JP6338015B2 - 細胞塊用培養容器 - Google Patents
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Description
[1] 細胞塊を培養するための容器であって、
前記細胞塊と培養液とを収容可能とする空間を囲う隔壁部と、前記隔壁部の外側に配置された側壁とを含み、
前記隔壁部に、前記空間内外への前記培養液の流入出を許容する1個以上の連通部が形成されており、
前記細胞塊を鉛直方向から見た投影図から測定される前記細胞塊の最短径をRとし、
前記隔壁部の前記空間に面する面から見た、前記連通部の、上下方向の長さを縦方向長とし、上下方向と直交する長さを横方向長とすると、
前記縦方向長の最大長及び前記横方向長の最大長のいずれか一方が0.7R以下である、細胞塊用培養容器。
[2] 前記細胞塊用培養容器は、前記空間と前記隔壁とを複数有し、前記複数の空間は各々前記隔壁部により囲われている、前記[1]に記載の細胞塊用培養容器。
[3] 前記隔壁部は、筒状部を含む、前記[1]又は[2]に記載の細胞塊用培養容器。
[4] 前記隔壁部は、前記筒状部の下方に配置され、底部に向かって徐々に径が小さくなる部分を含むウェル部を更に含む、前記[3]に記載の細胞塊用培養容器。
[5] 前記空間と前記隔壁とを複数有し、複数の隔壁部を相互に連結する板状体を含み、
少なくとも前記隔壁部のうちの前記隔壁部の底部から遠い底部遠位部分が、前記板状体の一方の主面よりも上方に配置されており、
前記隔壁部のうちの前記板状体の一方の主面よりも上方に配置された部分に、前記連通部が形成されている、前記[1]から[4]のいずれかに記載の細胞塊用培養容器。
[6] 前記空間と前記隔壁とを複数有し、
複数の前記隔壁部と、複数の隔壁部を相互に連結する板状体を含み、前記隔壁部のうちの少なくとも前記隔壁部の底部が前記板状体よりも下方に配置された培養容器本体部と、
前記板状体の下側から前記培養容器本体部に対して装脱着可能であり、前記隔壁部のうちの前記板状体よりも下方に配置された部分を収容する、培養液受け容器と、を含み、
前記連通部が、前記隔壁部のうちの前記板状体よりも下方に配置された部分に形成されている、前記[1]から[4]のいずれかに記載の細胞塊用培養容器。
[7] 前記隔壁部に複数の前記連通部が形成されている、前記[1]から[6]のいずれかに記載の細胞塊用培養容器。
[8] 前記連通部が、スリット及び前記隔壁部を厚み方向に貫通する貫通孔から選ばれる少なくとも1種である、前記[1]から[7]のいずれかに記載の細胞塊用培養容器。[9] 前記細胞塊の最短径Rは、200μm以上1000μm以下である、前記[1]から[8]のいずれかに記載の細胞塊用培養容器。
[10] 前記細胞塊が幹細胞の細胞塊である、前記[1]から[9]のいずれかに記載の細胞塊用培養容器。
[11] 前記幹細胞が、ヒト胚性幹細胞(ヒトES細胞)、ヒト多能性幹細胞又はヒトiPS細胞である、前記[10]に記載の細胞塊用培養容器。
[12] 前記[1]から[11]のいずれかに記載の細胞塊用培養容器を用いて細胞塊を培養する培養方法であって、
前記隔壁部により囲われた空間内に培養液を流入させ、前記空間内の前記培養液中で1つの細胞塊を培養した後、前記空間内の培養液の一部を、前記連通部から前記隔壁部の外側に流出させる工程を含む細胞塊の培養方法。
[13] 前記工程において、前記細胞塊が培養液面より露出しないように、前記空間内の培養液の一部を、前記連通部から前記隔壁部の外側に流出させる、前記[12]に記載の細胞塊の培養方法。
[14] 前記細胞塊用培養容器が、前記空間と前記隔壁とを複数有し、前記複数の空間は各々前記隔壁部により囲われており、前記工程において、前記細胞塊用培養容器を傾けることにより、複数の前記空間内の培養液の一部を、各々、前記連通部から前記隔壁部の外側に流出させる、前記[12]又は[13]に記載の細胞塊の培養方法。
[15] 前記工程を複数回繰り返す、前記[12]から[14]のいずれかに記載の細胞塊の培養方法。
図1Aは、実施形態1の細胞塊用培養容器の平面図であり、図1Bは、図1Aの部分拡大図である。図2は、図1AのII−II’線に沿った矢視断面図であり、図3は、図1AのIII−III’線に沿った矢視断面図であり、図4は、図2の部分拡大図である。
次に、本開示の培養容器を用いて細胞塊を培養する方法について説明する。本開示の細胞塊の培養方法(以下「本開示の培養方法」と略称する場合もある。)では、一又は複数の実施形態において、本開示の培養容器を用いるため、細胞塊にダメージや刺激を極力与えずに培養液の交換を行え、且つ、細胞塊の生産性も向上できる。複数の培養空間を有する本開示の培養容器を用いる本開示の培養方法では、一又は複数の実施形態において、本開示の培養容器を用いるため、細胞塊にダメージや刺激を極力与えずに培養液の交換を行え、且つ、細胞塊の生産性も向上できることに加え、培養液の交換を効率的に行える。また、均質な細胞塊を得ることが期待できる。
図5は実施形態2の培養容器6の平面図である。図6は図5のVI−VI’線に沿った矢視拡大断面図であり。図7は、図5のVII−VII’線に沿って切断した拡大端面図である。図8は、実施形態2の培養容器6を構成するマルチウェルプレート本体61の平面図であり、図9は図8のIX−IX’線に沿った矢視断面図である。図10は、実施形態2の培養容器6を構成する液流制御体800の平面図であり、図11は図10に示した液流制御体800の底面図であり、図12は、図10のXII−XII’線に沿った矢視拡大断面図であり、図13は図10の拡大側面図であり、図14は図11に示した液流制御体800の拡大斜視図である。
図15は、実施形態3の培養容器16の部分拡大断面図である。実施形態3の培養容器16は、連通部3aが、筒状部3の基端3dから先端3eに向かって横方向長W1が徐々に大きくなったスリットであること以外は、実施形態1の培養容器1と同構成であり、図15において、実施形態1と共通する要素については、同じ符号を付して、その説明を省略する。本実施形態では、横方向長W1は、筒状部3の先端3eで最大である。本実施形態でも、縦方向長の最大長は0.7Rよりも大きいが、横方向長W1の最大長さが0.7R以下であるので、隔壁部によって囲われる空間から連通部3aを介して隔壁部の外への培養液の流出の際に、細胞塊が、前記連通部3aに嵌ったり、前記連通部3aを通過したりする事が、抑制される。
図16は、実施形態4の培養容器17の部分拡大断面図である。実施形態4の培養容器17は、連通部3aが、長手方向が筒状部3の上下方向に沿った貫通孔であること以外は、実施形態1の培養容器1と同構成であり、図16において、実施形態1と共通する要素については、同じ符号を付して、その説明を省略する。本実施形態でも、縦方向長W2の最大長は0.7Rよりも大きいが、横方向長W1の最大長さが0.7R以下であるので、隔壁部によって囲われる空間から連通部3aを介して隔壁部の外への培養液の流出の際に、細胞塊が、前記連通部3aに嵌ったり、前記連通部3aを通過したりする事が、抑制される。尚、本開示の培養容器において、連通部3aは、直径が0.7Rよりも小さい円であってもよい。
図17は、実施形態5の培養容器18の部分拡大断面図である。実施形態5の培養容器18は、板状体2から筒状部3とは反対側に突出したウェル部を含まず、隔壁部が筒状部3からなること以外は、実施形態1の培養容器1と同構成であり、図16において、実施形態1と共通する要素については、同じ符号を付して、その説明を省略する。
図18は、実施形態6の細胞塊用培養容器19の拡大断面図であり、図19は、図18の部分拡大図である。実施形態6の培養容器19は、隔壁部が板状体2からウェル部21とは反対側に突出した筒状部を含まないこと、連通部がウェル部21に形成されていること、及び、複数の隔壁部と当該隔壁部を相互に連結する板状体とを含む培養容器本体部22に対して装脱着可能な培養液受け容器23を含むこと以外は、実施形態1の培養容器1と同構成であり、図18及び図19において、実施形態1と共通する要素については、同じ符号を付して、その説明を省略する。本実施形態の培養容器においては、ウェル部21が隔壁部であるということができる。また、台座5又は培養液受け容器23が隔壁部の外側に配置された側壁であるということができる。以下の説明の便宜のために、板状体2の主平面と直行する方向を「上下方向」、ウェル部21側を「下方」という。
[細胞塊の培養容器の製造]
ポリスチレン樹脂(PSジャパン社製、商品名:HF77)を用いて、射出成形により24ウェルマルチウェルプレート(横:65.0mm、縦:50.0mm、高さ:20.5mm)を成形した。本実施例における培養容器の形状は図1〜図3に示す形状とし、ウェル部の形状は図4に示す形状とし、底部の開き角度(図4におけるθ)は85度、底部中心部における内面の曲率半径Rは2.0mmとした。各ウェル部の、開口における直径は6.2mm、深さは5.0mm、胴部の深さは2.6mmとした。また、各筒状部の、内径は6.2mm、高さは5.0mm、側壁の厚みは0.8mmとし、ウェル部と筒状部とからなる隔壁部の内側空間の1個当たりの容量は、約250μLとした。筒状部には約45度おきに幅が上下方向に沿って一定のスリットを連通部として計8ヶ所設けた。スリットの横方向長W1およびその最大長は0.3mm、スリットの縦方向長W2およびその最大長は5.0mmとした。
次に、ウェル部の表面処理を行うために、水溶性樹脂として側鎖にアジド基を有するポリビニルアルコール(東洋合成工業社製 AWP(Azide−unit pendant Water soluble Photopolymer、r1=1〜1000、r2=4〜4995、r3=0〜4000、n=1,2、または3、Rはカルボニルとアミンを有するアルキル基):下記式(Ia)で表される化合物(水溶性樹脂の平均重合度1600、感光基の導入率0.65mol%))を茶色顔料で着色した遮光ポリプロプレン容器中で、25体積%エタノール水溶液に溶解し、0.5重量%の水溶性樹脂溶液を調製した。
HepG2を培養液(ダルベッコ改変MEM+10体積%ウシ胎児血清)に3×104cells/mLの濃度で分散させた細胞懸濁液を調製し、PrimeSurface(登録商標)96Vプレート(住友ベークライト、MS−9096V)に、100μL/ウェルずつ分注し、5%炭酸ガス、湿度99%、温度37℃の雰囲気下で、細胞の培養を行った。6日後に各ウェルに、1個の細胞塊(スフェロイド)が形成されていることを、位相差顕微鏡下で確認した。前記細胞塊の直径は、細胞塊を真球と仮定し、培養液に浮遊する細胞塊を鉛直方向から見た投影図の面積と等しい面積の円の直径であり、96個の細胞塊の直径は約700μm(597μm以上727μm以下の範囲内の値であり、平均672μm)であった。96個の細胞塊の最短径Rは538μm以上633μm以下の範囲内の値、平均598μmであり、96個の細胞塊の最短径Rのうちの最小値は538μmであった。細胞塊の直径及び最短径Rの測定には、位相差顕微鏡を用いて撮像された投影図を用いた。
実施例1の[HepG2(ヒト肝癌由来細胞)を用いた細胞塊(スフェロイド)の形成]に従って、直径が約700μmのサイズの1個の細胞塊(スフェロイド)を96個形成した。次いで、各ウェル中の細胞塊を培養液ごと実施例1と同様に回収し、1枚につき24個の細胞塊を、4枚のPrimaSuface60mmシャーレ(MS−9060X、住友ベークライト社製)に移し替えた。96ウェル全ての細胞塊(スフェロイド)をシャーレに移し替えた後、新しい培養液をシャーレ1枚につき1.84mLに加えて、シャーレ内の培養液量を4mLとした。
スリットの横方向長W1およびその最大長を0.5mmとしたこと以外は、実施例1と同様にして細胞塊用の培養容器を作成し、これを用いて実施例1と同条件で細胞塊の培養を行った。培養液交換時に、細胞塊の連通部を介した流出が発生し、当該細胞塊が別のウェルに入り込んだ結果、細胞塊のないウェルが32個、複数個の細胞塊が同一ウェルに存在し、融合したウェルが28個であった。単一細胞塊として培養できたウェルは36個であった。尚、比較例2の培養容器の縦方向長W2と横方向長W1の最大長はともに0.5mmであり、これらの最大長は、培養対象である細胞塊の最短径R(542μm)と0.7の積よりも大きかった。
Claims (12)
- 細胞塊を培養するための容器であって、
前記細胞塊と培養液とを収容可能とする空間を囲う隔壁部と、前記隔壁部の外側に配置された側壁とを含み、
前記隔壁部は、筒状部を含み、
前記筒状部に、前記空間内外への前記培養液の流入出を許容する1個以上の連通部が形成されており、
前記細胞塊を鉛直方向から見た投影図から測定される前記細胞塊の最短径をRとし、
前記筒状部の前記空間に面する面からみた、前記連通部の、上下方向の長さを縦方向長とし、上下方向と直交する長さを横方向長とすると、
前記Rは、200μm以上1000μm以下であり、
前記縦方向長の最大長及び前記横方向長の最大長のいずれか一方が0.2R以上0.7R以下であり、
前記隔壁部は、前記筒状部の下方に配置され、底部に向かって徐々に径が小さくなる部分を含むウェル部を更に含む、細胞塊用培養容器。 - 前記細胞塊用培養容器は、前記空間と前記隔壁とを複数有し、前記複数の空間は各々前記隔壁部により囲われている、請求項1に記載の細胞塊用培養容器。
- 前記空間と前記隔壁とを複数有し、複数の隔壁部を相互に連結する板状体を含み、
少なくとも前記隔壁部のうちの前記隔壁部の底部から遠い底部遠位部分が、前記板状体の一方の主面よりも上方に配置されており、
前記隔壁部のうちの前記板状体の一方の主面よりも上方に配置された部分に、前記連通部が形成されている、請求項1又は2に記載の細胞塊用培養容器。 - 前記空間と前記隔壁とを複数有し、
複数の前記隔壁部と、複数の隔壁部を相互に連結する板状体を含み、前記隔壁部のうちの少なくとも前記隔壁部の底部が前記板状体よりも下方に配置された培養容器本体部と、
前記板状体の下側から前記培養容器本体部に対して装脱着可能であり、前記隔壁部のうちの前記板状体よりも下方に配置された部分を収容する、培養液受け容器と、を含み、
前記連通部が、前記隔壁部のうちの前記板状体よりも下方に配置された部分に形成されている、請求項1又は2に記載の細胞塊用培養容器。 - 前記隔壁部に複数の前記連通部が形成されている、請求項1から4のいずれか一項に記載の細胞塊用培養容器。
- 前記連通部が、スリット及び前記隔壁部を厚み方向に貫通する貫通孔から選ばれる少なくとも1種である、請求項1から5のいずれか一項に記載の細胞塊用培養容器。
- 前記細胞塊が幹細胞の細胞塊である、請求項1から6のいずれかの一項に記載の細胞塊用培養容器。
- 前記幹細胞が、ヒト胚性幹細胞(ヒトES細胞)、ヒト多能性幹細胞又はヒトiPS細胞である、請求項7に記載の細胞塊用培養容器。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の細胞塊用培養容器を用いて細胞塊を培養する培養方法であって、
前記隔壁部により囲われた空間内に培養液を流入させ、前記空間内の前記培養液中で1つの前記細胞塊を培養した後、前記空間内の培養液の一部を、前記連通部から前記隔壁部の外側に流出させる工程を含む細胞塊の培養方法。 - 前記工程において、前記細胞塊が培養液面より露出しないように、前記空間内の培養液の一部を、前記連通部から前記隔壁部の外側に流出させる、請求項9に記載の細胞塊の培養方法。
- 前記細胞塊用培養容器が、前記空間と前記隔壁とを複数有し、前記複数の空間は各々前記隔壁部により囲われており、前記工程において、前記細胞塊用培養容器を傾けることにより、複数の前記空間内の培養液の一部を、各々、前記連通部から前記隔壁部の外側に流出させる、請求項9又は10に記載の細胞塊の培養方法。
- 前記工程を複数回繰り返す、請求項9から11のいずれか一項に記載の細胞塊の培養方法。
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