JP7034467B2 - Cell three-dimensional culture method, cell structure, cell structure manufacturing method, cell transport method and cell preservation method - Google Patents
Cell three-dimensional culture method, cell structure, cell structure manufacturing method, cell transport method and cell preservation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7034467B2 JP7034467B2 JP2017203281A JP2017203281A JP7034467B2 JP 7034467 B2 JP7034467 B2 JP 7034467B2 JP 2017203281 A JP2017203281 A JP 2017203281A JP 2017203281 A JP2017203281 A JP 2017203281A JP 7034467 B2 JP7034467 B2 JP 7034467B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polysaccharide
- cells
- gel
- cell
- cell structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
本発明は、細胞の三次元培養方法、細胞構造体、細胞構造体の製造方法及び細胞の運搬方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional cell culture method, a cell structure, a method for producing a cell structure, and a method for transporting cells.
細胞の三次元培養方法は、特に細胞を大量に培養するための手法として知られている。特に、体内の細胞の大半である接着性細胞は、単に培地に懸濁して培養すると、全く増殖しない。そのため、マイクロキャリアという細胞が接着する足場となる部材と共に懸濁培養するのが一般的である。 The three-dimensional cell culture method is known as a method for culturing a large amount of cells. In particular, adhesive cells, which are the majority of cells in the body, do not proliferate at all when simply suspended in a medium and cultured. Therefore, it is common to carry out suspension culture together with a member called a microcarrier, which serves as a scaffold to which cells adhere.
特許文献1及び2には、マイクロキャリアを用いた接着性細胞を大量に培養する方法が開示されている。
特許文献1及び2等に記載の従来のマイクロキャリアを用いた懸濁培養方法では、マイクロキャリア同士が細胞を介して大きな凝集塊を形成し、酸素や栄養の透過性が低下することによって、当該凝集塊内部の細胞死や細胞の性質変化に繋がることが問題となってきた。
In the conventional suspension culture method using microcarriers described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、マイクロキャリア及び細胞の過剰な凝集による細胞死が抑制された細胞の三次元培養方法を提供する。また、マイクロキャリア及び細胞の凝集塊の大きさが制御されており、細胞生存率及び細胞増殖率が良好な細胞構造体及びその製造方法を提供する。また、細胞生存率を保ちながら安全かつ簡便に細胞を運搬可能な細胞の運搬方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a three-dimensional culture method for cells in which cell death due to excessive aggregation of microcarriers and cells is suppressed. Further, the present invention provides a cell structure in which the size of microcarriers and cell aggregates is controlled and the cell viability and cell proliferation rate are good, and a method for producing the same. Further, the present invention provides a method for transporting cells that can safely and easily transport cells while maintaining the cell viability.
すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
本発明の第1態様に係る細胞の三次元培養方法は、多糖類を含有する第1の溶液と、マイクロキャリアと、接着性細胞とを混合し、前記多糖類に対する凝固剤を含む第2の溶液を添加して、前記多糖類をゲル化して、前記マイクロキャリア、前記接着性細胞及びゲル状の前記多糖類を含むファイバー状の混合物を得るゲル化工程と、ポリアミノ酸を含む第3の溶液を添加して、前記マイクロキャリア、前記接着性細胞及びゲル状の前記多糖類を含むファイバー状の混合物を前記ポリアミノ酸で被覆する第1の被覆工程と、前記ゲル状の多糖類の可溶化剤を含む第4の溶液を添加し、前記多糖類を除去する除去工程と、前記ポリアミノ酸で被覆された前記マイクロキャリア及び前記接着性細胞を含むファイバー状の混合物を培養する培養工程と、を備える方法である。
That is, the present invention includes the following aspects.
The method for three-dimensional culture of cells according to the first aspect of the present invention is a second method in which a first solution containing a polysaccharide, a microcarrier, and an adhesive cell are mixed and a coagulant for the polysaccharide is contained. A gelling step of adding a solution to gel the polysaccharide to obtain a fibrous mixture containing the microcarriers, the adhesive cells and the gelled polysaccharide, and a third containing polyamino acids. A first coating step of coating a fibrous mixture containing the microcarriers, the adhesive cells and the gel-like polysaccharide with the polyamino acid by adding a solution, and solubilization of the gel-like polysaccharide. A removal step of adding a fourth solution containing the agent to remove the polysaccharide, and a culture step of culturing a fibrous mixture containing the microcarrier and the adhesive cells coated with the polyamino acid. It is a method to prepare.
上記第1態様に係る細胞の三次元培養方法は、前記第1の被覆工程の後であって、前記除去工程の前に、更に、前記第1の溶液及び前記第2の溶液を添加し、前記ポリアミノ酸で被覆された前記マイクロキャリア、前記接着性細胞及びゲル状の前記多糖類を含むファイバー状の混合物を、更にゲル状の前記多糖類で被覆する第2の被覆工程を備えてもよい。 In the method for three-dimensionally culturing cells according to the first aspect, the first solution and the second solution are further added after the first coating step and before the removal step. A second coating step may be provided in which the fiber-like mixture containing the microcarriers coated with the polyamino acid, the adhesive cells and the gel-like polysaccharide is further coated with the gel-like polysaccharide. ..
上記第1態様に係る細胞の三次元培養方法において、前記第1の溶液が、更に細胞外マトリックスを含んでもよい。 In the method for three-dimensional culture of cells according to the first aspect, the first solution may further contain an extracellular matrix.
本発明の第2態様に係る細胞構造体は、マイクロキャリア及び接着性細胞を含み、前記マイクロキャリア及び前記接着性細胞を含む混合物がポリアミノ酸で被覆されており、ファイバー状である。 The cell structure according to the second aspect of the present invention contains microcarriers and adhesive cells, and the mixture containing the microcarriers and the adhesive cells is coated with polyamino acids and is in the form of fibers .
上記第2態様に係る細胞構造体において、前記混合物が、更にゲル状の多糖類を含んでもよい。 In the cell structure according to the second aspect, the mixture may further contain a gel-like polysaccharide.
上記第2態様に係る細胞構造体において、前記混合物が、更に細胞外マトリックスを含んでもよい。 In the cell structure according to the second aspect, the mixture may further contain an extracellular matrix.
上記第2態様に係る細胞構造体において、前記ポリアミノ酸で被覆された前記混合物が、更にゲル状の多糖類で被覆されていてもよい。 In the cell structure according to the second aspect, the mixture coated with the polyamino acid may be further coated with a gel-like polysaccharide.
本発明の第3態様に係る細胞構造体の製造方法は、マイクロキャリアと、接着性細胞と、多糖類を含有する第1の溶液とを混合し、前記多糖類に対する凝固剤を含む第2の溶液を添加して、前記多糖類をゲル化して、前記マイクロキャリア、前記接着性細胞及びゲル状の前記多糖類を含むファイバー状の混合物を得るゲル化工程と、ポリアミノ酸を含む第3の溶液を添加して、前記マイクロキャリア、前記接着性細胞及びゲル状の前記多糖類を含むファイバー状の混合物をポリアミノ酸で被覆する第1の被覆工程と、を備える方法である。 The method for producing a cell structure according to a third aspect of the present invention is a second method in which a microcarrier, an adhesive cell, and a first solution containing a polysaccharide are mixed and a coagulant for the polysaccharide is contained. A gelling step of adding a solution to gel the polysaccharide to obtain a fibrous mixture containing the microcarriers, the adhesive cells and the gel-like polysaccharide, and a third containing polyamino acids. A method comprising a first coating step of adding a solution to coat a fibrous mixture containing the microcarriers, the adhesive cells and the gel-like polysaccharide with polyamino acids.
上記第3態様に係る細胞構造体の製造方法は、前記第1の被覆工程の後に、更に、前記ゲル状の多糖類の可溶化剤を含む第4の溶液を添加し、前記多糖類を除去する除去工程を備えてもよい。 In the method for producing a cell structure according to the third aspect, after the first coating step, a fourth solution containing the solubilizer for the gel-like polysaccharide is further added to remove the polysaccharide. It may be provided with a removal step.
上記第3態様に係る細胞構造体の製造方法は、前記第1の被覆工程の後であって、前記除去工程の前に、更に、前記第1の溶液及び前記第2の溶液を添加し、前記ポリアミノ酸で被覆された前記マイクロキャリア、前記接着性細胞及びゲル状の前記多糖類を含むファイバー状の混合物を、更にゲル状の前記多糖類で被覆する第2の被覆工程を備えてもよい。 In the method for producing a cell structure according to the third aspect, the first solution and the second solution are further added after the first coating step and before the removal step. A second coating step may be provided in which the fibrous mixture containing the microcarriers coated with the polyamino acid, the adhesive cells and the gel-like polysaccharide is further coated with the gel-like polysaccharide. ..
上記第3態様に係る細胞構造体の製造方法において、前記第1の溶液が、更に細胞外マトリックスを含んでもよい。 In the method for producing a cell structure according to the third aspect, the first solution may further contain an extracellular matrix.
本発明の第4態様に係る細胞の運搬方法は、上記第2態様に係る細胞構造体を用いる方法である。
本発明の第5態様に係る細胞の保存方法は、上記第3態様に係る製造方法により得られた細胞構造体を4℃以上40℃以下で保存する保存工程を備える。
The method for transporting cells according to the fourth aspect of the present invention is a method using the cell structure according to the second aspect.
The cell preservation method according to the fifth aspect of the present invention includes a preservation step of preserving the cell structure obtained by the production method according to the third aspect at 4 ° C. or higher and 40 ° C. or lower.
上記態様の細胞の三次元培養方法によれば、マイクロキャリア及び細胞の過剰な凝集による細胞死を抑制することができる。上記態様の細胞構造体及びその製造方法によれば、マイクロキャリア及び細胞の凝集塊の大きさを制御することができ、細胞生存率及び細胞増殖率を良好なものとすることができる。上記態様の細胞の運搬方法によれば、細胞生存率を保ちながら安全かつ簡便に細胞を運搬することができる。 According to the three-dimensional cell culture method of the above-described embodiment, cell death due to excessive aggregation of microcarriers and cells can be suppressed. According to the cell structure of the above aspect and the method for producing the same, the size of microcarriers and cell aggregates can be controlled, and the cell viability and cell proliferation rate can be improved. According to the cell transport method of the above aspect, cells can be safely and easily transported while maintaining the cell viability.
<細胞の三次元培養方法>
本実施形態の細胞の三次元培養方法は、ゲル化工程と、第1の被覆工程と、除去工程と、培養工程と、を備える方法である。
<Three-dimensional culture method of cells>
The cell three-dimensional culture method of the present embodiment is a method including a gelation step, a first coating step, a removal step, and a culture step.
図1は、本実施形態の細胞の三次元培養方法の一例を示す概略工程図である。図1を参照しながら、各工程について、以下に詳細を説明する。 FIG. 1 is a schematic process diagram showing an example of a three-dimensional cell culture method of the cells of the present embodiment. Each step will be described in detail below with reference to FIG.
[ゲル化工程]
ゲル化工程では、まず、多糖類を含有する第1の溶液1aと、マイクロキャリア2と、接着性細胞3とを混合する。このとき、混合溶液が均一になるように、撹拌することが好ましい。次いで、均一な状態の混合溶液に多糖類に対する凝固剤を含む第2の溶液4を添加して、多糖類をゲル化する。混合溶液を第2の溶液に添加する方法としては、例えば、図1に示すように、注射器等に混合溶液を充填し、第2の溶液を含む容器に、混合溶液を注射器を用いて吐出する方法が挙げられる。又は、例えば、マイクロ流路に、混合溶液及び第2の溶液をそれぞれ送液し、接触させる方法が挙げられる。
[Gelification process]
In the gelling step, first, the
ゲル化工程において、多糖類を凝固剤と接触させてハイドロゲルを形成することで、マイクロキャリア2、接着性細胞3及びゲル状の多糖類1bを含む固形の混合物が得られる。この混合物中では、ゲル状の多糖類1bに、マイクロキャリア2及び接着性細胞3が均一に分散した状態が保たれている。
In the gelling step, the polysaccharide is brought into contact with the coagulant to form a hydrogel to obtain a solid mixture containing the
(第1の溶液)
第1の溶液に含まれる多糖類としては、凝固剤を添加することでハイドロゲルを形成でき、可溶化剤を添加することで可溶化できるものであればよい。多糖類として具体的には、例えば、カラギーナン、LM(Low Methylester)ペクチン、キシログルカン、ジェランガム、ヒアルロン酸及びその塩、アルギン酸及びその塩等が挙げられ、これらに限定されない。これら多糖類を1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
(First solution)
The polysaccharide contained in the first solution may be any polysaccharide that can form a hydrogel by adding a coagulant and can be solubilized by adding a solubilizer. Specific examples of the polysaccharide include, but are not limited to, carrageenan, LM (Low Methylester) pectin, xyloglucan, gellan gum, hyaluronic acid and its salt, alginic acid and its salt, and the like. These polysaccharides may be used alone or in combination of two or more.
また、ヒアルロン酸塩及びアルギン酸塩としては、ヒアルロン酸及びアルギン酸と1価の金属イオンとの塩であることが好ましい。1価の金属イオンとしては、例えば、ナトリウム、カリウム等が挙げられ、これらに限定されない。 The hyaluronic acid and alginate are preferably salts of hyaluronic acid and alginic acid and monovalent metal ions. Examples of the monovalent metal ion include, but are not limited to, sodium, potassium and the like.
中でも、多糖類としては、アルギン酸又はその塩であることが好ましい。 Among them, the polysaccharide is preferably alginic acid or a salt thereof.
また、上記多糖類と組み合わせて、例えば、寒天、ゼラチン、アガロース、デンプン、グリコーゲン、ヘパリン、セルロース等のその他の多糖類を併用してもよい。これらその他の多糖類は加温することで溶解し、冷却することでハイドロゲルとすることができる。 In addition, other polysaccharides such as agar, gelatin, agarose, starch, glycogen, heparin, and cellulose may be used in combination with the above polysaccharides. These other polysaccharides can be dissolved by heating and can be cooled to form a hydrogel.
第1の溶液中の多糖類の濃度としては、例えば0.5質量%以上3質量%以下とすることができ、例えば1質量%以上2質量%以下とすることができる。 The concentration of the polysaccharide in the first solution can be, for example, 0.5% by mass or more and 3% by mass or less, and for example, 1% by mass or more and 2% by mass or less.
また、多糖類を溶解する溶媒としては、水系溶媒であればよい。水系溶媒として具体的には、例えば、リン酸緩衝液、トリス塩酸緩衝液、クエン酸緩衝液、炭酸緩衝液、ホウ酸緩衝液、コハク酸緩衝液、酢酸緩衝液等の当該分野において公知の緩衝液等が挙げられる。 The solvent for dissolving the polysaccharide may be an aqueous solvent. Specific examples of the aqueous solvent include buffers known in the art such as phosphate buffer, Tris hydrochloride buffer, citrate buffer, carbon dioxide buffer, borate buffer, succinate buffer, and acetate buffer. Examples include liquids.
前記緩衝液は、必要に応じて、NaCl、界面活性剤(例えば、Tween 20、Triton X-100等)、又は防腐剤(例えば、アジ化ナトリウム等)を含んでいてもよい。
The buffer solution may contain NaCl, a surfactant (eg,
公知の緩衝液の具体例としては、例えば、リン酸緩衝生理食塩水(Phosphate buffered saline;PBS)、PBS-T(PBS-Tween 20)、トリス緩衝生理食塩水(Tris Buffered Saline;TBS)、TBS-T(TBS-Tween 20)等が挙げられ、これらに限定されない。 Specific examples of known buffers include, for example, Phosphate Buffered Saline (PBS), PBS-T (PBS-Tween 20), Tris Buffered Saline (TBS), and TBS. -T (TBS-Tween 20) and the like, and are not limited thereto.
また、水系溶媒の代わりに、細胞培養用の培地を用いてもよく、上記水系溶媒と培地との混合溶液であってもよい。前記培地としては、細胞の生存増殖に必要な成分(無機塩、炭水化物、ホルモン、必須アミノ酸、非必須アミノ酸、ビタミン)等を含む基本培地であればよい。 Further, instead of the aqueous solvent, a medium for cell culture may be used, or a mixed solution of the aqueous solvent and the medium may be used. The medium may be a basic medium containing components necessary for cell survival and proliferation (inorganic salts, carbohydrates, hormones, essential amino acids, non-essential amino acids, vitamins) and the like.
前記基本培地としては、例えば、DMEM、Minimum Essential Medium(MEM)、RPMI-1640、Basal Medium Eagle(BME)、Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium:Nutrient Mixture F-12(DMEM/F-12)、Glasgow Minimum Essential Medium(Glasgow MEM)等が挙げられ、これらに限定されない。 Examples of the basic medium include DMEM, Medium Essential Medium (MEM), RPMI-1640, Basic Medium Eagle (BME), Dulvecco's Modified Eagle's Medium / Nutrient Mix-12M (Nutrient Mix-Tur). Examples include, but are not limited to, Glassgo Medium Essential Medium (Grasgow MEM).
また、前記培地はさらに血清、又は、成長因子を含んでいてもよい。 In addition, the medium may further contain serum or a growth factor.
前記血清としては、例えば、FBS/FCS(Fetal Bovine/Calf Serum)、NCS(Newborn Calf serum)、CS(Calf Serum)、HS(Horse Serum)等が挙げられ、これらに限定されない。 Examples of the serum include, but are not limited to, FBS / FCS (Fetal Bovine / Calf Serum), NCS (Newborn Calf serum), CS (Calf Serum), HS (Horse Serum) and the like.
培地に含まれる血清の濃度は、例えば2質量%以上10質量%以下であればよい。 The concentration of serum contained in the medium may be, for example, 2% by mass or more and 10% by mass or less.
前記成長因子としては、例えば、細胞増殖因子、細胞接着因子等が挙げられ、これらに限定されない。 Examples of the growth factor include, but are not limited to, cell proliferation factors, cell adhesion factors, and the like.
前記成長因子としてより具体的には、例えば、上皮成長因子(Epidermal growth factor:EGF)、酸性繊維芽細胞成長因子(acidic fibroblast growth factor:aFGF)、塩基性繊維芽細胞成長因子(basic fibroblast growth factor:bFGF)、インスリン様成長因子-1(Insulin-like growth factor-1:IGF-1)、マクロファージ由来成長因子(Macrophage-derived growth factor:MDGF)、血小板由来成長因子(Platelet-derived growth factor:PDGF)、腫瘍血管新生因子(Tumor angiogenesis factor:TAF)等が挙げられる。これらの成長因子を単独で含んでいてもよく、複数組み合わせて含んでいてもよい。 More specifically, as the growth factor, for example, epithelial growth factor (EGF), acidic fiberblast growth factor (aFGF), basic fiberblast growth factor (basic fiberblast growth). : BFGF), insulin-like growth factor-1 (IGF-1), macrophage-developed growth factor (MDGF), platelet-derived growth factor (Platelet-derivated growth factor) ), Tumor angiogenesis factor (TAF) and the like. These growth factors may be contained alone or in combination of two or more.
培地に含まれる成長因子の濃度は、特別な限定はなく、例えば1ng/mL以上10μg/mL以下であればよい。 The concentration of the growth factor contained in the medium is not particularly limited, and may be, for example, 1 ng / mL or more and 10 μg / mL or less.
培地にはさらに、以下に例示するホルモン、抗生物質等のその他の添加物を含有していてもよい。 The medium may further contain other additives such as hormones, antibiotics and the like exemplified below.
培地に含まれるホルモンとしては、例えば、インシュリン、グルカゴン、トリヨードチロニン、副腎皮質ホルモン等が挙げられる。これらのホルモンを単独で含んでいてもよく、複数組み合わせて含んでいてもよい。 Examples of hormones contained in the medium include insulin, glucagon, triiodothyronine, corticosteroids and the like. These hormones may be contained alone or in combination of two or more.
培地に含まれるホルモンの濃度は、特別な限定はなく、例えば1ng/mL以上10μg/mL以下であればよい。 The concentration of the hormone contained in the medium is not particularly limited, and may be, for example, 1 ng / mL or more and 10 μg / mL or less.
培地に含まれる抗生物質としては、例えば、ゲンタマイシン、アンフォテリシン、アンピシリン、ミノマイシン、カナマイシン、ペニシリン、ストレプトマイシン、ゲンタシン、タイロシン、オーレオマイシン等、通常の動物細胞の培養に用いられるものが挙げられる。これらの抗生物質を単独で含んでいてもよく、複数組み合わせて含んでいてもよい。 Examples of the antibiotic contained in the medium include those used for normal animal cell culture such as gentamicin, amphotericin, ampicillin, minomycin, kanamycin, penicillin, streptomycin, gentamicin, tylosin, and aureomycin. These antibiotics may be contained alone or in combination of two or more.
培地に含まれる抗生物質の濃度は、特別な限定はなく、例えば0.1μg/mL以上100μg/mL以下であればよい。 The concentration of the antibiotic contained in the medium is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 μg / mL or more and 100 μg / mL or less.
また、第1の溶液は、更に、細胞外マトリックスを含んでいてもよい。細胞外マトリックスとしては、例えば、コラーゲン(I型、II型、III型、V型、XI型等)、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等を含む)より再構成された基底膜成分(商品名:マトリゲル)、グリコサミノグリカン、ヒアルロン酸、プロテオグリカン、ゼラチン等が挙げられ、これらに限定されない。 In addition, the first solution may further contain an extracellular matrix. The extracellular matrix is reconstituted from, for example, collagen (type I, type II, type III, type V, type XI, etc.) and mouse EHS tumor extract (including type IV collagen, laminin, heparan sulfate proteoglycan, etc.). Examples thereof include, but are not limited to, a basement membrane component (trade name: Matrigel), glycosaminoglycan, hyaluronic acid, proteoglycan, and gelatin.
(マイクロキャリア)
ゲル化工程において用いられるマイクロキャリアとしては、細胞培養に一般的に用いられる公知のものを用いることができる。また、その形状は、特別な限定はなく、例えば、球状、多角体状、円球状、円錐状、角錐状、円錐台状、角錐台状等が挙げられる。中でも、表面積が大きく、万遍なく細胞が接着可能であることから、球状であることが好ましい。
(Micro carrier)
As the microcarrier used in the gelation step, a known microcarrier generally used for cell culture can be used. The shape thereof is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, a polygonal shape, a spherical shape, a conical shape, a pyramidal shape, a truncated cone shape, and a truncated cone shape. Above all, it is preferably spherical because it has a large surface area and cells can adhere evenly.
マイクロキャリアが球状である場合、その粒子径は、例えば10μm以上500μm以下とすることができ、例えば100μm以上300μm以下とすることができる。 When the microcarrier is spherical, its particle size can be, for example, 10 μm or more and 500 μm or less, and for example, 100 μm or more and 300 μm or less.
また、マイクロキャリアの材質としては、細胞適合性を有するものであればよい。マイクロキャリアとして具体的には、例えば、セルロース、デキストラン、ヒドロキシル化メタクリレート、ヒアルロン酸、コラーゲン、ゼラチン、ポリスチレン、プラスチック、ガラス、セラミック、シリコーン等を含むものであればよい。これらを1種単独含むものであってもよく、2種以上組み合わせて含むものであってもよい。 Further, the material of the microcarrier may be any material having cell compatibility. Specifically, the microcarrier may contain, for example, cellulose, dextran, hydroxylated methacrylate, hyaluronic acid, collagen, gelatin, polystyrene, plastic, glass, ceramic, silicone and the like. These may be contained alone or in combination of two or more.
また、マイクロキャリアの材質がセルロース、デキストラン、ヒアルロン酸、コラーゲン、ゼラチンである場合、後述に示す培養工程において、所望の細胞数に達した後、マイクロキャリアの材質を分解する酵素(セルラーゼ、デキストラナーゼ、ヒアルロニダーゼ、コラゲナーゼ、プロテアーゼ)等で処理することで、マイクロキャリアを容易に除去することができる。さらに、細胞構造体を被覆するポリアミノ酸を除去することで、細胞を簡便に単離することができる。また、このとき、細胞構造体を被覆するポリアミノ酸を除去せずに継続して培養し、マイクロキャリアが除去された生じた空間を埋めるように細胞をさらに増殖させて、ポリアミノ酸を除去することもできる。これにより、三次元的に形成された細胞のみからなる細胞構造体を得ることができる。 When the material of the microcarrier is cellulose, dextran, hyaluronic acid, collagen, or gelatin, an enzyme (cellulase, dextranase) that decomposes the material of the microcarrier after reaching a desired number of cells in the culture step described later. Microcarriers can be easily removed by treatment with (nase, hyaluronidase, collagenase, protease) or the like. Furthermore, cells can be easily isolated by removing the polyamino acid that coats the cell structure. At this time, the cells are continuously cultured without removing the polyamino acid that coats the cell structure, and the cells are further proliferated so as to fill the space where the microcarriers have been removed to remove the polyamino acid. You can also. This makes it possible to obtain a cell structure consisting only of cells formed three-dimensionally.
多糖類を含有する第1の溶液と、マイクロキャリアと、接着性細胞との混合溶液中のマイクロキャリアの濃度は、例えば20mg/mL以上100mg/mL以下とすることができ、例えば30mg/mL以上80mg/mL以下とすることができる。 The concentration of the microcarriers in the mixed solution of the first solution containing the polysaccharide, the microcarriers, and the adhesive cells can be, for example, 20 mg / mL or more and 100 mg / mL or less, for example, 30 mg / mL or more. It can be 80 mg / mL or less.
(接着性細胞)
ゲル化工程において用いられる接着性細胞としては、固体表面に接着して増殖する細胞であれば特に限定されない。接着性細胞として具体的には、例えば、上皮細胞(Vero細胞、MDCK細胞、CHO細胞、HEK293細胞、COS細胞、HmLu細胞等)、腫瘍細胞(Hela細胞、VACO細胞等)、内皮細胞(HUVEC細胞、DBAE細胞等)、白血球(HIT-T15細胞等)、線維芽細胞(WI38細胞、BHK21細胞、SFME細胞等)、筋肉細胞(HL1細胞、C2C12細胞等)、神経/内分泌腺細胞(ROC-1細胞、IMR-32細胞等)等が挙げられる。これら細胞を1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせ用いてもよい。
(Adhesive cells)
The adhesive cells used in the gelation step are not particularly limited as long as they adhere to the solid surface and proliferate. Specific examples of the adhesive cells include epithelial cells (Vero cells, MDCK cells, CHO cells, HEK293 cells, COS cells, HMLU cells, etc.), tumor cells (Hela cells, VACO cells, etc.), and endothelial cells (HUVE C cells). , DBAE cells, etc.), leukocytes (HIT-T15 cells, etc.), fibroblasts (WI38 cells, BHK21 cells, SFME cells, etc.), muscle cells (HL1 cells, C2C12 cells, etc.), nerve / endocrine gland cells (ROC-1 cells, etc.) , IMR-32 cells, etc.) and the like. These cells may be used alone or in combination of two or more.
細胞の由来となる動物としては、脊椎動物であってもよく、無脊椎動物であってもよい。脊椎動物としては、特別な限定はなく、例えば、哺乳動物、両類、爬虫類、両生類、魚類等が挙げられる。無脊椎動物としては、特別な限定はなく、例えば、昆虫、甲殻類、軟体動物、原生動物等が挙げられる。 The animal from which the cells are derived may be a vertebrate or an invertebrate. The vertebrate is not particularly limited, and examples thereof include mammals, amphibians, reptiles, amphibians, and fish. The invertebrate is not particularly limited, and examples thereof include insects, crustaceans, mollusks, and protozoa.
中でも、細胞の由来となる動物としては、脊椎動物であることが好ましく、哺乳動物であることがより好ましい。哺乳動物として具体的には、例えば、ヒト、サル、イヌ、ネコ、ウサギ、ブタ、ウシ、マウス、ラット等が挙げられ、これらに限定されない。中でも、哺乳動物としては、ヒトであることが好ましい。 Among them, the animal from which the cells are derived is preferably a vertebrate, more preferably a mammal. Specific examples of mammals include, but are not limited to, humans, monkeys, dogs, cats, rabbits, pigs, cows, mice, rats and the like. Above all, as a mammal, it is preferable that it is a human.
(第2の溶液)
第2の溶液に含まれる多糖類に対する凝固剤としては、多糖類の種類に応じて適宜選択すればよい。
多糖類がカラギーナン、LM(Low Methylester)ペクチン、ジェランガム、アルギン酸及びその塩である場合、凝固剤として具体的には、例えば、2価の金属塩が挙げられる。2価の金属塩としては、例えば、バリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等が挙げられ、これらに限定されない。
(Second solution)
The coagulant for the polysaccharide contained in the second solution may be appropriately selected depending on the type of the polysaccharide.
When the polysaccharide is carrageenan, LM (Low Methylester) pectin, gellan gum, alginic acid and a salt thereof, specific examples of the coagulant include a divalent metal salt. Examples of the divalent metal salt include, but are not limited to, barium salt, calcium salt, magnesium salt and the like.
バリウム塩として具体的には、例えば、塩化バリウム、フッ化バリウム、臭化バリウム、水酸化バリウム、炭酸バリウム、リン酸バリウム等が挙げられる。 Specific examples of the barium salt include barium chloride, barium fluoride, barium bromide, barium hydroxide, barium carbonate, barium phosphate and the like.
塩化カルシウム、フッ化カルシウム、臭化カルシウム、過酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム等が挙げられる。 Calcium chloride, calcium fluoride, calcium bromide, calcium peroxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium nitrate, calcium sulfate, calcium phosphate and the like can be mentioned.
塩化マグネシウム、フッ化マグネシウム、臭化マグネシウム、過酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、リン酸マグネシウム等が挙げられる。 Examples thereof include magnesium chloride, magnesium fluoride, magnesium bromide, magnesium peroxide, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesium nitrate, magnesium sulfate, magnesium phosphate and the like.
多糖類がキシログルカンである場合、凝固剤として具体的には、例えば、単糖類、オリゴ糖類、アルコール、ポリオール、ポリフェノール類等が挙げられる。 When the polysaccharide is xyloglucan, specific examples of the coagulant include monosaccharides, oligosaccharides, alcohols, polyols, polyphenols and the like.
多糖類がヒアルロン酸である場合、凝固剤として具体的には、例えば、グルタルアルデヒド、グリセリンアルデヒド等のアルデヒド類等が挙げられる。 When the polysaccharide is hyaluronic acid, specific examples of the coagulant include aldehydes such as glutaraldehyde and glycerin aldehyde.
第2の溶液中の凝固剤の濃度としては、凝固剤が2価の金属塩である場合、例えば50mM以上200mM以下とすることができ、例えば75mM以上150mM以下とすることができる。 When the coagulant is a divalent metal salt, the concentration of the coagulant in the second solution can be, for example, 50 mM or more and 200 mM or less, for example, 75 mM or more and 150 mM or less.
また、凝固剤を溶解する溶媒としては、水系溶媒であればよい。水系溶媒としては、上記第1の溶液で例示されたものと同様のものが挙げられる。また、水系溶媒の代わりに、細胞培養用の培地を用いてもよく、上記水系溶媒と培地との混合溶液であってもよい。培地としては、上記第1の溶液で例示されたものと同様のものが挙げられる。 The solvent for dissolving the coagulant may be an aqueous solvent. Examples of the aqueous solvent include the same as those exemplified in the above first solution. Further, instead of the aqueous solvent, a medium for cell culture may be used, or a mixed solution of the aqueous solvent and the medium may be used. Examples of the medium include the same as those exemplified in the above first solution.
[第1の被覆工程]
第1の被覆工程では、ポリアミノ酸を含む第3の溶液5を添加して、マイクロキャリア2、接着性細胞3及びゲル状の多糖類1bを含む混合物をポリアミノ酸6で被覆する。混合物に第3の溶液5を添加する方法としては、例えば、図1に示すように、混合物を加温した第3の溶液に浸漬させる方法が挙げられる。又は、例えば、混合物に加温した第3の溶液を滴下する方法が挙げられる。第3の溶液の温度としては、例えば30℃以上40℃以下とすることができる。これにより、ポリアミノ酸で被覆されたマイクロキャリア2、接着性細胞3及びゲル状の前記多糖類1bを含む混合物(以下、「細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)」10と称する)が得られる。また、ポリアミノ酸で被覆することで、マイクロキャリア2、接着性細胞3及びゲル状の前記多糖類1bを含む混合物同士が凝集することを防止でき、該混合物に含まれるマイクロキャリア2及び接着性細胞3が拡散することを防止することができる。
[First coating step]
In the first coating step, a
(第3の溶液)
第3の溶液に含まれるポリアミノ酸としては、例えば、ポリ-L-オルニチン、ポリ-L-リジン、ポリ-L-アルギニン、ポリ-L-ヒスチジン、ポリ-L-グルタミン酸、ポリ-L-アスパラギン酸等が挙げられ、これらに限定されない。これらポリアミノ酸を1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
(Third solution)
Examples of the polyamino acid contained in the third solution include poly-L-ornithine, poly-L-lysine, poly-L-arginine, poly-L-histidine, poly-L-glutamic acid, and poly-L-aspartic acid. Etc., and are not limited to these. These polyamino acids may be used alone or in combination of two or more.
中でも、ポリアミノ酸としては、ポリ-L-リジンであることが好ましい。 Among them, the polyamino acid is preferably poly-L-lysine.
第3の溶液中のポリアミノ酸の濃度としては、凝固剤が2価の金属塩である場合、例えば50mM以上200mM以下とすることができ、例えば75mM以上150mM以下とすることができる。 When the coagulant is a divalent metal salt, the concentration of the polyamino acid in the third solution can be, for example, 50 mM or more and 200 mM or less, for example, 75 mM or more and 150 mM or less.
また、ポリアミノ酸を溶解する溶媒としては、水系溶媒であればよい。水系溶媒としては、上記第1の溶液で例示されたものと同様のものが挙げられる。また、水系溶媒の代わりに、細胞培養用の培地を用いてもよく、上記水系溶媒と培地との混合溶液であってもよい。培地としては、上記第1の溶液で例示されたものと同様のものが挙げられる。 The solvent for dissolving the polyamino acid may be an aqueous solvent. Examples of the aqueous solvent include the same as those exemplified in the above first solution. Further, instead of the aqueous solvent, a medium for cell culture may be used, or a mixed solution of the aqueous solvent and the medium may be used. Examples of the medium include the same as those exemplified in the above first solution.
[除去工程]
除去工程では、細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)10に、ゲル状の多糖類の可溶化剤を含む第4の溶液7を添加し、多糖類を除去する。第4の溶液を添加する方法としては、例えば、図1に示すように、細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)10を第4の溶液7に浸漬させる方法が挙げられる。又は、例えば、細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)10に第4の溶液7を滴下する方法が挙げられる。これにより、細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)10に含まれるゲル状の多糖類を分解し、除去して、細胞構造体(ゲル状の多糖類不含)が得られる。
[Removal process]
In the removal step, a fourth solution 7 containing a solubilizing agent for the gel-like polysaccharide is added to the cell structure (containing the gel-like polysaccharide) 10 to remove the polysaccharide. As a method of adding the fourth solution, for example, as shown in FIG. 1, a method of immersing the cell structure (containing a gel-like polysaccharide) 10 in the fourth solution 7 can be mentioned. Alternatively, for example, a method of dropping the fourth solution 7 onto the cell structure (containing a gel-like polysaccharide) 10 can be mentioned. As a result, the gel-like polysaccharide contained in the cell structure (containing the gel-like polysaccharide) 10 is decomposed and removed to obtain the cell structure (without the gel-like polysaccharide).
(第4の溶液)
第4の溶液に含まれるゲル状の多糖類の可溶化剤としては、多糖類の種類に応じて適宜選択すればよい。
(4th solution)
The solubilizing agent for the gel-like polysaccharide contained in the fourth solution may be appropriately selected depending on the type of the polysaccharide.
多糖類がカラギーナン、LM(Low Methylester)ペクチン、ジェランガム、並びに、アルギン酸及びその塩である場合、ゲル状の多糖類の可溶化剤としては、例えば、キレート剤、酵素等が挙げられる。 When the polysaccharide is carrageenan, LM (Low Methylester) pectin, gellan gum, and alginic acid and a salt thereof, examples of the solubilizer for the gel-like polysaccharide include a chelating agent and an enzyme.
キレート剤として具体的には、例えば、クエン酸、エチレンジアミン(Ethylenediamine)、エチレンジアミン四酢酸(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid;EDTA)、ニトリロ三酢酸(Nitrilo Triacetic Acid;NTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(Diethylene Triamine Pentaacetic Acid;DTPA)、N-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン-N,N’,N’-三酢酸(Hydroxyethyl Ethylene Diamine Triacetic Acid;HEDTA)、グリコールエーテルジアミン四酢酸(Glycol Ether Diamine Tetraacetic Acid;GEDTA、EGTA)、トリエチレンテトラミン-N,N,N’,N’ ’,N’ ’ ’,N’ ’ ’-六酢酸(Triethylene Tetramine Hexaacetic Acid;TTHA)、N-(2-ヒドロキシエチル)イミノ二酢酸(Hydroxyethyl Imino Diacetic Acid;HIDA)、N,N-ジ(2-ヒドロキシエチル)グリシン(Dihydroxyethyl Glycine;DHEG)等が挙げられ、これらに限定されない。また、クエン酸は、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム等のクエン酸塩の形であってもよい。 Specific examples of the chelating agent include citric acid, ethylenediamine (Ethylenediamine), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), nitrilotriacetic Acid (NTA), and diethylenetriaminetetraacetic acid (Diethylenetriaminetetraacetic acid). DTPA), N- (2-Hydroxyethyl) Ethylenediamine-N, N', N'-Triacetic Acid (HydroxhylyEthylene Diamine Triacetic Acid; HEAD), Glycol Ether Diamine Tetracic Acid Triethylenetetramine-N, N, N', N'', N''', N'''-hexaacetic Acid (TTHA), N- (2-hydroxyethyl) iminodiacetic acid (Hydroxyethyl Imino) Examples thereof include, but are not limited to, ylenediamine Acid (HIDA), N, N-di (2-hydroxyethyl) glycine (Dihydroxyethyl Glycine; DHEG), and the like. Further, citric acid may be in the form of citrate such as sodium citrate and potassium citrate.
酵素としては、例えば、λ-カラギナーゼ、ペクチナーゼ、ジェランガム分解酵素、アルギン酸リアーゼ等が挙げられ、これらに限定されない。 Examples of the enzyme include, but are not limited to, λ-carrageinase, pectinase, gellan gum degrading enzyme, alginate lyase and the like.
多糖類がキシログルカン、並びに、ヒアルロン酸及びその塩である場合、ゲル状の多糖類の可溶化剤としては、例えば、キシログルカン分解酵素、ヒアルロニダーゼ等の酵素が挙げられる。 When the polysaccharide is xyloglucan and hyaluronic acid and a salt thereof, examples of the solubilizer for the gel-like polysaccharide include enzymes such as xyloglucan degrading enzyme and hyaluronidase.
第4の溶液に含まれるゲル状の多糖類の可溶化剤がクエン酸である場合、該クエン酸の濃度としては、例えば0.1mM以上100mM以下とすることができる。 When the solubilizer for the gel-like polysaccharide contained in the fourth solution is citric acid, the concentration of the citric acid can be, for example, 0.1 mM or more and 100 mM or less.
また、第4の溶液に含まれるゲル状の多糖類の可溶化剤がEDTAである場合、該EDTAの濃度としては、例えば0.5mM以上100mM以下とすることができる。 When the solubilizer for the gel-like polysaccharide contained in the fourth solution is EDTA, the concentration of the EDTA can be, for example, 0.5 mM or more and 100 mM or less.
また、第4の溶液に含まれるゲル状の多糖類の可溶化剤が酵素である場合、該酵素の濃度としては、例えば0.01mg/mL以上1mg/mL以下とすることができ、0.02mg/mL以上500mg/mL以下とすることができる。 When the solubilizer for the gel-like polysaccharide contained in the fourth solution is an enzyme, the concentration of the enzyme can be, for example, 0.01 mg / mL or more and 1 mg / mL or less. It can be 02 mg / mL or more and 500 mg / mL or less.
また、ゲル状の多糖類の可溶化剤を溶解する溶媒としては、水系溶媒であればよい。水系溶媒としては、上記第1の溶液で例示されたものと同様のものが挙げられる。また、水系溶媒の代わりに、細胞培養用の培地を用いてもよく、上記水系溶媒と培地との混合溶液であってもよい。培地としては、上記第1の溶液で例示されたものと同様のものが挙げられる。 The solvent for dissolving the solubilizer for the gel-like polysaccharide may be an aqueous solvent. Examples of the aqueous solvent include the same as those exemplified in the above first solution. Further, instead of the aqueous solvent, a medium for cell culture may be used, or a mixed solution of the aqueous solvent and the medium may be used. Examples of the medium include the same as those exemplified in the above first solution.
[培養工程]
培養工程では、ポリアミノ酸6で被覆されたマイクロキャリア2及び接着性細胞3を含む混合物(以下、「細胞構造体(ゲル状の多糖類不含)」20と称する場合がある)を培養する。培養方法としては、例えば、図1に示すように、培地9を含むスピンナーフラスコ8内に、細胞構造体(ゲル状の多糖類不含)20を入れて、培養する方法が挙げられる。又は、その他の三次元培養法として公知の方法を用いてもよい。これにより、細胞構造体(ゲル状の多糖類不含)20中において、上記除去工程で除去されたゲル状の多糖類が存在した空間を埋めるように接着細胞を増殖させることができる。また、ゲル状の多糖類の存在により、マイクロキャリア2及び接着性細胞3が均一に分散した状態が保たれたことで、ゲル状の多糖類の除去後においても、過剰な凝集を抑制することができ、細胞構造体の内部に存在する細胞にも、充分に栄養分及び酸素が供給される。これにより、本実施形態の三次元培養方法では、従来の三次元培養方法よりも、細胞生存率及び細胞増殖率が良好なものとなる。
[Culture process]
In the culturing step, a
また、培養工程において用いられる培地としては、上記第1の溶液で例示されたものと同様のものが挙げられる。 Further, as the medium used in the culturing step, the same medium as those exemplified in the above-mentioned first solution can be mentioned.
培養条件は、細胞構造体20に含まれる細胞の種類に応じて、適宜調整することができる。培養温度としては、例えば30℃以上40℃以下とすることができる。培養環境としては、例えば約5%CO2を含有する空気の条件下とすることができる。
The culture conditions can be appropriately adjusted according to the type of cells contained in the
また、本実施形態の細胞の三次元培養方法では、上記ゲル化工程、上記第1の被覆工程、上記除去工程及び上記培養工程に加えて、更に、その他の工程を備えていてもよい。その他の工程としては、第2の被覆工程、回収工程及び洗浄工程等が挙げられる。第2の被覆工程は、上記第1の被覆工程の後であって、上記除去工程の前に行えばよい。回収工程は、上記培養工程の後に行えばよい。洗浄工程は、上記各工程の後であって、後に続く工程の前に行えばよい。 Further, the cell three-dimensional culture method of the present embodiment may further include other steps in addition to the gelation step, the first coating step, the removal step, and the culture step. Examples of other steps include a second coating step, a recovery step, a cleaning step, and the like. The second coating step may be performed after the first coating step and before the removing step. The recovery step may be performed after the above-mentioned culture step. The cleaning step may be performed after each of the above steps and before the subsequent steps.
[第2の被覆工程]
第2の被覆工程では、第1の被覆工程で得られた細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)10に、多糖類を含む第1の溶液1a及び多糖類に対する凝固剤を含む第2の溶液4を添加する。第1の溶液1a及び第2の溶液4を添加する方法としては、例えば、細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)10及び第1の溶液1aの懸濁液を調製し、該懸濁液と第2の溶液4とをマイクロ流路に送液して、接触させる方法が挙げられる。
[Second coating step]
In the second coating step, the cell structure (containing gel-like polysaccharide) 10 obtained in the first coating step contains a
これにより、ポリアミノ酸6で被覆されたマイクロキャリア2、接着性細胞3及びゲル状の多糖類1bを含む混合物(細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)10)を、更にゲル状の多糖類1bで被覆することができる。得られる細胞構造体の構造としては、最外表面がゲル状の多糖類1bで被覆され、中間層がポリアミノ酸6であり、その内部にマイクロキャリア2、接着性細胞3及びゲル状の多糖類1bを含む混合物が存在する。この得られた細胞構造体を、以下において、「細胞構造体(ゲル状の多糖類を内外に含有)」と称する場合がある。
As a result, a mixture (cell structure (containing gel-like polysaccharide) 10) containing
[回収工程]
回収工程では、培養工程で得られた培養後の細胞構造体(ゲル状の多糖類不含)20から接着性細胞3を回収する。具体的には、まず、ポリアミノ酸を物理的に引き剥がして、内部からマイクロキャリア2及び接着性細胞3を含む混合物を取り出す。次いで、トリプシン処理等により、マイクロキャリア2と接着性細胞3とを解離させて、接着性細胞3を回収する。
[Recovery process]
In the recovery step, the
[洗浄工程]
洗浄工程では、上記ゲル化工程で得られたマイクロキャリア2、接着性細胞3及びゲル状の多糖類1bを含む混合物を洗浄するために行ってもよい。又は、上記第1の被覆工程で得られた細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)10を洗浄するために行ってもよい。又は、上記第2の被覆工程で得られた細胞構造体(ゲル状の多糖類を内外に含有)を洗浄するために行ってもよい。上記除去工程で得られた細胞構造体(ゲル状の多糖類不含)20を洗浄するために行ってもよい。又は、培養工程で得られた培養後の細胞構造体(ゲル状の多糖類不含)20を洗浄するために行ってもよい。
[Washing process]
In the washing step, the mixture containing the
洗浄工程では、水系溶媒又は培地を用いて、上記工程で得られたものを1回以上(例えば2回以上3回以下程度)洗浄することができる。洗浄工程で用いられる水系溶媒又は培地としては、上記第1の溶液において例示されたものと同様のものが挙げられる。 In the washing step, the product obtained in the above step can be washed once or more (for example, about 2 times or more and 3 times or less) using an aqueous solvent or a medium. Examples of the aqueous solvent or medium used in the washing step include the same as those exemplified in the first solution.
<細胞構造体>
本実施形態の細胞構造体は、上記細胞の三次元培養方法により得られる。図1の本実施形態の細胞の三次元培養方法の一例を示す概略構成図において、細胞構造体の構成図を示している。
<Cell structure>
The cell structure of this embodiment is obtained by the above-mentioned three-dimensional culture method for cells. In the schematic configuration diagram showing an example of the three-dimensional cell culture method of the cells of the present embodiment of FIG. 1, the configuration diagram of the cell structure is shown.
図1に示す細胞構造体(ゲル状の多糖類不含)20は、マイクロキャリア2及び接着性細胞3を含む。また、マイクロキャリア2及び接着性細胞3を含む混合物がポリアミノ酸6で被覆されている。この細胞構造体(ゲル状の多糖類不含)20は、接着性細胞3の生存率及び増殖率が良好である。そのため、接着性細胞3の大量培養に好適に用いられる。
The cell structure (gel-free polysaccharide-free) 20 shown in FIG. 1 contains
マイクロキャリア2及び接着性細胞3を含む混合物は、更に、細胞外マトリックスを含んでいてもよい。これにより、接着性細胞をより良好に増殖させることができる。細胞外マトリックスとしては、上記第1の溶液において例示されたものと同様のものが挙げられる。
The mixture containing the
また、図1に示す細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)10では、マイクロキャリア2、接着性細胞3及びゲル状の多糖類1bを含む混合物がポリアミノ酸6で被覆されている。すなわち、本実施形態の細胞構造体は、更に、ゲル状の多糖類1bを含んでいてもよい。この細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)10は、接着性細胞3の増殖率は低いが、生存率が良好である。そのため、接着性細胞の運搬に好適に用いられる。
Further, in the cell structure (containing gel-like polysaccharide) 10 shown in FIG. 1, a
また、図示していないが、上記細胞の三次元培養方法の第2の被覆工程により得られる細胞構造体(ゲル状の多糖類を内外に含有)では、最外表面がゲル状の多糖類1bで被覆され、中間層がポリアミノ酸6であり、その内部にマイクロキャリア2、接着性細胞3及びゲル状の多糖類1bを含む混合物が存在する。すなわち、本実施形態の細胞構造体は、細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)10が、更にゲル状の多糖類1bで被覆されていてもよい。この細胞構造体(ゲル状の多糖類を内外に含有)は、接着性細胞3の増殖率は低いが、生存率が良好である。そのため、接着性細胞の運搬に好適に用いられる。
Further, although not shown, in the cell structure (containing gel-like polysaccharide inside and outside) obtained by the second coating step of the above-mentioned three-dimensional culture method for cells, the outermost surface is gel-
本実施形態の細胞構造体の形状としては、特別な限定はなく、例えば、シート状(板状)、ファイバー状(繊維状)、球状等が挙げられ、これらに限定されない。中でも、形状としては、製造しやすい点から、ファイバー状(繊維状)が好ましい。特に、細い構造のファイバー状である場合、より効果的にマイクロキャリア及び細胞の過剰な凝集による細胞死を抑制することができる。 The shape of the cell structure of the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include, and are not limited to, a sheet shape (plate shape), a fiber shape (fibrous shape), and a spherical shape. Among them, the shape is preferably fibrous (fibrous) because it is easy to manufacture. In particular, in the case of a fiber-like structure having a fine structure, cell death due to excessive aggregation of microcarriers and cells can be suppressed more effectively.
本実施形態の細胞構造体の大きさとしては、撹拌培養可能な大きさであればよい。
本実施形態の細胞構造体の形状がファイバー状(繊維状)である場合、その筒径は、例えば100μm以上1000μm以下とすることができる。また、その長さは、例えば500μm以上100μm以下とすることができる。
The size of the cell structure of the present embodiment may be any size as long as it can be cultured with stirring.
When the shape of the cell structure of the present embodiment is fibrous (fibrous), the tube diameter thereof can be, for example, 100 μm or more and 1000 μm or less. The length thereof can be, for example, 500 μm or more and 100 μm or less.
<細胞構造体の製造方法>
本実施形態の細胞構造体の製造方法は、上記ゲル化工程と、上記第1の被覆工程とを備える方法である。
<Manufacturing method of cell structure>
The method for producing a cell structure of the present embodiment is a method including the gelation step and the first coating step.
本実施形態の細胞構造体の製造方法によれば、細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)10を得ることができる。 According to the method for producing a cell structure of the present embodiment, a cell structure (containing a gel-like polysaccharide) 10 can be obtained.
本実施形態の細胞構造体の製造方法は、上記ゲル化工程及び上記第1の被覆工程に加えて、更に、上記除去工程、上記培養工程及び上記第2の被覆工程を備えていてもよい。上記除去工程は上記第1の被覆工程の後に行えばよい。上記培養工程は、上記除去工程の後に行えばよい。また、上記第2の被覆工程は、上記第1の被覆工程の後であって、上記除去工程の前に行えばよい。 The method for producing a cell structure of the present embodiment may further include the removal step, the culture step, and the second coating step in addition to the gelling step and the first coating step. The removal step may be performed after the first coating step. The culture step may be performed after the removal step. Further, the second coating step may be performed after the first coating step and before the removing step.
本実施形態の細胞構造体の製造方法は、上記除去工程を備えることで、細胞構造体(ゲル状の多糖類不含)20を得ることができる。 In the method for producing a cell structure of the present embodiment, the cell structure (gel-like polysaccharide-free) 20 can be obtained by providing the above-mentioned removal step.
本実施形態の細胞構造体の製造方法は、上記培養工程を備えることで、細胞構造体(ゲル状の多糖類不含)20中の接着性細胞3を増殖させることができる。
By providing the above-mentioned culture step, the method for producing a cell structure of the present embodiment can proliferate the
本実施形態の細胞構造体の製造方法は、上記第2の被覆工程を備えることで、細胞構造体(ゲル状の多糖類を内外に含有)を得ることができる。 The method for producing a cell structure of the present embodiment includes the above-mentioned second coating step, whereby a cell structure (containing gel-like polysaccharide inside and outside) can be obtained.
本実施形態の細胞構造体の製造方法は、上記ゲル化工程、上記第1の被覆工程、上記除去工程及び上記第2の被覆工程に加えて、更に、その他の工程を備えていてもよい。その他の工程としては、例えば、洗浄工程及び第2の除去工程等が挙げられる、洗浄工程は、上記細胞の三次元培養方法において記載したものと同様の工程である。また、第2の除去工程は、上記培養工程の後に行えばよい。 The method for producing a cell structure of the present embodiment may further include other steps in addition to the gelling step, the first coating step, the removing step, and the second coating step. Examples of the other steps include a washing step, a second removing step, and the like. The washing step is the same as that described in the above-mentioned three-dimensional culture method for cells. Moreover, the second removal step may be performed after the above-mentioned culture step.
[第2の除去工程]
また、第2の除去工程では、マイクロキャリアの材質がセルロース、デキストラン、ヒアルロン酸、コラーゲン、ゼラチンである場合、該マイクロキャリアを除去する。具体的には、まず、上記培養工程において、所望の細胞数に達した後、マイクロキャリアの材質を分解する酵素(セルラーゼ、デキストラナーゼ、ヒアルロニダーゼ、コラゲナーゼ、プロテアーゼ)等で処理する。これにより、マイクロキャリアを容易に除去することができ、ポリアミノ酸で被覆されており、マイクロキャリアを含まず、接着性細胞を含む細胞構造体(以下、「細胞構造体(マイクロキャリア不含)」と称する場合がある)を得ることができる。
[Second removal step]
In the second removal step, when the material of the microcarrier is cellulose, dextran, hyaluronic acid, collagen, or gelatin, the microcarrier is removed. Specifically, first, in the above culture step, after reaching a desired number of cells, the cells are treated with an enzyme (cellulase, dextranase, hyaluronidase, collagenase, protease) that decomposes the material of the microcarrier. Thereby, the microcarriers can be easily removed, and the cell structure is coated with a polyamino acid, does not contain microcarriers, and contains adhesive cells (hereinafter, "cell structure (microcarrier-free)"). May be referred to as) can be obtained.
また、得られた細胞構造体(マイクロキャリア不含)をさらに培養することで、マイクロキャリアが除去された生じた空間を埋めるように細胞をさらに増殖させることができる。その後、ポリアミノ酸を物理的に引き剥がして取り除くことで、三次元的に形成された接着性細胞の細胞構造体を得ることができる。 Further, by further culturing the obtained cell structure (without microcarriers), the cells can be further proliferated so as to fill the space where the microcarriers have been removed. Then, by physically peeling off the polyamino acid and removing it, a cell structure of three-dimensionally formed adhesive cells can be obtained.
<細胞の運搬方法>
本実施形態の細胞の運搬方法は、上記細胞構造体を用いる方法である。
<How to transport cells>
The cell transport method of the present embodiment is a method using the above cell structure.
本実施形態の細胞の運搬方法で用いられる細胞構造体としては、細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)又は細胞構造体(ゲル状の多糖類を内外に含有)であることが好ましい。後述の実施例に示すとおり、細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)は、接着性細胞3の増殖率は低いが、生存率が良好である。そのため、接着性細胞の運搬に好適に用いられる。
The cell structure used in the cell transport method of the present embodiment is preferably a cell structure (containing a gel-like polysaccharide) or a cell structure (containing a gel-like polysaccharide inside and outside). As shown in Examples described later, the cell structure (containing gel-like polysaccharide) has a low proliferation rate of the
運搬方法としては、例えば、培地を含む開閉可能な密封容器に上記細胞構造体を封入し、運搬する方法が挙げられる。 Examples of the transport method include a method in which the cell structure is enclosed in an openable and closable sealed container containing a medium and then transported.
培地としては、上記第1の溶液において例示されたものと同様のものが挙げられる。 Examples of the medium include the same as those exemplified in the above first solution.
密封容器としては、例えば、スクリューキャップ付のコニカルチューブ、スクリューキャップ付の細胞培養用フラスコ等が挙げられ、これらに限定されない。 Examples of the sealed container include, but are not limited to, a conical tube with a screw cap, a flask for cell culture with a screw cap, and the like.
運搬する条件としては、運搬する細胞の種類により適宜選択することができる。 The conditions for carrying can be appropriately selected depending on the type of cells to be carried.
運搬時の温度としては、例えば4℃以上40℃以下とすることができ、例えば10℃以上39℃以下とすることができ、例えば18℃以上37℃以下とすることができる。 The temperature during transportation can be, for example, 4 ° C. or higher and 40 ° C. or lower, for example, 10 ° C. or higher and 39 ° C. or lower, and for example, 18 ° C. or higher and 37 ° C. or lower.
また、運搬時の環境は、例えば約5%CO2を含有する空気の条件下であってもよい。 Further, the environment during transportation may be, for example, under the condition of air containing about 5% CO 2 .
運搬可能な時間としては、細胞の種類、細胞数等により異なる。例えば1時間以上300日以下とすることができ、例えば1日以上100日以下とすることができ、例えば3日以上60日以下とすることができる。 The transportable time varies depending on the cell type, the number of cells, and the like. For example, it can be 1 hour or more and 300 days or less, for example, 1 day or more and 100 days or less, and for example, 3 days or more and 60 days or less.
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
[実施例1]
1.細胞構造体の作製
(1)ゲル化工程
2mg/mLのネイティブコラーゲン及び1%のアルギン酸を含む溶液を調製した。次いで、該溶液に、マイクロキャリア(終濃度:60mg/mL、商品名:Cytodex3、GEヘルスケア・ジャパン社製)及びマウス筋芽細胞株C2C12細胞(終濃度:1.0×106cells/mL)を混合して、混合溶液を調製した。次いで、該混合溶液を注射器に充填し、100mM塩化カルシウム溶液に吐出して、アルギン酸をゲル化した。これにより、マイクロキャリア、C2C12細胞及びゲル状のアルギン酸を含む混合物が得られた(図2A参照)。なお、図2A中、矢印は細胞を示す。
[Example 1]
1. 1. Preparation of cell structure (1) Gelling step A solution containing 2 mg / mL native collagen and 1% alginic acid was prepared. Next, microcarriers (final concentration: 60 mg / mL, trade name: Cytodex3, manufactured by GE Healthcare Japan) and mouse myoblast line C2C12 cells (final concentration: 1.0 × 10 6 cells / mL) were added to the solution. ) Was mixed to prepare a mixed solution. Then, the mixed solution was filled in a syringe and discharged into a 100 mM calcium chloride solution to gel alginic acid. This gave a mixture containing microcarriers, C2C12 cells and gelled alginic acid (see FIG. 2A). In FIG. 2A, the arrows indicate cells.
(2)被覆工程
次いで、該混合物をポリリジン溶液に入れて37℃まで加温し、ポリリジンを被覆させた。これにより、ポリリジンで被覆されたマイクロキャリア、C2C12細胞及びゲル状のアルギン酸を含む細胞構造体(以下、「細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)」と称する場合がある)が得られた(図2B参照)。なお、図2B中、矢印は細胞を示す。
(2) Coating Step Next, the mixture was placed in a polylysine solution and heated to 37 ° C. to coat polylysine. As a result, a cell structure containing polylysine-coated microcarriers, C2C12 cells and gel-like alginic acid (hereinafter, may be referred to as "cell structure (containing gel-like alginic acid)") was obtained (Fig.). See 2B). In FIG. 2B, the arrows indicate cells.
(3)除去工程
次いで、40μg/mLのアルギン酸リアーゼ含有又は不含の培地を用いて、(2)で得られた細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)を1日間培養した。培地としては、10%ウシ胎児血清(Fetal Bovine Serum;FBS)含有ダルベッコ改変イーグル培地(Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium;DMEM)を用いた。培養条件は、37℃、5%CO2環境下とした。また、オービタルシェーカー(回転数:約50rpm)を用いて、撹拌培養した。次いで、培養後の各細胞構造体をカルセインAM(生細胞を染色)を用いて染色した。その結果を図3に示す。図3において、「Alginate lyase(-)」は細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)を示し、「Alginate lyase(+)」は細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)を示す。
(3) Removal Step Next, the cell structure (containing gel-like alginic acid) obtained in (2) was cultured for 1 day using a medium containing or not containing 40 μg / mL alginate lyase. As the medium, Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) containing 10% fetal bovine serum (FBS) was used. The culture conditions were 37 ° C. and a 5% CO 2 environment. In addition, stirring culture was performed using an orbital shaker (rotation speed: about 50 rpm). Then, each cell structure after culturing was stained with calcein AM (staining live cells). The results are shown in FIG. In FIG. 3, "Alginate lyase (-)" indicates a cell structure (containing gel-like alginic acid), and "Alginate lyase (+)" indicates a cell structure (without gel-like alginic acid).
図3から、アルギン酸リアーゼ含有培地を用いて培養した細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)では、ゲル状のアルギン酸が分解されて除去されていた。そのため、C2C12細胞がマイクロキャリア表面に接着していた。一方、アルギン酸リアーゼ不含培地を用いて培養した細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)では、C2C12細胞がマイクロキャリアには接着していなかった。 From FIG. 3, in the cell structure (gel-free alginic acid-free) cultured using the alginic acid lyase-containing medium, the gel-like alginic acid was decomposed and removed. Therefore, C2C12 cells adhered to the surface of the microcarrier. On the other hand, in the cell structure (containing gel-like alginic acid) cultured using the alginate lyase-free medium, the C2C12 cells did not adhere to the microcarriers.
(4)培養工程
次いで、アルギン酸リアーゼ不含のDMEM(10%FBS含有)に交換し、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)及び細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)を、さらに3日間(培養開始から4日間)培養した。
(4) Culturing step Next, the cells were replaced with DMEM (containing 10% FBS) free of alginate lyase, and the cell structure (containing gel-like alginic acid) and the cell structure (containing gel-like alginic acid) were added for another 3 days. The cells were cultured (4 days from the start of the culture).
また、対照群として、6ウェルプレートにC2C12細胞(2.0×105cells/mL)を播種し、4mg/mLのマイクロキャリア(商品名:Cytodex3、GEヘルスケア・ジャパン社製)を含有するDMEM(10%FBS含有)を用いて4日間撹拌培養した。培養条件は、37℃、5%CO2環境下とした。また、オービタルシェーカー(回転数:約50rpm)を用いて、撹拌培養した。 In addition, as a control group, C2C12 cells (2.0 × 10 5 cells / mL) are seeded in a 6-well plate and contain 4 mg / mL microcarriers (trade name: Cytodex3, manufactured by GE Healthcare Japan). The cells were stirred and cultured for 4 days using DMEM (containing 10% FBS). The culture conditions were 37 ° C. and a 5% CO 2 environment. In addition, stirring culture was performed using an orbital shaker (rotation speed: about 50 rpm).
4日間の培養後、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)及び対照群を、カルセインAM(生細胞を染色)及びエチジウムホモダイマー(死細胞を染色)を用いて染色した。結果を図4Aに示す。図4Aにおいて、「MC suspension(conventioal)」とは対照群を示す。「MC fiber Alginate lyase(-)」とは、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)を示す。「MC fiber Alginate lyase(+)」とは、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)を示す。また、上は明視野での顕微鏡像であり、下は蛍光顕微鏡像である。また、スケールバーは400μmである。 After culturing for 4 days, the cell structures (containing gel-like alginate), cell structures (without gel-like alginate) and the control group were subjected to calcein AM (staining live cells) and ethidium homodimer (staining dead cells). Was stained with. The results are shown in FIG. 4A. In FIG. 4A, a control group is shown with "MC suspension (conventional)". "MC fiber Alginate lyase (-)" indicates a cell structure (containing gel-like alginic acid). The “MC fiber Alginate lyase (+)” indicates a cell structure (gel-like alginate-free). The upper part is a microscope image in a bright field, and the lower part is a fluorescence microscope image. The scale bar is 400 μm.
図4Aから、対照群では、死細胞が多く観察された。一方、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)及び細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)は、ほとんど生細胞であった。これは、細胞構造体では、マイクロキャリア及び細胞の凝集塊の大きさが制御されており、過剰な凝集が抑制されたためであると推察された。 From FIG. 4A, many dead cells were observed in the control group. On the other hand, the cell structure (containing gel-like alginic acid) and the cell structure (without gel-like alginic acid) were mostly living cells. It was speculated that this was because the size of microcarriers and cell aggregates was controlled in the cell structure, and excessive aggregation was suppressed.
次いで、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)及び対照群をトリプシン-EDTA処理して、細胞及びマイクロキャリアを解離させた。次いで、細胞数を測定した。結果を図4Bに示す。図4Bにおいて、細胞増殖率は、培養開始時の細胞数を1としたときの相対比を示している。図4Bにおいて、「MC suspension(conventioal)」とは対照群を示す。「MC fiber Alginate lyase(-)」とは、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)を示す。「MC fiber Alginate lyase(+)」とは、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)を示す。 The cell structure (containing gel-like alginate), the cell structure (without gel-like alginate) and the control group were then treated with trypsin-EDTA to dissociate the cells and microcarriers. Then, the number of cells was measured. The results are shown in FIG. 4B. In FIG. 4B, the cell proliferation rate shows a relative ratio when the number of cells at the start of culture is 1. In FIG. 4B, a control group is shown with "MC suspension (conventional)". "MC fiber Alginate lyase (-)" indicates a cell structure (containing gel-like alginic acid). The “MC fiber Alginate lyase (+)” indicates a cell structure (gel-like alginate-free).
図4Bから、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)では細胞がほとんど増殖していなかった。一方、対照群では6.9倍であるの対し、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)では細胞増殖率が9.9倍であり、高い細胞増殖率を示した。 From FIG. 4B, cells hardly proliferated in the cell structure (containing gel-like alginic acid). On the other hand, in the control group, the cell proliferation rate was 6.9 times, whereas in the cell structure (gel-like alginic acid-free), the cell proliferation rate was 9.9 times, showing a high cell proliferation rate.
[実施例2]
1.細胞構造体の作製
実施例1の「1.」の(1)~(2)と同様の方法を用いて、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)を得た。
[Example 2]
1. 1. Preparation of Cell Structure A cell structure (containing gel-like alginic acid) was obtained by using the same method as in (1) to (2) of "1." of Example 1.
2.培養
細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)を、DMEM(10%FBS含有)を用いて、2日間培養した。
2. 2. Cultured cell structures (containing gel-like alginic acid) were cultured in DMEM (containing 10% FBS) for 2 days.
3.ゲル状のアルギン酸の除去
次いで、40μg/mLのアルギン酸リアーゼ含有DMEMに交換し、「2.」で2日間培養した細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)を1日間培養し、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)を得た。なお、培養条件としては、オービタルシェーカー(回転数:約50rpm)を用いて、撹拌培養した。次いで、培養後の細胞構造体を、カルセインAM(生細胞を染色)を用いて染色した。その結果を図5に示す。図5中、スケールバーは500μmである。
3. 3. Removal of gel-like alginic acid Next, the cells were replaced with DMEM containing 40 μg / mL alginate lyase, and the cell structure (containing gel-like alginic acid) cultured in “2.” for 2 days was cultured for 1 day, and the cell structure (gel) was cultured. Alginic acid-free) was obtained. As the culture conditions, an orbital shaker (rotational speed: about 50 rpm) was used for stirring and culturing. The cultured cell structures were then stained with calcein AM (staining live cells). The results are shown in FIG. In FIG. 5, the scale bar is 500 μm.
図5から、細胞がマイクロキャリア上に接着し、扁平な形をとることが観察された。また、大半が生細胞であった。 From FIG. 5, it was observed that the cells adhered onto the microcarriers and took a flat shape. Most of them were living cells.
このことから、アルギン酸リアーゼ処理をしない細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)で運送し、任意のタイミングでアルギン酸リアーゼ処理をして培養再開できることが示唆された。 From this, it was suggested that the cells could be transported in a cell structure not treated with alginate lyase (containing gel-like alginate), treated with alginate lyase at any timing, and the culture could be resumed.
[実施例3]
1.細胞構造体の作製
まず、セルトレーナー(孔:70μm)を100mM塩化カルシウム溶液に浸して、取り出した。次いで、2mg/mLのネイティブコラーゲン及び1%のアルギン酸を含む溶液を調製した。次いで、該溶液に、マイクロキャリア(終濃度:60mg/mL、商品名:Cytodex3、GEヘルスケア・ジャパン社製)及びマウス筋芽細胞株C2C12細胞(終濃度:1.0×106cells/mL)を混合して、混合溶液を調製した。次いで、この混合溶液を、ピペットを用いて、塩化カルシウム溶液に浸潤させたセルトレーナーの上に、T字状に滴下した。これにより、塩化カルシウム溶液に浸潤させたセルトレーナーと触れた部分がゲル化し、T字状の細胞構造体が得られた(図6参照)。また、セルトレーナーの孔サイズはマイクロキャリアを通さないため、細胞及びマイクロキャリアを損失しなかった。
[Example 3]
1. 1. Preparation of cell structure First, a cell trainer (pore: 70 μm) was immersed in a 100 mM calcium chloride solution and taken out. A solution containing 2 mg / mL native collagen and 1% alginic acid was then prepared. Next, microcarriers (final concentration: 60 mg / mL, trade name: Cytodex3, manufactured by GE Healthcare Japan) and mouse myoblast line C2C12 cells (final concentration: 1.0 × 10 6 cells / mL) were added to the solution. ) Was mixed to prepare a mixed solution. Then, this mixed solution was dropped in a T shape onto a cell trainer infiltrated with a calcium chloride solution using a pipette. As a result, the portion in contact with the cell trainer infiltrated with the calcium chloride solution gelled, and a T-shaped cell structure was obtained (see FIG. 6). Also, since the pore size of the cell trainer does not allow microcarriers to pass through, cells and microcarriers were not lost.
この結果から、立体的な任意の構造の細胞構造体が得られることが示唆された。 From this result, it was suggested that a cell structure having an arbitrary three-dimensional structure could be obtained.
[実施例4]
1.細胞構造体の作製
実施例1の「1.」の(1)~(4)と同様の方法を用いて、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)を得た。
[Example 4]
1. 1. Preparation of Cell Structure A cell structure (gel-free alginic acid-free) was obtained by using the same method as in (1) to (4) of "1." of Example 1.
2.回収工程
次いで、「1.」で得られた細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)のポリリジンを物理的に引き剥がして、内部からマイクロキャリア及び細胞を含む混合物を取り出した。次いで、トリプシン-EDTA処理により、マイクロキャリアと細胞とを解離させて、細胞を回収した。得られた細胞を1継代目(Passage 1;P1)とした。
2. 2. Recovery Step Next, the polylysine of the cell structure (gel-free alginic acid-free) obtained in "1." was physically peeled off, and a mixture containing microcarriers and cells was taken out from the inside. The cells were then recovered by dissociating the microcarriers from the cells by trypsin-EDTA treatment. The obtained cells were designated as the first passage (
3.細胞構造体の作製(2回目)及び回収工程(2回目)
次いで、得られたP1の細胞を用いて、実施例1の「1.」の(1)~(4)と同様の方法を用いて、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)を得た。次いで、得られた細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)を用いて、上記「2.」と同様の方法で、細胞を回収した。得られた細胞を2継代目(Passage 2;P2)とした。
3. 3. Preparation of cell structure (second time) and recovery process (second time)
Then, using the obtained P1 cells, a cell structure (gel-free alginic acid-free) was obtained by the same method as in (1) to (4) of "1." of Example 1. .. Then, using the obtained cell structure (gel-free alginic acid-free), cells were recovered by the same method as in "2." above. The obtained cells were designated as the second passage (
4.細胞構造体の作製(3回目)及び回収工程(3回目)
次いで、得られたP2の細胞を用いて、実施例1の「1.」の(1)~(4)と同様の方法を用いて、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)を得た。次いで、得られた細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)を用いて、上記「2.」と同様の方法で、細胞を回収した。得られた細胞を3継代目(Passage 3;P3)とした。
4. Preparation of cell structure (3rd time) and recovery process (3rd time)
Then, using the obtained P2 cells, a cell structure (gel-free alginic acid-free) was obtained by the same method as in (1) to (4) of "1." of Example 1. .. Then, using the obtained cell structure (gel-free alginic acid-free), cells were recovered by the same method as in "2." above. The obtained cells were designated as the third passage (
5.細胞増殖率の確認
P1、P2及びP3の細胞の数を測定し、当初培養に用いた細胞数(2×106cells/細胞構造体1つ当たり)を1とした場合のP1、P2及びP3の各細胞数の比を細胞増殖率として算出した。結果を図7に示す。
5. Confirmation of cell proliferation rate P1, P2 and P3 when the number of cells of P1, P2 and P3 was measured and the number of cells used for the initial culture (2 × 10 6 cells / per cell structure) was 1. The ratio of the number of each cell was calculated as the cell proliferation rate. The results are shown in FIG.
図7から、安定的に細胞が増殖することが確かめられた。 From FIG. 7, it was confirmed that the cells proliferated stably.
この結果から、本実施形態の細胞構造体は、細胞を継続的に増殖させる手段として使用可能であることが示唆された。 From this result, it was suggested that the cell structure of the present embodiment can be used as a means for continuously proliferating cells.
[実施例5]
1.細胞構造体の作製
実施例1の「1.」の(1)~(4)と同様の方法を用いて、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)を得た。
[Example 5]
1. 1. Preparation of Cell Structure A cell structure (gel-free alginic acid-free) was obtained by using the same method as in (1) to (4) of "1." of Example 1.
2.回収工程
次いで、「1.」で得られた細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)を用いて、実施例4の「2.」と同様の方法で、細胞を回収した。
2. 2. Recovery Step Next, using the cell structure (gel-free alginic acid-free) obtained in "1.", cells were recovered in the same manner as in "2." of Example 4.
3.分化誘導
次いで、回収した細胞を播種し、2質量%のウマ血清含有DMEMを用いて、4日間培養することで、C2C12細胞を筋管細胞に分化誘導させた。また、対照群として、回収した細胞を、DMEMを用いて、3日間培養した。対照群(分化誘導前の細胞)の顕微鏡像を図8Aに、分化誘導後の細胞を図8Bに示す。図8A及び図8B中、スケールバーは500μmである。
3. 3. Differentiation induction Next, the recovered cells were seeded and cultured for 4 days using 2% by mass horse serum-containing DMEM to induce differentiation of C2C12 cells into myotube cells. In addition, as a control group, the collected cells were cultured in DMEM for 3 days. A microscopic image of the control group (cells before differentiation induction) is shown in FIG. 8A, and the cells after differentiation induction are shown in FIG. 8B. In FIGS. 8A and 8B, the scale bar is 500 μm.
図8A及び図8Bから、分化誘導により、細胞同士が融合し、太く多核な筋管細胞が形成されることが確かめられた。 From FIGS. 8A and 8B, it was confirmed that the cells were fused with each other by the induction of differentiation to form thick, multinucleated myotube cells.
このことから、本実施形態の三次元培養方法では、細胞の性質が保持されていることが示唆された。 This suggests that the three-dimensional culture method of the present embodiment retains the properties of cells.
[実施例6]
1.細胞構造体の作製
実施例1の「1.」の(1)~(4)と同様の方法を用いて、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)を得た。
[Example 6]
1. 1. Preparation of Cell Structure A cell structure (gel-free alginic acid-free) was obtained by using the same method as in (1) to (4) of "1." of Example 1.
また、対照群1として、6ウェルプレートにC2C12細胞(2.0×105cells/mL)を播種し、4mg/mLのマイクロキャリア(商品名:Cytodex3、GEヘルスケア・ジャパン社製)を含有するDMEM(10%FBS含有)を用いて4日間静置培養した。培養条件は、37℃、5%CO2環境下とした。
In addition, as
さらに、対照群2として、6ウェルプレートにC2C12細胞(2.0×105cells/mL)を播種し、4mg/mLのマイクロキャリア(商品名:Cytodex3、GEヘルスケア・ジャパン社製)を含有するDMEM(10%FBS含有)を用いて4日間撹拌培養した。培養条件は、37℃、5%CO2環境下とした。また、オービタルシェーカー(回転数:約50rpm)を用いて、撹拌培養した。
Furthermore, as
4日間の培養後、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)、対照群1及び対照群2を、カルセインAM(生細胞を染色)及びエチジウムホモダイマー(死細胞を染色)を用いて染色した。結果を図9Aに示す。図9Aにおいて、「MC fiber」とは細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)を示す。「Static MC」とは、対照群1を示す。「Agitation MC」とは、対照群2を示す。また、左及び中央は明視野での顕微鏡像であり、右は蛍光顕微鏡像である。また、スケールバーは500μmである。
After culturing for 4 days, cell structures (containing gel-like alginic acid),
図9Aから、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)では、死細胞に対し、生細胞が顕著に多かった。
一方、対照群1では、細胞の凝集が制御できず、内部に死細胞が多く観察された。さらに、対照群2では、比較的小さい凝集塊を形成していたが、撹拌によるシアストレス(流体のせん断応力)によって、大量の死細胞が観察された。
From FIG. 9A, in the cell structure (containing gel-like alginic acid), the number of living cells was significantly higher than that of dead cells.
On the other hand, in
次いで、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)、対照群1及び対照群2をトリプシン-EDTA処理して、細胞及びマイクロキャリアを解離させた。次いで、細胞数を測定した。結果を図9Bに示す。図9Bにおいて、細胞増殖率は、培養開始時の細胞数を1としたときの相対比を示している。図9Bにおいて、「MC fiber」とは細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)を示す。「Static MC」とは、対照群1を示す。「Agitation MC」とは、対照群2を示す。また、左及び中央は明視野での顕微鏡像であり、右は蛍光顕微鏡像である。
The cell structure (containing gel-like alginic acid),
図9Bから、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)での細胞増殖率が顕著に高かった。一方、対照群2では、細胞増殖率が著しく低下していた。
From FIG. 9B, the cell proliferation rate in the cell structure (containing gel-like alginic acid) was remarkably high. On the other hand, in the
特に、対照群2は、従来のマイクロキャリアを用いた懸濁培養方法であり、非効率的な増殖や細胞死、性質の変化が問題であることがいわれてきた。また、培養4日目では、小さめの凝集塊で収まっているが、培養を継続することで、対照群1と同様に、凝集が大きくなりすぎる問題が発生する。
In particular, the
これに対し、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)では、静置培養であるため、シアストレスの影響が軽減され、且つ、凝集塊の大きさを制御することで死細胞発生が抑制されたものと推察された。 On the other hand, in the cell structure (containing gel-like alginic acid), the influence of shear stress was reduced because it was a static culture, and the generation of dead cells was suppressed by controlling the size of the agglomerates. It was inferred.
以上のことから、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸不含)では、高い細胞生存率及び高い細胞増殖率で、細胞を培養できることが示唆された。また、細胞構造体(ゲル状のアルギン酸含有)では、細胞増殖率は低く、細胞生存率が高いことから、細胞を保存又は運搬するために活用できることが示唆された。 From the above, it was suggested that cells can be cultured with a high cell viability and a high cell proliferation rate in the cell structure (gel-like alginate-free). In addition, the cell structure (containing gel-like alginic acid) has a low cell proliferation rate and a high cell survival rate, suggesting that it can be used for storing or transporting cells.
本実施形態の細胞の三次元培養方法によれば、マイクロキャリア及び細胞の過剰な凝集による細胞死を抑制することができる。本実施形態の細胞構造体及びその製造方法によれば、マイクロキャリア及び細胞の凝集塊の大きさを制御することができ、細胞生存率及び細胞増殖率を良好なものとすることができる。本実施形態の細胞の運搬方法によれば、細胞生存率を保ちながら安全かつ簡便に細胞を運搬することができる。 According to the three-dimensional cell culture method of the present embodiment, cell death due to excessive aggregation of microcarriers and cells can be suppressed. According to the cell structure of the present embodiment and the method for producing the same, the size of microcarriers and cell aggregates can be controlled, and the cell viability and cell proliferation rate can be improved. According to the cell transport method of the present embodiment, cells can be safely and easily transported while maintaining the cell viability.
1a…多糖類を含有する第1の溶液、1b…ゲル状の多糖類、2…マイクロキャリア、3…接着性細胞、4…多糖類に対する凝固剤を含む第2の溶液、5…ポリアミノ酸を含む第3の溶液、6…ポリアミノ酸、7…ゲル状の多糖類の可溶化剤を含む第4の溶液、8…スピンナーフラスコ、9…培地、10…細胞構造体(ゲル状の多糖類含有)、20…細胞構造体(ゲル状の多糖類不含) 1a ... a first solution containing a polysaccharide, 1b ... a gel-like polysaccharide, 2 ... a microcarrier, 3 ... an adhesive cell, 4 ... a second solution containing a coagulant for the polysaccharide, 5 ... a polyamino acid. Third solution containing, 6 ... polyamino acid, 7 ... fourth solution containing a solubilizer for gel-like polysaccharide, 8 ... spinner flask, 9 ... medium, 10 ... cell structure (containing gel-like polysaccharide) ), 20 ... Cellular structure (without gel-like polysaccharide)
Claims (13)
ポリアミノ酸を含む第3の溶液を添加して、前記マイクロキャリア、前記接着性細胞及びゲル状の前記多糖類を含むファイバー状の混合物を前記ポリアミノ酸で被覆する第1の被覆工程と、
前記ゲル状の多糖類の可溶化剤を含む第4の溶液を添加し、前記多糖類を除去する除去工程と、
前記ポリアミノ酸で被覆された前記マイクロキャリア及び前記接着性細胞を含むファイバー状の混合物を培養する培養工程と、
を備える細胞の三次元培養方法。 The first solution containing the polysaccharide, the microcarriers, and the adhesive cells are mixed, and a second solution containing a coagulant for the polysaccharide is added to gel the polysaccharide to obtain the above-mentioned A gelation step of obtaining a fibrous mixture containing the microcarriers, the adhesive cells and the gel-like polysaccharide .
A first coating step of adding a third solution containing the polyamino acid to coat the fibrous mixture containing the microcarriers, the adhesive cells and the gel-like polysaccharide with the polyamino acid.
A removal step of adding a fourth solution containing the gel-like polysaccharide solubilizer to remove the polysaccharide, and a removal step.
A culture step of culturing a fibrous mixture containing the microcarriers and the adhesive cells coated with the polyamino acid, and a culture step.
A three-dimensional culture method for cells comprising.
前記マイクロキャリア及び前記接着性細胞を含む混合物がポリアミノ酸で被覆されており、
ファイバー状である、細胞構造体。 Contains microcarriers and adhesive cells
The mixture containing the microcarriers and the adhesive cells is coated with polyamino acids .
A cellular structure that is fibrous .
ポリアミノ酸を含む第3の溶液を添加して、前記マイクロキャリア、前記接着性細胞及びゲル状の前記多糖類を含むファイバー状の混合物をポリアミノ酸で被覆する第1の被覆工程と、
を備える細胞構造体の製造方法。 The microcarrier, the adhesive cell, and the first solution containing the polysaccharide are mixed, a second solution containing a coagulant for the polysaccharide is added, and the polysaccharide is gelled to obtain the above-mentioned A gelation step of obtaining a fibrous mixture containing the microcarriers, the adhesive cells and the gel-like polysaccharide .
A first coating step of adding a third solution containing a polyamino acid to coat a fibrous mixture containing the microcarriers, the adhesive cells and the gel-like polysaccharide with the polyamino acid.
A method for producing a cell structure comprising.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017203281A JP7034467B2 (en) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Cell three-dimensional culture method, cell structure, cell structure manufacturing method, cell transport method and cell preservation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017203281A JP7034467B2 (en) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Cell three-dimensional culture method, cell structure, cell structure manufacturing method, cell transport method and cell preservation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019075993A JP2019075993A (en) | 2019-05-23 |
| JP7034467B2 true JP7034467B2 (en) | 2022-03-14 |
Family
ID=66626064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017203281A Expired - Fee Related JP7034467B2 (en) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Cell three-dimensional culture method, cell structure, cell structure manufacturing method, cell transport method and cell preservation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7034467B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240132854A1 (en) | 2020-12-28 | 2024-04-25 | Mochida Pharmaceutical Co., Ltd. | Novel multilayer polymer-coated crosslinked alginate gel fiber |
| CN116710110A (en) | 2020-12-28 | 2023-09-05 | 持田制药株式会社 | Novel multilayer polymer-coated cross-linked alginate gel fibers |
| JPWO2023085441A1 (en) * | 2021-11-10 | 2023-05-19 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013512660A (en) | 2009-10-22 | 2013-04-18 | プラスティセル リミテッド | Nested encapsulation of cells |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07100029B2 (en) * | 1987-02-26 | 1995-11-01 | 雪印乳業株式会社 | Embedding culture method of adhesion-dependent animal normal cells |
| JPH10248557A (en) * | 1997-03-10 | 1998-09-22 | Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan | Cell culture method |
-
2017
- 2017-10-20 JP JP2017203281A patent/JP7034467B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013512660A (en) | 2009-10-22 | 2013-04-18 | プラスティセル リミテッド | Nested encapsulation of cells |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Applied Biochemistry and Biotechnology,2006年,Vol.134,pp.61-76 |
| Biomed Eng Appl Basis Comm,2006年,Vol.18,pp.62-66 |
| BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING,2001年,Vol.75, No.6,pp.741-744 |
| PLOS one,2011年,Vol.6, No.8, e23212,1-13 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019075993A (en) | 2019-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2023175783A (en) | Cell culturing using nanofibers | |
| JP7283621B2 (en) | Medium composition for suspension culture of adherent cells | |
| KR102417995B1 (en) | Use of microparticles and endothelial cells with decellularized organs and tissues | |
| US5827707A (en) | Method for manufacturing minimal volume capsules containing biological materials | |
| JP7034467B2 (en) | Cell three-dimensional culture method, cell structure, cell structure manufacturing method, cell transport method and cell preservation method | |
| JP7515718B2 (en) | Method for preparing crosslinked hydrogel for muscle stem cell culture and use thereof | |
| JP2020516311A (en) | Hydrogels for cell culture and biomedical applications | |
| TW201538727A (en) | Material for maintaining undifferentiated property | |
| TWI814738B (en) | Cells preserving material | |
| JP7801770B2 (en) | Supporting bath for three-dimensional (3D) tissue culture | |
| CN108926745B (en) | A kind of preparation method and its compound system of nanoporous micro rack | |
| US20090186412A1 (en) | Porous cell scaffold and production method thereof | |
| Bai et al. | Fabrication of engineered heart tissue grafts from alginate/collagen barium composite microbeads | |
| WO2023063417A1 (en) | Method for suspension culture of adherent cells with stirring | |
| JPH089966A (en) | Method for transporting animal cell | |
| CN108853585B (en) | Porous micro rack production method and the application in regeneration and restoration | |
| JP7647553B2 (en) | Method for producing medium composition for suspension culture of adherent cells | |
| EP3946254B1 (en) | Capsule comprising insulin-secreting cells for treating diabetes | |
| CN121079396A (en) | Composition | |
| CN118384340A (en) | Nanocellulose controllable degradation bracket and preparation method thereof | |
| WO2023063418A1 (en) | Method for controlling sphere size and/or number of adhesive cells | |
| Prokop et al. | Bioartificial pancreas: an update |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171116 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201013 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210817 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210831 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211101 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20211101 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220201 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220222 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7034467 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |