JP7668528B2 - Biological sample storage container - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 発行者名:一般社団法人日本再生医療学会 刊行物名:第16回日本再生医療学会総会 プログラム・抄録 第405頁 発行年月日:平成29年2月1日 平成29年3月7日~9日 第16回日本再生医療学会総会にて発表Patent Law Article 30, Paragraph 2 applies Publisher: Japan Society for Regenerative Medicine Publication name: 16th General Meeting of the Japan Society for Regenerative Medicine Program and Abstracts, 405 pages Publication date: February 1, 2017 March 7-9, 2017 Presentation at the 16th General Meeting of the Japan Society for Regenerative Medicine
本発明は、細胞シートなどの生体試料を保存するための容器、並びにその容器を用いた生体試料の凍結方法及び融解方法に関する。 The present invention relates to a container for storing biological samples such as cell sheets, and a method for freezing and thawing biological samples using the container.
細胞シートは再生医療に広く応用されつつあるが、培養に時間を要することから、移植までのタイムラグが避けられない。このため、必要な時にすぐに使える状態で、細胞シートを長期間保存する技術として、ガラス化して凍結保存する方法が開発されている(非特許文献1)。 Cell sheets are being widely applied in regenerative medicine, but because the cultivation process takes time, a time lag before transplantation is unavoidable. For this reason, a method of vitrification and cryopreservation has been developed as a technique for long-term storage of cell sheets so that they can be used immediately when needed (Non-Patent Document 1).
非特許文献1に記載されている保存方法では、細胞シートを平衡液に浸漬し、次いで、ガラス化液に浸漬し、その後、液体窒素蒸気に暴露することにより、凍結させている。また、凍結させた細胞シートの融解は、細胞シートを電気加熱プレート上で加温した後、融解液、希釈液、洗浄液の順に浸漬することにより行っている。 In the preservation method described in Non-Patent Document 1, the cell sheet is immersed in an equilibration solution, then in a vitrification solution, and then exposed to liquid nitrogen vapor to freeze it. In addition, the frozen cell sheet is thawed by heating the cell sheet on an electric heating plate and then immersing it in a melting solution, a dilution solution, and a washing solution, in that order.
非特許文献1に記載されている保存方法は、細胞シートの構造と構成細胞の高い生存率を維持しつつ、細胞シートの凍結保存を可能にする優れた技術である。しかし、幾つか問題点もある。例えば、この方法では、各液への浸漬操作は、ある浸漬液の入った培養皿から別の浸漬液の入った培養皿へ細胞シートをピンセットなどによって移動させることにより行う。このため、移動の際に雑菌が混入するおそれがある。また、細胞シートをピンセットで摘まむことにより、細胞シートが破損するおそれもある。更に、操作には熟練が必要とされ、作業担当者の熟練度に依存することのない新規の手法が求められている。これらの課題を解決するため、また、大量の細胞シートの凍結保存が可能となるよう、凍結保存方法の自動化を検討する必要があると、発明者は想い至った。 The preservation method described in Non-Patent Document 1 is an excellent technology that enables cryopreservation of cell sheets while maintaining the structure of the cell sheet and the high viability of the constituent cells. However, there are some problems. For example, in this method, the immersion operation in each liquid is performed by moving the cell sheet from a culture dish containing one immersion liquid to a culture dish containing another immersion liquid with tweezers or the like. Therefore, there is a risk of contamination with germs during the movement. In addition, there is a risk of the cell sheet being damaged by picking the cell sheet with tweezers. Furthermore, the operation requires skill, and a new method that does not depend on the skill of the operator is required. In order to solve these problems and to enable the cryopreservation of a large number of cell sheets, the inventors have come to the conclusion that it is necessary to consider automating the cryopreservation method.
本発明は、このような従来の細胞シートのガラス化凍結保存方法の問題を解決することを目的とするものである。 The present invention aims to solve these problems associated with conventional cell sheet vitrification cryopreservation methods.
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、密閉可能な袋に細胞シートを収容し、その袋の周縁部に小孔を有する二本の管を設置し、一方の管を通して浸漬液を袋内に注入し、他方の管を通して浸漬液を排出することにより、上述した浸漬操作における衛生面の問題、破損の問題、自動化の問題のすべてを解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of extensive research into solving the above problems, the inventors discovered that by placing a cell sheet in a sealable bag, placing two tubes with small holes on the periphery of the bag, injecting the soaking liquid into the bag through one tube and discharging the soaking liquid through the other tube, it is possible to solve all of the hygiene, breakage, and automation problems associated with the soaking operation described above, and thus completed the present invention.
即ち、本発明は、以下の〔1〕~〔6〕を提供するものである。
〔1〕生体試料を収容する容器本体と、容器外部から容器内部へ液体を注入する注入部材、及び容器内部から容器外部へ液体を排出する排出部材とを有する生体試料保存容器であって、注入部材と排出部材が、注入部材と排出部材との間に液体の流れが生じるような位置であって、この液体の流れが容器本体に収容される生体試料に接触するような位置に、設置されていることを特徴とする生体試料保存容器。
That is, the present invention provides the following [1] to [6].
[1] A biological sample storage container having a container body for containing a biological sample, an injection member for injecting liquid from outside the container into the inside of the container, and a discharge member for discharging liquid from inside the container to outside the container, characterized in that the injection member and the discharge member are positioned so that a flow of liquid is generated between the injection member and the discharge member, and such that this flow of liquid comes into contact with the biological sample contained in the container body.
〔2〕注入部材及び排出部材が管であり、これらの管の一部は容器本体内部に位置し、当該部分には、複数の小孔が設けられていることを特徴とする〔1〕に記載の生体試料保存容器。 [2] The biological sample storage container according to [1], characterized in that the inlet member and outlet member are tubes, parts of these tubes are located inside the container body, and the parts have multiple small holes.
〔3〕注入部材及び排出部材が容器本体の周縁部に設置されていることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載の生体試料保存容器。 [3] A biological sample storage container according to [1] or [2], characterized in that the injection member and discharge member are installed on the periphery of the container body.
〔4〕生体試料が、細胞シートであることを特徴とする〔1〕乃至〔3〕のいずれかに記載の生体試料保存容器。 [4] The biological sample storage container according to any one of [1] to [3], characterized in that the biological sample is a cell sheet.
〔5〕以下の工程(1)~(4)を含むことを特徴とする生体試料の凍結方法、
(1)〔1〕乃至〔4〕のいずれかに記載の生体試料保存容器の容器本体に、生体試料を収容する工程、
(2)平衡液を、注入部材から容器本体へ注入し、生体試料と接触させた後、排出部材から排出する工程、
(3)ガラス化液を、注入部材から容器本体へ注入し、生体試料と接触させた後、容器内部の液体を排出部材から排出する工程、
(4)生体試料保存容器を冷却し、生体試料を凍結する工程。
[5] A method for freezing a biological sample, comprising the following steps (1) to (4):
(1) A step of accommodating a biological sample in a container body of the biological sample storage container according to any one of [1] to [4];
(2) injecting the equilibrium solution into the container body through the injection member, bringing the equilibrium solution into contact with the biological sample, and then discharging the equilibrium solution through the discharge member;
(3) injecting a vitrification liquid into the container body through an injection member, bringing the liquid into contact with the biological sample, and then discharging the liquid from inside the container through a discharge member;
(4) A step of cooling the biological sample storage container and freezing the biological sample.
〔6〕以下の工程(1)~(4)を含むことを特徴とする凍結生体試料の融解方法、
(1)凍結した生体試料が容器本体に収容されている〔1〕乃至〔4〕のいずれかに記載の生体試料保存容器を、加温する工程
(2)融解液を、注入部材から容器本体へ注入し、生体試料と接触させた後、容器内部の液体を排出部材から排出する工程、
(3)希釈液を、注入部材から容器本体へ注入し、生体試料と接触させた後、容器内部の液体を排出部材から排出する工程、
(4)洗浄液を、注入部材から容器本体へ注入し、生体試料と接触させた後、容器内部の液体を排出部材から排出する工程。
[6] A method for thawing a frozen biological sample, comprising the following steps (1) to (4):
(1) a step of heating the biological sample storage container according to any one of [1] to [4], in which a frozen biological sample is accommodated in the container body; (2) a step of injecting a melting liquid into the container body from an injection member, bringing the melting liquid into contact with the biological sample, and then discharging the liquid in the container from a discharge member;
(3) injecting a diluent into the container body through the injection member, bringing the diluent into contact with the biological sample, and then discharging the liquid in the container through the discharge member;
(4) A step of injecting a washing liquid into the container body through the injection member, bringing the washing liquid into contact with the biological sample, and then discharging the liquid inside the container through the discharge member.
本発明は、細胞シートなどの生体試料を保存するための容器、並びにその容器を用いた生体試料の凍結方法及び融解方法を提供する。 The present invention provides a container for storing biological samples such as cell sheets, and a method for freezing and thawing biological samples using the container.
以下、本発明を詳細に説明する。
〔1〕生体試料保存容器
本発明の生体試料保存容器は、生体試料を収容する容器本体と、容器外部から容器内部へ液体を注入する注入部材、及び容器内部から容器外部へ液体を排出する排出部材とを有するものであって、注入部材と排出部材が、注入部材と排出部材との間に液体の流れが生じるような位置であって、この液体の流れが容器本体に収容される生体試料に接触するような位置に、設置されていることを特徴とするものである。
The present invention will be described in detail below.
[1] Biological sample storage container The biological sample storage container of the present invention comprises a container body for containing a biological sample, an injection member for injecting liquid from outside the container into the inside of the container, and a discharge member for discharging liquid from inside the container to outside the container, and is characterized in that the injection member and the discharge member are installed in positions where a flow of liquid is generated between the injection member and the discharge member and where this liquid flow comes into contact with the biological sample contained in the container body.
容器本体は、生体試料を収容することができるものであればどのようなものでもよいが、袋状の容器が好ましい。袋状の容器には、生体試料を出し入れするための開口部が設けられていることが好ましく、この開口部は、ジッパーなどにより開閉可能なものであることが好ましい。この袋状の容器としては、市販のジッパー付保存袋を使用することができる。容器本体は、袋状の容器に限定されるものではなく、例えば、額縁状の枠体の上面及び下面にフィルムを接着させたような容器であってもよい。容器本体の形状はどのようなものでもよいが、注入部材及び排出部材の設置し易さなどから長方形であることが好ましい。容器本体の素材もどのようなものでもよいが、透明で熱伝導性のよい素材が好ましい。容器本体が袋状の容器である場合には、容器本体の素材は、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリエチレン-ポリテトラフルオロエチレン共重合体、ポリエチレン-1,2-ジクロロエタン共重合体などが好ましい。容器本体の大きさは、収容する生体試料に応じて決めることができる。生体試料が細胞シートであり、容器本体が長方形の袋状容器の場合、その長方形は、長辺が30~350mm、短辺が10~100mmとすることが好ましい。 The container body may be any type capable of containing a biological sample, but a bag-shaped container is preferred. The bag-shaped container is preferably provided with an opening for inserting and removing the biological sample, and this opening is preferably openable and closable by a zipper or the like. A commercially available zippered storage bag can be used as the bag-shaped container. The container body is not limited to a bag-shaped container, and may be, for example, a container in which a film is adhered to the upper and lower surfaces of a picture-frame-shaped frame. The container body may be any shape, but is preferably rectangular in view of ease of installation of the inlet and outlet members. The container body may be made of any material, but is preferably transparent and has good thermal conductivity. When the container body is a bag-shaped container, the material of the container body is preferably, for example, low-density polyethylene, medium-density polyethylene, ultra-high molecular weight polyethylene, polyethylene-polytetrafluoroethylene copolymer, polyethylene-1,2-dichloroethane copolymer, etc. The size of the container body can be determined according to the biological sample to be contained. If the biological sample is a cell sheet and the container body is a rectangular bag-shaped container, the rectangle preferably has a long side of 30 to 350 mm and a short side of 10 to 100 mm.
注入部材は、容器外部から容器内部へ液体を注入することのできるものであればどのようなものでもよいが、その一部が容器本体内部に位置し、当該(容器本体内部に位置する)部分には、複数の小孔が設けられている管であることが好ましい。このような管において、容器本体外部から液体を流入させ、小孔から液体を流出させることにより、容器外部から容器内部へ液体を注入することができる。管の口径は、容器外部から容器内部へ液体を注入することのできる範囲内であれば特に限定されないが、0.5~5mmとすることが好ましい。管の素材は、容器外部から容器内部へ液体を注入することのできるものであれば特に限定されないが、テフロン(登録商標)、ポリエチレン、シリコンなどが好ましい。管に設けられる小孔の位置は特に限定されないが、小孔は容器本体内部に位置する部分の全体にわたって等間隔で設けられていることが好ましい。この場合、小孔の間隔は特に限定されないが、5~15mmとすることが好ましい。管に設けられる小孔の内径も特に限定されないが、0.5~3mmとすることが好ましい。管の形状は特に限定されず、直線状の形状の他、折れ線状の形状、曲線状の形状であってもよい。管は分枝していてもよく、また、排出部材として使用される管と一体化していてもよい。管の末端の一つは、容器本体外部に開口し、末端の他の一つは、通常、容器本体内部に開口する。但し、両方の末端が容器本体外部に開口していてもよい。また、管が分枝している場合は、末端は3以上になるが、それらすべてが、容器本体外部に開口していてもよく、一部だけが容器本体外部に開口していてもよい。また、管の口径又は小孔の内径は均一でなくてもよく、各小孔からの液体の流出量が略均等になるように形成されていてもよい。 The injection member may be any member capable of injecting liquid from the outside of the container into the inside of the container, but is preferably a tube with a part located inside the container body and with multiple small holes in the part (located inside the container body). In such a tube, liquid can be injected from the outside of the container body into the inside of the container by flowing liquid in from the outside of the container body and letting the liquid flow out from the small holes. The diameter of the tube is not particularly limited as long as it is within a range in which liquid can be injected from the outside of the container into the inside of the container, but is preferably 0.5 to 5 mm. The material of the tube is not particularly limited as long as it is capable of injecting liquid from the outside of the container into the inside of the container, but is preferably Teflon (registered trademark), polyethylene, silicone, etc. The position of the small holes provided in the tube is not particularly limited, but it is preferable that the small holes are provided at equal intervals throughout the entire part located inside the container body. In this case, the interval between the small holes is not particularly limited, but is preferably 5 to 15 mm. The inner diameter of the small holes provided in the tube is also not particularly limited, but is preferably 0.5 to 3 mm. The shape of the tube is not particularly limited, and may be a straight shape, a broken line shape, or a curved shape. The tube may be branched, or may be integrated with a tube used as a discharge member. One end of the tube opens to the outside of the container body, and the other end usually opens to the inside of the container body. However, both ends may open to the outside of the container body. If the tube is branched, there will be three or more ends, and all of them may open to the outside of the container body, or only some of them may open to the outside of the container body. The diameter of the tube or the inner diameter of the small holes may not be uniform, and may be formed so that the amount of liquid flowing out from each small hole is approximately equal.
排出部材は、容器内部から容器外部へ液体を排出することのできるものであればどのようなものでもよいが、その一部が容器本体内部に位置し、当該(容器本体内部に位置する)部分には、複数の小孔が設けられている管であることが好ましい。このような管において、小孔に液体を流入させ、容器本体外部に液体を流出させることにより、容器内部から容器外部へ液体を排出することができる。管の口径、管の素材、管の形状、小孔の位置、及び小孔の内径は、注入部材として使用される管と同様のものでよい。 The discharge member may be any member capable of discharging liquid from inside the container to outside the container, but is preferably a tube with a portion located inside the container body and with multiple small holes in that portion (located inside the container body). In such a tube, liquid can be discharged from inside the container to outside the container by flowing liquid into the small holes and allowing the liquid to flow out to the outside of the container body. The diameter, material, shape, position, and inner diameter of the small holes of the tube may be similar to those of the tube used as the injection member.
注入部材と排出部材は、製造効率の観点から、全く同じものにしてもよいが、形状や素材などが一部異なるものであってもよい。 From the standpoint of manufacturing efficiency, the injection member and the discharge member may be exactly the same, but they may differ in some areas, such as shape or material.
注入部材と排出部材は、注入部材と排出部材との間に液体の流れが生じるような位置であって、この液体の流れが容器本体に収容される生体試料に接触するような位置に、設置されている。ここで、「注入部材と排出部材との間に液体の流れが生じる」とは、注入部材と排出部材との間で液体が滞留することなく、移動することを意味する。液体の流れは、略直線状であってもよいし、液体が滞留しない範囲で曲線状であってもよい。 The injection member and the discharge member are placed in a position where a liquid flow occurs between the injection member and the discharge member, and where this liquid flow comes into contact with the biological sample contained in the container body. Here, "a liquid flow occurs between the injection member and the discharge member" means that the liquid moves between the injection member and the discharge member without stagnation. The liquid flow may be substantially linear, or may be curved to the extent that the liquid does not stagnate.
注入部材と排出部材が、両者の間に液体の流れが生じるような位置に設置されることにより、容器本体に入っている液体と新しく注入しようとする液体との交換を速やかに行うことができるようになる。これに対し、注入部材と排出部材が、両者の間に液体の流れが生じないような位置にある場合、例えば、細胞の培養容器(例えば、特開2008-22715に記載されている細胞培養容器)などによくみられる長方形状の容器の一辺に隣接して注入口(注入部材)と排出口(排出部材)とがあるような場合、注入口から注入された新しい液体は、元々容器内にある液体と混じり合うことになるため、排出口から排出されるのは、注入開始直後を除き、元々容器内にある液体ではなく、新しい液体と元々容器内にある液体の混じり合った液体である。このため、液体の交換には非常に長い時間を要する。 By placing the injecting member and the discharge member in a position where a liquid flow occurs between them, it becomes possible to quickly replace the liquid in the container body with the new liquid to be injected. On the other hand, if the injecting member and the discharge member are in a position where no liquid flow occurs between them, for example, if the injecting port (injecting member) and the discharge port (discharge member) are adjacent to one side of a rectangular container, which is often found in cell culture containers (for example, the cell culture container described in JP 2008-22715), the new liquid injected from the injecting port will mix with the liquid originally in the container, so what is discharged from the discharge port is not the liquid originally in the container, but a mixture of the new liquid and the liquid originally in the container, except immediately after the start of injection. For this reason, it takes a very long time to exchange the liquid.
本発明の保存容器は、主にガラス化凍結法において使用されるが、ガラス化凍結法においては、上記した速やかな液体の交換は非常に重要である。これは、ガラス化凍結法では、生体試料を複数の異なる液体(例えば、平衡液、ガラス化液など)に順次浸漬するが、もし、液体の交換が速やかに行われなければ、例えば、平衡液やガラス化液に浸漬するのではなく、両液の混じった液に長時間浸漬することになってしまうからである。一方、細胞培養容器の液体培地を交換するような場合は、新しい液体培地と古い液体培地との交換を速やかに行う必要はなく、新しい液体培地が細胞に害を及ぼす可能性もあり得るので、液体の交換は、むしろある程度時間をかけて行う方が好ましい。上記の知見を、生体試料のガラス化凍結保存を自動化することを目的の一つとした本発明の保存容器を検討するにあたり、発明者らは、注入部材と排出部材との間に液体の流れが生じるように両部材を設置することが好ましいことを新たに見出した。従って、注入部材と排出部材との間に液体の流れが生じるように両部材を設置することは、本発明の保存容器をガラス化凍結法において使用する場合にも好ましいことである。 The storage container of the present invention is mainly used in the vitrification freezing method, in which the above-mentioned rapid liquid exchange is very important. This is because in the vitrification freezing method, the biological specimen is immersed in a number of different liquids (e.g., equilibrium liquid, vitrification liquid, etc.) in sequence, and if the liquid exchange is not performed quickly, the specimen will be immersed for a long time in a mixture of both liquids, rather than in the equilibrium liquid or vitrification liquid. On the other hand, when exchanging the liquid medium in a cell culture container, it is not necessary to exchange the new liquid medium with the old liquid medium quickly, and since the new liquid medium may be harmful to the cells, it is preferable to exchange the liquid over a certain amount of time. In considering the storage container of the present invention, one of the purposes of which is to automate the vitrification freezing of biological specimens based on the above findings, the inventors have newly discovered that it is preferable to install both the inlet member and the outlet member so that a liquid flow occurs between them. Therefore, installing both the inlet member and the outlet member so that a liquid flow occurs between them is also preferable when using the storage container of the present invention in the vitrification freezing method.
生体試料が、注入部材と排出部材との間に生じる液体の流れに接触しないような場合には、生体試料の周囲の液体が新しい液体に交換されない可能性があるので、このようなことが起こらないように、注入部材と排出部材を、両部材間に生じる流れが容器本体に収容される生体試料に接触するような位置に設置する。 If the biological sample does not come into contact with the flow of liquid occurring between the inlet member and the outlet member, there is a possibility that the liquid around the biological sample will not be replaced with new liquid. To prevent this from happening, the inlet member and the outlet member are positioned so that the flow occurring between the two members comes into contact with the biological sample contained in the container body.
注入部材と排出部材が上述した管である場合、通常、これらの部材を容器本体の周縁部に設置することにより、両部材間に液体の流れが生じさせることができ、かつ、この液体の流れが生体試料に接触するようになるので、そのような位置に設置することが好ましい。具体的には、容器本体が長方形型の袋状の容器である場合には、長方形の対辺に沿ってそれぞれ注入部材と排出部材を設置することが好ましい。 When the inlet member and outlet member are the above-mentioned tubes, it is usually preferable to place these members at the periphery of the container body, since this allows a liquid flow to occur between the two members and this liquid flow comes into contact with the biological sample. Specifically, when the container body is a rectangular bag-shaped container, it is preferable to place the inlet member and outlet member along opposite sides of the rectangle.
本発明の容器は、生体試料を保存するための容器であり、好ましくは、生体試料を凍結保存するための容器であり、更に好ましくは、生体試料をガラス化凍結保存するための容器である。ここで「生体試料」とは、生物由来の試料をいい、例えば、細胞、スフェロイド、組織、臓器、受精卵、胚、又はこれらの一部(例えば、切片)などである。生体試料は、ヒト由来のものでも、ヒト以外の動物由来のものであってもよい。ヒト以外の動物としては、例えば、マウス、ラット、ハムスター、モルモット、ウサギ、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ヒツジ、ブタ、ヤギ、サルなどが挙げることができる。 The container of the present invention is a container for storing a biological sample, preferably a container for cryopreserving a biological sample, and more preferably a container for vitrifying and cryopreserving a biological sample. Here, the term "biological sample" refers to a sample derived from an organism, such as a cell, a spheroid, a tissue, an organ, a fertilized egg, an embryo, or a part of these (e.g., a slice). The biological sample may be derived from a human or a non-human animal. Examples of non-human animals include mice, rats, hamsters, guinea pigs, rabbits, dogs, cats, horses, cows, sheep, pigs, goats, and monkeys.
保存対象とする生体試料は特に限定されないが、好ましくは、細胞シートである。ここで「細胞シート」とは、細胞を接着又は凝集化させて、シート状にした細胞の集合体をいう。現在までに様々な細胞、例えば、軟骨細胞、角膜上皮細胞、皮膚細胞、口腔粘膜上皮細胞、膀胱上皮細胞、心筋細胞、歯根膜細胞などの細胞シートが作製されているが、本発明では、これらのいずれの細胞の細胞シートも保存対象とすることができる。 The biological sample to be preserved is not particularly limited, but is preferably a cell sheet. Here, "cell sheet" refers to a collection of cells formed into a sheet by adhering or aggregating cells. To date, cell sheets of various cells, such as cartilage cells, corneal epithelial cells, skin cells, oral mucosa epithelial cells, bladder epithelial cells, cardiac muscle cells, and periodontal ligament cells, have been produced, and in the present invention, cell sheets of any of these cells can be preserved.
生体試料は、そのまま容器本体に収容してもよいが、適当な保護材や足場材などと共に収容してもよい。具体的には、生体試料を、ゲルに包埋、カプセルに封入、チップ上に固定、又は透過性膜で被覆した後、容器本体に収容することもできる。 The biological sample may be contained in the container body as is, or may be contained together with an appropriate protective material or scaffolding material. Specifically, the biological sample may be contained in the container body after being embedded in a gel, encapsulated, fixed on a chip, or covered with a permeable membrane.
最近、細胞とコラーゲンの混合溶液を微小な管に流しながら固めて培養することで、マイクロスケールのファイバー形状の細胞組織を人工的に構築する方法が報告されている(H. Onoe, et al., Nature Materials, Vol. 12, pp. 584-590, 2013)。このようなファイバー形状の細胞組織も本発明の容器に保存することができる。 Recently, a method has been reported for artificially constructing microscale fibrous cell tissues by pouring a mixture of cells and collagen into a microtube, solidifying it, and culturing it (H. Onoe, et al., Nature Materials, Vol. 12, pp. 584-590, 2013). Such fibrous cell tissues can also be stored in the container of the present invention.
本発明者は、マウスやブタの胚を中空糸中でガラス化凍結する方法を報告している(H. Matsunari, et al., Journal of Reproduction and Development Vol. 58 (2012) No. 5 p. 599-608)。このような生体試料を入れた中空糸も、本発明の容器に保存することができる。上記の方法では、一つの中空糸に入れることのできる生体試料(胚)は20~40個程度とされているが、本発明の容器には、多数の中空糸を収容することができるので、非常に多くの生体試料を保存することが可能である。このような中空糸を保存する場合、中空糸は液体の流れに平行になるように容器本体内に配置することが好ましい。このように配置することで、中空糸が液体の流れを阻害することを抑制することができる。 The present inventors have reported a method of vitrifying and freezing mouse or pig embryos in hollow fibers (H. Matsunari, et al., Journal of Reproduction and Development Vol. 58 (2012) No. 5 p. 599-608). Such hollow fibers containing biological samples can also be stored in the container of the present invention. In the above method, approximately 20 to 40 biological samples (embryos) can be placed in one hollow fiber, but the container of the present invention can accommodate a large number of hollow fibers, making it possible to store a very large number of biological samples. When storing such hollow fibers, it is preferable to arrange the hollow fibers in the container body so that they are parallel to the flow of the liquid. By arranging them in this way, it is possible to prevent the hollow fibers from obstructing the flow of the liquid.
保存しようとする生体試料を一つの板状のゲルにまとめて包埋した後、容器本体に収容することにより、多くの生体試料をまとめて凍結保存することが可能になる。また、ゲルがゼラチンなどの熱によって融解するゲルの場合、加熱により容易に生体試料をゲルから取り出すこともできる。このような板状のゲルも本発明の容器の保存対象とすることができる。この板状のゲルには、保存しようとする生体試料をまとめて包埋することになるので、その大きさは、容器本体とさほど変わらないぐらいのものになる。具体的には、例えば、板状のゲルが略長方形である場合、厚さは0.5~5mm、長辺は10~200mm、短辺は5~150mmである。 By embedding the biological samples to be preserved in a single plate-shaped gel and then storing it in the container body, it becomes possible to freeze and preserve many biological samples together. Furthermore, if the gel is a gel that melts when heated, such as gelatin, the biological samples can be easily removed from the gel by heating. Such plate-shaped gels can also be used as the preservation target of the container of the present invention. Since the biological samples to be preserved are embedded in this plate-shaped gel collectively, its size is not much different from that of the container body. Specifically, for example, if the plate-shaped gel is approximately rectangular, it has a thickness of 0.5 to 5 mm, a long side of 10 to 200 mm, and a short side of 5 to 150 mm.
注入部材に注入する液体は特に限定されないが、本発明の容器は主にガラス化凍結保存に用いられるので、通常、液体はガラス化凍結保存に用いられる液体、例えば、平衡液、ガラス化液、融解液、希釈液、洗浄液などである。 The liquid to be injected into the injection member is not particularly limited, but since the container of the present invention is mainly used for vitrification cryopreservation, the liquid is usually a liquid used for vitrification cryopreservation, such as an equilibration liquid, vitrification liquid, melting liquid, dilution liquid, or washing liquid.
次に、本発明の生体試料保存容器の一例を、図1を用いて説明する。この生体試料保存容器は、長方形型の袋1、注入管3、及び排出管4とからなる。袋1の一方の短辺側には、ジッパーなどにより開閉可能な開口部2が設けられており、この開口部2から袋1の内部に生体試料を入れる。注入管3と排出管4は、袋1の長辺に沿うように袋1の内部に固定されている。注入管3の一方の末端は袋1の内部にあるが、もう一方の末端は袋1の外部にある。この外部にある末端には注入口5が設けられている。注入管3の袋1内部に位置する部分には、複数の小孔7が等間隔で設けられている。排出管4も、注入管3と同様に、一方の末端は袋1の内部にあるが、もう一方の末端は袋1の外部にある。この外部にある末端には排出口6が設けられている。この図には示されていないが、排出管4の袋1内部に位置する部分にも、注入管3と同様に、複数の小孔7が等間隔で設けられている。 Next, an example of the biological sample storage container of the present invention will be described with reference to FIG. 1. This biological sample storage container comprises a rectangular bag 1, an injection tube 3, and an exhaust tube 4. An opening 2 that can be opened and closed by a zipper or the like is provided on one short side of the bag 1, and a biological sample is placed inside the bag 1 through this opening 2. The injection tube 3 and the exhaust tube 4 are fixed inside the bag 1 along the long side of the bag 1. One end of the injection tube 3 is inside the bag 1, while the other end is outside the bag 1. An injection port 5 is provided at this external end. A plurality of small holes 7 are provided at equal intervals in the part of the injection tube 3 located inside the bag 1. Similarly to the injection tube 3, one end of the exhaust tube 4 is inside the bag 1, while the other end is outside the bag 1. An exhaust port 6 is provided at this external end. Although not shown in this figure, a plurality of small holes 7 are also provided at equal intervals in the part of the exhaust tube 4 located inside the bag 1, similar to the injection tube 3.
この生体試料保存容器に生体試料を入れ、ガラス化凍結する場合、注入口5から平衡液とガラス化液を順次注入する。注入口5から注入した平衡液は、注入管3を通り、小孔7から流出し、袋1の内部に移動する。注入管3の小孔7から流出した平衡液は、滞留することなく、流れ(図中の矢印)を形成して、排出管4の小孔7に流入する。この図には示されていないが、袋1の内部には生体試料が収容されており、注入管3の小孔7から流出した平衡液は、生体試料に接触した後に、排出管4の小孔7に流入する。これにより、ガラス化凍結に必要な生体試料の平衡液への浸漬が行われる。排出管4の小孔7に流入した平衡液は、排出管4を通り、排出口6から袋1の外部に排出される。平衡液の注入後、ガラス化液を注入口5から注入する。注入されたガラス化液は、平衡液の場合と同様に、排出口6から袋1の外部に排出される。これにより、ガラス化凍結に必要な生体試料のガラス化液への浸漬が行われる。このとき、注入管3の小孔7と排出管4の小孔7との間にガラス化液の流れが生じるが、小孔7は、これらの管の袋1内部に位置する部分全体に設けられているので、ガラス化液の流れは袋1の内部全体にわたって生じる。このため、袋1の内部に存在した平衡液は速やかに排出され、ガラス化液に置き換えられるので、生体試料が平衡液とガラス化液との混ざり合った液に浸漬される時間は最小限に抑えられる。従って、上述した平衡液とガラス化液の順次注入することにより、生体試料を平衡液の入った容器からガラス化液の入った容器へ移すという従来のガラス化凍結で行われた操作と実質的に同じ操作を行ったことになる。 When a biological sample is placed in this biological sample storage container and vitrified and frozen, an equilibrium liquid and a vitrification liquid are sequentially injected from the injection port 5. The equilibrium liquid injected from the injection port 5 passes through the injection tube 3, flows out from the small hole 7, and moves inside the bag 1. The equilibrium liquid that flows out from the small hole 7 of the injection tube 3 does not stagnate, but forms a flow (arrow in the figure) and flows into the small hole 7 of the discharge tube 4. Although not shown in this figure, a biological sample is contained inside the bag 1, and the equilibrium liquid that flows out from the small hole 7 of the injection tube 3 flows into the small hole 7 of the discharge tube 4 after contacting the biological sample. This allows the biological sample required for vitrification and freezing to be immersed in the equilibrium liquid. The equilibrium liquid that flows into the small hole 7 of the discharge tube 4 passes through the discharge tube 4 and is discharged from the discharge port 6 to the outside of the bag 1. After the injection of the equilibrium liquid, the vitrification liquid is injected from the injection port 5. The injected vitrification liquid is discharged from the discharge port 6 to the outside of the bag 1, just like the equilibrium liquid. This allows the biological specimen to be immersed in the vitrification liquid required for vitrification freezing. At this time, a flow of vitrification liquid occurs between the small hole 7 of the injection tube 3 and the small hole 7 of the discharge tube 4, but since the small hole 7 is provided throughout the entire portion of these tubes located inside the bag 1, the flow of vitrification liquid occurs throughout the entire interior of the bag 1. Therefore, the equilibrium liquid present inside the bag 1 is quickly discharged and replaced with the vitrification liquid, so the time during which the biological specimen is immersed in the mixture of the equilibrium liquid and the vitrification liquid is minimized. Therefore, by sequentially injecting the above-mentioned equilibrium liquid and vitrification liquid, the biological specimen is transferred from a container containing the equilibrium liquid to a container containing the vitrification liquid, which is essentially the same operation as that performed in conventional vitrification freezing.
なお、平衡液、ガラス化液、融解液、希釈液、洗浄液等の注入と排出において、必要に応じて同じ種類の液体の注入と排出を複数回行ってもよい。 When injecting and discharging the equilibration liquid, vitrification liquid, melting liquid, dilution liquid, cleaning liquid, etc., the same type of liquid may be injected and discharged multiple times as necessary.
本発明の生体試料保存容器の別の一例を、図2を用いて説明する。この生体試料保存容器も、図1に示した容器と同様に、長方形型の袋1、注入管3、及び排出管4とからなるが、注入管3と排出管4は一体化している。図1に示した容器と同様に、袋1の一方の短辺側には、ジッパーなどにより開閉可能な開口部2が設けられている。注入管3は、袋1の一方の長辺に沿うように固定されている部分と、二つの短辺に沿うように固定されている部分とからなり、二つの短辺に沿うように固定されている部分は、長辺と短辺の交わる二つの角部近傍で、一方の長辺に沿うように固定されている部分から枝分かれしている。注入管3の長辺に沿うように固定されている部分の二つの末端は、袋1の外部にあり、これらの末端には注入口5が設けられている。排出管4は、袋1のもう一方の長辺に沿うように固定されており、その二つの末端は、袋1の外部にある。これらの末端には排出口6が設けられている。排出管4は、長辺と短辺の交わる二つの角部近傍で、注入管3と繋がり、これにより、排出管4は注入管3と一体化している。注入管3及び排出管4の袋1内部に位置する部分には、複数の小孔7が等間隔で設けられている(注入管3の一部と排出管4に設けられた小孔は、図に示されていない。)。なお、図2において、管の内部で注入管3と排出管4が繋がっていない方が、両管内の液体が混ざり合うことがなく好ましい。 Another example of the biological sample storage container of the present invention will be described with reference to FIG. 2. This biological sample storage container, like the container shown in FIG. 1, also consists of a rectangular bag 1, an injection tube 3, and an exhaust tube 4, but the injection tube 3 and the exhaust tube 4 are integrated. Like the container shown in FIG. 1, an opening 2 that can be opened and closed by a zipper or the like is provided on one short side of the bag 1. The injection tube 3 consists of a part fixed along one long side of the bag 1 and a part fixed along the two short sides, and the part fixed along the two short sides branches off from the part fixed along one long side near the two corners where the long side and the short side intersect. The two ends of the part fixed along the long side of the injection tube 3 are outside the bag 1, and injection ports 5 are provided at these ends. The exhaust tube 4 is fixed along the other long side of the bag 1, and its two ends are outside the bag 1. These ends are provided with exhaust ports 6. The discharge pipe 4 is connected to the injection pipe 3 near the two corners where the long and short sides intersect, and thus the discharge pipe 4 is integrated with the injection pipe 3. The portions of the injection pipe 3 and the discharge pipe 4 located inside the bag 1 have a plurality of small holes 7 at equal intervals (parts of the injection pipe 3 and the small holes in the discharge pipe 4 are not shown in the figure). In addition, in FIG. 2, it is preferable that the injection pipe 3 and the discharge pipe 4 are not connected inside the pipes, so that the liquids in both pipes do not mix.
この生体試料保存容器に平衡液とガラス化液の順次注入することにより、図1に示した容器と同様に、生体試料を平衡液とガラス化液へ順次浸漬することができる。但し、この容器では、注入管3の長辺に沿うように固定されている部分から排出管4への液体の流れのほかに、注入管3の短辺に沿うように固定されている部分から排出管4への液体の流れも生じることから、注入する液を平衡液からガラス化液に切り替えた際、袋1の内部に存在した平衡液をより速やかに排出し、ガラス化液に置き換えることができる。 By sequentially injecting the equilibrium liquid and vitrification liquid into this biological sample storage container, the biological sample can be sequentially immersed in the equilibrium liquid and vitrification liquid, as in the container shown in Figure 1. However, in this container, in addition to the flow of liquid from the part fixed along the long side of the injection tube 3 to the discharge tube 4, there is also a flow of liquid from the part fixed along the short side of the injection tube 3 to the discharge tube 4, so when the liquid to be injected is switched from the equilibrium liquid to the vitrification liquid, the equilibrium liquid present inside the bag 1 can be more quickly discharged and replaced with the vitrification liquid.
〔2〕凍結方法
本発明の生体試料の凍結方法は、以下に説明する工程(1)~(4)を含むことを特徴とするものである。工程(1)、工程(2)、工程(3)、工程(4)は、この順序で行う。工程(2)及び工程(3)は、複数回行ってもよい。
[2] Freezing method The freezing method of a biological sample of the present invention is characterized by including the steps (1) to (4) described below. Steps (1), (2), (3), and (4) are carried out in this order. Steps (2) and (3) may be carried out multiple times.
工程(1)では、上記の生体試料保存容器の容器本体に、生体試料を収容する。 In step (1), a biological sample is placed in the container body of the biological sample storage container.
生体試料の収容は、容器に応じて行うことができる。例えば、容器にジッパーなどにより開閉可能な開口部が設けられている場合には、その開口部から生体試料を収容することができる。 The biological sample can be stored in a container according to the type of container. For example, if the container has an opening that can be opened and closed using a zipper or the like, the biological sample can be stored through that opening.
工程(2)では、平衡液を、注入部材から容器本体へ注入し、生体試料と接触させた後、排出部材から排出する。 In step (2), the equilibrium liquid is injected into the container body through the injection member, brought into contact with the biological sample, and then discharged through the discharge member.
使用する平衡液は、公知のガラス化凍結法(例えば、M. Maehara et al., BMC Biotechnology 13(58), 2013)において使用されているものと同様のものでよい。例えば、生体試料を培養していた培地に、エチレングリコール及びジメチルスルホキシドを加えたものを平衡液として使用することができる。平衡液中に含まれるエチレングリコールの濃度は、1~20重量%とすることができ、好ましくは、5~15重量%とすることができる。平衡液中に含まれるジメチルスルホキシドの濃度は、1~20重量%とすることができ、好ましくは、5~15重量%とすることができる。エチレングリコールやジメチルスルホキシドを加える培地は、生体試料に応じて適宜選択することができる。培地の具体例としては、DMEM培地、RPMI1640培地、TCM199培地を挙げることができる。 The equilibration solution used may be the same as that used in known vitrification freezing methods (e.g., M. Maehara et al., BMC Biotechnology 13(58), 2013). For example, a medium in which a biological sample has been cultured may be added with ethylene glycol and dimethyl sulfoxide to be used as the equilibration solution. The concentration of ethylene glycol contained in the equilibration solution may be 1 to 20% by weight, preferably 5 to 15% by weight. The concentration of dimethyl sulfoxide contained in the equilibration solution may be 1 to 20% by weight, preferably 5 to 15% by weight. The medium to which ethylene glycol and dimethyl sulfoxide are added may be appropriately selected depending on the biological sample. Specific examples of the medium include DMEM medium, RPMI1640 medium, and TCM199 medium.
平衡液の温度は、公知のガラス化凍結法において使用されているものと同様のものでよく、例えば、0~30℃とすることができる。 The temperature of the equilibrium liquid may be similar to that used in known vitrification freezing methods, and may be, for example, 0 to 30°C.
平衡液を生体試料と接触させる時間は、公知のガラス化凍結法における平衡液への浸漬時間と同様の時間でよく、例えば、1~30分とすることができる。 The time for which the equilibrium solution is in contact with the biological sample may be the same as the time for immersion in the equilibrium solution in known vitrification freezing methods, and may be, for example, 1 to 30 minutes.
工程(3)では、ガラス化液を、注入部材から容器本体へ注入し、生体試料と接触させた後、容器内の液体を排出部材から排出する。 In step (3), the vitrification liquid is injected into the container body through the injection member, brought into contact with the biological sample, and then the liquid in the container is discharged through the discharge member.
使用するガラス化液は、公知のガラス化凍結法において使用されているものと同様のものでよい。例えば、生体試料を培養していた培地に、エチレングリコール、ジメチルスルホキシド、カルボキシル化ポリリジン、及びスクロースを加えたものをガラス化液として使用することができる。ガラス化液中に含まれるエチレングリコールの濃度は、10~25重量%とすることができ、好ましくは、15~20重量%とすることができる。ガラス化液中に含まれるジメチルスルホキシドの濃度は、10~25重量%とすることができ、好ましくは、10~20重量%とすることができる。ガラス化液中に含まれるカルボキシル化ポリリジンの濃度は、1~15重量%とすることができ、好ましくは、5~10重量%とすることができる。ガラス化液中に含まれるスクロースの濃度は、0.1~2Mとすることができ、好ましくは、0.5~1Mとすることができる。 The vitrification liquid used may be the same as that used in known vitrification freezing methods. For example, a medium in which a biological sample has been cultured may be added with ethylene glycol, dimethyl sulfoxide, carboxylated polylysine, and sucrose to be used as the vitrification liquid. The concentration of ethylene glycol contained in the vitrification liquid may be 10 to 25% by weight, and preferably 15 to 20% by weight. The concentration of dimethyl sulfoxide contained in the vitrification liquid may be 10 to 25% by weight, and preferably 10 to 20% by weight. The concentration of carboxylated polylysine contained in the vitrification liquid may be 1 to 15% by weight, and preferably 5 to 10% by weight. The concentration of sucrose contained in the vitrification liquid may be 0.1 to 2M, and preferably 0.5 to 1M.
ガラス化液の温度は、公知のガラス化凍結法において使用されているものと同様のものでよく、例えば、0~37℃とすることができる。 The temperature of the vitrification liquid may be similar to that used in known vitrification freezing methods, and may be, for example, 0 to 37°C.
ガラス化液を生体試料と接触させる時間は、公知のガラス化凍結法におけるガラス化液への浸漬時間と同様の時間でよく、例えば、1~30分とすることができる。 The time for which the vitrification liquid is brought into contact with the biological sample may be the same as the time for immersion in the vitrification liquid in known vitrification freezing methods, and may be, for example, 1 to 30 minutes.
工程(4)では、生体試料保存容器を冷却し、生体試料を凍結させる。 In step (4), the biological sample storage container is cooled to freeze the biological sample.
生体試料を凍結させる方法は、公知のガラス化凍結法において使用されているいずれの方法でもよいが、M. Maehara et al., BMC Biotechnology 13(58), 2013に記載されている方法に従い、液体窒素気相中で生体試料を凍結させることが好ましい。 The method for freezing the biological sample may be any method used in known vitrification freezing methods, but it is preferable to freeze the biological sample in the liquid nitrogen vapor phase according to the method described in M. Maehara et al., BMC Biotechnology 13(58), 2013.
〔3〕融解方法
本発明の凍結生体試料の融解方法は、以下に説明する工程(1)~(4)を含むことを含むことを特徴とするものである。工程(1)、工程(2)、工程(3)、工程(4)は、この順序で行う。工程(2)、工程(3)、及び工程(4)は、複数回行ってもよい。
[3] Thawing method The method for thawing a frozen biological sample of the present invention is characterized by including the steps (1) to (4) described below. Steps (1), (2), (3), and (4) are carried out in this order. Steps (2), (3), and (4) may be carried out multiple times.
工程(1)では、凍結した生体試料が容器本体に収容されている上記の生体試料保存容器を、加温する。 In step (1), the biological sample storage container in which the frozen biological sample is housed is heated.
加温時の温度及び加温時間は、公知のガラス化凍結後の融解法(例えば、M. Maehara et al., BMC Biotechnology 13(58), 2013)において使用されているものと同様のものでよく、例えば、20~45℃で1~60秒とすることができる。 The temperature and time for heating may be similar to those used in known thawing methods after vitrification freezing (e.g., M. Maehara et al., BMC Biotechnology 13(58), 2013), and may be, for example, 20 to 45°C for 1 to 60 seconds.
工程(2)では、融解液を、注入部材から容器本体へ注入し、生体試料と接触させた後、容器内の液体を排出部材から排出する。 In step (2), the melting liquid is injected into the container body through the injection member and brought into contact with the biological sample, after which the liquid in the container is discharged through the discharge member.
使用する融解液は、公知のガラス化凍結後の融解法において使用されているものと同様のものでよい。例えば、生体試料を培養していた培地に、スクロースを加えたものを融解液として使用することができる。融解液中に含まれるスクロースの濃度は、0.1~2Mとすることができ、好ましくは、0.3~1Mとすることができる。 The melting liquid used may be the same as that used in known methods for melting after vitrification freezing. For example, a medium in which a biological sample has been cultured, to which sucrose has been added, may be used as the melting liquid. The concentration of sucrose contained in the melting liquid may be 0.1 to 2 M, preferably 0.3 to 1 M.
融解液の温度は、公知のガラス化凍結後の融解法において使用されているものと同様のものでよく、例えば、25~37℃とすることができる。 The temperature of the melting liquid may be similar to that used in known methods of melting after vitrification freezing, and may be, for example, 25 to 37°C.
融解液を生体試料と接触させる時間は、公知のガラス化凍結後の融解法における融解液への浸漬時間と同様の時間でよく、例えば、0.5~3分とすることができる。 The time for which the thawing liquid is in contact with the biological sample may be the same as the time for immersion in the thawing liquid in known thawing methods after vitrification freezing, and may be, for example, 0.5 to 3 minutes.
工程(3)では、希釈液を、注入部材から容器本体へ注入し、生体試料と接触させた後、容器内の液体を排出部材から排出する。 In step (3), the diluent is injected into the container body through the injection member and brought into contact with the biological sample, after which the liquid in the container is discharged through the discharge member.
使用する希釈液は、公知のガラス化凍結後の融解法において使用されているものと同様のものでよい。例えば、生体試料を培養していた培地に、スクロースを加えたものを希釈液として使用することができる。希釈液中に含まれるスクロースの濃度は、0.1~2Mとすることができ、好ましくは、0.3~1Mとすることができる。 The diluent used may be the same as that used in known methods for thawing after vitrification freezing. For example, a medium in which a biological sample has been cultured, to which sucrose has been added, may be used as the diluent. The concentration of sucrose contained in the diluent may be 0.1 to 2 M, preferably 0.3 to 1 M.
希釈液の温度は、公知のガラス化凍結後の融解法において使用されているものと同様のものでよく、例えば、20~37℃とすることができる。 The temperature of the dilution solution may be similar to that used in known thawing methods after vitrification freezing, and may be, for example, 20 to 37°C.
希釈液を生体試料と接触させる時間は、公知のガラス化凍結後の融解法における希釈液への浸漬時間と同様の時間でよく、例えば、1~10分とすることができる。 The time for which the diluent is brought into contact with the biological sample may be the same as the time for immersion in the diluent in the known thawing method after vitrification freezing, and may be, for example, 1 to 10 minutes.
工程(4)では、洗浄液を、注入部材から容器本体へ注入し、生体試料と接触させた後、容器内の液体を排出部材から排出する。 In step (4), the cleaning liquid is injected into the container body through the injection member and brought into contact with the biological sample, and then the liquid in the container is discharged through the discharge member.
使用する洗浄液は、公知のガラス化凍結後の融解法において使用されているものと同様のものでよい。例えば、生体試料を培養していた培地を洗浄液として使用することができる。 The washing solution used may be the same as that used in known thawing methods after vitrification freezing. For example, the culture medium in which the biological sample was cultured may be used as the washing solution.
洗浄液の温度は、公知のガラス化凍結後の融解法において使用されているものと同様のものでよく、例えば、20~37℃とすることができる。 The temperature of the washing solution may be similar to that used in known thawing methods after vitrification freezing, and may be, for example, 20 to 37°C.
洗浄液を生体試料と接触させる時間は、公知のガラス化凍結後の融解法における希釈液への浸漬時間と同様の時間でよく、例えば、1~10分とすることができる。 The time for which the washing solution is in contact with the biological sample may be the same as the time for immersion in a diluent in the known thawing method after vitrification freezing, and may be, for example, 1 to 10 minutes.
〔4〕板状のゲルの凍結及び融解方法
細胞やスフェロイドのような生体試料をゲルに包埋し、ガラス化凍結する方法は、以前から知られていた。しかし、このような方法において凍結対象となるゲルは非常に小さなものであり、上記の板状のゲルのような大きなゲルをガラス化凍結する方法は知られていなかった。従って、このような板状のゲルを、上記の生体試料保存容器に収容せずに、ガラス化凍結する方法、及びそれを融解する方法は、新規な方法であり、本発明はこのような方法も含む。具体的には、上記の板状のゲルを平衡液及びガラス化液に順次浸漬した後、ガラス化凍結する方法、及びガラス化凍結した板状のゲルを加温し、融解液、希釈液、及び洗浄液に順次浸漬する方法も、本発明に含まれる。
[4] Method of freezing and melting a plate-shaped gel A method of embedding a biological sample such as a cell or a spheroid in a gel and vitrifying and freezing it has been known for some time. However, the gel to be frozen in this method is very small, and a method of vitrifying and freezing a large gel such as the plate-shaped gel described above has not been known. Therefore, a method of vitrifying and freezing such a plate-shaped gel without storing it in the biological sample storage container described above, and a method of melting it are novel methods, and the present invention also includes such methods. Specifically, the present invention also includes a method of immersing the plate-shaped gel in an equilibrium solution and a vitrification solution in sequence, and then vitrifying and freezing it, and a method of warming the vitrified and frozen plate-shaped gel and immersing it in a melting solution, a dilution solution, and a washing solution in sequence.
次に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
〔実験方法〕
(1)細胞シートの作製
日本白色種ウサギ膝軟骨由来初代培養細胞(コスモバイオ社)を、温度応答性培養皿(アップセル、CellSeed社)に播種し、増殖培地(20%FBS含有DMEM/F12培地)中で、37℃、5%CO2下で培養した。細胞がコンフルエンスに達したときに、増殖培地を分化培地(10%FBS及び100μM L-アスコルビン酸含有RMI1640培地)に交換し、更に培養を継続した。
[Experimental Method]
(1) Preparation of cell sheets Primary cultured cells derived from knee cartilage of Japanese white rabbits (Cosmo Bio) were seeded on a temperature-responsive culture dish (Upcell, CellSeed) and cultured in a proliferation medium (DMEM/F12 medium containing 20% FBS) at 37°C under 5 % CO2. When the cells reached confluence, the proliferation medium was replaced with a differentiation medium (RMI1640 medium containing 10% FBS and 100 μM L-ascorbic acid), and the culture was continued.
播種から2週間で単層の細胞シートが形成されたので、それらを重ね合わせ2層化し、更に1週間培養を行った。 Two weeks after seeding, a single layer of cell sheets was formed, which were then stacked to form a double layer and cultured for another week.
(2)細胞シート保存用袋の作製
ポリエチレン製のジッパー付袋(110×85mm、膜厚0.063-0.064mm)に、2本のチューブ(テフロン製、内径1.7mm)を、一端が袋の外に突き出るように挿入した。挿入したチューブは、袋の長辺に沿うようにヒートシールによって固定した。チューブの袋内に挿入されている部分には、内径0.6~0.8mmの小孔を、5~10mm間隔で設けた。この細胞シート保存用袋の外観を図3に示す。
(2) Preparation of cell sheet storage bag Two tubes (made of Teflon, inner diameter 1.7 mm) were inserted into a polyethylene zippered bag (110 x 85 mm, film thickness 0.063-0.064 mm) with one end protruding outside the bag. The inserted tubes were fixed by heat sealing along the long side of the bag. Small holes with inner diameters of 0.6-0.8 mm were made at intervals of 5-10 mm in the parts of the tubes inserted into the bag. The appearance of this cell sheet storage bag is shown in Figure 3.
(3)細胞シートの凍結及び融解
上記の保存用袋のジッパーを開け、そこから上記の細胞シートを保存用袋の内部に入れた。細胞シートは、2枚のナイロンメッシュ(50×50mm、糸径95μm、目開き140μm)に挟み、これらによって保護された状態で収容した。
(3) Freezing and thawing of cell sheet The zipper of the storage bag was opened, and the cell sheet was placed inside the storage bag. The cell sheet was sandwiched between two nylon meshes (50 × 50 mm, thread diameter 95 μm, mesh size 140 μm) and stored in a protected state.
保存用袋を振とう器上に置き、保存用袋に固定した一方のチューブ(以下、このチューブを「注入管」という)から平衡液(10%エチレングルコール、10%DMSO、及び20%ウシ血清を含むTCM199溶液、室温)10mLを約30秒かけて注入し、保存用袋に固定したもう一方のチューブ(以下、このチューブを「排出管」という)から約30秒かけて排出し、この注入開始から排出終了までの工程を約10分間かけて行った。次に、同じ工程を繰り返した。次に、注入管からガラス化液(20%エチレングルコール、20%DMSO、10%カルボキシル化ポリリジン、0.5Mスクロース、及び20%ウシ血清を含むTCM199溶液、氷温)10mLを約30秒かけて注入し、約30秒かけて排出管から排出し、この注入開始から排出終了までの工程を約7分間かけて行った。次に、同じ工程を繰り返した。その後、保存用袋を液体窒素気相(約-150℃)中に暴露し、保存用袋ごと細胞シートをガラス化凍結した。 The storage bag was placed on a shaker, and 10 mL of equilibration solution (TCM199 solution containing 10% ethylene glycol, 10% DMSO, and 20% bovine serum, at room temperature) was injected from one tube (hereinafter referred to as the "injection tube") fixed to the storage bag over a period of about 30 seconds, and discharged from the other tube (hereinafter referred to as the "discharge tube") fixed to the storage bag over a period of about 30 seconds. This process from the start of injection to the end of discharge was carried out over a period of about 10 minutes. Next, the same process was repeated. Next, 10 mL of vitrification solution (TCM199 solution containing 20% ethylene glycol, 20% DMSO, 10% carboxylated polylysine, 0.5 M sucrose, and 20% bovine serum, at ice temperature) was injected from the injection tube over a period of about 30 seconds, and discharged from the discharge tube over a period of about 30 seconds. This process from the start of injection to the end of discharge was carried out over a period of about 7 minutes. Next, the same process was repeated. The storage bag was then exposed to liquid nitrogen vapor (approximately -150°C), and the cell sheet was vitrified and frozen together with the storage bag.
保存用袋を加温板(45℃)上に置くとともに保存用袋の上に加温パック(38℃)を載せ、細胞シートを急速に融解させた。保存用袋を再び振とう器上に置き、注入管から融解液(1Mスクロース、及び20%ウシ血清を含むTCM199溶液、室温)10mLを約30秒かけて注入し、約30秒かけて排出管から排出し、この注入開始から排出終了までの工程を約1分間かけて行った。同様に希釈液(0.5Mスクロース、及び20%ウシ血清を含むTCM199溶液、室温)10mLを約30秒かけて注入し、約30秒かけて排出管から排出し、この注入開始から排出終了までの工程を約3分間かけて行った。その後、洗浄液(20%ウシ血清を含むTCM199溶液、室温)10mLを約30秒かけて注入し、約30秒かけて排出管から排出し、この注入開始から排出終了までの工程を約5分間かけて行った。次に、同じ工程を繰り返した。 The storage bag was placed on a heating plate (45°C) and a heating pack (38°C) was placed on top of the storage bag to rapidly thaw the cell sheet. The storage bag was placed on the shaker again, and 10 mL of thawing solution (TCM199 solution containing 1 M sucrose and 20% bovine serum, at room temperature) was injected from the injection tube over approximately 30 seconds and discharged from the discharge tube over approximately 30 seconds. This process from the start of injection to the end of discharge took approximately 1 minute. Similarly, 10 mL of dilution solution (TCM199 solution containing 0.5 M sucrose and 20% bovine serum, at room temperature) was injected over approximately 30 seconds and discharged from the discharge tube over approximately 30 seconds. This process from the start of injection to the end of discharge took approximately 3 minutes. After that, 10 mL of cleaning solution (TCM199 solution containing 20% bovine serum, room temperature) was injected over approximately 30 seconds and discharged from the discharge tube over approximately 30 seconds. This process from the start of injection to the end of discharge took approximately 5 minutes. Next, the same process was repeated.
〔実験結果〕
(1)ガラス化凍結及び融解後の細胞シートの評価
細胞シートの評価を、以下の回収率及び細胞生存率の二つの観点で行った。
回収率:ガラス化凍結後の細胞シートの形状(破損の有無)を確認し、破損がなく回収できたシートの割合を算出した。
細胞生存率:コラゲナーゼtype II処理により細胞を分散させ、細胞の生存性をトリパンブルー染色により判定した。
また、比較対象として、ガラス化凍結及び融解処理を行わない細胞シート(非ガラス化区)を用いた。
[Experimental Results]
(1) Evaluation of cell sheets after vitrification, freezing and thawing The cell sheets were evaluated from the following two perspectives: recovery rate and cell viability.
Recovery rate: The shape of the cell sheet after vitrification (presence or absence of damage) was confirmed, and the percentage of sheets that could be recovered without damage was calculated.
Cell viability: Cells were dispersed by collagenase type II treatment, and cell viability was determined by trypan blue staining.
As a comparison, a cell sheet that was not subjected to vitrification freezing and thawing treatment (non-vitrified group) was used.
結果を下表に示す。また、ガラス化凍結及び融解後の細胞シート(ガラス化及び融解区))並びに非ガラス化区の形態写真を図4に示す。 The results are shown in the table below. Figure 4 shows morphological photographs of the cell sheets after vitrification, freezing and thawing (vitrified and thawed areas) and the non-vitrified area.
上記の保存用袋内でガラス化凍結及び融解処理を行った細胞シートの形態及び細胞生存率は、これらの処理を行わなかった細胞シートと同等であり、保存容器への注入と排出を繰り返すことによって必要な液置換が達成されていることがわかった。 The morphology and cell viability of the cell sheets that had been subjected to vitrification freezing and thawing treatments in the above-mentioned storage bag were equivalent to those of cell sheets that had not been subjected to these treatments, and it was found that the necessary liquid replacement was achieved by repeatedly injecting and discharging the cells into the storage container.
(2)液置換効率
平衡液、ガラス化液、融解液、希釈液、洗浄液を、この順に保存容器に注入し、灌流又は洗浄後の平衡液、ガラス化液、洗浄液をそれぞれ回収した。注入前の液体を原液、回収後の液体を回収液とし、それぞれの原液及び回収液の浸透圧を測定し、液の交換が正常に行われているかどうかを調べた。結果を下表に示す。
なお、原液及び回収液の浸透圧は凝固点降下浸透圧計(Osmomat030)を用い、必要に応じてMQで希釈することにより測定した。
(2) Fluid replacement efficiency The equilibrium fluid, vitrification fluid, melting fluid, dilution fluid, and washing fluid were injected into a storage container in that order, and the equilibrium fluid, vitrification fluid, and washing fluid were collected after perfusion or washing. The fluid before injection was called the original fluid, and the fluid after collection was called the collected fluid. The osmotic pressure of each original fluid and collected fluid was measured to check whether the fluid replacement was normal. The results are shown in the table below.
The osmotic pressure of the original solution and the recovered solution was measured using a freezing point depression osmometer (Osmomat030) by diluting with MQ as necessary.
平衡液、ガラス化液及び洗浄液の回収液の浸透圧は、原液の浸透圧と近似した値であり、その前に使用した液(細胞シート培養液、平衡液及びガラス化液)の浸透圧とは全く異なる値であった。このことから、液交換はほぼ完全に行われていることが分かった。 The osmotic pressure of the recovered equilibration solution, vitrification solution and washing solution was close to that of the original solution, and was completely different from the osmotic pressure of the solutions used previously (cell sheet culture solution, equilibration solution and vitrification solution). This demonstrated that the solution exchange had been almost completely carried out.
本発明の容器は、細胞シートなどの生体試料の保存に使用できるので、本発明は、このような生体試料を取り扱う産業分野に利用可能である。 The container of the present invention can be used to store biological samples such as cell sheets, and therefore the present invention can be used in industrial fields that handle such biological samples.
1:袋
2:開口部
3:注入管
4:排出管
5:注入口
6:排出口
7:小孔
1: Bag 2: Opening 3: Inlet pipe 4: Outlet pipe 5: Inlet 6: Outlet 7: Small hole
Claims (4)
(1)生体試料が包埋されている板状のゲルであって、メッシュで支持されているゲルを、平衡液に浸漬する工程、
(2)工程(1)の後、前記ゲルをガラス化液に浸漬する工程、
(3)工程(2)の後、前記ゲルを冷却し、生体試料を凍結させる工程、
であって、
生体試料がスフェロイド、組織、臓器、受精卵、胚、又はこれらの切片であり、
ゲルが、略長方形であり、厚さが0.5~5mm、長辺が10~200mm、短辺が5~150mmであることを特徴とする、前記方法。 A method for freezing a biological sample, comprising the following steps (1) to (3):
(1) a step of immersing a gel plate having a biological sample embedded therein and supported by a mesh in an equilibrium solution;
(2) after step (1), immersing the gel in a vitrification liquid;
(3) after step (2), cooling the gel and freezing the biological sample;
And,
The biological sample is a spheroid, a tissue, an organ, a fertilized egg, an embryo, or a slice thereof;
The above method, wherein the gel is approximately rectangular, has a thickness of 0.5 to 5 mm, a long side of 10 to 200 mm, and a short side of 5 to 150 mm.
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