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JP7800918B2 - Method for producing culture supernatant - Google Patents
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JP7800918B2 - Method for producing culture supernatant - Google Patents

Method for producing culture supernatant

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JP7800918B2 JP2023086187A JP2023086187A JP7800918B2 JP 7800918 B2 JP7800918 B2 JP 7800918B2 JP 2023086187 A JP2023086187 A JP 2023086187A JP 2023086187 A JP2023086187 A JP 2023086187A JP 7800918 B2 JP7800918 B2 JP 7800918B2
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Description

本発明は、幹細胞の培養上清液を製造する製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing stem cell culture supernatant.

間葉系幹細胞を使った医療においては、幹細胞自体が治療効果をもたらすだけでなく、幹細胞が分泌するサイトカインやエクソソーム等の種々の生理活性物質が治療効果に大きく寄与していることが分かっている。間葉系幹細胞を人工的に培養すると、培養液中に細胞からこれらのサイトカイン等が放出されることから、間葉系幹細胞を除去した培養液を培養上清液として回収し有効利用することができる。 In medical treatments using mesenchymal stem cells, it is known that not only do the stem cells themselves bring about therapeutic effects, but various physiologically active substances secreted by the stem cells, such as cytokines and exosomes, also contribute significantly to the therapeutic effect. When mesenchymal stem cells are artificially cultured, these cytokines and other substances are released from the cells into the culture medium, and the culture medium from which the mesenchymal stem cells have been removed can be recovered and effectively utilized as culture supernatant.

特許文献1には、透過性膜中空糸の内表面に播種した間葉系幹細胞に培養液を供給する工程と、間葉系幹細胞に培養液を接触させて間葉系幹細胞を培養する工程と、間葉系幹細胞が分泌した成分を含む培養液を回収する工程を含む培養上清液の製造方法が開示されている。特許文献1の発明は、培養上清液を簡便に作製することができる。 Patent Document 1 discloses a method for producing a culture supernatant, which includes the steps of supplying a culture medium to mesenchymal stem cells seeded on the inner surface of a permeable membrane hollow fiber, bringing the mesenchymal stem cells into contact with the culture medium to culture the mesenchymal stem cells, and recovering the culture medium containing components secreted by the mesenchymal stem cells. The invention of Patent Document 1 makes it possible to easily produce a culture supernatant.

特許6958350号公報Patent No. 6958350

しかし、特許文献1の発明は、作製される培養上清が少ないという問題がある。
そこで本発明は、間葉系幹細胞を使って、有効成分を高濃度に含む培養上清液を大量に作製する、培養上清液の製造方法を提供することを目的とする。
However, the invention of Patent Document 1 has a problem in that the amount of culture supernatant produced is small.
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a culture supernatant containing a high concentration of an active ingredient in large quantities using mesenchymal stem cells.

本実施形態は、間葉系幹細胞を培養した培養液から間葉系幹細胞を除去した培養上清液の製造方法である。その製造方法は、(a)担体、間葉系幹細胞、及び血清を含む培養液を培養槽に供給する工程と、(b)間葉系幹細胞を担体へ接着させる工程と、(c)血清を含む培養液を使って間葉系幹細胞を培養する工程と、(d)フィルタ内に担体に接着した間葉系幹細胞を残し、血清を含む培養液を除去する工程と、(e)培養槽、担体に接着した間葉系幹細、及びフィルタを洗浄する工程と、(f)血清を含まない上清液用の培養液を培養槽に供給する工程と、(g)血清を含まない上清液用の培養液を使って間葉系幹細胞を培養する工程と、(h)フィルタ内に担体に接着した間葉系幹細胞を残し、血清を含まない上清液用の培養液を回収する工程と、を備える。 This embodiment is a method for producing a culture supernatant obtained by removing mesenchymal stem cells from a culture medium in which mesenchymal stem cells have been cultured, comprising the steps of (a) supplying a culture medium containing carriers, mesenchymal stem cells, and serum to a culture vessel, (b) adhering the mesenchymal stem cells to the carriers, (c) culturing the mesenchymal stem cells in the serum-containing culture medium , (d) leaving the mesenchymal stem cells adhered to the carriers in a filter and removing the serum-containing culture medium , (e) washing the culture vessel, the mesenchymal stem cells adhered to the carriers, and the filter, (f) supplying a serum-free culture medium for the supernatant to the culture vessel, (g) culturing the mesenchymal stem cells in the serum-free culture medium for the supernatant, and (h) leaving the mesenchymal stem cells adhered to the carriers in the filter and recovering the serum-free culture medium for the supernatant .

(b)工程は、担体が血清を含む培養液中に浮遊するように血清を含む培養液を攪拌する第一期間と、攪拌を止める第二期間とを有してもよい。
また(c)工程は、担体が血清を含む培養液中に浮遊するように血清を含む培養液が攪拌されてもよい。
また(g)工程は、担体が血清を含まない上清液用の培養液中に浮遊するように血清を含まない上清液用の培養液が攪拌されてもよい。
The step (b) may include a first period during which the serum-containing culture medium is stirred so that the carriers are suspended in the serum-containing culture medium , and a second period during which stirring is stopped.
In addition, in the step (c), the serum-containing culture medium may be stirred so that the carriers are suspended in the serum-containing culture medium.
In addition, in the step (g), the serum-free culture medium for the supernatant may be stirred so that the carriers are suspended in the serum-free culture medium for the supernatant .

フィルタのメッシュサイズが、70メッシュから400メッシュであることが好ましい。
(a)工程から(e)工程後に、(f)工程から(h)工程が連続して繰り返されることが好ましい。
また(f)工程から(h)工程が2回から4回連続して繰り返されても良い。
The mesh size of the filter is preferably between 70 mesh and 400 mesh.
It is preferable that steps (a) to (e) are followed by steps (f) to (h) being repeated consecutively.
Furthermore, steps (f) to (h) may be repeated two to four times in succession.

回収した血清を含まない上清液用の培養液に、サイトカイン及びエクソソームの少なくとも一方が所定値よりも少ない場合に、前記培養槽に血清を含む培養液を供給し、(c)工程、(d)工程及び(e)工程が一度だけ行われ、
回収した血清を含まない上清液用の培養液に、サイトカイン及びエクソソームの少なくとも一方が所定値よりも多い場合に、(f)工程から(h)工程が連続して繰り返されても良い。
When at least one of cytokines and exosomes is less than a predetermined value in the collected serum-free culture medium for the supernatant, a serum-containing culture medium is supplied to the culture tank, and steps (c), (d) , and (e) are carried out only once;
If the collected serum-free culture medium contains more than a predetermined amount of cytokines and/or exosomes, steps (f) to (h) may be repeated continuously.

間葉系幹細胞が不死化された幹細胞であることが好ましく、さらに不死化された幹細胞が乳歯歯髄幹細胞であることが好ましい。 It is preferable that the mesenchymal stem cells are immortalized stem cells, and it is even more preferable that the immortalized stem cells are deciduous tooth pulp stem cells.

本実施形態は、間葉系幹細胞を培養した培養液から間葉系幹細胞を除去した培養上清液の製造方法である。そして培養上清液の製造方法は、(p)血清を含む培養液を使って担体に接着された間葉系幹細胞を培養槽内で培養し、その後培養槽内に配置されたフィルタ内に担体に接着した間葉系幹細胞を残し、血清を含む培養液を除去する工程と、(q)(p)工程後、培養槽、担体に接着した間葉系幹細、及びフィルタを洗浄する工程と、(r)(q)工程後、血清を含まない上清液用の培養液を培養槽に供給し、血清を含まない上清液用の培養液を使って間葉系幹細胞を培養した後、フィルタ内に担体に接着した間葉系幹細胞を残し、血清を含まない上清液用の培養液を回収する工程と、を備える。 This embodiment is a method for producing a culture supernatant obtained by removing mesenchymal stem cells from a culture medium in which mesenchymal stem cells have been cultured. The method for producing the culture supernatant comprises the steps of: (p) culturing mesenchymal stem cells adhered to a carrier in a culture vessel using a serum-containing culture medium , then leaving the mesenchymal stem cells adhered to the carrier in a filter placed in the culture vessel, and removing the serum-containing culture medium ; (q) after step (p), washing the culture vessel, the mesenchymal stem cells adhered to the carrier, and the filter; and (r) after step (q), supplying a serum-free culture medium for the supernatant to the culture vessel and culturing the mesenchymal stem cells using the serum-free culture medium for the supernatant , then leaving the mesenchymal stem cells adhered to the carrier in the filter, and recovering the serum-free culture medium for the supernatant .

(p)工程及び(q)工程が一度だけ行われ、その後、(r)工程が2回から4回連続して繰り返され、再び、(p)工程及び(q)工程が一度だけ行われ、その後、(r)工程が2回から4回連続して繰り返されてもよい。 Steps (p) and (q) may be performed once, followed by repeating step (r) two to four times in succession, and then steps (p) and (q) may be performed once again, followed by repeating step (r) two to four times in succession.

培養槽の容量が5l(リットル)から20l(リットル)であり、フィルタのメッシュサイズが、70メッシュから400メッシュであることが好ましい。また間葉系幹細胞が不死化された幹細胞であることが好ましい。 It is preferable that the capacity of the culture vessel be 5 to 20 liters, and the mesh size of the filter be 70 to 400 mesh. It is also preferable that the mesenchymal stem cells are immortalized stem cells.

本発明の培養上清液の製造方法によれば、有効成分を高濃度に含む培養上清液を大量に連続して提供することができる。 The method for producing culture supernatant of the present invention makes it possible to continuously provide large amounts of culture supernatant containing active ingredients at high concentrations.

フィルター30が装着されていない状態の培養容器100の一例を示した概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a culture vessel 100 in a state where a filter 30 is not attached. (A)はフィルター30の斜視図であり、(B)は担体40の斜視図である。1A is a perspective view of the filter 30, and FIG. 1B is a perspective view of the carrier 40. FIG. 培養上清液の製造方法の一例を示したフローチャートである。1 is a flowchart showing an example of a method for producing a culture supernatant. (A)は培養容器100に培養液が満たされている状態を示した概念図であり、(B)は培養容器100から培養液がほとんど排出された状態を示した概念図である。1A is a conceptual diagram showing a state in which the culture vessel 100 is filled with culture medium, and FIG. 1B is a conceptual diagram showing a state in which most of the culture medium has been discharged from the culture vessel 100. FIG.

<培養の対象となる幹細胞>
本実施形態の幹細胞としては、特に限定されるものではないが、骨髄間葉系幹細胞、あるいは脂肪組織由来間葉系幹細胞が好適である。動物種も特に限定されず、ヒト、マウス、ラット等のいずれの動物由来のものも使用できる。また、細胞の種類も特に限定されず、例えば、線維芽細胞、内皮細胞、上皮細胞、神経細胞、幹細胞、白血球、骨細胞、筋肉細胞、脂肪細胞などであってよく、好ましくは線維芽細胞または内皮細胞であってよい。さらに好ましい幹細胞として、ヒト由来の歯髄幹細胞であり、特に乳歯歯髄幹細胞である。
<Stem cells to be cultured>
The stem cells of this embodiment are not particularly limited, but bone marrow mesenchymal stem cells or adipose tissue-derived mesenchymal stem cells are preferred. The animal species is also not particularly limited, and stem cells derived from any animal, such as humans, mice, or rats, can be used. The type of cell is also not particularly limited, and may be, for example, fibroblasts, endothelial cells, epithelial cells, nerve cells, stem cells, leukocytes, bone cells, muscle cells, or adipocytes, with fibroblasts or endothelial cells being preferred. More preferred stem cells are human-derived dental pulp stem cells, particularly deciduous dental pulp stem cells.

<間葉系幹細胞の不死化>
間葉系幹細胞の不死化方法は、例えば米国特許10494606B2に開示されている。この開示方法は、間葉系幹細胞を初期培養して得られた初代培養細胞に、hTERT、bmi-1、E6、及びE7という4種類の遺伝子を導入して、間葉系幹細胞を不死化させることが可能である。
また別の間葉系幹細胞の不死化方法として、不死化幹細胞に、米国特許6146888に開示されている。この開示方法は、SV40遺伝子をウィルスベクターにより導入して、間葉系幹細胞を不死化させることが可能である。別の間葉系幹細胞の不死化方法して、間葉系幹細胞にテロメラーゼ逆転換酵素(TERT)遺伝子を導入する方法などもあり、この方法で間葉系幹細胞を不死化させることが可能である。
<Immortalization of mesenchymal stem cells>
A method for immortalizing mesenchymal stem cells is disclosed, for example, in U.S. Patent No. 10,494,606 B2. This disclosed method makes it possible to immortalize mesenchymal stem cells by introducing four types of genes, namely hTERT, bmi-1, E6, and E7, into primary culture cells obtained by initial culture of mesenchymal stem cells.
Another method for immortalizing mesenchymal stem cells is disclosed in U.S. Patent 6,146,888. This disclosed method involves introducing the SV40 gene using a viral vector to immortalize mesenchymal stem cells. Another method for immortalizing mesenchymal stem cells is to introduce the telomerase reverse transactivation (TERT) gene into mesenchymal stem cells, which can also be used to immortalize mesenchymal stem cells.

<間葉系幹細胞の培養上清液>
本明細書において、間葉系幹細胞を培養して得られ、間葉系幹細胞を除去したものを培養上清液という。なお、安全性を高めるため、培養上清液は動物血清を含まないことが好ましい。培養上清液に対して、透析や溶媒置換などを利用して動物血清を無くすこともできる。
<Mesenchymal stem cell culture supernatant>
In this specification, the supernatant obtained by culturing mesenchymal stem cells and from which the mesenchymal stem cells have been removed is referred to as a culture supernatant. To enhance safety, the culture supernatant preferably does not contain animal serum. The culture supernatant can also be freed of animal serum by dialysis, solvent substitution, or the like.

培養上清液は、凍結または凍結乾燥されてもよいし、凍結乾燥した培養上清液を適切な溶媒に溶解されてもよい。凍結乾燥により良好な保存安定性が得られる。細胞培養上清液の凍結乾燥方法としては、タンパク質を含む液体の凍結乾燥に通常用いられている方法を適用することができる。 The culture supernatant may be frozen or lyophilized, or the lyophilized culture supernatant may be dissolved in an appropriate solvent. Lyophilization provides good storage stability. Lyophilization of cell culture supernatant can be achieved using methods commonly used for lyophilizing protein-containing liquids.

本実施形態の間葉系幹細胞の培養上清液は、特に乳歯歯髄幹細胞の培養上清液であることが好ましい。乳歯歯髄幹細胞は、増殖能力が高くその培養上清液にはサイトカインやエクソソーム等が多く含まれている。 In this embodiment, the mesenchymal stem cell culture supernatant is preferably a culture supernatant of deciduous dental pulp stem cells. Deciduous dental pulp stem cells have high proliferation capacity, and their culture supernatant contains large amounts of cytokines, exosomes, etc.

<培養液及びその調整>
本実施形態の培養上清液の製造方法に用いる培養液は、特に限定されない。例えば、DMEM、αMEM、IMDM、ハムF-12、RPMI-1640またはそれらの混合物などを基礎培養液として、ウシ胎児血清(FBS)などの血清、またはKSR(KnockOutTM Serum Replacement)などの血清代替物、グルコース、アミノ酸、ビタミン、抗生剤などを適宜添加した培養液でよい。
<Culture solution and its preparation>
The culture medium used in the method for producing a culture supernatant of this embodiment is not particularly limited, and may be, for example, a culture medium containing a basal culture medium such as DMEM, αMEM, IMDM, Ham's F-12, RPMI-1640, or a mixture thereof, to which serum such as fetal bovine serum (FBS) or a serum substitute such as KSR (KnockOut™ Serum Replacement), glucose, amino acids, vitamins, antibiotics, or the like is appropriately added.

本実施形態の培養液は、血清を含む培養液と、上清液回収用の血清を含まない培養液との2種類を用意することが好ましい。血清を含む培養液は、DMEM、5-20%体積のFBS、及び抗生剤等が含まれることが好ましい。血清を含まない上清液用の培養液は、上清液を得るため、DMEM及び抗生剤等が含まれ血清がほとんど含まれない若しくはまったく含まれないものが好ましい。 In this embodiment, two types of culture medium are preferably prepared: a serum-containing culture medium and a serum-free culture medium for collecting supernatant. The serum-containing culture medium preferably contains DMEM, 5-20% by volume of FBS, antibiotics, etc. The serum-free culture medium for collecting supernatant preferably contains DMEM, antibiotics, etc., but contains little or no serum, in order to obtain the supernatant.

<培養槽及び培養装置>
図1は、本実施形態で用いられる培養容器100の一例を示した概略断面図である。図1は、後述するフィルター30を装着する前の状態を示した図である。
<Culture tank and culture device>
Fig. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a culture vessel 100 used in this embodiment. Fig. 1 is a view showing a state before a filter 30, which will be described later, is attached.

培養容器100は、5l(リットル)から20l(リットル)の容量の培養槽10を有する。培養槽10は、内部に培養液を保持する部材で、その形状や容量、材質は、培養の目的に合わせて適宜選択される。本実施形態では、培養槽10は、円形の底面と円筒形の側面とを有する。培養槽10の構成材料は特に限定されるものではないが、本実施形態では、培養槽10は、ガラス、ポリカーボネート材、ステンレス等で構成されていることが好ましく、特に培養状況もしくは攪拌状況を目視で確認できるように、透明材料で構成されることが好ましい。培養槽10の下方には、培養槽10内の温度を調整するヒータ25が巻き付けられている。 The culture vessel 100 has a culture tank 10 with a capacity of 5 L to 20 L. The culture tank 10 is a component that holds the culture solution inside, and its shape, capacity, and material are selected appropriately according to the purpose of the culture. In this embodiment, the culture tank 10 has a circular bottom and cylindrical sides. The material of which the culture tank 10 is made is not particularly limited, but in this embodiment, the culture tank 10 is preferably made of glass, polycarbonate, stainless steel, etc., and is preferably made of a transparent material, particularly so that the culture status or stirring status can be visually confirmed. A heater 25 that adjusts the temperature inside the culture tank 10 is wrapped around the bottom of the culture tank 10.

培養容器100は、天板22を有する。天板22は、培養槽10の上部開口を覆う部材であり、気密性を高めるように天板22と培養槽10との間に複数のOリングORが配置されている。天板22は、例えばポリカーボネート材もしくはステンレス材によって構成することができる。天板22には複数の開口孔が形成されていて、種々の部品の取り付けが可能になっている。本実施形態では、天板22には、攪拌シャフト13、各種センサ18、ガス供給チューブ19、培養液排出ノズル24、培養液供給ノズル(不図示)、ガス排出チューブ(不図示)などが取り付けられている。 The culture vessel 100 has a top plate 22. The top plate 22 is a member that covers the upper opening of the culture tank 10, and multiple O-rings OR are placed between the top plate 22 and the culture tank 10 to increase airtightness. The top plate 22 can be made of, for example, polycarbonate or stainless steel. The top plate 22 has multiple openings formed therein, allowing for the attachment of various components. In this embodiment, the top plate 22 is equipped with a stirring shaft 13, various sensors 18, a gas supply tube 19, a culture medium discharge nozzle 24, a culture medium supply nozzle (not shown), a gas discharge tube (not shown), and the like.

ステンレス材の攪拌シャフト13の先端にはステンレス材の攪拌パドル12が取り付けられ、攪拌シャフト13の後端には回転モータ16が取り付けられている。また攪拌シャフト13はベアリング15で回転可能に保持されている。例えば攪拌シャフト13は、回転モータ16によって5-100rpmで回転し、培養液を攪拌することができる。培養容器100に、攪拌パドル12、回転モータ16及び攪拌シャフト13を設ける代わりに、テフロン(登録商標)で被覆した攪拌子(磁石の棒)を培養槽10内に入れて、マグネットスターラー(撹拌機)で攪拌子を回転させて、培養液が攪拌されてもよい。 A stainless steel stirring paddle 12 is attached to the tip of a stainless steel stirring shaft 13, and a rotary motor 16 is attached to the rear end of the stirring shaft 13. The stirring shaft 13 is rotatably supported by bearings 15. For example, the stirring shaft 13 can be rotated at 5-100 rpm by the rotary motor 16 to stir the culture solution. Instead of providing the stirring paddle 12, rotary motor 16, and stirring shaft 13 in the culture vessel 100, a Teflon (registered trademark)-coated stirrer (magnetic bar) can be placed in the culture tank 10, and the stirrer can be rotated by a magnetic stirrer (agitator) to stir the culture solution.

各種センサ18は、天板22の開口孔に取り付けられており、培養液中の酸素濃度、二酸化炭素濃度、pH、温度等を測定する。ガス供給チューブ19は、天板22の開口孔に取り付けられ、酸素などのガスを培養液中に供給する。ガス供給チューブ19は、例えば、耐化学薬品性のフッ素樹脂等の材料で構成され多孔質の貫通穴からガスを供給する。ガス排出チューブ(不図示)も天板22の開口孔に取り付けられ、二酸化炭素等の不要なガスを排出する。培養液供給ノズル(不図示)は、天板22の開口孔に取り付けられ、培養液を培養槽10に供給する。培養液排出ノズル24は、天板22の開口孔に取り付けられ、ステンレス等で構成され、培養液もしくは上清液を培養槽10から排出する。なお、天板22の開口孔の代わりに、培養槽10に開口孔を設けて、各種センサ18又は培養液排出ノズル24等が取り付けられても良い。 The various sensors 18 are attached to the openings in the top plate 22 and measure the oxygen concentration, carbon dioxide concentration, pH, temperature, etc. in the culture solution. The gas supply tube 19 is attached to the openings in the top plate 22 and supplies gases such as oxygen to the culture solution. The gas supply tube 19 is made of a chemical-resistant material such as fluororesin and supplies gas through porous through-holes. A gas exhaust tube (not shown) is also attached to the openings in the top plate 22 and exhausts unnecessary gases such as carbon dioxide. The culture solution supply nozzle (not shown) is attached to the openings in the top plate 22 and supplies the culture solution to the culture tank 10. The culture solution discharge nozzle 24 is attached to the openings in the top plate 22 and is made of stainless steel or the like and discharges the culture solution or supernatant from the culture tank 10. Note that instead of the openings in the top plate 22, openings may be provided in the culture tank 10 to which the various sensors 18 or the culture solution discharge nozzle 24 are attached.

また、天板22もしくは培養槽10に、フィルタ保持枠28が取り付けられている。フィルタ保持枠28は、後述するフィルタ30を例えば円筒形状の所定形状に保持するために設けられている。フィルタ保持枠28は、例えばステンレス等の針金を円筒形状になるように縦横に組み合わせて製作されている。 A filter holding frame 28 is also attached to the top plate 22 or the culture tank 10. The filter holding frame 28 is provided to hold the filter 30 (described below) in a predetermined shape, such as a cylindrical shape. The filter holding frame 28 is made by combining wires, such as stainless steel, vertically and horizontally to form a cylindrical shape.

不図示の制御部は、制御プログラムによって、培養液供給ノズル(不図示)で培養液を培養槽10に供給し、攪拌パドル12で培養液を攪拌する。またガス供給チューブ19は、各種センサ18からの測定結果に基づいて、ガス供給チューブ19から酸素を供給したり、ガス排出チューブ(不図示)で二酸化炭素等を排出したり、ヒータ25で培養液の温度を上げたりする。また制御プログラムは、予定時間になると、培養液排出ノズル24で培養液を培養槽10の外に排出する。本実施形態の制御プログラムは、培養液の供給、培養液の温度・pH・酸素濃度等の管理、培養液の回収、培養槽内の洗浄を自動化することができる。 A control unit (not shown) supplies culture medium to the culture tank 10 through a culture medium supply nozzle (not shown) and stirs the culture medium with a stirring paddle 12 using a control program. Based on measurement results from various sensors 18, the gas supply tube 19 supplies oxygen, the gas exhaust tube (not shown) exhausts carbon dioxide and other gases, and the heater 25 raises the temperature of the culture medium. The control program also discharges the culture medium from the culture medium exhaust nozzle 24 to the outside of the culture tank 10 at a scheduled time. The control program of this embodiment can automate the supply of culture medium, management of the temperature, pH, oxygen concentration, etc. of the culture medium, collection of the culture medium, and cleaning of the inside of the culture tank.

<フィルタ>
図2(A)は、本実施形態で用いられるフィルタ30の一例を示した斜視図である。フィルタ30は、全体的に円筒形状で、円筒部32と円筒部32の下部に形成された底部33とを有しており、底部33は円形のボウル形状である。円筒部32の上部には開口部31が形成されている。またフィルタ保持枠28もしくは天板22にフィルタ30を取り付けるための取り付け紐35が開口部31の周辺に設けられている。フィルタ30の大きさは、培養槽10の大きさに依存するが、例えば長さLLが150mmから500mmであり、直径ΦDMがΦ100mmから300mmである。フィルタ30は、軽量性、耐薬品性および熱接着性に優れている点から、ポリプロピレン、ポリエステル、又はポリプロピレンとポリエチレンの組み合わせのフィルタが好ましい。
<Filter>
FIG. 2(A) is a perspective view showing an example of a filter 30 used in this embodiment. The filter 30 has an overall cylindrical shape and includes a cylindrical portion 32 and a bottom portion 33 formed at the bottom of the cylindrical portion 32. The bottom portion 33 is circular and bowl-shaped. An opening 31 is formed at the top of the cylindrical portion 32. An attachment string 35 for attaching the filter 30 to the filter holding frame 28 or the top plate 22 is provided around the opening 31. The size of the filter 30 depends on the size of the culture tank 10, but for example, the length LL is 150 mm to 500 mm and the diameter ΦDM is Φ100 mm to 300 mm. The filter 30 is preferably made of polypropylene, polyester, or a combination of polypropylene and polyethylene, due to its light weight, excellent chemical resistance, and excellent thermal adhesiveness.

後述するように、間葉系幹細胞は担体40に接着されて浮遊する。このため、フィルタ30は、担体40が貫通せず、接着しなかった間葉系幹細胞が貫通するようなメッシュサイズが好ましい。生きている間葉系幹細胞は担体40に接着したままであるが、死んでしまった幹細胞は担体40から剥がれ、もしくは担体40から剥がれた間葉系幹細胞は死んでしまう。担体40は一般に200μm以上の大きさであり、死んだ間葉系幹細胞の大きさは20μm前後であるため、例えば、フィルタ30のメッシュサイズは、70メッシュ(網目の大きさ約185μm)から400メッシュ(網目の大きさ約35μm)が好ましい。 As will be described later, mesenchymal stem cells adhere to the carrier 40 and float. For this reason, the filter 30 preferably has a mesh size that allows the carrier 40 to penetrate but not the non-adhered mesenchymal stem cells to penetrate. Live mesenchymal stem cells remain adhered to the carrier 40, but dead stem cells detach from the carrier 40, or mesenchymal stem cells that detach from the carrier 40 die. Since the carrier 40 is generally 200 μm or larger in size and dead mesenchymal stem cells are around 20 μm in size, for example, the mesh size of the filter 30 is preferably between 70 mesh (mesh size of approximately 185 μm) and 400 mesh (mesh size of approximately 35 μm).

<担体(キャリア)>
図2(B)は、本実施形態で用いられる担体40の一例を示した斜視図である。本実施形態は、担体に接着した幹細胞を培養液に浮遊させた状態で増殖させる培養方法を採用する。大きな培養面積と培養容量とを確保し大量培養を行うため、浮遊培養に担体を用いることが好ましい。担体は多孔質の球形状・多角形状であったり円盤状であったりしてもよい。一般に多孔質の球形状等の担体の大きさは140μmから280μmである。本実施形態では、大量培養のため、厚さLTが200μmから500μmで直径ΦDUがΦ3mmから9mmの大きさの円盤状の不織布の担体40が採用されている。不織布は多孔質性を有するものであることが好ましい。不織布を構成する繊維は、繊維径の小さい繊維であることが望ましく、平均繊維径は好ましくは10~100μm、特に好ましくは15~50μmである。
<Carrier>
FIG. 2(B) is a perspective view showing an example of a carrier 40 used in this embodiment. This embodiment employs a culture method in which stem cells adhered to a carrier are grown suspended in a culture medium. To ensure a large culture area and culture volume and perform mass culture, carriers are preferably used for suspension culture. The carrier may be porous and spherical, polygonal, or disc-shaped. The size of porous spherical or other carriers is generally 140 μm to 280 μm. In this embodiment, for mass culture, a disc-shaped nonwoven fabric carrier 40 with a thickness LT of 200 μm to 500 μm and a diameter ΦDU of 3 mm to 9 mm is employed. It is preferable that the nonwoven fabric be porous. The fibers constituting the nonwoven fabric are desirably small in diameter, with an average fiber diameter of preferably 10 to 100 μm, and particularly preferably 15 to 50 μm.

担体の材料は、有機物、無機物、又はこれらの複合材料であってよい。有機物として、例えば、ポリスチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル系ポリマ、アクリルアミド系ポリマ、ポリビニルアルコール、シリコーン系ポリマ、エポキシ樹脂等の合成高分子;コラーゲン、ゼラチン等の天然高分子;ペクチン、ペクチン酸塩等のポリガラクツロン酸;アルギン酸塩、セルロース、架橋アガロース、デキストラン、キトサン等の多糖類などが挙げられる。無機物として、例えば、ガラス、セラミック等が挙げられる。 The carrier material may be organic, inorganic, or a composite of these. Examples of organic materials include synthetic polymers such as polystyrene, polyester, polyurethane, polyethylene, polypropylene, acrylic polymers, acrylamide polymers, polyvinyl alcohol, silicone polymers, and epoxy resins; natural polymers such as collagen and gelatin; polygalacturonic acids such as pectin and pectate; and polysaccharides such as alginate, cellulose, cross-linked agarose, dextran, and chitosan. Examples of inorganic materials include glass and ceramics.

培養槽10に入れられる担体の量は、培養液1000mlに対して、5gから40g(乾燥状態)が好ましい。担体が5gより少ないと、培養される間葉系幹細胞が少なくなり回収される上清液のカイトサイン等の量が少なくなる。一方、担体が40gより多いと、培養条件の管理が難しくなり、間葉系幹細胞が死にやすくなる。 The amount of carriers placed in the culture vessel 10 is preferably 5 to 40 g (dry state) per 1000 ml of culture medium. If there are fewer carriers than 5 g, fewer mesenchymal stem cells will be cultured, and the amount of kite sign and other proteins in the recovered supernatant will be reduced. On the other hand, if there are more than 40 g of carriers, it will be difficult to control the culture conditions, and the mesenchymal stem cells will be more likely to die.

<培養方法>
図3は、上清液を製造する製造方法を示したフローチャートである。図1で示された培養容器100の培養槽10内に、フィルタ30が取り付け紐35を使って取り付けられる。図4(A)及び(B)は、フィルタ30がフィルタ保持枠28に取り付けられた概念図である。フィルタ30の外側に培養液排出ノズル24が配置されるようになっている。なお、担体30を見やすくするため、図1に示された各種センサ18、ガス供給チューブ19等は描かれていない。
<Culture method>
Figure 3 is a flowchart showing a method for producing a supernatant. A filter 30 is attached using an attachment string 35 in the culture tank 10 of the culture vessel 100 shown in Figure 1. Figures 4(A) and (B) are conceptual diagrams showing the filter 30 attached to a filter holding frame 28. A culture solution discharge nozzle 24 is arranged on the outside of the filter 30. Note that, to make the carrier 30 easier to see, the various sensors 18, gas supply tube 19, etc. shown in Figure 1 are not shown.

間葉系幹細胞、EDTA溶液等で洗浄された担体40、及び36-38℃に温められた血清を含む培養液が培養槽10に投入される(ステップS31)。なお間葉系幹細胞は、凍結された間葉系幹細胞をフラスコで培養し、培養槽10に必要な量になるまで培養された幹細胞である。各種センサ18は温度、pH、酸素濃度を適宜測定し、血清を含む培養液は、制御プログラムによって、温度調整、pH調整及び酸素濃度調整される。 Mesenchymal stem cells, carriers 40 washed with an EDTA solution or the like, and a culture solution containing serum heated to 36-38°C are introduced into the culture tank 10 (step S31). The mesenchymal stem cells are stem cells that have been frozen and cultured in a flask until they reach the amount required for the culture tank 10. Various sensors 18 measure the temperature, pH, and oxygen concentration as appropriate, and the temperature, pH, and oxygen concentration of the culture solution containing serum are adjusted by a control program.

次に、間葉系幹細胞が担体40に接着させられる(ステップS32)。間葉系幹細胞が担体40に接着されるように、攪拌パドル12が血清を含む培養液を所定の回転数で攪拌し、担体40が血清を含む培養液中に浮遊するようにする。さらに、間葉系幹細胞が確実に担体40に接着するように、攪拌パドル12の回転が停止し培養槽10内の血清を含む培養液を落ち着かせる。血清を含む培養液を攪拌する第一期間は、一時間当たり例えば1分から59分に対して、攪拌を止める第二期間は59分から1分である。この攪拌と攪拌の停止とを48時間から72時間続ける。攪拌パドル12の回転は一定であっても良いし、可変させるようにしても良い。 Next, the mesenchymal stem cells are allowed to adhere to the carriers 40 (step S32). To allow the mesenchymal stem cells to adhere to the carriers 40, the stirring paddle 12 stirs the serum-containing culture solution at a predetermined rotation speed, causing the carriers 40 to float in the serum-containing culture solution . Furthermore, to ensure that the mesenchymal stem cells adhere to the carriers 40, the rotation of the stirring paddle 12 is stopped and the serum-containing culture solution in the culture vessel 10 is allowed to settle. The first period during which the serum-containing culture solution is stirred is, for example, 1 to 59 minutes per hour, while the second period during which stirring is stopped is 59 to 1 minute. This stirring and halting of stirring is continued for 48 to 72 hours. The rotation of the stirring paddle 12 may be constant or variable.

次に、間葉系幹細胞が培養される(ステップS33)。攪拌パドル12が血清を含む培養液を所定の回転数で攪拌し、担体40が血清を含む培養液中に浮遊するようにする。これにより、間葉系幹細胞が担体40で三次元的に増殖していく。間葉系幹細胞が増殖し担体40の重量が重くなってくると、攪拌パドル12の回転数を上げないと、担体40が血清を含む培養液中に浮遊しなくなる。このため、攪拌パドル12の回転数を徐々に上げることが好ましい。間葉系幹細胞が担体40の全ての領域を占有すると、プラトー期(静止期)に入る。このため攪拌パドル12の回転数を一定に保ったままでも担体40が血清を含む培養液中に浮遊している。プラトー期になったら培養完了になり、この培養時間は72時間から96時間である。図4(A)は、担体40が血清を含む培養液中に浮遊している状態を示した図である。 Next, mesenchymal stem cells are cultured (step S33). The stirring paddle 12 stirs the serum-containing culture solution at a predetermined rotation speed, causing the carriers 40 to float in the serum-containing culture solution . This allows the mesenchymal stem cells to proliferate three-dimensionally on the carriers 40. As the mesenchymal stem cells proliferate and the weight of the carriers 40 increases, the carriers 40 will no longer float in the serum-containing culture solution unless the rotation speed of the stirring paddle 12 is increased. For this reason, it is preferable to gradually increase the rotation speed of the stirring paddle 12. When the mesenchymal stem cells occupy the entire area of the carriers 40, they enter a plateau phase (stationary phase). Therefore, even if the rotation speed of the stirring paddle 12 is maintained constant, the carriers 40 will remain suspended in the serum-containing culture solution . The culture is complete when the plateau phase is reached, and this culture period lasts for 72 to 96 hours. Figure 4(A) shows the carriers 40 suspended in the serum-containing culture solution .

次に、培養液排出ノズル24が血清を含む培養液を除去する(ステップS34)。その際には攪拌パドル12は停止している。培養液排出ノズル24が血清を含む培養液を排出していくと、担体40がフィルタ30に引っかかる。図4(B)は、血清を含む培養液がほぼ除去され、担体40がフィルタ30内に引っかかっている状態を示した図である。 Next, the culture solution discharge nozzle 24 removes the serum-containing culture solution (step S34). At this time, the stirring paddle 12 is stopped. As the culture solution discharge nozzle 24 discharges the serum-containing culture solution , the carriers 40 become caught on the filter 30. Figure 4(B) is a diagram showing the state in which the serum-containing culture solution has been almost completely removed and the carriers 40 are caught in the filter 30.

次に、リン酸緩衝液(phosphate-buffered saline:PBS)が培養槽10に供給され、攪拌パドル12が高速で数分間から10分程度回転する。これにより、フィルター30、担体40、各種センサ18、ガス供給チューブ19等を含む培養槽10全体が洗浄される(ステップS35)。そして、培養液排出ノズル24がリン酸緩衝液を回収し、その回収されたリン酸緩衝液は除去される。 Next, phosphate-buffered saline (PBS) is supplied to the culture vessel 10, and the stirring paddle 12 is rotated at high speed for several to 10 minutes. This cleans the entire culture vessel 10, including the filter 30, carrier 40, various sensors 18, gas supply tube 19, etc. (Step S35). The culture medium discharge nozzle 24 then collects the phosphate buffer, which is then removed.

次に、36-38℃に温められた血清を含まない上清液用の培養液が培養槽10に投入される(ステップS36)。各種センサ18は温度、pH、酸素濃度を適宜測定し、血清を含まない上清液用の培養液は、制御プログラムによって、温度調整、pH調整及び酸素濃度が調整される。 Next, the serum-free culture medium for the supernatant, which has been warmed to 36-38°C, is introduced into the culture tank 10 (step S36). The various sensors 18 measure the temperature, pH, and oxygen concentration as appropriate, and the temperature, pH, and oxygen concentration of the serum-free culture medium for the supernatant are adjusted by the control program.

次に、間葉系幹細胞を培養する(ステップS37)。攪拌パドル12が血清を含まない上清液用の培養液を所定の回転数で攪拌し、担体40が血清を含まない上清液用の培養液中に浮遊するようにする。これにより、間葉系幹細胞が担体40で培養される。培養時間は40時間から60時間である。 Next, the mesenchymal stem cells are cultured (step S37). The stirring paddle 12 stirs the serum-free supernatant culture medium at a predetermined rotation speed, so that the carriers 40 are suspended in the serum-free supernatant culture medium . This allows the mesenchymal stem cells to be cultured on the carriers 40. The culture time is 40 to 60 hours.

次に、培養液排出ノズル24で血清を含まない上清液用の培養液を回収する(ステップS38)。その際には攪拌パドル12は停止している。培養液排出ノズル24が血清を含まない上清液用の培養液を回収し、これが間葉系幹細胞の培養上清液として保管される。 Next, the culture medium for the serum-free supernatant is collected by the culture medium discharge nozzle 24 (step S38), while the stirring paddle 12 is stopped. The culture medium for the serum-free supernatant is collected by the culture medium discharge nozzle 24, and this is stored as a culture supernatant for mesenchymal stem cells.

回収された血清を含まない上清液用の培養液(培養上清液)は、間葉系幹細胞の状態が良いか否かが判断される(ステップS39)。間葉系幹細胞の状態が良いか否かは、例えば、計測されたサイトカイン及びエクソソームの少なくとも一方が所定の閾値よりも多いか否かで判断されてもよい。分泌されたサイトカイン及びエクソソームの少なくとも一方が所定値よりも多い場合には、間葉系幹細胞の状態が良いことを示している。 The recovered serum-free supernatant culture medium (culture supernatant) is then evaluated to determine whether the mesenchymal stem cells are in a good state (step S39). The evaluation may be based on whether the measured levels of at least one of cytokines and exosomes are greater than a predetermined threshold. If the levels of at least one of secreted cytokines and exosomes are greater than a predetermined threshold, this indicates that the mesenchymal stem cells are in a good state.

間葉系幹細胞の状態が良い場合には、ステップS36-S38が連続して繰り返される。間葉系幹細胞の状態が悪い場合には、ステップS40に進み36-38℃に温められた血清を含む培養液が培養槽10に投入される。そしてステップS33-S34に進る。つまり血清である栄養素が間葉系幹細胞に与えられ、間葉系幹細胞が増殖しまたは良好の状態に戻る。 If the mesenchymal stem cells are in a good state, steps S36-S38 are continuously repeated. If the mesenchymal stem cells are in a bad state, the process proceeds to step S40, in which a serum-containing culture medium heated to 36-38°C is added to the culture tank 10. The process then proceeds to steps S33-S34. In other words, nutrients in the form of serum are provided to the mesenchymal stem cells, causing them to proliferate or return to a good state.

ステップS39において、間葉系幹細胞の状態が良いか否かがサイトカイン等が所定の閾値よりも多いか否かで判断されたが、必ずしも毎回計測する必要はない。血清を含む培養液による培養と血清を含まない上清液用の培養液による培養とを交互に繰り返せば、分泌されたサイトカイン等が所定の閾値よりも多いことが把握できているのであれば、毎回計測することなく、血清を含む培養液による培養と血清を含まない上清液用の培養液による培養とを交互に繰り返してもよい。血清を含まない上清液用の培養液による培養を4回連続し、その後血清を含む培養液による培養を1回行っても、分泌されたサイトカイン等が所定の閾値よりも多いことが把握できているのであれば、4回連続の血清を含まない上清液用の培養液による培養及び1回の血清を含む培養液による培養のサイクルであってもよい。 In step S39, whether the condition of mesenchymal stem cells is good or not is determined by whether cytokines, etc., are greater than a predetermined threshold, but measurement is not necessarily required every time. If alternating between culture in a serum-containing culture medium and culture in a serum-free supernatant culture medium can confirm that the secreted cytokines, etc., are greater than a predetermined threshold, culture in a serum-containing culture medium and culture in a serum-free supernatant culture medium can be alternately repeated without measuring every time. Even if culture in a serum-free supernatant culture medium is performed four times in succession, followed by one culture in a serum-containing culture medium , a cycle of four consecutive cultures in a serum-free supernatant culture medium and one culture in a serum-containing culture medium can be used, as long as it is confirmed that the secreted cytokines, etc., are greater than a predetermined threshold.

<不死化されたヒト歯髄幹細胞の培養>
ヒト歯髄幹細胞として、ヒト乳歯の歯髄組織から調製したヒト乳歯歯髄幹細胞(SHED)を用いた。また、このSHEDは、SV40遺伝子をウィルスベクターにより導入して不死化されたものである。この不死化されたSHED(以下、IM-SHEDと呼ぶ。)は、-80℃の冷凍庫内で保管しており、常温に解凍され、37℃のFBS-DMEMでフラスコ内で培養された。継代を繰り返し、32枚のフラスコがフルコンフルエントになった状態で、培養槽10に入れられた。
<Cultivation of immortalized human dental pulp stem cells>
Human deciduous dental pulp stem cells (SHED) prepared from the dental pulp tissue of human deciduous teeth were used as human dental pulp stem cells. These SHED were immortalized by introducing the SV40 gene using a viral vector. These immortalized SHED (hereinafter referred to as IM-SHED) were stored in a -80°C freezer, thawed to room temperature, and cultured in flasks in FBS-DMEM at 37°C. After repeated passage, 32 flasks were placed in a culture vessel 10 when they reached full confluence.

<IM-SHEDのFBS-DMEMによる培養>
IM-SHED、60g(乾燥重量)の円盤状の不織布である担体40、及び4000mlのFBS-DMEMが、容量10l(リットル)の培養槽10に投入された。フィルタ30のメッシュサイズは、180メッシュ(網目の大きさ約84μm)を採用した。FBS-DMEMは、pH7.0、溶存酸素2.0、温度37℃で用意された。
<Culturing IM-SHED in FBS-DMEM>
IM-SHED, 60 g (dry weight) of a disk-shaped nonwoven fabric carrier 40, and 4000 ml of FBS-DMEM were placed in a 10 L (liter) culture vessel 10. The mesh size of the filter 30 was 180 mesh (mesh size: approximately 84 μm). The FBS-DMEM was prepared at pH 7.0, dissolved oxygen 2.0, and a temperature of 37°C.

IM-SHED、不織布の担体40、及びFBS-DMEMが、攪拌パドル12により攪拌された。IM-SHEDが担体40に接着するように、攪拌パドル12の回転は20-40rpmで所定時間回転した後、回転を停止し、再び所定時間回転させるようにプログラムされている。24時間後1000mlのFBS-DMEMが培養槽10に追加投入された。 The IM-SHED, nonwoven fabric carrier 40, and FBS-DMEM were agitated with the agitation paddle 12. To allow the IM-SHED to adhere to the carrier 40, the agitation paddle 12 was programmed to rotate at 20-40 rpm for a predetermined time, then stop and rotate again for a predetermined time. After 24 hours, an additional 1000 ml of FBS-DMEM was added to the culture vessel 10.

IM-SHEDが担体40に接着する工程が、48時間から72時間行われた後、攪拌パドル12が40rpmの回転数でFBS-DMEMを攪拌し、担体40がFBS-DMEM中に浮遊するようにした。時間と共に担体40に接着したIM-SHEDが増殖するため、担体40がFBS-DMEM内で浮遊しにくくなる。このため攪拌パドル12が40rpmから70rpmへと徐々に回転数を上げてFBS-DMEMを攪拌した。 After the process of adhering the IM-SHED to the carriers 40 had been carried out for 48 to 72 hours, the stirring paddle 12 was used to stir the FBS-DMEM at a rotation speed of 40 rpm, allowing the carriers 40 to float in the FBS-DMEM. As the IM-SHED attached to the carriers 40 proliferated over time, the carriers 40 became less likely to float in the FBS-DMEM. For this reason, the rotation speed of the stirring paddle 12 was gradually increased from 40 rpm to 70 rpm to stir the FBS-DMEM.

IM-SHED、担体40、及びFBS-DMEMの投入から216時間後に、IM-SHEDの培養完了となり、培養液排出ノズル24でFBS―DMEMが回収された。そして、5000mlのリン酸緩衝液 が培養槽10に供給され、フィルター30、担体40等を含む培養槽10全体が洗浄された。 216 hours after the addition of the IM-SHED, carriers 40, and FBS-DMEM, the IM-SHED cultivation was completed, and the FBS-DMEM was collected using the culture medium discharge nozzle 24. Then, 5000 ml of phosphate buffer solution was supplied to the culture vessel 10, and the entire culture vessel 10, including the filter 30, carriers 40, etc., was washed.

次に、37℃に温められた7500mlのCM-DMEMが培養槽10に投入され、IM-SHEDが培養された。攪拌パドル12はCM-DMEMを50rpmから60rpmの回転数で攪拌し、担体40がCM-DMEM中に浮遊するようにした。IM-SHEDの培養時間は48時間とした。 Next, 7,500 ml of CM-DMEM warmed to 37°C was poured into the culture vessel 10, and the IM-SHED was cultured. The stirring paddle 12 stirred the CM-DMEM at a rotation speed of 50 to 60 rpm, so that the carriers 40 were suspended in the CM-DMEM. The IM-SHED was cultured for 48 hours.

次に、培養液排出ノズル24でCM―DMEMを回収し、IM-SHEDの培養上清液として冷蔵もしくは冷凍保管された。 Next, the CM-DMEM was collected using the culture medium discharge nozzle 24 and stored refrigerated or frozen as the IM-SHED culture supernatant.

回収された培養上清液は、表1に示されるように、VEGFが3711.5pg/ml、HGFが2566.7pg/ml等、サイトカインが高濃度で分泌されている。例えばVEGFの閾値が3400pg/ml、HGFの閾値が2300pg/ml等と設定された。このため、FBS-DMEMが投入されることなく、CM-DMEMが培養槽10に投入され、連続して培養上清液を回収した。つまり、図3のステップS36-S38が連続して繰り返された。
As shown in Table 1, the recovered culture supernatant contained high concentrations of secreted cytokines, such as 3711.5 pg/ml for VEGF and 2566.7 pg/ml for HGF. For example, the threshold values for VEGF were set to 3400 pg/ml and 2300 pg/ml for HGF. For this reason, CM-DMEM was added to the culture vessel 10 without adding FBS-DMEM, and the culture supernatant was continuously recovered. In other words, steps S36 to S38 in FIG. 3 were continuously repeated.

表1において、IM―SHED―AUTO(不死化されたヒト歯髄幹細胞の自動培養)は、本実施例のサイトカインの濃度であり、IM―SHED(不死化されたヒト歯髄幹細胞)は、作業者がフラスコを使った場合の濃度であり、SHED(不死化されていないヒト歯髄幹細胞)は、作業者がフラスコを使った場合の濃度である。 In Table 1, IM-SHED-AUTO (automated culture of immortalized human dental pulp stem cells) refers to the cytokine concentration in this example, IM-SHED (immortalized human dental pulp stem cells) refers to the concentration when an operator uses a flask, and SHED (non-immortalized human dental pulp stem cells) refers to the concentration when an operator uses a flask.

FBS-DMEMが投入されることなく、5回連続してCM-DMEMが培養槽10に投入されると上記VEGFの閾値を下回ることが確認できた。確実に閾値を超えるように、実施例では、CM-DMEMが2回連続して投入され、そしてFBS-DMEMが1回投入されるサイクルで、培養上清液を自動回収するようにした。この結果、9か月間で40サイクル(CM-DMEMの投入回数が80回、FBS-DMEMの投入回数が40回)繰り返されても、表1で示された高濃度のサイトカインを含む培養上清液を得ることができている。 It was confirmed that when CM-DMEM was added to the culture vessel 10 five consecutive times without adding FBS-DMEM, the VEGF concentration fell below the threshold value. To ensure that the threshold value was exceeded, in this example, the culture supernatant was automatically collected after two consecutive additions of CM-DMEM and one addition of FBS-DMEM. As a result, even after 40 cycles (80 additions of CM-DMEM and 40 additions of FBS-DMEM) over a nine-month period, culture supernatant containing the high concentrations of cytokines shown in Table 1 was obtained.

本実施例では、高濃度のサイトカインを得られるだけでなく、大量に培養上清液を得ることができる。例えば、フラスコを使ってIM―SHEDを培養した場合、1枚のフラスコで30mlの培養上清液が得られる。2人の作業者がフラスコを使って培養できる量は、多くても約100枚であり、1ケ月に得ることができる培養上清液は、24lである。一方、本実施例では、作業者がほぼ介入することなく、自動的に1ケ月に80lを得ることができた。なお、培養槽10の容量が20lであれば、160lを得ることが可能となる。 In this example, not only can high concentrations of cytokines be obtained, but large quantities of culture supernatant can also be obtained. For example, when IM-SHED is cultured using flasks, 30 ml of culture supernatant can be obtained from one flask. The maximum amount that two workers can culture using flasks is approximately 100, and 24 L of culture supernatant can be obtained per month. In contrast, in this example, 80 L of culture supernatant could be obtained automatically per month with almost no operator intervention. If the capacity of the culture tank 10 is 20 L, it is possible to obtain 160 L.

10 … 培養槽、 12 … 攪拌パドル、 13 … 攪拌シャフト
15 … ベアリング、 16 … 回転モータ、 18 … 各種センサ
19 … ガス供給チューブ、22 … 天板、 24 … 培養液排出ノズル
25 … ヒータ、 28 … フィルタ保持枠
30 … フィルタ、 31 … 開口部、 33 … 底部
40 … 担体、 100 … 培養容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Cultivation tank, 12... Agitation paddle, 13... Agitation shaft, 15... Bearing, 16... Rotation motor, 18... Various sensors, 19... Gas supply tube, 22... Top plate, 24... Culture medium discharge nozzle, 25... Heater, 28... Filter holding frame, 30... Filter, 31... Opening, 33... Bottom, 40... Carrier, 100... Cultivation vessel

Claims (13)

不死化された間葉系幹細胞を培養した培養液から前記間葉系幹細胞を除去した培養上清液の製造方法であって、
(a) 担体、前記間葉系幹細胞、及び血清を含む培養液を培養槽に供給する工程と、
(b) 前記(a)工程後、前記間葉系幹細胞を前記担体へ接着させる工程と、
(c) 前記血清を含む培養液を攪拌して前記間葉系幹細胞を培養する工程と、
(d) フィルタ内に前記担体に接着した前記間葉系幹細胞を残し、前記血清を含む培養液を前記培養槽から除去する工程と、
(e) 前記(d)工程後、前記培養槽、前記担体に接着した前記間葉系幹細胞、及び前記フィルタを洗浄する工程と、
(f) 前記(e)工程後、血清を含まない上清液用の培養液を前記培養槽に供給する工程と、
(g) 前記血清を含まない上清液用の培養液を攪拌して前記間葉系幹細胞を培養する工程と、
(h) 前記フィルタ内に前記担体に接着した前記間葉系幹細胞を残し、前記血清を含まない上清液用の培養液を回収する工程と、
を備え、
前記(a)工程から前記(e)工程後に、前記(f)工程、前記(g)工程及び前記(h)工程が連続して繰り返される、培養上清液の製造方法。
A method for producing a culture supernatant obtained by removing immortalized mesenchymal stem cells from a culture medium in which the mesenchymal stem cells have been cultured, comprising:
(a) supplying a culture solution containing a carrier, the mesenchymal stem cells, and serum to a culture vessel;
(b) after the step (a), adhering the mesenchymal stem cells to the carrier;
(c) culturing the mesenchymal stem cells by stirring the serum-containing culture solution ;
(d) leaving the mesenchymal stem cells adhered to the carrier in the filter, and removing the serum- containing culture medium from the culture vessel;
(e) after the step (d), washing the culture vessel, the mesenchymal stem cells adhered to the carrier, and the filter;
(f) after the step (e), supplying a serum-free culture medium for a supernatant to the culture tank;
(g) culturing the mesenchymal stem cells by stirring the serum-free supernatant culture medium ;
(h) leaving the mesenchymal stem cells adhered to the carrier in the filter, and recovering the serum-free culture medium for supernatant;
Equipped with
A method for producing a culture supernatant, wherein after steps (a) to (e), steps (f), (g) and (h) are successively repeated.
前記(f)工程、前記(g)工程及び前記(h)工程が2回から4回連続して繰り返される、請求項1に記載の培養上清液の製造方法。 The method for producing a culture supernatant according to claim 1, wherein steps (f), (g), and (h) are repeated two to four times consecutively. 前記(b)工程は、前記担体が前記血清を含む培養液中に浮遊するように前記血清を含む培養液が攪拌される第一期間と、攪拌を止める第二期間とを有し、
前記(c)工程は、前記担体が前記血清を含む培養液中に浮遊するように前記血清を含む培養液が攪拌され、
前記(g)工程は、前記担体が前記血清を含まない上清液用の培養液中に浮遊するように、前記血清を含まない上清液用の培養液が攪拌される、請求項1に記載の培養上清液の製造方法。
the step (b) includes a first period during which the serum-containing culture medium is stirred so that the carrier is suspended in the serum-containing culture medium , and a second period during which stirring is stopped;
In the step (c), the serum-containing culture medium is stirred so that the carrier is suspended in the serum-containing culture medium ;
2. The method for producing a culture supernatant according to claim 1, wherein in the step (g), the serum-free culture medium for the supernatant is stirred so that the carrier is suspended in the serum-free culture medium for the supernatant.
前記担体が繊維から構成される不織布からなり、その不織布の繊維の平均繊維径が10-100μmである請求項1に記載の培養上清液の製造方法。 The method for producing culture supernatant according to claim 1, wherein the carrier is made of a nonwoven fabric composed of fibers, and the average fiber diameter of the fibers in the nonwoven fabric is 10-100 μm. 前記不織布からなる担体は、Φ3mm-Φ9mmの円盤状である、請求項4に記載の培養上清液の製造方法。 The method for producing culture supernatant according to claim 4, wherein the nonwoven fabric carrier is disk-shaped with a diameter of 3 mm to 9 mm. 前記不織布からなる担体は、前記血清を含む培養液又は前記血清を含まない上清液用の培養液1000ml当たり5g-40g供給される、請求項4に記載の培養上清液の製造方法。 5. The method for producing a culture supernatant according to claim 4, wherein the carrier made of the nonwoven fabric is supplied in an amount of 5 g to 40 g per 1000 ml of the serum-containing culture medium or the serum-free culture medium for the supernatant. 前記フィルタのメッシュサイズが、70メッシュから400メッシュである、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の培養上清液の製造方法。 The method for producing a culture supernatant according to any one of claims 1 to 6, wherein the mesh size of the filter is between 70 mesh and 400 mesh. 回収した前記血清を含まない上清液用の培養液に、サイトカイン及びエクソソームの少なくとも一方が所定値よりも少ない場合に、前記培養槽に血清を含む培養液を供給し、前記(c)工程、前記(d)工程及び前記(e)工程が一度だけ行われ、 回収した前記血清を含まない上清液用の培養液に、サイトカイン及びエクソソームの少なくとも一方が所定値よりも多い場合に、前記(f)工程、前記(g)工程及び前記(h)工程が連続して繰り返される、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の培養上清液の製造方法。 7. The method for producing a culture supernatant according to claim 1, wherein when at least one of cytokines and exosomes in the collected culture medium for the serum-free supernatant is less than a predetermined value, a serum-containing culture medium is supplied to the culture tank, and steps (c), (d) , and (e) are performed only once; and when at least one of cytokines and exosomes in the collected culture medium for the serum-free supernatant is more than a predetermined value, steps (f), (g), and (h) are continuously repeated. 不死化された前記幹細胞が乳歯歯髄幹細胞である、請求項1に記載の培養上清液の製造方法。 The method for producing a culture supernatant according to claim 1, wherein the immortalized stem cells are deciduous dental pulp stem cells. 不死化された間葉系幹細胞を培養した培養液から前記間葉系幹細胞を除去した培養上清液の製造方法であって、
(p) 血清を含む培養液を攪拌して、担体に接着された前記間葉系幹細胞を培養槽内で培養し、その後前記培養槽内に配置されたフィルタ内に前記担体に接着した前記間葉系幹細胞を残し、前記培養槽から前記血清を含む培養液を除去する工程と、
(q) 前記(p)工程後、前記培養槽、前記担体に接着した前記間葉系幹細胞、及び前記フィルタを洗浄する工程と、
(r) 前記(q)工程後、血清を含まない上清液用の培養液を前記培養槽に供給し、前記血清を含まない上清液用の培養液を攪拌して前記間葉系幹細胞を培養した後、前記フィルタ内に前記担体に接着した前記間葉系幹細胞を残し、前記血清を含まない上清液用の培養液を回収する工程と、
を備え、
前記(p)工程から前記(q)工程後に、前記(r)工程が連続して繰り返される、培養上清液の製造方法。
A method for producing a culture supernatant obtained by removing immortalized mesenchymal stem cells from a culture medium in which the mesenchymal stem cells have been cultured, comprising:
(p) agitating the serum-containing culture solution to culture the mesenchymal stem cells adhered to the carrier in a culture vessel, and then leaving the mesenchymal stem cells adhered to the carrier in a filter placed in the culture vessel, and removing the serum-containing culture solution from the culture vessel;
(q) after the step (p), washing the culture vessel, the mesenchymal stem cells adhered to the carrier, and the filter;
(r) after step (q), supplying a serum-free supernatant culture medium to the culture vessel, stirring the serum-free supernatant culture medium to culture the mesenchymal stem cells, and then leaving the mesenchymal stem cells adhered to the carrier in the filter and recovering the serum-free supernatant culture medium ;
Equipped with
A method for producing a culture supernatant, wherein the step (r) is continuously repeated after the steps (p) to (q).
前記(p)工程及び前記(q)工程が一度だけ行われ、その後、前記(r)工程が2回から4回連続して繰り返され、再び、前記(p)工程及び前記(q)工程が一度だけ行われ、その後、前記(r)工程が2回から4回連続して繰り返される、請求項10に記載の培養上清液の製造方法。 The method for producing a culture supernatant according to claim 10, wherein steps (p) and (q) are performed once, then step (r) is repeated two to four times in succession, then steps (p) and (q) are performed once again, then step (r) is repeated two to four times in succession. 前記培養槽の容量が5l(リットル)から20l(リットル)であり、前記フィルタのメッシュサイズが、70メッシュから400メッシュである、請求項10又は請求項11に記載の培養上清液の製造方法。 The method for producing a culture supernatant according to claim 10 or 11, wherein the capacity of the culture tank is 5 L to 20 L, and the mesh size of the filter is 70 mesh to 400 mesh. 前記担体は、繊維から構成される不織布からなり、その不織布の繊維の平均繊維径が10―100μmであり、
前記不織布からなる担体は、前記血清を含む培養液又は前記血清を含まない上清液用の培養液1000ml当たり5g-40g供給される、請求項10又は請求項11に記載の培養上清液の製造方法。
The carrier is made of a nonwoven fabric composed of fibers, and the average fiber diameter of the fibers of the nonwoven fabric is 10 to 100 μm;
The method for producing a culture supernatant according to claim 10 or 11, wherein the carrier made of the nonwoven fabric is supplied in an amount of 5 g to 40 g per 1000 ml of the serum-containing culture medium or the serum-free culture medium for the supernatant.
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