JP2007110923A - Culturing module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、細胞を培養するための培地灌流型培養装置等の培養装置で好適に使用される培養モジュールに関するものである。詳しくは、本発明は、ヒト細胞、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞を用いた有用物質生産あるいは有用細胞の増幅に応用可能な培養装置のための培養モジュールに関するものである。 The present invention relates to a culture module suitably used in a culture apparatus such as a medium perfusion culture apparatus for culturing cells. Specifically, the present invention relates to a culture module for a culture apparatus applicable to production of useful substances using human cells, animal cells, insect cells, and plant cells or amplification of useful cells.
白血病や固形癌の治療方法として、少量の造血幹細胞や自己リンパ球を生体外で増殖して患者に戻す細胞治療法が研究されている。このような分野において、生体外で閉鎖的に、低コストかつ安全性を確保した状態で、高密度に目的細胞を大量培養可能にする培養技術が望まれている。 As a treatment method for leukemia and solid cancer, a cell therapy method has been studied in which a small amount of hematopoietic stem cells and autologous lymphocytes are proliferated in vitro and returned to the patient. In such a field, there is a demand for a culture technique that enables a large amount of target cells to be cultured at a high density in a closed state outside the living body while ensuring low cost and safety.
また、ハイブリドーマなど有用な生理活性物質を分泌する細胞を培養し、その培養上清から有用な生理活性物質を得る方法が検討されているが、一般の培養では細胞密度が限定されるため、培養上清に分泌される有用な生理活性物質が少ないことが問題となっている。細胞が分泌する生理活性物質として抗体を作製する場合には、マウス腹腔に抗体を産生するハイブリドーマを投与し、腹水を回収して精製するという方法が一般的である。しかしながら、この方法は、マウスの飼育を始めとする煩雑な作業が伴い、また腹水からの精製により抗体を得るため、感染性物質など様々な不純物が混入してしまう恐れがあるため、安全を確保した状態で、高密度に大量にハイブリドーマなどの有用な生理活性物質を分泌する細胞を培養する技術が望まれている。 In addition, methods for culturing cells that secrete useful physiologically active substances such as hybridomas and obtaining useful physiologically active substances from the culture supernatant have been studied. The problem is that there are few useful physiologically active substances secreted into the supernatant. In the case of producing an antibody as a physiologically active substance secreted by cells, a method of administering a hybridoma that produces an antibody to the abdominal cavity of a mouse, and collecting and purifying ascites is common. However, this method involves complicated work such as breeding of mice, and since antibodies are obtained by purification from ascites, various impurities such as infectious substances may be mixed in to ensure safety. In this state, a technique for culturing cells that secrete useful physiologically active substances such as hybridomas in high density and in large quantities is desired.
一般に、細胞の培養技術としては、フラスコ培養法、マイクロキャリヤー培養法、スピナーフラスコや培養タンクを用いた撹拌培養法、多孔質に細胞を接着させて培養する方法、バックを用いた培養法およびローラーボトルを用いた培養法などが挙げられる。従来法であるフラスコ培養法やバックを用いた培養法では、培養液内の栄養不足やpH値の低下が生じるため、1×106cells/mlより高密度にすることは現状では困難である。また、スピナーフラスコや培養タンクを用いた撹拌培養法では、撹拌による細胞への物理的障害が大きく、生細胞を高密度に長時間培養するには適していない。 In general, cell culture techniques include flask culture, microcarrier culture, agitation culture using a spinner flask or culture tank, a method of culturing with cells adhered to a porous medium, a culture method using a bag and a roller. Examples include a culture method using a bottle. In the conventional flask culture method and culture method using a bag, nutritional deficiency in the culture solution and a decrease in pH value occur, and it is difficult to make the density higher than 1 × 10 6 cells / ml at present. . In addition, the agitation culture method using a spinner flask or a culture tank is not suitable for culturing viable cells at high density for a long period of time because physical obstacles to cells due to agitation are large.
近年、三次元的な空間で高密度に細胞培養を行う手段として、血液透析に利用される中空糸や多孔体を用いた培養法が提案されている(特許文献1〜3参照。)。中空糸を用いた細胞の培養法は、栄養供給と老廃物除去を目的として中空糸内腔を通る培養液と、外腔に充填された細胞とその周囲の培養液との間で物質交換が行われ、細胞を高密度に培養することができるとされている。
しかしながら、これら従来の培養方法では、細胞が重力や培地灌流の流れによって培養モジュール内の一カ所に凝集魂を形成してしまい、その内部にある細胞の栄養供給と老廃物除去が困難であるため、細胞増殖が制限されたり細胞が死滅すると考えられる。そこで、本発明者らは、細胞の凝集を防止するために、培養モジュールを回転させ、攪拌しながら培養を行ったが、培養モジュールの回転培養では、次のような課題があることがわかった。
(1)培地灌流用の流路として使用するチューブや配管が、培養モジュール回転時に作業者の意図しない方向に動き、流路の閉塞や絡まりなどの培地灌流不良を起こすことがある。
(2)その流路の旋回径によって、培養モジュールのスペースを大きく取る必要があり、それによって培地灌流型培養装置全体の大きさが大きくなる。
(3)操作面では培養前の細胞の播種や培養後の培養モジュールの運搬等の取り扱いが困難である。
(4)培養装置内での細胞播種や回収の操作が困難である。
However, in these conventional culture methods, cells form an agglomeration soul in one place in the culture module due to the flow of gravity and medium perfusion, and it is difficult to supply nutrients and remove waste products in the cells. It is thought that cell growth is restricted or cells die. Therefore, the present inventors rotated and cultured the culture module in order to prevent cell aggregation, but it was found that rotational culture of the culture module has the following problems. .
(1) A tube or a pipe used as a medium perfusion channel may move in a direction unintended by the operator when the culture module is rotated, resulting in poor medium perfusion such as blockage or entanglement of the channel.
(2) It is necessary to increase the space of the culture module depending on the swirl diameter of the flow path, thereby increasing the size of the entire culture medium perfusion culture apparatus.
(3) In terms of operation, it is difficult to handle such as seeding of cells before culturing and transportation of culturing modules after culturing.
(4) Cell seeding and recovery operations in the culture apparatus are difficult.
そこで、本発明の目的は、培地灌流の流路閉塞または絡まりを防止することができると共に、流路の旋回スペースを最小限に制限することができる、小型化可能な培地灌流型培養装置に好適な培養モジュールを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is suitable for a medium-perfusion culture apparatus that can prevent the medium perfusion from being blocked or entangled, and can limit the swirling space of the flow path to a minimum. Is to provide a simple culture module.
本発明の培養モジュールは、少なくとも細胞の増殖スペースである培養容器と、その培養容器に培地を供給排出するための培地灌流用流路と、これらの培養容器および培地灌流用流路を保持または固定するための部材からなる培養モジュールであって、該培養モジュールは回転軸を中心に回転または反転自在であり、かつ、該培養モジュールへの培地流入流路と培地排出流路が該回転軸上に集合配置されるように構成されてなることを特徴とする培養モジュールである。 The culture module of the present invention holds or fixes a culture container that is at least a cell growth space, a medium perfusion channel for supplying and discharging a culture medium to the culture container, and the culture container and the medium perfusion channel. A culture module comprising a member for performing culture, the culture module being rotatable or reversible around a rotation axis, and a medium inflow channel and a medium discharge channel to the culture module on the rotation axis The culture module is configured to be assembled and arranged.
本発明の培養モジュールの好ましい態様によれば、前記の培養容器は、該培養容器を保持または固定するための部材から着脱自在である。 According to a preferred aspect of the culture module of the present invention, the culture container is detachable from a member for holding or fixing the culture container.
本発明の培養モジュールの好ましい態様によれば、前記の培養容器は、細胞の播種および回収のためのポートを具備しており、そしてその播種および回収のためのポートの向きが変更可能に構成されている。 According to a preferred embodiment of the culture module of the present invention, the culture container includes a port for seeding and collecting cells, and the direction of the port for seeding and collecting can be changed. ing.
本発明の培養モジュールは、細胞を培養するための培地灌流型培養装置に好適に用いられ、本発明の培養モジュールの好ましい態様によれば、前記の播種および回収のためのポートの向きは、培地灌流型培養装置の操作側を向いている。 The culture module of the present invention is suitably used in a medium perfusion type culture apparatus for culturing cells. According to a preferred embodiment of the culture module of the present invention, the direction of the port for seeding and recovery is the medium It faces the operating side of the perfusion culture device.
本発明の培養モジュールを用いることにより、培地灌流型培養装置等の培養装置において、細胞凝集を低減させるためのモジュール回転培養時に、回転軸上に流路を集めることにより流路の動きを最小限にし、培地灌流の流路閉塞または絡まりを防止することができる。また、流路を保持しながら培養モジュールを回転させることから、モジュール内流路を最短に、かつ、流路拡がりを最小に固定できるため、流路の旋回スペースを最小限に制限することができ、それによって培養装置本体のサイズを小型化することができる。
また、培養モジュールの培養容器を保持する部材から分離することができることから、増殖後の細胞の運搬や取り扱いを容易にすることができる。また、培養容器の細胞の播種(または回収)ポートを培養装置操作面側に向けることによって培地灌流型培養装置内での培養モジュールへの細胞播種または/および回収が容易である。
By using the culture module of the present invention, in a culture apparatus such as a culture medium perfusion culture apparatus, the movement of the flow path is minimized by collecting the flow path on the rotating shaft during the module rotation culture for reducing cell aggregation. In addition, it is possible to prevent the channel perfusion or entanglement of the medium perfusion. In addition, since the culture module is rotated while holding the flow path, the flow path in the module can be fixed to the shortest and the flow path expansion can be minimized, so that the swirl space of the flow path can be limited to the minimum. Thereby, the size of the main body of the culture apparatus can be reduced.
Moreover, since it can isolate | separate from the member holding the culture container of a culture module, the conveyance and handling of the cell after proliferation can be made easy. Further, by directing the cell seeding (or recovery) port of the culture container to the culture device operation surface side, cell seeding and / or recovery to the culture module in the medium perfusion type culture device is easy.
(培地灌流型培養装置)
本発明の培養モジュールが好適に適用される培地灌流型培養装置は、温度制御のできるインキュベータ内に少なくとも培養モジュールと培地リザーバとポンプとで構成され、これらをつなぐ回路を有し、培地リザーバ内の培地をポンプによって培養モジュール内へと灌流させることが可能な培養装置である。培養モジュール内では、灌流された培地によって栄養物質を細胞へと供給することができ、細胞からの老廃物質は培地の流れによって排出することができるため、細胞を高密度に培養することができる。また、ハイブリドーマ等が作製する抗体は、この培養モジュールより排出される培地に含まれるため、これを精製することによって抗体を回収することができる。培養モジュールから排出された培地は培地リザーバに戻し、調整後、再度培養モジュールに供給されるような循環型の培養装置でも良い。
(Medium perfusion culture device)
A culture medium perfusion type culture apparatus to which the culture module of the present invention is suitably applied is composed of at least a culture module, a culture medium reservoir, and a pump in an incubator capable of controlling temperature, and has a circuit that connects them. A culture apparatus capable of perfusing a culture medium into a culture module by a pump. In the culture module, nutrient substances can be supplied to the cells by the perfused medium, and waste substances from the cells can be discharged by the flow of the medium, so that the cells can be cultured at high density. Further, since the antibody produced by the hybridoma or the like is contained in the medium discharged from the culture module, the antibody can be recovered by purifying it. The culture medium discharged from the culture module may be returned to the culture medium reservoir, adjusted, and then supplied to the culture module again.
(培養モジュール)
本発明の培養モジュールは、少なくとも培養容器と培地灌流用流路およびそれらを保持する部材で構成されている。具体的には、少なくとも細胞の増殖スペースである培養容器と、その培養容器に培地を供給排出するための培地灌流用流路と、これらの培養容器および培地灌流用流路を保持または固定するための部材からなる培養モジュールであって、該培養モジュールは培養モジュールに固定された回転軸を中心に回転または反転自在であり、かつ、該培養モジュールへの培地流入流路と培地排出流路が該回転軸上に集合配置されるように構成されてなる培養モジュールである。
(Culture module)
The culture module of the present invention comprises at least a culture container, a medium perfusion channel, and a member for holding them. Specifically, a culture container that is at least a cell growth space, a medium perfusion channel for supplying and discharging the culture medium to and from the culture container, and for holding or fixing these culture container and medium perfusion channel The culture module is rotatable or reversible about a rotation axis fixed to the culture module, and the medium inflow channel and the medium discharge channel to the culture module are the culture module. It is a culture module configured to be collectively arranged on a rotating shaft.
(培養モジュールの培養容器)
本発明の培養モジュールを構成する培養容器とは、培養環境を維持する細胞の増殖スペースである。細胞が増殖する空間が常に確保され、かつ灌流培地の流路内に細胞を通過せずに培地の栄養素と老廃物を通過するために、細胞培養部分と培地灌流部分が半透過膜等によって分離されていることが好ましい。
(Culture module culture vessel)
The culture vessel constituting the culture module of the present invention is a cell growth space that maintains the culture environment. The cell culture part and the medium perfusion part are separated by a semi-permeable membrane, etc. so that the space for cell growth is always secured and the nutrients and waste of the medium pass through the perfusion medium flow path without passing the cells. It is preferable that
細胞培養部分と培地灌流部分の分離材料として使用する半透膜は、物質交換性を高めるために比表面積が大きい中空繊維状の半透過性膜を用いることが好ましい。半透膜の膜素材としては、例えば、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、セルロースアセテート、ポリアクリルニトリル、フッ素系樹脂、再生セルロースおよびポリアミドなどの熱可塑性高分子化合物またはこれらの誘導体が好ましく用いられる。さらに、これらの素材にコラーゲン、フィブロネクチン等の接着因子を固定化するなど化学的に修飾を加えたものであっても良く、生体適合性に優れた膜素材が望ましい。 The semipermeable membrane used as a separation material for the cell culture portion and the medium perfusion portion is preferably a hollow fiber-like semipermeable membrane having a large specific surface area in order to enhance substance exchange. Examples of semipermeable membrane materials include high thermoplasticity such as polysulfone, polyethylene, polystyrene, polypropylene, polyethersulfone, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, cellulose acetate, polyacrylonitrile, fluororesin, regenerated cellulose, and polyamide. Molecular compounds or derivatives thereof are preferably used. Further, these materials may be chemically modified such as fixing an adhesion factor such as collagen or fibronectin, and a membrane material having excellent biocompatibility is desirable.
細胞に供給する必要がある栄養素は、主にタンパク質、アミノ酸、グルコース、酸素、アルブミンおよびビタミン類であり、また、主な老廃物は有機酸、尿素および二酸化炭素などの低分子物質であることから、半透過性の膜としては、物質径0.1μm程度の物質が透過する膜であることが好ましい。
この培養容器で使用する細胞として、通常は浮遊系細胞を培養するが、接着系細胞を培養することも可能である。この場合、好ましくはマイクロキャリヤー、不織布および極細繊維などの微粒子などに細胞を接着させた状態にして細胞培養側に細胞を供給して培養することにより、さらに高密度に培養することが可能となる。
The nutrients that need to be supplied to cells are mainly proteins, amino acids, glucose, oxygen, albumin and vitamins, and the main waste products are low-molecular substances such as organic acids, urea, and carbon dioxide. The semipermeable membrane is preferably a membrane that allows a substance having a substance diameter of about 0.1 μm to pass through.
As cells used in this culture vessel, suspension cells are usually cultured, but adherent cells can also be cultured. In this case, it is possible to culture at a higher density by supplying the cells to the cell culture side and culturing them preferably in a state where the cells are adhered to microcarriers, nonwoven fabrics, and fine particles such as ultrafine fibers. .
本発明で用いられる培養容器の形状は、特に限定されないが、培養容器内に培地の滞留がないように円筒形であることが好ましく、細胞を播種や回収するためのポートを具備する形状構造であることが好ましい。ポートは、細胞を播種するためのポート(播種ポート)と細胞を回収するためのポート(回収ポート)の2種のポートを、別々に有する構造のものであっても良いが、同じポート(一つのポート)が、細胞の播種と回収の両方の機能を兼有するものであっても良い。 The shape of the culture vessel used in the present invention is not particularly limited, but is preferably a cylindrical shape so as not to retain the medium in the culture vessel, and has a shape structure including a port for seeding and collecting cells. Preferably there is. The port may have a structure having two separate ports, a port for seeding cells (seeding port) and a port for recovering cells (collection port). One port) may have both functions of cell seeding and recovery.
培養容器の材質としては、ガラスや金属等の無機材料、あるいはポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、ポリアクリルおよびポリカーボネート等の有機材料のいずれでも良く、好ましくは、滅菌することが可能なガラスや有機材料を用いる。また、それら材質の表面に異種の材質をコーティングして用いることも可能である。より好ましくは、容器表面への蛋白質の吸着を抑制するためのコーティングを施すことも可能である。 The material of the culture vessel may be any of inorganic materials such as glass and metal, or organic materials such as polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyacryl and polycarbonate, and preferably sterilized glass and organic materials. Is used. It is also possible to use different materials on the surface of these materials. More preferably, a coating for suppressing the adsorption of protein to the container surface can be applied.
(培養モジュールの培地灌流用流路)
本発明における培養用モジュールを構成する培地灌流用流路は、培地リザーバから培養容器へと培地を供給および排出するための部品である。
(Flow path for culture medium perfusion)
The culture medium perfusion flow path constituting the culture module in the present invention is a component for supplying and discharging the culture medium from the culture medium reservoir to the culture container.
培地灌流用流路の材質としては、シリコン、ガラスおよび金属等の無機材料あるいはポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、ポリアクリルおよびポリカーボネート等の有機材料のいずれでも良い。また、この培地灌流用の流路は、培養モジュールから外す必要がないため、保持部品をポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、ポリアクリルおよびポリカーボネート等で作製する場合には、それと同じ材質で一体化されていても良い。 The material for the medium perfusion channel may be an inorganic material such as silicon, glass and metal, or an organic material such as polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyacryl and polycarbonate. In addition, since it is not necessary to remove the culture medium perfusion channel from the culture module, when the holding parts are made of polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyacryl, polycarbonate, etc., they are integrated with the same material. May be.
(培養モジュールの保持部材)
本発明における培養モジュールを構成する保持部材は、培養モジュールの骨格部品であり、培養容器や培地灌流用流路を保持または固定する機能を有する。培地灌流型培養装置への取付が容易になるように培養装置への取付機構を具備するものであることが好ましい。
(Culture module holding member)
The holding member constituting the culture module in the present invention is a skeletal component of the culture module, and has a function of holding or fixing the culture container and the medium perfusion channel. It is preferable to have an attachment mechanism for the culture apparatus so that the attachment to the culture medium perfusion type culture apparatus becomes easy.
保持部材は、培地灌流用流路をガイド等で固定できる構造を具備し、この構造によって、培養容器の直近で直角方向に流路を転換し固定することができるため、培養モジュールのサイズを最小限にすることができ、これによって培養モジュールの旋回径を小さくすることができる。このことによって、回転モジュールを使用した培地灌流型培養装置のサイズを小さくすることができる。 The holding member has a structure in which the medium perfusion channel can be fixed with a guide or the like, and by this structure, the channel can be changed and fixed in the right-angled direction in the immediate vicinity of the culture vessel, so that the size of the culture module is minimized. This makes it possible to reduce the turning diameter of the culture module. As a result, the size of the culture medium perfusion culture apparatus using the rotating module can be reduced.
また、培養モジュールの培地灌流用流路から延びる培地流入のための培地流入流路と培地排出のための培地排出流路は、培養モジュール内で培養モジュール回転軸上に集合配置させるように構成されていることが重要である。培地流入流路と培地排出流路をこのように構成することによって、モジュール回転時に動く流路の移動距離を小さくすることができ、流路の閉塞や絡まりを防ぐことができる。培養モジュール回転軸上とは、例えば、培養モジュールの一端側に回転軸が嵌合されており、培養モジュールの反対側に向かってその回転軸が延びた方向を想定したものであり、好ましくはその延長線上を中心に半径10mm以下に収まっていることが好ましく、培養モジュール長の50%以内となっていても良い。 In addition, the medium inflow channel for inflow of the medium and the medium discharge channel for the medium discharge extending from the medium perfusion channel of the culture module are configured to be collectively arranged on the rotation axis of the culture module in the culture module. It is important that By configuring the culture medium inflow channel and the culture medium discharge channel in this way, the moving distance of the channel that moves when the module rotates can be reduced, and blockage and entanglement of the channel can be prevented. On the rotation axis of the culture module, for example, it is assumed that the rotation axis is fitted to one end of the culture module and the rotation axis extends toward the opposite side of the culture module, and preferably It is preferable that the radius is within 10 mm centering on the extension line, and may be within 50% of the culture module length.
保持部材の材質は、金属等の無機材料あるいはポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、ポリアクリルおよびポリカーボネート等の有機材料のいずれでも良い。 The material of the holding member may be either an inorganic material such as metal or an organic material such as polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyacryl and polycarbonate.
(培地モジュールの回転機構)
増殖した細胞は、培養容器内で重力による沈降や培地の流れによって凝集魂となる。その凝集魂内部の細胞へは栄養物質が行き渡らないために、増殖を阻害する。そこで、培地灌流型培養装置に水平方向の駆動回転軸を設け、培養モジュールの中心付近を培養装置の回転軸(培養モジュール回転軸)に接続し、回転させることにより、培養容器内で凝集した細胞を攪拌し、凝集魂の形成を防ぐことができる。培養モジュールの回転は、一方向で回転してもかまわないが、培地灌流用流路を回転式のコネクタで接続する必要がある。このため、360°以内の角度で往復回転することで、回転式コネクタを必要とせずに360°回転と同様の効果を得ることができる。この際の回転角は、細胞の攪拌効率の面で、90°〜270°の間で往復回転させることが好ましい。また、回転速度は、細胞へのストレスを少なくするために、1〜20rpm以内であることが好ましく、より好ましくは4〜10rpmである。
(Rotation mechanism of medium module)
The proliferated cells become aggregated souls due to sedimentation by gravity and the flow of the medium in the culture vessel. Since the nutrients do not reach the cells inside the agglomerated soul, the growth is inhibited. Therefore, the culture perfusion culture apparatus is provided with a horizontal drive rotation axis, and the cells near the center of the culture module are connected to the rotation axis of the culture apparatus (culture module rotation axis) and rotated to rotate the cells aggregated in the culture vessel To prevent the formation of agglomerated souls. The culture module may be rotated in one direction, but it is necessary to connect the medium perfusion channel with a rotary connector. For this reason, by reciprocatingly rotating at an angle of 360 ° or less, the same effect as 360 ° rotation can be obtained without requiring a rotary connector. The rotation angle at this time is preferably reciprocating between 90 ° and 270 ° in terms of cell agitation efficiency. Moreover, in order to reduce the stress to a cell, it is preferable that it is within 1-20 rpm, More preferably, it is 4-10 rpm.
(培地リザーバー)
本発明における培地リザーバーは、培養モジュールに供給する培地を一時的に蓄え、培地性状を調整する部分である。培地リザーバーの材質は、ガラスや金属等の無機材料あるいはポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、ポリアクリルおよびポリカーボネート等の有機材料のいずれでも良く、好ましくは、滅菌することが可能なガラスや有機材料を用い、またそれら材質の表面に異種の材質をコーティングして用いることも可能であるが、より好ましくは、リザーバー表面への蛋白質の吸着を抑制するために表面の平滑化や親水性の処理を施した材質を使用する。培地リザーバーの容量は、特に限定されない。
(Medium reservoir)
The medium reservoir in the present invention is a part for temporarily storing a medium to be supplied to the culture module and adjusting the medium properties. The material of the medium reservoir may be either an inorganic material such as glass or metal, or an organic material such as polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyacryl and polycarbonate, preferably using a sterilizable glass or organic material. It is also possible to coat different materials on the surface of these materials, but more preferably, surface smoothing or hydrophilic treatment is performed to suppress protein adsorption to the reservoir surface. Use material. The capacity of the medium reservoir is not particularly limited.
(培養容器の脱着分離機構)
本発明で用いられる培養容器の脱着分離機構とは、細胞を培養後に回収する際に、培地灌流型培養装置を無菌化することにより、そのまま装置内で細胞を回収することも可能であるが、本発明のように、培養容器を保持または固定するための部材から着脱自在にし、培養容器を培養モジュールから分離できる機構にすることにより、培養終了後に培養モジュールから培養容器を取り外して、広いスペースの確保できるクリーンベンチ内などの細胞を操作するスペースに運搬し、細胞を回収することが可能になる。
(Desorption / separation mechanism of culture vessel)
The detachment / separation mechanism of the culture vessel used in the present invention can sterilize the culture medium perfusion type culture apparatus when collecting the cells after culturing, and can also collect the cells as they are in the apparatus. As in the present invention, the mechanism for holding or fixing the culture container is made detachable and the culture container can be separated from the culture module. It is possible to transport the cells to a space where the cells can be operated, such as in a clean bench, and collect the cells.
また、細胞の操作として、培養容器をボルテックスミキサー等で振盪してから回収することによって培養容器内からより多くの細胞を回収することが可能になる。 Further, as a cell operation, it is possible to collect more cells from the culture container by collecting the culture container after shaking it with a vortex mixer or the like.
(細胞の播種および回収のためのポート)
本発明における細胞の播種および回収のためのポートは、培養容器内の細胞増殖スペースに細胞を出し入れするためのコネクタである。培養容器内は、細胞培養部分と培地灌流部分とに分離されているが、この播種およびポートまたは回収のためのポートは、細胞培養部分に接続されるため、分離されている培地灌流部分へは細胞を漏らすことなく播種や回収を行うことができる。無菌化された培地灌流型培養装置内では、培養容器の播種および回収のためのポートは、培地灌流型培養装置の操作側(または開口部方向)に向くように設定させることが好ましく、これにより、細胞を播種や回収を培養装置内で行うことが容易になる。
(Port for cell seeding and recovery)
The port for seeding and collecting cells in the present invention is a connector for taking cells into and out of the cell growth space in the culture vessel. The culture vessel is separated into a cell culture part and a medium perfusion part, but this seeding and port or recovery port is connected to the cell culture part. Seeding and collection can be performed without leaking cells. In the sterilized medium perfusion type culture apparatus, it is preferable to set the port for seeding and collecting the culture container so as to face the operation side (or the opening direction) of the medium perfusion type culture apparatus. It becomes easy to seed and collect cells in the culture apparatus.
ポートは、上記のように、細胞を播種するための播種ポートと細胞を回収するための回収ポートの2種のポートを、別々に具備するものでよい。また、一つのポートが、細胞の播種と回収の両方の機能を兼有するものであっても良い。すなわち、同一のポートを細胞の播種と回収の両方に使い分けすることができる。 As described above, the port may include two types of ports, a seeding port for seeding cells and a recovery port for recovering cells. One port may have both functions of seeding and collecting cells. That is, the same port can be used for both cell seeding and collection.
また、ポート部の形状は、注射等で使用するシリンジから細胞を入れる場合にはシリンジの注射針挿入部に合うコネクタを使用しても良いが、さらに無菌的に操作するために注射針を直接刺すことのできる栓を使用することが好ましい態様である。 In addition, when inserting cells from a syringe used for injection or the like, the shape of the port portion may be a connector that fits the syringe needle insertion portion. The use of a stabable stopper is a preferred embodiment.
(培養される細胞の種類)
本発明において、培養モジュールで培養される細胞は、接着性細胞および浮遊性細胞のいずれもが使用可能であり、例えば、動物細胞としては、NIH3T3細胞、Hela細胞、COS細胞、HEK細胞、L929細胞、Daudi細胞、Jurkat細胞、KG−1a細胞などの株化細胞、各種ハイブリドーマ細胞株あるいは動物由来の血液細胞や神経細胞、肝細胞、角質化細胞、繊維芽細胞、上皮細胞、肝細胞等の初代培養細胞、あるいは昆虫細胞等が挙げられる。さらに、ES細胞、造血幹細胞、肝幹細胞および間葉系幹細胞などの幹細胞や前駆細胞でもよい。また、これらの細胞は、培養前に外来遺伝子を導入した細胞であってもよいし、抗体やリガンドなどの刺激因子などで予め刺激、加工されている細胞であっても良い。
(Types of cells to be cultured)
In the present invention, any of adherent cells and suspension cells can be used as the cells cultured in the culture module. For example, NIH3T3 cells, Hela cells, COS cells, HEK cells, L929 cells are used as animal cells. , Daudi cells, Jurkat cells, cell lines such as KG-1a cells, various hybridoma cell lines or animal-derived blood cells and nerve cells, hepatocytes, keratinocytes, fibroblasts, epithelial cells, hepatocytes, etc. Examples thereof include cultured cells or insect cells. Furthermore, stem cells and progenitor cells such as ES cells, hematopoietic stem cells, hepatic stem cells and mesenchymal stem cells may be used. In addition, these cells may be cells into which a foreign gene has been introduced before culturing, or may be cells that have been previously stimulated and processed with stimulating factors such as antibodies and ligands.
(培養用の培地の条件)
本発明の培養モジュールを用いて細胞培養する培地としては、用いられる細胞の種類によって適宜利用されるが、MEM培地、BME培地、DME培地、α−MEM培地、IMEM培地、ES培地、DM−160培地、Fisher培地、F12培地、WE培地、RPMI培地、StemSpan培地、StemPro培地、HybridomaSFM培地、およびこれらの混合物等が挙げられるが、これらの培地に限定されない。また、培養の際は添加物として、例えば、ウシ血清、ウシ胎児血清、ウマ血清、ヒト血清など血清やインターロイキン、インターフェロン、インシュリン、トランスフェリンおよびセレンなどのサイトカインや増殖因子などを添加することができる。また、細胞から分泌される有用物質を製造する用途に使用する場合には、これら添加物は不純物となるためなるべく添加しないことが好ましい。
(Conditions for culture medium)
The medium for cell culture using the culture module of the present invention is appropriately used depending on the type of cells used, but MEM medium, BME medium, DME medium, α-MEM medium, IMEM medium, ES medium, DM-160. Examples include, but are not limited to, a medium, a Fisher medium, an F12 medium, a WE medium, an RPMI medium, a StemSpan medium, a StemPro medium, a Hybridoma SFM medium, and a mixture thereof. In addition, during culture, for example, serum such as bovine serum, fetal bovine serum, horse serum, human serum, cytokines such as interleukin, interferon, insulin, transferrin, and selenium, and growth factors can be added. . Moreover, when using it for the use which manufactures the useful substance secreted from a cell, since these additives become impurities, it is preferable to add as little as possible.
(細胞製剤の製造方法)
本発明の培養モジュールを用いた培養装置は、外部からの異物の混入の可能性は極めて低く、細胞培養が安価に行える。そのため、医療用の細胞を培養することに対して有利であり、疾病や疾患に対して有効な細胞を培養することにより、細胞製剤を製造することも可能である。細胞製剤とは、組織や細胞を加工した医薬品や医療用具を指し、細胞製剤の製造方法とは、細胞の分離、細胞の増殖、細胞への刺激、細胞への分化誘導および細胞のアポトーシス誘導など細胞を細胞製剤として疾病や疾患に対して有効な形態に加工するためのあらゆる工程を含んでいる。
(Method for producing cell preparation)
The culture apparatus using the culture module of the present invention has a very low possibility of mixing foreign substances from the outside, and can perform cell culture at low cost. Therefore, it is advantageous for culturing medical cells, and it is also possible to produce cell preparations by culturing cells that are effective against diseases and diseases. Cell preparations refer to drugs and medical devices processed from tissues and cells. Cell preparation manufacturing methods include cell isolation, cell proliferation, cell stimulation, cell differentiation induction, cell apoptosis induction, etc. It includes all processes for processing cells into cell preparations that are effective for diseases and diseases.
細胞製剤を製造するには、まず、細胞群の供給源となる組織や体液などを採取する必要がある。これら細胞群の供給源は、ヒト由来のものが好ましいが、これに限定されない。また、幹細胞や免疫細胞を含む細胞群が供給源として好ましく、このような細胞群の供給源として臍帯血、骨髄液、羊膜組織、胎盤組織、生殖巣、胎児組織、末梢血およびG−CSF動員末梢血などが挙げられるが、これらに限定されない。供給源として、特に体液などを使用するときは、予め培養前に遠心法、単位重力沈降法および遠心選別法などで細胞培養に余分な成分を排除した均一な細胞群を得ることが一般的である。また、さらに培養前にフローサイトメトリー、磁気ビーズ法およびアフィニティーカラム法など細胞分離の方法を用いて純度の高い幹細胞やある種の免疫細胞のサブセットにしておくことが好ましい。 In order to produce a cell preparation, it is first necessary to collect a tissue, a body fluid, or the like that is a supply source of a cell group. The source of these cell groups is preferably human, but is not limited thereto. In addition, a cell group including stem cells and immune cells is preferable as a source, and as a source of such a cell group, umbilical cord blood, bone marrow fluid, amniotic tissue, placental tissue, gonad, fetal tissue, peripheral blood and G-CSF mobilization Although peripheral blood etc. are mentioned, it is not limited to these. When using body fluids, etc. as a supply source, it is common to obtain a uniform cell group that excludes extra components in cell culture by centrifugation, unit gravity sedimentation, and centrifugal sorting prior to culture. is there. Furthermore, it is preferable to make a subset of high-purity stem cells and certain immune cells using cell separation methods such as flow cytometry, magnetic bead method, and affinity column method before culturing.
このような様々な加工を行った後、本発明の培養用モジュールを用いて細胞培養を行うことにより、細胞製剤として必要な細胞を純度高く得ることができる。 After performing such various processes, by performing cell culture using the culture module of the present invention, cells necessary as a cell preparation can be obtained with high purity.
(生理活性物質の製造方法)
本発明の培養モジュールを用いた培養装置は、疾病や疾患に対して有用な生理活性物質を分泌する細胞を培養することにより有用な生理活性物質を製造することも可能である。生理活性物質とは、わずかな量で生物の生理や行動に何らかの特有な作用を示す化学物質であり、細胞から分泌されるような生理活性物質としては、抗体、インターロイキン、インターフェロン、エリスロポエチン、G−CSFなどのサイトカイン、およびFGFやEGFなどの増殖因子などがある。
(Method for producing physiologically active substance)
The culture apparatus using the culture module of the present invention can also produce a useful physiologically active substance by culturing cells that secrete a physiologically active substance useful for diseases and disorders. A physiologically active substance is a chemical substance that has some specific action on the physiology and behavior of a living organism in a small amount. -There are cytokines such as CSF, and growth factors such as FGF and EGF.
これらの生理活性物質は、本発明の培養用モジュールを用いて疾病や疾患に対して有用な生理活性物質を分泌する細胞を培養し、その培養上清から細胞から分泌された生理活性物質を精製することで製造することができる。このような有用な生理活性物質を分泌する細胞として、繊維芽細胞、神経細胞および肝細胞などの初代培養細胞や癌細胞を特定の分化形質を持つ細胞に融合させて得られるハイブリドーマなどが挙げられる。特に、モノクローナル抗体を産生するB細胞ハイブリドーマは、好適に用いることができる。 For these physiologically active substances, cells that secrete physiologically active substances useful for diseases and disorders are cultured using the culture module of the present invention, and the physiologically active substances secreted from the cells are purified from the culture supernatant. Can be manufactured. Examples of cells that secrete such useful physiologically active substances include primary cells such as fibroblasts, neurons and hepatocytes, and hybridomas obtained by fusing cancer cells with cells having specific differentiation traits. . In particular, a B cell hybridoma producing a monoclonal antibody can be preferably used.
本発明の培養用モジュールを用いて上記のような細胞を培養することにより、細胞から分泌された有用な生理活性物質が培養上清に蓄積される。この培養の際に、細胞からの有用な生理活性物質の分泌を促進するような物質を培養液中に添加しても良い。培養後、この培養上清を硫安塩析、透析、限外濾過、あるいはイオン交換クロマト、ゲル濾過クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィーなどクロマトグラフィーによる手法などを用いて生理活性物質を精製することにより有用な生理活性物質を製造することができる。また、分泌される生理活性物質が抗体などの場合はプロテインAやプロテインGなど抗体のFc部位に親和性のあるアフィニティー担体を用いた方法で精製することも可能である。 By culturing the above cells using the culturing module of the present invention, useful physiologically active substances secreted from the cells are accumulated in the culture supernatant. During this culture, a substance that promotes secretion of a useful physiologically active substance from the cells may be added to the culture solution. After culturing, the culture supernatant is useful by purifying the physiologically active substance using ammonium sulfate salting out, dialysis, ultrafiltration, or chromatographic techniques such as ion exchange chromatography, gel filtration chromatography, affinity chromatography, etc. A physiologically active substance can be produced. Further, when the secreted physiologically active substance is an antibody or the like, it can be purified by a method using an affinity carrier having affinity for the Fc part of the antibody such as protein A or protein G.
以下、図面を用い実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。図1は、本発明の培養モジュールを例示する概略斜視図であり、図2は、本発明の実施例に基づく培地灌流型培養装置を例示する全体概略斜視図である。図2では、培地灌流型培養装置前面の扉は省略した。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these examples. FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating a culture module of the present invention, and FIG. 2 is an overall schematic perspective view illustrating a medium perfusion culture apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, the door on the front side of the culture medium perfusion culture apparatus is omitted.
(培養容器)
直径10mm、長さ120mmの円筒状のポリカーボネート製培養容器ケース内に、ポリスルホン中空糸(直径460μm、膜厚80μm、孔径0.1μm)を20%の充填率になるように95本充填した後、ポリスルホン中空糸の中空部を閉塞しないようにポリウレタン系ポッティング剤で両末端を培養容器ケースに固定し、上部側に播種ポート5aを下部側に回収ポート5bを具備する、図1に示すような形状の、培養容器1を作製した。
(Culture container)
In a cylindrical polycarbonate culture container case having a diameter of 10 mm and a length of 120 mm, 95 polysulfone hollow fibers (diameter of 460 μm, film thickness of 80 μm, pore diameter of 0.1 μm) were filled to a filling rate of 20%, 1. A shape as shown in FIG. 1, wherein both ends are fixed to a culture vessel case with a polyurethane potting agent so as not to block the hollow portion of the polysulfone hollow fiber, and a seeding
(培養容器固定部)
培養容器1を収納するためのSUS304で作製した培養モジュールフレーム2に、培養容器固定ホルダー3をボルトで固定し、培地流路留め金4を溶接で固定し培養容器固定部を作製した。また、図1に示すように、培養モジュールフレーム2の一辺中程に培養モジュール回転軸8を取り付け、培養モジュールの回転軸8が取り付けられた反対側の開口部側フレーム6aに、直径8mmの培養モジュールフレーム開口部6bを設けた。この培養モジュールフレーム開口部6bは、培養モジュールの回転軸8延長上に形成されている。
(Culture container fixing part)
The culture vessel fixing holder 3 was fixed to the
(培養モジュール)
図1に示すように、上記で作製した培養容器1に培地灌流用の流路7として内径2mm外径4mmのシリコン製チューブを取付けた後、培養容器1の播種ポート5aと回収ポート5bの向きを、培養モジュールフレーム2の開口部側フレーム6aから角度θが10°〜55となるように角度変更可能に取り付け、培養容器1を培養容器固定ホルダー3に挟み込んで固定した。また、培地灌流用の流路7は培地流路留め金4で固定され、培地灌流用の流路7から延びる培地流入流路7aと培地排出流路7bを、培養モジュール回転軸8延長上の反対側の培養モジュールフレーム開口部6bから培養モジュールフレーム2外に取り出した。その結果、培地流入流路7aと培地排出流路7bは、培養モジュールの回転軸8上に集合し配置された。
(Culture module)
As shown in FIG. 1, after attaching a silicon tube having an inner diameter of 2 mm and an outer diameter of 4 mm as the culture
(培養回路)
図2に示すように、上記で作製した培養モジュールの培地流入流路7aと培地排出流路7bを培地リザーバ9に接続し、使用前にオートクレーブにて滅菌を行った。
(Culture circuit)
As shown in FIG. 2, the
(培養前の準備)
培地灌流型培養装置10には、上記の培養容器1を備えた培養モジュールと培地リザーバ9とポンプ11が収納されている。無菌化した培地灌流型培養装置10の培養モジュール回転機構に培養モジュール回転軸8を接続し、培地灌流型培養装置10のポンプ11に培地流入流路7aを接続した。
(Preparation before culture)
The culture medium
(培養方法)
培地灌流型培養装置10の温度を37℃に設定し、牛胎児血清10%のRPMI−1640を培地リザーバ9に100mL入れ、培養容器1の播種ポート5aから1×106個/mLに懸濁したハイブリドーマを10mL播種し7日間培養した。培養モジュールの回転は、5分おきに90°ずつ回転させ、270°回転したら回転方向を逆転させることを繰り返した。
(Culture method)
The temperature of the culture medium
培養開始から3日後、5日後および6日後に培地リザーバ9内の培地を交換し、7日後に培養モジュールから培養容器1を取り外し、クリーンベンチ内で回収ポート5bと細胞を回収したところ、1×108個/mLの細胞密度まで細胞を増殖させることができた。また、生存率も80%以上と良好な結果を出すことができた。
After 3 days, 5 days and 6 days from the start of the culture, the medium in the medium reservoir 9 was changed. After 7 days, the
本発明の培養モジュールは、培地灌流型培養装置等の培養装置において好適に用いられ、流路の動きを最小限にし、培地灌流の流路閉塞または絡まりを防止することができ、また、流路の旋回スペースを最小限に制限することができ、それによって培養装置本体のサイズを小型化することができ、細胞培養に有用である。 The culture module of the present invention is suitably used in a culture apparatus such as a culture medium perfusion culture apparatus, can minimize the movement of the flow path, can prevent the flow path blockage or entanglement of the culture medium perfusion, The swirl space can be limited to a minimum, thereby reducing the size of the main body of the culture apparatus, which is useful for cell culture.
1 培養容器
2 培養モジュールフレーム
3 培養容器固定ホルダー
4 培地流路留め金
5a 播種ポート
5b 回収ポート
6a 開口部側フレーム
6b 培養モジュールフレーム開口部
7 培地灌流用流路
7a 培地流入流路
7b 培地排出流路
8 培養モジュールの回転軸
9 培地リザーバ
10 培地灌流型培養装置
11 ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005303076A JP2007110923A (en) | 2005-10-18 | 2005-10-18 | Culturing module |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005303076A JP2007110923A (en) | 2005-10-18 | 2005-10-18 | Culturing module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007110923A true JP2007110923A (en) | 2007-05-10 |
Family
ID=38093669
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005303076A Pending JP2007110923A (en) | 2005-10-18 | 2005-10-18 | Culturing module |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007110923A (en) |
-
2005
- 2005-10-18 JP JP2005303076A patent/JP2007110923A/en active Pending
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