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JP7683281B2 - 組織培養容器 - Google Patents

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JP7683281B2
JP7683281B2 JP2021059190A JP2021059190A JP7683281B2 JP 7683281 B2 JP7683281 B2 JP 7683281B2 JP 2021059190 A JP2021059190 A JP 2021059190A JP 2021059190 A JP2021059190 A JP 2021059190A JP 7683281 B2 JP7683281 B2 JP 7683281B2
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Description

本明細書では、組織培養容器を開示する。
胚性幹細胞(ES細胞)、人工多能性幹細胞(iPS細胞)等の多能性幹細胞は目的細胞に分化誘導することができ、再生医療の分野での応用が期待されている。多能性幹細胞を心筋細胞、網膜色素上皮細胞、軟骨細胞など様々な細胞へ分化誘導する方法が報告されている。
例えば特許文献1には、胚性幹細胞及び/又は人工多能性幹細胞から誘導した、空洞を内包する構造を有し、長軸方向の長さが5mm以上であることを特徴とする腸オルガノイドが開示されている。特許文献1によれば、前記腸オルガノイドは、腸関連疾患を予防又は治療するための薬剤の開発や、腸関連疾患の病理研究のために利用できる。
特許文献2には、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培養空間を有するウェルと、前記ウェルの開口を有する面上に配置され前記培養空間と連通した内腔を有する筒状体とを含み、前記筒状体の筒壁に、前記筒状体の外側に前記細胞塊を通過させることなく前記培養液を排出させうる1個以上の連通部が形成されている、細胞塊用培養容器が記載されている。特許文献2によれば、この容器により、細胞塊への影響が少なく、培養液を効率的に交換することが可能である。
特許文献2と同じ出願人による特許文献3にも同様に、ウェルの開口部に立設した筒状態の隔壁に細胞塊よりも幅の狭い間隙を設けた細胞塊用培養容器が記載されている。特許文献3によれば、この容器により、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うことができ、且つ、細胞塊の生産性も向上できる。
特許文献4には、液体を貯留する容器の底壁に対して間隔を置いた状態で前記液体中に浸漬され、対象物を保持するプレートであって、前記対象物を担持することができ、底に貫通孔が形成された1以上の凹部を有するプレートが開示されている。前記貫通孔の径は、前記所望サイズの対象物を通過させず、前記所望サイズよりも小さな物体を通過させるサイズに選ばれている。このプレートを、液体を貯留する容器に設置すると、前記凹部を培養のためのウェルとして利用することができる。
特開2019-000014号公報 WO2015/178413 WO2017/057126 特開2016-163591号公報
特許文献1に記載されているような組織に、薬物候補物質や染色物質などの薬剤を作用させる場合、マルチウェルプレートの各ウェルに、前記組織と、前記薬剤を含む培養液とを収容してインキュベートすることが考えられる。このとき、通常のマルチウェルプレートでは、培養液の入れ替えに時間がかかるため、ウェルごとに前記薬剤を含む培養液による処理時間が異なるという課題がある、また、培養液の入れ替えが短時間に行えないため、組織へのダメージが大きいという課題がある。また、培養後に各ウェルに収容された組織を回収するためには、各ウェル内の組織をそれぞれ吸引して回収する必要があり、回収が短時間で行うことができないという課題がある。
特許文献2及び3に記載の容器は、ウェルを含む容器全体を傾斜させて、ウェル内の培養液を排出することを可能にする。しかし、ウェル内の培養液の完全な入れ替えは容易ではないと考えられる。また、培養後の組織の回収はウェルごとに行う必要がある。
特許文献4に記載の技術によれば、培養対象物を保持する各凹部の底に貫通孔が形成されているため、培養対象物の顕微鏡による観察には適していないと考えられる。また、培養後の組織の回収は凹部ごとに行う必要がある。
そこで本明細書では、組織を収容して培養するための複数のウェルを備え、培養液の交換と、培養後の組織の回収が容易な、新たな組織培養容器を開示する。
本明細書は、下記の(1)~(13)のいずれかに記載の第1実施形態に係る組織培養容器、及び、下記の(14)~(24)のいずれかに記載の第2実施形態に係る組織培養容器を開示する。
(1)組織を培養するための組織培養容器であって、
外容器底部と、前記外容器底部の周縁から立設した外容器周壁部とを備え、前記外容器底部及び前記外容器周壁部により画定される第1空間を内包する外容器と、
前記第1空間に分離可能に収容される、連結された複数のウェル底部を備える、底部材と、
前記第1空間に分離可能に収容される、連結された複数のウェル周壁部を備える、周壁部材と、
を備え、
前記複数のウェル底部と、前記複数のウェル周壁部とは、複数の第2空間をそれぞれが内包する、複数のウェルを形成し、
前記複数のウェルの各ウェルの前記第2空間は、前記ウェル底部の1つ、及び、前記ウェル底部の1つの周縁から立設した前記ウェル周壁部の1つにより画定されており、
前記各ウェルにおいて、前記ウェル底部の周縁の周方向の少なくとも一部と、前記ウェル周壁部との間に、前記各ウェル内の前記第2空間と、前記第1空間とを連絡する間隙が形成されている、
ことを特徴とする、組織培養容器。
(2)前記各ウェルにおける前記間隙は、前記各ウェルの前記ウェル底部に対して周方向の同じ位置に形成されている、(1)に記載の組織培養容器。
(3)前記各ウェルにおける前記間隙の幅が、前記各ウェルの前記ウェル底部の周縁の周方向の位置により連続的に及び/又は段階的に異なる、(1)又は(2)に記載の組織培養容器。
(4)前記底部材は、第1係合部を更に備え、
前記周壁部材は、第2係合部を更に備え、
前記外容器は、前記外容器の前記外容器周壁部に、前記底部材の前記第1係合部と係合して前記底部材を位置決めする第3係合部と、前記周壁部材の前記第2係合部と係合して前記周壁部材を位置決めする第4係合部とを備え、
前記底部材の前記第1係合部と、前記外容器の前記第3係合部との係合、及び、前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部との係合の少なくとも一方は、前記各ウェルにおける前記間隙の幅を変化させることができるように調節可能である、
(1)~(3)のいずれかに記載の組織培養容器。
(5)前記底部材の前記第1係合部と、前記外容器の前記第3係合部の少なくとも一方が、前記底部材の、前記周壁部材に対する位置を調節できるよう、加工可能である、及び/又は、
前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部の少なくとも一方が、前記周壁部材の、前記底部材に対する位置を調節できるよう、加工可能である、
(4)に記載の組織培養容器。
(6)前記底部材の前記第1係合部と、前記外容器の前記第3係合部とは、前記底部材が前記周壁部材に対し複数の異なる位置に位置決めされるよう、複数の位置で係合することができる、
及び/又は、
前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部とは、前記周壁部材が前記底部材に対し複数の異なる位置に位置決めされるよう、複数の位置で係合することができる、
(4)に記載の組織培養容器。
(7)前記底部材を2以上備え、
2以上の前記底部材は、それぞれ、前記外容器の前記第3係合部と係合して、前記底部材を、前記周壁部材に対し異なる位置に位置決めする前記第1係合部を備える、
(4)に記載の組織培養容器。
(8)前記底部材の前記第1係合部と、前記外容器の前記第3係合部との間に、取り外し可能に介在して、前記底部材の前記第1係合部と、前記外容器の前記第3係合部との間の間隔を調節することにより、前記底部材の、前記周壁部材に対する位置を調節する、第1スペーサー部材、及び/又は、
前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部との間に、取り外し可能に介在して、前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部との間の間隔を調節することにより、前記周壁部材の前記底部材に対する位置を調節する、第2スペーサー部材
を更に備える
(4)に記載の組織培養容器。
(9)前記周壁部材を2以上備え、
2以上の前記周壁部材は、それぞれ、前記外容器の前記第4係合部と係合して、前記周壁部材を、前記底部材に対し異なる位置に位置決めする前記第2係合部を備える、
(4)に記載の組織培養容器。
(10)前記底部材は、第1係合部を更に備え、
前記周壁部材は、前記底部材の前記第1係合部と係合して前記周壁部材を位置決めする第2係合部を更に備え、
前記外容器は、前記外容器の前記外容器周壁部に、前記底部材の前記第1係合部と係合して前記底部材を位置決めする第3係合部を備え、
前記底部材の前記第1係合部と、前記外容器の前記第3係合部との係合、及び、前記底部材の前記第1係合部と前記周壁部材の前記第2係合部との係合の少なくとも一方は、前記各ウェルにおける前記間隙の幅を変化させることができるように調節可能である、
(1)~(3)のいずれかに記載の組織培養容器。
(11)第1周壁部材から第N周壁部材までのN個の前記周壁部材を備え、
第n-1周壁部材が備える前記複数のウェル周壁部の各々である第n-1ウェル周壁部の内径は、第n周壁部材が備える前記複数のウェル周壁部の各々である第nウェル周壁部の外径よりも大きく、前記第n-1周壁部材の前記第n-1ウェル周壁部内に、前記第n周壁部材の前記第nウェル周壁部が挿入されるように、前記第1周壁部材から前記第N周壁部材が取り外し可能に組み合わされ、
Nは2以上の整数であり、nは2以上N以下の整数であり、
前記各ウェルは、前記ウェル底部の1つと、第1ウェル周壁部から第Nウェル周壁部までの組み合わせの1つとにより形成されており、
前記各ウェルの前記第2空間は、前記ウェル底部の1つ、及び、前記ウェル底部の1つの周縁から立設した、前記第1ウェル周壁部から前記第Nウェル周壁部までの組み合わせの1つにより画定されており、
前記各ウェルにおいて、前記第n-1ウェル周壁部の下端から前記ウェル底部までの距離は、前記第nウェル周壁部の下端から前記ウェル底部までの距離よりも大きい、
(1)~(3)のいずれかに記載の組織培養容器。
(12)前記外容器を覆うことができる蓋体を更に備え、
前記底部材は、第5係合部を更に備え、
前記周壁部材は、第6係合部を更に備え、
前記蓋体は、前記底部材の前記第5係合部と係合して前記底部材を保持する第7係合部と、前記周壁部材の前記第6係合部と係合して前記周壁部材を保持する第8係合部とを備える、
(1)~(11)のいずれかに記載の組織培養容器。
(13)前記外容器の前記外容器底部と、前記底部材の前記ウェル底部とが、ガラス材料により構成される、(1)~(12)のいずれかに記載の組織培養容器。
(14)組織を培養するための組織培養容器であって、
外容器底部と、前記外容器底部の周縁から立設した外容器周壁部とを備え、前記外容器底部及び前記外容器周壁部により画定される第1空間を内包する外容器と、
前記第1空間に分離可能に収容される、連結された複数のウェル周壁部を備える、周壁部材と、
を備え、
前記外容器底部と、前記複数のウェル周壁部とは、複数の第2空間をそれぞれが内包する、複数のウェルを形成し、
前記複数のウェルの各ウェルの前記第2空間は、前記外容器底部の複数の部分の1つ、及び、前記部分の1つの周縁から立設した前記ウェル周壁部の1つにより画定されており、
前記各ウェルにおいて、前記外容器底部の前記部分の周縁の周方向の少なくとも一部と、前記ウェル周壁部との間に、前記各ウェル内の前記第2空間と、前記第1空間とを連絡する間隙が形成されている、
ことを特徴とする、組織培養容器。
(15)前記各ウェルにおける前記間隙は、前記各ウェルの、前記外容器底部の前記部分に対して周方向の同じ位置に形成されている、(14)に記載の組織培養容器。
(16)前記各ウェルにおける前記間隙の幅が、前記各ウェルの、前記外容器底部の前記部分の周縁の周方向の位置により連続的に及び/又は段階的に異なる、(14)又は(15)に記載の組織培養容器。
(17)前記周壁部材は、第2係合部を更に備え、
前記外容器は、前記外容器の前記外容器周壁部に、前記周壁部材の前記第2係合部と係合して前記周壁部材を位置決めする第4係合部とを備え、
前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部との係合の少なくとも一方は、前記各ウェルにおける前記間隙の幅を変化させることができるように調節可能である、
(14)~(16)のいずれかに記載の組織培養容器。
(18)前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部の少なくとも一方が、前記周壁部材の、前記外容器底部に対する位置を調節できるよう、加工可能である、
(17)に記載の組織培養容器。
(19)前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部とは、前記周壁部材が前記外容器底部に対し複数の異なる位置に位置決めされるよう、複数の位置で係合することができる、
(17)に記載の組織培養容器。
(20)前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部との間に、取り外し可能に介在して、前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部との間の間隔を調節することにより、前記周壁部材の前記外容器底部に対する位置を調節する、第2スペーサー部材
を更に備える
(17)に記載の組織培養容器。
(21)前記周壁部材を2以上備え、
2以上の前記周壁部材は、それぞれ、前記外容器の前記第4係合部と係合して、前記周壁部材を、前記外容器底部に対し異なる位置に位置決めする前記第2係合部を備える、
(17)に記載の組織培養容器。
(22)第1周壁部材から第N周壁部材までのN個の前記周壁部材を備え、
第n-1周壁部材が備える前記複数のウェル周壁部の各々である第n-1ウェル周壁部の内径は、第n周壁部材が備える前記複数のウェル周壁部の各々である第nウェル周壁部の外径よりも大きく、前記第n-1周壁部材の前記第n-1ウェル周壁部内に、前記第n周壁部材の前記第nウェル周壁部が挿入されるように、前記第1周壁部材から前記第N周壁部材が取り外し可能に組み合わされ、
Nは2以上の整数であり、nは2以上N以下の整数であり、
前記各ウェルは、前記外容器底部の複数の部分の1つと、第1ウェル周壁部から第Nウェル周壁部までの組み合わせの1つとにより形成されており、
前記各ウェルの前記第2空間は、前記外容器底部の複数の部分の1つ、及び、前記部分の1つの周縁から立設した、前記第1ウェル周壁部から前記第Nウェル周壁部までの組み合わせの1つにより画定されており、
前記各ウェルにおいて、前記第n-1ウェル周壁部の下端から前記外容器底部までの距離は、前記第nウェル周壁部の下端から前記外容器底部までの距離よりも大きい、
(14)~(16)のいずれかに記載の組織培養容器。
(23)前記外容器を覆うことができる蓋体を更に備え、
前記周壁部材は、第6係合部を更に備え、
前記蓋体は、前記周壁部材の前記第6係合部と係合して前記周壁部材を保持する第8係合部を備える、
(14)~(22)のいずれかに記載の組織培養容器。
(24)前記外容器の前記外容器底部が、ガラス材料により構成される、(14)~(23)のいずれかに記載の組織培養容器。
本開示の一以上の態様による組織培養容器によれば、複数の組織を一度に培養することができ、培養液の交換と、培養後の組織の回収を短時間で行うことができる。
図1は本開示の第1実施形態に係る組織培養容器の分解斜視図である。 図2は、外容器、底部材及び周壁部材を組み合わせた本開示の第1実施形態に係る組織培養容器において、複数のウェル内の第2空間の各々に、被検腸オルガノイドを1つずつ収容し、外容器内の第1空間及び複数のウェル内の第2空間に第1の培養液を貯留した状態の、断面模式図である。 図3は、図2に示す状態の本開示の第1実施形態に係る組織培養容器から、底部材と周壁部材とを、被検腸オルガノイドを収容した複数のウェルを保持したまま、外容器から引き揚げ、外容器内の第1の培養液を除去した状態の断面模式図である。 図4は、図3に示す状態の本開示の第1実施形態に係る組織培養容器において、外容器内の第1空間に色素を含む第2の培養液を貯留した断面模式図である。 図5は、図4に示す状態の色素を含む第2の培養液を貯留した外容器に、被検腸オルガノイドを収容した複数のウェルを形成した底部材と周壁部材との組み合わせを、再び設置し、被検腸オルガノイドを、色素を含む第2の培養液に浸した断面模式図である。 図6は、図5に示す状態での色素を含む第2の培養液中での被検腸オルガノイドの培養後に、底部材と周壁部材とを、被検腸オルガノイドを収容した複数のウェルを形成した状態を保持したまま、外容器から引き揚げた状態を示す断面模式図である。 図7は、図6に示す状態の本開示の第1実施形態に係る組織培養容器から、外容器内の第2の培養液を除去した状態の断面模式図である。 図8は、第3の培養液を貯留した外容器に、被検腸オルガノイドを収容した複数のウェルを形成した状態の底部材と周壁部材とを、再び設置し、被検腸オルガノイドを、第3の培養液中で洗浄する工程を示す断面模式図である。 図9は、図8に示す状態の本開示の第1実施形態に係る組織培養容器から、色素により染色された被検腸オルガノイドを選択的に除去した状態を示す断面模式図である。 図10は、図9に示す状態の本開示の第1実施形態に係る組織培養容器において、周壁部材を取り外して、外容器の第1空間内に、色素により染色されていない正常な被検腸オルガノイドをまとめて回収する工程を示す断面模式図である。 図11は、複数のウェルにおける間隙がウェル底部の周縁の周方向の一部のみに形成されており、かつ、間隙の幅が、ウェル底部の周縁の周方向の位置により連続的に異なっている、本開示の第1実施形態に係る組織培養容器の断面模式図である。 図12は、蓋体を更に備えた本開示の第1実施形態に係る組織培養容器において、複数のウェル内の第2空間の各々に、被検腸オルガノイドを1つずつ収容し、外容器内の第1空間及び複数のウェル内の第2空間に培養液を貯留した状態の、断面模式図である。 図13は、図12に示す状態の蓋体を更に備えた本開示の第1実施形態に係る組織培養容器から、蓋体とともに底部材と周壁部材とを、被検腸オルガノイドを収容した複数のウェルを保持したまま、外容器から引き揚げた状態の断面模式図である。 図14(A)は、本開示の第2実施形態に係る組織培養容器の平面模式図である。図14(B)は、本開示の第2実施形態に係る組織培養容器の断面模式図である。 図15は、本開示の第1実施形態の変形例2の第4の例に係る組織培養容器1の、第2スペーサー部材60を組み合わせる前の状態の、断面模式図である。 図16は、本開示の第1実施形態の変形例2の第4の例に係る組織培養容器1に、第2スペーサー部材60を組み合わせた状態の、断面模式図である。 図17は、本開示の第1実施形態の変形例4に係る組織培養容器1の、第1周壁部材30-1及び第2周壁部材30-2を、第1ウェル周壁部31-1内に第2ウェル周壁部31-2が挿入されるように重ね合わせた状態の、断面模式図である。 図18は、本開示の第1実施形態の変形例4に係る組織培養容器1の、第2周壁部材30-2を取り外した状態の、断面模式図である。
<第1実施形態に係る組織培養容器>
本開示の第1実施形態に係る組織培養容器の具体的な態様について図面を参照して説明する。
図1は本開示の第1実施形態に係る組織培養容器の分解斜視図である。図2~図10は、図1に示す第1実施形態に係る組織培養容器を用いて、組織を培養液中で培養する方法を示す断面模式図である。以下の説明では、図1~10に示す符号を参照して、第1実施形態に係る組織培養容器1の構造及びその使用方法について説明する。
組織培養容器1は、外容器10と、底部材20と、周壁部材30とを備える。
外容器10は、外容器底部11と、外容器底部11の周縁11aから立設した外容器周壁部12とを備え、外容器底部11及び外容器周壁部12により画定される第1空間13を内包する。第1空間13には、培養液L1,L2,L3が貯留される。第1空間13は、上方が開放され、底が外容器底部11により画定され、周囲が外容器周壁部12により画定された空間である。
底部材20は、第1空間13に分離可能に収容される、連結された複数のウェル底部21を備える。複数のウェル底部21は、図示する例のように、ウェル底部接続部22を介して連結されていてよい。
周壁部材30は第1空間13に分離可能に収容される、連結された複数のウェル周壁部31を備える。複数のウェル周壁部31は、図示する例のように、ウェル周壁部接続部32を介して連結されていてよい。
複数のウェル底部21と、複数のウェル周壁部31とは、複数の第2空間41をそれぞれが内包する、複数のウェル40を形成する。ここで複数のウェル40の各々(各ウェル)の第2空間41は、ウェル底部21の1つ、及び、ウェル底部21の1つの周縁から立設したウェル周壁部31の1つにより画定されている。第2空間41の各々は、組織を収容して培養するため空間である。
各ウェル40において、ウェル底部21の、第2空間41の側の表面(ウェル40の内底面)は、細胞接着を抑制する処理が施された表面(低接着表面)であることが好ましい。また、各ウェル40において、ウェル周壁部31の、第2空間41の側の表面(ウェル40の内側面)は、細胞接着を抑制する処理が施された表面(低接着表面)であることが好ましい。これらの態様の組織培養容器1は、各ウェル40の第2空間41において後述する腸オルガノイド又はスフェロイドを培養する目的に特に適している。
そして、各ウェル40において、ウェル底部21の周縁21aの周方向の少なくとも一部と、ウェル周壁部31との間に、各ウェル40内の第2空間41と、第1空間13とを連絡する間隙42が形成されている。
ウェル周壁部31は上方及び下方が開口した筒状体であることが好ましい。ウェル周壁部31は、図示する例では、ウェル40の深さ方向の位置に関わらず内径が一様であるが、ウェルの深さ方向の位置により連続的に又は段階的に異なる内径を有していてもよい。例えば、図示しない例では、筒状体であるウェル周壁部31の内径は、下端31aで最も小さく、ウェル40の開口を構成する上端31bに向けて下端31aから連続的に拡大し、上端31bに至る途中の位置から上端31bまでは一定である例が挙げられる。
外容器10の第1空間13に貯留された培養液L1,L2,L3は、間隙42を通じて、複数のウェル40の各々の第2空間41に流入し第2空間41を満たすことができる。更に、外容器10の第1空間13に貯留された培養液L1,L2,L3を、組織培養容器1全体を傾斜させることにより又は培養液L1,L2,L3を吸引することにより排出すると、間隙42を通じて、複数のウェル40の各々の第2空間41内の培養液L1,L2,L3を同時に排出することができる。また、外容器10内で第2空間41が培養液L1,L2,L3により満たされた複数のウェル40を含む組織培養容器1において、底部材20及び周壁部材30を組み合わせた状態で、外容器10から分離することによっても、間隙42を通じて、複数のウェル40の各々の第2空間41内の培養液L1,L2,L3を排出することができる。すなわち組織培養容器1によれば、組織Tを各々が収容している複数のウェル40内の培養液L1,L2,L3の交換を短時間で一度に行うことが可能である。また複数のウェル40の各々に収容された組織Tに対して、均一な条件で培養液L1,L2,L3による処理が可能である。
更に、組織培養容器1を用いた培養液L1,L2,L3による処理の終了後に底部材20と周壁部材30をそれぞれ外容器10から分離すると、ウェル40は解体され、複数の組織Tは、外容器10の第1空間13に放出されるため、複数の組織Tを一度に回収することが可能である。
ウェル40における間隙42は、ウェル底部21の周縁21aの周方向の少なくとも一部と、ウェル周壁部31との間に形成されている。間隙42は、培養対象の組織Tが通過できない幅であればよい。例えば間隙42の幅は、培養対象の組織Tの幅の50%以下の幅であることが好ましい。
図1~10に示す例に係る組織培養容器1では、ウェル40における間隙42は、ウェル底部21の周縁21aと、ウェル周壁部31の下端31aとの間に、ウェル底部21の周縁21aの周方向の全体にわたり形成されており、かつ、その幅は均一である。この構成によれば次の効果が奏される。すなわち、外容器10、底部材20及び周壁部材30が組み合わされ、第1空間13及び第2空間41が培養液L1,L2,L3により満たされた組織培養容器1は、全体をどの方向に傾斜させても、培養液L1,L2,L3を第1空間13及び第2空間41から排出することが可能である。
また、複数のウェル40の各ウェル40における間隙42は、組織培養容器1の平面視において、各ウェル40のウェル底部21に対して周方向の同じ位置に形成されていることが好ましく、この場合、ウェル40における間隙42は、ウェル底部21の周縁21aの周方向の一部のみに形成されていてもよい。組織培養容器1の全体を、各ウェル40における間隙42の位置が下方となるように傾斜させれば、培養液L1,L2,L3を第1空間13及び第2空間41から排出することができる。
また、複数のウェル40の各ウェル40における間隙42の幅は、図1~10に示す例の組織培養容器1のように、ウェル底部21の周縁21aの周方向の全体にわたり均一であってもよいし、ウェル底部21の周縁21aの周方向の位置により連続的に及び/又は段階的に異なっていてもよい。複数のウェル40の各ウェル40における間隙42の幅がウェル底部21の周縁21aの周方向の位置により位置により異なる組織培養容器1によれば、組織培養容器1の全体を傾斜させて培養液L1,L2,L3を第1空間13及び第2空間41から排出する場合に、傾斜させる方向を変化させることにより、第2空間41からの培養液L1,L2,L3の排出速度を変化させることが可能である。
図11に、ウェル40における間隙42がウェル底部21の周縁21aの周方向の一部のみに形成されており、かつ、間隙42の幅が、ウェル底部21の周縁21aの周方向の位置により連続的に異なっている以外は、図1~10と同様の特徴を備える組織培養容器1の例を示す。図11に示す例では、ウェル底部21の周縁21aに、ウェル周壁部31の下端31aに向けて突出した凸部21bが設けられており、凸部21bの高さが、ウェル底部21の周縁21aの周方向の位置により連続的に異なっている。凸部21bの最も突出した部分がウェル周壁部31の下端31aと接触し、この部分には間隙42は存在しない。凸部21bの高さが低い部分ほど、ウェル底部21の周縁21aとウェル周壁部31の下端31aとの間の間隙42の幅が広い。
本明細書において「間隙」とは、各ウェル内の第2空間と第1空間との間での液体の通過を許容する開孔を指す。図1~10に示す例に係る組織培養容器1における各ウェル40の間隙42は、それぞれ、1つの連続した開孔である。しかし、図示の実施形態とは異なり、隣接した複数の開孔を含む間隙も本明細書における「間隙」の一例である。隣接した複数の開孔からなる間隙としては、第1空間と第2空間とを仕切るように網目、柵等の、隣接する複数の開孔を有する部材が配置された、ウェル底部とウェル周壁部との間の間隙が例示できる。
外容器10の第1空間13に貯留された培養液L1,L2,L3は、間隙42を通じて、複数のウェル40の各々の第2空間41に流入し第2空間41を満たすことができる。更に、外容器10の第1空間13に貯留された培養液L1,L2,L3を、組織培養容器1全体を傾斜させることにより又は培養液L1,L2,L3を吸引することにより排出すると、間隙42を通じて、複数のウェル40の各々の第2空間41内の培養液L1,L2,L3を同時に排出することができる。また、外容器10内で第2空間41が培養液L1,L2,L3により満たされた複数のウェル40を含む組織培養容器1において、底部材20及び周壁部材30を組み合わせた状態で、外容器10から分離することによっても、間隙42を通じて、複数のウェル40の各々の第2空間41内の培養液L1,L2,L3を排出することができる。
底部材20は更に第1係合部23を備える。一方で、外容器10は、外容器周壁部12の上端部12aに、底部材20の第1係合部23と係合して底部材20を位置決めする第3係合部14を備える。第1係合部23は、好ましくは、図示する例のように、ウェル底部連結部22を介して連結された複数のウェル底部21の一部から、外容器周壁部12の第3係合部14に向けて突出した、複数のアーム状の係合部である。第3係合部14は、好ましくは、図示する例のように、外容器10の外容器周壁部12の上端部12aに形成された係合凹部である。
周壁部材30は更に第2係合部33を備える。一方で、外容器10は、外容器周壁部12の上端部12aに、周壁部材30の第2係合部33と係合して周壁部材30を位置決めする第4係合部15を備える。第2係合部33は、好ましくは、図示する例のように、ウェル周壁部連結部32を介して連結された複数のウェル周壁部31の一部から、外容器周壁部12の第4係合部15に向けて突出した、複数のアーム状の係合部である。第4係合部15は、好ましくは、図示する例のように、外容器10の外容器周壁部12の上端部12aに形成された係合凹部である。
図2に示すように、外容器10の第1空間13に、底部材20が、外容器10の第3係合部14と、底部材20の第1係合部23との係合により位置決めされ収容される。更に、外容器10の第1空間13に、周壁部材30が、外容器10の第4係合部15と、周壁部材30の第2係合部33との係合により位置決めして収容され収容される。その結果、間隙42が形成された複数のウェル40が形成される。底部材20の第1係合部23、周壁部材30の第2係合部33、外容器10の第3係合部14及び第4係合部15のそれぞれの形状及び相互の係合状態は、複数のウェル底部材21及び複数のウェル周壁部材31の、外容器10の第1空間13内における位置、及び、間隙42の幅に応じて適宜調節されている。
図2に示すように、外容器10、底部材20及び周壁部材30が組み合わされた組織培養容器1を用いて、複数のウェル40にそれぞれ組織Tを収容し培養する。複数のウェル40内で培養中の組織Tを上方から顕微鏡で観察するとき、各ウェル40のウェル底部21及び外容器10の外容器底部11が、ポリスチレン等の樹脂材料により構成されていると、樹脂材料の自家蛍光が観察の支障になる場合がある。そこで、各ウェル40のウェル底部21及び外容器10の外容器底部11は、自家蛍光を有していないガラス材料により構成されていることが好ましい。
続いて、図2~10を参考に、第1実施形態に係る組織培養容器1を用いて、組織Tとして腸オルガノイドを処理する手順について説明する。
腸オルガノイドとしては、典型的には、特許文献1で記載された腸オルガノイドであり、より具体的には、胚性幹細胞及び/又は人工多能性幹細胞に由来し、空洞を内包する構造を有し、長軸方向の長さが5mm以上であることを特徴とする腸オルガノイドである。特許文献1に記載の腸オルガノイドは、より好ましくは、内胚葉系細胞、外胚葉系細胞及び中胚葉系細胞を含み、外表面に腸上皮細胞を含む。内胚葉系細胞、外胚葉系細胞及び中胚葉系細胞を含み、外表面に腸上皮細胞を含む腸オルガノイドは、外側にある物質を、外表面の腸上皮細胞を介して空洞内に吸収することができる。また、特許文献1に記載の腸オルガノイドにおいて、外表面の腸上皮細胞が更にトランスポーター陽性であるとき、トランスポーターを介した物質の取り込みが可能となるため更に好ましい。すなわち、トランスポーター陽性の腸上皮細胞を含む腸オルガノイドは、腸と類似した物質吸収能を有する。前記腸オルガノイドは、より好ましくは、外表面に、微絨毛、陰窩の発達が認められる。
上記特徴を有する腸オルガノイドは、内腔に外部から物質を能動的に取り込む能力を有する一方で、能動的に取り込む対象でない物質に対しては内腔への侵入を阻止する能力(バリア性)を有することが好ましい。仮に、内腔を取り囲む細胞層が十分に発達しておらず、前記細胞層に開孔が形成されている等の理由でバリア性が十分でない腸オルガノイドは、能動的に取り込む対象でない物質を非特異的に内腔に吸収する。そこで本明細書では、複数の腸オルガノイドのなかから、バリア性が十分でない腸オルガノイドと、バリア性を有する正常な腸オルガノイドを判別する方法を開示する。
バリア性が十分でない腸オルガノイドと、正常な腸オルガノイドとを判別する方法は、好ましくは、
複数のウェルを含む基材における前記複数のウェルの各ウェルに、被検腸オルガノイドを第1の培養液とともに収容する工程1、
工程1の後に、前記各ウェル内の第1の培養液を、色素を含む第2の培養液に交換し、前記被検腸オルガノイドを、前記第2の培養液中で培養する工程2、
工程2の後に、前記各ウェル内の第2の培養液を、第3の培養液に交換し、前記被検腸オルガノイドを、前記第3の培養液中で洗浄する工程3、並びに、
工程3の後に、前記色素により染色された前記被検腸オルガノイドをバリア性が十分でない腸オルガノイドと判別し、前記色素により染色されていない前記被検腸オルガノイドを正常な腸オルガノイドと判別する工程4
を含む。
工程4は、好ましくは、前記色素により染色された前記被検腸オルガノイドを選択的に除去する工程4-1、及び、前記色素により染色されていない前記被検腸オルガノイドのみを選択的に回収する工程4-2の少なくとも一方、より好ましくは、工程4-1及び工程4-2の両方を含む。
前記色素としては、可視光線または紫外光の吸収放出を起こす、細胞毒性のない水溶性色素を用いることができる。前記色素の具体例としては、ブロモフェノールレッド、ブロモチモールブルー、ニュートラルレッド、フェノールフタレイン等のpH7.4付近で有色を呈するpH指示薬、フラボノイド、アントシアニン等の生物色素が例示できる。
工程1~4を含む、バリア性が十分でない腸オルガノイドと、正常な腸オルガノイドとを判別する前記方法は、好ましくは、「複数のウェルを含む基材」として、図1に示す、第1実施形態に係る組織培養容器1を用いることが好ましい。この方法の一例を図2~10を参照して説明する。
まず、図2に示すように、外容器10、底部材20及び周壁部材30を組み合わせた組織培養容器1の複数のウェル40の第2空間41の各々に、被検腸オルガノイドTを1つずつ収容する。このとき外容器10の第1空間13には第1の培養液L1が貯留されており、第1の培養液L1は、間隙42を通過して、複数のウェル40の各々が内包する第2空間41も満たす。以上が工程1である。
続いて図3に示すように、底部材20と周壁部材30とを、被検腸オルガノイドTを収容した複数のウェル40を形成した状態を保持したまま、外容器10から引き揚げる。複数のウェル40の第2空間41内の第1の培養液L1は、間隙42を通じて外容器10内に排出される。外容器10内の第1の培養液L1を除去する。
続いて図4に示すように、外容器10の第1空間13に、色素を含む第2の培養液L2を貯留する。
続いて図5に示すように、色素を含む第2の培養液L2を貯留した外容器10に、被検腸オルガノイドTを収容した複数のウェル40を形成した底部材20と周壁部材30との組み合わせを、再び設置し、被検腸オルガノイドTを、色素を含む第2の培養液L2に浸し、第2の培養液L2中で培養する。この工程が工程2である。
図3~4に示す、底部材20と周壁部材30とを外容器10から引き揚げて外容器10中の培養液を入れ替える工程の代わりに、図2に示す外容器10と底部材20と周壁部材30との位置関係を維持したまま、第1の培養液L1を外容器10の第1空間13から除去し、続いて第2の培養液L2を外容器10の第1空間13に貯留して、図2に示す段階から図5に示す段階に移行することもできる。
工程2での培養時間(染色時間)は色素の種類や濃度に応じて適宜調節できる。例えば色素としてフェノールレッドを用いる場合、3時間程度が例示できる。工程2を経て、色素により染色されていない被検腸オルガノイドT1と、色素により染色された被検腸オルガノイドT2が生じる。
工程2での培養後に、図6に示すように、底部材20と周壁部材30とを、被検腸オルガノイドT1、T2を収容した複数のウェル40を形成した状態を保持したまま、外容器10から引き揚げる。複数のウェル40の第2空間41内の第2の培養液L2は、間隙42を通じて外容器10内に排出される。
続いて図7に示すように、外容器10内の第2の培養液L2を除去する。
続いて図8に示すように、第3の培養液L3を貯留した外容器10に、被検腸オルガノイドT1、T2を収容した複数のウェル40を形成した状態の底部材20と周壁部材30とを、再び設置し、被検腸オルガノイドT1、T2を、第3の培養液L3中で洗浄する。この工程が工程3である。第3の培養液L3は、被検腸オルガノイドT1、T2の表面に付着した前記色素を洗浄できる培養液であればよく、好ましくは、無色透明な培養液である。
図6~7に示す、底部材20と周壁部材30とを外容器10から引き揚げて外容器10中の培養液を入れ替える工程の代わりに、図5に示す外容器10と底部材20と周壁部材30との位置関係を維持したまま、第2の培養液L2を外容器10の第1空間13から除去し、続いて第3の培養液L3を外容器10の第1空間13に貯留して、図5に示す段階から図8に示す段階に移行することもできる。
工程3の後に、色素により染色された被検腸オルガノイドT2をバリア性が十分でない腸オルガノイドと判別し、色素により染色されていない被検腸オルガノイドT1を正常な腸オルガノイドと判別する。この工程が工程4である。
工程4は、好ましくは、図9に示すように、色素により染色された被検腸オルガノイドT2を、それを含むウェル40から選択的に除去することを含む。この工程が工程4-1の具体例である。
工程4は更に、工程4-1により被検腸オルガノイドT2を除去した後に、図10に示すように、周壁部材30を取り外して、外容器10の第1空間13内に、色素により染色されていない正常な被検腸オルガノイドT1をまとめて回収することができる。この工程が工程4-2の具体例である。
このように、工程1~4を含む、バリア性が十分でない腸オルガノイドと、正常な腸オルガノイドとを判別する方法を、組織培養容器1を用いて実施することは次の点で有利である。
第一に、通常のマルチウェルプレートを用いて各ウェル内の培地を交換する場合と比較して、第1の培養液L1から第2の培養液L2への交換、及び、第2の培養液L2から第3の培養液L3への交換を、短時間に行うことができる。また、全てのウェルについてほぼ同じタイミングで培地の交換を完了することができる。このため複数のウェル40の各々に収容された複数の被検腸オルガノイドTに、穏やかで均一な条件で染色処理を施すことが可能となる。
第二に、複数のウェル41の各々に収容された、色素により染色されていない正常な被検腸オルガノイドT1を、外容器10から周壁部材30を取り外し(場合によっては更に底部材20を取り外し)て、複数のウェル41を解体することで、外容器10の第1空間13内に、をまとめて回収することができる。通常のマルチウェルプレートを用いて各ウェル内の正常な被検腸オルガノイドT1を回収する場合、各ウェル内の被検腸オルガノイドT1を個別に回収する必要があり、短時間の回収が難しく、被検腸オルガノイドT1にダメージが加わる可能性があったが、組織培養容器1を用いることでこれらの問題点が解決できる。
本開示に係る組織培養容器1は培養液の交換を速やかに行うことができるため、複数の組織Tを同条件で一度に短時間処理する方法において特に有用である。フェノールレッドは、通常はpH指示薬として用いられている。フェノールレッドを含む培養液が空気と接触すると容易に変色することから、工程1~4を含む、バリア性が十分でない腸オルガノイドと、正常な腸オルガノイドとを判別する前記方法において、フェノールレッドを色素として用いる場合には、複数の腸オルガノイドTを、短時間かつ均一な条件でフェノールレッドを含む培養液により処理する必要がある。本開示に係る組織培養容器1は、このような用途に特に適している。
本開示に係る組織培養容器1は、工程1~4を含む、バリア性が十分でない腸オルガノイドと、正常な腸オルガノイドとを判別する方法のほかに、複数のウェル内の培地の全量交換を短時間で行うことが可能な利点を活かした様々な用途に利用することができる。例えば、薬物等により組織Tが影響を受ける過程を小刻みに検証する試験、pHや光の影響を受けやすい化合物を用いた試験に組織培養容器1を利用することができる。組織培養容器1はまた、複数の組織Tを同条件で一度に処理する様々な方法に利用することができる。例えば、複数の組織Tを、毒物を含む培養液で処理して、前記毒物に対して耐性又は感受性のある組織Tを判定する方法や、複数の組織Tを、吸収が望まれる物質を含む培養液で処理して、前記物質を吸収する能力のある組織Tを判別する方法等において、組織培養容器1を用いることができる。
<第1実施形態の変形例1>
本開示の第1実施形態に係る組織培養容器1の変形例1として、図12及び図13に示す蓋体50を更に備える組織培養容器1が挙げられる。
第1実施形態の変形例1の組織培養容器1において、蓋体50は、外容器10の第1空間13の開口を覆い、かつ、外容器10から分離可能である。
第1実施形態の変形例1の組織培養容器1は更に、
底部材20が、第5係合部24を更に備え、
周壁部材30が、第6係合部34を更に備え、
蓋体50が、底部材20の第5係合部24と係合して底部材20を保持する第7係合部51と、周壁部材30の第6係合部34と係合して周壁部材30を保持する第8係合部52とを備える。
図12及び図13に示す第1実施形態の変形例1の組織培養容器1において、底部材20の第5係合部24は、第1係合部23の先端側に設けられ、蓋体50の第7係合部51に向け突出した係合爪である。
図12及び図13に示す第1実施形態の変形例1の組織培養容器1において、周壁部材30の第6係合部34は、第2係合部33の先端側に設けられ、蓋体50の第8係合部52に向け突出した係合爪である。
図12に示すように、外容器10、底部材20、周壁部材30及び蓋体50を組み合わせた第1実施形態の変形例1の組織培養容器1の複数のウェル40の第2空間41の各々に、組織Tを1つずつ収容する。このとき外容器10の第1空間13には培養液Lが貯留されており、培養液Lは、間隙42を通過して、複数のウェル40の各々が内包する第2空間41も満たす。
図12に示す状態の培養液Lと組織Tを収容した第1実施形態の変形例1の組織培養容器1において、培養液Lを別の培養液に交換する場合、図13に示すように、蓋体50を外容器10から引き揚げる。このとき、底部材20の第5係合部24と、蓋体50の第7係合部51との係合、並びに、周壁部材30の第6係合部34と、蓋体50の第8係合部52との係合により、蓋体50とともに、底部材20及び周壁部材30が、組織Tを収容した複数のウェル40を形成した状態を保持したまま、外容器10から引き揚げられることとなる。複数のウェル40の第2空間41内の培養液Lは、間隙42を通じて外容器10内に排出される。図13に示す状態から、外容器10の第1空間13内の培養液Lを他の培養液に交換し、続いて、蓋体50とともに、組織Tを収容した複数のウェル40を形成した底部材20と周壁部材30との組み合わせを、外容器10に再び設置することで、組織Tを新たな培養液に浸すことができる。
このように、第1実施形態の変形例1の組織培養容器1によれば、底部材20及び周壁部材30を蓋体50と一体に外容器10から取り外すこと及び外容器10に再び設置することが特に容易であり、培養液の交換を短時間で行うことができる。
<第1実施形態の変形例2>
本開示の第1実施形態に係る組織培養容器1の変形例2として、底部材20の第1係合部23と、外容器10の第3係合部14との係合、及び、周壁部材30の第2係合部33と、外容器10の第4係合部15との係合の少なくとも一方は、各ウェル40における間隙42の幅を変化させることができるように調節可能である例が挙げられる。第1実施形態の変形例2の組織培養容器1によれば、複数のウェル40の各々の間隙42の幅を変化させることができる。培養しようとする組織Tのサイズに応じて適した間隙42の幅を選択することができる。
第1実施形態の変形例2の組織培養容器1の第1の例は、
底部材20の第1係合部23と、外容器10の第3係合部14の少なくとも一方が、底部材20の、周壁部材30に対する位置を調節できるよう、加工可能である、及び/又は、
周壁部材30の第2係合部33と、外容器10の第4係合部15の少なくとも一方が、周壁部材30の、底部材20に対する位置を調節できるよう、加工可能である、
組織培養容器1である。
ここで「加工可能である」とは、底部材20の第1係合部23、外容器10の第3係合部14、周壁部材30の第2係合部33、又は、外容器10の第4係合部15が、切削や変形により不可逆的に加工可能であるか、或いは、変形やアタッチメントの取り付けにより可逆的に加工可能であることを指す。
第1実施形態の変形例2の組織培養容器1の第1の例では、底部材20の第1係合部23、外容器10の第3係合部14、周壁部材30の第2係合部33、又は、外容器10の第4係合部15を加工することで、係合位置を変化させ、間隙42を調節する。
第1実施形態の変形例2の組織培養容器1の第2の例は、
底部材20の第1係合部23と、外容器10の第3係合部14とは、底部材20が周壁部材30に対し複数の異なる位置に位置決めされるよう、複数の位置で係合することができる、
及び/又は、
周壁部材30の第2係合部33と、外容器10の第4係合部15とは、周壁部材30が底部材20に対し複数の異なる位置に位置決めされるよう、複数の位置で係合することができる、組織培養容器1である。
第1実施形態の変形例2の組織培養容器1の第2の例によれば、組織Tの成長による寸法変化に伴って、間隙42の幅を適宜調節可能である。
第1実施形態の変形例2の組織培養容器1の第2の例では、底部材20の第1係合部23、外容器10の第3係合部14、周壁部材30の第2係合部33、又は、外容器10の第4係合部15が、多段状の突起又は凹部であることができる。
第1実施形態の変形例2の組織培養容器1の第3の例は、
底部材20を2以上備え、
2以上の底部材20は、それぞれ、外容器10の第3係合部14と係合して、底部材20を、周壁部材30に対し異なる位置に位置決めする第1係合部23を備える、組織培養容器1である。
第1実施形態の変形例2の組織培養容器1の第3の例によれば、培養しようとする組織Tの寸法に合わせて適切な幅の間隙42が形成されるよう、2以上の底部材20のなかから適切なものを選択することができる。
第1実施形態の変形例2の組織培養容器1の第4の例は、
底部材20の第1係合部23と、外容器10の第3係合部14との間に、取り外し可能に介在して、底部材20の第1係合部23と、外容器10の第3係合部14との間の間隔を調節することにより、底部材20の、周壁部材30に対する位置を調節する、第1スペーサー部材、及び/又は、
周壁部材30の第2係合部33と、外容器10の第4係合部15との間に、取り外し可能に介在して、周壁部材30の第2係合部33と、外容器10の第4係合部15との間の間隔を調節することにより、周壁部材30の、底部材20に対する位置を調節する、第2スペーサー部材60
を更に備える
組織培養容器1である。
第2スペーサー部材60を備える、第1実施形態の変形例2の第4の例に係る組織培養容器1を図15及び16に示す。図15及び16に示す例では、第2スペーサー部材60は幅が先細りになった先端部61を有する。図15に示す、周壁部材30の第2係合部33と、外容器10の第4係合部15とが直接係合した状態の組織培養容器1では、ウェル40における間隙42は狭い。図16に示すように、第2スペーサー部材60の先端部61を、周壁部材30の第2係合部33と、外容器10の第4係合部15との間に挿入して介在させることにより、周壁部材30の第2係合部33と、外容器10の第4係合部15との間隔が広がり、前記間隔の広がりに応じて、周壁部材30の全体が上方に持ち上げられ、ウェル底部21の周縁21aと、ウェル周壁部31の下端31aとの間の距離、すなわち、ウェル40における間隙42の幅が広がる。周壁部材30の第2係合部33と外容器10の第4係合部15との間への、第2スペーサー部材60の先端部61の挿入の深さを調節することにより、ウェル40における間隙42の幅を調節することが可能である。
図15及び16に示す、第2スペーサー部材60を備える、第1実施形態の変形例2の第4の例に係る組織培養容器1を用いることで、例えば以下のようなスフェロイド培養が可能になる。まず、図15に示すように、第2スペーサー部材60を用いずに、周壁部材30の第2係合部33と外容器10の第4係合部15とが直接係合するように外容器10、底部材20及び周壁部材30を組み合わせて、間隙42が、細胞Cの寸法以下(例えば10μm以下)の複数のウェル40を備える組織培養容器1を形成する。そして組織培養容器1の第1空間13及び第2空間41にスフェロイド培養に必要な培養液Lを満たし、各ウェル40内の第2空間41に、細胞Cを播種する。この状態で培養を行い、細胞CからスフェロイドTを調製する。図16に示すように、第2スペーサー部材60の先端部61を、周壁部材30の第2係合部33と、外容器10の第4係合部15との間に挿入して介在させることにより、ウェル40における間隙42の幅を広げる。第2スペーサー部材60の介在後の間隙42の幅を、所望の寸法以上に成長したスフロイド組織Tは通過しないが、前記所望の寸法未満のスフェロイド及びスフェロイドを形成していない細胞Cは通過する幅(例えば450μm以下)に調整することで、所望の寸法以上に成長したスフェロイドTを含むウェル40内にはスフェロイドTが残り、その他のウェル40からは、前記所望の寸法未満のスフェロイド及びスフェロイドを形成していない細胞Cが、間隙42を通過して外容器10の第1空間13内に排出される。続いて、図6及び7の例と同様に、底部材20と周壁部材30とを、スフェロイドTを収容した複数のウェル40を形成した状態を保持したまま、外容器10から引き揚げる。続いて、図示しないが、外容器10内の、所望の寸法未満のスフェロイド及び細胞Cを含む培養液Lを廃棄し、必要に応じて別の液体(例えば凍結保存液)に置換する。その後に、スフェロイドTを収容した複数のウェル40を形成した状態の底部材20と周壁部材30との組み合わせを、前記別の液体を含む外容器10に戻し、更に、周壁部材30と底部材20とを順に外容器10から取り外してウェル40を解体し、前記別の液体を含む外容器10中に、所望の寸法以上のスフェロイドTのみを回収することができる。
第1実施形態の変形例2の組織培養容器1の第5の例は、
周壁部材30を2以上備え、
2以上の周壁部材30は、それぞれ、外容器10の第4係合部15と係合して、周壁部材30を、底部材20に対し異なる位置に位置決めする第2係合部33を備える、組織培養容器1である。
第1実施形態の変形例2の組織培養容器1の第4の例によれば、培養しようとする組織Tの寸法に合わせて適切な幅の間隙42が形成されるよう、2以上の周壁部材30のなかから適切なものを選択することができる。
<第1実施形態の変形例3>
本開示の第1実施形態に係る組織培養容器1の変形例3として、図示しないが、
周壁部材30の第2係合部33が、底部材20の第1係合部23と係合して、周壁部材30の底部材20に対する位置を位置決めするよう形成されており、
底部材20の第1係合部23と、外容器10の第3係合部14との係合、及び、底部材20の第1係合部23と周壁部材30の第2係合部33との係合の少なくとも一方は、各ウェル40における間隙42の幅を変化させることができるように調節可能である例が挙げられる。
第1実施形態の変形例3の組織培養容器1によれば、複数のウェル40の各々の間隙42の幅を変化させることができる。培養しようとする組織Tのサイズに応じて適した間隙42の幅を選択することができる。
第1実施形態の変形例3の組織培養容器1の第1の例は、
底部材20の第1係合部23と、外容器10の第3係合部14の少なくとも一方が、底部材20の、周壁部材30に対する位置を調節できるよう、加工可能である、及び/又は、
底部材20の第1係合部23と、周壁部材30の第2係合部33の少なくとも一方が、周壁部材30の、底部材20に対する位置を調節できるよう、加工可能である、
組織培養容器1である。
ここで「加工可能である」とは、底部材20の第1係合部23、外容器10の第3係合部14、又は、周壁部材30の第2係合部33が、切削や変形により不可逆的に加工可能であるか、或いは、変形やアタッチメントの取り付けにより可逆的に加工可能であることを指す。
第1実施形態の変形例3の組織培養容器1の第1の例では、底部材20の第1係合部23、外容器10の第3係合部14、又は、周壁部材30の第2係合部33を加工することで、係合位置を変化させ、間隙42を調節する。
第1実施形態の変形例3の組織培養容器1の第2の例は、
底部材20の第1係合部23と、外容器10の第3係合部14とは、底部材20が周壁部材30に対し複数の異なる位置に位置決めされるよう、複数の位置で係合することができる、
及び/又は、
底部材20の第1係合部23と、周壁部材30の第2係合部33とは、周壁部材30が底部材20に対し複数の異なる位置に位置決めされるよう、複数の位置で係合することができる、組織培養容器1である。
第1実施形態の変形例3の組織培養容器1の第2の例によれば、組織Tの成長による寸法変化に伴って、間隙42の幅を適宜調節可能である。
第1実施形態の変形例3の組織培養容器1の第2の例では、底部材20の第1係合部23、外容器10の第3係合部14、又は、周壁部材30の第2係合部33が、多段状の突起又は凹部であることができる。
第1実施形態の変形例3の組織培養容器1の第3の例は、
底部材20を2以上備え、
2以上の底部材20は、それぞれ、外容器10の第3係合部14と係合して、底部材20を、周壁部材30に対し異なる位置に位置決めする第1係合部23を備える、組織培養容器1である。
第1実施形態の変形例3の組織培養容器1の第3の例によれば、培養しようとする組織Tの寸法に合わせて適切な幅の間隙42が形成されるよう、2以上の底部材20のなかから適切なものを選択することができる。
第1実施形態の変形例3の組織培養容器1の第4の例は、
周壁部材30を2以上備え、
2以上の周壁部材30は、それぞれ、底部材20の第1係合部23と係合して、周壁部材30を、底部材20に対し異なる位置に位置決めする第2係合部33を備える、組織培養容器1である。
第1実施形態の変形例3の組織培養容器1の第4の例によれば、培養しようとする組織Tの寸法に合わせて適切な幅の間隙42が形成されるよう、2以上の周壁部材30のなかから適切なものを選択することができる。
<第1実施形態の変形例4>
本開示の第1実施形態に係る組織培養容器1の変形例4として、図17及び図18に示すように、
第1周壁部材30-1及び第2周壁部材30-2の2個の周壁部材30を備え、
第1周壁部材30-1が備える複数のウェル周壁部の各々である第1ウェル周壁部31-1の内径は、第2周壁部材30-2が備える複数のウェル周壁部の各々である第2ウェル周壁部31-2の外径よりも大きく、第1周壁部材30-1の第1ウェル周壁部31-1内に、第2周壁部材30-2の第2ウェル周壁部31-2が挿入されるように、第1周壁部材30-1及び第2周壁部材30-2が取り外し可能に組み合わされ、
各ウェル40は、ウェル底部21の1つと、第1ウェル周壁部31-1及び第2ウェル周壁部31-2の組み合わせの1つとにより形成されており、
各ウェル40の第2空間41は、ウェル底部21の1つ、及び、当該ウェル底部21の1つの周縁から立設した、第1ウェル周壁部31-1及び第2ウェル周壁部31-2の組み合わせの1つにより画定されており、
各ウェル40において、第1ウェル周壁部31-1の下端31-1aからウェル底部21までの距離(ウェル40の深さ方向の距離)は、第2ウェル周壁部31-2の下端31-2aからウェル底部21までの距離(ウェル40の深さ方向の距離)よりも大きい、
組織培養容器1の例が挙げられる。
この変形例4に係る組織培養容器1の機能について図17及び図18を参照して説明する。図17に示す組織培養容器1は、第1周壁部材30-1及び第2周壁部材30-2を、第1周壁部材30-1の第1ウェル周壁部31-1内に、第2周壁部材30-2の第2ウェル周壁部31-2が挿入されるように重ね合わせた状態では、個々のウェル40が有する間隙42の幅は、第2ウェル周壁部31-2の下端31-2aからウェル底部21までのウェル40の深さ方向の距離であるため、比較的小さい。図17に示す組織培養容器1から、第2周壁部材30-2のみを取り外すと、図18に示すように、個々のウェル40が有する間隙42の幅は、第1ウェル周壁部31-1の下端31-1aからウェル底部21までのウェル40の深さ方向の距離であるため、比較的大きい。すなわち、この変形例4に係る組織培養容器1を、第1周壁部材30-1及び第2周壁部材30-2からなる全ての周壁部材を重ね合わせた状態で組織培養を開始し、組織が成長した段階で第2周壁部材30-2を取り外し更に培養を継続することで、組織の成長段階に応じてウェル40の間隙42の幅を段階的に広げながら組織培養を行うことが可能となる。周壁部材を3以上用いれば、間隙42の幅を更に細かく調節することが可能である。Nの範囲は2以上であればよく、例えば2~5が例示できる。
第1実施形態の変形例4に係る組織培養容器1を用いることで、例えば以下のようなスフェロイド培養が可能になる。まず、図17に示すように、第1周壁部材30-1及び第2周壁部材30-2を組み合わせた周壁部材30と、外容器10及び底部材20を組み合わせて、間隙42が、細胞Cの寸法以下(例えば10μm以下)の複数のウェル40を備える組織培養容器1を形成する。そして組織培養容器1の第1空間13及び第2空間41にスフェロイド培養に必要な培養液Lを満たし、各ウェル40内の第2空間41に、細胞Cを播種する。この状態で培養を行い、細胞CからスフェロイドTを調製する。続いて、図18に示すように、第2周壁部材30-2を取り外すことにより、ウェル40における間隙42の幅を広げる。第2周壁部材30-2を取り外した後の間隙42の幅を、所望の寸法以上に成長したスフロイド組織Tは通過しないが、前記所望の寸法未満のスフェロイド及びスフェロイドを形成していない細胞Cは通過する幅(例えば450μm以下)に調整することで、所望の寸法以上に成長したスフェロイドTを含むウェル40内にはスフェロイドTが残り、その他のウェル40からは、前記所望の寸法未満のスフェロイド及びスフェロイドを形成していない細胞Cが、間隙42を通過して外容器10の第1空間13内に排出される。続いて、図6及び7の例と同様に、底部材20と周壁部材30とを、スフェロイドTを収容した複数のウェル40を形成した状態を保持したまま、外容器10から引き揚げる。続いて、図示しないが、外容器10内の、所望の寸法未満のスフェロイド及び細胞Cを含む培養液Lを廃棄し、必要に応じて別の液体(例えば凍結保存液)に置換する。その後に、スフェロイドTを収容した複数のウェル40を形成した状態の底部材20と周壁部材30との組み合わせを、前記別の液体を含む外容器10に戻し、更に、周壁部材30と底部材20とを順に外容器10から取り外してウェル40を解体し、前記別の液体を含む外容器10中に、所望の寸法以上のスフェロイドTのみを回収することができる。
<第2実施形態に係る組織培養容器>
本開示の第2実施形態に係る組織培養容器の具体的な態様について図14を参照して説明する。第2実施形態に係る組織培養容器において、第1実施形態に係る組織培養容器との共通の特徴及び機能を有する構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
図14(A)は、本開示の第2実施形態に係る組織培養容器1の平面模式図である。図14(B)は、本開示の第2実施形態に係る組織培養容器1の断面模式図である。
第2実施形態に係る組織培養容器1は、
外容器底部11と、外容器底部11の周縁11aから立設した外容器周壁部12とを備え、外容器底部11及び外容器周壁部12により画定される第1空間13を内包する外容器10と、
第1空間13に分離可能に収容される、連結された複数のウェル周壁部31を備える、周壁部材30と、
を備え、
外容器底部11と、複数のウェル周壁部31とは、複数の第2空間41をそれぞれが内包する、複数のウェル40を形成し、
複数のウェル40の各ウェル40の第2空間41は、外容器底部11の複数の部分11bの1つ、及び、部分11bの1つの周縁11baから立設するウェル周壁部31の1つにより画定されており、
各ウェル40において、外容器底部11の部分11bの周縁11baの周方向の少なくとも一部と、ウェル周壁部31との間に、各ウェル40内の第2空間41と、第1空間13とを連絡する間隙42が形成されている、
ことを特徴とする。
第2実施形態に係る組織培養容器1において、外容器10の第1空間13に貯留された培養液は、間隙42を通じて、複数のウェル40の各々の第2空間41に流入し第2空間41を満たすことができる。更に、外容器10の第1空間13に貯留された培養液を、組織培養容器1全体を傾斜させることにより又は培養液を吸引することにより排出すると、間隙42を通じて、複数のウェル40の各々の第2空間41内の培養液を同時に排出することができる。すなわち第2実施形態に係る組織培養容器1によれば、組織Tを各々が収容している複数のウェル40内の培養液の交換を短時間で一度に行うことが可能である。また複数のウェル40の各々に収容された組織Tに対して、均一な条件で培養液による処理が可能である。
更に、第2実施形態に係る組織培養容器1を用いた培養液による処理の終了後に周壁部材30を外容器10から分離すると、ウェル40は解体され、複数の組織Tは、外容器10の第1空間13に放出されるため、複数の組織Tを一度に回収することが可能である。
ウェル40における間隙42は、ウェル40の第2空間41の底をなす外容器底部11の部分11bの周縁11baの周方向の少なくとも一部と、ウェル周壁部31との間に形成されている。間隙42は、培養対象の組織Tが通過できない幅であればよい。例えば間隙42の幅は、培養対象の組織Tの幅の50%以下の幅であることが好ましい。
第2実施形態に係る組織培養容器1において、複数のウェル40内で培養中の組織Tを上方から顕微鏡で観察するとき、各ウェル40の底をなす外容器10の外容器底部11が、ポリスチレン等の樹脂材料により構成されていると、樹脂材料の自家蛍光が観察の支障になる場合がある。そこで、外容器10の外容器底部11は、自家蛍光を有していないガラス材料により構成されていることが好ましい。
第2実施形態に係る組織培養容器1の他の特徴、使用方法、及び変形例は、第1実施形態に係る組織培養容器1に関して説明した通りである。

Claims (23)

  1. 組織を培養するための組織培養容器であって、
    外容器底部と、前記外容器底部の周縁から立設した外容器周壁部とを備え、前記外容器底部及び前記外容器周壁部により画定される第1空間を内包する外容器と、
    前記第1空間に分離可能に収容される、連結された複数のウェル底部を備える、底部材と、
    前記第1空間に分離可能に収容される、連結された複数のウェル周壁部を備える、周壁部材と、
    を備え、
    前記複数のウェル底部と、前記複数のウェル周壁部とは、複数の第2空間をそれぞれが内包する、複数のウェルを形成し、
    前記複数のウェルの各ウェルの前記第2空間は、前記ウェル底部の1つ、及び、前記ウェル底部の1つの周縁から立設した前記ウェル周壁部の1つにより画定されており、
    前記各ウェルにおいて、前記ウェル底部の周縁の周方向の少なくとも一部と、前記ウェル周壁部との間に、前記各ウェル内の前記第2空間と、前記第1空間とを連絡する間隙が形成されている、
    ことを特徴とする、組織培養容器。
  2. 前記各ウェルにおける前記間隙は、前記各ウェルの前記ウェル底部に対して周方向の同じ位置に形成されている、請求項1に記載の組織培養容器。
  3. 前記各ウェルにおける前記間隙の幅が、前記各ウェルの前記ウェル底部の周縁の周方向の位置により連続的に及び/又は段階的に異なる、請求項1又は2に記載の組織培養容器。
  4. 前記底部材は、第1係合部を更に備え、
    前記周壁部材は、第2係合部を更に備え、
    前記外容器は、前記外容器の前記外容器周壁部に、前記底部材の前記第1係合部と係合して前記底部材を位置決めする第3係合部と、前記周壁部材の前記第2係合部と係合して前記周壁部材を位置決めする第4係合部とを備え、
    前記底部材の前記第1係合部と、前記外容器の前記第3係合部との係合、及び、前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部との係合の少なくとも一方は、前記各ウェルにおける前記間隙の幅を変化させることができるように調節可能である、
    請求項1~3のいずれか1項に記載の組織培養容器。
  5. 前記底部材の前記第1係合部と、前記外容器の前記第3係合部の少なくとも一方が、前記底部材の、前記周壁部材に対する位置を調節できるよう、加工可能である、及び/又は、
    前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部の少なくとも一方が、前記周壁部材の、前記底部材に対する位置を調節できるよう、加工可能である、
    請求項4に記載の組織培養容器。
  6. 前記底部材の前記第1係合部と、前記外容器の前記第3係合部とは、前記底部材が前記周壁部材に対し複数の異なる位置に位置決めされるよう、複数の位置で係合することができる、
    及び/又は、
    前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部とは、前記周壁部材が前記底部材に対し複数の異なる位置に位置決めされるよう、複数の位置で係合することができる、
    請求項4に記載の組織培養容器。
  7. 前記底部材を2以上備え、
    2以上の前記底部材は、それぞれ、前記外容器の前記第3係合部と係合して、前記底部材を、前記周壁部材に対し異なる位置に位置決めする前記第1係合部を備える、
    請求項4に記載の組織培養容器。
  8. 前記底部材の前記第1係合部と、前記外容器の前記第3係合部との間に、取り外し可能に介在して、前記底部材の前記第1係合部と、前記外容器の前記第3係合部との間の間隔を調節することにより、前記底部材の、前記周壁部材に対する位置を調節する、第1スペーサー部材、及び/又は、
    前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部との間に、取り外し可能に介在して、前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部との間の間隔を調節することにより、前記周壁部材の前記底部材に対する位置を調節する、第2スペーサー部材
    を更に備える
    請求項4に記載の組織培養容器。
  9. 前記周壁部材を2以上備え、
    2以上の前記周壁部材は、それぞれ、前記外容器の前記第4係合部と係合して、前記周壁部材を、前記底部材に対し異なる位置に位置決めする前記第2係合部を備える、
    請求項4に記載の組織培養容器。
  10. 前記底部材は、第1係合部を更に備え、
    前記周壁部材は、前記底部材の前記第1係合部と係合して前記周壁部材を位置決めする第2係合部を更に備え、
    前記外容器は、前記外容器の前記外容器周壁部に、前記底部材の前記第1係合部と係合して前記底部材を位置決めする第3係合部を備え、
    前記底部材の前記第1係合部と、前記外容器の前記第3係合部との係合、及び、前記底部材の前記第1係合部と前記周壁部材の前記第2係合部との係合の少なくとも一方は、前記各ウェルにおける前記間隙の幅を変化させることができるように調節可能である、
    請求項1~3のいずれか1項に記載の組織培養容器。
  11. 第1周壁部材から第N周壁部材までのN個の前記周壁部材を備え、
    第n-1周壁部材が備える前記複数のウェル周壁部の各々である第n-1ウェル周壁部の内径は、第n周壁部材が備える前記複数のウェル周壁部の各々である第nウェル周壁部の外径よりも大きく、前記第n-1周壁部材の前記第n-1ウェル周壁部内に、前記第n周壁部材の前記第nウェル周壁部が挿入されるように、前記第1周壁部材から前記第N周壁部材が取り外し可能に組み合わされ、
    Nは2以上の整数であり、nは2以上N以下の整数であり、
    前記各ウェルは、前記ウェル底部の1つと、第1ウェル周壁部から第Nウェル周壁部までの組み合わせの1つとにより形成されており、
    前記各ウェルの前記第2空間は、前記ウェル底部の1つ、及び、前記ウェル底部の1つの周縁から立設した、前記第1ウェル周壁部から前記第Nウェル周壁部までの組み合わせの1つにより画定されており、
    前記各ウェルにおいて、前記第n-1ウェル周壁部の下端から前記ウェル底部までの距離は、前記第nウェル周壁部の下端から前記ウェル底部までの距離よりも大きい、
    請求項1~3のいずれか1項に記載の組織培養容器。
  12. 前記外容器を覆うことができる蓋体を更に備え、
    前記底部材は、第5係合部を更に備え、
    前記周壁部材は、第6係合部を更に備え、
    前記蓋体は、前記底部材の前記第5係合部と係合して前記底部材を保持する第7係合部と、前記周壁部材の前記第6係合部と係合して前記周壁部材を保持する第8係合部とを備える、
    請求項1~11のいずれか1項に記載の組織培養容器。
  13. 前記外容器の前記外容器底部と、前記底部材の前記ウェル底部とが、ガラス材料により構成される、請求項1~12のいずれか1項に記載の組織培養容器。
  14. 組織を培養するための組織培養容器であって、
    外容器底部と、前記外容器底部の周縁から立設した外容器周壁部とを備え、前記外容器底部及び前記外容器周壁部により画定される第1空間を内包する外容器と、
    前記第1空間に分離可能に収容される、連結された複数のウェル周壁部を備える、周壁部材と、
    を備え、
    前記外容器底部と、前記複数のウェル周壁部とは、複数の第2空間をそれぞれが内包する、複数のウェルを形成し、
    前記複数のウェルの各ウェルの前記第2空間は、前記外容器底部の複数の部分の1つ、及び、前記部分の1つの周縁から立設した前記ウェル周壁部の1つにより画定されており、
    前記各ウェルにおいて、前記外容器底部の前記部分の周縁の周方向の少なくとも一部と、前記ウェル周壁部との間に、前記各ウェル内の前記第2空間と、前記第1空間とを連絡する間隙が形成されており
    前記各ウェルにおける前記間隙の幅が、前記各ウェルの、前記外容器底部の前記部分の周縁の周方向の位置により連続的に及び/又は段階的に異なる、
    ことを特徴とする、組織培養容器。
  15. 前記各ウェルにおける前記間隙は、前記各ウェルの、前記外容器底部の前記部分に対して周方向の同じ位置に形成されている、請求項14に記載の組織培養容器。
  16. 前記周壁部材は、第2係合部を更に備え、
    前記外容器は、前記外容器の前記外容器周壁部に、前記周壁部材の前記第2係合部と係合して前記周壁部材を位置決めする第4係合部とを備え、
    前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部との係合の少なくとも一方は、前記各ウェルにおける前記間隙の幅を変化させることができるように調節可能である、
    請求項14又は15に記載の組織培養容器。
  17. 前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部の少なくとも一方が、前記周壁部材の、前記外容器底部に対する位置を調節できるよう、加工可能である、
    請求項16に記載の組織培養容器。
  18. 前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部とは、前記周壁部材が前記外容器底部に対し複数の異なる位置に位置決めされるよう、複数の位置で係合することができる、
    請求項16に記載の組織培養容器。
  19. 前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部との間に、取り外し可能に介在して、前記周壁部材の前記第2係合部と、前記外容器の前記第4係合部との間の間隔を調節することにより、前記周壁部材の前記外容器底部に対する位置を調節する、第2スペーサー部材
    を更に備える
    請求項16に記載の組織培養容器。
  20. 前記周壁部材を2以上備え、
    2以上の前記周壁部材は、それぞれ、前記外容器の前記第4係合部と係合して、前記周壁部材を、前記外容器底部に対し異なる位置に位置決めする前記第2係合部を備える、
    請求項16に記載の組織培養容器。
  21. 第1周壁部材から第N周壁部材までのN個の前記周壁部材を備え、
    第n-1周壁部材が備える前記複数のウェル周壁部の各々である第n-1ウェル周壁部の内径は、第n周壁部材が備える前記複数のウェル周壁部の各々である第nウェル周壁部の外径よりも大きく、前記第n-1周壁部材の前記第n-1ウェル周壁部内に、前記第n周壁部材の前記第nウェル周壁部が挿入されるように、前記第1周壁部材から前記第N周壁部材が取り外し可能に組み合わされ、
    Nは2以上の整数であり、nは2以上N以下の整数であり、
    前記各ウェルは、前記外容器底部の複数の部分の1つと、第1ウェル周壁部から第Nウェル周壁部までの組み合わせの1つとにより形成されており、
    前記各ウェルの前記第2空間は、前記外容器底部の複数の部分の1つ、及び、前記部分の1つの周縁から立設した、前記第1ウェル周壁部から前記第Nウェル周壁部までの組み合わせの1つにより画定されており、
    前記各ウェルにおいて、前記第n-1ウェル周壁部の下端から前記外容器底部までの距離は、前記第nウェル周壁部の下端から前記外容器底部までの距離よりも大きい、
    請求項14又は15に記載の組織培養容器。
  22. 前記外容器を覆うことができる蓋体を更に備え、
    前記周壁部材は、第6係合部を更に備え、
    前記蓋体は、前記周壁部材の前記第6係合部と係合して前記周壁部材を保持する第8係合部を備える、
    請求項14~21のいずれか1項に記載の組織培養容器。
  23. 前記外容器の前記外容器底部が、ガラス材料により構成される、請求項14~22のいずれか1項に記載の組織培養容器。
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