JP2002112763A - 細胞培養容器 - Google Patents
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- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】動物細胞、特に付着性細胞を高密度に培養する
容器および培養方法を提供する。 【解決手段】半透膜機能を有する中空繊維、および細胞
が付着しやすい繊維状細胞支持体が内部に封入された細
胞培養容器であって、前記中空繊維の内腔部分は前記細
胞培養容器の外部と連通するように、該中空繊維両端を
隔壁により該容器の両端部に固定され、かつ、該中空繊
維両端部で開口した中空繊維内腔に連通する接続口およ
び該容器と中空繊維の間隙部分に連通する接続口を備え
てなり、前記細胞支持体は、前記中空繊維と前記容器と
の間の間隙部分に収納されている細胞培養容器および培
養方法。
容器および培養方法を提供する。 【解決手段】半透膜機能を有する中空繊維、および細胞
が付着しやすい繊維状細胞支持体が内部に封入された細
胞培養容器であって、前記中空繊維の内腔部分は前記細
胞培養容器の外部と連通するように、該中空繊維両端を
隔壁により該容器の両端部に固定され、かつ、該中空繊
維両端部で開口した中空繊維内腔に連通する接続口およ
び該容器と中空繊維の間隙部分に連通する接続口を備え
てなり、前記細胞支持体は、前記中空繊維と前記容器と
の間の間隙部分に収納されている細胞培養容器および培
養方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は動物細胞、特に、付
着性動物細胞を培養する容器に関する。さらに具体的に
は付着性細胞を高密度で培養し、培養した細胞の産生す
る物質もしくは細胞自体を利用するために用いる細胞培
養容器に関する。
着性動物細胞を培養する容器に関する。さらに具体的に
は付着性細胞を高密度で培養し、培養した細胞の産生す
る物質もしくは細胞自体を利用するために用いる細胞培
養容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、細胞がもつ代謝機能を利用す
る方法として、細胞を培養し、その細胞が産生する物
質、例えばタンパクを利用する方法、または、増殖させ
た細胞に接触した気体、液体などに含まれる汚染物質を
分解させて空気浄化、水質浄化を行う方法など、生物学
的リアクターとして細胞を利用する方法が種々開発され
ている。これらの方法には細胞を高密度で培養する技術
が不可欠であり、種々の高密度細胞培養方法が開発さ
れ、利用されてきた。
る方法として、細胞を培養し、その細胞が産生する物
質、例えばタンパクを利用する方法、または、増殖させ
た細胞に接触した気体、液体などに含まれる汚染物質を
分解させて空気浄化、水質浄化を行う方法など、生物学
的リアクターとして細胞を利用する方法が種々開発され
ている。これらの方法には細胞を高密度で培養する技術
が不可欠であり、種々の高密度細胞培養方法が開発さ
れ、利用されてきた。
【０００３】一般的な細胞の培養方法の１つとしては、
ガラスシャーレなどの容器中に細胞を静置した状態で培
養を行う静置培養方法があるが、大量の細胞を培養する
ためには、大きな表面積および容積を有する容器が必要
であり、これらシャーレなどの容器を用いた方法には限
界があり、実験的に使用されるに留まっている。静置培
養方法の欠点を補う方法として、容積の大きなタンク中
で細胞を攪拌機で攪拌しながら培養する攪拌培養方法も
開発され、実験レベルから工業的なレベルへと展開を見
せている。しかし、これらタンクなどの容器を用いた攪
拌培養方法では、細胞の培養密度が１×１０６〜５×１
０６個／ｍＬ程度で増殖が均衡状態に達し、それ以上増
加しない。このため産生された物質を必要な濃度に高め
るためには、煩雑な濃縮などの操作が必要であり、また
必要量を確保するためには巨大な容積を有する容器を必
要とすることもあり、工業的には困難な点が多々存在す
る。
ガラスシャーレなどの容器中に細胞を静置した状態で培
養を行う静置培養方法があるが、大量の細胞を培養する
ためには、大きな表面積および容積を有する容器が必要
であり、これらシャーレなどの容器を用いた方法には限
界があり、実験的に使用されるに留まっている。静置培
養方法の欠点を補う方法として、容積の大きなタンク中
で細胞を攪拌機で攪拌しながら培養する攪拌培養方法も
開発され、実験レベルから工業的なレベルへと展開を見
せている。しかし、これらタンクなどの容器を用いた攪
拌培養方法では、細胞の培養密度が１×１０６〜５×１
０６個／ｍＬ程度で増殖が均衡状態に達し、それ以上増
加しない。このため産生された物質を必要な濃度に高め
るためには、煩雑な濃縮などの操作が必要であり、また
必要量を確保するためには巨大な容積を有する容器を必
要とすることもあり、工業的には困難な点が多々存在す
る。
【０００４】また、攪拌培養方法は、浮遊性細胞を培養
するのに適した形態であり、付着性細胞の高密度培養に
は適していない。しかし、近年遺伝子組換え技術の発達
と共に、人為的に特定の物質を産生するように改良され
た細胞、例えば組換細胞または融合細胞などを利用し
て、種々の貴重な物質が生産されるようになってきた
が、これらの細胞には付着性細胞と浮遊性細胞があり、
動物組織に由来する付着性細胞を利用することが比較的
多い。このため、付着性細胞に攪拌培養法を適用するた
めの方法として、タンク内部に付着性細胞の担体として
ガラスビーズを封入する方法なども考案されてきた。し
かし、ビーズの表面積を大きくとるためには大容積のタ
ンクが必要であり、その場合でも培養密度は５×１０６
個／ｍＬ程度が限界であり、培養効率を高めることがで
きない。さらに、大規模な設備を必要とするためにコス
ト的にも高くつくことになるため、小スペースで高密度
の細胞培養が可能な方法が要求されてきた。
するのに適した形態であり、付着性細胞の高密度培養に
は適していない。しかし、近年遺伝子組換え技術の発達
と共に、人為的に特定の物質を産生するように改良され
た細胞、例えば組換細胞または融合細胞などを利用し
て、種々の貴重な物質が生産されるようになってきた
が、これらの細胞には付着性細胞と浮遊性細胞があり、
動物組織に由来する付着性細胞を利用することが比較的
多い。このため、付着性細胞に攪拌培養法を適用するた
めの方法として、タンク内部に付着性細胞の担体として
ガラスビーズを封入する方法なども考案されてきた。し
かし、ビーズの表面積を大きくとるためには大容積のタ
ンクが必要であり、その場合でも培養密度は５×１０６
個／ｍＬ程度が限界であり、培養効率を高めることがで
きない。さらに、大規模な設備を必要とするためにコス
ト的にも高くつくことになるため、小スペースで高密度
の細胞培養が可能な方法が要求されてきた。
【０００５】小スペースで高密度細胞培養が可能な方法
として、中空繊維を利用した細胞培養技術が注目を集め
ている。この方法は、径の中心部が空洞である中空繊維
が封入された容器内で、細胞を培養する方法である。細
い中空繊維を多数封入した容器は限られた空間内部に大
きな細胞付着面積をとれる利点があり、また、細胞付着
体である中空繊維として、物質透過性を有する素材を用
いることにより、中空繊維を通して細胞の増殖に必要な
栄養分の供給が可能となる合理的な方法である。このよ
うな中空繊維を使用した培養方法は、容器に封入した中
空繊維で細胞に必要な栄養分を供給すると同時に、その
中空繊維自体に細胞を付着させ、付着性細胞を増殖に必
要な足場を確保する方法（特開昭49-41579号）としてKn
azakらにより紹介されている。また、この中空繊維を使
用した培養方法を発展させた方法として、中空繊維とし
てセルロースアセテート繊維を使用した方法（特公昭54
-6634号公報）、ポリスルホン繊維を使用した方法（特
開昭62-130678号公報）、ポリオレフィン繊維を利用し
た方法（特開昭63-17685号公報）等が提案されている。
また、これら中空繊維の細胞付着性を改良し、より増殖
効率を高めた方法としては、ポリオレフィンを使用した
多孔質膜を利用した方法（特開平2-16972号公報、特開
平3-292884号公報、特開平3-292885号公報など）等で提
案されている。
として、中空繊維を利用した細胞培養技術が注目を集め
ている。この方法は、径の中心部が空洞である中空繊維
が封入された容器内で、細胞を培養する方法である。細
い中空繊維を多数封入した容器は限られた空間内部に大
きな細胞付着面積をとれる利点があり、また、細胞付着
体である中空繊維として、物質透過性を有する素材を用
いることにより、中空繊維を通して細胞の増殖に必要な
栄養分の供給が可能となる合理的な方法である。このよ
うな中空繊維を使用した培養方法は、容器に封入した中
空繊維で細胞に必要な栄養分を供給すると同時に、その
中空繊維自体に細胞を付着させ、付着性細胞を増殖に必
要な足場を確保する方法（特開昭49-41579号）としてKn
azakらにより紹介されている。また、この中空繊維を使
用した培養方法を発展させた方法として、中空繊維とし
てセルロースアセテート繊維を使用した方法（特公昭54
-6634号公報）、ポリスルホン繊維を使用した方法（特
開昭62-130678号公報）、ポリオレフィン繊維を利用し
た方法（特開昭63-17685号公報）等が提案されている。
また、これら中空繊維の細胞付着性を改良し、より増殖
効率を高めた方法としては、ポリオレフィンを使用した
多孔質膜を利用した方法（特開平2-16972号公報、特開
平3-292884号公報、特開平3-292885号公報など）等で提
案されている。
【０００６】しかしながら、実際に付着性細胞を使用し
て、これら各種の中空繊維自体に細胞を付着させる培養
方法で培養を行った場合でも、思うように細胞は増殖し
ていない。これは中空繊維自体に細胞が付着する足場と
栄養分交換の役割を持たせているため、中空繊維表面に
細胞が付着してくると、付着した細胞により中空繊維表
面部分は目詰りした場合と同様な結果となる。さらに、
付着している細胞にしか栄養分を供給することができ
ず、細胞の増殖に従い栄養交換可能な面積は減少し、中
空繊維の栄養交換効率も低下していく。このため、付着
性細胞をさらに高密度で培養する場合には、中空繊維表
面に付着性細胞を付着させるのみでは不十分であり、中
空繊維と容器との間隙部分に該細胞を３次元的に増殖さ
せ、中空繊維の栄養交換効率を維持する必要がある。前
記中空繊維表面に細胞を付着させる方法では、中空繊維
表面に２次元的に付着した細胞に栄養を供給することは
可能であるが、１×１０８個／ｍＬ以上の３次元高密度
培養を目的とした場合には適しているとはいえない。
て、これら各種の中空繊維自体に細胞を付着させる培養
方法で培養を行った場合でも、思うように細胞は増殖し
ていない。これは中空繊維自体に細胞が付着する足場と
栄養分交換の役割を持たせているため、中空繊維表面に
細胞が付着してくると、付着した細胞により中空繊維表
面部分は目詰りした場合と同様な結果となる。さらに、
付着している細胞にしか栄養分を供給することができ
ず、細胞の増殖に従い栄養交換可能な面積は減少し、中
空繊維の栄養交換効率も低下していく。このため、付着
性細胞をさらに高密度で培養する場合には、中空繊維表
面に付着性細胞を付着させるのみでは不十分であり、中
空繊維と容器との間隙部分に該細胞を３次元的に増殖さ
せ、中空繊維の栄養交換効率を維持する必要がある。前
記中空繊維表面に細胞を付着させる方法では、中空繊維
表面に２次元的に付着した細胞に栄養を供給することは
可能であるが、１×１０８個／ｍＬ以上の３次元高密度
培養を目的とした場合には適しているとはいえない。
【０００７】このような中空繊維に細胞を付着させる方
法を改良し、３次元的に細胞を高密度培養させることを
目的とした方法が提案されている。そのうちの一つに
は、細胞に必要な栄養分と気体を供給する２つのチュー
ブ間に、細胞を付着させる担体としてシート状の３Ｄマ
トリクスをらせん状に巻付けており、前記チューブの片
方が気体交換を行い、もう片方のチューブで栄養交換を
行う方法（英国特許第2178447号明細書）であり、ま
た、その技術に類似した内容であるが、前記技術の培養
効率を高めてバイオ人工肝臓に適用するために、シート
状の３Ｄマトリクス上に0.5〜5mm間隔で中空繊維を並べ
て付着させた物を円筒容器内に収納したもの（特表平11
-514229号公報）が提案されている。
法を改良し、３次元的に細胞を高密度培養させることを
目的とした方法が提案されている。そのうちの一つに
は、細胞に必要な栄養分と気体を供給する２つのチュー
ブ間に、細胞を付着させる担体としてシート状の３Ｄマ
トリクスをらせん状に巻付けており、前記チューブの片
方が気体交換を行い、もう片方のチューブで栄養交換を
行う方法（英国特許第2178447号明細書）であり、ま
た、その技術に類似した内容であるが、前記技術の培養
効率を高めてバイオ人工肝臓に適用するために、シート
状の３Ｄマトリクス上に0.5〜5mm間隔で中空繊維を並べ
て付着させた物を円筒容器内に収納したもの（特表平11
-514229号公報）が提案されている。
【０００８】前記の提案は、これまでに述べてきた表面
に細胞が付着して増殖効率の低下を招く中空繊維型細胞
培養方法の欠点を中空繊維とは別に細胞が付着する担体
を使用することにより、中空繊維の効率低下を改善する
方法である。
に細胞が付着して増殖効率の低下を招く中空繊維型細胞
培養方法の欠点を中空繊維とは別に細胞が付着する担体
を使用することにより、中空繊維の効率低下を改善する
方法である。
【０００９】しかしながら、前記英国特許第2178477号
明細書や特表平11-514229号公報で提案されている方法
では、実際に高密度で細胞を培養するには十分に適して
いない。何故なら、英国特許第2178477号明細書で記載
される方法では、酸素、栄養などの交換に使用されるチ
ューブが単一導管であるため、現実には高密度培養され
る細胞全体に栄養分、酸素などを十分に供給することは
不可能であり、生物学的リアクターとして使用可能な高
密度の細胞培養効率は得られないであろう。
明細書や特表平11-514229号公報で提案されている方法
では、実際に高密度で細胞を培養するには十分に適して
いない。何故なら、英国特許第2178477号明細書で記載
される方法では、酸素、栄養などの交換に使用されるチ
ューブが単一導管であるため、現実には高密度培養され
る細胞全体に栄養分、酸素などを十分に供給することは
不可能であり、生物学的リアクターとして使用可能な高
密度の細胞培養効率は得られないであろう。
【００１０】また、特表平11-514229号公報に記載され
る方法では、栄養分の供給と高濃度酸素の交換に着目し
て改良を行っているが、この場合も十分な性能を発揮で
きているとは言い難い。なぜなら、特表平11-514229号
公報では細胞の付着担体となるシート状の３Ｄマトリク
ス表面に、中空繊維を付着させた状態で並べていること
を特徴としている。この場合、気体、栄養分の交換に使
用する中空繊維の表面のうち、シートに付着している部
分は有効に物質交換を行うことができないために、その
付着面積分の物質交換効率が低下していることになるか
らである。
る方法では、栄養分の供給と高濃度酸素の交換に着目し
て改良を行っているが、この場合も十分な性能を発揮で
きているとは言い難い。なぜなら、特表平11-514229号
公報では細胞の付着担体となるシート状の３Ｄマトリク
ス表面に、中空繊維を付着させた状態で並べていること
を特徴としている。この場合、気体、栄養分の交換に使
用する中空繊維の表面のうち、シートに付着している部
分は有効に物質交換を行うことができないために、その
付着面積分の物質交換効率が低下していることになるか
らである。
【００１１】さらに、細胞の付着担体の形状がシート状
であることにも次の問題がある。すなわち、細胞は付着
担体の表面に付着して増殖していくため、細胞の増加
率、すなわち、培養密度はその表面積に比例する。この
ため円筒形容器など、規定の容積に限定された容器内で
シート状の付着担体の表面積を増加させることには限界
があるから、得られる細胞密度には限界があり、細胞付
着担体をシート状にしていることは、高密度培養には向
かない形態である。
であることにも次の問題がある。すなわち、細胞は付着
担体の表面に付着して増殖していくため、細胞の増加
率、すなわち、培養密度はその表面積に比例する。この
ため円筒形容器など、規定の容積に限定された容器内で
シート状の付着担体の表面積を増加させることには限界
があるから、得られる細胞密度には限界があり、細胞付
着担体をシート状にしていることは、高密度培養には向
かない形態である。
【００１２】また、上記特許公報では、バイオ人工肝臓
に適用する目的で細胞個数を２０×１０５個／ｍＬの培
養密度まで増殖させており、また、２２０×１０５個／
ｍＬの培養密度の可能性についても言及している。救命
目的で人体に使用する場合であれば十分に意味を為す可
能性もあるが、一般的な生物学的リアクターとして、工
業的に細胞の産生する物質を利用する目的であれば、１
×１０８個／ｍＬ以上の高密度培養が必要であり、前記
技術では十分であるとは言い難い。
に適用する目的で細胞個数を２０×１０５個／ｍＬの培
養密度まで増殖させており、また、２２０×１０５個／
ｍＬの培養密度の可能性についても言及している。救命
目的で人体に使用する場合であれば十分に意味を為す可
能性もあるが、一般的な生物学的リアクターとして、工
業的に細胞の産生する物質を利用する目的であれば、１
×１０８個／ｍＬ以上の高密度培養が必要であり、前記
技術では十分であるとは言い難い。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、本発明はか
かる事情を背景に為されたものであって、その課題は動
物細胞、特に付着性細胞を高密度に培養する方法を提供
することにあり、具体的には、中空繊維培養容器内に中
空繊維のもつ物質交換効率を最大限に引出せるように、
細胞が付着することが可能な担体を細胞支持体として具
備してなり、付着性動物細胞を長期間高密度に培養する
ことが可能な中空繊維培養容器を提供することにある。
かる事情を背景に為されたものであって、その課題は動
物細胞、特に付着性細胞を高密度に培養する方法を提供
することにあり、具体的には、中空繊維培養容器内に中
空繊維のもつ物質交換効率を最大限に引出せるように、
細胞が付着することが可能な担体を細胞支持体として具
備してなり、付着性動物細胞を長期間高密度に培養する
ことが可能な中空繊維培養容器を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、細胞が付
着しやすい繊維状細胞支持体、及び細胞が増殖するため
に必要な条件を維持することを可能とする中空繊維を封
入した細胞培養容器を用い、高密度の細胞培養を行うこ
とにより、従来よりもさらに高密度の培養が可能である
ことを見出し、本発明に到達した。
着しやすい繊維状細胞支持体、及び細胞が増殖するため
に必要な条件を維持することを可能とする中空繊維を封
入した細胞培養容器を用い、高密度の細胞培養を行うこ
とにより、従来よりもさらに高密度の培養が可能である
ことを見出し、本発明に到達した。
【００１５】すなわち、本発明は下記の細胞培養容器お
よび細胞培養方法からなる。 １．半透膜機能を有する中空繊維、および細胞が付着し
やすい繊維状細胞支持体が内部に封入された細胞培養容
器。 ２．前記中空繊維は両端部で開口し、且つ中空繊維内腔
に連通する接続口および前記容器と前記中空繊維との間
の間隙部分に連通する接続口をそれぞれ独立に備えてな
る前項１に記載の細胞培養容器。 ３．前記細胞支持体は、前記中空繊維と前記容器との間
の間隙部分に収納されている前項１又は２に記載の細胞
培養容器。 ４．中空繊維の両端を隔壁により、該容器の両端部に固
定されている前項１〜３の何れか１に記載の細胞培養容
器。 ５．前記細胞支持体は、両端が封止材で前記容器の両端
部に固定された繊維集合体である前項１〜４の何れか１
に記載の細胞培養容器。 ６．前記細胞支持体は、少なくとも１本の繊維集合体
（繊維束）である前項１〜５の何れか１に記載の細胞培
養容器。 ７．前記細胞支持体は、一本の直径が０．０１〜１００
０μｍである繊維からなる繊維集合体である前項６に記
載の細胞培養容器。 ８．前記細胞支持体は、有機繊維または無機繊維である
繊維の集合体である前項１〜７の何れか１に記載の細胞
培養容器。 ９．前記有機繊維は、ポリオレフィン系繊維、ポリエス
テル系繊維、ポリスチレン系繊維、ポリカーボネート繊
維、ポリアミド系繊維からなる群から選択された繊維で
ある前項８に記載の細胞培養容器。 １０．前記無機繊維は、セラミックス繊維またはガラス
繊維である前項９に記載の細胞培養容器。 １１．前記中空繊維は、内径１０〜１０００μｍ、膜厚
１〜５０μｍであり、分画分子量が１０００〜１０００
００である中空繊維である前項１〜１０の何れか１に記
載の細胞培養容器。 １２．前記細胞支持体は少なくとも１本の繊維集合体で
あって、該細胞支持体と前記中空繊維との割合は、繊維
集合体数をｎとして表し、前記中空繊維の本数をχとし
て表すと、１≦χ／ｎ≦１００である前項１１に記載の
細胞培養容器。 １３．前記細胞支持体は繊維集合体であり、該繊維集合
体と前記中空繊維は、前記細胞培養容器内で均等に分散
される前項１２に記載の細胞培養容器。 １４．前記細胞支持体は繊維集合体であり、該繊維集合
体は前記中空繊維の間隙に挿入されている前項１３に記
載の細胞培養容器。 １５．前記細胞支持体と前記中空繊維の総量は、前記細
胞培養容器全体の少なくとも２０％の容積を占める前項
１２〜１４の何れか１に記載の細胞培養容器。 １６．前記細胞支持体と前記中空繊維の総量は、前記細
胞培養容器全体の２０〜８５％の容積を占める前項１２
〜１５の何れか１に記載の細胞培養容器。 １７．前記細胞培養容器は、筒状容器であって、両端に
前記中空繊維の内腔に連通する各容器端部接続口、側面
に前記細胞支持体および前記中空繊維と前記細胞培養容
器の間隙部分に連通する２つの容器側面接続口を設け、
該容器内部両端には各端部室、および各隔壁を設けた前
項１〜１６の何れか１に記載の細胞培養容器。 １８．細胞支持体に細胞を付着させ、中空繊維に連通す
る外部から培地を供給し、中空繊維の半透膜機能によ
り、栄養分の補給と細胞代謝老廃物の回収をおこなう前
項１７に記載の細胞培養容器。 １９．酸素を循環させる前項１８に記載の細胞培養容
器。 ２０．前記細胞は、動物に由来する付着性細胞である前
項１〜１９の何れか１に記載の細胞培養容器。 ２１．前項２０に記載の細胞培養容器を使用して細胞を
増殖させることを特徴とする細胞培養方法。
よび細胞培養方法からなる。 １．半透膜機能を有する中空繊維、および細胞が付着し
やすい繊維状細胞支持体が内部に封入された細胞培養容
器。 ２．前記中空繊維は両端部で開口し、且つ中空繊維内腔
に連通する接続口および前記容器と前記中空繊維との間
の間隙部分に連通する接続口をそれぞれ独立に備えてな
る前項１に記載の細胞培養容器。 ３．前記細胞支持体は、前記中空繊維と前記容器との間
の間隙部分に収納されている前項１又は２に記載の細胞
培養容器。 ４．中空繊維の両端を隔壁により、該容器の両端部に固
定されている前項１〜３の何れか１に記載の細胞培養容
器。 ５．前記細胞支持体は、両端が封止材で前記容器の両端
部に固定された繊維集合体である前項１〜４の何れか１
に記載の細胞培養容器。 ６．前記細胞支持体は、少なくとも１本の繊維集合体
（繊維束）である前項１〜５の何れか１に記載の細胞培
養容器。 ７．前記細胞支持体は、一本の直径が０．０１〜１００
０μｍである繊維からなる繊維集合体である前項６に記
載の細胞培養容器。 ８．前記細胞支持体は、有機繊維または無機繊維である
繊維の集合体である前項１〜７の何れか１に記載の細胞
培養容器。 ９．前記有機繊維は、ポリオレフィン系繊維、ポリエス
テル系繊維、ポリスチレン系繊維、ポリカーボネート繊
維、ポリアミド系繊維からなる群から選択された繊維で
ある前項８に記載の細胞培養容器。 １０．前記無機繊維は、セラミックス繊維またはガラス
繊維である前項９に記載の細胞培養容器。 １１．前記中空繊維は、内径１０〜１０００μｍ、膜厚
１〜５０μｍであり、分画分子量が１０００〜１０００
００である中空繊維である前項１〜１０の何れか１に記
載の細胞培養容器。 １２．前記細胞支持体は少なくとも１本の繊維集合体で
あって、該細胞支持体と前記中空繊維との割合は、繊維
集合体数をｎとして表し、前記中空繊維の本数をχとし
て表すと、１≦χ／ｎ≦１００である前項１１に記載の
細胞培養容器。 １３．前記細胞支持体は繊維集合体であり、該繊維集合
体と前記中空繊維は、前記細胞培養容器内で均等に分散
される前項１２に記載の細胞培養容器。 １４．前記細胞支持体は繊維集合体であり、該繊維集合
体は前記中空繊維の間隙に挿入されている前項１３に記
載の細胞培養容器。 １５．前記細胞支持体と前記中空繊維の総量は、前記細
胞培養容器全体の少なくとも２０％の容積を占める前項
１２〜１４の何れか１に記載の細胞培養容器。 １６．前記細胞支持体と前記中空繊維の総量は、前記細
胞培養容器全体の２０〜８５％の容積を占める前項１２
〜１５の何れか１に記載の細胞培養容器。 １７．前記細胞培養容器は、筒状容器であって、両端に
前記中空繊維の内腔に連通する各容器端部接続口、側面
に前記細胞支持体および前記中空繊維と前記細胞培養容
器の間隙部分に連通する２つの容器側面接続口を設け、
該容器内部両端には各端部室、および各隔壁を設けた前
項１〜１６の何れか１に記載の細胞培養容器。 １８．細胞支持体に細胞を付着させ、中空繊維に連通す
る外部から培地を供給し、中空繊維の半透膜機能によ
り、栄養分の補給と細胞代謝老廃物の回収をおこなう前
項１７に記載の細胞培養容器。 １９．酸素を循環させる前項１８に記載の細胞培養容
器。 ２０．前記細胞は、動物に由来する付着性細胞である前
項１〜１９の何れか１に記載の細胞培養容器。 ２１．前項２０に記載の細胞培養容器を使用して細胞を
増殖させることを特徴とする細胞培養方法。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明において、中空繊維と前記
細胞支持体を封入する容器とは、該容器自体が細胞に対
する毒性を持たず、かつ、培養に使用する際に必要な操
作である滅菌、洗浄、培養液との接触などにより、変
質、分解などの悪影響を及ぼさないものであり、中空繊
維と細胞支持体を内封して保持できるものであれば、い
かなる素材のものでも使用することができる。素材の一
例を挙げるならば、ポリカーボネート、ポリスチレン、
アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などいかなる高
分子材料も使用可能であり、鉄、アルミニウム、その他
の金属材料や、ガラス、セラミックスなどの無機材料も
使用可能である。
細胞支持体を封入する容器とは、該容器自体が細胞に対
する毒性を持たず、かつ、培養に使用する際に必要な操
作である滅菌、洗浄、培養液との接触などにより、変
質、分解などの悪影響を及ぼさないものであり、中空繊
維と細胞支持体を内封して保持できるものであれば、い
かなる素材のものでも使用することができる。素材の一
例を挙げるならば、ポリカーボネート、ポリスチレン、
アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などいかなる高
分子材料も使用可能であり、鉄、アルミニウム、その他
の金属材料や、ガラス、セラミックスなどの無機材料も
使用可能である。
【００１７】中空繊維と細胞支持体を封入する容器の形
状は、中空繊維と細胞支持体を内封して保持できるもの
であれば、いかなる形態をとることも可能であり、一例
を挙げると、円筒状、箱状、バッグ状、球状などの形状
があり、容器の形状は適宜目的に応じて種々の設計が可
能である。一般的には円筒状容器である。このような容
器には、好ましくは、細胞培養に必要である培地あるい
はガス類を導入または排出することが可能な容器端部接
続口、および細胞または細胞が産生する物質を導入また
は排出することが可能な接続口すなわち容器側部接続口
が設けられている。
状は、中空繊維と細胞支持体を内封して保持できるもの
であれば、いかなる形態をとることも可能であり、一例
を挙げると、円筒状、箱状、バッグ状、球状などの形状
があり、容器の形状は適宜目的に応じて種々の設計が可
能である。一般的には円筒状容器である。このような容
器には、好ましくは、細胞培養に必要である培地あるい
はガス類を導入または排出することが可能な容器端部接
続口、および細胞または細胞が産生する物質を導入また
は排出することが可能な接続口すなわち容器側部接続口
が設けられている。
【００１８】本発明でいう中空繊維とは、内部中央に空
間を有する繊維である。その素材は、繊維自体が細胞に
対する毒性を持たず、かつ、培養に使用する際に必要な
操作である滅菌、洗浄、培養液との接触などにより、変
質、分解などで細胞に悪影響を及ぼさないものであり、
細胞の産生するタンパク様物質を透過せず、それ以下の
分子量の物質透過性を有する半透膜の特性を持つ中空繊
維であれば、どの様な材質のものでも使用できる。材質
の一例を挙げると、有機材料ではセルロース系樹脂、ポ
リオレフィン、フッ素系樹脂、ポリスルホン、ポリエー
テルスルホン、ポリカーボネート、アクリル系樹脂など
が挙げられ、また、無機材料ではセラミックスなどが挙
げられる。また、前記特性を満たす中空繊維であれば、
各種化学処理、表面改質などにより表面を改質した膜で
も良い。
間を有する繊維である。その素材は、繊維自体が細胞に
対する毒性を持たず、かつ、培養に使用する際に必要な
操作である滅菌、洗浄、培養液との接触などにより、変
質、分解などで細胞に悪影響を及ぼさないものであり、
細胞の産生するタンパク様物質を透過せず、それ以下の
分子量の物質透過性を有する半透膜の特性を持つ中空繊
維であれば、どの様な材質のものでも使用できる。材質
の一例を挙げると、有機材料ではセルロース系樹脂、ポ
リオレフィン、フッ素系樹脂、ポリスルホン、ポリエー
テルスルホン、ポリカーボネート、アクリル系樹脂など
が挙げられ、また、無機材料ではセラミックスなどが挙
げられる。また、前記特性を満たす中空繊維であれば、
各種化学処理、表面改質などにより表面を改質した膜で
も良い。
【００１９】中空繊維の形態としては、内径、外径、中
空繊維の肉厚、全長などの条件を使用する細胞、細胞が
産生する物質の必要量、培養期間、設備の規模などに応
じ、適宜任意の形状に設計可能である。前記中空繊維
は、具体的には内径１０〜１０００μｍ、好ましくは５
０〜５００μｍ、膜厚１〜５００μｍ、好ましくは５〜
１００μｍであり、分画分子量は１０００〜１００００
０、好ましくは５０００〜５００００である。通常、該
細胞培養容器には１００〜４００００本、好ましくは５
００〜２００００本の中空繊維が内封される。
空繊維の肉厚、全長などの条件を使用する細胞、細胞が
産生する物質の必要量、培養期間、設備の規模などに応
じ、適宜任意の形状に設計可能である。前記中空繊維
は、具体的には内径１０〜１０００μｍ、好ましくは５
０〜５００μｍ、膜厚１〜５００μｍ、好ましくは５〜
１００μｍであり、分画分子量は１０００〜１００００
０、好ましくは５０００〜５００００である。通常、該
細胞培養容器には１００〜４００００本、好ましくは５
００〜２００００本の中空繊維が内封される。
【００２０】中空繊維を容器に収納する形態としては、
中空繊維の内腔部分は前記容器の外部と連通するよう
に、該中空繊維両端を隔壁により該容器の両端部に固定
可能な方法であれば、どの様な形態でも可能である。該
容器の容積に対し、細胞支持体と中空繊維の合算の細胞
培養容器全体での容積は、少なくとも２０％を占め、好
ましくは２０〜８５％、より好ましくは２５〜７５％、
特に好ましくは３５〜６５％である。該容器の形状は、
この充填率に合わせて設計されることが好ましい。
中空繊維の内腔部分は前記容器の外部と連通するよう
に、該中空繊維両端を隔壁により該容器の両端部に固定
可能な方法であれば、どの様な形態でも可能である。該
容器の容積に対し、細胞支持体と中空繊維の合算の細胞
培養容器全体での容積は、少なくとも２０％を占め、好
ましくは２０〜８５％、より好ましくは２５〜７５％、
特に好ましくは３５〜６５％である。該容器の形状は、
この充填率に合わせて設計されることが好ましい。
【００２１】本発明において、細胞支持体とは、付着性
細胞が増殖するための担体である。その素材は、好まし
くは中空繊維でない繊維である。その素材は、支持体自
体が細胞に対する毒性を持たず、かつ、培養に使用する
際に必要な操作である滅菌、洗浄、培養液との接触など
により、変質、分解などの悪影響を及ぼさないものであ
り、細胞の付着しやすい素材であれば、どの様な物でも
使用可能であり、一例を挙げると、高分子材料などから
なる群では、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹
脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート、ポリアミ
ド系樹脂などが挙げられる。また、無機材料ではセラミ
ックス、ガラスなどが挙げられる。好ましくは、ポリエ
ステル系樹脂、ガラスなどである。これら細胞支持体
は、細胞の付着性を向上する目的で、その表面に対して
物理的、化学的な処理を施すことが可能である。
細胞が増殖するための担体である。その素材は、好まし
くは中空繊維でない繊維である。その素材は、支持体自
体が細胞に対する毒性を持たず、かつ、培養に使用する
際に必要な操作である滅菌、洗浄、培養液との接触など
により、変質、分解などの悪影響を及ぼさないものであ
り、細胞の付着しやすい素材であれば、どの様な物でも
使用可能であり、一例を挙げると、高分子材料などから
なる群では、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹
脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート、ポリアミ
ド系樹脂などが挙げられる。また、無機材料ではセラミ
ックス、ガラスなどが挙げられる。好ましくは、ポリエ
ステル系樹脂、ガラスなどである。これら細胞支持体
は、細胞の付着性を向上する目的で、その表面に対して
物理的、化学的な処理を施すことが可能である。
【００２２】細胞支持体の形態としては、単繊維または
単繊維が集合した繊維束の形態であり、単繊維の繊維径
としては、培養対象となる細胞の大きさに合わせ、その
細胞と同等以上の外径を持つことが、細胞を増殖させる
上では好ましい。細胞に適した繊維外径は、０．０１〜
１０００μｍ、好ましくは０．０５μｍ〜２００μｍで
あり、さらに好ましくは０．１〜２００μｍである。繊
維長は、容器の長さに応じて種々選択される。これら単
繊維を収束して繊維束とする場合、前記単繊維が２〜５
００本集合した繊維束が好ましく、さらに好適であるの
は２〜１００本の単繊維が集合した繊維束である。
単繊維が集合した繊維束の形態であり、単繊維の繊維径
としては、培養対象となる細胞の大きさに合わせ、その
細胞と同等以上の外径を持つことが、細胞を増殖させる
上では好ましい。細胞に適した繊維外径は、０．０１〜
１０００μｍ、好ましくは０．０５μｍ〜２００μｍで
あり、さらに好ましくは０．１〜２００μｍである。繊
維長は、容器の長さに応じて種々選択される。これら単
繊維を収束して繊維束とする場合、前記単繊維が２〜５
００本集合した繊維束が好ましく、さらに好適であるの
は２〜１００本の単繊維が集合した繊維束である。
【００２３】細胞支持体が、複数の単繊維が集合した繊
維束の形態からなる場合、繊維束の形態は、撚り糸、不
織布、編み糸など、いかなる形態を取ることも可能であ
るが、不織布の形態で、繊維束を構成する各繊維間にも
細胞が進入、付着できる間隙が空いている形態が好まし
い。繊維束の間隙は、培養対象となる細胞の大きさに合
わせて調整することが好ましいが、０．０１〜５００μ
ｍの間隙が好ましく、さらに好適であるのは０．１〜２
００μｍである。繊維束の形態をとる場合、各繊維間に
均等に間隙が空いていることが好ましいが、不織布、撚
り糸、編み糸など、部分的に接触している形態をとって
もよい。
維束の形態からなる場合、繊維束の形態は、撚り糸、不
織布、編み糸など、いかなる形態を取ることも可能であ
るが、不織布の形態で、繊維束を構成する各繊維間にも
細胞が進入、付着できる間隙が空いている形態が好まし
い。繊維束の間隙は、培養対象となる細胞の大きさに合
わせて調整することが好ましいが、０．０１〜５００μ
ｍの間隙が好ましく、さらに好適であるのは０．１〜２
００μｍである。繊維束の形態をとる場合、各繊維間に
均等に間隙が空いていることが好ましいが、不織布、撚
り糸、編み糸など、部分的に接触している形態をとって
もよい。
【００２４】上記繊維状細胞支持体を容器に収納し、内
封する形態としては、中空繊維の間隙に平行状態にて容
器内部間隙に収納されることが好ましいが、中空繊維に
対して細胞支持体がやや斜行して挿入する、または中空
繊維間に細胞支持体が蛇行している状態で挿入しても良
い。該繊維状細胞支持体の末端は、隔壁により細胞培養
容器の両端部に固定される。内封する本数は目的とする
培養条件に応じて適宜増減可能であり、容器の大きさに
よりいかなる本数でも収納することが可能であるが、容
器内に収納される中空繊維と細胞支持体の割合を、単繊
維が１〜５００本集合した繊維束を１単位として、ｎと
表した場合、中空繊維本数をχとして表すと、１≦χ／
ｎ≦１００で表す割合で収納することが好ましい。さら
に好ましいのは、１≦χ／ｎ≦５０である場合である。
封する形態としては、中空繊維の間隙に平行状態にて容
器内部間隙に収納されることが好ましいが、中空繊維に
対して細胞支持体がやや斜行して挿入する、または中空
繊維間に細胞支持体が蛇行している状態で挿入しても良
い。該繊維状細胞支持体の末端は、隔壁により細胞培養
容器の両端部に固定される。内封する本数は目的とする
培養条件に応じて適宜増減可能であり、容器の大きさに
よりいかなる本数でも収納することが可能であるが、容
器内に収納される中空繊維と細胞支持体の割合を、単繊
維が１〜５００本集合した繊維束を１単位として、ｎと
表した場合、中空繊維本数をχとして表すと、１≦χ／
ｎ≦１００で表す割合で収納することが好ましい。さら
に好ましいのは、１≦χ／ｎ≦５０である場合である。
【００２５】本発明において、動物性付着性細胞とは、
動物の組織に由来し、増殖する際に何らかの足場に付着
して増殖していく特性を持つ細胞の総称であり、それら
の細胞については種類を限定することなく使用可能であ
るが、一例としては、チャイニーズハムスター卵巣由来
細胞（CHO細胞）、アフリカミドリザル腎由来細胞（Ver
o細胞）、ヒト胎児由来細胞（MRC-5細胞）、新生仔シリ
アンハムスター腎由来細胞（BHK細胞）、ヒト子宮頸部
癌由来細胞（Hela細胞）、マウス胎仔由来細胞（Balb3T
3細胞）、また、これら天然細胞に外来遺伝子を導入し
た細胞などが挙げられる。
動物の組織に由来し、増殖する際に何らかの足場に付着
して増殖していく特性を持つ細胞の総称であり、それら
の細胞については種類を限定することなく使用可能であ
るが、一例としては、チャイニーズハムスター卵巣由来
細胞（CHO細胞）、アフリカミドリザル腎由来細胞（Ver
o細胞）、ヒト胎児由来細胞（MRC-5細胞）、新生仔シリ
アンハムスター腎由来細胞（BHK細胞）、ヒト子宮頸部
癌由来細胞（Hela細胞）、マウス胎仔由来細胞（Balb3T
3細胞）、また、これら天然細胞に外来遺伝子を導入し
た細胞などが挙げられる。
【００２６】本発明は付着性細胞に好適な培養容器の提
供を目的に為されているが、浮遊系の細胞を培養する場
合でも、細胞付着担体として内封された細胞支持体が、
中空繊維間隙に浮遊性細胞が存在できる空間を確保し、
中空繊維の栄養交換効率を最大限に発揮できるように配
置されているので、中空繊維のみを用いた浮遊性細胞の
培養を目的とする生物学的リアクターよりも高い培養効
率を示すであろうことは明白である。このため、本発明
による培養容器は付着性細胞の培養のみに限定されるも
のではない。
供を目的に為されているが、浮遊系の細胞を培養する場
合でも、細胞付着担体として内封された細胞支持体が、
中空繊維間隙に浮遊性細胞が存在できる空間を確保し、
中空繊維の栄養交換効率を最大限に発揮できるように配
置されているので、中空繊維のみを用いた浮遊性細胞の
培養を目的とする生物学的リアクターよりも高い培養効
率を示すであろうことは明白である。このため、本発明
による培養容器は付着性細胞の培養のみに限定されるも
のではない。
【００２７】第１図に、本発明の容器の具体例を模式図
で示す。細胞支持体１が、多本数の中空繊維２に平行に
挿入されており、細胞支持体１と、中空繊維２は、容器
７の両端部分に、それぞれ封止材である隔壁6a、6bで固
定されている。各中空繊維の内側内腔は、各両端の端部
室5a、5bで一つにまとめられ、容器両端にある接続口3a,
3bで外部と連通する。細胞を培養するために必要な栄養
分は、接続口3a,3bに接続した回路を通じて中空糸内腔
部分に培地を供給することにより、中空繊維外部と容器
に囲まれた細胞増殖スペース8に必要な栄養分が中空繊
維膜を介して供給され、細胞培養スペース中にある、細
胞が代謝した老廃物は逆に細胞増殖スペース8から中空
繊維内部に取込まれる。細胞増殖スペース8は容器７側
面に開口した接続口4a,4bにより外部の回路に接続され
る。接続口4a,4bは細胞の注入、細胞の増殖に必要な培
地の補給、細胞の産生した物質の取出し等に適宜使用さ
れる。
で示す。細胞支持体１が、多本数の中空繊維２に平行に
挿入されており、細胞支持体１と、中空繊維２は、容器
７の両端部分に、それぞれ封止材である隔壁6a、6bで固
定されている。各中空繊維の内側内腔は、各両端の端部
室5a、5bで一つにまとめられ、容器両端にある接続口3a,
3bで外部と連通する。細胞を培養するために必要な栄養
分は、接続口3a,3bに接続した回路を通じて中空糸内腔
部分に培地を供給することにより、中空繊維外部と容器
に囲まれた細胞増殖スペース8に必要な栄養分が中空繊
維膜を介して供給され、細胞培養スペース中にある、細
胞が代謝した老廃物は逆に細胞増殖スペース8から中空
繊維内部に取込まれる。細胞増殖スペース8は容器７側
面に開口した接続口4a,4bにより外部の回路に接続され
る。接続口4a,4bは細胞の注入、細胞の増殖に必要な培
地の補給、細胞の産生した物質の取出し等に適宜使用さ
れる。
【００２８】第２図に、本発明の細胞培養容器を使用し
た、細胞培養回路の一例を示す。中空繊維内腔部分は、
細胞培養容器7両端の接続口3a,3bを経て端部接続口接続
回路9,10に接続される。回路9途中には供給される培養
液の酸素濃度を監視する、酸素濃度計11と、回路を流れ
る培養液のガス濃度を調整するガス交換機20が接続さ
れ、回路10の途中には、供給される培地のｐＨを監視す
るｐＨ計12が接続される。回路9,10は培養液タンク14に
接続されており、ポンプ13により培養液は供給される。
培養液は細胞の種類に応じて適切な成分を選択すること
が好ましい。容器7に供給される培養液の酸素濃度とｐ
Ｈはそれぞれ配置された計測器により監視されているの
で、適宜最適な環境を保つ様に調整される。細胞培養ス
ペース8は容器7側面の接続口4a,4bを経て容器側面接続
口接続回路15,16により、外部バッファタンク17に接続
される。回路の途中には閉鎖バルブ18,19が備えられて
おり、中空繊維内外の圧力差で発生する濾過により、ど
ちらか一方に培養液が偏らないように細胞培養スペース
8を閉鎖系としている。細胞が産生した物質を取出す場
合は閉鎖バルブを解放してバッファタンクより、産生物
を採取する。減少した溶液量は、中空繊維膜を通じて適
宜細胞培養スペースに補給されるため、細胞培養スペー
スに存在する溶液量は常に一定に保たれる。
た、細胞培養回路の一例を示す。中空繊維内腔部分は、
細胞培養容器7両端の接続口3a,3bを経て端部接続口接続
回路9,10に接続される。回路9途中には供給される培養
液の酸素濃度を監視する、酸素濃度計11と、回路を流れ
る培養液のガス濃度を調整するガス交換機20が接続さ
れ、回路10の途中には、供給される培地のｐＨを監視す
るｐＨ計12が接続される。回路9,10は培養液タンク14に
接続されており、ポンプ13により培養液は供給される。
培養液は細胞の種類に応じて適切な成分を選択すること
が好ましい。容器7に供給される培養液の酸素濃度とｐ
Ｈはそれぞれ配置された計測器により監視されているの
で、適宜最適な環境を保つ様に調整される。細胞培養ス
ペース8は容器7側面の接続口4a,4bを経て容器側面接続
口接続回路15,16により、外部バッファタンク17に接続
される。回路の途中には閉鎖バルブ18,19が備えられて
おり、中空繊維内外の圧力差で発生する濾過により、ど
ちらか一方に培養液が偏らないように細胞培養スペース
8を閉鎖系としている。細胞が産生した物質を取出す場
合は閉鎖バルブを解放してバッファタンクより、産生物
を採取する。減少した溶液量は、中空繊維膜を通じて適
宜細胞培養スペースに補給されるため、細胞培養スペー
スに存在する溶液量は常に一定に保たれる。
【００２９】本発明の細胞培養方法は、上記細胞培養容
器7の前記中空繊維2と前記容器7の間隙部分に存在する
細胞支持体1に細胞を付着させ、該容器の両端部に設け
られた容器端部接続口3aおよび3bから培地を供給し、さ
らに必要により酸素を循環させて、前記細胞を増殖させ
る。培地としては、動物性付着細胞を培養するに必要な
培地であれば、いかなるものでもよく、例えば、液体培
地（RPMI-1640，90%、牛胎児血清10%、LTI製）などが例
示される。培養条件は通常のものに従う。
器7の前記中空繊維2と前記容器7の間隙部分に存在する
細胞支持体1に細胞を付着させ、該容器の両端部に設け
られた容器端部接続口3aおよび3bから培地を供給し、さ
らに必要により酸素を循環させて、前記細胞を増殖させ
る。培地としては、動物性付着細胞を培養するに必要な
培地であれば、いかなるものでもよく、例えば、液体培
地（RPMI-1640，90%、牛胎児血清10%、LTI製）などが例
示される。培養条件は通常のものに従う。
【００３０】
【実施例】以下、実施例により本発明の一例を説明す
る。これらの実施例は本発明の細胞培養容器を用いた培
養の一例であり、接続される回路構成、回路形態、培養
液循環方法、培養溶液の供給形態、及び培養環境の調整
などは、当該業者であれば適宜変更できるものであり、
本発明はこれらの実施例で限定されるものではない。
る。これらの実施例は本発明の細胞培養容器を用いた培
養の一例であり、接続される回路構成、回路形態、培養
液循環方法、培養溶液の供給形態、及び培養環境の調整
などは、当該業者であれば適宜変更できるものであり、
本発明はこれらの実施例で限定されるものではない。
【００３１】実施例１ 内径200μm、膜厚15μmのセルロースアセテート中空繊
維 約4500本（中空繊維内総面積が約0.5ｍ2）を、ポリ
カーボネート製円筒状容器（長さ200mm、直径30mm）内
に封入した。また細胞支持体として、繊維直径20μmの
ポリエチレンテレフタレート（PET）繊維を30本束ねた
繊維束（長さ190mm）を、中空繊維：ＰＥＴ繊維束＝2
4：1の割合で各中空繊維間に均等に分散するように容器
内に封入した。中空繊維と細胞支持体の両端は、ウレタ
ン樹脂を用いて円筒容器両端に固定した。中空繊維の分
画分子量は約20,000近辺であり、容器内容積に対して中
空繊維と細胞支持体が占める容積は約38％になるように
調整した。
維 約4500本（中空繊維内総面積が約0.5ｍ2）を、ポリ
カーボネート製円筒状容器（長さ200mm、直径30mm）内
に封入した。また細胞支持体として、繊維直径20μmの
ポリエチレンテレフタレート（PET）繊維を30本束ねた
繊維束（長さ190mm）を、中空繊維：ＰＥＴ繊維束＝2
4：1の割合で各中空繊維間に均等に分散するように容器
内に封入した。中空繊維と細胞支持体の両端は、ウレタ
ン樹脂を用いて円筒容器両端に固定した。中空繊維の分
画分子量は約20,000近辺であり、容器内容積に対して中
空繊維と細胞支持体が占める容積は約38％になるように
調整した。
【００３２】第１図に示す細胞培養容器を用いて、第２
図で示す細胞培養回路を組立て、γ線により回路全体の
滅菌を行った。培養液タンク14には10Lの液体培地（RPM
I-1640，90%、牛胎児血清10%、LTI製）を入れ、中空繊
維2内腔及びその接続口3,9,10を酸素濃度が5ppmを維持
するよう適宜調整しながら、5〜10mL／分の流速で循環
させた。循環する液体培地はガス交換機20により炭酸ガ
ス濃度を5%に調整した。細胞培養容器の培養スペース
8、回路15,16及びバッファタンク17で構成される回路に
は上記液体培地と同組成の液体培地を満たし、その中
に、ヒト肝臓由来細胞（Hep-G2細胞）を1×105個／mLと
なるように注入し60日間培養を行った。
図で示す細胞培養回路を組立て、γ線により回路全体の
滅菌を行った。培養液タンク14には10Lの液体培地（RPM
I-1640，90%、牛胎児血清10%、LTI製）を入れ、中空繊
維2内腔及びその接続口3,9,10を酸素濃度が5ppmを維持
するよう適宜調整しながら、5〜10mL／分の流速で循環
させた。循環する液体培地はガス交換機20により炭酸ガ
ス濃度を5%に調整した。細胞培養容器の培養スペース
8、回路15,16及びバッファタンク17で構成される回路に
は上記液体培地と同組成の液体培地を満たし、その中
に、ヒト肝臓由来細胞（Hep-G2細胞）を1×105個／mLと
なるように注入し60日間培養を行った。
【００３３】60日間培養の結果、最終的に細胞個数は5.
0×108個／mLに達した。従来、1〜5×107／mL程度とい
われていたのと比較して、約10倍の高密度が得られた。
0×108個／mLに達した。従来、1〜5×107／mL程度とい
われていたのと比較して、約10倍の高密度が得られた。
【００３４】
【発明の効果】本発明の細胞培養容器を使用すると、動
物性付着細胞を効率よく高密度に培養して、高い物質生
産能を維持することが可能になる。すなわち、同量の培
養産物の生産を行う場合、設備は、従来と比較して約1/
10に規模を縮小することが可能であり、同規模の設備を
用いれば、従来の約10倍の生産量が得られることにな
る。
物性付着細胞を効率よく高密度に培養して、高い物質生
産能を維持することが可能になる。すなわち、同量の培
養産物の生産を行う場合、設備は、従来と比較して約1/
10に規模を縮小することが可能であり、同規模の設備を
用いれば、従来の約10倍の生産量が得られることにな
る。
【００３５】
【図１】本発明に係る細胞培養容器の縦断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る細胞培養システムの回路
図である。
図である。
1‥‥‥細胞支持体 2‥‥‥中空繊維 3a, b‥容器端部接続口 4a, b‥容器側面接続口 5a, b‥端部室 6a, b‥隔壁 7‥‥‥容器 8‥‥‥細胞培養スペース 9, 10‥端部接続口接続回路 11‥‥‥酸素濃度計 12‥‥‥ｐＨ計 13‥‥‥循環ポンプ 14‥‥‥培養液タンク 15, 16‥容器側面接続口接続回路 17‥‥‥バッファタンク 18, 19‥閉鎖バルブ 20‥‥‥ガス交換機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１２Ｎ 5/06 Ｃ１２Ｐ 1/00 Ｚ Ｃ１２Ｐ 1/00 Ｃ１２Ｎ 5/00 Ｅ (72)発明者 佐野 修志 滋賀県草津市野路町700番地 株式会社ニ ッショー総合研究所内 (72)発明者 月岡 剛 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目18番35号 肥後橋ＩＰビル505号 日本バイオセラピ ィ株式会社大阪事務所内 (72)発明者 登 功一 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目18番35号 肥後橋ＩＰビル505号 日本バイオセラピ ィ株式会社大阪事務所内 Ｆターム(参考） 4B029 AA02 AA04 BB11 CC02 CC12 DA08 DB17 DF05 DG06 4B064 AH19 CA10 CC01 CC22 DA01 4B065 AA93X BC22 CA02 CA44
Claims (22)
- 【請求項１】 半透膜機能を有する中空繊維、および細
胞が付着しやすい繊維状細胞支持体が内部に封入された
細胞培養容器。 - 【請求項２】 前記中空繊維は両端部で開口し、且つ中
空繊維内腔に連通する接続口および前記容器と前記中空
繊維との間の間隙部分に連通する接続口をそれぞれ独立
に備えてなる請求項１に記載の細胞培養容器。 - 【請求項３】 前記細胞支持体は、前記中空繊維と前記
容器との間の間隙部分に収納されている請求項１又は２
に記載の細胞培養容器。 - 【請求項４】 中空繊維の両端を隔壁により、該容器の
両端部に固定されている請求項１〜３の何れか１に記載
の細胞培養容器。 - 【請求項５】 前記細胞支持体は、両端が封止材で前記
容器の両端部に固定された繊維集合体である請求項１〜
４の何れか１に記載の細胞培養容器。 - 【請求項６】 前記細胞支持体は、少なくとも１本の繊
維集合体（繊維束）である請求項１〜５の何れか１に記
載の細胞培養容器。 - 【請求項７】 前記細胞支持体は、一本の直径が０．０
１〜１０００μｍである繊維からなる繊維集合体である
請求項６に記載の細胞培養容器。 - 【請求項８】 前記細胞支持体は、有機繊維または無機
繊維である繊維の集合体である請求項１〜７の何れか１
に記載の細胞培養容器。 - 【請求項９】 前記有機繊維は、ポリオレフィン系繊
維、ポリエステル系繊維、ポリスチレン系繊維、ポリカ
ーボネート繊維、ポリアミド系繊維からなる群から選択
された繊維である請求項８に記載の細胞培養容器。 - 【請求項１０】 前記無機繊維は、セラミックス繊維ま
たはガラス繊維である請求項９に記載の細胞培養容器。 - 【請求項１１】 前記中空繊維は、内径１０〜１０００
μｍ、膜厚１〜５００μｍであり、分画分子量が１００
０〜１０００００である中空繊維である請求項１〜１０
の何れか１に記載の細胞培養容器。 - 【請求項１２】 前記細胞支持体は少なくとも１本の繊
維集合体であって、該細胞支持体と前記中空繊維との割
合は、繊維集合体数をｎとして表し、前記中空繊維の本
数をχとして表すと、１≦χ／ｎ≦１００である請求項
１１に記載の細胞培養容器。 - 【請求項１３】 前記細胞支持体は繊維集合体であり、
該繊維集合体と前記中空繊維は、前記細胞培養容器内で
均等に分散される請求項１２に記載の細胞培養容器。 - 【請求項１４】 前記細胞支持体は繊維集合体であり、
該繊維集合体は前記中空繊維の間隙に挿入されている請
求項１３に記載の細胞培養容器。 - 【請求項１５】 前記細胞支持体と前記中空繊維の総量
は、前記細胞培養容器全体の少なくとも２０％の容積を
占める請求項１２〜１４の何れか１に記載の細胞培養容
器。 - 【請求項１６】 前記細胞支持体と前記中空繊維の総量
は、前記細胞培養容器全体の２０〜８５％の容積を占め
る請求項１２〜１５の何れか１に記載の細胞培養容器。 - 【請求項１７】 前記細胞培養容器は、筒状容器であっ
て、両端に前記中空繊維の内腔に連通する各容器端部接
続口、側面に前記細胞支持体および前記中空繊維と前記
細胞培養容器の間隙部分に連通する２つの容器側面接続
口を設け、該容器内部両端には各端部室、および各隔壁
を設けた請求項１〜１６の何れか１に記載の細胞培養容
器。 - 【請求項１８】 細胞支持体に細胞を付着させ、中空繊
維に連通する外部から培地を供給し、中空繊維の半透膜
機能により、栄養分の補給と細胞代謝老廃物の回収をお
こなう請求項１７に記載の細胞培養容器。 - 【請求項１９】 酸素を循環させる請求項１８に記載の
細胞培養容器。 - 【請求項２０】 前記細胞は、動物に由来する付着性細
胞である請求項１〜１９の何れか１に記載の細胞培養容
器。 - 【請求項２１】 請求項２０に記載の細胞培養容器を使
用して細胞を増殖させることを特徴とする細胞培養方
法。 - 【請求項２２】 請求項２１に記載の細胞培養方法を利
用する細胞生産物の製造方法。
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-
2001
- 2001-10-09 WO PCT/JP2001/008872 patent/WO2002031108A1/ja not_active Ceased
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- 2001-10-09 US US10/398,713 patent/US20040029265A1/en not_active Abandoned
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