JP7735022B1 - がん細胞の培養用および/または保存用の培地、がん細胞の初代培養方法、がん細胞の継代培養方法およびがん細胞の保存方法 - Google Patents
がん細胞の培養用および/または保存用の培地、がん細胞の初代培養方法、がん細胞の継代培養方法およびがん細胞の保存方法Info
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Abstract
がん細胞の培養用および/または保存用の培地であって、該培地は、
ROCK阻害剤およびモノチオグリセロールを少なくとも含む
培地、により課題を解決できる。
Description
ROCK阻害剤およびモノチオグリセロールを少なくとも含む
培地。
(2)前記ROCK阻害剤が、
Y-27632 2HCl、Y-27632、H-1152 dihydrochloride、Hydroxyfasudil(HA-1100)HCl、GSK269962A HCl、Thiazovivin、Fasudil(HA-1077)HCl、GSK429286A、RKI-1447、Azaindole 1(TC-S 7001)、Y-39983 HCl、Netarsudil(AR-13324)2HCl、Belumosudil(KD025)およびAT13148からなる群から選択した少なくとも一種である
上記(1)に記載の培地。
(3)前記ロック阻害剤が、Y-27632 2HCl、Y-27632、H-1152 dihydrochloride、Hydroxyfasudil(HA-1100)HClおよびGSK269962A HClからなる群から選択した少なくとも一種である
上記(2)に記載の培地。
(4)前記培地中のROCK阻害剤の最終濃度が、0.05μmol/L以上、100μmol/L以下であり、
前記培地中のモノチオグリセロールの最終濃度が、10μmol/L以上、5000μmol/L以下である
上記(1)に記載の培地。
(5)前記培地中のROCK阻害剤の最終濃度が、0.05μmol/L以上、100μmol/L以下であり、
前記培地中のモノチオグリセロールの最終濃度が、10μmol/L以上、5000μmol/L以下である
上記(3)に記載の培地。
(6)抗生物質および/または抗真菌剤を更に含む
上記(1)に記載の培地。
(7)がんが、肺がんである
上記(1)に記載の培地。
(8)前記培地が、がん細胞の保存用の培地であり、
がん細胞が常温で保存される
上記(1)~(7)のいずれか一つに記載の培地。
(9)がん細胞の初代培養方法であって、該初代培養方法は、
上記(1)~(7)のいずれか一つに記載の培地を用いて、生体から採取したがん細胞を培養する培養工程を含む
初代培養方法。
(10)がん細胞の継代培養方法であって、該継代培養方法は、
上記(9)に記載の初代培養方法で培養したがん細胞を、継代時に、2価の金属イオンと結合するキレート剤を用いることで、がん細胞が培養容器の壁面に接着することを低下させた状態でがん細胞を培養容器から取り出し、新しい培地を含む培養容器に移し替える継代工程を含む
継代培養方法。
(11)がん細胞の保存方法であって、該保存方法は、
上記(1)~(7)のいずれか一つに記載の培地に、生体から採取したがん細胞を浸漬し、常温で保存する保存工程を含む
保存方法。
(12)培地がウシ胎児血清を含む
上記(11)に記載の保存方法。
(1)「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味し、
(2)数値、数値範囲、及び定性的な表現(例えば、「同一」、「同じ」等の表現)については、当該技術分野において一般的に許容される誤差を含む数値、数値範囲及び性質を示している、
(3)「略〇〇状」と記載した場合、正確な〇〇状に加え、凡そ〇〇状と把握される形状を含む、
と解釈される。
実施形態に係る培地は、ROCK阻害剤およびモノチオグリセロールを少なくとも含む。
(1)従来は初代培養が難しいとされていた肺がんの初代培養の成功率を高くできる他、肺がん以外のがん細胞の初代培養に使用できる。したがって、がんの種類を問わずがん細胞を初代培養できることから、診断・治療のための遺伝子解析や抗がん剤の選択等の臨床応用、がんの分子メカニズム、遺伝子変異解析、創薬研究等の基礎研究に有用である。
(2)初代培養および継代培養に加え、がん細胞の保存用の培地としても使用できる。したがって、1種類の培地であっても異なる用途に使用できることから、臨床等の現場において有用である。
次に、実施形態に係る初代培養方法について説明する。初代培養方法は、上記培地の実施形態で説明をした何れかの培地を用いて、採取したがん細胞を培養する培養工程を含む。
(1)培養工程で増殖したがん細胞の初代培養物は、採取した生体の臨床組織に類似する。つまり、生体内のがん組織の状態をインビトロで再現することができる。そのため、実施形態に係る初代培養方法により得られた初代培養物を用いて、がん分子メカニズムの解明、薬剤感受性試験、採取した生体(患者)の適した医薬品のスクリーニング、がん細胞の遺伝子解析等に用いることができる。また、創薬などの研究開発にも用いることができる。
(2)本出願で開示する培地を用いることで、初代培養が特に難しいとされている肺がん細胞の成功率が70%程度に向上する。なお、本明細書において「成功率」とは、初代培養により、がん細胞が100倍程度増えることを意味する。成功率が向上することで、上記(1)に記載のがん分子メカニズムの解明、薬剤感受性試験、採取した生体(患者)の適した医薬品のスクリーニング、がん細胞の遺伝子解析等を実施できる確率が高くなる。したがって、患者に特化したオーダーメイド医療を実現することができる。
(3)手術等の際に採取したがん組織は、一般的にはホルマリン固定が行われ、パラフィンブロックを作製し、病理観察等に用いられる。ところで、組織固定に使用されるホルマリンは核酸(DNAなど)とタンパク質の架橋を引き起こすため、DNAは物理的ストレスを受けやすくなる。また、ホルマリンは酸化してギ酸になる場合があり、ギ酸はDNAを脱プリン化し、DNA鎖切断の原因となる。したがって、ホルマリン固定したがん組織を用いてDNA分析をしようとしても、DNAの品質が非常に悪いという問題がある。一方、初代培養方法により得られたがん細胞は後述する実施例に示すとおり、高品質なgDNAが得られることから、遺伝子解析の精度が向上する。
次に、実施形態に係る継代培養方法について説明する。継代培養方法は、上記初代培養方法により培養したがん細胞を、継代時に、2価の金属イオンと結合するキレート剤を用いることで、がん細胞が培養容器の壁面に接着することを低下させた状態でがん細胞を培養容器から取り出し、新しい培地を含む培養容器に移し替える継代工程を含む。
次に、実施形態に係る保存方法について説明する。実施形態に係る保存方法は、培地の実施形態に記載の培地に、生体から採取したがん細胞を浸漬し、常温で保存する保存工程を含む。
<実施例1>
以下の組成で培地を作製した。
1.初代培養用、継代培養用の培地(接着培養、浮遊培養いずれも共通)、保存用培地(短期保存用)
・1μM A83-01(TGF-β阻害剤。富士フィルム和光純薬株式会社製)
・50ng/mL EGF(上皮成長因子。Sigma-Aldrich社製)
・2mM CHIR99021(GSK-3 阻害剤。富士フィルム和光純薬株式会社製)
・1μmol/L Y-27632(ROCK阻害剤。富士フィルム和光純薬株式会社製)
・×100 N2サプリメント(Thermo Fisher社製)
・×50 B27サプリメント入り(Thermo Fisher社製)
・20ng/mL bFGF(塩基性線維芽細胞増殖因子。Sigma-Aldrich社製)
・2mM GlutamaxTM Supplement(グルタミン酸。Thermo Fisher社製)
・50μmol/L モノチオグリセロール(富士フィルム和光純薬株式会社製)
・×100 MEM Non-Essential Amino Acids Solution(Thermo Fisher社製)
・0.5mg/mL BSA(ウシ血清アルブミン。富士フィルム和光純薬株式会社製)
・100units/mL ペニシリンG(富士フィルム和光純薬株式会社製)
・100μg/mL ストレプトマイシン硫酸塩(富士フィルム和光純薬株式会社製)
・5体積%FBS(ウシ胎児血清。Thermo Fisher社製)
・2.5体積%KSR(無血清サプリメント。Thermo Fisher社製)
・1 mmol/L ピルビン酸ナトリウム(Thermo Fisher社製)
・2.5体積% Human Serum(Sigma-Aldrich社製)
・2mM GlutamaxTM Supplement(グルタミン酸。Thermo Fisher社製)
・1μmol/L Y-27632(ROCK阻害剤。富士フィルム和光純薬株式会社製)
・50ng/mL SAG(Smoothenedアゴニスト。Abcam社製)
・50μmol/L モノチオグリセロール(富士フィルム和光純薬株式会社製)
・RPMI1640培地(Thermo Fisher社製)
・100units/mL ペニシリンG(富士フィルム和光純薬株式会社製)
・100μg/mL ストレプトマイシン硫酸塩(富士フィルム和光純薬株式会社製)
<実施例2>
1.培養容器
実施例2では、以下の培養容器を用いた。
・接着培養用マルチウェルプレート(1/12 well)。なお、接着培養用のマルチウェルプレートは、iMatrix-511コート(タカラバイオ社製)を用いて冷蔵庫で一晩コーティングした。
培養用培地 1mL/well。
・浮遊培養用 HydroCellプレート(24 well)。なお、浮遊培養用のプレートは、iMatrix-511コート(タカラバイオ社製)でコーティングされていない。
培養用培地 1mL/well。
(1)手術で採取した肺がんの組織を、短期保存用培地2mLを含む15mLチューブに入れて、2時間保存した。
(2)先太チップにて組織を10cm dishに移し、短期保存用を少量添加した。メス刃で組織を細切した(約0.5-1mm角)。細切した組織片を再び短期保存用に入れて30分間、37℃でインキュベーションした。
(3)PBSで10mLまでメスupして、遠心洗浄(1,000rpm、5min)した。
(4)上清を吸引除去して酵素処理した。具体的には、0.1% Collagenase Iを2mL添加し、Voltex後、酵素反応(37℃、20~30min、振盪)した。なお、Collagenase I(SIGMA)はHBSS(Mg,Ca入り)にて0.5%を5倍希釈した。
(5)PBS 9mL+CELLOTION(タカラバイオ社製)1mLで10mLまでメスupし、遠心洗浄(1,000rpm、5min)した。
(6)PBSを2mL添加し、ピペッティングにより組織を解した。解した2mL液を組織残渣ごと新しい15mLチューブにフィルトレーションし、フィルター上に残った組織残渣をピペットで軽くすりつぶした後、約7mLのPBSでチューブを共洗い、フィルトレーションした。ここにCELLOTIONを1mL添加し遠心洗浄(1,000rpm、5min)した。
(7)上清をギリギリまで吸引除去し、溶血剤を3mL添加し、Voltexして溶血処理(4℃、15min)を行った。
(8)PBSとCELLOTION1mLで10mLまでメスupし、遠心洗浄(1,000rpm、5min)した。
(9)上清を吸引除去し、再度PBSとCELLOTION1mLで10mLまでメスupし、遠心洗浄(1,000rpm、5min)した。なお、遠心前に細胞懸濁液12μLを計算盤に添加し、細胞数をカウントした。
(10)上清を100μLまで吸引除去し、がん細胞を初代培養用培地(上記「1.培養容器」に記載の接着培養用のウェルプレート、浮遊培養用のプレート)に播種した(播種数は適宜決定)。
(11)37℃、5%炭酸ガスの細胞培養用インキュベーターにて、約7日培養した。なお、培地交換は2~3日に1回程度行った。
実施例1の培地組成においてROCK阻害剤を添加しなかった以外は実施例2と同様の手順で実験を行ったところ(N=11)、接着培養および浮遊培養の何れにおいてもがん細胞は殆ど増殖しなかった。
実施例1の培地組成においてモノチオグリセロールを添加しなかった以外は実施例2と同様に実験を行ったところ(N=8)、接着培養および浮遊培養の何れにおいてもがん細胞は1週間で-20%となった。
肺がん組織に代え、骨肉腫、胃がん、卵巣がん、大腸がん、膵臓がん、食道がんの手術の際に採取したがん組織を用いた以外は、実施例2と同様の手順(ただし、胃がんおよび大腸がんでは、2.5μg/mL アンフォテリシンB(富士フィルム和光純薬株式会社製)および5μg/mL フルコナゾール(富士フィルム和光純薬株式会社製)を添加した。)で初代培養を行った。初代培養の成功率(細胞数が100倍以上に増殖)は以下のとおりであった。なお、接着培養および浮遊培養の両方で初代培養は成功したが、実施例2と異なり、成功率が高かった培養方法の結果のみを示す。
骨肉腫:4例中3例で成功。成功率75%。
胃がん:10例中7例で成功。成功率70%。なお、失敗した3例は真菌がコンタミしたため中止したが、がん細胞が増殖したことは確認できた。
卵巣がん:3例中2例で成功。成功率67%。
大腸がん:5例中4例で成功。成功率は80%。
膵臓がん:10例中6例で成功。成功率は60%。なお、失敗した4例中、3例は切除した組織にがん細胞が入っていなかったことが別途確認された。
食道がん:2例中2例で成功。成功率100%。
<実施例4>
上記実施例2の初代培養に続き、以下の手順で継代培養を行った。なお、継代培養には、接着培養で初代培養した肺がん細胞を用いた。以下に、継代工程を示す。
(1)培地を吸引し、PBSにて洗浄した。
(2)キレート剤として、1mMのEDTA溶液を1mL加えて、37℃の炭酸ガスインキュベーターにて5~15分反応させ、5分おきに顕微鏡で観察し、細胞がディッシュから剥がれ始めたら、PBSを加えてピペッティングを行い、細胞を回収した。
(3)15mLのチューブに移して、PBSとCELLOTION1mLで10mLまでメスupし、遠心洗浄(1,000rpm、5min)した。
実施例4のキレート剤に代え、酵素(0.05% Trypsin、1mL)を添加した以外は、実施例4と同様の手順で継代培養を行った。結果は、多くのがん細胞が死んでしまい、50%~70%の頻度で継代できなかった。
<実施例5>
実施例2のY-27632に代え、ROCK阻害剤としてY-27632 2HCl(MedChemExpress社製)、H-1152 dihydrochloride(MedChemExpress社製)、Hydroxyfasudil(HA-1100)HCl(MedChemExpress社製)、GSK269962A HCl(MedChemExpress社製)の4薬剤を使用した以外は、実施例2と同様の手順で初代培養を行った。初代培養の成功率は、以下のとおりであった。なお、接着培養および浮遊培養の両方で初代培養は成功したが、実施例2と異なり、成功率が高かった培養方法の結果のみを示す。
・Y-27632 2HCL:3例中2例で成功。成功率67%。
・H-1152 dihydrochloride:4例中3例で成功。成功率75%。
・Hydroxyfasudil (HA-1100) HCL:4例中3例で成功。成功率75%。
・GSK269962A HCL:3例中2例で成功。成功率67%。
<実施例6、比較例4>
生体から採取した肺がん細胞を長期保存用培地に浸漬し、常温(実施例6)と冷蔵庫(比較例4)で3日間保存し、その後に実施例2と同様の手順で初代培養(ただし、接着培養のみ。)を行った。図4に常温で保存した肺がん細胞の初代培養7日目の写真を示す。図5に冷蔵庫で保存した肺がん細胞の初代培養7日目の写真を示す。図4の写真から明らかなように、長期保存用培地にて生体から採取したがん細胞を常温で保存しても、がん細胞は増殖することを確認した。一方、図5の写真から明らかなように、生体から採取したがん細胞を冷蔵庫で保存した場合は、がん細胞の増殖は常温保存と比較して劣っていた。一般的に、生体から採取したがん細胞を直ぐに培養しない場合は、冷蔵庫で保存される。本出願で開示する培地を用いることで、採取したがん細胞を常温保存できることから、採取した細胞の取り扱いの利便性が向上する。
実施例2で用いた培地からROCK阻害剤およびモノチオグリセロールを除いた培地、つまり、従来から一般的に用いられる培地を用いた以外は実施例6と同様の手順で実験を行った。なお、比較例5では、肺がん細胞に加え、卵巣がんでも実験を行った。結果は以下のとおりであった。
・肺がん:3例中成功は0。成功率は0%。
・卵巣がん:2例中成功は0。成功率0%。
<実施例7>
次に、初代培養で得られたがん細胞のDNA品質を調べる実験を行った。実験手順を以下に示す。
(1)ホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)のDNA
4人の患者(結果を示す図4では、それぞれ、Sample1、2、3、4と表記する。)から手術の際に採取した肺がん組織を、一般的な手順と処理時間でホルマリン固定し、その後、組織の切り出しを行い、一般的な工程にて病理診断用パラフィンブロックを作製(formalin-fixed paraffin-embedded:FFPE)した。このブロックからミクロトームを用いて一般的な手法で作製されたパラフィン切片から、市販のDNA抽出キットにてゲノムDNA(gDNA)を抽出した。
上記3人の患者(Sample3は無し。)から手術の際に採取した肺がん組織を、直ちに5~10mm程度のサイズに切り出しを行い、一般的な方法にてホルマリン固定パラフィンブロックを作製した。その後は、上記のFFPEと同様にパラフィン切片を作製し、gDNA抽出を行った。
上記4人の患者から手術の際に採取した肺がん組織を、短期保存用培地に入れて細胞培養室まで搬送した。その後、実施例2の手順にしたがって初代培養を行った。培養によって増殖したがん細胞からgDNAを抽出した。
TapeStationシステム(Agilent社製)を用いて、上記<サンプルの調整>で抽出したgDNAの品質を確認した。図6に結果を示す。図6のゲル電気泳動の結果に示すように、FFPEではほとんどバンドは見えなかった。一方、Rapid-FFPEでは、バンドは見えたがブロードであった。これは、組織固定に使用されるホルマリンにより、タンパク質とDNAが架橋したり、DNAの分解が起きたためと考えられる。一方、初代培養(Culture Cell)では、DNAは分解されずにきれいなバンドが確認された。各サンプルのゲノムDNA(gDNA)の相対的な品質の決定におけるDNAIntegrity Number(DIN)の値は、図6から明らかなようにCulture Cellが最も高かった。なお、DINの評価範囲は1~10であり、DIN値が高いほどgDNAが分解されていないことを示している。
Claims (11)
- がん細胞の培養用および/または保存用の培地であって、該培地は、
ROCK阻害剤およびモノチオグリセロールを少なくとも含み、
前記培地中のROCK阻害剤の最終濃度が、0.05μmol/L以上、100μmol/L以下であり、
前記培地中のモノチオグリセロールの最終濃度が、10μmol/L以上、5000μmol/L以下である
培地。 - 前記ROCK阻害剤が、
Y-27632 2HCl、Y-27632、H-1152 dihydrochloride、Hydroxyfasudil(HA-1100)HCl、GSK269962A HCl、Thiazovivin、Fasudil(HA-1077)HCl、GSK429286A、RKI-1447、Azaindole 1(TC-S 7001)、Y-39983 HCl、Netarsudil(AR-13324)2HCl、Belumosudil(KD025)およびAT13148からなる群から選択した少なくとも一種である
請求項1に記載の培地。 - 前記ROCK阻害剤が、Y-27632 2HCl、Y-27632、H-1152 dihydrochloride、Hydroxyfasudil(HA-1100)HClおよびGSK269962A HClからなる群から選択した少なくとも一種である
請求項2に記載の培地。 - 前記培地中のモノチオグリセロールの最終濃度が、10μmol/L以上(ただし、10μmol/Lは除く。)、5000μmol/L以下である
請求項1に記載の培地。 - 抗生物質および/または抗真菌剤を更に含む
請求項1に記載の培地。 - がんが、肺がんである
請求項1に記載の培地。 - 前記培地が、がん細胞の保存用の培地であり、
がん細胞が常温で保存される
請求項1~6のいずれか一項に記載の培地。 - がん細胞の初代培養方法であって、該初代培養方法は、
請求項1~6のいずれか一項に記載の培地を用いて、生体から採取したがん細胞を培養する培養工程を含む
初代培養方法。 - がん細胞の継代培養方法であって、該継代培養方法は、
請求項8に記載の初代培養方法で培養したがん細胞を、継代時に、2価の金属イオンと結合するキレート剤を用いることで、がん細胞が培養容器の壁面に接着することを低下させた状態でがん細胞を培養容器から取り出し、新しい培地を含む培養容器に移し替える継代工程を含む
継代培養方法。 - がん細胞の保存方法であって、該保存方法は、
請求項1~6のいずれか一項に記載の培地に、生体から採取したがん細胞を浸漬し、常温で保存する保存工程を含む
保存方法。 - 培地がウシ胎児血清を含む
請求項10に記載の保存方法。
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| A. ROWBOTTOM, LINETTE, ET AL.: "A STUDY OF THE GROWTH REQUIREMENTS OF HUMAN TUMOUR CELLS IN TISSUE CULTURE", AJEBAK, vol. 59 (Pt.1), JPN7025001070, 1981, pages 91 - 100, ISSN: 0005635383 * |
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