JP2010200679A - Cell culture container, method for performing cell culture, and method for evaluating cell - Google Patents
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Abstract
【課題】必要最小量の細胞を用い、細胞の成育や分化に適した培養空間を呈示するための細胞培養容器、細胞培養方法、細胞評価方法を提供すること。
【解決手段】細胞培養容器10は、表面に複数の大きさのマイクロ容器11a〜11dを有し、マイクロ容器11a〜11dは、7.85×10−5mm2〜7.10×10−4mm2の最小の底面積を有するマイクロ容器11dと、最小の底面積を2倍〜15倍の正の整数倍した異なる底面積を有するマイクロ容器11a〜11cとの、少なくとも2種類のマイクロ容器を有する。細胞培養方法は、細胞1個をマイクロ容器11a〜11dに注入し培養する培養方法であり、細胞評価方法は、細胞の成育や分化に最適な大きさの底面積を有するマイクロ容器および分化能を評価するものである。
【選択図】図1To provide a cell culture container, a cell culture method, and a cell evaluation method for presenting a culture space suitable for cell growth and differentiation using a minimum amount of cells.
A cell culture container 10 has a plurality of micro containers 11a to 11d on the surface, and the micro containers 11a to 11d are 7.85 × 10 −5 mm 2 to 7.10 × 10 −4. At least two types of microcontainers, that is, a microcontainer 11d having a minimum bottom area of mm 2 and microcontainers 11a to 11c having different bottom areas obtained by multiplying the minimum bottom area by a positive integer of 2 to 15 times Have. The cell culture method is a culture method in which one cell is injected into the microcontainers 11a to 11d and cultured, and the cell evaluation method includes a microcontainer having a bottom area of a size optimal for cell growth and differentiation and differentiation ability. It is something to evaluate.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、細胞培養容器、細胞培養方法、および細胞評価方法に関する。 The present invention relates to a cell culture container, a cell culture method, and a cell evaluation method.
組織から単離した細胞を試験、検査に用いる手法は、バイオテクノロジー関連分野では欠かせない方法となっている。疾病、病態の診断、新薬の探索及び薬効の判定、あるいは動物検査、植物検査、環境汚染物質の試験などに幅広く用いられている。そのため、バイオテクノロジー分野で使用される細胞類は、極めて多様化してきている。 Techniques for testing and examining cells isolated from tissues are indispensable in biotechnology-related fields. It is widely used for diagnosing diseases and pathological conditions, searching for new drugs and determining their efficacy, animal testing, plant testing, and testing for environmental pollutants. Therefore, the cells used in the biotechnology field have been extremely diversified.
単離した細胞は、直ちに浮遊状態にて試験に用いられる場合もあるが、多くの場合、培養皿に接着させた状態で培養し、種々の試験、検査に用いられる。細胞培養に用いられる初代細胞、株化細胞には、生体内での試験いわゆるin vivo試験と同様の薬剤感受性、毒性反応などを示すことが要求される。すなわち、細胞培養容器上で生体内類似の細胞機能が必要とされる。また、初代細胞を得るための単離操作が煩雑であること、細胞培養試験に用いられる細胞培養株は高額であることから、少ない細胞数での試験方法が望まれている。 In some cases, the isolated cells are immediately used for the test in a floating state, but in many cases, the cells are cultured in a state of being attached to a culture dish and used for various tests and examinations. Primary cells and cell lines used for cell culture are required to exhibit the same drug sensitivity and toxic reaction as those in in vivo tests, so-called in vivo tests. That is, a cell function similar to that in the living body is required on the cell culture container. Further, since the isolation procedure for obtaining the primary cells is complicated and the cell culture strain used for the cell culture test is expensive, a test method with a small number of cells is desired.
上記細胞培養試験は、同一条件下、評価する薬物等の量、濃度などを変量し、その効果を測定するものである。そのため、細胞培養容器の材質、形状等も同一にする必要がある。この細胞培養容器としては、プラスチック製シャーレ、ガラス製シャーレ、容器内に固定されたガラスプレート、ウェルプレート等が一般的に用いられる。ウェルプレートには、6ウェル、12ウェル、48ウェル、96ウェルの各プレート又はシャーレがある。これらは、一般に、プレート全体の大きさはほぼ同じであり、ウェル数が大きくなるほど、1ウェルのサイズが小さくなる。この1ウェルが1培養皿に相当する。また、最近の微量化への流れから、さらに小口径で多数の培養皿からなる384ウェルプレート、1536ウェルプレートも使用され始めている。これらの培養皿の底部は平坦な平板状であり、この底面を培養面として用いている。 In the cell culture test, the amount and concentration of the drug to be evaluated are varied under the same conditions, and the effect is measured. Therefore, the material, shape, etc. of the cell culture container must be the same. As the cell culture container, a plastic petri dish, a glass petri dish, a glass plate fixed in the container, a well plate, or the like is generally used. Well plates include 6-well, 12-well, 48-well, and 96-well plates or petri dishes. In general, the size of the whole plate is substantially the same, and the larger the number of wells, the smaller the size of one well. One well corresponds to one culture dish. In addition, with the recent trend toward micro-volumes, 384-well plates and 1536-well plates that have a larger number of culture dishes with smaller diameters have begun to be used. The bottom of these culture dishes is a flat plate shape, and this bottom is used as the culture surface.
少ない細胞数で培養するためには、96ウェル、384ウェル、1536ウェルプレートが有効であるが、平板状の底面を有し、さらにその接着底面部は細胞にとっては大きすぎるため、細胞は本来の機能を低下させるあるいは消失させてしまう問題がある。 For culturing with a small number of cells, 96-well, 384-well, and 1536-well plates are effective. However, the plate has a flat bottom surface, and the adhesion bottom surface is too large for the cells. There is a problem that the function is reduced or lost.
そこで、細胞培養底面に細胞約1個が接着可能な面積のみ細胞接着性分子を配置、およびその外周を非接着性分子で配置し、細胞を1個ずつ規定面積内に配置させる方法が検討されている(特許文献1)。 Therefore, a method has been studied in which cell adhesion molecules are arranged on the cell culture bottom surface only in an area where about one cell can adhere, and the outer periphery thereof is arranged with non-adhesion molecules so that the cells are arranged one by one within a specified area. (Patent Document 1).
この方法では、96ウェル、384ウェル、1536ウェルプレートよりも、少ない細胞数での培養が可能であり、細胞1個の挙動が容易に観察できるものの、細胞が接着する底面積を強制的に制御しており、形成する接着斑により、その細胞の機能が確定され、従来の平板状底よりは機能低下が抑制されるものの、本来の機能とは大きく異なることが問題となっている。また、1種類の細胞を所定位置に配置することは可能であるが、2種類以上の細胞を任意の位置に1個ずつ配置することが困難であること、さらにこの方法は高コストであることが問題となっている。 This method allows culturing with a smaller number of cells than the 96-well, 384-well, and 1536-well plates, and makes it possible to easily observe the behavior of a single cell, but forcibly controls the bottom area to which the cells adhere. However, although the function of the cell is determined by the adhesion spots to be formed and the function lowering is suppressed as compared with the conventional flat bottom, there is a problem that it is greatly different from the original function. In addition, it is possible to place one type of cell at a predetermined position, but it is difficult to place two or more types of cells one by one at an arbitrary position, and this method is expensive. Is a problem.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、必要最小量の細胞を用い、細胞の成育や分化に適した培養空間を呈示するための細胞培養容器、細胞培養方法、細胞評価方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and uses a minimum amount of cells, a cell culture container for presenting a culture space suitable for cell growth and differentiation, a cell culture method, An object is to provide a cell evaluation method.
本発明に係る細胞培養容器の一態様は、表面に複数の大きさのマイクロ容器を有する細胞培養容器であって、前記複数のマイクロ容器は、7.85×10−5mm2〜7.10×10−4mm2の最小の底面積を有するマイクロ容器と、前記最小の底面積を2倍〜15倍の正の整数倍した異なる底面積を有するマイクロ容器との、少なくとも2種類のマイクロ容器を有する。また、前記複数のマイクロ容器の深さが20μm〜150μmであることが好ましく、前記複数のマイクロ容器底部の長径が短径の1〜1.5倍の範囲内であることが好ましい。 One aspect of the cell culture container according to the present invention is a cell culture container having a plurality of micro-containers on the surface, the plurality of micro-containers being 7.85 × 10 −5 mm 2 to 7.10. At least two types of microcontainers: a microcontainer having a minimum bottom area of × 10 −4 mm 2 and a microcontainer having different bottom areas obtained by multiplying the minimum bottom area by a positive integer of 2 to 15 times Have The depth of the plurality of microcontainers is preferably 20 μm to 150 μm, and the major axis of the bottoms of the plurality of microcontainers is preferably in the range of 1 to 1.5 times the minor axis.
また、本発明に係る細胞培養方法の一態様は、上述した各マイクロ容器に少なくとも1個の細胞を注入し、培養する。または、各マイクロ容器に少なくとも2種類の細胞を1個ずつ注入し、培養する。 In addition, in one embodiment of the cell culture method according to the present invention, at least one cell is injected into each micro container described above and cultured. Alternatively, at least two types of cells are injected into each micro container one by one and cultured.
さらに、本発明に係る細胞評価方法の一態様は、上述した細胞培養方法で、未分化細胞を培養し、分化に最適なマイクロ容器底面積の大きさと分化能を評価する。 Furthermore, in one embodiment of the cell evaluation method according to the present invention, undifferentiated cells are cultured by the above-described cell culture method, and the size and differentiation capacity of the micro container bottom area optimal for differentiation are evaluated.
本発明によれば、必要最小量の細胞を用い、細胞の成育や分化に適した培養空間を呈示するための細胞培養容器、細胞培養方法、および細胞評価方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a cell culture container, a cell culture method, and a cell evaluation method for presenting a culture space suitable for cell growth and differentiation using a minimum amount of cells.
本発明に係る細胞培養容器には凹凸パターンすなわち複数のマイクロ容器すなわち培養空間が形成されている。このマイクロ容器の底面積及び深さを最適化することで、マイクロ容器内で細胞を培養し、細胞の成育や分化に適した環境を構築させることができる。 The cell culture container according to the present invention is formed with an uneven pattern, that is, a plurality of micro containers, that is, a culture space. By optimizing the bottom area and depth of the micro container, cells can be cultured in the micro container, and an environment suitable for cell growth and differentiation can be constructed.
マイクロ容器の底面面積が大きすぎると、平板上での培養と同様、部分的に細胞は薄く伸び、目的の機能を示さない。一方、マイクロ容器の底面面積が小さすぎると、細胞を収容できなくなる。従って、空間の寸法は、培養する細胞種に応じて、収容できる範囲かつ目的の機能を示し成育できる範囲とすることが好ましい。 When the bottom surface area of the micro container is too large, the cells partially grow thin like the culture on the flat plate and do not exhibit the intended function. On the other hand, if the bottom surface area of the micro container is too small, cells cannot be accommodated. Therefore, it is preferable that the size of the space is within a range that can be accommodated and can exhibit a desired function and grow according to the cell type to be cultured.
また、マイクロ容器の深さも細胞を培養するために最適な範囲とする必要がある。深さが大きすぎると、作製が困難な上、物質拡散がしにくくなり培養環境が悪化してしまう。深さが小さすぎると、細胞が側壁を乗り越えてしまい、培養に適さない。なお、培養する細胞種に応じ、マイクロ容器の底面積、深さを便宜設定することにより、多様な培養系に適用することもできる。 Also, the depth of the micro container needs to be in an optimum range for culturing cells. If the depth is too large, it will be difficult to produce, and it will be difficult for the substance to diffuse, and the culture environment will deteriorate. If the depth is too small, the cells will cross the side wall and are not suitable for culture. In addition, according to the cell type to culture | cultivate, it can also apply to various culture systems by setting the bottom area and depth of a micro container conveniently.
以下に、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。また、「X〜Y」は、X以上Y以下を意味する。 Embodiments of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate. “X to Y” means X or more and Y or less.
実施の形態
図1は、本実施の形態に係る細胞培養容器の構成例を示す正面図であり、図2は図1のI−I断面図である。図1及び2に示すように、細胞培養容器10はマイクロ容器11a〜11dを備える。以下、マイクロ容器11a〜11dを特に区別する必要がないときには、マイクロ容器11と記す。細胞培養容器10の培養面には、複数のマイクロ容器11が形成されている。
Embodiment FIG. 1 is a front view showing a configuration example of a cell culture container according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the cell culture container 10 includes micro containers 11a to 11d. Hereinafter, the micro containers 11a to 11d are referred to as the micro container 11 when it is not necessary to distinguish them. A plurality of microcontainers 11 are formed on the culture surface of the cell culture container 10.
図1及び2において、マイクロ容器11の底部の幅a、マイクロ容器11の深さbを示した。 1 and 2, the width a of the bottom of the micro container 11 and the depth b of the micro container 11 are shown.
マイクロ容器11の底面形状は特に制限されるものではなく、正方形、円、多角形以外にも種々の形状を採用することができる。この底面積の最小値は、7.85×10−5mm2〜7.10×10−4mm2が好ましい。細胞の相当直径の最小は10μm程度のため、7.85×10−5mm2より小さい底面積では、細胞がマイクロ容器内で培養できなくなる。また、細胞の相当直径の最大は30μm程度のため、7.10×10−4mm2より大きい底面積は最小範囲とならない。従って、マイクロ容器11は、7.85×10−5mm2〜7.10×10−4mm2の底面積を最小とし、該底面積の2倍〜15倍の正の整数倍の底面積が好ましい。また、等方的な形状が好ましく、底面が矩形状の場合、長辺が短辺の1〜1.5倍であることが好ましい。 The bottom shape of the micro container 11 is not particularly limited, and various shapes other than a square, a circle, and a polygon can be adopted. The minimum value of the bottom area is preferably 7.85 × 10 −5 mm 2 to 7.10 × 10 −4 mm 2 . Since the minimum equivalent diameter of the cell is about 10 μm, the cell cannot be cultured in the micro container at a bottom area smaller than 7.85 × 10 −5 mm 2 . Further, since the maximum equivalent diameter of the cells of about 30 [mu] m, greater than a bottom area 7.10 × 10 -4 mm 2 is not a minimum range. Therefore, the micro container 11 minimizes the bottom area of 7.85 × 10 −5 mm 2 to 7.10 × 10 −4 mm 2 and has a bottom area that is a positive integer multiple of 2 to 15 times the bottom area. Is preferred. Further, an isotropic shape is preferable, and when the bottom surface is rectangular, the long side is preferably 1 to 1.5 times the short side.
マイクロ容器11の深さbは、マイクロ容器11で細胞を培養するため、例えば骨髄間質細胞を培養する場合は20〜150μmが好ましい。深さが20um未満では、細胞播種時に細胞がマイクロ容器内に留まり難くなり、深さが150umより大きいと作製が困難である。 The depth b of the micro container 11 is preferably 20 to 150 μm when cells are cultured in the micro container 11, for example, when bone marrow stromal cells are cultured. If the depth is less than 20 μm, it becomes difficult for the cells to stay in the micro container at the time of cell seeding, and if the depth is more than 150 μm, the production is difficult.
図1では、7.85×10−5mm2〜7.10×10−4mm2の最小の底面積を含む、異なる底面積を有する4種類のマイクロ容器11を示している。図1では、マイクロ容器11dの底面積が最小であり、最小の底面積を2倍〜15倍した異なる底面積を有するマイクロ容器11c、11b、11aを示している。しかしながら、底面積の種類は4つに限られるわけではない。細胞培養容器10は、異なる底面積を有する少なくとも2種類のマイクロ容器11を備えていることが好ましい。 FIG. 1 shows four types of microcontainers 11 having different bottom areas, including a minimum bottom area of 7.85 × 10 −5 mm 2 to 7.10 × 10 −4 mm 2 . FIG. 1 shows microcontainers 11c, 11b, and 11a having a bottom area of the microcontainer 11d that has different bottom areas that are two to fifteen times the minimum bottom area. However, the number of types of the bottom area is not limited to four. The cell culture vessel 10 preferably includes at least two types of microcontainers 11 having different bottom areas.
本発明の細胞培養容器上のマイクロ容器11を作製する方法としては、特に限定されないが、例えば、モールドを用いた転写成形、3次元光造形、精密機械切削、ウェットエッチング、ドライエッチング、レーザー加工、放電加工等の方法が挙げられる。細胞培養容器の用途、要求される加工精度、コスト等を考慮してこれらの製造方法を適宜選択することが好ましい。 The method for producing the microcontainer 11 on the cell culture container of the present invention is not particularly limited. For example, transfer molding using a mold, three-dimensional stereolithography, precision mechanical cutting, wet etching, dry etching, laser processing, Examples of the method include electric discharge machining. It is preferable to appropriately select these production methods in consideration of the use of the cell culture container, required processing accuracy, cost, and the like.
モールドを用いて転写成形方法の具体例としては、金属構造体を型として樹脂成形で凹凸パターンを形成する方法が挙げられる。この方法は金属構造体の形状を高い転写率で樹脂へ凹凸パターンに再現することが可能であり、また汎用の樹脂材料を使用することにより材料コストを低くできるので好ましい。このような金属構造体の型を用いる方法は、低コストであり、高い寸法精度を満足できる点で優れている。 As a specific example of the transfer molding method using a mold, there is a method of forming a concavo-convex pattern by resin molding using a metal structure as a mold. This method is preferable because the shape of the metal structure can be reproduced in a concavo-convex pattern on the resin at a high transfer rate, and the cost of the material can be reduced by using a general-purpose resin material. The method using such a metal structure mold is excellent in that it is low in cost and can satisfy high dimensional accuracy.
上記金属構造体の製造方法としては、例えば、フォトリソグラフィによって作製されたレジストパターンや3次元光造形によって作製された樹脂パターンへのメッキ処理、精密機械切削、ウェットエッチング、ドライエッチング、レーザー加工、放電加工等が挙げられる。用途、要求される加工精度、コスト等を考慮して適宜選択すればよい。 Examples of the method for manufacturing the metal structure include plating treatment on a resist pattern produced by photolithography and a resin pattern produced by three-dimensional stereolithography, precision mechanical cutting, wet etching, dry etching, laser processing, electric discharge. Processing etc. are mentioned. What is necessary is just to select suitably in consideration of a use, the required process precision, cost, etc.
上記で得られた金属構造体を型として用いて樹脂へ凹凸パターンを成形する方法としては、例えば、射出成形、プレス成形、モノマーキャスト成形、溶剤キャスト成形、ホットエンボス成形、押出成形によるロール転写等の方法を挙げることができる。生産性及び型転写性の観点から射出成形を採用することが好ましい。 Examples of a method for forming a concavo-convex pattern on a resin using the metal structure obtained above as a mold include, for example, injection molding, press molding, monomer cast molding, solvent cast molding, hot emboss molding, roll transfer by extrusion molding, etc. Can be mentioned. It is preferable to employ injection molding from the viewpoint of productivity and mold transferability.
本発明の細胞培養容器を構成する材料としては、透明で自己支持性を有するものであれば特に制限されず、例えば、合成樹脂、シリコン、ガラス等が挙げられる。コスト面や顕微鏡観察による細胞視認性の観点から、透明な合成樹脂を材料とすることが好ましい。透明な合成樹脂としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、シクロオレフィン等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸等のエステル系樹脂、ポリジメチルシロキサン等のシリコーン系樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。このような樹脂には、透明性を損なわない範囲で着色剤、拡散剤、増粘剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。 The material constituting the cell culture container of the present invention is not particularly limited as long as it is transparent and has a self-supporting property, and examples thereof include synthetic resin, silicon, and glass. From the viewpoint of cost and cell visibility by microscopic observation, it is preferable to use a transparent synthetic resin as a material. Examples of the transparent synthetic resin include acrylic resins such as polymethyl methacrylate and methyl methacrylate-styrene copolymer, styrene resins such as polystyrene, olefin resins such as cycloolefin, polyethylene terephthalate, and polylactic acid. Examples thereof include ester resins, silicone resins such as polydimethylsiloxane, and polycarbonate resins. Such a resin may contain various additives such as a colorant, a diffusing agent, and a thickener as long as the transparency is not impaired.
本発明の細胞培養容器は、容器表面の親水性、生体適合性、細胞親和性等を向上させることを目的として、凹凸パターン表面側に表面処理を行い、改質層及び/又はコーティング層が配されていてもよい。 The cell culture container of the present invention is subjected to a surface treatment on the surface of the concavo-convex pattern for the purpose of improving the hydrophilicity, biocompatibility, cell affinity, etc. of the container surface, and the modified layer and / or coating layer is disposed. May be.
上記改質層を設ける方法としては、自己支持性を失う方法や100μm以上の極端な表面荒れを起こす方法でなければ特に制限はないが、例えば、薬品処理、溶剤処理、表面グラフト重合によるグラフトポリマーの導入等の化学的処理、コロナ放電、オゾン処理、プラズマ処理等の物理的処理等の方法が挙げられる。 The method for providing the modified layer is not particularly limited unless it is a method for losing self-supporting property or a method for causing extreme surface roughness of 100 μm or more. For example, a graft polymer by chemical treatment, solvent treatment, or surface graft polymerization is used. And methods such as chemical treatment such as introduction of carbon, physical treatment such as corona discharge, ozone treatment, and plasma treatment.
また、コーティング層を設ける方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、スパッタ、蒸着等のドライコーティング、無機材料コーティング、ポリマーコーティング等のウェットコーティング等の方法が挙げられる。 The method for providing the coating layer is not particularly limited, and examples thereof include dry coating such as sputtering and vapor deposition, wet coating such as inorganic material coating and polymer coating.
凹凸パターン上には、気泡の混入することなく培養液を注入するために親水性を付与することが望ましく、均一な親水性膜を形成させる方法として、無機蒸着が好ましい。 It is desirable to impart hydrophilicity to the concavo-convex pattern in order to inject the culture solution without mixing bubbles, and inorganic vapor deposition is preferred as a method for forming a uniform hydrophilic film.
また、細胞親和性を考慮した場合には、例えば、コラーゲン、フィブロネクチン等の細胞親和性タンパク質をコーティングすることがより好ましい。コラーゲン水溶液等を均一にコートするために、上述の親水性膜を形成させた後、コートすることが好ましい。通常、細胞培養においては、生体内環境を模倣して細胞外マトリックス表面での培養が望ましいため、上記のように均一な親水性無機膜を配した後に、培養細胞に適した細胞外マトリックスからなる有機膜を配することが特に好ましい。 In consideration of cell affinity, it is more preferable to coat a cell affinity protein such as collagen or fibronectin. In order to uniformly coat a collagen aqueous solution or the like, it is preferable to coat after forming the above-mentioned hydrophilic film. Usually, in cell culture, it is desirable to mimic the in vivo environment and culture on the surface of the extracellular matrix. Therefore, after the uniform hydrophilic inorganic membrane is disposed as described above, the cell is composed of an extracellular matrix suitable for cultured cells. It is particularly preferable to arrange an organic film.
本発明の細胞培養方法で培養する細胞は、特に制限がなく、平板では脱分化してしまう細胞が好ましい。また、動物種はラット、マウス、ニワトリ、イヌ、サル、ヒトなど目的に応じて選択すれば良い。例えば、軟骨細胞、骨芽細胞、象牙芽細胞、エナメル芽細胞、乳腺上皮細胞、繊毛上皮細胞、腸上皮細胞、脂肪細胞、肝細胞、メサンギウム細胞、糸球体上皮細胞、類洞内皮細胞、クッパ−細胞、筋芽細胞、神経細胞、グリア細胞、線維芽細胞、平滑筋細胞、また、ES細胞、骨髄間質細胞、骨髄間葉系幹細胞)、神経幹細胞等の幹細胞などが挙げられる。 The cells cultured by the cell culture method of the present invention are not particularly limited, and cells that dedifferentiate on a flat plate are preferable. The animal species may be selected according to the purpose, such as rat, mouse, chicken, dog, monkey, human. For example, chondrocytes, osteoblasts, odontoblasts, enamel blasts, mammary epithelial cells, ciliated epithelial cells, intestinal epithelial cells, adipocytes, hepatocytes, mesangial cells, glomerular epithelial cells, sinusoidal endothelial cells, kuppa Cells, myoblasts, nerve cells, glial cells, fibroblasts, smooth muscle cells, ES cells, bone marrow stromal cells, bone marrow mesenchymal stem cells), stem cells such as neural stem cells, and the like.
本発明の細胞培養方法でマイクロ容器に細胞を注入する方法は、特に制限がなく、安定して細胞への負荷なく、1個の細胞を1個のマイクロ容器に注入できる方法であれば良い。例えば、インクジェット、ディスペンサーなどの装置が挙げられる。 The method for injecting cells into the microcontainer by the cell culture method of the present invention is not particularly limited as long as it is a method capable of stably injecting one cell into one microcontainer without loading the cells. For example, an apparatus such as an inkjet or a dispenser can be used.
次に本発明に係る細胞培養容器の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Next, examples of the cell culture container according to the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.
<骨髄間葉系細胞の調製>
培養に用いる骨髄間葉系幹細胞(BMSC)は以下のように調整した。10週齢のC57BL/6Jマウスから大腿骨を摘出、骨内腔より取り出した骨髄細胞を細胞培養プレートに播種し、15%牛胎仔血清、ペニシリン/カナマイシン/アンフォテリシンBを添加したαMEM培地にて培養した。プレートに付着した細胞を長期経代培養することで自然不死化を誘発しシリンダー法、限界希釈法を用いた細胞クローニングにより、単一細胞株を作製した。
<Preparation of bone marrow mesenchymal cells>
Bone marrow mesenchymal stem cells (BMSC) used for culture were prepared as follows. Femurs were removed from 10-week-old C57BL / 6J mice, bone marrow cells removed from the bone lumen were seeded on cell culture plates, and cultured in αMEM medium supplemented with 15% fetal bovine serum and penicillin / kanamycin / amphotericin B. did. Spontaneous immortalization was induced by long-term culturing of cells attached to the plate, and a single cell line was prepared by cell cloning using the cylinder method and limiting dilution method.
<培養方法>
培養に用いる培養液は20%牛胎仔血清、1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含有したαMEMを用い、2日毎に培養液の交換を行った。37℃、5%二酸化炭素雰囲気下にて培養を行った。
<Culture method>
The culture medium used for the culture was αMEM containing 20% fetal bovine serum and 1% penicillin / streptomycin, and the culture medium was changed every two days. Culturing was performed at 37 ° C. in a 5% carbon dioxide atmosphere.
<マイクロ容器への細胞播種方法>
1個細胞のマイクロ容器内への播種は、図3に示す顕微鏡ステージ上に設置したマイクロマニピュレーターを用いて顕微鏡観察下にて行った。マイクロマニピュレーター先に装着したマイクロガラスニードルから細胞を播種、その後、ニードル先端からの吸水により水の流れを発生させ、チャンバー内への細胞誘導を行いマイクロ容器内へ播種した。
<Cell seeding method in micro container>
Inoculation of one cell into a micro container was performed under a microscope using a micro manipulator installed on a microscope stage shown in FIG. Cells were seeded from a microglass needle attached to the tip of a micromanipulator, and then a water flow was generated by water absorption from the tip of the needle to induce cells into the chamber and seed in a micro container.
[実施例1]
図1に示す凹凸パターン形状であって、底部の幅a=20μm、40μm、80μm、160μm、深さb=30μmのパターンをフォトリソグラフィにより作製し、Ni電解メッキを行い、対応する凹凸形状を有する金型を得た。その金型を用い、ホットエンボス成形によりポリメタクリル酸メチル上にパターン転写を行い、前記寸法の樹脂基材を作製した。その樹脂基材表面へ真空蒸着により二酸化ケイ素膜を100nm形成させ、γ線滅菌を行い、凹凸パターン基材を得た。その凹凸基材上で骨髄間葉系幹細胞を上記培養法にて培養した。図4に細胞培養容器の構成を示す上面の電子顕微鏡像を示す。また、図5に細胞培養容器の各サイズの容器を拡大した電子顕微鏡像を示す。図5において、(a)はa=160μm、(b)はa=80μm、(c)はa=40μm、(d)はa=20μmの場合であり、各サイズの電子顕微鏡像は拡大倍数が異なっている。
[Example 1]
1 is a concavo-convex pattern shape having a bottom width a = 20 μm, 40 μm, 80 μm, 160 μm, and a depth b = 30 μm produced by photolithography, Ni electroplating, and having a corresponding concavo-convex shape I got a mold. Using the mold, pattern transfer was performed on polymethyl methacrylate by hot embossing to produce a resin substrate having the above dimensions. A silicon dioxide film having a thickness of 100 nm was formed on the surface of the resin base material by vacuum deposition, and γ-ray sterilization was performed to obtain an uneven pattern base material. Bone marrow mesenchymal stem cells were cultured on the uneven substrate by the above culture method. FIG. 4 shows an electron microscope image of the upper surface showing the configuration of the cell culture container. Moreover, the electron microscope image which expanded the container of each size of a cell culture container in FIG. 5 is shown. In FIG. 5, (a) is a = 160 μm, (b) is a = 80 μm, (c) is a = 40 μm, and (d) is a = 20 μm. Is different.
[比較例1]
市販(ベクトン・ディッキンソン製、ファルコン(登録商標))のγ線滅菌済みディッシュを平板上のディッシュの一例として用いた。骨髄間葉系幹細胞を、上記マイクロマニュピレーターを用いてディッシュに播種し、上記培養方法にて培養した。
[Comparative Example 1]
A commercially available dish (Becton Dickinson, Falcon (registered trademark)) sterilized by γ-ray was used as an example of a dish on a flat plate. Bone marrow mesenchymal stem cells were seeded in a dish using the micromanipulator and cultured by the above culture method.
図6に、実施例1のマイクロ容器に播種した骨髄間葉系幹細胞の位相差顕微鏡像を示す。播種4時間後、マイクロ容器の直径20μm、40μmでは細胞の大きさは約20μmでほとんど変化しないが、80μmでは約40μm、160μmでは約50μmであった。このように直径20μm、40μmでは立体的形状を保持したまま培養が可能であるが、80μm、160μmでは培養時間の経過とともに扁平化が進行し、骨髄間葉系幹細胞から形態の異なる細胞へと変化した。比較例1では、扁平化が早く起り、紡錘形の形状を示した。実施例1では、異なる大きさの培養器を一つのチップに形成しているため、一つのチップ内で適切な培養環境を判定することが可能になる。 FIG. 6 shows a phase-contrast microscope image of bone marrow mesenchymal stem cells seeded in the microcontainer of Example 1. After 4 hours of seeding, the cell size was about 20 μm when the diameter of the micro container was 20 μm and 40 μm, but hardly changed at 80 μm, but about 40 μm at 80 μm and about 50 μm at 160 μm. In this way, culture is possible while maintaining a three-dimensional shape at diameters of 20 μm and 40 μm, but at 80 μm and 160 μm, flattening progresses with the passage of culture time, and changes from bone marrow mesenchymal stem cells to cells with different forms. did. In Comparative Example 1, flattening occurred quickly and showed a spindle shape. In Example 1, since the incubators of different sizes are formed on one chip, it is possible to determine an appropriate culture environment within one chip.
なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment shown above. Within the scope of the present invention, it is possible to change, add, or convert each element of the above-described embodiment to a content that can be easily considered by those skilled in the art.
10 細胞培養容器
11 マイクロ容器
10 Cell culture vessel 11 Micro vessel
Claims (6)
前記複数のマイクロ容器は、7.85×10−5mm2〜7.10×10−4mm2の最小の底面積を有するマイクロ容器と、前記最小の底面積を2倍〜15倍の正の整数倍した底面積を有するマイクロ容器との、少なくとも2種類のマイクロ容器を有することを特徴とする細胞培養容器。 A cell culture vessel having a plurality of micro-vessels on the surface,
The plurality of microcontainers include a microcontainer having a minimum bottom area of 7.85 × 10 −5 mm 2 to 7.10 × 10 −4 mm 2 , and a minimum base area that is 2 to 15 times positive. A cell culture vessel comprising at least two types of microcontainers, with a microcontainer having a bottom area that is an integral multiple of.
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