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JP7599637B2 - Cell Culture Scaffold Materials - Google Patents
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NITE NITE P-1495P-1495

本発明は、細胞培養足場材料及びこれに関連する技術に関する。 The present invention relates to a cell culture scaffold material and related technologies.

細胞培養足場材料として、マトリゲル(Matrigel(商標) Basement Membrane Matrix、CORNING、NY、USA)が汎用されている(非特許文献1)。マトリゲルは、Engelbreth-Holm-Swarm(EHS)マウス肉腫から抽出したものであり、ラミニンを主成分とし、他にIV型コラーゲン、ヘパリン硫酸プロテオグリカン、エンタクチン/ニドゲン、及び数々の成長因子を含んでいる。このように、マトリゲルは動物由来の成分を含有するため、その使用が制約されるという問題がある。 Matrigel (Matrigel(TM) Basement Membrane Matrix, Corning, NY, USA) is widely used as a cell culture scaffold material (Non-Patent Document 1). Matrigel is extracted from Engelbreth-Holm-Swarm (EHS) mouse sarcoma, and contains laminin as its main component, as well as type IV collagen, heparin sulfate proteoglycan, entactin/nidogen, and a number of growth factors. As such, Matrigel contains animal-derived components, which limits its use.

また、脱アシル化ジェランガムを含有する培地を用いて細胞を培養することによりスフェロイド(凝集塊)を形成することも知られている(特許文献1)。しかし、この方法では、スフェロイドの形成効率が十分ではない。 It is also known that spheroids (aggregates) can be formed by culturing cells in a medium containing deacylated gellan gum (Patent Document 1). However, this method does not provide sufficient efficiency in forming spheroids.

Gravesら, Breast Cancer Research (2016) 18:11 1~17頁Graves et al., Breast Cancer Research (2016) 18:11, 1-17

特許第5629893号Patent No. 5629893

本発明は、細胞培養に好適に用いられる足場材料を提供することを1つの課題とする。 One objective of the present invention is to provide a scaffold material suitable for cell culture.

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、細菌により生産されたバクテリアセルロースが細胞培養足場材料として好適であることを見出した。例えば、本発明者らは、バクテリアセルロースを細胞培養足場材料として用いると、各種細胞のスフェロイド(凝集塊)を簡便に形成することができ、培養時間の経過に伴ってスフェロイドを成長(例えば、数及び/又は大きさを増大)させることができることを見出した。また、本発明者らは、バクテリアセルロースを用いた場合、マトリゲルを用いた場合と同じようにスフェロイドの成長速度に優れること、ジェランガムを用いた場合に比べてスフェロイドの形成効率に優れることを見出した。さらに、本発明者らは、肝がん細胞について、バクテリアセルロースの存在下での培養物(スフェロイド)は、バクテリアセルロースの非存在下での培養物と比べて、各種薬物代謝酵素(CYP)の活性が上昇することを見出した。さらにまた、本発明者らは、幹細胞(例えば、iPS細胞)について、バクテリアセルロースの存在下で培養すると、未分化のままスフェロイドを形成することができ、各種細胞(例えば、内皮細胞)に分化誘導することが可能であることを見出した。本発明者らは、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねて本発明を完成した。 The present inventors have conducted intensive research to solve the above problems and found that bacterial cellulose produced by bacteria is suitable as a cell culture scaffold material. For example, the present inventors have found that when bacterial cellulose is used as a cell culture scaffold material, spheroids (aggregates) of various cells can be easily formed, and the spheroids can be grown (e.g., increased in number and/or size) over the course of culture time. The present inventors have also found that when bacterial cellulose is used, the spheroids have a superior growth rate, similar to when Matrigel is used, and that the spheroid formation efficiency is superior to when gellan gum is used. Furthermore, the present inventors have found that, for liver cancer cells, the culture (spheroid) in the presence of bacterial cellulose has increased activity of various drug metabolizing enzymes (CYPs) compared to when cultured in the absence of bacterial cellulose. Furthermore, the inventors have found that when stem cells (e.g., iPS cells) are cultured in the presence of bacterial cellulose, they can form spheroids while remaining undifferentiated, and can be induced to differentiate into various cells (e.g., endothelial cells). Based on these findings, the inventors have conducted further studies and completed the present invention.

本発明は、以下の態様を包含する。
[1]細胞培養のための足場材料であって、細菌により生産されたバクテリアセルロースを含有し、下記(a)の物性を有する足場材料:
(a)固形分濃度0.1±0.006%(w/v)で波長500nmの光の透過率が35%以上である。
[2]前記バクテリアセルロースが、前記細菌により、砂糖、砂糖を製造する際に生じるスクロースを含有する副産物及びこれらの加水分解物、並びに異性化糖からなる群から選択される1又は2以上を資化して生産されたものである、[1]に記載の足場材料。
[3]前記バクテリアセルロースがグルコース、フルクトース、及び糖蜜からなる群から選択される1又は2以上を資化して生産されたものである、[1]又は[2]に記載の足場材料。
[4]前記細菌がグルコンアセトバクター インターメディウス(Gluconacetobacter intermedius)である、[1]~[3]のいずれか一項に記載の足場材料。
[5]前記細菌がグルコンアセトバクター インターメディウス(Gluconacetobacter intermedius)SIID9587株(受託番号NITE BP-01495)である、[1]~[4]のいずれか一項に記載の足場材料。
[6]前記培養が静置培養である、[1]~[5]のいずれか一項に記載の足場材料。
[7]前記培養が浮遊培養である、[1]~[5]のいずれか一項に記載の足場材料。
[8]前記培養が3次元培養である、[1]~[5]のいずれか一項に記載の足場材料。
[9]前記細胞が癌細胞である、[1]~[8]のいずれか一項に記載の足場材料。
[10]前記細胞が幹細胞である、[1]~[8]のいずれか一項に記載の足場材料。
[11]前記細胞が初代培養細胞である、[1]~[8]のいずれか一項に記載の足場材料。
[12][1]~[11]のいずれか一項に記載の足場材料を含有する培地組成物。
[13]細胞培養容器のコーティング剤であって、[1]~[11]のいずれか一項に記載の足場材料を含有するコーティング剤。
[14]細胞のスフェロイドを製造する方法であって、[1]~[11]のいずれか一項に記載の足場材料の存在下で細胞を培養する工程を含む方法。
The present invention includes the following aspects.
[1] A scaffold material for cell culture, comprising bacterial cellulose produced by bacteria, and having the following physical property (a):
(a) The transmittance of light with a wavelength of 500 nm is 35% or more at a solids concentration of 0.1±0.006% (w/v).
[2] The scaffolding material described in [1], wherein the bacterial cellulose is produced by the bacterium by assimilating one or more selected from the group consisting of sugar, sucrose-containing by-products produced during sugar production and their hydrolysates, and isomerized sugar.
[3] The scaffold material described in [1] or [2], wherein the bacterial cellulose is produced by assimilating one or more selected from the group consisting of glucose, fructose, and molasses.
[4] The scaffold material according to any one of [1] to [3], wherein the bacterium is Gluconacetobacter intermedius.
[5] The scaffold material according to any one of [1] to [4], wherein the bacterium is Gluconacetobacter intermedius SIID9587 strain (accession number NITE BP-01495).
[6] The scaffold material according to any one of [1] to [5], wherein the culture is a static culture.
[7] The scaffold material according to any one of [1] to [5], wherein the culture is a suspension culture.
[8] The scaffold material according to any one of [1] to [5], wherein the culture is a three-dimensional culture.
[9] The scaffold material according to any one of [1] to [8], wherein the cells are cancer cells.
[10] The scaffold material according to any one of [1] to [8], wherein the cells are stem cells.
[11] The scaffold material according to any one of [1] to [8], wherein the cells are primary cultured cells.
[12] A medium composition comprising the scaffold material according to any one of [1] to [11].
[13] A coating agent for a cell culture vessel, comprising the scaffold material according to any one of [1] to [11].
[14] A method for producing a cell spheroid, comprising a step of culturing cells in the presence of the scaffold material according to any one of [1] to [11].

本発明により、細胞培養に好適に用いられる足場材料が提供される。本発明の足場材料を用いると、例えば、各種細胞のスフェロイドを簡便に形成することができ、培養時間の経過に伴ってスフェロイドを成長(例えば、数及び/又は大きさを増大)させることができる。また、本発明の足場材料は、スフェロイドの成長速度及び形成効率の点で優れている。さらに、本発明の足場材料の存在下で肝がん細胞を培養すると、各種薬物代謝酵素(CYP)の活性を増大させることができる。さらにまた、本発明の足場材料の存在下で幹細胞(例えば、iPS細胞)を培養すると、未分化のままスフェロイドを形成することができ、各種細胞(例えば、内皮細胞)に分化誘導することができる。 The present invention provides a scaffold material suitable for cell culture. By using the scaffold material of the present invention, for example, spheroids of various cells can be easily formed, and the spheroids can be grown (e.g., increased in number and/or size) over the course of culture time. In addition, the scaffold material of the present invention is excellent in terms of spheroid growth rate and formation efficiency. Furthermore, when liver cancer cells are cultured in the presence of the scaffold material of the present invention, the activity of various drug metabolizing enzymes (CYP) can be increased. Furthermore, when stem cells (e.g., iPS cells) are cultured in the presence of the scaffold material of the present invention, spheroids can be formed while remaining undifferentiated, and differentiation can be induced into various cells (e.g., endothelial cells).

図1は、各種がん細胞を実施例の足場材料上で培養した場合と前記足場材料を用いることなく培養した場合で、スフェロイドの形成の有無を観察した顕微鏡写真である。FIG. 1 shows micrographs of the formation of spheroids when various cancer cells were cultured on a scaffold material of the embodiment and when they were cultured without using the scaffold material. 図2は、各種がん細胞を実施例の足場材料上で培養した場合における、スフェロイドの大きさ又は数の経時変化を示したグラフである。FIG. 2 is a graph showing the change in size or number of spheroids over time when various cancer cells were cultured on the scaffold material of the example. 図3は、MCF-7ヒト乳がん細胞を実施例の足場材料上で培養した後、免疫染色した場合の顕微鏡写真である。FIG. 3 is a micrograph of MCF-7 human breast cancer cells cultured on the scaffold material of the example and then immunostained. 図4は、MCF-7ヒト乳がん細胞を実施例の足場材料上で培養した場合とマトリゲル上で培養した場合で、スフェロイドの成長速度を比較した顕微鏡写真である。FIG. 4 is a set of micrographs comparing the growth rates of spheroids when MCF-7 human breast cancer cells are cultured on the scaffold material of the embodiment and when they are cultured on Matrigel. 図5は、HepG2ヒト肝がん細胞を実施例の足場材料上で培養した場合と前記足場材料を用いることなく培養した場合で、CYP分子種の活性を比較した図である。FIG. 5 is a graph comparing the activity of CYP molecular species when HepG2 human liver cancer cells are cultured on the scaffold material of the embodiment and when they are cultured without using the scaffold material. 図6は、各種がん細胞を、実施例の足場材料を含有する培地組成物中で浮遊培養した場合の顕微鏡写真である。FIG. 6 shows micrographs of various cancer cells cultured in suspension in a medium composition containing a scaffold material of the example. 図7は、人工多能性幹細胞(iPS細胞)を実施例の足場材料上で培養した場合と前記足場材料を用いることなく培養した場合で、スフェロイドの形成の有無を観察した顕微鏡写真である。FIG. 7 shows micrographs of the formation of spheroids when induced pluripotent stem cells (iPS cells) were cultured on a scaffold material of the embodiment and when they were cultured without using the scaffold material. 図8は、人工多能性幹細胞(iPS細胞)を実施例の足場材料上で培養した場合と前記足場材料を用いることなく培養した場合で、未分化マーカーの発現を観察した顕微鏡写真である。FIG. 8 shows micrographs of the expression of undifferentiated markers when induced pluripotent stem cells (iPS cells) were cultured on a scaffold material of the embodiment and when they were cultured without using the scaffold material. 図9は、分散剤濃度の異なる足場材料を用いて3次元培養した場合の顕微鏡写真である。FIG. 9 shows micrographs of three-dimensional culture using scaffold materials with different dispersant concentrations. 図10は、分散剤濃度の異なる足場材料を用いて浮遊培養した場合の顕微鏡写真である。FIG. 10 shows micrographs of suspension culture using scaffold materials with different dispersant concentrations. 図11は、各種がん細胞を、実施例の足場材料又はジェランガムを含有する培地組成物中で浮遊培養した場合の顕微鏡写真である。FIG. 11 shows micrographs of various cancer cells cultured in suspension in a medium composition containing the scaffold material of the examples or gellan gum.

[細胞培養のための足場材料]
細胞培養のための足場材料(以下、単に「足場材料」という場合がある。)は、細菌により生産されたバクテリアセルロース(以下、単に「バクテリアセルロース」という場合がある。)を含有する。
[Scaffolding materials for cell culture]
A scaffold material for cell culture (hereinafter sometimes simply referred to as a "scaffold material") contains bacterial cellulose produced by bacteria (hereinafter sometimes simply referred to as "bacterial cellulose").

細胞としては、特に制限はなく任意の細胞を用いることができ、例えば、動物又は植物に由来する細胞を用いることができる。細胞は、動物に由来する細胞であることが好ましい。動物としては、例えば、哺乳類が挙げられ、哺乳類の具体例としては、例えば、ヒト、ラット、マウス、モルモット、ウサギ、イヌ、ネコ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ブタ、サルなどが挙げられる。 The cells are not particularly limited and any cells can be used, for example, cells derived from animals or plants. The cells are preferably cells derived from animals. Examples of animals include mammals, and specific examples of mammals include humans, rats, mice, guinea pigs, rabbits, dogs, cats, cows, sheep, goats, pigs, and monkeys.

細胞は、いずれの組織又は臓器に由来する細胞であってもよい。組織又は臓器としては、例えば、皮膚、骨、軟骨、血管組織、筋肉、脳、眼、神経、肺、胸腺、乳腺、胃、結腸、小腸、大腸、心臓、膵臓、腎臓、脾臓、肝臓、子宮、卵巣、精巣、膀胱、前立腺、口腔粘膜などが挙げられる。 The cells may be cells derived from any tissue or organ. Examples of tissues or organs include skin, bone, cartilage, vascular tissue, muscle, brain, eye, nerve, lung, thymus, mammary gland, stomach, colon, small intestine, large intestine, heart, pancreas, kidney, spleen, liver, uterus, ovary, testis, bladder, prostate, and oral mucosa.

一実施態様において、細胞は、生殖細胞、体細胞、幹細胞、及びがん細胞から選択される一種であることが好ましい。細胞は、初代培養細胞(例えば、初代肝細胞;初代ES細胞、初代iPS細胞などの初代幹細胞)であってもよく、継代培養細胞であってもよく、株化細胞であってもよく、改変(例えば、遺伝子改変)された細胞であってもよい。 In one embodiment, the cells are preferably one selected from germ cells, somatic cells, stem cells, and cancer cells. The cells may be primary cultured cells (e.g., primary hepatocytes; primary stem cells such as primary ES cells and primary iPS cells), subcultured cells, established cell lines, or modified (e.g., genetically modified) cells.

生殖細胞としては、例えば、卵原細胞、卵母細胞、精原細胞、精母細胞などが挙げられる。 Examples of germ cells include oogonia, oocytes, spermatogonia, and spermatocytes.

体細胞としては、例えば、繊維芽細胞、骨髄細胞、免疫細胞(Bリンパ球、Tリンパ球、好中球、マクロファージ、単球など)、臓器由来の細胞(肝細胞、脾細胞、膵細胞、腎細胞、胚細胞など)、筋組織系細胞(骨格筋細胞、平滑筋細胞、筋芽細胞、心筋細胞など)、神経細胞、グリア細胞、骨芽細胞、軟骨細胞、内皮細胞、上皮細胞、表皮細胞、間質細胞、脂肪細胞、及びこれらの前駆細胞などが挙げられる。 Examples of somatic cells include fibroblasts, bone marrow cells, immune cells (B lymphocytes, T lymphocytes, neutrophils, macrophages, monocytes, etc.), organ-derived cells (hepatocytes, spleen cells, pancreatic cells, kidney cells, embryonic cells, etc.), muscle tissue cells (skeletal muscle cells, smooth muscle cells, myoblasts, cardiac myocytes, etc.), nerve cells, glial cells, osteoblasts, chondrocytes, endothelial cells, epithelial cells, epidermal cells, interstitial cells, adipocytes, and precursor cells thereof.

幹細胞としては、例えば、胚性幹細胞(ES細胞)、胚性腫瘍細胞、胚性生殖幹細胞、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、神経幹細胞、造血幹細胞、間葉系幹細胞などが挙げられる。 Examples of stem cells include embryonic stem cells (ES cells), embryonic tumor cells, embryonic germ stem cells, induced pluripotent stem cells (iPS cells), neural stem cells, hematopoietic stem cells, and mesenchymal stem cells.

がん細胞において、がんの種類としては、例えば、脳腫瘍、舌がん、喉頭がん、肺がん、乳がん、胃がん、大腸がん(結腸がん、直腸がんなど)、食道がん、膵臓がん、扁平上皮細胞がん、腎臓がん、肝がん、胆管がん、子宮頸がん、子宮内膜がん、卵巣がん、精巣がん、前立腺がん、膀胱がん、白血病、骨肉種などが挙げられる。 In terms of cancer cells, examples of cancer types include brain tumors, tongue cancer, laryngeal cancer, lung cancer, breast cancer, stomach cancer, colorectal cancer (colon cancer, rectal cancer, etc.), esophageal cancer, pancreatic cancer, squamous cell cancer, kidney cancer, liver cancer, bile duct cancer, cervical cancer, endometrial cancer, ovarian cancer, testicular cancer, prostate cancer, bladder cancer, leukemia, and osteosarcoma.

細胞の培養方法は、細胞の種類などに応じて、適宜選択することができる。培養は、静置培養であってもよく、浮遊培養であってもよい。培養は、フィーダー細胞及び/又は細胞接着タンパク質を用いない培養であることができる。培養は、2次元培養(平面培養)であってもよく、3次元培養であってもよいが、3次元培養であることが好ましい。足場材料は、スフェロイドの形成、さらにはスフェロイドの成長(例えば、数及び/又は大きさの増大)のために特に好適に用いることができる。 The method of culturing the cells can be appropriately selected depending on the type of cells, etc. The culture can be static culture or suspension culture. The culture can be culture without using feeder cells and/or cell adhesion proteins. The culture can be two-dimensional culture (plate culture) or three-dimensional culture, but three-dimensional culture is preferable. The scaffold material can be particularly suitable for the formation of spheroids and further the growth of spheroids (e.g., an increase in number and/or size).

培養の開始時に播種する細胞数は、例えば1×10個/cm或いは1×10個/mL以上、好ましくは1×10個/cm或いは1×10個/mL以上であり、例えば1×10個/cm或いは1×10個/mL以下、好ましくは1×10個/cm或いは1×10個/mL以下である。 The number of cells seeded at the start of culture is, for example, 1 x 103 cells/ cm2 or 1 x 103 cells/mL or more, preferably 1 x 104 cells/ cm2 or 1 x 104 cells/mL or more, and for example, 1 x 106 cells/ cm2 or 1 x 106 cells/mL or less, preferably 1 x 105 cells/ cm2 or 1 x 105 cells/mL or less.

培養温度は、特に制限されないが、例えば36~38℃であり、好ましくは約37℃である。 The culture temperature is not particularly limited, but is, for example, 36 to 38°C, and preferably about 37°C.

培養雰囲気は、特に制限されないが、例えば、空気と炭酸ガスの混合ガスであってもよい。混合ガス中の炭酸ガスの割合は、例えば、約5%(v/v)であってもよい。 The culture atmosphere is not particularly limited, but may be, for example, a mixture of air and carbon dioxide. The proportion of carbon dioxide in the mixture may be, for example, about 5% (v/v).

培養期間は、特に制限されないが、例えば1~15日、好ましくは2~10日である。 The culture period is not particularly limited, but is, for example, 1 to 15 days, preferably 2 to 10 days.

足場材料とは、細胞培養において細胞の足場として機能する材料又は基材を意味する。足場材料は、培地と共に用いられる材料であり、培地とは別々に存在させて(例えば、細胞培養容器に足場材料及び培地をこの順で混合しないように添加する等により、足場材料と培地が別々の層として存在する形態で)用いられる材料であってもよく、培地中に混合又は分散させて用いられる材料であってもよい。 A scaffold material means a material or substrate that functions as a scaffold for cells in cell culture. A scaffold material is a material that is used together with a culture medium, and may be a material that is used separately from the culture medium (for example, by adding the scaffold material and culture medium to a cell culture vessel in that order without mixing, so that the scaffold material and culture medium exist as separate layers), or may be a material that is used by mixing or dispersing in the culture medium.

足場材料は、通常、バクテリアセルロースに加えて、液体媒体を含有する。液体媒体としては、例えば、水、有機溶媒が挙げられる。有機溶媒としては、例えば、アルコール(例:メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール)、エーテル(例:テトラヒドロフラン)、ケトン(例:アセトン)、アミド(例:ジメチルホルムアミド)、ニトリル(例:アセトニトリル)などが挙げられる。液体媒体は、1種単独であってもよく2種以上を組み合わせてもよい。足場材料の形態は、例えば、液体、ゲルなどの形態であることができる。 The scaffold material usually contains a liquid medium in addition to bacterial cellulose. Examples of the liquid medium include water and organic solvents. Examples of the organic solvent include alcohols (e.g., methanol, ethanol, isopropyl alcohol), ethers (e.g., tetrahydrofuran), ketones (e.g., acetone), amides (e.g., dimethylformamide), and nitriles (e.g., acetonitrile). The liquid medium may be one type alone or two or more types in combination. The form of the scaffold material may be, for example, a liquid, a gel, or the like.

足場材料中の固形分の割合は、例えば、0.1%(w/v)以上、好ましくは0.5%(w/v)以上であり、例えば、2.5%(w/v)以下、好ましくは2%(w/v)以下である。足場材料中の固形分の割合は、例えば、足場材料の絶対乾燥状態の重量を測定することにより、算出することができる。足場材料中のバクテリアセルロースの割合も同様の範囲から選択することができる。 The percentage of solids in the scaffold material is, for example, 0.1% (w/v) or more, preferably 0.5% (w/v) or more, and, for example, 2.5% (w/v) or less, preferably 2% (w/v) or less. The percentage of solids in the scaffold material can be calculated, for example, by measuring the weight of the scaffold material in an absolute dry state. The percentage of bacterial cellulose in the scaffold material can also be selected from a similar range.

足場材料は、固形分濃度0.1±0.006%(w/v)で波長500nmの光の透過率が35%以上の物性(a)を有している。ここで、固形分濃度0.1±0.006%(w/v)で波長500nmの光の透過率としては、35%以上のほか、例えば、36%以上、37%以上、38%以上、39%以上、40%以上、35%以上99%以下、36%以上99%以下、37%以上99%以下、38%以上99%以下、40%以上99%以下、35%以上95%以下、36%以上95%以下、37%以上95%以下、38%以上95%以下、40%以上95%以下、35%以上90%以下、36%以上90%以下、37%以上90%以下、38%以上90%以下、40%以上90%以下、35%以上85%以下、36%以上85%以下、37%以上85%以下、38%以上85%以下、40%以上85%以下、35%以上80%以下、36%以上80%以下、37%以上80%以下、38%以上80%以下、40%以上80%以下などを挙げることができる。 The scaffolding material has a physical property (a) of 35% or more transmittance for light with a wavelength of 500 nm at a solid content concentration of 0.1±0.006% (w/v). Here, the transmittance for light with a wavelength of 500 nm at a solid content concentration of 0.1±0.006% (w/v) is, in addition to 35% or more, for example, 36% or more, 37% or more, 38% or more, 39% or more, 40% or more, 35% to 99% or less, 36% to 99% or less, 37% to 99% or less, 38% to 99% or less, 40% to 99% or less, 35% to 95% or less, 36% to 95% or less, 37% to 95% or less, 38% to 95% or less, 40% to 99% or less, 40% to 99% or less, 40% to 99% or less, 40% to 99% or less, 40% to 99% or less, 40% to 99% or less, 40% to 99% or less, 40% to 95 ... % or more and 95% or less, 35% or more and 90% or less, 36% or more and 90% or less, 37% or more and 90% or less, 38% or more and 90% or less, 40% or more and 90% or less, 35% or more and 85% or less, 36% or more and 85% or less, 37% or more and 85% or less, 38% or more and 85% or less, 40% or more and 85% or less, 35% or more and 80% or less, 36% or more and 80% or less, 37% or more and 80% or less, 38% or more and 80% or less, 40% or more and 80% or less, etc.

前記透過率は、例えば、足場材料の固形分濃度を0.1±0.006%(w/v)となるように調整した後、セルに1mLずつ加えて、分光光度計(U-2001形ダブルビーム分光光度計;株式会社日立製作所)に供することにより、測定することができる。なお、セルにはポリスチレン製ディスポーザブルキュベット(セミミクロ、光路長10mm、光路幅4mm)を使用し、リファレンスには超純水を使用することができる。 The transmittance can be measured, for example, by adjusting the solid concentration of the scaffold material to 0.1±0.006% (w/v), adding 1 mL to a cell, and subjecting it to a spectrophotometer (U-2001 double beam spectrophotometer; Hitachi, Ltd.). Note that a disposable polystyrene cuvette (semi-micro, optical path length 10 mm, optical path width 4 mm) is used as the cell, and ultrapure water can be used as the reference.

バクテリアセルロースは、パルプ由来セルロースナノファイバーなどの植物由来のセルロースと比較して大きい平均分子量を有していてもよい。セルロースの平均分子量は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィーのクロマトグラムを指標として測定することができ、前記クロマトグラムのピークトップの保持容量が大きいほど平均分子量が小さく、保持容量が小さいほど平均分子量が大きいという関係が成り立つ。すなわち、バクテリアセルロースは、下記i)~vi)の条件下で行うゲル浸透クロマトグラフィーのクロマトグラムのピークトップの保持容量が2.5mL以上3.0mL未満である物性を有していてもよい。
i)カラムが粒子径9μmのメタクリレートポリマーを充填した内径6.0mmおよび長さ15cmであること、
ii)ガードカラムが内径4.6mm、長さ3.5cmであること、
iii)カラム温度が35℃であること、
iv)送液速度が0.07mL/分であること、
v)溶離液が40~42%(w/w)水酸化テトラブチルホスホニウム水溶液であること、
vi)溶離液における固形分の終濃度が0.2%(w/v)であること。
Bacterial cellulose may have a larger average molecular weight than plant-derived cellulose such as pulp-derived cellulose nanofiber. The average molecular weight of cellulose can be measured, for example, using a chromatogram of gel permeation chromatography as an index, and the larger the retention volume of the peak top of the chromatogram, the smaller the average molecular weight, and vice versa. That is, bacterial cellulose may have physical properties such that the retention volume of the peak top of a chromatogram of gel permeation chromatography performed under the following conditions i) to vi) is 2.5 mL or more and less than 3.0 mL.
i) the column had an inner diameter of 6.0 mm and a length of 15 cm, packed with a methacrylate polymer with a particle size of 9 μm;
ii) the guard column has an inner diameter of 4.6 mm and a length of 3.5 cm;
iii) the column temperature is 35° C.;
iv) the liquid delivery rate is 0.07 mL/min;
v) the eluent is a 40-42% (w/w) aqueous solution of tetrabutylphosphonium hydroxide;
vi) The final concentration of solids in the eluent is 0.2% (w/v).

バクテリアセルロースは、パルプ由来セルロースナノファイバーなどの植物由来のセルロースと比較して高いアスペクト比を有し得る。一実施態様において、バクテリアセルロースのアスペクト比は、500以上、1000以上、2000以上、3000以上、4000以上、5000以上、6000以上、7000以上、8000以上、9000以上、又は10000以上であってもよい。 Bacterial cellulose may have a high aspect ratio compared to plant-derived cellulose, such as pulp-derived cellulose nanofibers. In one embodiment, the aspect ratio of bacterial cellulose may be 500 or more, 1000 or more, 2000 or more, 3000 or more, 4000 or more, 5000 or more, 6000 or more, 7000 or more, 8000 or more, 9000 or more, or 10000 or more.

バクテリアセルロースの繊維幅は、例えば1~1000nm、好ましくは2~500nm、より好ましくは3~100nm、さらに好ましくは5~70nmである。一実施態様において、バクテリアセルロースは、繊維幅20~30nmの割合が80%以上(例えば、85~95%)、好ましくは90%以上であるバクテリアセルロースであってもよい。繊維幅は、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて観察することにより測定することができる。 The fiber width of bacterial cellulose is, for example, 1 to 1000 nm, preferably 2 to 500 nm, more preferably 3 to 100 nm, and even more preferably 5 to 70 nm. In one embodiment, the bacterial cellulose may be bacterial cellulose in which the proportion of fiber widths of 20 to 30 nm is 80% or more (e.g., 85 to 95%), preferably 90% or more. The fiber width can be measured by observation using an atomic force microscope (AFM).

バクテリアセルロースは、例えば、微細なネットワーク構造を形成することができ、高強度である。また、バクテリアセルロースは、高い保水性、高い生体適合性を有することができる。 Bacterial cellulose, for example, can form a fine network structure and has high strength. In addition, bacterial cellulose can have high water retention and high biocompatibility.

バクテリアセルロースは、例えば、炭素源を含有する培地中で細菌を培養してバクテリアセルロースを生産させることにより製造することができる。 Bacterial cellulose can be produced, for example, by culturing bacteria in a medium containing a carbon source to produce bacterial cellulose.

炭素源としては、例えば、グルコース、フルクトースなどの単糖、スクロース、マルトース、ラクトースなどの二糖、オリゴ糖、砂糖、砂糖を製造する際に生じるスクロースを含有する副産物、これらの加水分解物、異性化糖、澱粉加水分解物などの糖類やマンニトール、エタノール、酢酸、クエン酸、グリセロールなどを挙げることができ、細菌の種類や培養条件、製造コストなどにより適宜設定することができる。 Carbon sources include, for example, monosaccharides such as glucose and fructose, disaccharides such as sucrose, maltose, and lactose, oligosaccharides, sugar, sucrose-containing by-products produced during sugar production, their hydrolysates, isomerized sugar, starch hydrolysates, and other sugars, as well as mannitol, ethanol, acetic acid, citric acid, glycerol, etc., and can be appropriately selected depending on the type of bacteria, culture conditions, production costs, etc.

砂糖とは、スクロースを主成分とする甘味料をいい(広辞苑第6版)、化学合成されたものでもよく、サトウキビや甜菜(砂糖大根)、サトウカエデ、サトウヤシ(オウギヤシ)、スイートソルガム(サトウモロコシ)などの天然物を原料として製造されたものでもよい。砂糖としては、例えば、黒砂糖や白下糖、カソナード(赤砂糖)、和三盆、メープルシュガーなどの含蜜糖や、粗糖や精製糖などの分蜜糖を挙げることができる。精製糖としては、例えば、白双糖や中双糖、グラニュー糖などのザラメ糖、上白糖や三温糖などの車糖、角砂糖や氷砂糖、粉砂糖、顆粒糖などの加工糖のほか、液糖などを挙げることができる。 Sugar refers to a sweetener whose main component is sucrose (Kojien, 6th edition). It may be chemically synthesized or may be manufactured from natural ingredients such as sugar cane, sugar beet, sugar maple, sugar palm, and sweet sorghum. Examples of sugar include molasses sugars such as brown sugar, white sugar, cassonade (brown sugar), wasanbon, and maple sugar, and fractionated sugars such as raw sugar and refined sugar. Examples of refined sugar include processed sugars such as white double sugar, medium double sugar, and granulated sugar, car sugars such as white sugar and brown sugar, processed sugars such as cube sugar, rock sugar, powdered sugar, and granulated sugar, as well as liquid sugar.

砂糖を製造する際に生じるスクロースを含有する副産物とは、砂糖の製造工程において生じる副産物のうちスクロースを含有するものをいい、具体的には、例えば、上述のサトウキビや甜菜などの天然物原料の絞りかすや、糖蜜、濾過やイオン交換樹脂による精製工程で生じる残渣を挙げることができる。 Sucrose-containing by-products resulting from sugar production refer to by-products that contain sucrose that are produced during the sugar production process. Specific examples include the pomace of natural raw materials such as sugar cane and sugar beet, as mentioned above, molasses, and residues produced during the refining process using filtration and ion exchange resins.

二糖やオリゴ糖、砂糖、砂糖を製造する際に生じるスクロースを含有する副産物の加水分解物とは、二糖やオリゴ糖、砂糖、砂糖を製造する際に生じるスクロースを含有する副産物に対して、酸性溶液中で加熱するなどの加水分解処理を施して得られる物をいう。 Hydrolyzates of disaccharides, oligosaccharides, sugar, and sucrose-containing by-products produced during sugar production are products obtained by subjecting disaccharides, oligosaccharides, sugar, and sucrose-containing by-products produced during sugar production to hydrolysis, such as heating in an acidic solution.

炭素源は、グルコース、フルクトース、及び糖蜜から選択される少なくとも一種であることが好ましい。 The carbon source is preferably at least one selected from glucose, fructose, and molasses.

培地中の炭素源の割合は、例えば1%(w/v)以上、好ましくは5%(w/v)以上であり、例えば10%(w/v)以下、好ましくは5%(w/v)以下である。 The proportion of the carbon source in the medium is, for example, 1% (w/v) or more, preferably 5% (w/v) or more, and, for example, 10% (w/v) or less, preferably 5% (w/v) or less.

炭素源以外の培地の成分は、分散剤を含有することが好ましい。培地としては、例えば、炭素源、分散剤、窒素源、無機塩類、その他必要に応じてアミノ酸、ビタミンなどの有機微量栄養素を含有する培地を挙げることができる。 The medium components other than the carbon source preferably contain a dispersant. Examples of the medium include media containing a carbon source, a dispersant, a nitrogen source, inorganic salts, and, as necessary, organic micronutrients such as amino acids and vitamins.

分散剤としては、CMC(カルボキシメチルセルロース)などの親水性分散剤、HEC(ヒドロキシエチルセルロース)、HPC(ヒドロキシプロピルセルロース)などの両親媒性分散剤を挙げることができる。これらのうち、スフェロイドの形成及び成長の点から、HEC、HPCなどの両親媒性分散剤が好ましい。 Examples of dispersants include hydrophilic dispersants such as CMC (carboxymethyl cellulose) and amphipathic dispersants such as HEC (hydroxyethyl cellulose) and HPC (hydroxypropyl cellulose). Of these, amphipathic dispersants such as HEC and HPC are preferred from the viewpoint of spheroid formation and growth.

培地中の分散剤の割合は、例えば0.1%(w/v)以上、好ましくは0.5%(w/v)以上、より好ましくは1%(w/v)以上、さらに好ましくは1.5%(w/v)以上であり、例えば3%(w/v)以下、好ましくは2.5%(w/v)以下である。 The proportion of the dispersant in the medium is, for example, 0.1% (w/v) or more, preferably 0.5% (w/v) or more, more preferably 1% (w/v) or more, even more preferably 1.5% (w/v) or more, and is, for example, 3% (w/v) or less, preferably 2.5% (w/v) or less.

窒素源としては、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウムなどのアンモニウム塩、硝酸塩、尿素、ペプトンなどの有機又は無機の窒素源を挙げることができる。 Nitrogen sources include organic or inorganic nitrogen sources such as ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride, and ammonium phosphate, nitrates, urea, and peptone.

培地中の窒素源の割合は、例えば0.1%(w/v)以上、好ましくは0.5%(w/v)以上であり、例えば2%(w/v)以下、好ましくは1%(w/v)以下である。 The proportion of the nitrogen source in the medium is, for example, 0.1% (w/v) or more, preferably 0.5% (w/v) or more, and, for example, 2% (w/v) or less, preferably 1% (w/v) or less.

無機塩類としては、リン酸塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩、マンガン塩などを挙げることができる。 Inorganic salts include phosphate salts, magnesium salts, calcium salts, iron salts, manganese salts, etc.

培地中の無機塩類の割合は、例えば0.005%(w/v)以上、好ましくは0.01%(w/v)以上、より好ましくは0.05%(w/v)以上、さらに好ましくは0.1%(w/v)以上、特に好ましくは0.2%(w/v)以上であり、例えば1%(w/v)以下、好ましくは0.5%(w/v)以下である。 The proportion of inorganic salts in the medium is, for example, 0.005% (w/v) or more, preferably 0.01% (w/v) or more, more preferably 0.05% (w/v) or more, even more preferably 0.1% (w/v) or more, particularly preferably 0.2% (w/v) or more, and is, for example, 1% (w/v) or less, preferably 0.5% (w/v) or less.

有機微量栄養素としては、アミノ酸、ビタミン、脂肪酸、核酸、さらには、これらの栄養素を含むペプトン、カザミノ酸、酵母エキス、大豆蛋白加水分解物などを挙げることができる。生育にアミノ酸を要求する栄養要求性変異株を用いる場合には、要求される栄養素をさらに補添することができる。 Organic micronutrients include amino acids, vitamins, fatty acids, nucleic acids, and even peptones, casamino acids, yeast extract, soy protein hydrolysates, and the like that contain these nutrients. When using auxotrophic mutants that require amino acids for growth, the required nutrients can be further supplemented.

細菌としては、バクテリアセルロースを生産することができる細菌であれば特に限定されないが、撹拌培養や通気培養によりバクテリアセルロースを生産することができる細菌が好ましい。具体的には、例えば、アセトバクター属細菌やグルコンアセトバクター属細菌、シュードモナス属細菌、アグロバクテリウム属細菌、リゾビウム属細菌、エンテロバクター属細菌などを挙げることができ、より具体的には、Gluconacetobacter intermediusやGluconacetobacter hansenii、Gluconacetobacter swingsii、Acetobacter pasteurianus、Acetobacter aceti、Acetobacter xylinum、Acetbacter xylinum subsp.sucrofermentans、Acetbacter xylinum subsp.nonacetoxidans、Acetobacter ransens、Sarcina ventriculi、Bacterium xyloides、Enterobacter sp.などを挙げることができるが、これらのうち、Gluconacetobacter intermediusが好ましい。よりさらに具体的には、Gluconacetobacter intermedius SIID9587株(NEDO-01株)(受託番号NITE BP-01495)、Gluconacetobacter xylinus ATCC53582株、Gluconacetobacter hansenii ATCC23769株やGluconacetobacter xylinus ATCC700178(BPR2001)株、Gluconacetobacter swingsii BPR3001E株、Acetobacter xylinum JCM10150株、Enterobacter sp.CJF-002株などを挙げることができ、これらのうち、Gluconacetobacter intermedius SIID9587株(NEDO-01株)(受託番号NITE BP-01495)が好ましい。 The bacteria are not particularly limited as long as they are capable of producing bacterial cellulose, but are preferably bacteria capable of producing bacterial cellulose by stirring or aeration culture. Specific examples include Acetobacter bacteria, Gluconacetobacter bacteria, Pseudomonas bacteria, Agrobacterium bacteria, Rhizobium bacteria, and Enterobacter bacteria. More specific examples include Gluconacetobacter intermedius, Gluconacetobacter hansenii, Gluconacetobacter swingsii, Acetobacter pasteurianus, Acetobacter aceti, Acetobacter xylinum, Acetbacter xylinum subsp. sucrofermentans, Acetbacter xylinum subsp. nonacetoxidans, Acetobacter ransens, Sarcina ventriculi, Bacterium xyloides, and Enterobacter sp., among which Gluconacetobacter intermedius is preferred. More specifically, examples of the strain include Gluconacetobacter intermedius SIID9587 (NEDO-01) (accession number NITE BP-01495), Gluconacetobacter xylinus ATCC53582, Gluconacetobacter hansenii ATCC23769, Gluconacetobacter xylinus ATCC700178 (BPR2001), Gluconacetobacter swingsii BPR3001E, Acetobacter xylinum JCM10150, and Enterobacter sp. CJF-002. Of these, Gluconacetobacter intermedius SIID9587 (NEDO-01) (accession number NITE BP-01495) is preferred.

培養方法としては、例えば、静置培養、撹拌培養などを挙げることができる。撹拌培養としては、具体的には、ファーメンターを用いた通気を行わない培養(無通気撹拌培養)、ファーメンターを用いた通気を行う培養(通気攪拌培養)、羽根付きフラスコを用いた左右に揺れる培養(振とう培養)、羽根付きフラスコを用いた回転式培養(旋回培養)などを挙げることができる。また、培養条件は上述の細菌の培養に用いられる公知の培養条件とすることができ、例えば、通気量1~10L/分、回転数100~800rpm、温度20~40℃、培養期間1日~7日間の培養条件を挙げることができる。 Examples of the culture method include static culture and agitation culture. Specific examples of agitation culture include culture without aeration using a fermenter (aeration-free agitation culture), culture with aeration using a fermenter (aeration agitation culture), culture with shaking from side to side using a bladed flask (shaking culture), and rotary culture using a bladed flask (rotation culture). The culture conditions can be the well-known culture conditions used for culturing the above-mentioned bacteria, such as an aeration rate of 1 to 10 L/min, a rotation speed of 100 to 800 rpm, a temperature of 20 to 40°C, and a culture period of 1 to 7 days.

バクテリアセルロースの製造においては、必要に応じて、炭素源の前処理工程、前々培養工程、前培養工程、バクテリアセルロースの精製、乾燥、懸濁工程などを行うことができる。バクテリアセルロースは、例えば、特許第5752332号、Cellulose (2013) 20:2971-2979などの記載に従って製造することができる。 When producing bacterial cellulose, a carbon source pretreatment step, a pre-preculture step, a preculture step, purification of bacterial cellulose, drying, suspension steps, etc. can be performed as necessary. Bacterial cellulose can be produced, for example, according to the descriptions in Patent No. 5752332 and Cellulose (2013) 20:2971-2979.

足場材料には、通常、バクテリアセルロースの製造に用いられた分散剤が含まれ、足場材料の固形分は、通常、バクテリアセルロース及び分散剤からなる。足場材料の固形分に対する分散剤の割合は、例えば1%(w/w)以上、好ましくは3%(w/w)以上であり、例えば40%(w/w)以下、好ましくは35%(w/w)以下、さらに好ましくは30%(w/w)以下である。このような割合に調整することにより、適度な疎水性及び/又は親水性を有し、スフェロイドの形成効率を高くすることができる。なお、足場材料の固形分に対する分散剤の割合は、慣用の方法により測定することができ、例えば、分散剤がCMCの場合、医薬品添加物規格 結晶セルロース・カルメロースナトリウムのカルメロースナトリウムの定量方法に従って測定することができ、分散剤がHPCの場合、日本薬局方 ヒドロキシプロピルセルロースの定量方法に従って測定することができる。 The scaffold material usually contains a dispersant used in the production of bacterial cellulose, and the solid content of the scaffold material usually consists of bacterial cellulose and a dispersant. The ratio of the dispersant to the solid content of the scaffold material is, for example, 1% (w/w) or more, preferably 3% (w/w) or more, and, for example, 40% (w/w) or less, preferably 35% (w/w) or less, and more preferably 30% (w/w) or less. By adjusting the ratio in this way, it is possible to obtain a suitable hydrophobicity and/or hydrophilicity, and to increase the efficiency of spheroid formation. The ratio of the dispersant to the solid content of the scaffold material can be measured by a conventional method. For example, when the dispersant is CMC, it can be measured according to the quantitative method for carmellose sodium in the Pharmaceutical Excipients Standards, and when the dispersant is HPC, it can be measured according to the quantitative method for hydroxypropyl cellulose in the Japanese Pharmacopoeia.

[培地組成物]
培地組成物は、前記バクテリアセルロース又は前記足場材料を含有する限り、特に制限されない。培地組成物の培地は、通常、炭素源、窒素源、無機塩類、及びビタミンを含有する基礎成分が挙げられる。このような基礎成分としては、例えば、MEM(Minimum Essential Medium)、BME(Basal Medium Eagle)、DMEM(Dulbecco’s Modified Eagle Medium)、EMEM(Eagle’s Minimal Essential Medium)、α-MEM(Minimum Essential Medium alpha Modification)、IMDM(Iscove’s Modified Dulbecco’s Medium)、GMEM(Glasgow Minimum Essential Medium)、F12(Ham’s F12 Medium)、DMEM/F12、RPMI1640、L-15、McCoy’s 5A、199、リヒターCM、リプロセル社の製品(例えば、Primate ES Cell Medium、ReproStem、ReproFF、ReproFF2、ReproXF)、プロモセル社の製品(例えば、hPSC Growth medium DXF)などが挙げられる。基礎成分には、他の成分(例えば、ウシ胎児血清(FBS)などの血清;FGFなどの成長因子;ペニシリン、ストレプトマイシンなどの抗生物質;Y-27632)を添加してもよい。
[Medium composition]
The medium composition is not particularly limited as long as it contains the bacterial cellulose or the scaffold material. The medium of the medium composition usually includes basic components containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, and vitamins. Examples of such basic components include Minimum Essential Medium (MEM), Basal Medium Eagle (BME), Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM), Eagle's Minimal Essential Medium (EMEM), Minimum Essential Medium alpha Modification (α-MEM), Iscove's Modified Dulbecco's Medium (IMDM), Glasgow Minimum Essential Medium (GMEM), Ham's F12 Medium (F12), DMEM/F12, RPMI1640, L-15, McCoy's 5A, 199, Richter CM, ReproCell products (e.g., Primate ES Cell Medium, ReproStem, ReproFF, ReproFF2, ReproXF), and PromoCell products (e.g., hPSC Growth medium DXF). The basic component may contain other components (eg, serum such as fetal bovine serum (FBS); growth factors such as FGF; antibiotics such as penicillin and streptomycin; Y-27632).

培地組成物中の足場材料(固形分)の割合は、例えば0.05%(w/v)以上、好ましくは0.1%(w/v)以上であり、例えば1%(w/v)以下、好ましくは0.5%(w/v)以下である。培地組成物中のバクテリアセルロースの割合も同様の範囲から選択することができる。 The proportion of the scaffold material (solid content) in the medium composition is, for example, 0.05% (w/v) or more, preferably 0.1% (w/v) or more, and, for example, 1% (w/v) or less, preferably 0.5% (w/v) or less. The proportion of bacterial cellulose in the medium composition can also be selected from a similar range.

培地組成物は、滅菌されたものであってもよい。培地組成物は、高温耐久性があり、オートクレーブ滅菌又は乾熱滅菌に供したとしても分解しないため、オートクレーブ滅菌又は乾熱滅菌されたものであってもよい。 The medium composition may be sterilized. The medium composition is resistant to high temperatures and will not decompose even if subjected to autoclave sterilization or dry heat sterilization, so it may be sterilized by autoclave or dry heat.

[細胞培養容器のコーティング剤]
細胞培養容器のコーティング剤は、前記バクテリアセルロース又は前記足場材料を含有する限り、特に制限されない。コーティング剤は、通常、細胞培養容器の細胞培養面に適用され、細胞培養の足場を形成するために用いられる。
[Cell culture vessel coating agent]
The coating agent for the cell culture vessel is not particularly limited as long as it contains the bacterial cellulose or the scaffold material. The coating agent is usually applied to the cell culture surface of the cell culture vessel and used to form a scaffold for cell culture.

細胞培養容器の形状としては、例えば、ディッシュ、マルチウェルプレート、フラスコ、セルインサート、メンブレンなどが挙げられる。 Examples of cell culture vessel shapes include dishes, multi-well plates, flasks, cell inserts, membranes, etc.

細胞培養容器の材質としては、例えば、ポリマー、ガラス、改質ガラス、セラミックス、金属などが挙げられる。ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリイミド、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクタンなどが挙げられる。 Examples of materials for cell culture vessels include polymers, glass, modified glass, ceramics, and metals. Examples of polymers include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, polycarbonate, triacetyl cellulose, polyimide, nylon, polyethylene, polypropylene, vinyl chloride, vinylidene chloride, polyphenylene sulfide, polyethersulfone, polylactic acid, polyglycolic acid, and polycaprolactone.

コーティング剤中の足場材料(固形分)の割合は、例えば0.1%(w/v)以上、好ましくは0.5%(w/v)以上であり、例えば2.5%(w/v)以下、好ましくは2%(w/v)以下である。コーティング剤中のバクテリアセルロースの割合も同様の範囲から選択することができる。 The proportion of the scaffold material (solid content) in the coating agent is, for example, 0.1% (w/v) or more, preferably 0.5% (w/v) or more, and, for example, 2.5% (w/v) or less, preferably 2% (w/v) or less. The proportion of bacterial cellulose in the coating agent can also be selected from a similar range.

コーティング剤は、滅菌されたものであってもよい。コーティング剤は、高温耐久性があり、オートクレーブ滅菌又は乾熱滅菌に供したとしても分解しないため、オートクレーブ滅菌又は乾熱滅菌されたものであってもよい。 The coating agent may be sterilized. The coating agent is resistant to high temperatures and will not decompose even if subjected to autoclave sterilization or dry heat sterilization, so it may be sterilized by autoclave or dry heat.

[細胞のスフェロイドの製造方法]
細胞のスフェロイドを製造する方法は、前記バクテリアセルロース又は前記足場材料の存在下で細胞を培養する工程を含む。細胞及び培養条件は、足場材料に記載したものから選択することができる。
[Method of manufacturing cell spheroids]
The method for producing cell spheroids comprises culturing cells in the presence of the bacterial cellulose or the scaffold material. The cells and culture conditions can be selected from those described for the scaffold material.

スフェロイドの直径(円相当径)は、特に制限されないが、例えば40μm以上、好ましくは50μm以上であり、例えば1,500μm以下、好ましくは1,000μm以下である。スフェロイドの数は、特に制限されないが、例えば100個/cm或いは100個/mL以上、好ましくは200個/cm或いは200個/mL以上であり、例えば2,000個/cm或いは5,000個/mL以下、好ましくは1,500個/cm或いは3,000個/mL以下である。 The diameter (circle equivalent diameter) of the spheroids is not particularly limited, but is, for example, 40 μm or more, preferably 50 μm or more, and for example, 1,500 μm or less, preferably 1,000 μm or less. The number of spheroids is not particularly limited, but is, for example, 100 pieces/ cm2 or 100 pieces/mL or more, preferably 200 pieces/ cm2 or 200 pieces/mL or more, and for example, 2,000 pieces/ cm2 or 5,000 pieces/mL or less, preferably 1,500 pieces/ cm2 or 3,000 pieces/mL or less.

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

細胞懸濁液の調製
Colon26マウス結腸がん細胞(RIKEN BRC、RCB2657)、HepG2ヒト肝がん細胞(RIKEN BRC、RCB1648)、MCF-7ヒト乳がん細胞(RIKEN BRC、RCB1904)、4T1マウス乳がん細胞(JCRB細胞バンク、JCRB1447)、MKN45ヒト胃がん細胞(RIKEN BRC、RCB1001)をそれぞれディッシュ上に播種し、5% CO2濃度、37℃のインキュベーター内で培養した。その後、1.0×105 cells/mLとなるようにRPMI培地(10% FBSおよびペニシリン/ストレプトマイシン含有)を加えて細胞懸濁液を調製した。なお、細胞懸濁液中の細胞数は、Countess II Automated Cell Counter(Thermo Fisher Scientific、MA、USA)を用いて計測した。
Preparation of cell suspension
Colon26 mouse colon cancer cells (RIKEN BRC, RCB2657), HepG2 human liver cancer cells (RIKEN BRC, RCB1648), MCF-7 human breast cancer cells (RIKEN BRC, RCB1904), 4T1 mouse breast cancer cells (JCRB cell bank, JCRB1447), and MKN45 human gastric cancer cells (RIKEN BRC, RCB1001) were seeded on dishes and cultured in an incubator with 5% CO2 at 37°C. Then, RPMI medium (containing 10% FBS and penicillin/streptomycin) was added to prepare a cell suspension at 1.0× 105 cells/mL. The number of cells in the cell suspension was counted using a Countess II Automated Cell Counter (Thermo Fisher Scientific, MA, USA).

足場材料の調製
前培養および本培養には、HS(Hestrin-Schramm)培地(組成:bacto pepton 0.5w/v%、yeast extract 0.5w/v%、Na2HPO4 0.27w/v%、クエン酸 0.115w/v%、炭素源2w/v%)に2w/v%のCMCを添加したものを調製して使用した。
まず、HS培地(炭素源:グルコース)を用いてNEDO-01株(G.intermedium SIID9587株)の前培養を行い、菌体を増殖させた。次に、前培養液を5 LのHS培地(炭素源:糖蜜)に植菌して、ファーメンター(高杉製作所製)を用いて、通気量1vvm、回転数100-250rpm、温度30℃の条件下で通気撹拌培養を50-72時間行うことにより本培養を行った。本培養を行って得られた培養液(本培養液)に1.0w/v% NaOH水溶液を加えて70℃、100rpmで2時間撹拌することにより菌体成分を除去した。溶菌はAFMで観察し残存菌体の有無を確認した。そこに純水を加えて遠心分離を行った後、上清を除去する操作を、湿潤状態で沈殿物のpHが7以下となるまで繰り返し行うことにより生産物を精製し、固形分濃度1.0w/v% NFBC-CMCを作製した。当該濃度は、NFBC-CMC(ゾル)を105℃で2時間加熱した後(絶対乾燥状態)の重量を測定し、NFBC-CMC(ゾル)を水で希釈することにより調整した。1.0w/v% NFBC-CMCを高圧蒸気滅菌(121℃、20分間)した。滅菌処理したNFBC-CMCを超純水で希釈することで、0.5w/v% NFBC-CMCを調製した(固形分中のCMC濃度:13.6±0.3w/w%)。また、CMCをHPCに代えた以外は同様にして0.5w/v% NFBC-HPCを作製した(固形分中のHPC濃度:12.7±2.9w/w%)。これらのNFBC-CMCおよびNFBC-HPCについて、波長500 nmの光の透過率を次の方法により測定した。
Preparation of scaffold material For pre-culture and main culture, HS (Hestrin-Schramm) medium (composition: bacto pepton 0.5 w/v%, yeast extract 0.5 w/v%, Na2HPO4 0.27 w/v%, citric acid 0.115 w/v%, carbon source 2 w/v%) supplemented with 2 w/v% CMC was prepared and used.
First, the NEDO-01 strain (G. intermedium SIID9587 strain) was precultured using HS medium (carbon source: glucose) to grow the bacteria. Next, the preculture was inoculated into 5 L of HS medium (carbon source: molasses), and the main culture was performed using a fermenter (manufactured by Takasugi Seisakusho) under the conditions of aeration volume of 1 vvm, rotation speed of 100-250 rpm, and temperature of 30°C for 50-72 hours. A 1.0 w/v% NaOH aqueous solution was added to the culture solution obtained by the main culture (main culture solution) and stirred at 70°C and 100 rpm for 2 hours to remove the bacterial components. The lysis was observed with AFM to confirm the presence or absence of remaining bacteria. Pure water was added thereto and centrifuged, and the supernatant was removed. This operation was repeated until the pH of the precipitate in a wet state became 7 or less, and the product was purified to produce NFBC-CMC with a solid concentration of 1.0 w/v%. The concentration was adjusted by measuring the weight of NFBC-CMC (sol) after heating at 105°C for 2 hours (absolutely dry state) and diluting the NFBC-CMC (sol) with water. 1.0 w/v% NFBC-CMC was sterilized by high-pressure steam (121°C, 20 minutes). 0.5 w/v% NFBC-CMC was prepared by diluting the sterilized NFBC-CMC with ultrapure water (CMC concentration in solids: 13.6 ± 0.3 w/w%). 0.5 w/v% NFBC-HPC was also prepared in the same manner except that CMC was replaced with HPC (HPC concentration in solids: 12.7 ± 2.9 w/w%). The transmittance of light with a wavelength of 500 nm for these NFBC-CMC and NFBC-HPC was measured by the following method.

(透過率の測定)
NFBC-CMC又はNFBC-HPCの固形分最終濃度を0.1±0.006w/v%となるように調整した後、セルに1 mLずつ加えて、分光光度計(U-2001形ダブルビーム分光光度計;株式会社日立製作所)に供して波長500 nmの光の透過率を測定した。セルにはポリスチレン製ディスポーザブルキュベット(セミミクロ、光路長10 mm、光路幅4 mm)を使用し、リファレンスには超純水を使用した。透過率は上記測定を3回繰り返して平均することにより求めた。
(Transmittance measurement)
The final solid concentration of NFBC-CMC or NFBC-HPC was adjusted to 0.1±0.006 w/v%, and then 1 mL of each was added to a cell and used in a spectrophotometer (U-2001 double beam spectrophotometer; Hitachi, Ltd.) to measure the transmittance of light with a wavelength of 500 nm. A disposable polystyrene cuvette (semi-micro, optical path length 10 mm, optical path width 4 mm) was used as the cell, and ultrapure water was used as the reference. The transmittance was calculated by averaging the above measurement repeated three times.

(透過率の結果)
NFBC-CMCの透過率は72.3±4.0%、NFBC-HPCの透過率は70.9±1.8%であった。
(Transmittance results)
The transmittance of NFBC-CMC was 72.3±4.0%, and that of NFBC-HPC was 70.9±1.8%.

NFBC-HPCを用いた細胞の3次元培養
0.5w/v% NFBC-HPCを12 well plateまたは24 well plateにそれぞれ500 μLまたは250 μLずつ加えて静置した。細胞懸濁液(1.0×105cells/mL)をそれぞれ1 mLまたは500 μLずつ、NFBC-HPC上にゆっくりと滴下した。その後、37℃、5% CO2環境下で数日間培養し、HSオールインワン蛍光顕微鏡BZ-9000(KEYENCE、大阪、日本)またはルーチン倒立顕微鏡Primo Vert(ZEISS、Oberkochen、Germany)を用いてスフェロイドの観察および撮影を行った。
3D culture of cells using NFBC-HPC
500 μL or 250 μL of 0.5 w/v% NFBC-HPC was added to a 12-well plate or a 24-well plate, respectively, and left to stand. 1 mL or 500 μL of cell suspension (1.0 × 10 5 cells/mL) was slowly dropped onto the NFBC-HPC. After that, the plates were cultured at 37°C and 5% CO 2 for several days, and the spheroids were observed and photographed using a HS all-in-one fluorescence microscope BZ-9000 (KEYENCE, Osaka, Japan) or a routine inverted microscope Primo Vert (ZEISS, Oberkochen, Germany).

結果
がん種(Colon26、HepG2、MCF-7、4T1、およびMKMN45)の全てにおいて、NFBC-HPC上で培養(3次元培養)することでスフェロイドを形成した(図1)。NFBC-HPCを加えることなく細胞懸濁液のみで培養(平面培養)した場合、いずれの細胞においても横方向の増殖しか示さず、スフェロイドは形成されなかった。
Results: All cancer types (Colon26, HepG2, MCF-7, 4T1, and MKMN45) formed spheroids when cultured on NFBC-HPC (3D culture) (Figure 1). When cultured in cell suspension alone without the addition of NFBC-HPC (plate culture), all cells showed only lateral growth and did not form spheroids.

スフェロイドの大きさおよび数の定量
作製したスフェロイドの大きさおよび数を画像処理ソフト(ImageJ)を用いて定量化した。40 μm以上の大きさの細胞塊をスフェロイドとして評価した。
Quantification of size and number of spheroids The size and number of spheroids were quantified using image processing software (ImageJ). Cell clusters with a size of 40 μm or more were evaluated as spheroids.

結果
作製したスフェロイドの成長を、スフェロイドの大きさ(直径)と数の変化で評価した(図2)。HepG2およびColon26のスフェロイドは、培養日数依存的にスフェロイド径も大きくなる傾向を示した。スフェロイドの数(直径40 μm以上のスフェロイド)は、HepG2、Colon26、4T1、およびMCF-7のいずれのスフェロイドにおいても、培養日数依存的に増える傾向を示した。
The growth of the spheroids was evaluated based on the changes in size (diameter) and number of spheroids (Figure 2). HepG2 and Colon26 spheroids showed a tendency for the spheroid diameter to increase depending on the number of days of culture. The number of spheroids (spheroids with a diameter of 40 μm or more) tended to increase depending on the number of days of culture for all spheroids of HepG2, Colon26, 4T1, and MCF-7.

スフェロイドの免疫染色
0.5w/v% NFBC-CMCを24 well plateに250 μLずつ加えて静置した。MCF-7細胞懸濁液(1.0×105 cells/mL)を500 μLずつ、NFBC-CMC上にゆっくりと滴下し、37℃、5% CO2環境下で数日間培養した。リン酸緩衝液(PBS (-))を各ウェルに1 mLずつ加え、ゆっくりとピペッティングを行った後、全量を15 mLチューブ(Thermo Fisher Scientific)に移し、遠心分離(1,000 rpm、4℃、5分~15分間)した。PBS (-)で細胞を洗い、4%パラホルムアルデヒドを1 mL加えて細胞を懸濁し、1時間室温静置することで細胞を固定した。PBS (-)で細胞を洗い、0.5 μg/mLのα-Tubulin Monoclonal Antibody(Thermo Fisher Scientific)を1 mL加えて再懸濁し、ROTARY MIXER NRC-20D(NISSIN、東京、日本)にセットして回転させながら24時間室温で反応させた。PBS (-)で細胞を洗い、10 μg/mLのHoechst 33342(DOJINDO、熊本、日本)を1 mL加えて再懸濁し、2時間室温で静置することで反応させた。PBS (-)で細胞を洗い、PBS (-)を1 mL加えて再懸濁した。調製したスフェロイド懸濁液をIWAKI GLASS BASE DISH(AGCテクノグラス株式会社、静岡、日本)に160 μL滴下し、カバーガラス(松浪硝子工業株式会社、大阪、日本)を被せ、共焦点レーザー顕微鏡LSM700(ZEISS)を用いて観察、撮影した。
Immunostaining of spheroids
250 μL of 0.5 w/v% NFBC-CMC was added to each well of a 24-well plate and allowed to stand. 500 μL of MCF-7 cell suspension (1.0 × 10 5 cells/mL) was slowly dropped onto the NFBC-CMC and cultured at 37°C and 5% CO 2 for several days. 1 mL of phosphate buffer solution (PBS (-)) was added to each well and gently pipetted, after which the entire volume was transferred to a 15 mL tube (Thermo Fisher Scientific) and centrifuged (1,000 rpm, 4°C, 5 to 15 minutes). The cells were washed with PBS (-), suspended in 1 mL of 4% paraformaldehyde, and allowed to stand at room temperature for 1 hour to fix the cells. The cells were washed with PBS (-), resuspended in 1 mL of 0.5 μg/mL α-Tubulin Monoclonal Antibody (Thermo Fisher Scientific), and incubated at room temperature for 24 hours while rotating on a ROTARY MIXER NRC-20D (NISSIN, Tokyo, Japan). The cells were washed with PBS (-), resuspended in 1 mL of 10 μg/mL Hoechst 33342 (DOJINDO, Kumamoto, Japan), and incubated at room temperature for 2 hours. The cells were washed with PBS (-), and resuspended in 1 mL of PBS (-). 160 μL of the prepared spheroid suspension was dropped onto an IWAKI GLASS BASE DISH (AGC Techno Glass Co., Ltd., Shizuoka, Japan), covered with a cover glass (Matsunami Glass Co., Ltd., Osaka, Japan), and observed and photographed using a confocal laser microscope LSM700 (ZEISS).

結果
青色が細胞核、緑色が細胞骨格のα-Tubulinをそれぞれ示している(図3)。作製したスフェロイドは青色で示した核が複数存在することから、幾つかの細胞が集まって構成されていることを示した。また、作製したスフェロイドでは、通常の細胞と同様に、α-Tubulinのような細胞骨格タンパク質も発現した。
The blue color indicates the cell nucleus, and the green color indicates the cytoskeleton α-Tubulin (Figure 3). The spheroids produced had multiple nuclei, shown in blue, indicating that they were composed of several cells. In addition , the spheroids produced expressed cytoskeleton proteins such as α-Tubulin, just like normal cells.

マトリゲルを用いた3次元培養との比較検討
0.5w/v% NFBC-CMCを24 well plateに250 μLずつ加えて静置した。MCF-7細胞懸濁液(1.0×105 cells/mL)を500 μLずつ、NFBC-CMC上にゆっくりと滴下し、37℃、5% CO2環境下で数日間培養した。マトリゲル(Matrigel(商標) Basement Membrane Matrix、CORNING、NY、USA)は推奨プロトコルに従い、24 well plateにコートした上にMCF-7細胞懸濁液(1.0×105 cells/mL)を500 μLずつ滴下し、37℃、5% CO2環境下で数日間培養した。
Comparison with 3D culture using Matrigel
250 μL of 0.5 w/v% NFBC-CMC was added to each well of a 24-well plate and allowed to stand. 500 μL of MCF-7 cell suspension (1.0×10 5 cells/mL) was slowly dropped onto the NFBC-CMC and cultured at 37°C and 5% CO 2 for several days. Matrigel (Matrigel™ Basement Membrane Matrix, Corning, NY, USA) was coated onto a 24-well plate according to the recommended protocol, and 500 μL of MCF-7 cell suspension (1.0×10 5 cells/mL) was dropped onto each well and cultured at 37°C and 5% CO 2 for several days.

結果
NFBC-CMC上でMCF-7細胞を培養したところ、培養日数依存的にスフェロイド数が顕著に増加する様子が認められた(図4)。またこの増殖速度は、3次元培養で汎用されるマトリゲルを使った場合と比較して、ほぼ同程度であった。
result
When MCF-7 cells were cultured on NFBC-CMC, the number of spheroids increased significantly depending on the number of days of culture (Figure 4). Furthermore, this proliferation rate was almost the same as when Matrigel, which is commonly used for 3D culture, was used.

HepG2細胞の3次元培養とCYP分子種の活性評価
0.5w/v% NFBC-HPCを24 well plateに250 μLずつ加えて静置した。HepG2細胞懸濁液(1.0×105 cells/mL)を500 μLずつ、NFBC-HPC上にゆっくりと滴下し、37℃、5% CO2環境下で7日間培養した。培養上清を除去し、PBS (-)を500 μL加えて細胞を洗った。上清を除去した後、各CYP分子種(CYP3A4、CYP2C9、およびCYP2C19)の活性を測定した。CYP活性の評価はP450-Glo-CYP3A4-Assay-and-Screening-System(プロメガ、東京、日本)、P450-Glo-CYP2C9-Assay-and-Screening-System(プロメガ)、またはP450-Glo-CYP2C19-Assay-and-Screening-System(プロメガ)を用い、推奨プロトコルに従って以下の通りに評価した。CYP3A4、CYP2C9、CYP2C19の基質となる試薬をDMEMでそれぞれ1,000倍、50倍、1,000倍に希釈し、細胞を培養した各ウェルに300 μLずつ添加した。この時、バックグラウンドとして空のウェルにも希釈した各基質を等量添加した。その後、37℃、5% CO2環境下でそれぞれ1時間、4時間、2時間反応させた。96 well white plate(Greiner Bio One、Cremsmunster、Austria)に培養上清25 μLと反応試薬25 μLを加え、室温で20分間静置した。その後、EnSpire(PerkinElmer、MA、USA)を用い、発光強度を測定することでCYP活性を評価した。
Three-dimensional culture of HepG2 cells and evaluation of CYP species activity
250 μL of 0.5 w/v% NFBC-HPC was added to a 24-well plate and allowed to stand. 500 μL of HepG2 cell suspension (1.0 × 10 5 cells/mL) was slowly dropped onto the NFBC-HPC and cultured at 37°C and 5% CO 2 for 7 days. The culture supernatant was removed, and 500 μL of PBS (-) was added to wash the cells. After removing the supernatant, the activity of each CYP molecular species (CYP3A4, CYP2C9, and CYP2C19) was measured. CYP activity was evaluated using the P450-Glo-CYP3A4-Assay-and-Screening-System (Promega, Tokyo, Japan), P450-Glo-CYP2C9-Assay-and-Screening-System (Promega), or P450-Glo-CYP2C19-Assay-and-Screening-System (Promega) according to the recommended protocol as follows. Substrate reagents for CYP3A4, CYP2C9, and CYP2C19 were diluted 1,000-fold, 50-fold, and 1,000-fold with DMEM, respectively, and 300 μL was added to each well in which cells were cultured. At this time, an equal amount of each diluted substrate was also added to blank wells as background. The reaction was then carried out for 1 hour, 4 hours, and 2 hours, respectively, at 37°C and 5% CO2 . 25 μL of culture supernatant and 25 μL of reaction reagent were added to a 96-well white plate (Greiner Bio One, Cremsmunster, Austria) and incubated at room temperature for 20 minutes. CYP activity was then evaluated by measuring luminescence intensity using EnSpire (PerkinElmer, MA, USA).

結果
作製したHepG2スフェロイドを用い、CYP活性を評価した(図5)。CYP分子種(CYP3A4、CYP2C9、およびCYP2C19)において、平面培養した細胞では活性が全く認められなかった。一方、NFBC-HPCを用いて作製したHepG2スフェロイドでは、いずれのCYP分子種活性も顕著に上昇した。
CYP activity was evaluated using the HepG2 spheroids (Figure 5). No activity was observed in the CYP molecular species (CYP3A4, CYP2C9, and CYP2C19) in the cells cultured on a plate. On the other hand, in the HepG2 spheroids prepared using NFBC-HPC, the activity of all CYP molecular species was significantly increased.

浮遊培養によるスフェロイド形成
NFBC-HPCの固形分最終濃度が0.1w/v%となるようにRPMI培地(10% FBSおよびペニシリン/ストレプトマイシン含有)と混合し、NFBC-HPC含有培地を調製した。HepG2あるいはColon26の細胞懸濁液を調製し、1.0×104cells/mLとなるようにNFBC-HPC含有培地に加え、NuncTM EasYFlaskTM25cm2(Thermo Fisher Scientific)を用いて、37℃、5% CO2環境下で数日間培養した。培養中、ルーチン倒立顕微鏡Primo Vert(ZEISS)を用い、観察および撮影を行った。
Spheroid formation by suspension culture
NFBC-HPC was mixed with RPMI medium (containing 10% FBS and penicillin/streptomycin) to a final solid concentration of 0.1 w/v% to prepare NFBC-HPC-containing medium. HepG2 or Colon26 cell suspensions were prepared and added to the NFBC-HPC-containing medium to a concentration of 1.0 × 10 4 cells/mL. The cells were cultured for several days at 37°C in a 5% CO 2 environment using a Nunc TM EasYFlask TM 25cm 2 (Thermo Fisher Scientific). During the culture, the cells were observed and photographed using a routine inverted microscope Primo Vert (ZEISS).

結果
0.1w/v% NFBC-HPCを含む培地中において、HepG2細胞あるいはColon26細胞を浮遊培養したところ、いずれの細胞を用いても直径200~300 μm程度のスフェロイドを作製可能であった(図6)。NFBC-HPCゲル上で培養した時と比較し、NFBC-HPC含有培地中で浮遊培養させた方が一度に大量にスフェロイドを作製可能であった。
result
When HepG2 cells or Colon26 cells were cultured in suspension in a medium containing 0.1 w/v% NFBC-HPC, spheroids with a diameter of about 200 to 300 μm could be produced using either cell (Figure 6). Compared to culturing on NFBC-HPC gel, a large number of spheroids could be produced at once by culturing in suspension in a medium containing NFBC-HPC.

iPS細胞の3次元培養
フィーダー細胞SL10(REPROCELL、神奈川、日本)およびiPS細胞201B7(RIKEN BRC、HPS0063)をそれぞれ液体窒素中で保存した。ゼラチンコートした60 mmディッシュにSL10を播種し、37℃、5%CO2環境下で一晩培養した。iPS細胞を液体窒素中から取り出し、速やかにSL10培養ディッシュに播種した後、37℃、5% CO2環境下で培養することでiPS細胞を平面培養した。継代のタイミングで分化したiPS細胞を除去し、回収したiPS細胞コロニーに1 mLのiPS用培地(Repro Stem(REPROCELL、神奈川、日本)、10 μg/mL bFGF(REPROCELL)、10 mM Y-27632(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation、大阪、日本)を2,000:1:2(容量比)の割合で混合した培地)を加え、コロニーの大きさが100~200 μm程度となるようにピペッティングすることで、iPS細胞懸濁液を調製した。0.9w/v% NFBC-HPCを24 well plateに250 μLずつ加えて静置し、iPS用培地480 μLをゆっくりと添加した後に、iPS細胞懸濁液20 μLを添加して、37℃、5% CO2環境下で数日培養した。培養中、ルーチン倒立顕微鏡Primo Vert(ZEISS)を用い、観察および撮影を行った。
3D culture of iPS cells Feeder cells SL10 (REPROCELL, Kanagawa, Japan) and iPS cells 201B7 (RIKEN BRC, HPS0063) were stored in liquid nitrogen. SL10 were seeded on a gelatin-coated 60 mm dish and cultured overnight at 37°C and 5% CO2 . iPS cells were removed from liquid nitrogen, quickly seeded on SL10 culture dishes, and then cultured at 37°C and 5% CO2 to plate culture the iPS cells. At the time of subculturing, differentiated iPS cells were removed, and 1 mL of iPS medium (a mixture of Repro Stem (REPROCELL, Kanagawa, Japan), 10 μg/mL bFGF (REPROCELL), and 10 mM Y-27632 (FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation, Osaka, Japan) in a volume ratio of 2,000:1:2) was added to the collected iPS cell colonies, and the iPS cell suspension was prepared by pipetting so that the colony size was approximately 100 to 200 μm. 250 μL of 0.9 w/v% NFBC-HPC was added to each well of a 24-well plate and left to stand, and 480 μL of iPS medium was slowly added, followed by 20 μL of the iPS cell suspension, and the plate was cultured at 37°C in a 5% CO2 environment for several days. During the culture, the plate was observed and photographed using a routine inverted microscope Primo Vert (ZEISS).

結果
iPS細胞の平面培養(オンフィーダー培養)と比較し、NFBC-HPC上でiPS細胞を培養することで立体的なiPSスフェロイドを形成することを示した(図7)。また、作製したiPSスフェロイドは培養日数依存的に成長した。
result
Compared to plate culture (on-feeder culture) of iPS cells, we demonstrated that culturing iPS cells on NFBC-HPCs formed three-dimensional iPS spheroids (Figure 7). Furthermore, the iPS spheroids grew in a culture-day-dependent manner.

iPSスフェロイドの未分化性の評価
NFBC-HPC上で培養したiPSスフェロイドを回収し、PBS (-)で細胞を洗った後に、4% パラホルムアルデヒドを1 mL加え、15分間室温静置することで細胞を固定した。PBS (-)で細胞を洗った後、0.1% Triton X-100溶液を1 mL添加して室温で15分間回転混和(ROTARY MIXER NRC-20D)し、さらに3% BSA溶液を1 mL加えて室温で3時間回転混和した。PBS (-)で細胞を洗い、PBS (-)で500倍希釈したAnti Oct3/4 antibody(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation)を300 μL添加して細胞を懸濁し、室温で8時間回転混和した。PBS (-)で3回細胞を洗い、PBS (-)で500倍希釈した2次抗体Alexa FluorTM 488 goat anti-rabbit IgG (H+L)(Thermo Fisher Scientific)を300 μL添加して細胞を懸濁し、遮光して室温で1時間回転混和した。 PBS (-)で細胞を洗い、1,000倍希釈したHoechst 33342(DOJINDO)を200 μL添加して細胞を懸濁し、室温で10分間回転混和した。PBS (-)で細胞を洗い、PBS (-)を300 μL添加して細胞を懸濁することでiPSスフェロイド懸濁液を調製した。iPSスフェロイド懸濁液をIWAKI GLASS BASE DISH(AGCテクノグラス株式会社)に160 μL添加し、カバーガラス(松浪硝子工業株式会社)を被せ、共焦点レーザー顕微鏡LSM700(ZEISS)を用いて観察、撮影した。
Evaluation of undifferentiated state of iPS spheroids
iPS spheroids cultured on NFBC-HPC were harvested, washed with PBS (-), and fixed by adding 1 mL of 4% paraformaldehyde and leaving at room temperature for 15 minutes. After washing the cells with PBS (-), 1 mL of 0.1% Triton X-100 solution was added and rotated at room temperature for 15 minutes (ROTARY MIXER NRC-20D), and 1 mL of 3% BSA solution was added and rotated at room temperature for 3 hours. The cells were washed with PBS (-), and 300 μL of Anti Oct3/4 antibody (FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation) diluted 500-fold with PBS (-) was added to suspend the cells, and rotated at room temperature for 8 hours. The cells were washed three times with PBS (-), and 300 μL of the secondary antibody Alexa Fluor TM 488 goat anti-rabbit IgG (H + L) (Thermo Fisher Scientific) diluted 500 times with PBS (-) was added to suspend the cells, and the cells were rotated at room temperature for 1 hour in the dark. The cells were washed with PBS (-), and 200 μL of Hoechst 33342 (DOJINDO) diluted 1,000 times was added to suspend the cells, and the cells were rotated at room temperature for 10 minutes. The cells were washed with PBS (-), and 300 μL of PBS (-) was added to suspend the cells to prepare an iPS spheroid suspension. 160 μL of the iPS spheroid suspension was added to an IWAKI GLASS BASE DISH (AGC Techno Glass Co., Ltd.), and a cover glass (Matsunami Glass Industry Co., Ltd.) was placed on top. The cells were observed and photographed using a confocal laser microscope LSM700 (ZEISS).

結果
NFBC-HPCを用いて作製したiPSスフェロイドの未分化性を評価するため、未分化マーカー(Oct3/4)の発現を免疫染色法で観察した(図8)。未分化を維持させた平面培養のiPS細胞でOct3/4の発現が認められ、NFBC-HPCを用いて作製したiPSスフェロイドでも同様にOct3/4の発現が認められた。
result
To evaluate the undifferentiated state of iPS spheroids produced using NFBC-HPC, the expression of undifferentiated markers (Oct3/4) was observed by immunostaining (Figure 8). Expression of Oct3/4 was observed in iPS cells cultured on a plate that maintained the undifferentiated state, and Oct3/4 expression was also observed in iPS spheroids produced using NFBC-HPC.

分散剤濃度の異なるNFBC-HPCを用いた細胞の3次元培養
NFBC-HPC調製時における培地中の分散剤濃度を1.0%、または2.0%とし、それぞれの条件でNFBC-HPCを作製した。固形分濃度が0.5w/v%となる各NFBC-HPCを24 well plateに250 μLずつ加えて静置した。Colon26細胞懸濁液(1.0×105 cells/mL)を500 μLずつ、NFBC-HPC上にゆっくりと滴下した。その後、37℃、5% CO2環境下で4日間培養し、ルーチン倒立顕微鏡Primo Vert(ZEISS)を用いてスフェロイドの観察および撮影を行った。
3D cell culture using NFBC-HPC with different dispersant concentrations
The dispersant concentration in the medium during NFBC-HPC preparation was set to 1.0% or 2.0%, and NFBC-HPC was prepared under each condition. 250 μL of each NFBC-HPC with a solid content concentration of 0.5 w/v% was added to a 24-well plate and left to stand. 500 μL of Colon26 cell suspension (1.0×10 5 cells/mL) was slowly dropped onto the NFBC-HPC. After that, the plates were cultured at 37°C in a 5% CO 2 environment for 4 days, and the spheroids were observed and photographed using a routine inverted microscope Primo Vert (ZEISS).

結果
分散剤濃度1.0%のNFBC-HPC上で培養したところ、一部スフェロイド形成が認められたが、残部はウェル底まで落ちて平面培養していた(図9)。一方、分散剤濃度2.0%のNFBC-HPC上で培養したところ、細胞がNFBC-HPC上に長時間保持されることで、より多くのスフェロイド形成が認められた。
Results: When cultured on NFBC-HPC with a dispersant concentration of 1.0%, some spheroids were formed, but the rest fell to the bottom of the well and were cultured on a flat surface (Figure 9). On the other hand, when cultured on NFBC-HPC with a dispersant concentration of 2.0%, the cells were retained on the NFBC-HPC for a long time, and more spheroids were formed.

分散剤濃度の異なるNFBC-HPCを用いた細胞の浮遊培養
NFBC-HPC調製時における培地中の分散剤濃度を1.0%、または2.0%とし、それぞれの条件でNFBC-HPCを作製した。各NFBC-HPCの固形分最終濃度が0.1w/v%となるように培地と混合し、NFBC-HPC含有培地を調製した。Colon26の細胞懸濁液を調製し、1.0×104cells/mLとなるようにNFBC-HPC含有培地に加え、NuncTM EasYFlaskTM25cm2(Thermo Fisher Scientific)を用いて、37℃、5% CO2環境下で4日間培養し、ルーチン倒立顕微鏡Primo Vert(ZEISS)を用いて観察および撮影を行った。
Suspension culture of cells using NFBC-HPC with different dispersant concentrations
The dispersant concentration in the medium during NFBC-HPC preparation was set to 1.0% or 2.0%, and NFBC-HPC was prepared under each condition. Each NFBC-HPC was mixed with the medium so that the final solid concentration was 0.1 w/v%, and NFBC-HPC-containing medium was prepared. A Colon26 cell suspension was prepared and added to the NFBC-HPC-containing medium at 1.0 x 104 cells/mL. The cells were cultured for 4 days at 37°C and 5% CO2 using a Nunc EasYFlask 25cm2 (Thermo Fisher Scientific), and observed and photographed using a routine inverted microscope Primo Vert (ZEISS).

結果
分散剤濃度1.0%のNFBC-HPC含有培地で培養したところ、一部スフェロイドの形成は認められたが、残部はフラスコの底面まで落ちてしまっている様子が観察された(図10)。一方、分散剤濃度2.0%のNFBC-HPC含有培地で培養したところ、形成したスフェロイドのほとんどが培地中に浮遊して培養されている様子が認められた。
ResultsWhen cultured in a NFBC-HPC-containing medium with a dispersant concentration of 1.0%, some spheroids were formed, but the rest were observed to have fallen to the bottom of the flask (Figure 10).On the other hand, when cultured in a NFBC-HPC-containing medium with a dispersant concentration of 2.0%, most of the spheroids formed were observed to be cultured floating in the medium.

ジェランガムを用いた浮遊培養との比較検討
NFBC-HPCの固形分最終濃度が0.1w/v%となるように培地と混合し、NFBC-HPC含有培地を調製した。また、FCeM(R) Preparation Kit 500(日産化学工業、日本)を用いてジェランガム含有培地を調製した。MCF-7あるいはHepG2の細胞懸濁液を調製し、1.0×104cells/mLとなるようにNFBC-HPC含有培地あるいはジェランガム含有培地に加え、NuncTM EasYFlaskTM25cm2(Thermo Fisher Scientific)を用いて、37℃、5% CO2環境下で3~9日間培養し、ルーチン倒立顕微鏡Primo Vert(ZEISS)を用いて観察および撮影を行った。
Comparison with suspension culture using gellan gum
NFBC-HPC was mixed with the medium to give a final solid concentration of 0.1 w/v% to prepare NFBC-HPC-containing medium. Gellan gum-containing medium was also prepared using FCeM(R) Preparation Kit 500 (Nissan Chemical Industries, Japan). MCF-7 or HepG2 cell suspensions were prepared and added to NFBC-HPC-containing medium or gellan gum-containing medium to give a concentration of 1.0 × 10 4 cells/mL. The cells were cultured for 3 to 9 days at 37°C and 5% CO 2 in a Nunc TM EasYFlask TM 25cm 2 (Thermo Fisher Scientific), and observed and photographed using a routine inverted microscope Primo Vert (ZEISS).

結果
MCF-7細胞の浮遊培養において、NFBC-HPC含有培地では直径200 μm以上のスフェロイド形成が認められたのに対し、ジェランガム含有培地ではスフェロイドの形成は見られなかった(図11)。また、HepG2細胞の浮遊培養において、NFBC-HPC含有培地では100 μm前後のスフェロイドが数多く見られたのに対し、ジェランガム含有培地では形成されるスフェロイドの数が顕著に少ないことが明らかとなった。
result
In suspension culture of MCF-7 cells, spheroids with diameters of 200 μm or more were formed in the NFBC-HPC-containing medium, whereas no spheroids were formed in the gellan gum-containing medium (Figure 11). In suspension culture of HepG2 cells, many spheroids with diameters of around 100 μm were observed in the NFBC-HPC-containing medium, whereas the number of spheroids formed in the gellan gum-containing medium was significantly smaller.

Claims (12)

細胞培養のための足場材料であって、水である液体媒体、並びに、細菌により生産されたバクテリアセルロース及び分散剤からなる固形分を含有し、前記細菌がグルコンアセトバクター インターメディウス(Gluconacetobacter intermedius)SIID9587株(受託番号NITE P-01495)であり、下記(a)の物性を有する足場材料:
(a)固形分濃度0.1±0.006%(w/v)で波長500nmの光の透過率が35%以上である
A scaffold material for cell culture, comprising a liquid medium which is water, and a solid component consisting of bacterial cellulose produced by bacteria and a dispersant, wherein the bacteria is Gluconacetobacter intermedius SIID9587 strain (accession number NITE P-01495), and the scaffold material has the following physical properties (a ) :
(a) The transmittance of light with a wavelength of 500 nm is 35% or more at a solids concentration of 0.1±0.006% (w/v) .
前記バクテリアセルロースが、前記細菌により、砂糖、砂糖を製造する際に生じるスクロースを含有する副産物及びこれらの加水分解物、並びに異性化糖からなる群から選択される1又は2以上を資化して生産されたものである、請求項1に記載の足場材料。 The scaffold material according to claim 1, wherein the bacterial cellulose is produced by the bacteria assimilating one or more selected from the group consisting of sugar, sucrose-containing by-products produced during sugar production and their hydrolysates, and isomerized sugar. 前記バクテリアセルロースがグルコース、フルクトース、及び糖蜜からなる群から選択される1又は2以上を資化して生産されたものである、請求項1又は2に記載の足場材料。 The scaffold material according to claim 1 or 2, wherein the bacterial cellulose is produced by assimilating one or more selected from the group consisting of glucose, fructose, and molasses. 前記培養が静置培養である、請求項1~3のいずれか一項に記載の足場材料。 The scaffold material according to any one of claims 1 to 3, wherein the culture is a static culture. 前記培養が浮遊培養である、請求項1~3のいずれか一項に記載の足場材料。 The scaffold material according to any one of claims 1 to 3, wherein the culture is a suspension culture. 前記培養が3次元培養である、請求項1~3のいずれか一項に記載の足場材料。 The scaffold material according to any one of claims 1 to 3, wherein the culture is a three-dimensional culture. 前記細胞が癌細胞である、請求項1~6のいずれか一項に記載の足場材料。 The scaffold material according to any one of claims 1 to 6, wherein the cells are cancer cells. 前記細胞が幹細胞である、請求項1~6のいずれか一項に記載の足場材料。 The scaffold material according to any one of claims 1 to 6, wherein the cells are stem cells. 前記細胞が初代培養細胞である、請求項1~6のいずれか一項に記載の足場材料。 The scaffold material according to any one of claims 1 to 6, wherein the cells are primary cultured cells. 請求項1~9のいずれか一項に記載の足場材料を含有する培地組成物。 A medium composition containing the scaffold material according to any one of claims 1 to 9. 細胞培養容器のコーティング剤であって、請求項1~9のいずれか一項に記載の足場材料を含有するコーティング剤。 A coating agent for a cell culture vessel, the coating agent containing the scaffold material according to any one of claims 1 to 9. 細胞のスフェロイドを製造する方法であって、請求項1~9のいずれか一項に記載の足場材料の存在下で細胞を培養する工程を含む方法。 A method for producing cell spheroids, comprising a step of culturing cells in the presence of a scaffold material according to any one of claims 1 to 9.
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