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JP6332782B2 - Cell aggregate production method - Google Patents
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Description

本発明は、中空ファイバーを用いた線状細胞凝集塊作製法に関する。   The present invention relates to a method for producing a linear cell aggregate using a hollow fiber.

一般に、ディッシュ等の培養容器を使用して細胞を培養すると、細胞は容器表面に接着、伸展し、単層で増殖する。しかし、そのような単層の細胞は生体内の細胞とは異なる挙動を示す場合がある。そこで、三次元培養と呼ばれる、細胞をより生体内に近い凝集塊の状態で培養する方法が知られている。従来、このような三次元培養法としては、旋回培養法やハンギングドロップ法が用いられてきた。旋回培養法は、細胞を培養する際に旋回運動させることで、浮遊する細胞同士を接触させ、次第に細胞凝集塊を形成させる方法である。ハンギングドロップ法は、平面支持体の下面に付着させた細胞懸濁液を水滴状に垂れ下がった状態で保持させ、その垂れ下がった溶液の最下部に細胞が自重で降下し自然集合することを利用した細胞凝集塊の作製方法である。しかし、これら従来の方法では、形成される細胞凝集塊のサイズを制御することは困難であった。細胞凝集塊のサイズが数百μm以上になると、その中心部の細胞には栄養素や酸素の供給が十分に行われなくなり、中心部に細胞壊死層が発生してしまうため、細胞凝集塊のサイズを制御することは重要である。   In general, when cells are cultured using a culture container such as a dish, the cells adhere to and extend on the surface of the container and grow in a single layer. However, such monolayer cells may behave differently than in vivo cells. Therefore, a method called three-dimensional culture, in which cells are cultured in a state of an aggregate that is closer to the living body, is known. Conventionally, as such a three-dimensional culture method, a swivel culture method or a hanging drop method has been used. The swirl culture method is a method in which floating cells are brought into contact with each other by gradually swirling when cells are cultured, and a cell aggregate is gradually formed. The hanging drop method utilizes the fact that the cell suspension attached to the lower surface of the flat support is held in a state of hanging in the form of water droplets, and the cells descend by their own weight and spontaneously gather at the bottom of the suspended solution. This is a method for producing a cell aggregate. However, it has been difficult to control the size of the cell aggregate formed by these conventional methods. If the size of the cell aggregate becomes several hundred μm or more, nutrients and oxygen are not sufficiently supplied to the cells in the center, and a cell necrosis layer is generated in the center. It is important to control.

近年、ヒドロゲルファイバーを利用した細胞凝集塊作製法が報告されている(非特許文献1)。この方法では、まず細胞を包括固定化したヒドロゲルファイバーを作製し、ファイバー表面を架橋剤で架橋し、その後ファイバー内部を液化して細胞を培養し、最後にファイバーを分解することによって、サイズを制御した線状細胞凝集塊が得られる。しかしこの方法は、細胞毒性の高い架橋剤を必要とすること、内部を液化したファイバーの強度が非常に低いこと、そして多くの工程が必要で煩雑であること等の問題があった。   In recent years, a method for producing a cell aggregate using a hydrogel fiber has been reported (Non-patent Document 1). In this method, a hydrogel fiber in which cells are entrapped and immobilized is first prepared, the fiber surface is cross-linked with a cross-linking agent, the inside of the fiber is liquefied, the cells are cultured, and finally the fiber is decomposed to control the size. Linear cell aggregates are obtained. However, this method has problems such as requiring a crosslinking agent having high cytotoxicity, the strength of the fiber liquefied inside is extremely low, and requiring many steps and being complicated.

なお本発明者は、デキストラン水溶液とアルギン酸ナトリウム水溶液を塩化カルシウム水溶液中に注入することによる、アルギン酸ゲル中空ファイバーの作製を報告している(非特許文献2)。   In addition, this inventor has reported preparation of an alginate gel hollow fiber by inject | pouring a dextran aqueous solution and a sodium alginate aqueous solution into a calcium chloride aqueous solution (nonpatent literature 2).

Nurazhani Abdul Raof et al., Biomaterials (2011) 32, p. 4498-4505Nurazhani Abdul Raof et al., Biomaterials (2011) 32, p. 4498-4505 Takayuki Takei et al., Biochem. Eng. J. (2010) 49, p. 143-147Takayuki Takei et al., Biochem. Eng. J. (2010) 49, p. 143-147

本発明は、簡便な線状細胞凝集塊作製法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a simple method for producing a linear cell aggregate.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、アルギン酸ゲルからなる中空ファイバーの中空部において、生体適合性ポリマー含有水溶液中に懸濁した細胞を培養することによって、中空ファイバーの中空径と同じ直径の線状細胞凝集塊を簡便に作製できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have cultivated cells suspended in a biocompatible polymer-containing aqueous solution in a hollow portion of a hollow fiber made of an alginate gel, thereby obtaining a hollow fiber. The present inventors have found that a linear cell aggregate having the same diameter as the hollow diameter can be easily produced, and has completed the present invention.

すなわち、本発明は以下を包含する。
[1] 細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を中空部に内包した中空径150μm以下のアルギン酸ゲル中空ファイバーを作製し、その中空部で細胞を培養することを含む、線状細胞凝集塊の作製方法。
[2] 生体適合性ポリマー含有水溶液がポリビニルアルコール含有水溶液である、[1]に記載の方法。
[3] アルギン酸ゲルがアルギン酸カルシウムゲルである、[1]又は[2]に記載の方法。
[4] 二価陽イオン含有水溶液中に、アルギン酸ナトリウム含有水溶液を外側に、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を内側に二重円筒状に注入することによって、前記アルギン酸ゲル中空ファイバーを作製する、[1]〜[3]のいずれかに記載の方法。
[5] 二価陽イオン含有水溶液が塩化カルシウム含有水溶液である、[4]に記載の方法。
[6] 細胞培養後にアルギン酸ゲルを溶解することをさらに含む、[1]〜[5]のいずれかに記載の方法。
[7] [1]〜[5]のいずれかに記載の方法によって作製される、アルギン酸ゲル中空ファイバーの中空部に充填された線状細胞凝集塊。
That is, the present invention includes the following.
[1] Production of a linear cell aggregate including production of an alginate gel hollow fiber having a hollow diameter of 150 μm or less encapsulated in a hollow part with an aqueous solution containing a biocompatible polymer containing cells, and culturing the cell in the hollow part Method.
[2] The method according to [1], wherein the biocompatible polymer-containing aqueous solution is a polyvinyl alcohol-containing aqueous solution.
[3] The method according to [1] or [2], wherein the alginic acid gel is a calcium alginate gel.
[4] The alginate gel hollow fiber is produced by injecting a sodium-alginate-containing aqueous solution into a divalent cation-containing aqueous solution on the outside and a biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells into the inside of a double cylinder. The method according to any one of [1] to [3].
[5] The method according to [4], wherein the divalent cation-containing aqueous solution is a calcium chloride-containing aqueous solution.
[6] The method according to any one of [1] to [5], further comprising dissolving the alginate gel after cell culture.
[7] A linear cell aggregate filled in the hollow part of an alginate gel hollow fiber, produced by the method according to any one of [1] to [5].

本発明により、線状細胞凝集塊を簡便に作製することができる。   According to the present invention, a linear cell aggregate can be easily produced.

図1は、PVA水溶液を中空部に内包したアルギン酸ゲル中空ファイバーの作製法を示す模式図である。ファイバー作製の様子を側方から見た断面を示している。符号はそれぞれ、1. 外筒、2. 内筒、3. 塩化カルシウム水溶液、4. PVA水溶液、5. アルギン酸ナトリウム水溶液を示す。FIG. 1 is a schematic view showing a method for producing an alginate gel hollow fiber in which a PVA aqueous solution is encapsulated in a hollow part. The cross section of the fiber production as seen from the side is shown. The symbols indicate 1. outer cylinder, 2. inner cylinder, 3. calcium chloride aqueous solution, 4. PVA aqueous solution, and 5. sodium alginate aqueous solution, respectively. 図2は、PVA水溶液を中空部に内包したアルギン酸ゲル中空ファイバーを示す写真である。FIG. 2 is a photograph showing an alginate gel hollow fiber in which a PVA aqueous solution is encapsulated in a hollow portion. 図3は、二重円筒管先端での水溶液の流速及び外筒内径がファイバーの外径に及ぼす影響を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the influence of the flow rate of the aqueous solution and the inner diameter of the outer cylinder on the outer diameter of the fiber at the tip of the double cylindrical tube. 図4は、PVA流量比がファイバーの外径及び中空径に及ぼす影響を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the influence of the PVA flow rate ratio on the outer diameter and hollow diameter of the fiber. 図5は、中空ゲルファイバー内での細胞凝集塊の形成を示す写真である。Aは培養0日目、Bは培養10日目の写真である。FIG. 5 is a photograph showing the formation of cell aggregates in the hollow gel fiber. A is a photograph on day 0 of culture, and B is a photograph on day 10 of culture. 図6は、線状細胞凝集塊の細胞培養用シャーレへの接着を示す写真である。Aは培養0日目、Bは培養1日目の写真である。FIG. 6 is a photograph showing adhesion of linear cell aggregates to a petri dish for cell culture. A is a photograph on culture day 0 and B is a photograph on culture day 1.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明は、線状細胞凝集塊の作製方法に関する。本方法によれば、直径を制御した線状細胞凝集塊、特に、内部に酸素や栄養素を供給でき壊死細胞層が発生しない直径150μm以下の細い線状細胞凝集塊を簡便に作製することができる。具体的には、本方法は、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を中空部に内包した中空径150μm以下のアルギン酸ゲル中空ファイバーを作製すること、及びその中空部で細胞を培養することを含む。   The present invention relates to a method for producing a linear cell aggregate. According to this method, a linear cell aggregate having a controlled diameter, particularly a thin linear cell aggregate having a diameter of 150 μm or less in which oxygen and nutrients can be supplied and no necrotic cell layer is generated can be easily prepared. . Specifically, the present method includes producing an alginate gel hollow fiber having a hollow diameter of 150 μm or less encapsulating a biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells in a hollow part, and culturing cells in the hollow part. .

本発明において線状細胞凝集塊とは、全体として線状の構造を有する複数の細胞の集合塊をいう。本発明において線状とは、直径に比較して長さが十分に長い構造をいい、直径に対する長さの比が2倍以上、例えば5倍以上又は10倍以上、好ましくは100倍以上の構造をいう。本発明において線状細胞凝集塊の直径は、150μm以下、特に10〜150μmであることが好ましく、例えば20〜120μm又は30〜100μmであってよい。一方、線状細胞凝集塊の長さは特に限定されず、300μm以上、例えば500μm〜1m、1mm〜50cm又は3mm〜10cmであってもよい。   In the present invention, the linear cell aggregate refers to an aggregate of a plurality of cells having a linear structure as a whole. In the present invention, the linear refers to a structure having a sufficiently long length compared to the diameter, and the ratio of the length to the diameter is 2 times or more, for example, 5 times or more or 10 times or more, preferably 100 times or more. Say. In the present invention, the diameter of the linear cell aggregate is preferably 150 μm or less, particularly preferably 10 to 150 μm, and may be, for example, 20 to 120 μm or 30 to 100 μm. On the other hand, the length of the linear cell aggregate is not particularly limited, and may be 300 μm or more, for example, 500 μm to 1 m, 1 mm to 50 cm, or 3 mm to 10 cm.

本発明における細胞は、作製される線状細胞凝集塊の使用目的に応じて適宜決定することができる。本発明における細胞は、足場非依存性増殖能を有する細胞(足場に接着しなくても増殖可能な細胞)であることが好ましい。足場非依存性増殖能を有する細胞としては、例えば、癌細胞が挙げられる。癌細胞としては、例えば、肝癌、胃癌、リンパ腫、扁平上皮癌、神経芽細胞腫、腎臓癌、子宮体癌、子宮頸癌、膵臓癌、大腸癌(結腸癌、盲腸癌又は直腸癌)等由来の細胞が挙げられるが、特に限定しない。本発明で用いる細胞は、動物細胞であることが好ましく、動物としては、霊長類や非霊長類を含む哺乳動物、鳥類、爬虫類、両生類、昆虫類等が挙げられる。動物は、好ましくはヒトを含む哺乳動物である。哺乳動物としては、例えば、ヒト、サル、ウシ、ブタ、ヒツジ、ウマ、ネズミ等が挙げられるが、特に限定しない。本発明における細胞の具体例としては、肝癌細胞株Hep G2、胃癌細胞HGC-27、結腸癌CACO-2等が挙げられる。   The cells in the present invention can be appropriately determined according to the intended use of the produced linear cell aggregate. The cell in the present invention is preferably a cell having an anchoring-independent growth ability (a cell that can proliferate without adhering to the scaffold). Examples of the cell having an anchorage-independent growth ability include cancer cells. Examples of cancer cells derived from liver cancer, stomach cancer, lymphoma, squamous cell carcinoma, neuroblastoma, kidney cancer, endometrial cancer, cervical cancer, pancreatic cancer, colon cancer (colon cancer, cecal cancer or rectal cancer), etc. However, the cell is not particularly limited. The cell used in the present invention is preferably an animal cell, and examples of the animal include mammals including primates and non-primates, birds, reptiles, amphibians, insects and the like. The animal is preferably a mammal including a human. Examples of mammals include, but are not limited to, humans, monkeys, cows, pigs, sheep, horses, mice and the like. Specific examples of cells in the present invention include liver cancer cell line Hep G2, gastric cancer cell HGC-27, colon cancer CACO-2 and the like.

本発明においてアルギン酸ゲルとは、アルギン酸の分子中のカルボン酸基等と多価金属イオンとがキレート構造を形成してゲル化したものをいう。好ましい実施形態では、アルギン酸ゲルは、アルギン酸の分子中のカルボン酸基等とカルシウムイオンとがキレート構造を形成してゲル化した、アルギン酸カルシウムゲルである。   In the present invention, the alginic acid gel refers to a gel formed by forming a chelate structure between a carboxylic acid group or the like in a molecule of alginic acid and a polyvalent metal ion. In a preferred embodiment, the alginic acid gel is a calcium alginate gel in which a carboxylic acid group in a molecule of alginic acid and the like and a calcium ion form a chelate structure to form a gel.

本発明におけるアルギン酸ゲル中空ファイバーは、アルギン酸ゲルを主成分とする、中空部を有するマイクロファイバーである。本発明において中空ファイバーの中空径(すなわち中空部の直径)及び長さは、作製しようとする線状細胞凝集塊の直径及び長さに応じて適宜決定することができる。中空ファイバーの中空径は、150μm以下、特に10〜150μmであることが好ましく、例えば20〜120μm又は30〜100μmであってよい。中空ファイバーの長さは特に限定されず、300μm以上、例えば500μm〜1m、1mm〜50cm又は3mm〜10cmであってもよい。中空ファイバーの外径は特に限定しないが、典型的には100〜600μm、例えば200〜500μmであってよい。中空ファイバーの外径は、ファイバーの強度を高くするため、外径に対する中空径の比(中空径/外径)が0.8以下であることが好ましい。   The alginic acid gel hollow fiber in the present invention is a microfiber having a hollow part mainly composed of alginic acid gel. In the present invention, the hollow diameter (that is, the diameter of the hollow portion) and length of the hollow fiber can be appropriately determined according to the diameter and length of the linear cell aggregate to be produced. The hollow diameter of the hollow fiber is preferably 150 μm or less, particularly preferably 10 to 150 μm, and may be, for example, 20 to 120 μm or 30 to 100 μm. The length of the hollow fiber is not particularly limited, and may be 300 μm or more, for example, 500 μm to 1 m, 1 mm to 50 cm, or 3 mm to 10 cm. The outer diameter of the hollow fiber is not particularly limited, but may typically be 100 to 600 μm, for example 200 to 500 μm. The outer diameter of the hollow fiber is preferably such that the ratio of the hollow diameter to the outer diameter (hollow diameter / outer diameter) is 0.8 or less in order to increase the strength of the fiber.

本発明における中空ファイバーは、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を中空部に内包する。本発明で使用できる生体適合性ポリマーとしては、細胞に対して刺激性や細胞傷害性等の悪影響を及ぼさないものであれば、細胞培養用材料として現に利用されているものを含む、当業者に公知のあらゆる天然又は合成のポリマーであってもよい。限定するものではないが、生体適合性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングルコール、多糖類、例えばカルボキシセルロース等のセルロース誘導体及びデキストランが挙げられる。本発明で使用する生体適合性ポリマー含有水溶液は、ポリビニルアルコール含有水溶液であってもよい。   The hollow fiber in this invention encloses the biocompatible polymer containing aqueous solution containing a cell in a hollow part. Biocompatible polymers that can be used in the present invention include those currently used as cell culture materials, as long as they do not have adverse effects such as irritation and cytotoxicity on cells. Any known natural or synthetic polymer may be used. Non-limiting examples of biocompatible polymers include polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polysaccharides, cellulose derivatives such as carboxycellulose, and dextran. The biocompatible polymer-containing aqueous solution used in the present invention may be a polyvinyl alcohol-containing aqueous solution.

本発明の方法では、アルギン酸ゲル中空ファイバーの中空部において、生体適合性ポリマー含有水溶液中の細胞を十分に培養することにより、中空ファイバーの中空径と同じ直径の線状細胞凝集塊を簡便に作製することができる。このため、本方法は、直径を制御した線状細胞凝集塊の作製に好適である。   In the method of the present invention, a linear cell aggregate having the same diameter as the hollow diameter of the hollow fiber can be easily produced by sufficiently culturing cells in an aqueous solution containing a biocompatible polymer in the hollow portion of the alginate gel hollow fiber. can do. For this reason, this method is suitable for production of a linear cell aggregate with a controlled diameter.

中空ファイバーの中空径は、一つのファイバー内で一定でなくてよく、途中で変化していてもよい。このようなファイバーを用いれば、部分的に直径が変化する線状細胞凝集塊を作製することができる。   The hollow diameter of the hollow fiber may not be constant in one fiber, and may change in the middle. By using such a fiber, it is possible to produce a linear cell aggregate having a diameter that partially changes.

本発明において、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を中空部に内包したアルギン酸ゲル中空ファイバーは、どのような方法によって作製してもよく、当業者に公知のヒドロゲル中空ファイバー作製法を利用して作製することができる。例えば、アルギン酸ゲル中空ファイバーを作製し、その後、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を中空部に注入してもよく、又はアルギン酸ゲル中空ファイバーの作製と同時に、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液が中空部に取り込まれるようにしてもよい。   In the present invention, the alginate gel hollow fiber encapsulating a biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells in the hollow part may be produced by any method, utilizing a hydrogel hollow fiber production method known to those skilled in the art. Can be produced. For example, an alginate gel hollow fiber may be prepared, and then a biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells may be injected into the hollow part, or a biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells at the same time as the preparation of the alginate gel hollow fiber. May be taken into the hollow portion.

好ましい一実施形態において、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を中空部に内包したアルギン酸ゲル中空ファイバーは、二価陽イオン含有水溶液中に、アルギン酸ナトリウム含有水溶液を外側に、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を内側に二重円筒状に注入することによって作製することができる。アルギン酸ナトリウム含有水溶液中のアルギン酸は、二価陽イオン含有水溶液中の二価陽イオンと接触すると、二価陽イオンを取り込み、水溶液がゲル化する。一方、生体適合性ポリマー含有水溶液は二価陽イオンに接触してもゲル化しない。これにより、生体適合性ポリマー含有水溶液の液流を取り巻くようにアルギン酸ゲルのファイバー(中空ファイバー)が形成される。この方法では、アルギン酸ゲル中空ファイバーを作製しながら、同時に、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を中空部に配置させることができるため、操作が簡便であり効率的である。   In a preferred embodiment, the alginate gel hollow fiber in which a biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells is encapsulated in a hollow part is a biocompatible solution containing cells in a divalent cation-containing aqueous solution and a sodium alginate-containing aqueous solution outside. It can be produced by injecting a polymer-containing aqueous solution into a double cylinder inside. When the alginate in the aqueous solution containing sodium alginate comes into contact with the divalent cation in the aqueous solution containing a divalent cation, the divalent cation is taken in and the aqueous solution gels. On the other hand, a biocompatible polymer-containing aqueous solution does not gel when it comes into contact with a divalent cation. Thereby, alginate gel fibers (hollow fibers) are formed so as to surround the liquid flow of the biocompatible polymer-containing aqueous solution. In this method, since the alginate gel hollow fiber is produced and the biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells can be simultaneously disposed in the hollow portion, the operation is simple and efficient.

本実施形態と同様の方法で、生体適合性ポリマー含有水溶液の代わりに水のような低粘性の液体を使用すると、液流が乱流になりやすく、中空ファイバーをうまく形成することは困難である。しかし、生体適合性ポリマー含有水溶液は水より高い粘性を有するため、液流が乱流になることを抑制し、層流状態が保たれ、その結果、サイズを制御した中空ファイバーをうまく作製することができる。   When a low-viscosity liquid such as water is used instead of the biocompatible polymer-containing aqueous solution in the same manner as in this embodiment, the liquid flow tends to be turbulent and it is difficult to form a hollow fiber well. . However, biocompatible polymer-containing aqueous solutions have a higher viscosity than water, so the turbulence of the liquid flow is suppressed and the laminar flow state is maintained, and as a result, a hollow fiber with a controlled size can be successfully produced. Can do.

本実施形態において「二価陽イオン含有水溶液中に、アルギン酸ナトリウム含有水溶液を外側に、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を内側に二重円筒状に注入する」とは、二価陽イオン含有水溶液中に、アルギン酸ナトリウム含有水溶液を外側とし、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を内側とした二重円筒状の液流が二価陽イオン含有水溶液中で形成されるように、アルギン酸ナトリウム含有水溶液と、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を二価陽イオン含有水溶液中に注入することを意味する。本発明において「二重円筒状」とは、所定の水溶液の液流をチューブ状に取り巻くように別の水溶液の液流が形成されることを意味し、厳密な二重円筒形を形成することのみを意味するわけではない。   In the present embodiment, “injecting a sodium alginate-containing aqueous solution into a divalent cation-containing aqueous solution outside and a biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells into the inside of a double cylinder” means divalent cation-containing solution. Contains sodium alginate so that a double cylindrical flow with an aqueous solution containing sodium alginate on the outside and an aqueous solution containing a biocompatible polymer containing cells is formed in the aqueous solution. It means that an aqueous solution and a biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells are injected into a divalent cation-containing aqueous solution. In the present invention, “double cylindrical shape” means that a liquid flow of another aqueous solution is formed so as to surround a liquid flow of a predetermined aqueous solution in a tube shape, and a strict double cylindrical shape is formed. Does not mean only.

このような、二価陽イオン含有水溶液中への、アルギン酸ナトリウム含有水溶液及び細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液の二重円筒状の注入は、例えば二重円筒管を内部に備えた容器を使用して行ってもよい。例えば、二重円筒管は、二重円筒管を構成する内側の円筒(内筒)としての両端が開口した管、例えば注射針、及び二重円筒管を構成する外側の円筒(外筒)としての両端が開口した管、例えばピペット先端部から構成されてもよい。内筒内径は200〜600μm、例えば300〜500μm又は450〜500μmであってよく、外筒内径は200〜1000μm、例えば240〜910μmであってよい。内筒内径とは、内筒の両端のうち水溶液が出ていく方の先端の内径をいう。外筒内径とは、外筒の両端のうち水溶液が出ていく方の先端の内径をいう。二重円筒管を備えた容器は、例えば内径5〜10mmの管の一端に前記内筒と外筒を取り付けたものであってよい。そのような容器において、外筒と内筒は完全に同軸であっても、又は同軸ではなくてもよい。外筒と内筒は、円柱状であってもよいが、円錐台状であることも好ましい。例えば、外筒は円錐台状、内筒は円柱状であることも好ましい。外筒からアルギン酸ナトリウム含有水溶液を、そして内筒から細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を、二重円筒管(好ましくは容器の底面に固定した二重円筒管)から、例えば(好ましくは上向きに)押し出すことにより、二重円筒管の外側の区画に収容された二価陽イオン含有水溶液中にそれらの水溶液を二重円筒状に注入することができる。   Such a double cylindrical injection of a sodium alginate-containing aqueous solution and a biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells into a divalent cation-containing aqueous solution uses, for example, a container having a double cylindrical tube inside. You may do it. For example, a double cylindrical tube is a tube having both ends opened as an inner cylinder (inner cylinder) constituting a double cylindrical tube, for example, an injection needle, and an outer cylinder (outer cylinder) constituting a double cylindrical tube. It may be constituted by a pipe having both ends opened, for example, a pipette tip. The inner cylinder inner diameter may be 200 to 600 μm, for example 300 to 500 μm or 450 to 500 μm, and the outer cylinder inner diameter may be 200 to 1000 μm, for example 240 to 910 μm. The inner cylinder inner diameter refers to the inner diameter of the tip from which the aqueous solution comes out of both ends of the inner cylinder. The outer cylinder inner diameter refers to the inner diameter at the tip of the outer cylinder from which the aqueous solution exits. The container provided with the double cylindrical tube may be, for example, one in which the inner tube and the outer tube are attached to one end of a tube having an inner diameter of 5 to 10 mm. In such a container, the outer cylinder and the inner cylinder may or may not be completely coaxial. The outer cylinder and the inner cylinder may be columnar, but are preferably frustoconical. For example, it is also preferable that the outer cylinder has a truncated cone shape and the inner cylinder has a columnar shape. A sodium alginate-containing aqueous solution from the outer cylinder, and a biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells from the inner cylinder, from a double cylindrical tube (preferably a double cylindrical tube fixed to the bottom of the container), for example (preferably upwards) ) By extruding, these aqueous solutions can be injected into the double cylinder into the divalent cation-containing aqueous solution accommodated in the outer section of the double cylindrical tube.

上記のような二重円筒管を用いた実施形態において、注入する水溶液の流速、アルギン酸ナトリウム含有水溶液を注入する円筒(外筒)の内径、及び生体適合性ポリマー流量比(生体適合性ポリマー含有水溶液量/(アルギン酸ナトリウム含有水溶液量+生体適合性ポリマー含有水溶液量))、例えばポリビニルアルコール(PVA)流量比(PVA含有水溶液流量/(アルギン酸ナトリウム含有水溶液流量+PVA含有水溶液流量))を変化させることによって、作製される中空ファイバーの外径及び中空径を制御することができる。   In the embodiment using the double cylindrical tube as described above, the flow rate of the aqueous solution to be injected, the inner diameter of the cylinder (outer tube) injecting the sodium alginate-containing aqueous solution, and the biocompatible polymer flow rate ratio (biocompatible polymer-containing aqueous solution) Volume / (sodium alginate-containing aqueous solution amount + biocompatible polymer-containing aqueous solution amount)), for example, polyvinyl alcohol (PVA) flow rate ratio (PVA-containing aqueous solution flow rate / (sodium alginate-containing aqueous solution flow rate + PVA-containing aqueous solution flow rate)) Thus, the outer diameter and hollow diameter of the produced hollow fiber can be controlled.

具体的には、中空ファイバーの外径は、注入する水溶液(すなわちアルギン酸ナトリウム含有水溶液及び生体適合性ポリマー含有水溶液)の流速及び外筒内径によって制御できる。注入する水溶液の流速を大きくすると中空ファイバーの外径は大きくなり、前記流速を小さくすると中空ファイバーの外径は小さくなる。外筒内径を大きくすると中空ファイバーの外径は大きくなり、外筒内径を小さくすると中空ファイバーの外径は小さくなる。一方、中空ファイバーの中空径は、生体適合性ポリマー流量比によって制御できる。生体適合性ポリマー流量比を大きくすると中空ファイバーの中空径は大きくなり、生体適合性ポリマー流量比を小さくすると中空ファイバーの中空径は小さくなる。また、生体適合性ポリマー流量比が一定の場合、外径に対する中空径の比は一定である。   Specifically, the outer diameter of the hollow fiber can be controlled by the flow rate of the injected aqueous solution (that is, the aqueous solution containing sodium alginate and the aqueous solution containing the biocompatible polymer) and the inner diameter of the outer cylinder. Increasing the flow rate of the aqueous solution to be injected increases the outer diameter of the hollow fiber, and decreasing the flow rate decreases the outer diameter of the hollow fiber. Increasing the inner diameter of the outer cylinder increases the outer diameter of the hollow fiber, and decreasing the inner diameter of the outer cylinder decreases the outer diameter of the hollow fiber. On the other hand, the hollow diameter of the hollow fiber can be controlled by the biocompatible polymer flow rate ratio. Increasing the biocompatible polymer flow rate ratio increases the hollow diameter of the hollow fiber, and decreasing the biocompatible polymer flow ratio decreases the hollow diameter of the hollow fiber. In addition, when the biocompatible polymer flow ratio is constant, the ratio of the hollow diameter to the outer diameter is constant.

本実施形態において用いるアルギン酸ナトリウム含有水溶液、生体適合性ポリマー含有水溶液及び二価陽イオン含有水溶液は、それぞれ、アルギン酸ナトリウム、生体適合性ポリマー及び二価陽イオンのみを含有する水溶液に限定されず、アルギン酸ナトリウム、生体適合性ポリマー及び二価陽イオンに加えて他の成分をさらに含有する水溶液であってもよい。例えば、緩衝液にアルギン酸ナトリウム、生体適合性ポリマー及び二価陽イオン(典型的には二価陽イオン塩)のいずれかを溶解した水溶液等も含む。緩衝液としては、カルシウム及びマグネシウムを含まないリン酸緩衝生理食塩水(PBS(-)、pH 7.4)、HBSS等が挙げられるが、特に限定しない。本発明におけるアルギン酸ナトリウム含有水溶液及び生体適合性ポリマー含有水溶液は、カルシウム及びマグネシウム等の多価陽イオンを含まないことが好ましい。アルギン酸ナトリウム含有水溶液中のアルギン酸が、二価陽イオン含有水溶液と接触する前にゲル化することを防止するためである。   The sodium alginate-containing aqueous solution, biocompatible polymer-containing aqueous solution, and divalent cation-containing aqueous solution used in the present embodiment are not limited to aqueous solutions containing only sodium alginate, biocompatible polymer, and divalent cation, respectively. It may be an aqueous solution further containing other components in addition to sodium, a biocompatible polymer and a divalent cation. For example, an aqueous solution in which any of sodium alginate, a biocompatible polymer, and a divalent cation (typically a divalent cation salt) is dissolved in a buffer solution is also included. Examples of the buffer include phosphate buffered saline containing no calcium or magnesium (PBS (−), pH 7.4), HBSS, and the like, but are not particularly limited. The sodium alginate-containing aqueous solution and the biocompatible polymer-containing aqueous solution in the present invention preferably do not contain polyvalent cations such as calcium and magnesium. This is because alginic acid in the aqueous solution containing sodium alginate is prevented from gelling before coming into contact with the aqueous solution containing divalent cations.

本実施形態において用いるアルギン酸ナトリウム含有水溶液のアルギン酸ナトリウム濃度は、0.1〜10%(w/v)、好ましくは0.5〜3%(w/v)、例えば1%(w/v)であってよい。生体適合性ポリマー含有水溶液の生体適合性ポリマー濃度は、1〜20%(w/v)、好ましくは5〜15%(w/v)、例えば10%(w/v)であってよい。二価陽イオン含有水溶液の二価陽イオン濃度は、10〜500mM、好ましくは50〜200mM、例えば100mMであってよい。   The sodium alginate concentration of the aqueous solution containing sodium alginate used in the present embodiment may be 0.1 to 10% (w / v), preferably 0.5 to 3% (w / v), for example 1% (w / v). The biocompatible polymer concentration of the aqueous solution containing the biocompatible polymer may be 1-20% (w / v), preferably 5-15% (w / v), for example 10% (w / v). The divalent cation concentration of the divalent cation-containing aqueous solution may be 10 to 500 mM, preferably 50 to 200 mM, for example 100 mM.

本実施形態において、二価陽イオン含有水溶液中の二価陽イオンは、例えば、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン又はストロンチウムイオンであってよい。二価陽イオン含有水溶液はカルシウムイオン含有水溶液であることが好ましい。カルシウムイオン含有水溶液としては、カルシウム塩含有水溶液、例えば、塩化カルシウム含有水溶液、リン酸カルシウム含有水溶液、炭酸カルシウム含有水溶液及び硫酸カルシウム含有水溶液が挙げられるが、塩化カルシウム含有水溶液が好ましい。   In this embodiment, the divalent cation in the divalent cation-containing aqueous solution may be, for example, a calcium ion, a magnesium ion, a barium ion, or a strontium ion. The divalent cation-containing aqueous solution is preferably a calcium ion-containing aqueous solution. Examples of the calcium ion-containing aqueous solution include a calcium salt-containing aqueous solution such as a calcium chloride-containing aqueous solution, a calcium phosphate-containing aqueous solution, a calcium carbonate-containing aqueous solution, and a calcium sulfate-containing aqueous solution, and a calcium chloride-containing aqueous solution is preferable.

本発明の方法では、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液としては、好ましくは、細胞を懸濁した生体適合性ポリマー含有水溶液を用いる。生体適合性ポリマー含有水溶液中の細胞の密度は、細胞に応じて適宜調整し得るが、典型的には1.0×106〜1.0×108細胞/ml、例えば1.0×107細胞/mlであってよい。 In the method of the present invention, the biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells is preferably a biocompatible polymer-containing aqueous solution in which cells are suspended. The density of the cells in the aqueous solution containing the biocompatible polymer can be appropriately adjusted depending on the cells, but is typically 1.0 × 10 6 to 1.0 × 10 8 cells / ml, for example 1.0 × 10 7 cells / ml. It's okay.

作製した中空ファイバーは、ローラー等を用いて巻き取り回収してもよい。特に、中空ファイバーを作製しながら、同時に巻き取り回収する操作をすることで、ファイバーを連続的に調製することができ、長いファイバーの作製が可能となる。   The produced hollow fiber may be wound and collected using a roller or the like. In particular, the fiber can be continuously prepared by simultaneously winding and collecting while producing the hollow fiber, and a long fiber can be produced.

作製した中空ファイバーを培地中に配置した後、ファイバーの中空部において細胞を培養することができる。培地としては、使用する細胞の培養に適した培地を適宜選択することができるが、例えば10%(v/v)牛胎児血清を添加したダルベッコ変法イーグル培地を用いてよい。   After the prepared hollow fiber is placed in the medium, the cells can be cultured in the hollow part of the fiber. As a medium, a medium suitable for culturing cells to be used can be appropriately selected. For example, Dulbecco's modified Eagle medium supplemented with 10% (v / v) fetal calf serum may be used.

中空ファイバーの中空部で細胞を培養する期間は、細胞の増殖能、作製しようとする線状細胞凝集塊の直径や長さ等によって適宜変更することができる。例えば、培養期間は5〜15日間とし得る。培養期間は、細胞の増殖具合を顕微鏡で観察することによって決定することができる。細胞が中空ファイバーの中空部に隙間なく増殖している様子が見られたら、培養を終了することが好ましい。   The period during which the cells are cultured in the hollow portion of the hollow fiber can be appropriately changed depending on the cell proliferation ability, the diameter and length of the linear cell aggregate to be produced, and the like. For example, the culture period can be 5-15 days. The culture period can be determined by observing the cell growth state with a microscope. If it is observed that the cells are growing without any gaps in the hollow part of the hollow fiber, the culture is preferably terminated.

本発明に係る線状細胞凝集塊の作製方法は、細胞培養後にアルギン酸ゲルを溶解することをさらに含んでもよい。溶解は、クエン酸(例えばクエン酸三ナトリウム)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、グリコールエーテルジアミン四酢酸(EGTA)等の金属イオンキレート剤、又はアルギン酸リアーゼ等のアルギン酸加水分解酵素を使用して、その水溶液中にファイバーを浸して行うことができる。アルギン酸ゲルが溶解した後の細胞凝集塊は、遠心により回収してよい。   The method for producing a linear cell aggregate according to the present invention may further include dissolving the alginate gel after cell culture. The dissolution is performed using a metal ion chelating agent such as citric acid (eg trisodium citrate), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), glycol etherdiaminetetraacetic acid (EGTA), or alginic acid hydrolase such as alginate lyase. It can be performed by immersing the fiber in an aqueous solution. The cell aggregate after the alginate gel is dissolved may be collected by centrifugation.

本発明に係る線状細胞凝集塊の作製方法は、細胞毒性の高い架橋剤が不要であり、細胞凝集塊の直径のより正確な制御が可能であるという利点がある。本方法における中空ファイバーは、強度が高く頑丈であり、またファイバー作製過程は、細胞の生存率に対して悪影響を及ぼさないという利点もある。   The method for producing a linear cell aggregate according to the present invention does not require a highly cytotoxic cross-linking agent, and has an advantage that the diameter of the cell aggregate can be controlled more accurately. The hollow fiber in the present method is strong and strong, and the fiber preparation process has the advantage that it does not adversely affect cell viability.

本発明はまた、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を中空部に内包した中空径150μm以下のアルギン酸ゲル中空ファイバーを作製し、その中空部で細胞を培養することによって作製される、アルギン酸ゲル中空ファイバーの中空部に充填された線状細胞凝集塊も包含する。このように中空ファイバーの中空部に線状細胞凝集塊が充填されている形態は、強度が高いため、流通に適する。この形態の線状細胞凝集塊は、使用者が必要に応じてアルギン酸ゲルを溶解して使用することができる。   The present invention also provides an alginate gel hollow fiber produced by producing an alginate gel hollow fiber having a hollow diameter of 150 μm or less enclosing a biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells in a hollow part, and culturing the cells in the hollow part. It also includes a linear cell aggregate filled in the hollow portion of the fiber. Thus, since the form with which the hollow part of the hollow fiber is filled with the linear cell aggregate is high in strength, it is suitable for distribution. The linear cell aggregate in this form can be used by dissolving the alginate gel as needed by the user.

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
(中空ゲルファイバーの外径及び中空径制御)
アルギン酸ナトリウム(株式会社キミカ)を精製水に1%(w/v)濃度となるように溶解してアルギン酸ナトリウム水溶液を調製した。ポリビニルアルコール(PVA、完全けん化型、重合度:400〜600、和光純薬工業株式会社)を精製水に10%(w/v)濃度となるように溶解してPVA水溶液を調製した。100 mMの塩化カルシウム水溶液を入れたガラス管の底に固定した二重円筒管(内筒としてのステンレス鋼製の注射針及び外筒としてのプラスチックピペット先端部からなる)を用いて(図1)、アルギン酸ナトリウム水溶液の入った注射器を二重円筒管の外筒に、PVA水溶液の入った注射器を二重円筒管の内筒に、それぞれシリコンチューブとステンパイプを用いてつないだ。その後、シリンジポンプを用いて注射器から二重円筒管を通してアルギン酸ナトリウム水溶液とPVA水溶液を100 mMの塩化カルシウム水溶液中に上方向に押し出した(図1)。押し出されたアルギン酸ナトリウム水溶液は、その中に溶解しているアルギン酸が、周囲の塩化カルシウム水溶液中のカルシウムイオンを取り込むことによってゲル化し、その結果、PVA水溶液を中空部に内包する、アルギン酸ゲルからなる中空ゲルファイバーが作製された(図2)。作製された中空ゲルファイバーはローラーで巻き取り回収した。
[Example 1]
(Outer diameter and hollow diameter control of hollow gel fiber)
Sodium alginate (Kimika Co., Ltd.) was dissolved in purified water to a concentration of 1% (w / v) to prepare a sodium alginate aqueous solution. Polyvinyl alcohol (PVA, complete saponification type, polymerization degree: 400 to 600, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in purified water to a concentration of 10% (w / v) to prepare a PVA aqueous solution. Using a double cylindrical tube (consisting of a stainless steel injection needle as an inner tube and a plastic pipette tip as an outer tube) fixed to the bottom of a glass tube containing 100 mM calcium chloride aqueous solution (Fig. 1) The syringe containing the sodium alginate aqueous solution was connected to the outer cylinder of the double cylindrical tube, and the syringe containing the PVA aqueous solution was connected to the inner cylinder of the double cylindrical tube using a silicon tube and a stainless pipe, respectively. Thereafter, the sodium alginate aqueous solution and the PVA aqueous solution were pushed upward into a 100 mM calcium chloride aqueous solution from the syringe through a double cylindrical tube using a syringe pump (FIG. 1). The extruded sodium alginate aqueous solution is composed of an alginate gel in which the alginic acid dissolved therein is gelled by taking in calcium ions in the surrounding calcium chloride aqueous solution, and as a result, the PVA aqueous solution is encapsulated in the hollow portion. A hollow gel fiber was produced (FIG. 2). The produced hollow gel fiber was wound up and collected with a roller.

この中空ファイバーの作製においては、PVA流量比(PVA水溶液流量/(アルギン酸ナトリウム水溶液流量+PVA水溶液流量))を一定に保ったまま、二重円筒管から押し出す各水溶液の流速及び外筒内径を変化させることで、二重円筒管先端での水溶液の流速及び外筒内径が中空ゲルファイバーの中空径及び外径に及ぼす影響を評価した。また、二重円筒管先端での水溶液の流速(17.9 cm/s)及び二重円筒管先端内径(外筒内径)(910μm)を固定しPVA流量比のみを変化させることで、PVA流量比がファイバーの中空径及び外径に及ぼす影響を評価した。詳細な実験条件を表1に示す。なお、二重円筒管先端での水溶液の流速は、アルギン酸ナトリウム水溶液及びPVA水溶液の両者の流速に等しい。   In the production of this hollow fiber, the flow rate of each aqueous solution extruded from the double cylindrical tube and the inner diameter of the outer tube are changed while keeping the PVA flow rate ratio (PVA aqueous solution flow rate / (sodium alginate aqueous solution flow rate + PVA aqueous solution flow rate)) constant. Thus, the influence of the flow rate of the aqueous solution at the tip of the double cylindrical tube and the inner diameter of the outer cylinder on the hollow diameter and outer diameter of the hollow gel fiber was evaluated. In addition, by fixing only the flow rate of the aqueous solution at the tip of the double cylindrical tube (17.9 cm / s) and the inner diameter of the tip of the double cylindrical tube (outer cylinder inner diameter) (910 μm) and changing only the PVA flow rate ratio, the PVA flow rate ratio is The influence on the hollow diameter and outer diameter of the fiber was evaluated. Detailed experimental conditions are shown in Table 1. The flow rate of the aqueous solution at the tip of the double cylindrical tube is equal to the flow rates of both the sodium alginate aqueous solution and the PVA aqueous solution.

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結果を図3及び図4に示す。二重円筒管先端での水溶液の流速及び二重円筒管の先端内径(外筒内径)を変化させたところ、外筒内径が同じ場合、水溶液の流速が大きいほどファイバーの外径は大きくなる傾向が見られ、水溶液の流速が同じ場合、外筒内径が大きいほどファイバーの外径は大きくなる傾向が見られた(図3)。また、PVA流量比を一定に保ったまま、二重円筒管先端での水溶液の流速及び二重円筒管の先端内径(外筒内径)を変化させると、外径に対する中空径の比は保たれたままであった。以上より、二重円筒管先端での水溶液の流速及び二重円筒管の先端内径(外筒内径)を変化させることで、ファイバーの外径を制御することができた。   The results are shown in FIGS. When the flow rate of the aqueous solution at the tip of the double cylindrical tube and the inner diameter of the tip of the double cylindrical tube (outer cylinder inner diameter) are changed, the outer diameter of the fiber tends to increase as the aqueous solution flow rate increases. When the flow rate of the aqueous solution was the same, the outer diameter of the fiber tended to increase as the inner diameter of the outer cylinder increased (FIG. 3). In addition, if the flow rate of the aqueous solution at the tip of the double cylindrical tube and the tip inner diameter (outer cylinder inner diameter) of the double cylindrical tube are changed while keeping the PVA flow rate constant, the ratio of the hollow diameter to the outer diameter is maintained. It remained. From the above, it was possible to control the outer diameter of the fiber by changing the flow rate of the aqueous solution at the distal end of the double cylindrical tube and the inner diameter (outer cylinder inner diameter) of the distal end of the double cylindrical tube.

次に、二重円筒管先端での水溶液の流速及び二重円筒管先端内径(外筒内径)を固定しPVA流量比のみを変化させたところ、ファイバーの外径は変化しなかったが、中空径はPVA流量比が大きくなるほど大きくなる傾向が見られた(図4)。以上より、PVA流量比を変化させることで、ファイバーの中空径を制御することができた。また、例えば二重円筒管先端での水溶液の流速17.9 cm/s、二重円筒管先端内径(外筒内径)910μm及びPVA流量比0.01とした場合に中空径104±13μmの中空ゲルファイバーが作製できたことから示されるように(図4)、上記のようにファイバー作製条件を変化させることで、150μm以下の中空径をもつ中空ゲルファイバーを作製することができた。   Next, when the flow rate of the aqueous solution at the tip of the double cylindrical tube and the inner diameter (outer tube inner diameter) of the double cylindrical tube were fixed and only the PVA flow ratio was changed, the outer diameter of the fiber did not change, but the hollow The diameter tended to increase as the PVA flow ratio increased (Fig. 4). From the above, it was possible to control the hollow diameter of the fiber by changing the PVA flow rate ratio. In addition, for example, a hollow gel fiber with a hollow diameter of 104 ± 13 μm is produced when the flow rate of the aqueous solution at the tip of the double cylindrical tube is 17.9 cm / s, the inner diameter of the double cylindrical tube tip (outer cylinder inner diameter) is 910 μm, and the PVA flow ratio is 0.01. As can be seen from FIG. 4 (FIG. 4), a hollow gel fiber having a hollow diameter of 150 μm or less could be produced by changing the fiber production conditions as described above.

[実施例2]
(ファイバー作製操作による細胞障害性の評価)
アルギン酸ナトリウム(株式会社キミカ)をカルシウム及びマグネシウムを含まないリン酸緩衝生理食塩水(PBS(-)、pH 7.4)に1%(w/v)濃度となるように溶解してアルギン酸ナトリウム含有水溶液を調製した。PVA(完全けん化型、重合度:400〜600、和光純薬工業株式会社)をPBS(-)に10%(w/v)濃度となるように溶解してPVA含有水溶液を調製した。カルシウム及びマグネシウムを含まないPBS(-)を使用したのは、この段階でアルギン酸がゲル化しないようにするためである。PVA含有水溶液には、ヒト肝癌由来細胞株であるHep G2細胞を1.0×107細胞/mlの密度になるように懸濁した。100 mMの塩化カルシウム含有水溶液(pH 7.4)を入れたガラス管の底に固定した二重円筒管(内筒としてのステンレス鋼製の注射針及び外筒としてのプラスチックピペット先端部からなる)を用いて(図1)、ルギン酸ナトリウム含有水溶液の入った注射器をその二重円筒管の外筒に、PVA含有水溶液の入った注射器をその二重円筒管の内筒に、それぞれシリコンチューブとステンパイプを用いてつないだ。その後、シリンジポンプを用いて注射器から二重円筒管を通してアルギン酸ナトリウム含有水溶液とPVA含有水溶液を100 mMの塩化カルシウム含有水溶液(pH 7.4)中に上方向に押し出すことで、細胞を含むPVA含有水溶液を中空部に内包する、アルギン酸ゲルからなる中空ゲルファイバー(動物細胞包括中空ゲルファイバー)を作製した。作製した中空ゲルファイバーはローラーで巻き取り回収した。
[Example 2]
(Evaluation of cytotoxicity by fiber production operation)
Dissolve sodium alginate (Kimika Co., Ltd.) in phosphate buffered saline (PBS (-), pH 7.4) that does not contain calcium and magnesium to a concentration of 1% (w / v). Prepared. PVA (completely saponified type, degree of polymerization: 400 to 600, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in PBS (−) to a concentration of 10% (w / v) to prepare a PVA-containing aqueous solution. The reason why PBS (-) containing no calcium and magnesium was used is to prevent alginic acid from gelling at this stage. In a PVA-containing aqueous solution, Hep G2 cells, which are human liver cancer-derived cell lines, were suspended to a density of 1.0 × 10 7 cells / ml. Using a double cylindrical tube (consisting of a stainless steel injection needle as the inner tube and a plastic pipette tip as the outer tube) fixed to the bottom of a glass tube containing 100 mM calcium chloride-containing aqueous solution (pH 7.4) (Fig. 1), a syringe containing a sodium lginate-containing aqueous solution is placed in the outer cylinder of the double cylindrical tube, and a syringe containing a PVA-containing aqueous solution is placed in the inner cylinder of the double cylindrical tube. Connected using. Thereafter, the aqueous solution containing sodium alginate and the aqueous solution containing PVA are pushed upward into a 100 mM calcium chloride-containing aqueous solution (pH 7.4) through a double cylindrical tube from the syringe using a syringe pump, thereby removing the aqueous solution containing PVA containing cells. A hollow gel fiber (animal cell-containing hollow gel fiber) made of alginate gel encapsulated in the hollow part was prepared. The produced hollow gel fiber was wound up and collected with a roller.

次に、動物細胞を中空ゲルファイバーに包括する過程で細胞が障害を受けるかどうか評価した。まず、作製した動物細胞包括中空ゲルファイバーをクエン酸三ナトリウム水溶液(pH7.4)に浸しゲル部分を溶解させた後、遠心分離を行い、細胞を回収した。トリパンブルー色素排除法により、回収した細胞の生存率を測定した。その生存率を用いて「ファイバー作製操作により障害を受けない細胞の割合」(=包括後の細胞の生存率×100/包括前の細胞の生存率)を計算した。その結果、「ファイバー作製操作により障害を受けない細胞の割合」は97%であった。このことから動物細胞包括中空ゲルファイバー作製工程の細胞への影響はほとんどないと考えられた。   Next, it was evaluated whether the cells were damaged in the process of encapsulating animal cells in hollow gel fibers. First, the prepared animal cell-containing hollow gel fiber was immersed in an aqueous solution of trisodium citrate (pH 7.4) to dissolve the gel part, and then centrifuged to collect cells. The viability of the collected cells was measured by trypan blue dye exclusion method. Using the survival rate, the “ratio of cells not damaged by the fiber manufacturing operation” (= survival rate of cells after inclusion × 100 / survival rate of cells before inclusion) was calculated. As a result, the “ratio of cells not damaged by the fiber production operation” was 97%. From this, it was thought that there was almost no influence on the cell of the animal cell inclusion hollow gel fiber preparation process.

[実施例3]
(中空ゲルファイバー内に包括された動物細胞の培養)
中空ゲルファイバーの中空部でHep G2細胞が増殖し、中空径と同じ径の細胞凝集塊を形成可能であるか検討するために、実施例2で作製した動物細胞包括中空ファイバーを、10%(v/v)牛胎児血清を添加したダルベッコ変法イーグル培地に移して細胞を培養した。動物細胞包括中空ゲルファイバーの培養0日目と10日目の観察写真を図5に示す。培養時間が経過するにしたがって、中空部分で細胞が増殖していることが確認でき、培養10日後には、中空径と同じ径の細胞凝集塊を形成することができた。細胞凝集塊の長さは、5cm程度であった。
[Example 3]
(Culture of animal cells encapsulated in hollow gel fiber)
In order to examine whether Hep G2 cells proliferate in the hollow part of the hollow gel fiber and can form a cell aggregate of the same diameter as the hollow diameter, 10% ( v / v) Cells were cultured in Dulbecco's modified Eagle medium supplemented with fetal calf serum. FIG. 5 shows photographs of observation of animal cell-encapsulated hollow gel fibers on day 0 and day 10 of culture. As the culture time elapses, it was confirmed that the cells were proliferating in the hollow portion, and after 10 days of culture, a cell aggregate having the same diameter as the hollow diameter could be formed. The length of the cell aggregate was about 5 cm.

次に、培養後クエン酸三ナトリウム水溶液(pH7.4)を用いてファイバーのゲル部分を溶かし、細胞凝集塊を回収し再度培養を行った。細胞凝集塊の培養の経過観察結果を図6に示す。形成した細胞凝集塊は培養後1日目には細胞培養用シャーレに接着することが確認できた。このことから、本方法によって得られた線状細胞凝集塊は、その後も培養可能であることが示された。   Next, after culturing, the gel gel portion was dissolved using an aqueous solution of trisodium citrate (pH 7.4), and cell aggregates were collected and cultured again. FIG. 6 shows the results of observation of the cell aggregate culture. It was confirmed that the formed cell aggregate adhered to the petri dish for cell culture on the first day after culturing. From this, it was shown that the linear cell aggregate obtained by this method can be cultured after that.

本発明の方法により作製された細胞凝集塊は、創薬スクリーニングや細胞間相互作用の解明等に用いることができる。また、実験動物の代替として利用することができる。   The cell aggregate produced by the method of the present invention can be used for drug discovery screening, elucidation of cell-cell interactions, and the like. It can also be used as a substitute for laboratory animals.

1 外筒
2 内筒
3 塩化カルシウム水溶液
4 PVA水溶液
5 アルギン酸ナトリウム水溶液
1 Outer cylinder 2 Inner cylinder 3 Calcium chloride aqueous solution 4 PVA aqueous solution 5 Sodium alginate aqueous solution

Claims (7)

細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を中空部に内包した中空径150μm以下のアルギン酸ゲル中空ファイバーを作製し、その中空部で細胞を培養して前記中空径と同じ直径を有する線状細胞凝集塊を作製することを含む、線状細胞凝集塊の作製方法であって、前記アルギン酸ゲル中空ファイバーの作製は、二価陽イオン含有水溶液中に、アルギン酸ナトリウム含有水溶液を外側に、細胞を含む生体適合性ポリマー含有水溶液を内側に二重円筒状に注入する方法を用いて行い、前記生体適合性ポリマー含有水溶液はポリビニルアルコール含有水溶液である、方法An alginate gel hollow fiber having a hollow diameter of 150 μm or less encapsulating a biocompatible polymer-containing aqueous solution containing cells in a hollow portion, and culturing cells in the hollow portion to form a linear cell aggregate having the same diameter as the hollow diameter A method for producing a linear cell aggregate including the production of alginate gel hollow fiber, wherein the alginate gel hollow fiber comprises a bivalent cation-containing aqueous solution, a sodium alginate-containing aqueous solution outside, and a biocompatible cell containing cells. A method comprising injecting a water-soluble polymer-containing aqueous solution into the inside of a double cylinder, wherein the biocompatible polymer-containing aqueous solution is a polyvinyl alcohol-containing aqueous solution . アルギン酸ゲルがアルギン酸カルシウムゲルである、請求項に記載の方法。 The method of claim 1 , wherein the alginate gel is a calcium alginate gel. 二価陽イオン含有水溶液が塩化カルシウム含有水溶液である、請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2 , wherein the divalent cation-containing aqueous solution is a calcium chloride-containing aqueous solution. 細胞が、足場非依存性増殖能を有する細胞である、請求項1〜のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the cell is a cell having an anchorage-independent growth ability. 細胞が、癌細胞である、請求項に記載の方法。 The method of claim 4 , wherein the cell is a cancer cell. 細胞培養後にアルギン酸ゲルを溶解することをさらに含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の方法。 Further comprises dissolving alginate gel after cell culture method according to any one of claims 1-5. 請求項1〜のいずれか1項に記載の方法によって作製される、アルギン酸ゲル中空ファイバーの中空部に充填された線状細胞凝集塊。 Claim 1 produced by the method according to any one of 5, alginic acid gel hollow linear cell clumps filled in the hollow portion of the fiber.
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