【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、ミクロキヤリヤ表面上に付着増殖し
た細胞の洗浄方法に関する。
最近、ある種のワクチン、インターフエロン等
の生物薬品の製造に関連して、二倍体細胞等の係
留依存性動物細胞を大量培養することの重要性が
増すにともない、その培養方法も著るしく進歩し
てきた。
かかる培養方法の1例が、培地中に懸濁した適
当な素材の微小粒子即ちミクロキヤリヤの表面に
細胞を付着せしめ、そこで増殖せしめる方法、す
なわち、一般にミクロキヤリヤ培養法と称される
方法である。一般に、このような方法を用いて細
胞培養を行なう過程において、更には、培養した
細胞に例えばインターフエロンを産生させる過程
等において、例えば下記(a),(b)等の場合の如く古
い培地を除去し、新しい培地もしくは緩衝液から
なる塩水溶液(以下単に洗浄液と呼ぶ場合があ
る)におきかえる操作すなわち細胞を洗浄する操
作が必須である。
(a) 係留依存性細胞の増殖は、一般には細胞付着
面をほゞ完全におおい尽すまで増殖すると増殖
速度が著るしく低下し、ついには増殖が停止す
る。したがつて更に大量の細胞を得る目的等の
ために細胞培養を続けるには、タンパク質分解
酵素でいわゆる消化処理を施し、細胞と細胞付
着面との結合および細胞どうしの結合を切り、
単一細胞の懸濁液となし、新たな細胞付着表面
を有する系に再接種する操作、即ち細胞継代操
作を行なうことが必要である。
前記タンパク質分解酵素としてはトリプシン
が最も好適に利用されるが、トリプシンを少量
でかつ効果的に作用せしめるためには、トリプ
シンを失活させるタンパク質および細胞と細胞
接着面、細胞どうしの接着に関与している
Ca++イオンの濃度を充分さげた状態でトリプ
シンを作用させることが肝要である。
一方細胞培養に用いた培地中には、血清由来
のタンパク質、細胞の代謝生成物に由来するタ
ンパク質およびCa++イオンが不可避的に含ま
れていることは衆知のとうりである。
したがつて細胞継代操作に際しての消化処理
に先だち培地中に存在するタンパク質、Ca++
イオン等を充分取り除くために細胞をタンパク
質およびCa++イオンを含まない洗浄液で洗浄
する必要がある。
(b) 培養した細胞に、例えばインターフエロンを
産生させる方法としては、スーパーインダクシ
ヨン法と呼ばれる方法等が知られている。この
方法は、2重鎖核酸等のインターフエロン誘発
剤により細胞に処理を施し、更に、シクロヘキ
シミド、アクチノマイシンD等の代謝阻害剤を
作用させた後培地をインターフエロン産生培地
に交換してインターフエロンを該培地中に産生
させる方法である。
この際インターフエロン産生培地中のインタ
ーフエロン誘発剤、代謝阻害剤の残存量が多す
ぎるとインターフエロン産生を著るしく阻害す
る。
また、インターフエロン産生培地中にタンパ
ク質が存在すると、得られるインターフエロン
の比活性即即ちタンパク質重量あたりのインタ
ーフエロン活性が低くなり、後に続く精製過程
の負荷を増大する。
したがつて、培地をインターフエロン産生培
地に交換するに際し、培地中に含まれるインタ
ーフエロン誘発剤、代謝阻害剤、さらにはタン
パク質を充分取り除くために、細胞をタンパク
質を含まない洗浄液で洗浄することが肝要であ
る。
ミクロキヤリヤ培養法において上記細胞洗浄を
実施する具体的方法としては、例えば、表面に細
胞が付着増殖したミクロキヤリヤを沈降させ、上
澄培地を吸い取つた後、洗浄液を加え再懸濁させ
るという操作を必要回数繰返えして細胞を洗浄す
る方法がある。かかる細胞洗浄を実施する際、培
地および洗浄液の抜き出しおよび供給にともなう
液の乱れにより細胞の一部がミクロキヤリヤ表面
より剥離する。ミクロキヤリヤ培養法においては
主に下記(a),(b),(c)の理由により、かかる細胞の
剥離が特に多く、著じるしい場合には40〜50%に
も達することがあり重大な問題である。
(a) 含水性ミクロキヤリヤを用いる場合には特
に、また、非含水性ミクロキヤリヤを用いる場
合でも一般には、たとえばルー瓶もしくはロー
ラ瓶を用いる培養方法に比較して細胞の洗浄を
効率よく行いがたく、したがつて充分な洗浄を
行なうためには比較的多量の洗浄液で洗浄する
ことが必要である。
(b) ミクロキヤリヤは培地、洗浄液の抜き出しお
よび供給にともなう液流れとともに流動・撹拌
され細胞が剥離しやすい。
(c) ミクロキヤリヤ培養法は特に大スケールの培
養に好適な培養方法であるが、大きいスケール
においては培地および洗浄液の抜き出しおよび
供給にともなう液の流動、乱れが相対的に激し
くなる。ミクロキヤリヤ表面より剥離し、洗浄
液中に浮遊する細胞は、例えば過法もしくは
遠心分離法等の方法により回収することも可能
ではあるが、細胞培養においては、かかる操作
を全て無菌的に遂行する必要があることと相ま
つて、多大な余分な労力を必要とすることとな
る。また、例えばインターフエロン産生に際し
ては、一たんミクロキヤリヤ表面より剥離した
細胞はたとえ回収しても、もはやインターフエ
ロン産生には寄与しない。
本発明の目的は、洗浄時に細胞がミクロキヤリ
ヤ表面から剥離することを効果的に防止すること
のできるミクロキヤリヤ表面上に増殖した細胞の
洗浄方法を提供することにある。
上記本発明の目的は、ミクロキヤリヤ表面上に
増殖した細胞を非タンパク性水溶性高分子物質を
含む塩水溶液で洗浄することからなる細胞洗浄方
法によつて極めて効果的に達成される。
本発明方法に供する被洗浄物質たるミクロキヤ
リヤ表面上に増殖した細胞は公知のミクロキヤリ
ヤ培養法に従がつて適宜取得されうる。
ミクロキヤリヤとしては、正に荷電した化学残
基を有する多糖類微小粒体(例えばジエチルアミ
ノエチル化した架橋デキストラン微粒子、ジメチ
ルアミノプロピル化したポリアクリルアミド微粒
子等)が最も一般的に用いられるが、合成高分子
微小粒体(例えばポリスチレン微小粒体)、無機
質微小粒体(例えばガラス微小粒体)その他細胞
と親和性を有する素材よりなる微小粒体もしくは
微小体等であつてもよい。
ミクロキヤリヤは培地中に懸濁させた状態で培
養に供されるのが最も一般的方法であるが、たと
えば、ミクロキヤリヤの流動層を形成させた状態
で培養に供する方法、ミクロキヤリヤの固定床を
形成した状態で培養に供する方法も用いられる。
次にミクロキヤリヤの表面上に増殖した細胞を
洗浄する方法の例について説明する。
まず表面に細胞が付着増殖したミクロキヤリヤ
を沈降させ上澄培地を吸い取る。この際上澄培地
の流れとともに細胞が付着したミクロキヤリヤが
流出しないよう注意が必要である。このために上
澄培地を吸い取るラインの吸込口もしくはライン
の途中に材を設けることは効果がある。次に洗
浄のための培地もしくは緩衝液からなる塩水溶液
すなわち洗浄液を加えミクロキヤリヤを再懸濁さ
せる。かゝる操作を必要回数繰返えして洗浄を行
なう。上記の洗浄方法は、細胞の付着したミクロ
キヤリヤと培地もしくは洗浄液の分離を沈降分離
法を利用して行う方法であるが、該分離を過法
を利用して行なつてもよくまた両法の組合せで行
なつてもよい。
さらに、上記方法は培地もしくは洗浄液を除い
た後に洗浄液を加えるいわゆる回分法であるが、
培地もしくは洗浄液の除去と洗浄液の供給を並行
して行なう連続法であつてもよい。本発明の方法
においては上記洗浄液中に適当濃度の非タンパク
性水溶性高分子物質を含有させることを本質とす
る。この非タンパク性水溶性高分子物質により、
培地および洗浄液の抜き出し、供給にともなう液
流動、乱れによりミクロキヤリヤ表面から細胞が
剥離することが防止される。
本発明において使用される非タンパク性水溶性
高分子物質の具体例としては、デキストラン、ア
ルギン酸等の天然より得られる水溶性多糖類、メ
チルセルローズ、カルボキシメチルセルローズ、
可溶性デンプン、ヒドロキシエチルデン粉等の天
然多糖類の誘導体およびポリビニルピロリドン、
ポリオキシエチレン―ポリオキシプロピレン共重
合体等の合成高分子物質等が挙げられる。細胞洗
浄液中の好適な非タンパク性水溶性高分子物質の
濃度に関しては、用いる高分子物質の種類、ミク
ロキヤリヤの種類さらには細胞の種類によつても
異なり、それぞれ実験によつて適宜に決定されう
るが、一般には洗浄液に対して0.0001〜1重量
%、より好ましくは0.001〜0.1重量%の範囲が適
当である。これら高分子物質の分子量の範囲につ
いては水溶性であるかぎりとくに制限はない。洗
浄液としては適当な浸透圧に調整された塩水溶液
が用いられるが、リン酸緩衝液等の緩衝液、場合
によつてはある種の栄養素を含む培地等が特に好
適に用いられる。
次に実施例を用いて本発明の効果の例について
具体的に説明する。
実施例 1
ジエチルアミノエチル化した架橋デキストラン
ミクロキヤリヤ0.25%、仔牛血清5%を含むイー
グルMEM培地中にヒト2倍体細胞4.6×104ケ/
mlを接種し、37℃撹拌条件下で6日間培養した。
途中1回培養培地を仔牛血清5%を含む新しいイ
ーグルMEM培地に交換した。6日目の細胞数は
5.6×105ケ/mlであつた。該懸濁液200mlづつを、
内面をシリコーン処理したガラス容器4本に分注
し、ミクロキヤリヤを沈降させた後それぞれの上
澄培地170mlを吸い取つた。しかる後、2本は
PBS(Ca++マイナス)を、残る2本はメチルセル
ローズ0.05%を含むPBS(Ca++マイナス)をそれ
ぞれ170mlを加え再懸濁し、それぞれサンプリン
グして1回洗浄後の細胞数をカウントした。更に
上記の操作を2回繰り返えし、2回洗浄後、3回
洗浄後の細胞数をカウントした。同一条件の2本
づつの細胞数をそれぞれ平均した細胞数と初期細
胞数5.6×105ケ/mlの差すなわち、剥離した細胞
数の初期細胞数に対する比率をメチルセルローズ
0.05%を含むPBS(Ca++マイナス)で3回洗浄し
た際の剥離した細胞数はメチルセルローズを含ま
ない場合のそれの約4割であつた。細胞数のカウ
ントするには、小量をサンプリングし、ミクロキ
ヤリヤを沈降させて上澄液を吸い取り、吸い取つ
た上澄液と同量のクエン酸0.1M、クリスタルバ
イオレツト0.1%水溶液を加え37℃で数時間イン
キユベートした後、血球計算盤を用いて細胞核数
をカウントした。
実施例 2
ジエチルアミノエチル化した架橋デキストラン
ミクロキヤリヤ0.25%、仔牛血清5%を含むイー
グルMEM培地中にヒト2倍体細胞9.0×104ケ/
mlを接種し7日間37℃で培養した。途中2回培養
培地を仔牛血清5%を含む新しいイーグルMEM
培地に交換した。7日目の細胞数は7.3×105ケ/
mlであつた。該懸濁液200mlづつを、内面をシリ
コーン処理したガラス容器9本に分注し、実施例
1と同様の方法でそれぞれ表1に示す種類および
濃度の非タンパク性水溶性高分子物質を含む
PBS(Ca++マイナス)で3回洗浄した後細胞数を
実施例1と同様の方法によりカウントした。結果
を表―1に示す。
更に番号1および4に関してミクロキヤリヤを
沈降させ上澄PBS(Ca++マイナス)を吸い取つた
後、トリプシンを作用させ、ミクロキヤリヤより
細胞を剥がした。
The present invention relates to a method for washing cells that have adhered and grown on the surface of a microcarrier. Recently, as the importance of mass culturing tether-dependent animal cells such as diploid cells has increased in connection with the production of certain vaccines and biological drugs such as interferon, the cultivation methods have also improved. We have made great progress. One example of such a culture method is a method in which cells are allowed to adhere to the surface of microcarriers, or microparticles of a suitable material, suspended in a medium, and are allowed to grow there, ie, a method generally referred to as a microcarrier culture method. Generally, in the process of culturing cells using such a method, and furthermore in the process of making the cultured cells produce interferon, for example, old media are used as in cases (a) and (b) below. It is essential to remove the cells and replace them with a fresh medium or a salt aqueous solution (hereinafter simply referred to as a washing solution) consisting of a buffer solution, that is, to wash the cells. (a) In general, when tethering-dependent cell proliferation reaches a point where the cell attachment surface is almost completely covered, the proliferation rate decreases markedly, and proliferation eventually stops. Therefore, in order to continue cell culture for the purpose of obtaining a larger amount of cells, etc., a so-called digestion treatment with proteolytic enzymes is performed to break the bonds between the cells and the cell attachment surface as well as the bonds between the cells.
It is necessary to prepare a single cell suspension and reinoculate it into a system with a new cell attachment surface, that is, to carry out a cell passaging operation. Trypsin is most preferably used as the protease, but in order to use trypsin effectively in a small amount, it is necessary to use proteins that inactivate trypsin, as well as proteins that are involved in adhesion between cells and adhesion between cells. ing
It is important to allow trypsin to act while the concentration of Ca ++ ions is sufficiently reduced. On the other hand, it is well known that a medium used for cell culture inevitably contains proteins derived from serum, proteins derived from cellular metabolic products, and Ca ++ ions. Therefore, proteins present in the culture medium prior to digestion during cell passaging, Ca ++
In order to sufficiently remove ions, etc., it is necessary to wash the cells with a washing solution that does not contain proteins and Ca ++ ions. (b) As a method for producing, for example, interferon in cultured cells, a method called the superinduction method is known. In this method, cells are treated with an interferon-inducing agent such as a double-stranded nucleic acid, and then a metabolic inhibitor such as cycloheximide or actinomycin D is applied, and then the medium is replaced with an interferon-producing medium to induce interferon. is produced in the medium. At this time, if the amount of interferon inducer or metabolic inhibitor remaining in the interferon production medium is too large, interferon production will be significantly inhibited. Furthermore, if a protein is present in the interferon production medium, the specific activity of the resulting interferon, ie, the interferon activity per protein weight, will decrease, increasing the burden of the subsequent purification process. Therefore, when replacing the medium with an interferon-producing medium, it is necessary to wash the cells with a protein-free washing solution to sufficiently remove interferon inducers, metabolic inhibitors, and even proteins contained in the medium. It is essential. A specific method for carrying out the above-mentioned cell washing in the microcarrier culture method involves, for example, settling the microcarriers on which cells have grown and grown, sucking up the supernatant medium, and then adding a washing solution and resuspending the microcarriers. There is a method of washing cells repeatedly. When such cell washing is carried out, some of the cells are detached from the microcarrier surface due to turbulence of the liquid as the culture medium and washing liquid are withdrawn and supplied. In the microcarrier culture method, such detachment of cells is particularly common due to the following reasons (a), (b), and (c), and in severe cases, it can reach 40 to 50%, which is a serious problem. That's a problem. (a) Especially when using hydrous microcarriers, and even when using non-hydroscopic microcarriers in general, it is difficult to wash the cells efficiently compared to, for example, a culture method using a Lou bottle or a roller bottle; Therefore, in order to perform sufficient cleaning, it is necessary to use a relatively large amount of cleaning liquid. (b) The microcarrier is fluidized and agitated with the flow of the medium and washing solution as it is removed and supplied, making it easy for cells to detach. (c) The microcarrier culture method is a culture method particularly suitable for large-scale culture, but on a large scale, the flow and turbulence of the liquid due to the extraction and supply of the medium and washing liquid become relatively intense. Cells detached from the microcarrier surface and floating in the washing solution can be recovered by methods such as filtration or centrifugation, but in cell culture, all such operations must be performed aseptically. Coupled with this, it requires a great deal of extra effort. Furthermore, in the case of interferon production, for example, even if cells once detached from the microcarrier surface are recovered, they no longer contribute to interferon production. An object of the present invention is to provide a method for washing cells grown on a microcarrier surface that can effectively prevent cells from being detached from the microcarrier surface during washing. The above objects of the present invention are very effectively achieved by a cell washing method comprising washing cells grown on the surface of a microcarrier with an aqueous salt solution containing a non-protein water-soluble polymeric substance. Cells grown on the surface of the microcarrier, which is the substance to be washed and subjected to the method of the present invention, can be appropriately obtained according to known microcarrier culture methods. As microcarriers, polysaccharide microparticles with positively charged chemical residues (e.g., diethylaminoethylated crosslinked dextran microparticles, dimethylaminopropylated polyacrylamide microparticles, etc.) are most commonly used, but synthetic polymers They may be microparticles (for example, polystyrene microparticles), inorganic microparticles (for example, glass microparticles), or microparticles or microscopic bodies made of a material that has an affinity for cells. The most common method is to culture microcarriers while suspended in a medium. A method in which the cells are cultured in this state is also used. Next, an example of a method for washing cells grown on the surface of a microcarrier will be described. First, the microcarriers with cells attached and grown on their surface are sedimented and the supernatant medium is sucked off. At this time, care must be taken so that the microcarriers with attached cells do not flow out with the flow of the supernatant medium. For this purpose, it is effective to provide a material at the suction port of the line for sucking up the supernatant medium or in the middle of the line. A saline solution or wash solution consisting of a washing medium or buffer is then added to resuspend the microcarriers. Repeat this operation as many times as necessary to perform cleaning. The above washing method uses a sedimentation separation method to separate the microcarriers with attached cells from the culture medium or washing solution, but the separation may also be performed using a filtration method or a combination of both methods. You can also do it with Furthermore, the above method is a so-called batch method in which the washing solution is added after removing the medium or washing solution.
A continuous method may be used in which removal of the culture medium or washing solution and supply of the washing solution are performed in parallel. The essence of the method of the present invention is to contain a non-protein water-soluble polymer substance at an appropriate concentration in the washing solution. This non-protein water-soluble polymer substance allows
Cells are prevented from detaching from the microcarrier surface due to liquid flow and turbulence that occur when the culture medium and washing solution are withdrawn and supplied. Specific examples of non-protein water-soluble polymer substances used in the present invention include naturally occurring water-soluble polysaccharides such as dextran and alginic acid, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose,
Soluble starch, derivatives of natural polysaccharides such as hydroxyethyl starch powder, and polyvinylpyrrolidone,
Synthetic polymer substances such as polyoxyethylene-polyoxypropylene copolymer and the like can be mentioned. The preferred concentration of the non-protein water-soluble polymeric substance in the cell washing solution varies depending on the type of polymeric substance used, the type of microcarrier, and even the type of cells, and can be appropriately determined through experiments. However, it is generally appropriate to range from 0.0001 to 1% by weight, more preferably from 0.001 to 0.1% by weight, based on the cleaning liquid. There is no particular restriction on the molecular weight range of these polymeric substances as long as they are water-soluble. As the washing solution, an aqueous salt solution adjusted to an appropriate osmotic pressure is used, but a buffer such as a phosphate buffer, a medium containing certain nutrients, etc. are particularly preferably used. Next, examples of the effects of the present invention will be specifically explained using Examples. Example 1 4.6 x 104 human diploid cells/cells were grown in Eagle's MEM medium containing 0.25% diethylaminoethylated cross-linked dextran microcarriers and 5% calf serum.
ml was inoculated and cultured for 6 days under stirring conditions at 37°C.
Once in the middle, the culture medium was replaced with fresh Eagle's MEM medium containing 5% calf serum. The number of cells on day 6 is
It was 5.6×10 5 cases/ml. 200ml each of the suspension,
The contents were dispensed into four glass containers whose inner surfaces were treated with silicone, and after the microcarriers were allowed to settle, 170 ml of the supernatant medium was sucked out from each container. After that, the two
170 ml of PBS (Ca ++ minus) was added to the remaining two bottles, and 170 ml of PBS (Ca ++ minus) containing 0.05% methyl cellulose was added to the remaining two bottles to resuspend, and the number of cells was counted after each sample was sampled and washed once. Furthermore, the above operation was repeated twice, and the number of cells was counted after washing twice and washing three times. The difference between the average number of cells from two tubes under the same conditions and the initial cell number of 5.6 x 105 cells/ml, that is, the ratio of the number of detached cells to the initial cell number, is
The number of detached cells when washed three times with PBS (Ca ++ minus) containing 0.05% was about 40% of that when methylcellulose was not included. To count the number of cells, sample a small amount, let the microcarrier settle, suck up the supernatant, add the same amount of citric acid 0.1M and crystal violet 0.1% aqueous solution as the sucked supernatant, and hold at 37°C. After incubation for several hours, the number of cell nuclei was counted using a hemocytometer. Example 2 9.0 x 104 human diploid cells/cells in Eagle's MEM medium containing 0.25% diethylaminoethylated cross-linked dextran microcarriers and 5% calf serum.
ml was inoculated and cultured at 37°C for 7 days. The culture medium was changed twice in the middle to new Eagle MEM containing 5% calf serum.
The medium was replaced. The number of cells on the 7th day was 7.3×10 5 cells/
It was hot in ml. 200 ml of the suspension was dispensed into 9 glass containers whose inner surfaces were treated with silicone, and each container contained a non-protein water-soluble polymer substance of the type and concentration shown in Table 1 in the same manner as in Example 1.
After washing three times with PBS (Ca ++ minus), the number of cells was counted in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table-1. Furthermore, for numbers 1 and 4, the microcarriers were sedimented and the supernatant PBS (Ca ++ minus) was sucked up, and then trypsin was applied to detach the cells from the microcarriers.
【表】
それぞれ仔牛血清5%を含むイーグルMEM培
地を総量が100mlとなるまで加え撹拌した後ミク
ロキヤリヤを沈降分離し細胞懸濁液を得た。
別途、ミクロキヤリヤ0.25%、仔牛血清5%を
含むイーグルMEM190mlを入れたスピナーフラ
スコ4本を準備し、番号1より得た上記細胞懸濁
液10mlづつを2本のスピナーフラスコに、番号4
より得たそれを残り2本のスピナーフラスコに接
種し、37℃撹拌下で6日間培養した。途中2回培
養培地を仔牛血清5%を含む新しい培地に交換し
た。
接種後4日目の番号1より接種した2本のスピナ
ーフラスコの細胞数の平均値は2.7×105ケ/
ml、番号4より接種した2本のスピナーフラ
スコの細胞数の平均値は3.3×105ケ/mlであ
つた。
接種後6日目のそれぞれの値は6.7×105ケ/mlお
よび8.4×105ケ/mlであつた。[Table] After adding Eagle's MEM medium containing 5% calf serum to a total volume of 100 ml and stirring, the microcarriers were separated by sedimentation to obtain a cell suspension. Separately, prepare four spinner flasks containing 190 ml of Eagle MEM containing 0.25% microcarrier and 5% calf serum, and add 10 ml each of the cell suspension obtained from No. 1 to two spinner flasks (No. 4).
The resulting mixture was inoculated into the remaining two spinner flasks and cultured for 6 days at 37°C with stirring. Twice in the middle, the culture medium was replaced with a new medium containing 5% calf serum. The average number of cells in two spinner flasks inoculated from number 1 on the 4th day after inoculation was 2.7×10 5 cells/
The average number of cells in the two spinner flasks inoculated from No. 4 was 3.3×10 5 cells/ml. The respective values on the 6th day after inoculation were 6.7×10 5 cells/ml and 8.4×10 5 cells/ml.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
図は実施例1の結果を示す線図であり、1はメ
チルセルローズ共存系、2は非タンパク性水溶性
高分子物質非存系についての結果である。
The figure is a diagram showing the results of Example 1, where 1 is the result for the methyl cellulose coexistence system and 2 is the result for the non-protein water-soluble polymer substance-free system.