち、組織モジュールMは、管腔層36の外周側に骨格筋組織を有するゲル体2がゲル層として設けられた四角筒状に形成される。血管系細胞35としては、一例として、血管内皮細胞(HUVEC)が用いられている。 Subsequently, as shown in FIG. 23, the luminal layer 36 is cultured for a certain period of time by injecting (seeding) the vasculature cells 35 into the wall surface facing the perfusion flow path 34 through the through hole 14 of the anchor member 10A. To form. As a result, the perfusion channel 34 is surrounded by the luminal layer 36. That is, the tissue module M is formed in the shape of a square tube in which the gel body 2 having the skeletal muscle tissue on the outer peripheral side of the lumen layer 36 is provided as the gel layer. As the vasculature cell 35, vascular endothelial cells (HUVEC) are used as an example.
 骨格筋組織の内部に灌流流路34を有する組織モジュールMが形成されると、図24に示すように、培地供給部40に接続された供給管41を一対のアンカー部材10Aの一方に接続し、排出管42を一対のアンカー部材10Aの他方に接続する。そして、培地供給部40から供給管41および貫通孔14を介して培地C1を灌流流路34に供給することで、培地C1を灌流させながら骨格筋組織を培養することができる。 When the tissue module M having the perfusion flow path 34 is formed inside the skeletal muscle tissue, as shown in FIG. 24, the supply pipe 41 connected to the medium supply unit 40 is connected to one of the pair of anchor members 10A. , The discharge pipe 42 is connected to the other of the pair of anchor members 10A. Then, by supplying the medium C1 from the medium supply unit 40 to the perfusion flow path 34 through the supply pipe 41 and the through hole 14, the skeletal muscle tissue can be cultured while perfusing the medium C1.
 なお、上記の人工三次元組織製造方法では、骨格筋組織の内部に灌流流路34が形成された組織モジュールMを形成する手順を例示したが、この構成に限定されず、例えば、細胞を有さない細胞外マトリックス成分の溶液をモジュール成形部32に注入した後に培養してゲル層を形成してもよい。この場合、その後の手順として、上記と同様に、軸状部材33の抜き取り、血管系細胞35の注入および培養を行うことで、ハイドロゲル内に管腔層36(灌流流路34)が形成された血管系モジュールM4(図25参照)を製造することができる。
 また、図21に示した型部材30Aにおけるモジュール成形部32に、組織Sとして血管内皮細胞(HUVEC)等の血管系細胞を含む細胞外マトリックス成分の溶液(懸濁液)を注入し培養してもよい。この場合、血管系細胞同士が繋がり脈管形成される。そして、その後の手順として、上記と同様に、軸状部材33を抜き取ることで、管腔層36(灌流流路34)が形成された血管系モジュールM4(図25参照)を製造することができる。
In the above artificial three-dimensional tissue manufacturing method, a procedure for forming a tissue module M in which a perfusion flow path 34 is formed inside a skeletal muscle tissue is exemplified, but the procedure is not limited to this configuration, and for example, cells are included. A solution of extracellular matrix components may be injected into the module molding section 32 and then cultured to form a gel layer. In this case, as a subsequent procedure, the luminal layer 36 (perfusion flow path 34) is formed in the hydrogel by extracting the axial member 33, injecting and culturing the vascular cells 35 in the same manner as described above. The vascular system module M4 (see FIG. 25) can be manufactured.
Further, a solution (suspension) of extracellular matrix components containing vascular cells such as vascular endothelial cells (HUVEC) as tissue S is injected into the module molding portion 32 of the mold member 30A shown in FIG. 21 and cultured. May be good. In this case, vascular cells are connected to each other to form a vessel. Then, as a subsequent procedure, the vascular system module M4 (see FIG. 25) in which the luminal layer 36 (perfusion flow path 34) is formed can be manufactured by extracting the axial member 33 in the same manner as described above. ..
 図25は、ホルダ部材20にY方向に三列、Z方向に三段の合計九つの組織モジュールMのうち、中央に上記の血管系モジュールM4を配置し、血管系モジュールM4の周囲に八つの骨格筋モジュールM1が配置された人工三次元組織のX方向と直交する模式断面図である。 In FIG. 25, the above-mentioned vascular system module M4 is arranged in the center of a total of nine tissue modules M having three rows in the Y direction and three stages in the Z direction on the holder member 20, and eight around the vascular system module M4. It is a schematic cross-sectional view orthogonal to the X direction of the artificial three-dimensional tissue in which the skeletal muscle module M1 is arranged.
 中央の血管系モジュールM4における管腔層36に、図24に示した培地供給部40から培地C1を灌流させながら骨格筋モジュールM1を培養した。図26は、人工三次元組織をZ方向に見た写真図である。図27は、人工三次元組織のX方向と直交する断面の写真図である。図28は、人工三次元組織のX方向に沿った断面の写真図である。 The skeletal muscle module M1 was cultured while perfusing the medium C1 from the medium supply unit 40 shown in FIG. 24 into the luminal layer 36 in the central vascular system module M4. FIG. 26 is a photographic view of an artificial three-dimensional structure viewed in the Z direction. FIG. 27 is a photographic view of a cross section orthogonal to the X direction of the artificial three-dimensional structure. FIG. 28 is a photographic view of a cross section of the artificial three-dimensional structure along the X direction.
 図27に示すように、中央には管腔層36が残存する血管系モジュールM4が形成され、血管系モジュールM4の周囲を八つの骨格筋モジュールM1で形成された骨格筋組織が覆う人工三次元組織が構築されていることを観察できた。また、図28に示すように、管腔層36は人工三次元組織を貫通して形成されていることを観察できた。 As shown in FIG. 27, a vascular system module M4 in which the lumen layer 36 remains is formed in the center, and an artificial three-dimensional structure in which the skeletal muscle tissue formed by the eight skeletal muscle modules M1 covers the circumference of the vascular system module M4. I was able to observe that the tissue was being constructed. Further, as shown in FIG. 28, it was possible to observe that the luminal layer 36 was formed through the artificial three-dimensional tissue.
 図29は、管腔層36に蛍光物質を含む液体が流れる人工三次元組織のX方向に沿った断面の写真図である。図30は、蛍光物質を含む液体を流して15分後の蛍光画像である。蛍光物質を含む液体を流した直後には蛍光物質の拡散は確認できなかったが、図30に示されるように、蛍光物質を含む液体を流して15分後には、管腔層36から骨格筋組織に蛍光物質が拡散していることを観察できた。 FIG. 29 is a photographic view of a cross section of an artificial three-dimensional tissue in which a liquid containing a fluorescent substance flows in the lumen layer 36 along the X direction. FIG. 30 is a fluorescence image 15 minutes after flowing a liquid containing a fluorescent substance. Diffusion of the fluorescent substance could not be confirmed immediately after flowing the liquid containing the fluorescent substance, but as shown in FIG. 30, 15 minutes after flowing the liquid containing the fluorescent substance, the skeletal muscle from the lumen layer 36 It was possible to observe that the fluorescent substance was diffused in the tissue.
[灌流の有無による比較]
 図31は、灌流無しで培養した骨格筋組織の写真図である。図32は、灌流有りで培養した骨格筋組織の写真図である。図31および図32に示されるように、灌流有りで培養した骨格筋組織は、灌流無しで培養した骨格筋組織よりも細くなるといった変化が見られた。また、この際には灌流の流れ刺激によって筋肉組織の配向度が高まる可能性があると考えられる。
[Comparison with and without perfusion]
FIG. 31 is a photograph of skeletal muscle tissue cultured without perfusion. FIG. 32 is a photograph of skeletal muscle tissue cultured with perfusion. As shown in FIGS. 31 and 32, changes were observed in that the skeletal muscle tissue cultured with perfusion became thinner than the skeletal muscle tissue cultured without perfusion. In this case, it is considered that the degree of orientation of the muscle tissue may be increased by the perfusion flow stimulation.
 図33は、灌流有りの場合と無しの場合でそれぞれ培養した骨格筋組織の断面写真図である。図33に示されるように、灌流有りの場合は、管腔層が残存していることを確認できた。灌流有りの場合は、核が全体的に散らばっていることを確認できた。これらのことから、灌流しながら培養することで、生存率が向上すると考えられる。 FIG. 33 is a cross-sectional photograph of the skeletal muscle tissue cultured with and without perfusion. As shown in FIG. 33, it was confirmed that the luminal layer remained in the case of perfusion. In the case of perfusion, it was confirmed that the nuclei were scattered as a whole. From these facts, it is considered that the survival rate is improved by culturing while perfusing.
[灌流の有無による電気刺激時の比較]
 図34は、灌流有りで培養した骨格筋組織と、灌流無しで培養した骨格筋組織にそれぞれ電気刺激を周期的に付与した際の時間と収縮量との関係を示す図である。
[Comparison of electrical stimulation with and without perfusion]
FIG. 34 is a diagram showing the relationship between the time and the amount of contraction when electrical stimulation is periodically applied to the skeletal muscle tissue cultured with perfusion and the skeletal muscle tissue cultured without perfusion.
 図34に示されるように、灌流有りで培養した骨格筋組織は、灌流無しで培養した骨格筋組織よりも電気刺激を付与した際の収縮量が大きかった。従って、灌流有りで培養した骨格筋組織は、灌流無しで培養した骨格筋組織よりも成熟の進行が速いと考えられる。 As shown in FIG. 34, the skeletal muscle tissue cultured with perfusion had a larger amount of contraction when electrical stimulation was applied than the skeletal muscle tissue cultured without perfusion. Therefore, it is considered that the skeletal muscle tissue cultured with perfusion progresses faster than the skeletal muscle tissue cultured without perfusion.
[血管の分化]
 図35は、上述した血管系モジュールM4を培養した写真図である。
 図35に示すように、管腔層36を形成する太い血管から新しい血管が分化した様子が確認できた。これにより、他の細胞を含む組織モジュールMとの組み合わせ、他の組織に血管を形成する際の血管モジュールとして好適に用いることができる。
[Blood vessel differentiation]
FIG. 35 is a photograph of the above-mentioned vasculature module M4 cultured.
As shown in FIG. 35, it was confirmed that new blood vessels were differentiated from the thick blood vessels forming the luminal layer 36. Thereby, it can be suitably used as a blood vessel module when forming a blood vessel in another tissue in combination with a tissue module M containing other cells.
 以上のように、本実施形態の人工三次元組織製造装置および人工三次元組織製造方法では、ホルダ部材20において、任意の組織を形成するための組織モジュールMの近くに、灌流流路34を有する組織モジュールMを配置することで、細胞の酸欠および栄養不足が生じることを抑制して良好な人工三次元組織を構築することが可能になる。 As described above, in the artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus and the artificial three-dimensional tissue manufacturing method of the present embodiment, the holder member 20 has a perfusion flow path 34 near the tissue module M for forming an arbitrary tissue. By arranging the tissue module M, it becomes possible to suppress the occurrence of oxygen deficiency and nutritional deficiency of cells and to construct a good artificial three-dimensional tissue.
 以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 Although the preferred embodiments according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to the above examples. The various shapes and combinations of the constituent members shown in the above-mentioned example are examples, and can be variously changed based on design requirements and the like within a range not deviating from the gist of the present invention.
 例えば、上記実施形態では、組織モジュールMとして、骨格筋組織を有するモジュール同士、骨格筋組織を有するモジュールとハイドロゲルモジュール、骨格筋組織を有するモジュールと脂肪組織を有するモジュールをそれぞれホルダ部材20に組み合わせて保持させる構成を例示したが、この組み合わせに限定されない。例えば、図36に示すように、中央に血管系モジュールM4を配置し、血管系モジュールM4の周囲に骨格筋モジュールM1と脂肪モジュールM3が配置される構成であってもよい。この構成を採ることで、骨格筋組織の任意の位置に脂肪組織がされた人工三次元組織を構築することができる。 For example, in the above embodiment, as the tissue module M, modules having skeletal muscle tissue, a module having skeletal muscle tissue and a hydrogel module, and a module having skeletal muscle tissue and a module having adipose tissue are combined with the holder member 20, respectively. However, the configuration is not limited to this combination. For example, as shown in FIG. 36, the vascular system module M4 may be arranged in the center, and the skeletal muscle module M1 and the fat module M3 may be arranged around the vascular system module M4. By adopting this configuration, it is possible to construct an artificial three-dimensional tissue in which adipose tissue is formed at an arbitrary position in the skeletal muscle tissue.
 また、上記実施形態では、組織モジュールMとして、骨格筋組織を有するモジュール、脂肪組織を有するモジュールおよび血管系モジュールを例示したが、この構成に限定されない。例えば、細胞Sとして真皮細胞を有する真皮組織モジュールおよび細胞Sとして表皮細胞を有する表皮組織モジュールを用いる構成であってもよい。この場合、例えば、血管系モジュールの周囲に真皮組織モジュールを配置し、灌流を行いながら真皮組織を培養することができる。また、血管系モジュールの周囲に真皮組織モジュールを配置するとともに、真皮組織モジュールの周囲に表皮組織モジュールを配置し、灌流を行いながら表皮組織を培養して人工三次元皮膚組織を形成することも可能である。 Further, in the above embodiment, as the tissue module M, a module having skeletal muscle tissue, a module having adipose tissue, and a vascular system module are exemplified, but the configuration is not limited to this. For example, a dermis tissue module having dermis cells as cells S and an epidermal tissue module having epidermal cells as cells S may be used. In this case, for example, the dermis tissue module can be placed around the vascular system module and the dermis tissue can be cultured while perfusing. It is also possible to place the dermis tissue module around the vascular system module and the epidermis tissue module around the dermis tissue module to cultivate the epidermis tissue while performing perfusion to form an artificial three-dimensional skin tissue. Is.
 また、上記実施形態では、三列×三段の組織モジュールMを保持可能なホルダ部材を例示したが、この構成に限定されない。例えば、図37に示すように、七列×三段の組織モジュールMを保持可能なホルダ部材を用いる構成や、他の列数、段数の組織モジュールMを保持可能なホルダ部材を用いる構成であってもよい。三列×三段を超える組織モジュールMを用いる場合は、血管系モジュールM4以外の全ての組織モジュールMの一部が血管系モジュールM4と接する配置とすることが組織の死滅を抑制する観点から好ましい。 Further, in the above embodiment, a holder member capable of holding a three-row × three-stage tissue module M is illustrated, but the configuration is not limited to this. For example, as shown in FIG. 37, there is a configuration using a holder member capable of holding a seven-row × three-stage tissue module M, or a configuration using a holder member capable of holding another number of rows and stages of tissue module M. You may. When using a tissue module M having more than three rows × three stages, it is preferable to arrange a part of all the tissue modules M other than the vascular system module M4 in contact with the vascular system module M4 from the viewpoint of suppressing the death of the tissue. ..
 上記の人工三次元組織製造装置および人工三次元組織製造方法で製造された人工三次元組織については、薬物添加に対する組織の反応、組織同士の相互作用観等のドラッグスクリーニング(薬物評価)に用いることができる。薬物とは、医薬品等の薬物、化粧品や医薬部外品等を含む。このドラッグスクリーニングによれば、例えば、従来の方法と比較して実際の組織に近い環境で薬物の評価を行うことができる。また、例えば、新薬の創出等における各種分子量の薬物の動態評価、化粧品や医薬部外品等の開発における評価において極めて有用である。 The artificial three-dimensional tissue manufactured by the above-mentioned artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus and artificial three-dimensional tissue manufacturing method shall be used for drug screening (drug evaluation) such as the reaction of the tissue to the addition of the drug and the view of the interaction between the tissues. Can be done. Drugs include drugs such as pharmaceuticals, cosmetics and quasi-drugs. According to this drug screening, for example, the drug can be evaluated in an environment closer to the actual tissue as compared with the conventional method. Further, for example, it is extremely useful in the dynamic evaluation of drugs having various molecular weights in the creation of new drugs and the evaluation in the development of cosmetics and quasi-drugs.
 また、上記の人工三次元組織製造装置および人工三次元組織製造方法で製造された人工三次元組織については、アンカー部材10に電極を設けて電気刺激を付する構成であってもよい。この構成を採ることで、骨格筋組織の収縮による血管や脂肪組織の変化を観察・評価することが可能である。 Further, for the artificial three-dimensional structure manufactured by the above-mentioned artificial three-dimensional structure manufacturing apparatus and the artificial three-dimensional structure manufacturing method, an electrode may be provided on the anchor member 10 to apply electrical stimulation. By adopting this configuration, it is possible to observe and evaluate changes in blood vessels and adipose tissue due to contraction of skeletal muscle tissue.
 本発明は、人工三次元組織製造装置および人工三次元組織製造方法に適用できる。 The present invention can be applied to an artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus and an artificial three-dimensional tissue manufacturing method.
 1…人工三次元組織製造装置、 2…ゲル体、 10、10A…アンカー部材、 11a…嵌合溝、 12b…第1係合部(係合部)、 12c…第2係合部(係合部)、 15b…第3係合部(係合部)、 20…ホルダ部材、 30、30A…型部材、 33…軸状部材、 34…灌流流路、 35…血管系細胞、 36…管腔層、 40…培地供給部、 g…細胞接着剤、 M…組織モジュール、 T…組織 1 ... Artificial three-dimensional structure manufacturing device, 2 ... Gel body, 10, 10A ... Anchor member, 11a ... Fitting groove, 12b ... First engaging part (engaging part), 12c ... Second engaging part (engaging) Part), 15b ... Third engaging part (engaging part), 20 ... Holder member, 30, 30A ... Mold member, 33 ... Axial member, 34 ... Perfusion channel, 35 ... Vascular cells, 36 ... Cavity Layer, 40 ... medium supply part, g ... cell adhesive, M ... tissue module, T ... tissue

Claims (12)

  1.  第1方向に互いに離れて対向し、第1方向に延びる線状の組織モジュールの端部をそれぞれ前記第1方向の外側から支持する一対のアンカー部材と、
     前記組織モジュールを支持した一対の前記アンカー部材を前記第1方向に位置決めした状態で保持するホルダ部材と、
     を備え、
     前記組織モジュールは、細胞を含むゲル体を有し、
     一対の前記アンカー部材は、互いに対向する領域に前記組織モジュールの端部に前記第1方向の内側から係合する係合部をそれぞれ有し、
     前記ホルダ部材は、前記組織モジュールを支持した一対の前記アンカー部材を前記第1方向と交差する方向に複数並べて保持可能である、
     人工三次元組織製造装置。
    A pair of anchor members that face each other apart from each other in the first direction and support the ends of the linear tissue modules extending in the first direction from the outside in the first direction, respectively.
    A holder member that holds the pair of anchor members that support the tissue module in a state of being positioned in the first direction, and a holder member.
    Equipped with
    The tissue module has a gel containing cells and
    The pair of anchor members each have an engaging portion that engages from the inside in the first direction with an end portion of the tissue module in a region facing each other.
    The holder member can hold a plurality of the pair of anchor members supporting the tissue module side by side in a direction intersecting the first direction.
    Artificial three-dimensional tissue manufacturing equipment.
  2.  前記ホルダ部材は、
      前記第1方向に互いに離れて配置された一対の基材と
      前記基材の上面に前記第1方向と直交する第2方向に互いに離れて対向配置され、前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向に延びる嵌合壁を有し、
     一対の前記アンカー部材のそれぞれは、それぞれ前記第2方向の両側面に前記第3方向に貫く嵌合溝を有し、
     前記嵌合壁は、前記嵌合溝に嵌合して前記アンカー部材を前記第1方向に位置決めする、
     請求項1に記載の人工三次元組織製造装置。
    The holder member is
    The pair of base materials arranged apart from each other in the first direction and the upper surface of the base material are arranged facing each other in the second direction orthogonal to the first direction, and the first direction and the second direction Has a fitting wall extending in a third direction orthogonal to
    Each of the pair of anchor members has a fitting groove penetrating in the third direction on both side surfaces in the second direction.
    The fitting wall fits into the fitting groove to position the anchor member in the first direction.
    The artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus according to claim 1.
  3.  前記嵌合壁の前記第3方向の寸法は、前記第3方向に並ぶ複数の前記アンカー部材に跨がって嵌合する寸法である、
     請求項2に記載の人工三次元組織製造装置。
    The dimension of the fitting wall in the third direction is a dimension of fitting across the plurality of anchor members arranged in the third direction.
    The artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus according to claim 2.
  4.  前記嵌合壁は、前記第2方向に互いに離れて三つ以上対向配置され、
     前記組織モジュールを支持した一対の前記アンカー部材は、前記第2方向に二つ以上並び、
     一つの前記嵌合壁は、前記第2方向に隣り合う前記アンカー部材において対向する前記嵌合溝の両方に跨がって嵌合する、
     請求項2または3に記載の人工三次元組織製造装置。
    Three or more of the fitting walls are arranged so as to face each other apart from each other in the second direction.
    Two or more of the pair of anchor members supporting the tissue module are arranged in the second direction.
    One fitting wall is fitted across both of the opposing fitting grooves in the anchor member adjacent to the second direction.
    The artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus according to claim 2 or 3.
  5.  一対の前記アンカー部材は、互いに同軸で前記第1方向に貫通する貫通孔をそれぞれ有し、
     一対の前記アンカー部材の前記貫通孔に挿抜自在に設けられた軸状部材を有する、
     請求項1から4のいずれか一項に記載の人工三次元組織製造装置。
    The pair of anchor members each have a through hole coaxial with each other and penetrating in the first direction.
    It has a shaft-shaped member provided in the through hole of the pair of anchor members so as to be freely inserted and removed.
    The artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4.
  6.  前記第1方向の外側から前記貫通孔を介して前記組織モジュールに培地を供給する培地供給部を有する、
     請求項5に記載の人工三次元組織製造装置。
    It has a culture medium supply unit that supplies a medium to the tissue module from the outside in the first direction through the through hole.
    The artificial three-dimensional tissue manufacturing apparatus according to claim 5.
  7.  細胞を含むゲル体を有し第1方向に延びる線状の組織モジュールに対して、第1方向に互いに離れて対向し互いに対向する領域に設けた係合部が前記第1方向の内側から係合するとともに、前記第1方向の外側から支持する一対のアンカー部材を準備することと、
     前記組織モジュールを支持した一対の前記アンカー部材を前記第1方向と交差する方向に複数並べて保持可能なホルダ部材に、前記第1方向に位置決めした状態で保持させることと、
     一対の前記アンカー部材を介して前記ホルダ部材に保持された前記組織モジュールを培地に浸漬して培養することと、
     を含む人工三次元組織製造方法。
    With respect to the linear tissue module having a gel body containing cells and extending in the first direction, an engaging portion provided in a region facing each other and facing each other apart from each other in the first direction engages from the inside of the first direction. In addition to preparing a pair of anchor members that support from the outside in the first direction,
    A holder member capable of arranging and holding a plurality of the pair of anchor members supporting the tissue module in a direction intersecting the first direction is held in a state of being positioned in the first direction.
    The tissue module held by the holder member via the pair of anchor members is immersed in a medium and cultured.
    Artificial three-dimensional tissue manufacturing method including.
  8.  前記ホルダ部材は基材を有し、
     前記組織モジュールを支持した一対の前記アンカー部材は、前記基材の上面に沿った前記第1方向と直交する第2方向に複数並んで配置可能、且つ、前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向に複数並んで配置可能である、
     請求項7に記載の人工三次元組織製造方法。
    The holder member has a base material and has a base material.
    A plurality of the pair of anchor members supporting the tissue module can be arranged side by side in a second direction orthogonal to the first direction along the upper surface of the base material, and the first direction and the second direction Multiple pieces can be arranged side by side in the third direction orthogonal to
    The artificial three-dimensional structure manufacturing method according to claim 7.
  9.  培地に浸漬させながら前記第2方向と前記第3方向の少なくとも一方に沿って、複数の前記組織モジュールをそれぞれ前記アンカー部材を介して前記ホルダ部材に並べることと、
     複数の前記組織モジュールが浸漬した前記培地を除去して複数の前記組織モジュールを凝集させることと、
     凝集した前記組織モジュールに細胞接着剤を供給して凝集状態を保持させることと、
     凝集状態を保持した前記組織モジュールを再度培地に浸漬して培養することと、
     を含む、
     請求項8に記載の人工三次元組織製造方法。
    A plurality of the tissue modules are arranged on the holder member via the anchor member along at least one of the second direction and the third direction while being immersed in the medium.
    To remove the medium in which the plurality of tissue modules are immersed to aggregate the plurality of tissue modules, and to aggregate the plurality of tissue modules.
    By supplying a cell adhesive to the aggregated tissue module to maintain the aggregated state,
    By immersing the tissue module in the medium again and culturing the aggregated state,
    including,
    The artificial three-dimensional structure manufacturing method according to claim 8.
  10.  前記細胞が異なる少なくとも二種の前記組織モジュールをそれぞれ前記アンカー部材を介して前記ホルダ部材に並べる、
     請求項9に記載の人工三次元組織製造方法。
    At least two types of tissue modules with different cells are arranged on the holder member via the anchor member.
    The artificial three-dimensional structure manufacturing method according to claim 9.
  11.  前記組織モジュールに対して、前記第1方向の外側から支持する一対の前記アンカー部材を準備することは、
     互いに同軸で前記第1方向に貫通する貫通孔をそれぞれ有し、前記貫通孔に前記第1方向に延びる軸状部材が跨がって挿入された一対の前記アンカー部材を準備することと、
     前記軸状部材が挿入された一対の前記アンカー部材を、前記組織モジュールを成形する型部材に前記第1方向に位置決めした状態で保持させることと、
     前記型部材に少なくとも細胞外マトリックスを供給して培養しゲル層を形成することと、
     一対の前記アンカー部材および前記ゲル層から前記軸状部材を抜き取り、一対の前記アンカー部材および前記ゲル層を貫通する灌流流路を形成することと、
     前記灌流流路の表面に血管系細胞を培養して管腔層を形成することと、
     を含む、
     請求項7から10のいずれか一項に記載の人工三次元組織製造方法。
    Preparing the pair of anchor members to support the tissue module from the outside in the first direction can be done.
    To prepare a pair of anchor members having through holes coaxial with each other and penetrating in the first direction, and having a shaft-shaped member extending in the first direction straddling the through holes.
    The pair of anchor members into which the axial members are inserted is held by the mold member forming the tissue module in a state of being positioned in the first direction.
    By supplying at least an extracellular matrix to the mold member and culturing it to form a gel layer,
    The axial member is extracted from the pair of anchor members and the gel layer to form a perfusion flow path penetrating the pair of anchor members and the gel layer.
    Culturing vascular cells on the surface of the perfusion channel to form a luminal layer,
    including,
    The artificial three-dimensional structure manufacturing method according to any one of claims 7 to 10.
  12.  前記型部材に前記血管系細胞とは異なる前記細胞を含む細胞外マトリックスを供給して培養する、
     請求項11に記載の人工三次元組織製造方法。
    An extracellular matrix containing the cells different from the vasculature cells is supplied to the mold member and cultured.
    The artificial three-dimensional structure manufacturing method according to claim 11.
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