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JP7822593B2 - Stem cell culture method and stem cell culture medium - Google Patents
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JP7822593B2 - Stem cell culture method and stem cell culture medium - Google Patents

Stem cell culture method and stem cell culture medium

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Description

本発明は、幹細胞の培養方法及び幹細胞用培養液に関する。 The present invention relates to a method for culturing stem cells and a culture medium for stem cells.

間葉系幹細胞(MSC)等の体性幹細胞、胚性幹細胞(ES細胞)、誘導性多能性幹細胞(iPS細胞)などの幹細胞は、再生医療技術のための細胞ソースとして有力な候補である。例えば、間葉系幹細胞は多分化能のみならず、未分化状態で抗炎症作用、血管新生作用、細胞増殖促進作用などを有し、再生医療ソースとして世界中で様々な疾患の治療に用いられている。しかし、幹細胞は継代を繰り返すことで、より成熟した表現系へと徐々に変化し、その細胞特性が失われていくため、実際に治療に使用できる継代数は限られている。そのため、幹細胞を、未分化状態を維持しながら、効率的に培養するための技術が望まれている。 Stem cells, including somatic stem cells such as mesenchymal stem cells (MSCs), embryonic stem cells (ES cells), and induced pluripotent stem cells (iPS cells), are promising cell sources for regenerative medicine technology. For example, mesenchymal stem cells are not only pluripotent, but also possess anti-inflammatory, angiogenic, and cell proliferation-promoting properties in an undifferentiated state, making them used as a regenerative medicine source for the treatment of various diseases around the world. However, because stem cells gradually transform into a more mature phenotype with repeated passages and lose their cellular characteristics, the number of passages that can actually be used for treatment is limited. Therefore, there is a need for a technology that allows for the efficient cultivation of stem cells while maintaining their undifferentiated state.

ところで、水素、酸素及び窒素のナノバブルを含む組成物が細胞増殖促進効果を有することが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、一酸化窒素、硫化水素、一酸化炭素等のシグナル伝達分子が、幹細胞において、自己再生、分化誘導等の種々の機能を示すことが知られている(例えば、非特許文献1参照)。 It is known that compositions containing nanobubbles of hydrogen, oxygen, and nitrogen have the effect of promoting cell proliferation (see, for example, Patent Document 1). Furthermore, signaling molecules such as nitric oxide, hydrogen sulfide, and carbon monoxide are known to exhibit various functions in stem cells, such as self-renewal and differentiation induction (see, for example, Non-Patent Document 1).

特開2016-63804号公報JP 2016-63804 A

ACS Biomater.Sci.Eng.2020,6,798-812.ACS Biomater. Sci. Eng. 2020, 6, 798-812.

本発明は、幹細胞の増殖を促進することができる幹細胞の培養方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a method for culturing stem cells that can promote stem cell proliferation.

第一態様は、還元性ガスを含むバブルを含む培養液中で、幹細胞を培養することを含む幹細胞の培養方法である。 The first aspect is a method for culturing stem cells, which comprises culturing stem cells in a culture medium containing bubbles containing a reducing gas.

幹細胞の培養方法は、幹細胞の増殖を促進する培養方法であってよい。還元性ガスは、水素、一酸化炭素、一酸化窒素及び硫化水素からなる群から選択される少なくとも1種を含んでいてよく、還元性ガスを含むバブルは、10nm以上1000nm以下の平均粒径を有していてよい。また、培養される幹細胞は、体性幹細胞、胚性幹細胞及びiPS細胞からなる群から選択される少なくとも1種を含んでいてよい。 The stem cell culture method may be a culture method that promotes stem cell proliferation. The reducing gas may contain at least one gas selected from the group consisting of hydrogen, carbon monoxide, nitric oxide, and hydrogen sulfide, and the bubbles containing the reducing gas may have an average particle size of 10 nm or more and 1000 nm or less. Furthermore, the stem cells to be cultured may contain at least one gas selected from the group consisting of somatic stem cells, embryonic stem cells, and iPS cells.

第二態様は、還元性ガスを含むバブルを含む培養液中で、幹細胞を培養することを含む幹細胞の分化を抑制する方法である。 A second aspect is a method for inhibiting stem cell differentiation, which involves culturing stem cells in a culture medium containing bubbles containing a reducing gas.

幹細胞の分化を抑制する方法は、幹細胞の増殖を促進する方法であってよい。還元性ガスは、水素、一酸化炭素、一酸化窒素及び硫化水素からなる群から選択される少なくとも1種を含んでいてよく、還元性ガスを含むバブルは、10nm以上1000nm以下の平均粒径を有していてよい。また、培養される幹細胞は、体性幹細胞、胚性幹細胞及びiPS細胞からなる群から選択される少なくとも1種を含んでいてよい。 The method for inhibiting stem cell differentiation may be a method for promoting stem cell proliferation. The reducing gas may contain at least one gas selected from the group consisting of hydrogen, carbon monoxide, nitric oxide, and hydrogen sulfide, and the bubbles containing the reducing gas may have an average particle size of 10 nm or more and 1000 nm or less. Furthermore, the stem cells to be cultured may contain at least one gas selected from the group consisting of somatic stem cells, embryonic stem cells, and iPS cells.

第三態様は、還元性ガスを含むバブルを含む幹細胞用培養液である。 A third aspect is a stem cell culture medium containing bubbles containing a reducing gas.

還元性ガスは、水素、一酸化炭素、一酸化窒素及び硫化水素からなる群から選択される少なくとも1種を含んでいてよく、還元性ガスを含むバブルは、10nm以上1000nm以下の平均粒径を有していてよい。 The reducing gas may contain at least one gas selected from the group consisting of hydrogen, carbon monoxide, nitric oxide, and hydrogen sulfide, and the bubbles containing the reducing gas may have an average particle size of 10 nm or more and 1000 nm or less.

本発明によれば、幹細胞の増殖を促進することができる幹細胞の培養方法を提供することができる。 The present invention provides a method for culturing stem cells that can promote stem cell proliferation.

脂肪組織由来間葉系幹細胞(ASCs)の培養における継代毎の累積細胞数を示すグラフである。1 is a graph showing the cumulative cell number per passage in the culture of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (ASCs). 3継代目のASCsについてのフローサイトメトリーの結果である。Flow cytometry results for ASCs at passage 3. 実施例2の9継代目のASCsについてのフローサイトメトリーの結果である。1 shows the results of flow cytometry for ASCs at passage 9 in Example 2. 比較例1の9継代目のASCsについてのフローサイトメトリーの結果である。1 shows the results of flow cytometry for ASCs at passage 9 in Comparative Example 1. 実施例および比較例における間葉系幹細胞数を示すグラフである。1 is a graph showing the number of mesenchymal stem cells in Examples and Comparative Examples.

本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。また組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。さらに本明細書に記載される数値範囲の上限及び下限は、当該数値を任意に選択して組み合わせることが可能である。以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための、幹細胞の培養方法及び幹細胞用培養液を例示するものであって、本発明は、以下に示す幹細胞の培養方法及び幹細胞用培養液に限定されない。 As used herein, the term "process" refers not only to an independent process, but also to processes that cannot be clearly distinguished from other processes, as long as the intended purpose of the process is achieved. Furthermore, when the composition contains multiple substances corresponding to each component, the content of each component in the composition refers to the total amount of those multiple substances present in the composition, unless otherwise specified. Furthermore, the upper and lower limits of the numerical ranges described herein can be arbitrarily selected and combined. Below, embodiments of the present invention are described in detail. However, the embodiments described below are intended to exemplify stem cell culture methods and stem cell culture media that embody the technical concepts of the present invention, and the present invention is not limited to the stem cell culture methods and stem cell culture media described below.

幹細胞の培養方法
幹細胞の培養方法は、還元性ガスを含むバブルを含む培養液(以下、単に「バブル含有培養液」ともいう)中で、幹細胞を培養する培養工程を含む。還元性ガスを含むバブルを含む細胞培養液中で、幹細胞をin vitro培養することで、幹細胞の増殖を促進することができる。さらに幹細胞の分化を抑制することができ、未分化状態を維持しつつ幹細胞の増殖を促進することができる。すなわち、幹細胞の培養方法は、幹細胞の増殖を促進する方法であってよい。
Stem Cell Culturing Method The stem cell culturing method includes a culturing step of culturing stem cells in a culture medium containing bubbles containing a reducing gas (hereinafter simply referred to as a "bubble-containing culture medium"). Stem cell proliferation can be promoted by culturing stem cells in vitro in a cell culture medium containing bubbles containing a reducing gas. Furthermore, differentiation of stem cells can be suppressed, and stem cell proliferation can be promoted while maintaining the undifferentiated state. In other words, the stem cell culturing method may be a method of promoting stem cell proliferation.

ここで「幹細胞の増殖を促進する」とは、還元性ガスを含むバブルを含む培養液中で培養される幹細胞の生存及び増殖が、還元性ガスを含むバブルを含まない培養液で培養される幹細胞の生存及び増殖に比べて促進されることを意味する。具体的には、還元性ガスを含むバブルを含む培養液中で所定の期間(例えば、9継代)培養した後の幹細胞数が、還元性ガスを含むバブルを含まない培養液で培養される幹細胞数に比べて、例えば5%以上、好ましくは10%以上、20%以上、40%以上、60%以上又はそれ以上に増加することを意味する。 Here, "promoting stem cell proliferation" means that the survival and proliferation of stem cells cultured in a culture medium containing bubbles containing a reducing gas are promoted compared to the survival and proliferation of stem cells cultured in a culture medium that does not contain bubbles containing a reducing gas. Specifically, this means that the number of stem cells after a predetermined period of culture (e.g., 9 passages) in a culture medium containing bubbles containing a reducing gas increases by, for example, 5% or more, preferably 10% or more, 20% or more, 40% or more, 60% or more, compared to the number of stem cells cultured in a culture medium that does not contain bubbles containing a reducing gas.

幹細胞の培養方法では、バブル含有培養液中で幹細胞を培養することで、幹細胞の分化を抑制することができる。すなわち、幹細胞の培養方法は、幹細胞の分化を抑制する方法であってもよい。幹細胞の分化が抑制されることは、例えば幹細胞の表面マーカーの発現を検出することで判断することができる。幹細胞で陽性となる表面マーカーとしては、例えばマウス間葉系幹細胞におけるCD105、Sca-1、CD29等を挙げることができる。また、陰性となる表面マーカーとしてはCD45等を挙げることができる。 In the method for culturing stem cells, differentiation of stem cells can be inhibited by culturing the stem cells in a bubble-containing culture medium. That is, the method for culturing stem cells may be a method for inhibiting stem cell differentiation. Inhibition of stem cell differentiation can be determined, for example, by detecting the expression of stem cell surface markers. Examples of surface markers that are positive on stem cells include CD105, Sca-1, and CD29 in mouse mesenchymal stem cells. Examples of surface markers that are negative include CD45.

ここで「幹細胞の分化が抑制される」とは、幹細胞において陽性を示す細胞の表面マーカーについて、バブル含有培養液中で培養される幹細胞における表面マーカーの発現率が、バブルを含まない培養液で培養される幹細胞における表面マーカーの発現率よりも高いことを意味する。具体的には、バブル含有培養液中で所定の期間(例えば、6継代)培養した後の幹細胞における表面マーカーの発現率が、バブルを含まない培養液で培養される幹細胞における表面マーカーの発現率よりも、例えば5%以上、好ましくは8%以上高いことを意味する。 Here, "stem cell differentiation is inhibited" means that, for a cell surface marker that is positive in stem cells, the expression rate of the surface marker in stem cells cultured in bubble-containing culture medium is higher than the expression rate of the surface marker in stem cells cultured in bubble-free culture medium. Specifically, this means that the expression rate of the surface marker in stem cells after culture for a predetermined period of time (e.g., 6 passages) in bubble-containing culture medium is, for example, 5% or more, preferably 8% or more higher than the expression rate of the surface marker in stem cells cultured in bubble-free culture medium.

培養方法が適用される幹細胞とは、自己複成能及び分化増殖能を有する未熟な細胞をいい、分化能力に応じて、多能性幹細胞(pluripotent stem cell)、複能性幹細胞(multipotent stem cell)、単能性幹細胞(unipotent stem cell)等が含まれる。「幹細胞」は、一般に、未分化状態を保持したまま増殖できる「自己再生能」と、三胚葉系列すべてに分化できる「分化多能性」とを有する未分化細胞と定義される。 Stem cells to which culture methods are applicable refer to immature cells that have the ability to self-replicate and differentiate and proliferate, and include pluripotent stem cells, multipotent stem cells, unipotent stem cells, etc., depending on their differentiation potential. "Stem cells" are generally defined as undifferentiated cells that have the "self-renewal ability" to proliferate while maintaining an undifferentiated state, and the "pluripotency" to differentiate into all three germ layer lineages.

多能性幹細胞とは、生体を構成する全ての組織や細胞へ分化し得る能力を有する幹細胞を意味する。複能性幹細胞とは、全ての種類ではないが、複数種の組織や細胞へ分化し得る能力を有する幹細胞を意味する。単能性幹細胞とは、特定の組織や細胞へ分化し得る能力を有する幹細胞を意味する。 Pluripotent stem cells are stem cells that have the ability to differentiate into all tissues and cells that make up a living organism. Multipotent stem cells are stem cells that have the ability to differentiate into multiple types of tissues and cells, but not all types. Unipotent stem cells are stem cells that have the ability to differentiate into specific tissues and cells.

幹細胞の由来種は、特に限定されず、例えば、ラット、マウス、ハムスター、モルモット等のげっ歯類、ウサギ等のウサギ目、ブタ、ウシ、ヤギ、ヒツジ等の有蹄目、イヌ、ネコ等のネコ目、ヒト、サル、アカゲザル、マーモセット、オランウータン、チンパンジー等の霊長類などを挙げることができる。幹細胞の由来種は、ヒトであってもよく、非ヒト哺乳動物であってもよい。 The species from which stem cells are derived is not particularly limited, and examples include rodents such as rats, mice, hamsters, and guinea pigs; lagomorphs such as rabbits; ungulates such as pigs, cows, goats, and sheep; Carnivores such as dogs and cats; and primates such as humans, monkeys, rhesus monkeys, marmosets, orangutans, and chimpanzees. Stem cells may be derived from either humans or non-human mammals.

幹細胞の具体例としては、筋芽細胞、血管内皮細胞、骨芽細胞、脂肪細胞、筋細胞、心筋細胞、軟骨細胞等へ分化する間葉系幹細胞、ニューロンやグリア細胞へ分化する神経幹細胞、白血球、赤血球、血小板、肥満細胞、樹状細胞等へ分化する造血幹細胞又は骨髄幹細胞、スフェロイド状態から胚様体(EB体)と呼ばれる擬似的な胚の形成を経て様々な組織への分化・誘導のステップに進むことが知られている胚性幹細胞(ES細胞)、誘導性多能性幹細胞(iPS細胞)、始原生殖細胞に由来する胚性生殖(EG)細胞、精巣組織からのGS細胞の樹立培養過程で単離されるmultipotent germline stem(mGS)細胞、骨髄から単離されるmultipotent adult progenitor cell(MAPC)等の多能性幹細胞などが挙げられる。 Specific examples of stem cells include mesenchymal stem cells that differentiate into myoblasts, vascular endothelial cells, osteoblasts, adipocytes, muscle cells, cardiomyocytes, and chondrocytes; neural stem cells that differentiate into neurons and glial cells; hematopoietic stem cells or bone marrow stem cells that differentiate into white blood cells, red blood cells, platelets, mast cells, and dendritic cells; embryonic stem cells (ES cells), which are known to proceed from a spheroid state through the formation of pseudo-embryos called embryoid bodies (EB bodies) and then differentiate and induce into various tissues; induced pluripotent stem cells (iPS cells); embryonic germ (EG) cells derived from primordial germ cells; multipotent germline stem (mGS) cells isolated during the establishment and culture process of GS cells from testicular tissue; and multipotent adult progenitor cells (MAPCs) isolated from bone marrow.

多能性幹細胞としては、特に、ES細胞、iPS細胞を挙げることができる。体細胞の核を核移植することによって作製された初期胚を培養することによって樹立した幹細胞も、多能性幹細胞としてまた好ましい。 Pluripotent stem cells include, in particular, ES cells and iPS cells. Stem cells established by culturing early embryos produced by nuclear transfer of the nucleus of a somatic cell are also preferred as pluripotent stem cells.

ヒトES細胞株は、例えばWA01(H1)およびWA09(H9)は、WiCell Research Instituteから、KhES-1、KhES-2及びKhES-3は、京都大学再生医科学研究所(京都、日本)から入手可能である。 Human ES cell lines, such as WA01 (H1) and WA09 (H9), are available from the WiCell Research Institute, and KhES-1, KhES-2, and KhES-3 are available from the Institute for Frontier Medical Sciences, Kyoto University (Kyoto, Japan).

iPS細胞としては、例えば、皮膚細胞等の体細胞に複数の遺伝子(初期化因子)を導入して得られる、ES細胞様の多分化能を獲得した細胞が挙げられる。例えばOct3/4遺伝子、Klf4遺伝子、C-Myc遺伝子及びSox2遺伝子を導入することによって得られるiPS細胞、Oct3/4遺伝子、Klf4遺伝子及びSox2遺伝子を導入することによって得られるiPS細胞等が挙げられる。 Examples of iPS cells include cells that have acquired ES cell-like pluripotency and are obtained by introducing multiple genes (reprogramming factors) into somatic cells such as skin cells. Examples include iPS cells obtained by introducing the Oct3/4 gene, Klf4 gene, C-Myc gene, and Sox2 gene, and iPS cells obtained by introducing the Oct3/4 gene, Klf4 gene, and Sox2 gene.

複能性幹細胞としては、特に、間葉系幹細胞、造血系幹細胞、神経系幹細胞、骨髄幹細胞及び生殖幹細胞等の体性幹細胞等が挙げられる。複能性幹細胞として、好ましくは間葉系幹細胞である。なお、間葉系幹細胞とは、骨芽細胞、軟骨芽細胞及び脂肪芽細胞等の間葉系の細胞全て又はいくつかへの分化が可能な幹細胞又はその前駆細胞の集団を広義に意味する。間葉系幹細胞としてより具体例には、ヒト骨髄由来間葉系幹細胞(例えば、hMSC-BM;Takara)、ヒト臍帯マトリックス由来間葉系幹細胞(例えば、hMSC-UC;Takara)、ヒト脂肪組織由来間葉系幹細胞(例えば、hMSC-AT;Takara)などを挙げることができる。 Multipotent stem cells include, in particular, somatic stem cells such as mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, neural stem cells, bone marrow stem cells, and germline stem cells. Mesenchymal stem cells are preferred as multipotent stem cells. Mesenchymal stem cells broadly refer to a population of stem cells or their precursor cells that can differentiate into all or some of the mesenchymal cells, such as osteoblasts, chondroblasts, and adipblasts. More specific examples of mesenchymal stem cells include human bone marrow-derived mesenchymal stem cells (e.g., hMSC-BM; Takara), human umbilical cord matrix-derived mesenchymal stem cells (e.g., hMSC-UC; Takara), and human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (e.g., hMSC-AT; Takara).

幹細胞の培養は、還元性ガスを含むバブルを含む培養液中で行われる。バブルを含有させる培養液は、幹細胞の培養が可能である細胞培養液であれば特に制限されない。幹細胞用の細胞培養液としては、例えば、RPMI-1640培地、EagleのMEM培地、ダルベッコ改変MEM培地、Glasgow’s MEM培地、α-MEM培地、199培地、IMDM培地、DMEM培地、Hybridoma Serum free培地、Chemically Defined Hybridoma Serum Free培地(インビトロジェン社)、MEMα/GlutaMax(Gibco社)、Ham’s Medium F-12、Ham’s Medium F-10、Ham’s Medium F12K、ATCC-CRCM30、DM-160、DM-201、BME、Fischer、McCoy’s 5A、Leibovitz’s L-15、RITC80-7、MCDB105、MCDB107、MCDB131、MCDB153、MCDB201、NCTC109、NCTC135、Waymouth’s MB752/1、CMRL-1066、Williams’ medium E、Brinster’s BMOC-3 Medium、Essential8 Medium(以上、サーモフィッシャーサイエンティフィック社)、mTeSR1(ステムセルテクノロジーズ社)、TeSR-E8 medium(ステムセルテクノロジーズ社)、StemSure(富士フイルム和光純薬社)、mESF培地(富士フイルム和光純薬社)、StemFit(味の素社)、S-medium(DSファーマ社)、ReproXF(リプロセル社)、PSGro-free Human iPSC/ESC Growth Medium(StemRD社)、hPSC Growth Medium(タカラバイオ社)、ReproFF2(リプロセル社)、EX-CELL 302培地(SAFC社)、EX-CELL-CD-CHO(SAFC社)、STEMdiff APEL Medium(ステムセルテクノロジーズ社)及びこれらの混合物などが挙げられる。培養液には、必要に応じて、血清、血清代替物、血漿、血清アルブミン、タンパク質、成長因子、サイトカイン、ホルモン、アミノ酸、ビタミン、抗生物質等の添加剤がさらに含まれていてもよい。 Stem cells are cultured in a culture medium containing bubbles containing a reducing gas. The culture medium containing the bubbles is not particularly limited as long as it is a cell culture medium that allows stem cells to be cultured. Examples of cell culture medium for stem cells include RPMI-1640 medium, Eagle's MEM medium, Dulbecco's modified MEM medium, Glasgow's MEM medium, α-MEM medium, 199 medium, IMDM medium, DMEM medium, Hybridoma Serum-free medium, Chemically Defined Hybridoma Serum-free medium (Invitrogen), MEMα/GlutaMax (Gibco), Ham's Medium F-12, Ham's Medium F-10, and Ham's Medium. F12K, ATCC-CRCM30, DM-160, DM-201, BME, Fischer, McCoy's 5A, Leibovitz's L-15, RITC80-7, MCDB105, MCDB107, MCDB131, MCDB153, MCDB201, NCTC109, NCTC135, Waymouth's MB752/1, CMRL-1066, Williams' medium E, Brinster's BMOC-3 Medium, Essential8 Medium (all Thermo Fisher Scientific), mTeSR1 (Stem Cell Technologies), TeSR-E8 Examples of suitable medium include Stem Cell Technologies, StemSure (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), mESF medium (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), StemFit (Ajinomoto Co., Inc.), S-medium (DS Pharma Co., Ltd.), ReproXF (ReproCell, Inc.), PSGro-free Human iPSC/ESC Growth Medium (StemRD), hPSC Growth Medium (Takara Bio Inc.), ReproFF2 (ReproCell, Inc.), EX-CELL 302 medium (SAFC), EX-CELL-CD-CHO (SAFC), STEMdiff APEL Medium (Stem Cell Technologies, Inc.), and mixtures thereof. The culture medium may further contain additives such as serum, serum substitutes, plasma, serum albumin, proteins, growth factors, cytokines, hormones, amino acids, vitamins, and antibiotics, as needed.

培養液が含むバブルを構成する気体としては、例えば、幹細胞の増殖促進の観点から、還元性ガスであってよい。還元性ガスとしては、例えば水素、一酸化炭素、一酸化窒素、硫化水素、二酸化硫黄等を挙げることができ、これらからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、水素、一酸化炭素、一酸化窒素及び硫化水素からなる群から選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。バブルを構成する気体は、窒素、酸素、二酸化炭素等を含んでいてもよく、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、シクロプロパン、シクロブタン、シクロブタン、エチレン、プロピレン、プロパジエン、ブテン、アセチレン、プロピン等の炭素数が5以下の低分子炭化水素を含んでいてもよい。バブルを構成する気体は1種のみであってもよく、2種以上の組み合わせであってもよい。バブルを構成する気体中の還元性ガスの含有率は、例えば、60体積%以上であってよく、好ましくは80体積%以上、90体積%以上、又は95体積%以上であってよく、実質的に還元性ガスのみであってもよい。ここで「実質的に」とは、不可避的に混入する還元性ガス以外のその他のガスを排除しないことを意味し、具体的にはその他のガスの含有率が5体積%未満、又は1体積%未満であることを意味する。 The gas constituting the bubbles contained in the culture medium may be, for example, a reducing gas, from the perspective of promoting stem cell proliferation. Examples of reducing gases include hydrogen, carbon monoxide, nitric oxide, hydrogen sulfide, and sulfur dioxide. The gas preferably contains at least one selected from the group consisting of these, and more preferably contains at least one selected from the group consisting of hydrogen, carbon monoxide, nitric oxide, and hydrogen sulfide. The gas constituting the bubbles may contain nitrogen, oxygen, carbon dioxide, etc., or may contain low-molecular-weight hydrocarbons with 5 or fewer carbon atoms, such as methane, ethane, propane, butane, pentane, cyclopropane, cyclobutane, ethylene, propylene, propadiene, butene, acetylene, and propyne. The gas constituting the bubbles may contain only one type of gas, or a combination of two or more types. The content of the reducing gas in the gas constituting the bubbles may be, for example, 60% by volume or more, preferably 80% by volume or more, 90% by volume or more, or 95% by volume or more, and may be substantially solely a reducing gas. Here, "substantially" means that other gases besides the reducing gas that are inevitably mixed in are not excluded, and specifically means that the content of other gases is less than 5% by volume, or less than 1% by volume.

培養液が含むバブルは、ウルトラファインバブル又はナノバブルであってよく、その平均粒径は、例えば10nm以上1000nm以下であってよく、好ましくは50nm以上500nm以下、又は100nm以上300nm以下であってもよい。また、バブルの平均粒径は、例えば10nm以上100nm以下、好ましくは10nm以上50nm以下であってもよい。培養液が含むバブルの含有量(個数)は、例えば1×10個(particles)/ml以上であってよく、好ましくは1×10個/ml以上、5×10以上、又は1×10個/ml以上であってよい。培養液が含むバブルの個数の上限は、例えば、1×1011個/ml以下であってよく、好ましくは1×1010個/ml以下であってよい。 The bubbles contained in the culture solution may be ultrafine bubbles or nanobubbles, and the average particle size may be, for example, 10 nm to 1000 nm, preferably 50 nm to 500 nm, or 100 nm to 300 nm. The average particle size of the bubbles may be, for example, 10 nm to 100 nm, preferably 10 nm to 50 nm. The content (number) of bubbles contained in the culture solution may be, for example, 1 x 10 particles/ml or more, preferably 1 x 10 particles/ml or more, 5 x 10 particles/ml or more, or 1 x 10 particles/ml or more. The upper limit of the number of bubbles contained in the culture solution may be, for example, 1 x 10 particles/ml or less, preferably 1 x 10 particles/ml or less.

バブルの平均粒径は、例えば、例えば、レーザー回折・散乱法、ナノ粒子トラッキング解析法、電気抵抗法、AFM(Atomic Force Microscope)、レーザー顕微鏡による観測等により測定することができる。レーザー回折・散乱法による測定装置としては、例えばベックマン・コールター社製のフローサイトメーター(商品名:CytoFlex)等を挙げることができる。ナノ粒子トラッキング解析法による測定装置としては、Malvern社製のナノ粒子解析システム(商品名:Nonosight)等を挙げることができる。また、AFMを測定する装置としては、例えば、Malvern社製の共振式粒子計測システム(商品名:アルキメデス)を用いることができる。 The average particle size of the bubbles can be measured, for example, by laser diffraction/scattering, nanoparticle tracking analysis, electrical resistance, AFM (Atomic Force Microscope), or laser microscope observation. An example of a measurement device using the laser diffraction/scattering method is a flow cytometer (product name: CytoFlex) manufactured by Beckman Coulter. An example of a measurement device using the nanoparticle tracking analysis method is a nanoparticle analysis system (product name: Nonosight) manufactured by Malvern. Furthermore, an example of a device for measuring AFM is a resonant particle measurement system (product name: Archimedes) manufactured by Malvern.

培養液中にバブル発生させる技術としては、例えば、旋回液流式、スタティックミキサー式、ベンチュリー式、加圧溶解式、細孔式等を挙げることができる。また、製造容器内に培養液を注入し、所望の気体を封入した状態で、製造容器を振動させることで培養液中にバブルを発生させてもよい。 Technologies for generating bubbles in the culture solution include, for example, the swirling liquid flow method, static mixer method, Venturi method, pressurized dissolution method, and pore method. Bubbles can also be generated in the culture solution by injecting the culture solution into a production vessel, sealing in the desired gas, and vibrating the production vessel.

具体的には以下のようにして、培養液内にバブルを発生させることができる。培養液内にバブルを発生させる方法は、製造容器を準備することと、培養液を製造容器の所定の高さまで注入することと、製造容器内に所望のガスを充填させた状態で製造容器を密閉することと、所定の回転数で製造容器を振動させることと、を含んでいてよい。 Specifically, bubbles can be generated in the culture solution as follows. The method for generating bubbles in the culture solution may include preparing a production vessel, pouring the culture solution into the production vessel to a predetermined height, sealing the production vessel with the desired gas filled in the production vessel, and vibrating the production vessel at a predetermined rotation speed.

製造容器として、開口部を有し、培養液を収容する容器本体と、容器本体を密閉可能な蓋とを備える製造容器を準備する。容器本体は、例えば、外形が有底円筒状をなしていてよい。具体的には、例えば、容量が0.5mlから20ml程度のバイアル瓶を用いることができる。バイアル瓶の寸法は、例えば長手方向の長さXが、35mmから60mm程度であり、外径が、10mmから40mm程度であってよい。蓋は、容器本体の開口部に密着する円盤状のゴム栓(セプタム)と、ゴム栓を容器本体に固定する締付部とを備えていてよい。ゴム栓は、例えば、シリコン製のゴム栓であってよい。締付部は、ゴム栓の縁部を覆うように構成され、その平面視で略中央に開口部を有していてよい。 A production vessel is prepared, which includes a container body with an opening and containing a culture medium, and a lid capable of sealing the container body. The container body may, for example, have a cylindrical outer shape with a bottom. Specifically, for example, a vial with a capacity of approximately 0.5 ml to 20 ml can be used. The vial may have, for example, a longitudinal length X of approximately 35 mm to 60 mm and an outer diameter of approximately 10 mm to 40 mm. The lid may include a disk-shaped rubber stopper (septum) that fits tightly against the opening of the container body, and a fastening portion that secures the rubber stopper to the container body. The rubber stopper may, for example, be a silicone rubber stopper. The fastening portion is configured to cover the edge of the rubber stopper, and may have an opening approximately in the center when viewed from above.

容器本体には、所定の高さまで培養液が注入される。培養液が注入された容器本体を水平に静置した状態において、容器本体の高さ(長手方向の長さ)をX[mm]とし、容器本体における培養液の液面の高さをY[mm]とすると、0.2≦Y/X≦0.7の関係を満足してよい。この状態であれば、容器本体に収容された培養液の上に、十分な大きさの空隙部が存在することになる。この状態で製造容器を振動させることで、培養液を製造容器の上下面および側面に、より勢いよく衝突させることができる。この衝突により、培養液中に衝撃波が生じ、培養液中にバブルを容易に形成することができる。 Culture medium is poured into the container body to a predetermined height. When the container body into which culture medium has been poured is placed horizontally, the height (longitudinal length) of the container body is X [mm], and the height of the culture medium surface in the container body is Y [mm]. The relationship 0.2≦Y/X≦0.7 can be satisfied. In this state, a sufficiently large void exists above the culture medium contained in the container body. By vibrating the production container in this state, the culture medium can be caused to collide with the top, bottom, and sides of the production container with greater force. This collision generates shock waves in the culture medium, making it easy to form bubbles in the culture medium.

培養液を注入した容器本体は、所望の気体が充填された状態で密閉される。具体的には、培養液が注入された容器本体の空隙部を、所望の気体でパージした後、蓋を容器本体の開口部に締付ける。これにより、製造容器内に培養液と所望の気体とが密閉される。容器本体の空隙部を所望の気体でパージする方法としては、例えば、培養液が注入された容器本体をチャンバー内に移動させ、チャンバー内の空気を所望の気体で置換した後、蓋を容器本体の開口部に締付ける方法を挙げることができる。密封された製造容器は、所望の気体で加圧された状態であってもよい。密封された製造容器内に、注射器等を用いて所望の気体を追加することで、密封された製造容器内を加圧状態にすることができる。 The container body into which the culture medium has been injected is sealed while filled with the desired gas. Specifically, the void in the container body into which the culture medium has been injected is purged with the desired gas, and then the lid is tightened onto the opening of the container body. This seals the culture medium and the desired gas inside the production container. One method for purging the void in the container body with the desired gas is to move the container body into which the culture medium has been injected into a chamber, replace the air in the chamber with the desired gas, and then tighten the lid onto the opening of the container body. The sealed production container may be pressurized with the desired gas. The sealed production container can be pressurized by adding the desired gas into the sealed production container using a syringe or the like.

培養液と所望の気体が密封された製造容器を振動させることで、培養液中にバブルが発生する。製造容器の振動は、例えば、製造容器の略長手方向における往復運動であってよい。これにより、培養液が製造容器内を上下に移動して製造容器の上下面および側面に繰り返し衝突することになる。培養液が製造容器の内面に衝突すると培養液内に衝撃波が発生し、その圧力により気体が培養液中に微分散して、バブルが形成される。振動数は、例えば5000rpm以上であればよく、好ましくは6000rpm以上20000rpm以下、又は6000rpm以上7000rpm以下であってよい。 Bubbles are generated in the culture solution by vibrating a production vessel in which the culture solution and desired gas are sealed. The vibration of the production vessel may be, for example, a reciprocating motion in the approximate longitudinal direction of the production vessel. This causes the culture solution to move up and down within the production vessel, repeatedly colliding with the top, bottom, and side surfaces of the production vessel. When the culture solution collides with the inner surface of the production vessel, shock waves are generated within the culture solution, and the resulting pressure causes the gas to finely disperse in the culture solution, forming bubbles. The vibration frequency may be, for example, 5,000 rpm or higher, and preferably 6,000 rpm to 20,000 rpm, or 6,000 rpm to 7,000 rpm.

製造容器の長手方向の振動幅は、例えば0.7X[mm]以上1.5X[mm]以下程度であってよく、好ましくは0.8X[mm]以上1X[mm]以下程度である。製造容器を振動させる時間は、例えば10秒以上120秒以下程度であってよく、好ましくは30秒以上90秒以下程度である。振動時間を上記範囲内とすることにより、培養液が製造容器と衝突する回数が十分に多くなるため、培養液中に、多量のバブルを生成させることができる。なお、振動時間を上記範囲内で長く設定することにより、培養液中に生成されるバブルの量をより多くすることができる。製造容器の振動は、振動時間を分割して実施してもよい。例えば、5秒以上30秒以下の振動を3回から10回程度繰り返して、製造容器を振動させてもよい。 The vibration amplitude in the longitudinal direction of the production vessel may be, for example, approximately 0.7X [mm] to 1.5X [mm], and preferably approximately 0.8X [mm] to 1X [mm]. The time for vibrating the production vessel may be, for example, approximately 10 seconds to 120 seconds, and preferably approximately 30 seconds to 90 seconds. By setting the vibration time within this range, the number of times the culture medium collides with the production vessel is sufficiently high, allowing a large number of bubbles to be generated in the culture medium. Note that by setting the vibration time longer within the above range, the amount of bubbles generated in the culture medium can be increased. The vibration of the production vessel may be carried out in divided vibration periods. For example, the production vessel may be vibrated by repeating vibration for 5 seconds to 30 seconds approximately 3 to 10 times.

製造容器を振動させることができる装置としては、例えば、ビーズ方式の高速細胞破砕システム(ホモジナイザー)を用いることができる。具体例としては、バーティンテクノロジーズ(bertin Technologies)社製のプレセリーズ(R)(Precellys)等を用いることができる。なお、培養液中にバブルを生成する方法の詳細については、例えば、国際公開第2016/163439号の明細書等を参照することができる。 As a device capable of vibrating the production vessel, for example, a bead-type high-speed cell disruption system (homogenizer) can be used. Specific examples include Precellys® manufactured by Bertin Technologies. For details on methods for generating bubbles in the culture medium, please refer to the specification of International Publication No. 2016/163439, for example.

幹細胞の培養方法は、バブル含有培養液中で幹細胞を培養する培養工程を含む。培養工程では、バブル含有培養液を用いて、バッチ培養、流加培養、連続培養、灌流培養等により、幹細胞を培養する。バッチ培養は、培養中の培養槽にバブル含有培養液を補給せずに培養する方法である。流加培養は、培養中の培養槽にバブル含有培養液を補給しながら培養する方法である。連続培養は、培養中の培養槽からバブル含有培養液の一部を引き抜き、引き抜き量相当分のバブル含有培養液を補給しながら培養する方法である。灌流培養は、培養中の培養槽から液分のみを引き抜き、引き抜き量相当分のバブル含有培養液を補給しながら培養する方法である。 The method for culturing stem cells includes a culturing step in which stem cells are cultured in a bubble-containing culture medium. In the culturing step, stem cells are cultured using a bubble-containing culture medium by batch culture, fed-batch culture, continuous culture, perfusion culture, or the like. Batch culture is a culture method in which the bubble-containing culture medium is not replenished to the culture vessel during culture. Fed-batch culture is a culture method in which the bubble-containing culture medium is replenished to the culture vessel during culture. Continuous culture is a culture method in which a portion of the bubble-containing culture medium is withdrawn from the culture vessel during culture and an amount of bubble-containing culture medium equivalent to the amount withdrawn is replenished. Perfusion culture is a culture method in which only the liquid is withdrawn from the culture vessel during culture and an amount of bubble-containing culture medium equivalent to the amount withdrawn is replenished.

培養工程に用いられる培養器は、特に限定されない。培養器としては、フラスコ、ディッシュ、シャーレ、マイクロウエルプレート、マイクロスライド、チャンバースライド、チューブ、トレイ、培養バック又はタンクなどの培養槽などが挙げられる。これらの培養器の基材としては、例えば、ガラス、ポリプロピレン及びポリスチレンなどの各種プラスチック、ステンレスなどの金属又はそれらの組み合わせが挙げられる。 The culture vessel used in the culture step is not particularly limited. Examples of culture vessels include flasks, dishes, petri dishes, microwell plates, microslides, chamber slides, tubes, trays, culture bags, and culture vessels such as tanks. Examples of substrates for these culture vessels include glass, various plastics such as polypropylene and polystyrene, metals such as stainless steel, and combinations thereof.

培養工程は、接着培養であってもよいし、浮遊培養であってもよい。接着培養では、コラーゲン、ゼラチン、ポリ-L-リジン、ポリ-D-リジン、ラミニン、ラミニンの一部構造体、フィブロネクチン及びこれら混合物(例えばマトリゲル)などの足場材料を培養器の基材表面にコーティングすることで、基材表面に足場を形成した培養器を用いる。これにより、基材表面への足場依存性細胞の接着を誘導することができる。幹細胞の接着培養では、フィーダー細胞の存在下で培養してもよい。フィーダー細胞には、胎児線維芽細胞等のストローマ細胞を用いることができる。 The culture process may be either adherent culture or suspension culture. For adherent culture, a culture vessel is used in which a scaffold is formed on the substrate surface by coating the surface of the substrate with a scaffold material such as collagen, gelatin, poly-L-lysine, poly-D-lysine, laminin, partial structures of laminin, fibronectin, or a mixture thereof (e.g., Matrigel). This allows for the induction of adhesion of anchorage-dependent cells to the substrate surface. For adherent culture of stem cells, the cells may be cultured in the presence of feeder cells. Stromal cells such as fetal fibroblasts can be used as feeder cells.

幹細胞の浮遊培養とは、培養液中において、足場が形成された培養器、フィーダー細胞等を用いずに、非接着性の条件下で幹細胞を培養することをいう。浮遊培養には、メチルセルロースなどの高分子ポリマー、MFG-E8(Milk fat globule-EGF factor 8)又は該タンパク質の断片を用いることができる。幹細胞の浮遊培養としては、幹細胞の分散培養、幹細胞の凝集浮遊培養等が挙げられる。幹細胞の分散培養とは、懸濁された幹細胞を培養することをいい、例えば、2以上20以下の幹細胞からなる小さな細胞塊を用いる分散培養が挙げられる。分散培養を継続した場合、培養された分散細胞がより大きな幹細胞塊を形成し、その後凝集浮遊培養が実行され得る。凝集浮遊培養としては、胚様体培養法、メッシュフィルターを用いて機械的処理により細胞株を継代させるスフェア培養法等が挙げられる。 Suspension culture of stem cells refers to culturing stem cells under non-adhesive conditions in a culture medium without the use of scaffold-formed culture vessels, feeder cells, etc. For suspension culture, high molecular weight polymers such as methylcellulose, MFG-E8 (Milk fat globule-EGF factor 8), or fragments of this protein can be used. Examples of suspension culture of stem cells include dissociated culture of stem cells and aggregated suspension culture of stem cells. Dissociated culture of stem cells refers to culturing suspended stem cells, and examples include dissociated culture using small cell clumps consisting of 2 to 20 stem cells. If the dissociated culture is continued, the cultured dispersed cells form larger stem cell clumps, after which aggregated suspension culture can be performed. Examples of aggregated suspension culture include embryoid body culture and sphere culture, in which cell lines are passaged by mechanical processing using a mesh filter.

培養される幹細胞は、分散細胞であってもよいし、非分散細胞であってもよい。分散細胞とは、細胞分散を促進するために処理された細胞をいう。分散細胞としては、例えば、2以上50以下、2以上20以下、又は2以上10以下の細胞からなる小さな細胞塊を形成している細胞が挙げられる。分散細胞は、浮遊(懸濁)細胞又は接着細胞であってよい。 The stem cells to be cultured may be dispersed or non-dispersed cells. Dispersed cells are cells that have been treated to promote cell dispersion. Dispersed cells include, for example, cells that form small cell clumps consisting of 2 to 50, 2 to 20, or 2 to 10 cells. Dispersed cells may be floating (suspended) cells or adherent cells.

幹細胞の培養密度は、細胞の生存及び増殖を促進する効果を達成し得るような密度であればよい。培養密度は、例えば1.0×10cells/ml以上1.0×10cells/ml以下、好ましくは1.0×10cells/ml以上1.0×10cells/ml、1.0×10cells/ml以上1.0×10cells/ml以下、又は3.0×10cells/ml以上1.0×10cells/ml以下であってよい。 The culture density of stem cells may be any density that can achieve the effect of promoting cell survival and proliferation, and may be, for example, from 1.0× 10 cells/ml to 1.0× 10 cells/ml, preferably from 1.0× 10 cells/ml to 1.0×10 cells/ml, from 1.0× 10 cells/ml to 1.0× 10 cells/ml, from 1.0× 10 cells/ml to 1.0× 10 cells/ml, or from 3.0×10 cells/ml to 1.0× 10 cells/ml.

温度、溶存CO濃度、溶存酸素濃度、pHなどの培養条件は、動物組織に由来する細胞の培養に従来用いられている技術に基づいて適宜設定できる。例えば、培養温度は、例えば33℃以上39℃以下、又は36℃以上37℃以下であってよい。溶存CO濃度は、例えば1%以上10%以下、又は2%以上5%以下であってよい。酸素分圧は、例えば10%以上22%以下であってよい。 Culture conditions such as temperature, dissolved CO2 concentration, dissolved oxygen concentration, and pH can be appropriately set based on techniques conventionally used for culturing cells derived from animal tissues. For example, the culture temperature may be, for example, 33°C to 39°C, or 36°C to 37°C. The dissolved CO2 concentration may be, for example, 1% to 10%, or 2% to 5%. The oxygen partial pressure may be, for example, 10% to 22%.

幹細胞を含む細胞組成物の製造方法
幹細胞の培養方法は、幹細胞を含む細胞組成物の製造方法に応用できる。幹細胞を含む細胞組成物の製造方法は、還元性ガスを含むバブルを含む培養液中で幹細胞を培養する培養工程を含み、必要に応じて幹細胞を継代する継代工程を含んでいてよい。
1. Method for producing a cell composition containing stem cells The method for culturing stem cells can be applied to a method for producing a cell composition containing stem cells. The method for producing a cell composition containing stem cells includes a culture step of culturing stem cells in a culture medium containing bubbles containing a reducing gas, and may include a passaging step of passaging the stem cells as needed.

細胞組成物は、さらなる幹細胞の培養のため、あるいは再生医療用の細胞ソースのために利用され得る。また、細胞組成物は、小さな細胞塊のような分散した幹細胞を含む組成物であってよい。細胞組成物は、例えば、凍結保存による幹細胞の保存、輸送、及び継代に用いられてよい。凍結保存等の保存に用いられる場合、細胞組成物は血清あるいはその代替物、又はDMSO等の有機溶剤をさらに含んでいてもよい。さらに細胞組成物は、フィーダー細胞等を含むものであってもよい。 The cell composition can be used for further culturing of stem cells or as a cell source for regenerative medicine. The cell composition may also be a composition containing dispersed stem cells, such as small cell clumps. The cell composition may be used, for example, for preserving, transporting, and subculturing stem cells by cryopreservation. When used for preservation, such as cryopreservation, the cell composition may further contain serum or a substitute therefor, or an organic solvent such as DMSO. The cell composition may also contain feeder cells, etc.

幹細胞用培養液
幹細胞用培養液は、還元性ガスを含むバブルを含む細胞培養液である。幹細胞用培養液が含むバブルはウルトラファインバブル又はナノバブルであってよい。幹細胞用培養液中で幹細胞を培養することにより、培養される幹細胞の増殖を促進することができる。また、幹細胞の分化を抑制し、未分化状態を維持しながら、幹細胞の増殖を促進することができる。
Stem Cell Culture Medium The stem cell culture medium is a cell culture medium containing bubbles containing a reducing gas. The bubbles contained in the stem cell culture medium may be ultrafine bubbles or nanobubbles. Culturing stem cells in the stem cell culture medium can promote the proliferation of the cultured stem cells. Furthermore, differentiation of the stem cells can be suppressed, and proliferation of the stem cells can be promoted while maintaining the undifferentiated state.

幹細胞用培養液は、通常用いられる細胞培養液中に還元性ガスを含むバブルを生成することで調製することができる。バブルを構成する気体の詳細、バブルの生成方法については既述の通りである。また、バブルを生成させる細胞培養液は、幹細胞の培養に好適に用いられる細胞培養液であってよく、細胞培養液の具体例は既述の通りである。 Stem cell culture medium can be prepared by generating bubbles containing a reducing gas in a commonly used cell culture medium. Details of the gas that makes up the bubbles and the method for generating the bubbles have been described above. The cell culture medium in which bubbles are generated may be a cell culture medium that is suitable for culturing stem cells, and specific examples of cell culture medium have been described above.

幹細胞用培養液が含むバブルを構成する気体としては、例えば、幹細胞の増殖促進の観点から、還元性ガスであってよい。還元性ガスは例えば、水素、一酸化炭素、一酸化窒素及び硫化水素からなる群から選択される少なくとも1種を含んでいてよい。バブルを構成する気体は、窒素、酸素、二酸化炭素等を更に含んでいてもよい。 The gas that constitutes the bubbles contained in the stem cell culture medium may be, for example, a reducing gas, from the perspective of promoting stem cell proliferation. The reducing gas may include, for example, at least one gas selected from the group consisting of hydrogen, carbon monoxide, nitric oxide, and hydrogen sulfide. The gas that constitutes the bubbles may further include nitrogen, oxygen, carbon dioxide, etc.

幹細胞用培養液が含むバブルの平均粒径は、例えば10nm以上1000nm以下であってよく、好ましくは50nm以上500nm以下、又は100nm以上300nm以下であってもよい。また、バブルの平均粒径は、例えば10nm以上100nm以下、好ましくは10nm以上50nm以下であってもよい。細胞培養液が含むバブルの含有量(個数)は、例えば1×10個(particles)/ml以上であってよく、好ましくは1×10個/ml以上、5×10個/ml以上、又は1×10個/ml以上であってよい。培養液が含むバブルの個数の上限は、例えば、1×1011個/ml以下であってよく、好ましくは1×1010個/ml以下であってよい。 The average particle size of the bubbles contained in the stem cell culture medium may be, for example, 10 nm to 1000 nm, preferably 50 nm to 500 nm, or 100 nm to 300 nm. The average particle size of the bubbles may be, for example, 10 nm to 100 nm, preferably 10 nm to 50 nm. The content (number) of bubbles contained in the cell culture medium may be, for example, 1 x 10 particles/ml or more, preferably 1 x 10 particles/ml or more, 5 x 10 particles/ml or more, or 1 x 10 particles / ml or more. The upper limit of the number of bubbles contained in the culture medium may be, for example, 1 x 10 particles/ml or less, preferably 1 x 10 particles/ml or less.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples.

参考例 脂肪組織由来間葉系幹細胞の調製
マウス(ICR、雌、5週齢)の両肢の皮下から、マウス脂肪組織を採取した。採取した脂肪組織1gから2gに対して10mlの0.2%コラゲナーゼ溶液(GIBCO 17100-017)を加えて脂肪組織を浸漬した状態で、はさみで細切りにした。細切りにした脂肪組織に0.2%コラゲナーゼ溶液20mlを加え、37℃で120rpm、1時間振とうした。その後、セルストレーナー(FALCON社製、REF 352360)で濾過し、濾液を400Gで5分間遠心処理した。上清を除去し、得られたペレットをリン酸緩衝生理食塩水(PBS)10mlに懸濁して400Gで5分間遠心処理することを3回繰り返して細胞ペレットを得た。得られた細胞ペレットをマウスADRCsとした。マウスADRCsを、培地としてMEMα/GlutaMax(Gibco社製)を用い、37℃、5%COで5日間、培養を行い、3継代後に脂肪組織由来間葉系幹細胞(ASCs)を得た。なお、培地交換は3日ごとに行った。
Reference Example: Preparation of Adipose Tissue-Derived Mesenchymal Stem Cells Mouse adipose tissue was collected subcutaneously from both limbs of an ICR mouse (female, 5 weeks old). 10 ml of 0.2% collagenase solution (GIBCO 17100-017) was added to 1 to 2 g of collected adipose tissue, and the adipose tissue was then immersed and shredded with scissors. 20 ml of 0.2% collagenase solution was added to the shredded adipose tissue and shaken at 120 rpm at 37°C for 1 hour. The tissue was then filtered through a cell strainer (FALCON, REF 352360), and the filtrate was centrifuged at 400 G for 5 minutes. The supernatant was removed, and the resulting pellet was suspended in 10 ml of phosphate-buffered saline (PBS) and centrifuged at 400 G for 5 minutes, repeating this process three times to obtain a cell pellet. The resulting cell pellet was designated as mouse ADRCs. Mouse ADRCs were cultured in MEMα/GlutaMax (Gibco) medium at 37°C and 5% CO for 5 days, and adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (ASCs) were obtained after three passages. The medium was changed every 3 days.

実施例1
幹細胞用の培養液としてMEMα/GlutaMAXを準備した。1mlのMEMα/GlutaMAXを容量2mlのバイアル瓶に入れ、一酸化炭素でパージしてから蓋を挿着して密封した。次いで注射器を使ってバイアル瓶内に1mlの一酸化炭素を加えた。密封したバイアル瓶をbertin Technologies社製のPrecellys(R)(高速細胞破砕システム)を用いて、6500rpmで10秒間振動させることを6フェーズ繰り返して、一酸化炭素バブルを含む培養液を得た。なお、温度上昇を避けるため、各フェーズ間に20秒の休止時間を設けた。
Example 1
MEMα/GlutaMAX was prepared as a stem cell culture medium. 1 ml of MEMα/GlutaMAX was placed in a 2 ml vial, purged with carbon monoxide, and then the vial was sealed with a cap. Next, 1 ml of carbon monoxide was added to the vial using a syringe. The sealed vial was subjected to six cycles of 10-second vibration at 6,500 rpm using a Precellys® (high-speed cell disruption system) manufactured by Bertin Technologies, to obtain a culture medium containing carbon monoxide bubbles. A 20-second rest period was provided between each cycle to prevent temperature rise.

ナノ粒子解析システム(NanoSight;Malvern社製)を用いて、バブル含有培養液に含まれるバブルのバブル径分布測定を行った。バブルの平均粒径は164.2nmであった。また、バブルの含有量は5.12×10個/mlであった。 The bubble size distribution of the bubbles contained in the bubble-containing culture medium was measured using a nanoparticle analysis system (NanoSight; manufactured by Malvern). The average bubble size was 164.2 nm, and the bubble content was 5.12 × 10 9 bubbles/ml.

実施例2
実施例1で得られた一酸化炭素バブルを含む培養液を用い、100mmディッシュに5×10個のASCsを播種し、2日毎に培地交換、継代を行った。継代毎に細胞数をカウントし、累積細胞数を算出した。培養は3継代のASCsから開始し、9継代まで6回の継代を行った。
Example 2
Using the culture medium containing carbon monoxide bubbles obtained in Example 1, 5 x 105 ASCs were seeded in a 100 mm dish, and the medium was replaced and passaged every two days. The number of cells was counted at each passage, and the cumulative cell number was calculated. Culture was started with ASCs from the third passage and continued for six passages up to the ninth passage.

継代毎の累積細胞数をNBとして図1に示す。また、9継代目のASCsの累積細胞数は2.19×10個であった。なお、有意差検定はマン・ホイットニーのU検定により行った。 The cumulative cell number at each passage is shown as NB in Figure 1. The cumulative cell number of ASCs at passage 9 was 2.19 x 10 cells . Significance testing was performed using the Mann-Whitney U test.

比較例1
培養液として、一酸化炭素バブルを含まないMEM/GlutaMAX培養液(20%FBS含有)を用いたこと以外は、実施例2と同様にしてASCsを培養した。
Comparative Example 1
ASCs were cultured in the same manner as in Example 2, except that a MEM/GlutaMAX culture medium (containing 20% FBS) not containing carbon monoxide bubbles was used as the culture medium.

継代毎の累積細胞数をControlとして図1に示す。また、9継代目のASCsの累積細胞数は1.17×10個であった。 The cumulative number of cells at each passage is shown as a control in Figure 1. The cumulative number of ASCs at passage 9 was 1.17 x 10 7 cells.

評価
上記の実施例2および比較例1で使用した3継代目および9継代目のそれぞれのASCsを、マウス間葉系幹細胞(MSC)の表面マーカー(陽性:CD105,Sca-1,CD29;陰性:CD45)をそれぞれ蛍光色素で染色後にフローサイトメトリーを行い、それぞれのASCsに含まれているMSCの割合を算出した。
Evaluation The ASCs at the 3rd and 9th passages used in Example 2 and Comparative Example 1 above were stained with fluorescent dyes for surface markers of mouse mesenchymal stem cells (MSCs) (positive: CD105, Sca-1, CD29; negative: CD45), and then subjected to flow cytometry to calculate the proportion of MSCs contained in each ASC.

結果を図2Aから図2Cに示す。図2Aは、培養を開始する3継代目のASCsのフローサイトメトリーの結果である。図2Bは、実施例2の9継代目のASCsのフローサイトメトリーの結果である。図2Cは、比較例1の9継代目のASCsのフローサイトメトリーの結果である。培養開始した3継代目のASCsのMSC含有率は50.7%であった。比較例1の9継代目の対照群のMSC含有率は31.7%まで低下したのに対して、実施例2において、一酸化炭素を保持したナノバブルを含有したMEM/GlutaMAX培地を使用した場合のMSC含有率は40.2%に留まった。 The results are shown in Figures 2A to 2C. Figure 2A shows the results of flow cytometry of ASCs at passage 3, at the start of culture. Figure 2B shows the results of flow cytometry of ASCs at passage 9 in Example 2. Figure 2C shows the results of flow cytometry of ASCs at passage 9 in Comparative Example 1. The MSC content of the ASCs at passage 3, at the start of culture, was 50.7%. The MSC content of the control group at passage 9 in Comparative Example 1 decreased to 31.7%, whereas the MSC content in Example 2, when MEM/GlutaMAX medium containing nanobubbles carrying carbon monoxide was used, remained at 40.2%.

次に、ASCs細胞数とMSCの含有率を掛け合わせ、MSCの絶対数を比較した。結果を図3に示す。3継代目(P3)のASCs中のMSC数は2.5×10であった。9継代目のASCs中のMSC数は、比較例1の対照群(Control-P3)が3.6×10個で、実施例2のナノバブル群(NB-P3)が8.8×10個であった。 Next, the number of ASCs was multiplied by the MSC content rate to compare the absolute number of MSCs. The results are shown in Figure 3. The number of MSCs among the ASCs at passage 3 (P3) was 2.5 x 10. The number of MSCs among the ASCs at passage 9 was 3.6 x 10 in the control group (Control-P3) of Comparative Example 1 and 8.8 x 10 in the nanobubble group (NB-P3) of Example 2.

以上の結果から、ASCsの培養において、還元性ガスを含むバブルを含有した培養液を使用することで、幹細胞の増殖能を促進することができ、かつMSCからの分化を抑制することができることが分かる。 These results demonstrate that the use of a culture medium containing bubbles containing a reducing gas in the culture of ASCs can promote the proliferation of stem cells and suppress differentiation from MSCs.

Claims (7)

還元性ガスを含むバブルを含む培養液中で、幹細胞を培養することを含み、
前記バブルは100nm以上300nm以下の平均粒径を有し、
前記バブルを構成する気体中の前記還元性ガスの含有率が60体積%以上であり、
前記還元性ガスは一酸化炭素を含む幹細胞の培養方法。
Culturing stem cells in a culture medium containing bubbles containing a reducing gas,
the bubbles have an average particle size of 100 nm or more and 300 nm or less;
the content of the reducing gas in the gas constituting the bubbles is 60% by volume or more;
The method for culturing stem cells, wherein the reducing gas contains carbon monoxide .
幹細胞の増殖を促進する請求項1に記載の培養方法。 The culture method of claim 1, which promotes stem cell proliferation. 前記バブルを構成する気体中の前記還元性ガスの含有率が90体積%以上である請求項1又は2に記載の培養方法。 3. The culture method according to claim 1, wherein the content of the reducing gas in the gas constituting the bubbles is 90% by volume or more. 前記幹細胞が、体性幹細胞、胚性幹細胞及びiPS細胞からなる群から選択される少なくとも1種を含む請求項1からのいずれか1項に記載の培養方法。 The culture method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the stem cells comprise at least one type selected from the group consisting of somatic stem cells, embryonic stem cells, and iPS cells. 還元性ガスを含むバブルを含む培養液中で、幹細胞を培養することを含み、
前記バブルは100nm以上300nm以下の平均粒径を有し、
前記バブルを構成する気体中の前記還元性ガスの含有率が60体積%以上であり、
前記還元性ガスは一酸化炭素を含む幹細胞の分化を抑制する方法。
Culturing stem cells in a culture medium containing bubbles containing a reducing gas,
the bubbles have an average particle size of 100 nm or more and 300 nm or less;
the content of the reducing gas in the gas constituting the bubbles is 60% by volume or more;
The method for inhibiting stem cell differentiation, wherein the reducing gas comprises carbon monoxide .
還元性ガスを含むバブルを含み、
前記バブルは100nm以上300nm以下の平均粒径を有し、
前記バブルを構成する気体中の前記還元性ガスの含有率が60体積%以上であり、
前記還元性ガスは一酸化炭素を含む幹細胞用培養液。
bubbles containing a reducing gas;
the bubbles have an average particle size of 100 nm or more and 300 nm or less;
the content of the reducing gas in the gas constituting the bubbles is 60% by volume or more;
The stem cell culture medium contains carbon monoxide as the reducing gas .
前記バブルを構成する気体中の前記還元性ガスの含有率が90体積%以上である請求項に記載の幹細胞用培養液。 7. The stem cell culture medium according to claim 6 , wherein the content of the reducing gas in the gas constituting the bubbles is 90% by volume or more.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011078371A (en) 2009-10-09 2011-04-21 Tomotaka Marui Micro-bubble-containing composition for promoting cell variation, apparatus for producing the same, and method for promoting cell variation using micro-bubble-containing composition
JP2011244779A (en) 2010-05-31 2011-12-08 Tomotaka Marui Liquid composition containing fine bubble, and its production method
JP2016063804A (en) 2013-12-27 2016-04-28 亀井 一郎 Mitochondrial activation composition
WO2017126647A1 (en) 2016-01-21 2017-07-27 国立大学法人大阪大学 Cell culturing method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011078371A (en) 2009-10-09 2011-04-21 Tomotaka Marui Micro-bubble-containing composition for promoting cell variation, apparatus for producing the same, and method for promoting cell variation using micro-bubble-containing composition
JP2011244779A (en) 2010-05-31 2011-12-08 Tomotaka Marui Liquid composition containing fine bubble, and its production method
JP2016063804A (en) 2013-12-27 2016-04-28 亀井 一郎 Mitochondrial activation composition
WO2017126647A1 (en) 2016-01-21 2017-07-27 国立大学法人大阪大学 Cell culturing method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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ACS Biomaterials Science & Engineering,2020年,vol.6, no.2,p.798-812

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