JP2023135601A - Cell collection method and cell collection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、細胞の回収方法および細胞回収装置に関するものである。 The present invention relates to a cell collection method and a cell collection device.
近年、医薬品開発においては、従来の低分子医薬品や抗体医薬品から、細胞そのものを医薬品として活用した細胞医薬、組織や臓器の再生を目指す再生医療へと大きなパラダイムシフトが起こっている。この細胞医薬・再生医療においては、大量の細胞が必要であり、特に、生体組織の多くを占める接着性細胞を効率的かつ安定的に供給することが求められている。 In recent years, there has been a major paradigm shift in drug development, from conventional small molecule drugs and antibody drugs to cell therapy, which utilizes cells themselves as drugs, and regenerative medicine, which aims to regenerate tissues and organs. This cell medicine/regenerative medicine requires a large amount of cells, and in particular, it is required to efficiently and stably supply adhesive cells, which make up the majority of living tissues.
接着性細胞の培養においては、例えばポリスチレンディッシュのような培養基材上での細胞の培養、基材からの細胞の剥離、細胞の回収および洗浄の各工程を経て、目的とする細胞を取得する。細胞をさらに増やしたい際には、取得した細胞の一部あるいは全てをまた新たな基材に移して培養する、いわゆる継代操作を行なう。この一連の工程の中で、基材から細胞を剥離する剥離工程は、細胞の効率的かつ安定的な供給への大きな障壁となっている。 In culturing adherent cells, the desired cells are obtained through the following steps: culturing the cells on a culture substrate such as a polystyrene dish, peeling the cells from the substrate, collecting the cells, and washing them. . When it is desired to further increase the number of cells, a so-called passage operation is performed in which some or all of the obtained cells are transferred to a new substrate and cultured again. Among this series of steps, the peeling step of peeling cells from the substrate is a major barrier to efficient and stable supply of cells.
一般的に細胞の基材からの剥離にはトリプシン等のタンパク質分解酵素を用いる方法が広く用いられている。この方法では、タンパク質分解酵素を作用させることで、細胞と基材との間の結合に関与するタンパク質を分解し、その後にタッピングやピペッティングといった操作で完全に細胞を剥離させる。しかしながら、この方法では、細胞表面にある他の多くのタンパク質が、タンパク質分解酵素により同時に分解されることによって、細胞の品質が低下する懸念がある。 Generally, a method using proteolytic enzymes such as trypsin is widely used to detach cells from a substrate. In this method, proteins involved in the bond between cells and the substrate are degraded by the action of proteolytic enzymes, and then the cells are completely detached by operations such as tapping or pipetting. However, in this method, many other proteins on the cell surface are simultaneously degraded by proteolytic enzymes, leading to concerns that the quality of the cells may deteriorate.
一方で、タンパク質分解酵素を用いることなく、培養容器から機械的に細胞を剥離する方法が知られている。 On the other hand, a method is known in which cells are mechanically detached from a culture container without using proteolytic enzymes.
非特許文献1には、超音波を用いた細胞剥離方法が提案されている。非特許文献1では、円環形状の圧電素子からなる超音波振動子を備えた細胞剥離デバイスを用いて基材から細胞を剥離する方法が開示されている。非特許文献1に記載の方法によれば、タンパク質分解酵素を用いずに細胞を基材から剥離することができるため、品質の高い細胞を提供することができる。 Non-Patent Document 1 proposes a cell detachment method using ultrasound. Non-Patent Document 1 discloses a method of peeling cells from a base material using a cell peeling device equipped with an ultrasonic transducer made of an annular piezoelectric element. According to the method described in Non-Patent Document 1, cells can be detached from a base material without using a proteolytic enzyme, so high quality cells can be provided.
特許文献1には、トリプシンの使用を避けた機械的な細胞剥離方法が提案されている。
また、特許文献1は、基材から剥離した細胞塊を単一化された細胞にするために、細胞塊を含有する細胞懸濁液を細管(内径0.2mm以上1.0mm以下)に通す方法を開示している。
Patent Document 1 proposes a mechanical cell detachment method that avoids the use of trypsin.
Furthermore, Patent Document 1 discloses that in order to convert cell aggregates peeled from a base material into single cells, a cell suspension containing cell aggregates is passed through a thin tube (inner diameter of 0.2 mm or more and 1.0 mm or less). The method is disclosed.
非特許文献1に記載の細胞剥離方法においては、基材から剥離された細胞は、細胞同士が会合した状態となり、細胞塊となる場合があった。細胞塊の状態では、その後の増殖効率が低下したり、細胞計測が困難となったりすることの問題がある。 In the cell detachment method described in Non-Patent Document 1, the cells detached from the base material may be in a state where the cells are associated with each other, forming a cell cluster. In the state of cell clusters, there are problems in that the subsequent proliferation efficiency decreases and cell counting becomes difficult.
特許文献1に記載の方法では、基材から剥離した細胞塊が大きい場合や、細胞塊同士の凝集物が存在した場合に、細管が目詰まりする場合があった。また、細胞の単一化が不十分となる場合や、単一化された細胞の生存率が低い場合があった。 In the method described in Patent Document 1, the tubules may become clogged if the cell clusters separated from the base material are large or if aggregates of cell clusters are present. In addition, there were cases in which the cells were insufficiently unified, and the survival rate of the unified cells was low.
そのため、タンパク質分解酵素を用いずに機械的に基材から剥離された細胞に対する、より効果的な細胞の単一化方法ならびに単一化した細胞を回収できる簡便な装置が求められていた。 Therefore, there has been a need for a more effective cell unification method for cells that have been mechanically detached from a substrate without using proteolytic enzymes, and for a simple device that can recover the unified cells.
本発明の目的は、上記背景技術における課題を解決した細胞の回収方法ならびに細胞回収装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a cell collection method and a cell collection device that solve the problems in the background art described above.
すなわち、超音波を用いて細胞を基材から剥離し、単一化した細胞を回収する方法において、基材から剥離された細胞塊を効果的にかつ高い生存率で単一化された細胞にすることが可能な、細胞の回収方法および細胞回収装置を提供することである。 In other words, in a method of detaching cells from a substrate using ultrasound and recovering single cells, it is possible to effectively convert cell clusters detached from the substrate into single cells with a high survival rate. An object of the present invention is to provide a cell collection method and a cell collection device that enable the cell collection.
本発明の一態様に係る細胞の回収方法は、基材の上で培養された細胞の回収方法であって、前記細胞が接着している前記基材に、金属イオンキレート剤を含む細胞剥離液を添加して前記細胞と前記細胞剥離液とを接触させる工程1と、前記基材および前記細胞に対して超音波による振動を与えることによって、前記基材から前記細胞を剥離する工程2と、前記工程2で剥離した前記細胞について、単一化された細胞を得る工程3と、を有する、ことを特徴とする。
A method for recovering cells according to one aspect of the present invention is a method for recovering cells cultured on a substrate, wherein a cell detachment solution containing a metal ion chelating agent is applied to the substrate to which the cells are attached. A step 1 in which the cells and the cell detachment solution are brought into contact with each other by adding a solution, and a
また、本発明の別の態様に係る細胞回収装置は、基材の上で培養された細胞を回収する細胞回収装置であって、前記細胞が接着している前記基材に、金属イオンキレート剤を含む細胞剥離液を添加して前記細胞と前記細胞剥離液とを接触させる培地交換部と、前記基材および前記細胞に対して超音波による振動を与えるための超音波照射部と、前記基材から剥離した前記細胞について、単一化された前記細胞を取得する単一化細胞取得部と、を有する、ことを特徴とする。 Further, a cell recovery device according to another aspect of the present invention is a cell recovery device for recovering cells cultured on a base material, wherein a metal ion chelating agent is added to the base material to which the cells are attached. an ultrasonic irradiation unit for applying ultrasonic vibrations to the base material and the cells; The present invention is characterized by comprising a singled cell acquisition unit that acquires the cells that have been unified with respect to the cells that have been peeled off from the material.
本発明によれば、超音波を用いて細胞を基材から剥離し、単一化した細胞を回収する方法において、基材から剥離された細胞塊を効果的にかつ高い生存率で単一化された細胞にすることが可能な、細胞の回収方法および細胞回収装置を提供することが可能である。 According to the present invention, in a method of detaching cells from a base material using ultrasound and recovering the unified cells, cell clusters detached from the base material are effectively unified with a high survival rate. It is possible to provide a cell recovery method and a cell recovery device that allow cell recovery.
本発明者らは、タンパク質分解酵素を用いずに、超音波を用いて細胞を基材から剥離して回収する方法において、基材から剥離された細胞塊を簡便に単一化された細胞にし得る手段を鋭意検討した。その結果、次の方法により細胞が高い生存率を維持しながら細胞塊から解離し、効果的に単一化された細胞を得ることができることを見出した。 The present inventors have developed a method of detaching and recovering cells from a substrate using ultrasound without using proteolytic enzymes. We have carefully considered ways to obtain this. As a result, they found that the following method allows cells to be dissociated from cell aggregates while maintaining a high survival rate, and to effectively obtain single cells.
すなわち、該方法は、基材から細胞を剥離する際に用いる細胞剥離液として、金属イオンキレート剤を含む細胞剥離液を用いた上で、超音波を用いて基材から細胞を剥離した後、基材から剥離した細胞塊について、単一化された細胞を取得する方法である。 That is, this method uses a cell detachment solution containing a metal ion chelating agent as a cell detachment solution used when detaching cells from a substrate, and then detaches cells from the substrate using ultrasound. This is a method for obtaining single cells from a cell mass detached from a base material.
ここで、単一化された細胞を取得する方法としては、基材から剥離した細胞塊を含む細胞懸濁液をメッシュフィルターに通す方法が挙げられる。これまで、メッシュフィルターは、細胞や組織の酵素処理の際に解離せずに残った大きなデブリスや細胞塊を取り除き、単一化された細胞を単離する目的で使用されていた。本発明の実施形態では、金属イオンキレート剤を含む細胞剥離液に、基材から剥離した細胞が含まれてなる細胞懸濁液をメッシュフィルターに通すことで、シェアフォース(shear force、剥離力)を細胞塊に与える用途としてメッシュフィルターを用いる。本発明の実施形態において上記のようにメッシュフィルターを用いることで、細胞の生存率を低下させずに単一化された細胞を得ることができる、新規な細胞回収方法を提供することができる。 Here, as a method for obtaining the unified cells, there is a method of passing a cell suspension containing cell aggregates peeled from the base material through a mesh filter. Until now, mesh filters have been used to remove large debris and cell clumps that remain undissociated during enzymatic treatment of cells and tissues, and to isolate single cells. In an embodiment of the present invention, shear force is applied by passing a cell suspension containing cells detached from a base material through a mesh filter in a cell detachment solution containing a metal ion chelating agent. A mesh filter is used to provide the cell mass with the following properties: By using a mesh filter as described above in the embodiments of the present invention, it is possible to provide a novel cell collection method that can obtain unified cells without reducing cell survival rate.
次に、本発明者らは、メッシュフィルターに通すことによる細胞へのダメージをさらに低減する手段を検討した。タンパク質分解酵素を用いた従来の方法では、細胞は容易に単一化できるために、細胞を基材から物理的手法により剥離した後に、単一化された細胞を得る工程でシェアフォースから細胞を保護する有効な手段はこれまで見出されていなかった。本発明者らは鋭意検討の結果、超音波を用いて剥離した細胞を含む細胞剥離液(細胞懸濁液)に血清を添加することで、その後の工程におけるシェアフォースに対する耐性を細胞に持たせることができることを見出した。これにより、より高い生存率で細胞塊を単一化された細胞にすることに成功した。
以下、本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。
Next, the present inventors investigated means for further reducing damage to cells caused by passing through a mesh filter. In the conventional method using proteolytic enzymes, cells can be easily unified, so after detaching the cells from the substrate using a physical method, the cells are removed from the shear force in the process of obtaining the unified cells. No effective means of protection has been found so far. As a result of extensive research, the present inventors found that by adding serum to a cell detachment solution (cell suspension) containing cells detached using ultrasound, the cells can be made resistant to shear force in subsequent steps. I found out that it is possible. As a result, they succeeded in converting cell clusters into single cells with a higher survival rate.
Embodiments of the present invention will be described in further detail below.
(作用効果)
本発明の実施形態に係る細胞の回収方法は、超音波振動による機械的な剥離方法を含む。本発明の実施形態に係る細胞の回収方法において重要なことは、基材に接着している細胞をダメージなく剥がしながら、かつ細胞を単一化するプロセスを有することである。
(effect)
The cell collection method according to the embodiment of the present invention includes a mechanical detachment method using ultrasonic vibration. What is important in the cell collection method according to the embodiment of the present invention is to have a process that unifies cells while peeling off cells adhered to a base material without damaging them.
細胞剥離液は金属イオンキレート剤を含むため、接着状態の細胞間の接着を弱めることができる。これにより、超音波による振動で細胞を剥離させる際、小さな振動で細胞を剥がすことが可能になり、細胞へのダメージを抑制できる。さらに、この金属イオンキレート剤は、この後の工程での細胞単一化にも寄与できる。すなわち、細胞間の接着を弱めることで、細胞塊を単一化された細胞にする際に発生する細胞へのシェアフォースを低減することができる。 Since the cell detachment solution contains a metal ion chelating agent, it can weaken the adhesion between adherent cells. As a result, when cells are detached by ultrasonic vibration, it becomes possible to detach the cells with small vibrations, and damage to the cells can be suppressed. Furthermore, this metal ion chelating agent can also contribute to cell unification in the subsequent step. That is, by weakening the adhesion between cells, it is possible to reduce the shear force on the cells that occurs when a cell mass is unified into cells.
後述するように、細胞懸濁液に血清を添加した後に、細胞塊を単一化された細胞にすることが特に好ましい。これは、血清に含まれるタンパク質が細胞を保護する機能を有するためであると考えられる。金属イオンキレート剤による化学的分離作用、細胞塊にシェアフォースを与える物理的分離作用、および血清による生物学的保護作用の組み合わせの結果として、機械的な剥離で得た細胞塊を特に効果的に単一化された細胞にすることができたと推察している。 As described below, it is particularly preferred to transform the cell mass into single cells after adding serum to the cell suspension. This is thought to be because proteins contained in serum have the function of protecting cells. As a result of the combination of the chemical separation effect of the metal ion chelating agent, the physical separation effect that imparts shear force to the cell aggregates, and the biological protection effect of the serum, cell aggregates obtained by mechanical detachment are particularly effective. It is speculated that the cells could be made into single cells.
本発明の実施形態に係る細胞の回収方法は、基材の上で培養された細胞の回収方法であって、以下の工程1~3を有することを特徴とする。
工程1は、前記細胞が接着している前記基材に、金属イオンキレート剤を含む細胞剥離液を添加して前記細胞と前記細胞剥離液とを接触させる工程である。
工程2は、前記基材および前記細胞に対して超音波による振動を与えることによって、前記基材から前記細胞を剥離する工程である。
工程3は、前記工程2で剥離した前記細胞について、単一化された前記細胞を得る工程である。
A method for collecting cells according to an embodiment of the present invention is a method for collecting cells cultured on a substrate, and is characterized by having the following steps 1 to 3.
Step 1 is a step of adding a cell detachment solution containing a metal ion chelating agent to the base material to which the cells are attached, and bringing the cells into contact with the cell detachment solution.
Step 3 is a step of obtaining a single cell from the cells detached in
(細胞の培養条件)
細胞の培養条件は、培養する細胞に従って適宜選択し得る。一般的には、基材としてのディッシュの中に適切な培地を添加し、そこに1.0×101~5.0×104cells/cm2程度の細胞を播種し、37℃、CO2濃度5%の環境下で培養する。この際、基材中の細胞占有面積率が7~8割程度、いわゆるサブコンフルエントの状態になるまで培養するのが好ましい。
(Cell culture conditions)
Cell culture conditions can be appropriately selected depending on the cells to be cultured. Generally, an appropriate medium is added to a dish as a substrate, cells are seeded therein at a density of about 1.0×10 1 to 5.0×10 4 cells/cm 2 , and the cells are incubated at 37°C and CO2. Culture in an environment with a 2 concentration of 5%. At this time, it is preferable to culture until the cell occupation area ratio in the substrate is approximately 70 to 80%, which is a so-called subconfluent state.
以下、工程1~3について詳細に説明する。
(工程1)
本発明の実施形態に係る細胞の回収方法における工程1は、細胞が接着している基材に、金属イオンキレート剤を含む細胞剥離液を添加して細胞と細胞剥離液とを接触させる工程である。
Below, steps 1 to 3 will be explained in detail.
(Step 1)
Step 1 in the cell collection method according to the embodiment of the present invention is a step of adding a cell detachment solution containing a metal ion chelating agent to the substrate to which the cells are attached and bringing the cells into contact with the cell detachment solution. be.
細胞と細胞剥離液とを接触させることによって、細胞間の結合や細胞と基材との接着力を低減させる。この工程1によって、次の工程2で与えられる超音波振動によって基材から細胞を高い効率で剥離できるようになる。言い換えると、工程1を行わないと、高い効率で細胞を剥離することができない。
By bringing the cells into contact with the cell detachment solution, the bonds between cells and the adhesive force between the cells and the substrate are reduced. Through this step 1, cells can be exfoliated from the base material with high efficiency by the ultrasonic vibrations applied in the
工程1における細胞と細胞剥離液との接触時間としては特に限定はないが、細胞を効果的に剥離し、また、細胞の生存率を高める観点からは、例えば1秒~24時間、好ましくは10秒~12時間、さらに好ましくは30秒~6時間である。 The contact time between the cells and the cell detachment solution in step 1 is not particularly limited, but from the viewpoint of effectively detaching the cells and increasing the survival rate of the cells, it is, for example, 1 second to 24 hours, preferably 10 hours. The time period is from seconds to 12 hours, more preferably from 30 seconds to 6 hours.
工程1で用いられる細胞剥離液の温度としては特に限定はないが、細胞生存率を維持する観点から、10℃以上40℃が好ましく、特に30℃以上40℃であれば、細胞の生育の最適な温度であり、好ましい。 The temperature of the cell detachment solution used in step 1 is not particularly limited, but from the viewpoint of maintaining cell viability, a temperature of 10°C or higher and 40°C is preferable, and particularly a temperature of 30°C or higher and 40°C is optimal for cell growth. This temperature is preferable.
工程1の前後で、細胞を緩衝液で洗浄しても良い。例えば、培養している細胞を基材から剥離したいときに、まず増殖培地を除去し、細胞剥離液を添加する前に、基材に細胞が接着した状態のまま、緩衝液で洗浄することで、細胞剥離液の効果が増加する場合がある。増殖用の培地の中には、血清などの細胞剥離を阻害する因子が含まれることが一般的であるからである。 Before and after step 1, cells may be washed with a buffer solution. For example, when you want to detach cultured cells from a substrate, you can first remove the growth medium and then wash the cells with a buffer solution while they are still attached to the substrate before adding cell detachment solution. , the effectiveness of the cell detachment solution may be increased. This is because growth media generally contain factors such as serum that inhibit cell detachment.
(細胞)
本発明の実施形態における細胞としては、インビトロで培養器材に接着培養可能なものであれば特に限定されるものではない。細胞としては、例えば、チャイニーズハムスター卵巣由来CHO細胞、マウス結合組織L929細胞、マウス骨格筋筋芽細胞(C2C12細胞)、ヒト胎児肺由来正常二倍体線維芽細胞(TIG-3細胞)、ヒト胎児腎臓由来細胞(HEK293細胞)、ヒト肺胞基底上皮腺癌由来A549細胞、およびヒト子宮頸癌由来HeLa細胞等の種々の培養細胞株;生体内の各組織、臓器を構成する上皮細胞、内皮細胞、収縮性を示す骨格筋細胞、平滑筋細胞、心筋細胞、神経系を構成するニューロン細胞、グリア細胞、繊維芽細胞、生体の代謝に関与する肝実質細胞、肝非実質細胞、および脂肪細胞;分化能を有する細胞として、誘導多能性幹(iPS)細胞、胚性幹(ES)細胞、胚性生殖(EG)細胞、胚性癌(EC)細胞、間葉系幹細胞、肝幹細胞、膵幹細胞、皮膚幹細胞、筋幹細胞、生殖幹細胞等の各種幹細胞、および各組織の前駆細胞;ならびに、分化能を有する細胞から分化誘導した細胞等が挙げられる。本発明の実施形態に係る細胞の回収方法は、これらの中でも細胞間の結合が強い細胞、基材への接着力が高い細胞、およびトリプシン感受性の高い細胞において好適である。特に、細胞塊となりやすい細胞、例えば、間葉系幹細胞等に対して好適である。
(cell)
The cells used in the embodiments of the present invention are not particularly limited as long as they can be cultured adhering to culture equipment in vitro. Examples of the cells include Chinese hamster ovary-derived CHO cells, mouse connective tissue L929 cells, mouse skeletal muscle myoblasts (C2C12 cells), human fetal lung-derived normal diploid fibroblasts (TIG-3 cells), and human fetal Various cultured cell lines such as kidney-derived cells (HEK293 cells), human alveolar basal epithelial adenocarcinoma-derived A549 cells, and human cervical cancer-derived HeLa cells; epithelial cells and endothelial cells that constitute various tissues and organs in the living body , skeletal muscle cells, smooth muscle cells, cardiomyocytes, which exhibit contractility, neuron cells that constitute the nervous system, glial cells, fibroblasts, hepatic parenchymal cells, hepatic non-parenchymal cells, and fat cells that are involved in the metabolism of the living body; Cells with differentiation potential include induced pluripotent stem (iPS) cells, embryonic stem (ES) cells, embryonic germ (EG) cells, embryonic cancer (EC) cells, mesenchymal stem cells, hepatic stem cells, and pancreatic stem cells. Examples include various stem cells such as stem cells, skin stem cells, muscle stem cells, and germline stem cells, and progenitor cells of various tissues; and cells induced to differentiate from cells with differentiation potential. Among these, the cell recovery method according to the embodiment of the present invention is suitable for cells with strong intercellular bonds, cells with high adhesion to a substrate, and cells with high trypsin sensitivity. It is particularly suitable for cells that tend to form cell clusters, such as mesenchymal stem cells.
(基材)
本発明の実施形態における基材は、細胞培養に用いられる培養容器のことを意味する。培養容器は、細胞接着性の培養容器であれば特に制限はなく、例えば、フラスコ、組織培養用フラスコ、ディッシュ、ペトリディッシュ、組織培養用ディッシュ、マルチディッシュ、マイクロプレート、マルチウェルプレート、マルチプレート、シャーレ、培養バック、ボトル等が挙げられる。
(Base material)
The substrate in an embodiment of the present invention refers to a culture container used for cell culture. The culture container is not particularly limited as long as it is a cell-adhesive culture container, and examples include flasks, tissue culture flasks, dishes, Petri dishes, tissue culture dishes, multi-dishes, microplates, multi-well plates, multi-plates, etc. Examples include petri dishes, culture bags, and bottles.
本発明の実施形態における基材の材質は、化学的に安定であり、所望の細胞を培養可能な材質であればよい。基材の材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリル酸誘導体、ポリアクリロニトリル、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリ(メタ)アクリルアミド誘導体、ポリスルホン、セルロース、セルロース誘導体、ポリシリコーン、ポリメチルペンテン、ガラス、および金属等が挙げられる。この中でも基材の材質としてはポリスチレンが好ましい。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」との表記は、「アクリルおよびメタクリル」を意味するものとする。例えば、「ポリ(メタ)アクリル酸」は「ポリアクリル酸およびポリメタクリル酸」を意味する。 The material of the base material in the embodiment of the present invention may be any material as long as it is chemically stable and capable of culturing desired cells. Examples of the base material include polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polystyrene, polyvinyl chloride, nylon, polyurethane, polyurea, polylactic acid, polyglycolic acid, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, poly(meth)acrylic acid, poly( Examples include meth)acrylic acid derivatives, polyacrylonitrile, poly(meth)acrylamide, poly(meth)acrylamide derivatives, polysulfone, cellulose, cellulose derivatives, polysilicone, polymethylpentene, glass, and metals. Among these, polystyrene is preferred as the material for the base material. Note that in this specification, the expression "(meth)acrylic" means "acrylic and methacrylic." For example, "poly(meth)acrylic acid" means "polyacrylic acid and polymethacrylic acid."
(金属イオンキレート剤を含む細胞剥離液)
本発明の実施形態において用いられる細胞剥離液は、金属イオンキレート剤(以後、キレート剤と呼ぶことがある)を含む。キレート剤を含む細胞剥離液を用いることによって、工程2において超音波振動により効果的に基材から細胞を剥離でき、かつ後述する工程3における単一化された細胞を得るための処理も効果的に行うことができる。細胞剥離液がキレート剤を含まない場合は、細胞の剥離率が低くなり、かつ単一化された細胞を得る処理も十分に行えない。
(Cell detachment solution containing metal ion chelating agent)
The cell detachment solution used in the embodiment of the present invention contains a metal ion chelating agent (hereinafter sometimes referred to as a chelating agent). By using a cell detachment solution containing a chelating agent, cells can be effectively detached from the substrate by ultrasonic vibration in
(キレート剤)
本発明の実施形態におけるキレート剤としては、特に限定はないが、例えば、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、ニトリロトリ酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、イミノ二酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン、ジカルボキシメチルグルタミン酸、エチレンジアミンジコハク酸、エチドロン酸、クエン酸、グルコン酸、およびホスホノブタン三酢酸等を挙げることができる。この中でもキレート剤としては、二価の陽イオンとキレートを形成するキレート剤が好ましく、Ca2+およびMg2+とキレートを形成するキレート剤が特に好ましく、エチレンジアミン四酢酸が最も好ましい。キレート剤としてエチレンジアミン四酢酸を用いた場合、細胞剥離液のpHは7.0以上8.0以下であることが好ましい。これは細胞の生存率を高く保つことができる中性領域の中でも高めのpHであることにより、エチレンジアミン四酢酸のキレート能を高めることができ、剥離率をより高くすることが可能であるためである。なおキレート剤は単独で用いても、或いは2種類以上を併せて用いてもよい。
(chelating agent)
The chelating agent in the embodiment of the present invention is not particularly limited, but examples include ethylenediaminetetraacetic acid, ethylenediamine, ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, iminodiacetic acid, dihydroxyethyl Glycine, dicarboxymethylglutamic acid, ethylenediaminedisuccinic acid, etidronic acid, citric acid, gluconic acid, phosphonobutanetriacetic acid, and the like can be mentioned. Among these, as the chelating agent, a chelating agent that forms a chelate with a divalent cation is preferable, a chelating agent that forms a chelate with Ca 2+ and Mg 2+ is particularly preferable, and ethylenediaminetetraacetic acid is most preferable. When ethylenediaminetetraacetic acid is used as a chelating agent, the pH of the cell detachment solution is preferably 7.0 or more and 8.0 or less. This is because the pH is higher in the neutral range that can maintain a high cell survival rate, which increases the chelating ability of ethylenediaminetetraacetic acid and makes it possible to increase the peeling rate. be. Note that the chelating agent may be used alone or in combination of two or more types.
キレート剤の細胞剥離液中の含有量としては0.01mM以上5.0mM以下であることが好ましい。キレート剤の細胞剥離液中の含有量がこの範囲内にあることにより、キレート効果を確実に得ることができ、過剰なキレート剤の存在による細胞の活性低下を抑えることができる。 The content of the chelating agent in the cell detachment solution is preferably 0.01 mM or more and 5.0 mM or less. When the content of the chelating agent in the cell detachment solution is within this range, a chelating effect can be reliably obtained, and a decrease in cell activity due to the presence of an excessive chelating agent can be suppressed.
(細胞剥離液)
本発明の実施形態で用いられる細胞剥離液は、金属イオンキレート剤を含む溶液であり、細胞を基材から剥離させるために用いられる溶液である。金属イオンキレート剤を含む溶液は、細胞の活性を損なわないような水溶液であれば制限はなく、種々の塩や因子、および培地を含んでいても良い。また、細胞剥離液は、血清や抗生物質を含んでいてもよい。例えば細胞剥離液は、上記因子として、特に制限はないが、アルブミン、インスリン、トランスフェリン等のタンパク質、セレニウム、抗生物質、グルコース等の糖類、脂質、および合成ポリマー等を含んでいても良い。
(Cell detachment solution)
The cell detachment solution used in the embodiment of the present invention is a solution containing a metal ion chelating agent, and is a solution used to detach cells from a substrate. The solution containing the metal ion chelating agent is not limited as long as it is an aqueous solution that does not impair cell activity, and may contain various salts, factors, and media. Furthermore, the cell detachment solution may contain serum and antibiotics. For example, the cell detachment solution may contain, as the above-mentioned factors, proteins such as albumin, insulin, and transferrin, selenium, antibiotics, sugars such as glucose, lipids, synthetic polymers, and the like, although there are no particular limitations thereon.
細胞剥離液のpHは中性領域であることが好ましい。中性領域は細胞を安定に保つことに適しており、細胞の生存率を安定的に高く保つことができるためである。細胞剥離液のpHは塩酸や水酸化ナトリウム等で適宜調整可能である。また、細胞剥離液のpHを安定的に保つために各種緩衝液が好適に用いられる。 The pH of the cell detachment solution is preferably in the neutral range. This is because the neutral region is suitable for keeping cells stable, and the survival rate of cells can be kept stably high. The pH of the cell detachment solution can be adjusted as appropriate using hydrochloric acid, sodium hydroxide, or the like. Moreover, various buffer solutions are suitably used to keep the pH of the cell detachment solution stable.
細胞剥離液の粘度は1.80mPa・s以下であることが好ましい。これは、超音波振動によって発生する細胞剥離液の流動が妨げられず、剥離率を高く保つことができるためである。細胞剥離液の粘度はポリマーや糖類の添加等によって適宜調整可能である。 The viscosity of the cell detachment solution is preferably 1.80 mPa·s or less. This is because the flow of the cell detachment solution generated by ultrasonic vibration is not hindered, and the detachment rate can be kept high. The viscosity of the cell detachment solution can be adjusted as appropriate by adding polymers or sugars.
細胞剥離液中のタンパク質分解酵素の量としては、細胞剥離液の全質量に対するタンパク質分解酵素の含有量が0.0005質量%以下であることが好ましい。また、細胞剥離液は、タンパク質分解酵素を実質的に含まないことがより好ましい。これは、背景技術でも述べた通り、タンパク質分解酵素は細胞の一部を分解するため、細胞剥離液がタンパク質分解酵素を含有することで剥離率が高くできる半面、細胞の品質を低下させる可能性があるからである。 The amount of protease in the cell detachment solution is preferably 0.0005% by mass or less based on the total mass of the cell detachment solution. Moreover, it is more preferable that the cell detachment solution does not substantially contain proteolytic enzymes. This is because, as mentioned in the background art, proteolytic enzymes decompose part of the cells, so if the cell detachment solution contains proteolytic enzymes, the detachment rate can be increased, but on the other hand, it may reduce the quality of the cells. This is because there is.
ここで、タンパク質分解酵素とは、例えば、細胞の一部を分解し、細胞を基材から剥離しやすくするものである。タンパク質分解酵素としては、例えば、トリプシン、アキュターゼ、コラゲナーゼ、天然プロテアーゼ、キモトリプシン、エラスターゼ、パパイン、プロナーゼ、およびそれらの組換え体等が挙げられる。 Here, the proteolytic enzyme is, for example, one that decomposes a part of the cell and makes it easier to separate the cell from the base material. Examples of proteases include trypsin, accutase, collagenase, natural protease, chymotrypsin, elastase, papain, pronase, and recombinant products thereof.
(緩衝液)
本発明の実施形態において、緩衝液は、中性領域を保つことができれば制限なく細胞剥離液に使用できる。例えば、緩衝液としては、Tris-HCl緩衝液等のTris緩衝液、リン酸緩衝液、HEPES緩衝液、クエン酸-リン酸緩衝液、グリシルグリシン-水酸化ナトリウム緩衝液、Britton-Robinson緩衝液、およびGTA緩衝液等が挙げられる。この中でも、生体内の環境に近いリン酸緩衝液が好ましく、このリン酸緩衝液に、細胞内液と等張になるよう調整したリン酸緩衝生理食塩水(PBS)がより好適に用いられる。
(buffer)
In an embodiment of the present invention, a buffer solution can be used in the cell detachment solution without any restrictions as long as it can maintain a neutral range. For example, buffers include Tris buffers such as Tris-HCl buffers, phosphate buffers, HEPES buffers, citric acid-phosphate buffers, glycylglycine-sodium hydroxide buffers, and Britton-Robinson buffers. , and GTA buffer. Among these, a phosphate buffer solution close to the in-vivo environment is preferred, and phosphate buffered saline (PBS) adjusted to be isotonic with intracellular fluid is more preferably used as the phosphate buffer solution.
(培地)
細胞剥離液が含有してもよい培地の種類に特に制限はなく、例えば、ダルベッコ改変イーグル培地(Dulbecco’s Modified Eagles’s Medium;DMEM)、ハムF12培地(Ham’s Nutrient Mixture F12)、DMEM/F12培地、マッコイ5A培地(McCoy’s 5A medium)、イーグルMEM培地(Eagles’s Minimum Essential Medium;EMEM)、αMEM培地(alpha Modified Eagles’s Minimum Essential Medium;αMEM)、MEM培地(Minimum Essential Medium)、RPMI1640培地、イスコフ改変ダルベッコ培地(Iscove’s Modified Dulbecco’s Medium;IMDM)、MCDB131培地、ウィリアム培地E、IPL41培地、Fischer’s培地、StemSpan H3000(ステムセルテクノロジー社製)、StemSpanSFEM(ステムセルテクノロジー社製)、StemlineII(シグマアルドリッチ社製)、Endothelial Cell Growth Medium 2 Kit(プロモセル社製)、Mesenchymal Stem Cell Growth Medium 2(プロモセル社製)、MSCGM Bullet Kit(ロンザ社製)、mTeSR1或いは2培地(ステムセルテクノロジー社製)、リプロFF或いはリプロFF2(リプロセル社製)、NutriStem培地(バイオロジカルインダストリーズ社製)、およびMF-Medium間葉系幹細胞増殖培地(東洋紡株式会社製)等が挙げられる。
これらの中から、それぞれの細胞の培養に適した培地を細胞剥離液に用いるのが好ましい。
(Culture medium)
There is no particular restriction on the type of medium that the cell detachment solution may contain; for example, Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM), Ham's Nutrient Mixture F12, DMEM. /F12 medium, McCoy's 5A medium, Eagle's Minimum Essential Medium (EMEM), αMEM medium (alpha Modified Eagle's Minimum Essent) ial Medium; αMEM), MEM medium (Minimum Essential Medium ), RPMI1640 medium, Iscove's Modified Dulbecco's Medium (IMDM), MCDB131 medium, William medium E, IPL41 medium, Fischer's medium, StemSpan H3000 (manufactured by Stem Cell Technology), StemS panSFEM (manufactured by Stem Cell Technology) ), Stemline II (manufactured by Sigma-Aldrich), Endothelial
Among these, it is preferable to use a medium suitable for culturing each cell as the cell detachment solution.
(血清)
細胞剥離液が含有してもよい血清の例としては、牛胎児血清(Fetal Bovine Serum:FBS)、児牛血清、成牛血清、ウマ血清、ヒツジ血清、ヤギ血清、ブタ血清、ニワトリ血清、ウサギ血清、およびヒト血清が挙げられる。中でも、入手の容易さからFBSが簡便に用いられる。また、細胞剥離液は、未処理または未精製の血清をいずれも含まず、精製された血液由来成分または動物組織由来成分(増殖因子等)を含有する無血清培地を含んでいてもよい。
(serum)
Examples of serum that the cell detachment solution may contain include fetal bovine serum (FBS), calf serum, adult bovine serum, horse serum, sheep serum, goat serum, pig serum, chicken serum, and rabbit serum. serum, and human serum. Among them, FBS is easily used because of its easy availability. Further, the cell detachment solution may contain a serum-free medium containing purified blood-derived components or animal tissue-derived components (growth factors, etc.) without containing any untreated or unpurified serum.
(抗生物質)
細胞剥離液が含有してもよい抗生物質の例としては、ペニシリン、ストレプトマイシン、アンピシリン、カルベニシリン、テトラサイクリン、ブレオマイシン、アクチノマイシン、カナマイシン、アクチノマイシンD、およびアンホテリシンB等が挙げられる。
(Antibiotics)
Examples of antibiotics that the cell detachment solution may contain include penicillin, streptomycin, ampicillin, carbenicillin, tetracycline, bleomycin, actinomycin, kanamycin, actinomycin D, amphotericin B, and the like.
(工程2)
工程2は、細胞に対して超音波による振動を与えることによって、前記基材から前記細胞を剥離する工程である。この工程2によって、基材に接着していた細胞を効果的に剥離できるようになる。言い換えると、工程2を行わないと、高い剥離率で細胞を剥離することができない。
(Step 2)
工程2は、上記の超音波による振動を与える工程以外にも細胞剥離液への対流等の外部刺激を与える工程を含んでいても良い。細胞剥離液への対流を生じさせる方法としては、ピペッティングやポンプおよび撹拌翼を用いる方法等が挙げられる。
工程2の超音波による振動を与える時間としては特に限定はないが、細胞を効果的に剥離し、また、細胞の生存率を高める観点から、例えば1秒~1時間、好ましくは5秒~30分、さらに好ましくは10秒~15分である。
There is no particular limitation on the time for applying ultrasonic vibration in
工程2の環境温度としては特に限定はないが、細胞生存率を維持する観点から、20℃以上40℃以下が好ましく、30.0℃以上37.5℃以下であることがより好ましい。
工程2の環境温度を20~40℃とすることで、細胞剥離時の温度が培養時の温度と近くなり、細胞への温度変化による影響を少なくでき、細胞の生存率を高く保つことができるためである。
The environmental temperature in
By setting the environmental temperature in
(超音波による振動)
本発明の実施形態において超音波による振動とは、15kHz以上の周波数をもつ振動である。振動手段は、基材および細胞に超音波による振動を与えることができる手段であれば、特に制限なく用いることができる。一例として、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電素子を含む超音波振動子を細胞が培養された基材に接触させ、超音波振動部材に任意の周波数および電圧等を入力することで、基材および細胞に超音波振動を与えることができる。
この際、超音波振動子としては、ランジュバン型振動子や、圧電素子をガラス板や金属板等に接着剤等で張り付けた平板上の振動子等が好適に用いられる。なお、超音波振動子と基材との間には、水等の液体やグリセロール等のゲル状物質を介在させてもよい。これら液体あるいはゲル状物質の層が形成されることにより、超音波振動子と基材との間に空気層が生じることを防ぐことができる。
(Vibration caused by ultrasonic waves)
In the embodiment of the present invention, ultrasonic vibrations are vibrations with a frequency of 15 kHz or more. The vibration means can be used without particular limitation as long as it is capable of applying ultrasonic vibration to the substrate and cells. As an example, by bringing an ultrasonic vibrator containing a piezoelectric element such as lead zirconate titanate (PZT) into contact with a substrate on which cells are cultured, and inputting an arbitrary frequency, voltage, etc. to the ultrasonic vibrating member, Ultrasonic vibrations can be applied to the substrate and cells.
In this case, as the ultrasonic vibrator, a Langevin type vibrator, a flat plate vibrator in which a piezoelectric element is attached to a glass plate, a metal plate, etc. with an adhesive, etc. are preferably used. Note that a liquid such as water or a gel-like substance such as glycerol may be interposed between the ultrasonic transducer and the base material. By forming a layer of these liquid or gel-like substances, it is possible to prevent an air layer from forming between the ultrasonic transducer and the base material.
(工程3)
工程3は、基材から剥離した細胞について、単一化された細胞を得る工程である。
単一化された細胞を得るための処理(以下、単一細胞化処理ともいう)としては、酵素処理による細胞の解離を含まない限り特に制限されないが、細胞塊を含む細胞懸濁液をメッシュフィルターに通す方法が好ましく挙げられる。また、単一細胞化処理は、血清を含有する細胞懸濁液で行われることがより好ましく挙げられ、例えば、血清を含有する細胞懸濁液(金属イオンキレート剤も含まれている)をメッシュフィルターに通す方法は特に好ましい形態である。また、単一細胞化処理が上記工程2で剥離した細胞を含む細胞懸濁液中の金属イオンキレート剤の濃度を1.0mM以上となるように調整した後、細胞にシェアフォースを与えることによって行われることでも良い。例えば、基材から剥離された細胞塊を含む細胞懸濁液に、高濃度の金属イオンキレート剤を添加することで単一細胞化処理を行っても良い。
(Step 3)
Step 3 is a step of obtaining unified cells from the cells detached from the base material.
The treatment for obtaining single cells (hereinafter also referred to as single cell treatment) is not particularly limited as long as it does not include dissociation of cells by enzyme treatment, but it is possible to A preferred method is to pass it through a filter. In addition, it is more preferable that the single cell treatment is carried out with a cell suspension containing serum. For example, a cell suspension containing serum (which also contains a metal ion chelating agent) is The method of passing through a filter is a particularly preferred method. In addition, after adjusting the concentration of the metal ion chelating agent in the cell suspension containing the cells detached in
以下、各処理について詳細に説明する。
(単一細胞化処理)
ここで、単一化された細胞とは、複数の細胞同士で凝集していなく、1個の細胞(シングルセルとも呼ばれる)の状態で存在する細胞を意味する。単一細胞化処理とは、細胞塊あるいは細胞会合体等の複数の細胞から構成される細胞群を、個々の細胞に解離させる処理のことである。
Each process will be explained in detail below.
(Single cell processing)
Here, the term "unified cell" refers to a cell that exists as a single cell (also referred to as a single cell) without aggregation among a plurality of cells. A single cell treatment is a treatment in which a cell group consisting of a plurality of cells, such as a cell cluster or a cell aggregate, is dissociated into individual cells.
(細胞懸濁液をメッシュフィルターに通す単一細胞化処理)
工程3における単一細胞化処理の一例は、細胞懸濁液をメッシュフィルターに通すことによって行われる。
(Single cell processing in which cell suspension is passed through a mesh filter)
An example of the single cell treatment in step 3 is performed by passing the cell suspension through a mesh filter.
例えば、単一細胞化処理は、金属イオンキレート剤を含有する細胞剥離液を用い、超音波振動を用いてマイルドに細胞を基材から剥離した後、基材から剥離した細胞塊を含む細胞懸濁液をメッシュフィルターに通すことによって行われる。これにより、細胞塊が高い生存率を維持しながら個々の細胞に解離され、単一の細胞を調製できる。 For example, in the single-cell treatment, cells are mildly detached from a substrate using ultrasonic vibration using a cell detachment solution containing a metal ion chelating agent, and then a cell suspension containing the cell cluster detached from the substrate is used. This is done by passing the suspension through a mesh filter. Thereby, the cell mass is dissociated into individual cells while maintaining a high survival rate, and a single cell can be prepared.
ここで使用されるメッシュフィルターとしては、滅菌可能なものであれば特に限定されず、例えば、ナイロンメッシュや、ステンレス等の金属からなる金属製メッシュ等が挙げられる。メッシュの孔径は、細胞塊を単一細胞にすることのできるサイズであればよく、細胞の種類にもよるが、細胞の大きさや細胞間の結合性に応じて、適宜、フィルターサイズを選択することができる。 The mesh filter used here is not particularly limited as long as it can be sterilized, and examples thereof include nylon mesh and metal mesh made of metal such as stainless steel. The pore size of the mesh should be any size that can convert cell clusters into single cells, and it depends on the type of cells, but the filter size should be selected appropriately depending on the size of the cells and the connectivity between cells. be able to.
メッシュフィルターにおけるメッシュの形、すなわち細胞が通過する孔部の形は、単一細胞が通過できる形であれば特に限定されない。従って、メッシュフィルターのメッシュサイズの規定はメッシュの形に応じて異なる。例えばメッシュの形が、正方形である場合、メッシュサイズは一辺の長さや対角線で規定できる。メッシュの形が長方形である場合、メッシュサイズは長辺、短辺、対角線、もしくはこれらの平均長で規定できる。メッシュの形が楕円である場合、メッシュサイズは長径、短径、もしくはこれらの平均長で規定できる。メッシュの形が円である場合、メッシュサイズは孔径(直径)で規定できる。メッシュサイズは、顕微鏡による観察によって測定することができる。
例えば、ナイロンメッシュの孔径としては、10μm以上100μm以下、好ましくは20μm以上70μm以下、特に好ましくは20μm以上40μm以下が挙げられる。特に、20μm以上40μm以下の孔径を有するメッシュフィルターを用いることで、適切なシェアフォースを細胞塊に与えることができ、後述する実施例で示すように、細胞の単一化と高い生存率とを両立することができる。
The shape of the mesh in the mesh filter, that is, the shape of the pores through which cells pass, is not particularly limited as long as a single cell can pass therethrough. Therefore, the definition of the mesh size of the mesh filter differs depending on the shape of the mesh. For example, if the mesh shape is a square, the mesh size can be defined by the length of one side or the diagonal. When the shape of the mesh is rectangular, the mesh size can be defined by the long sides, short sides, diagonals, or the average length of these. When the shape of the mesh is an ellipse, the mesh size can be defined by the major axis, the minor axis, or the average length thereof. When the mesh shape is circular, the mesh size can be defined by the pore size (diameter). Mesh size can be measured by microscopic observation.
For example, the pore diameter of the nylon mesh is 10 μm or more and 100 μm or less, preferably 20 μm or more and 70 μm or less, particularly preferably 20 μm or more and 40 μm or less. In particular, by using a mesh filter with a pore size of 20 μm or more and 40 μm or less, it is possible to apply an appropriate shear force to the cell mass, and as shown in the examples below, cell unification and high survival rate can be achieved. Can be compatible.
細胞懸濁液をメッシュフィルターに通す方法としては、細胞懸濁液を培養ディッシュから回収し、分注器を用いてメッシュフィルターを通過させる方法が挙げられる。金属イオンキレート剤を含む、あるいは金属イオンキレート剤と血清とを含む細胞懸濁液をメッシュフィルターに通すことで、細胞塊はメッシュフィルターを通過する際に解離させられ、細胞単一化が達成される。得られた細胞懸濁液は、細胞が十分に単一化されており、その後の細胞計測のプロセスにおいて好適な状態とすることができる。また、得られた単一化された細胞を含む細胞懸濁液は、適当な培養基材に再び播種し、得られた細胞を効果的に維持ならびに増殖させることが可能になる。 Examples of methods for passing the cell suspension through a mesh filter include collecting the cell suspension from a culture dish and passing it through a mesh filter using a dispenser. By passing a cell suspension containing a metal ion chelating agent or containing a metal ion chelating agent and serum through a mesh filter, cell clusters are dissociated as they pass through the mesh filter, and cell unification is achieved. Ru. The cells in the obtained cell suspension are sufficiently unified and can be in a suitable state for the subsequent cell measurement process. Furthermore, the cell suspension containing the obtained single cells can be seeded again on a suitable culture substrate, thereby making it possible to effectively maintain and proliferate the obtained cells.
細胞懸濁液をメッシュフィルターに通す回数は、少なくとも1回以上であれば特に制限されないが、細胞へのダメージが生じない範囲で、繰り返すことが可能である。また、メッシュフィルターのサイズを組み合わせて実施することも可能である。例えば、最初に細胞懸濁液を40μmのメッシュフィルターに通した後に、20μmのメッシュフィルターに通すことも効果的である。 The number of times the cell suspension is passed through the mesh filter is not particularly limited as long as it is at least once, but it can be repeated as long as no damage to the cells occurs. It is also possible to combine mesh filter sizes. For example, it is also effective to first pass the cell suspension through a 40 μm mesh filter and then through a 20 μm mesh filter.
(血清を含有する細胞懸濁液をメッシュフィルターに通す方法)
工程3における単一細胞化処理の一例は、血清を含有する細胞懸濁液をメッシュフィルターに通すことによって行われる。
(Method of passing a cell suspension containing serum through a mesh filter)
An example of the single cell treatment in step 3 is performed by passing the serum-containing cell suspension through a mesh filter.
金属イオンキレート剤を含有する細胞剥離液を用い、超音波振動を用いてマイルドに細胞を基材から剥離した後、細胞剥離液に血清を加える。このようにして得られた、細胞塊とともに血清を含有する細胞懸濁液をメッシュフィルターに通すことにより、細胞塊が高い生存率を維持しながら解離され、単一化された細胞を調製できる。細胞懸濁液中の血清の最終濃度は、0.1%以上90%以下とすることができ、溶液の取り扱いや血清のコストの観点から、好ましくは1%以上20%以下である。例えば、一般的な細胞培養培地では、10%の血清を含むことが多いが、上記の細胞剥離液に血清を加える際、細胞剥離液に対して、等量の血清を含む細胞培養培地を加えることで、細胞懸濁液の血清の最終濃度は5%となる。適度な濃度の血清は、細胞の生存率向上に寄与できる。 Using a cell detachment solution containing a metal ion chelating agent, cells are gently detached from the substrate using ultrasonic vibration, and then serum is added to the cell detachment solution. By passing the thus obtained cell suspension containing cell aggregates and serum through a mesh filter, the cell aggregates are dissociated while maintaining a high survival rate, and single cells can be prepared. The final concentration of serum in the cell suspension can be 0.1% or more and 90% or less, and is preferably 1% or more and 20% or less from the viewpoint of solution handling and serum cost. For example, a general cell culture medium often contains 10% serum, but when adding serum to the above cell detachment solution, add a cell culture medium containing an equal amount of serum to the cell detachment solution. This results in a final concentration of serum in the cell suspension of 5%. Serum at an appropriate concentration can contribute to improving cell survival rate.
ここで使用される血清としては、細胞培養で用いることのできる血清由来のタンパク質を含むものであれば特に限定されず、血清そのものやその主成分であるアルブミン等が挙げられる。血清の例としては、FBSやウマ血清、ヤギ血清、ヒト血清等が挙げられる。
入手の容易さからFBSが簡便に用いられる。後述する実施例で示されるように、血清の使用は、細胞の単一化と高い生存率に対して有効である。
The serum used here is not particularly limited as long as it contains serum-derived proteins that can be used in cell culture, and examples include serum itself and albumin, which is its main component. Examples of serum include FBS, horse serum, goat serum, and human serum.
FBS is easily used because it is easily available. As shown in the Examples below, the use of serum is effective for cell unification and high survival rate.
(単一細胞化処理が1.0mM以上の濃度の金属イオンキレート剤を用いて行われる単一細胞化処理)
工程3における単一細胞化処理の一例は、上記工程2で剥離した細胞を含む細胞懸濁液中の金属イオンキレート剤の濃度を1.0mM以上となるように調整した後、前記細胞にシェアフォースを与えることによって行われる。
(Single cellization treatment performed using a metal ion chelating agent at a concentration of 1.0 mM or more)
An example of the single cell treatment in Step 3 is to adjust the concentration of the metal ion chelating agent in the cell suspension containing the cells detached in
金属イオンキレート剤を含有する細胞剥離液を用い、超音波振動を用いてマイルドに細胞を基材から剥離した後、基材から剥離された細胞を含有する細胞懸濁液に1.0mM以上の濃度となるように金属イオンキレート剤を加える。 Using a cell detachment solution containing a metal ion chelating agent, cells are gently detached from the substrate using ultrasonic vibration, and then 1.0 mM or more is added to the cell suspension containing the cells detached from the substrate. Add metal ion chelating agent to the desired concentration.
工程2の後に細胞懸濁液に加える金属イオンキレート剤は、細胞間の結合を解離させる作用があるものであれば制限されないが、例えば、エチレンジアミン四酢酸が挙げられる。キレート剤としてエチレンジアミン四酢酸を用いた場合、細胞懸濁液のpHは7.0以上8.0以下であることが好ましい。これは生存率を高く保つことができる中性領域の中でも高めのpHであることにより、エチレンジアミン四酢酸のキレート能を高めることができ、細胞の解離をより促進することが可能であるためである。
The metal ion chelating agent added to the cell suspension after
細胞懸濁液中のキレート剤の含有量としては1.0mM以上5.0mM以下であることが好ましい。この範囲であることにより、キレート効果を確実に得ることができ、過剰なキレート剤の存在による活性低下も抑えることができる。 The content of the chelating agent in the cell suspension is preferably 1.0 mM or more and 5.0 mM or less. By being within this range, a chelating effect can be reliably obtained, and a decrease in activity due to the presence of an excessive chelating agent can be suppressed.
また本単一細胞化処理は、細胞剥離液に金属イオンキレート剤の濃度を1.0mM以上に調整する操作に加えて、細胞剥離液に対流等を生じさせることにより細胞にシェアフォースを与える操作を含む。 In addition, this single cellization treatment involves adjusting the concentration of a metal ion chelating agent in the cell detachment solution to 1.0 mM or more, as well as applying shear force to the cells by creating convection in the cell detachment solution. including.
細胞剥離液に対流を生じさせる方法としては、ピペッティングやポンプ、撹拌翼を用いる等が挙げられる。細胞に対するシェアフォースは、例えば、細胞懸濁液を細管に通すことによって与えられる。細胞懸濁液を通すための細管としては、例えばピペットチップを用いることができる。細胞にシェアフォースを与える操作により、細胞塊の単一細胞への解離を促進することが可能になり、金属イオンキレート剤の細胞への影響を少なくすることができる。細胞塊からの細胞の単一化をより促進させるために、1.0mM以上の濃度の金属イオンキレート剤を用いた単一細胞化処理の後に、さらに細胞懸濁液をフィルターメッシュに通過させても良い。細管の内径、あるいはピペットチップの内径(最も小さい部分)は、細胞への適度なシェアフォース、生存率維持、および細胞懸濁液の通水性の観点から、0.1mm以上5mm以下であることが好ましく、0.15mm以上2mm以下であることがより好ましい。 Examples of methods for causing convection in the cell detachment solution include pipetting, using a pump, and using a stirring blade. Shear force on the cells is applied, for example, by passing the cell suspension through a tubule. For example, a pipette tip can be used as a thin tube for passing the cell suspension. By applying shear force to the cells, it is possible to promote dissociation of cell clusters into single cells, and the influence of the metal ion chelating agent on the cells can be reduced. In order to further promote the singleization of cells from cell clusters, after the single cell treatment using a metal ion chelating agent at a concentration of 1.0 mM or more, the cell suspension was further passed through a filter mesh. Also good. The inner diameter of the tubule or the inner diameter of the pipette tip (the smallest part) should be 0.1 mm or more and 5 mm or less from the viewpoint of applying an appropriate shear force to the cells, maintaining survival rate, and water permeability of the cell suspension. It is preferably 0.15 mm or more and 2 mm or less.
(本発明の実施形態に係る細胞の回収方法の流れ)
図1に、本発明の実施形態に係る細胞の回収方法の流れの例を示す。例えば、上記工程1は、培養容器に細胞剥離液を添加する工程S10、および細胞と細胞剥離液とが接触した状態で所定時間インキュベートさせて維持する工程S20を含む。また、例えば、上記工程2は、基材から細胞を剥離するために超音波による振動を与える工程S30を含み、さらに基材から剥離した細胞を含む細胞懸濁液を回収する工程S40を含んでいても良い。また、例えば、上記工程3は、単一細胞化処理を行う工程S50を含む。本発明の実施形態に係る細胞の回収方法の流れには、細胞の状態を観察する工程がさらに含まれていても良い。ここで、「インキュベートする」とは、温度を調整する工程、湿度を調整する工程、及び空気組成を調整する工程の少なくともいずれかを含む工程を行うことを指す。温度を調整する工程とは、例えば、細胞培養容器の周辺が37℃前後であるようにヒータを制御する工程である。湿度を調整する工程とは、例えば、培地が乾燥しないように加湿バットを設置することで湿度を90%以上に調整する工程である。空気組成を調整する工程とは、例えば、培地の酸化を防ぐためにCO2分圧が5%前後になるようCO2を供給する工程である。
(Flow of the cell collection method according to the embodiment of the present invention)
FIG. 1 shows an example of the flow of a cell collection method according to an embodiment of the present invention. For example, step 1 includes a step S10 of adding a cell detachment solution to the culture container, and a step S20 of incubating and maintaining the contact between the cells and the cell detachment solution for a predetermined period of time. Further, for example, the
(細胞回収装置の構成)
本発明の実施形態に係る細胞回収装置は、基材の上で培養された細胞を回収する細胞回収装置であって、培地交換部と、超音波照射部と、単一化細胞取得部とを有する。上記交換部は、前記細胞が接着している前記基材に、金属イオンキレート剤を含む細胞剥離液を添加して前記細胞と前記細胞剥離液とを接触させるように構成されている。また、上記超音波照射部は前記基材および前記細胞に対して超音波による振動を与えるように構成されている。また、上記単一化細胞取得部は、前記基材から剥離した前記細胞について、単一化された前記細胞を取得するように構成されている。
(Configuration of cell collection device)
A cell recovery device according to an embodiment of the present invention is a cell recovery device that recovers cells cultured on a substrate, and includes a culture medium exchange section, an ultrasonic irradiation section, and a single cell acquisition section. have The exchange unit is configured to add a cell detachment solution containing a metal ion chelating agent to the base material to which the cells are attached, and to bring the cells into contact with the cell detachment solution. Further, the ultrasonic irradiation unit is configured to apply ultrasonic vibration to the base material and the cells. Further, the unified cell acquisition unit is configured to acquire the unified cells from the cells peeled from the base material.
本発明の実施形態に係る細胞回収装置2の構成について、図2に示す概念図を用いて説明する。
培養基材移動制御部40は、培養基材44を保持ならびに移動させるユニットである。
培養基材移動制御部40は、細胞の基材からの剥離を行う環境の温度や湿度を制御する保温器を備えていても良く、そのような保温器としては、37℃に保温できる加温ユニットや加湿ユニットが例示される。培養基材44の移動のために、例えば、XYZ電動ステージが用いられる。培養基材移動制御部40は、培養基材44を、位置P4、位置P5、および位置P6の間で水平移動させる。位置P4では、培養基材44内で培養された細胞の画像を取得することができる。位置P5では、培養基材44内に対して、超音波照射部1Sによる超音波の照射が行われる。また、位置P6では、ピペッティング部45により培養基材44内の溶液が回収、あるいは各種の溶液が培養基材44に添加される。
The configuration of the
The culture substrate
The culture substrate
超音波を用いた細胞剥離のプロセスの例でさらに説明する。
培養基材44で細胞を培養し、細胞を剥離したいタイミングとなった際、培養基材44を位置P6に配置する。適宜、培養基材移動制御部40を用いて、培養基材44を位置P4に配置して、細胞観察部43で細胞の様子を観察することができる。位置P6に配置された培養基材44には、細胞が接着している。
This will be further explained using an example of the process of cell detachment using ultrasound.
Cells are cultured on the
まず、培地を除去して細胞剥離液に交換する必要がある。そのため、位置P6で、ピペッティング部45により培養基材44内の培地を回収する。回収した培地は、位置P9において、廃液回収部47に捨てられる。各種の培地は、洗浄用培地50、培養用培地51、細胞剥離液52にストックされており、液体輸送制御部53により、ピペッティング部45に輸送される。ピペッティング部45は上下方向に動くことで、培養基材44へアクセスすることが可能である。適宜、細胞回収装置2は培養基材44のフタの開閉システムを有していても良い。
First, it is necessary to remove the medium and replace it with cell detachment solution. Therefore, at position P6, the
培地を除去した後、適宜、培養基材44に接着している細胞を洗浄することもできる。
液体輸送制御部53により、洗浄用培地50をピペッティング部45に輸送し、位置P6で、ピペッティング部45により培養基材44内に洗浄用培地50を添加する。上記の培地除去方法と同様にして洗浄用培地50を除去した後、液体輸送制御部53により細胞剥離液52をピペッティング部45に輸送する。続いて、位置P6で、ピペッティング部45により培養基材44内に細胞剥離液52を添加する。
After removing the medium, cells adhering to the
The liquid
次に、培養基材移動制御部40は、培養基材44を位置P5に移動させる。ここで、培養基材44は、超音波照射部1Sにセットされる。超音波照射部1Sとしては従来公知の構成を使用できる。超音波照射部1Sを含む構成としては、超音波照射部1Sを有する超音波剥離ユニット54と、その超音波剥離ユニット54に任意の周波数および電圧等を入力するためのファンクションジェネレーター42およびアンプ41とを組み合わせた形態が例示される。
Next, the culture substrate
培養基材44に超音波照射部1Sから超音波を照射し、培養基材44に接着している細胞を剥離させる。培養基材44から剥離した細胞は、細胞塊を含んでいるため、次に、単一細胞化処理を行う。
The
まず、培養基材移動制御部40は、培養基材44を、位置P6に移動させる。位置P6で、ピペッティング部45により培養基材44内の、培養基材44から剥離した細胞を含む細胞懸濁液を回収する。回収した細胞懸濁液は、位置P10において、メッシュフィルターF2に通過させて、剥離細胞回収部48、例えば、位置P7に設置した新しい細胞培養基材に播種する。あるいは、位置P10において、メッシュフィルターF2に細胞懸濁液を通過させて、剥離細胞回収部48であるチューブ49に回収する。回収された細胞は、単一化されており、その後の細胞培養や細胞計測等のアッセイに用いられる。
First, the culture substrate
細胞回収装置2は、培養基材44内で培養された細胞の画像を取得する細胞観察部43を有していても良く、細胞剥離の状態や、細胞の回収状態を確認することができる。
The
細胞回収装置2は、上記の細胞剥離プロセスを制御する制御部を有していても良い。制御部は、細胞回収装置2内の各部を動作制御するための手段である。例えば、制御部は、CPU等の演算処理部、RAM等のメモリ、およびハードディスクドライブ等の記憶部を有するコンピュータにより構成されていても良い。制御部は操作部を含んでいても良い。
操作部は、表示部および入力部等を有していてもよい。表示部は、制御部から出力される画像データや、細胞回収装置2の動作に関わる種々の情報を表示できる。表示部には、例えば、液晶ディスプレイが用いられる。入力部は、ユーザからの種々の指示入力を受け付ける。入力部には、例えば、キーボードやマウスが用いられる。表示部の機能および入力部の機能の双方が、タッチパネルディスプレイ等の単一のユニットであってもよい。
The
The operation unit may include a display unit, an input unit, and the like. The display unit can display image data output from the control unit and various information related to the operation of the
以下、実施例および比較例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、以下に記載する実施例および比較例は本発明を何ら限定するものではない。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using Examples and Comparative Examples, but the Examples and Comparative Examples described below do not limit the present invention in any way.
<細胞剥離液1の調製例>
2価の陽イオンを含まないリン酸緩衝生理食塩水(PBS(-)、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)に、親水性ポリマーを1.0質量%、エチレンジアミン四酢酸を0.5mmol/Lの濃度となるように加え、完全に溶解させた。親水性ポリマーとしては、GPCにより測定されるピーク分子量Mpが2030であるPEG2000(キシダ化学製)を用いた。さらに、塩酸および水酸化ナトリウムを用いてpHを7.4に調整し、これを細胞剥離液1として用いた。細胞剥離液1の粘度は1.22mPa・sであった。
<Preparation example of cell detachment solution 1>
Add 1.0% by mass of a hydrophilic polymer and 0.5 mmol/L of ethylenediaminetetraacetic acid to phosphate buffered saline (PBS(-), manufactured by Thermo Fisher Scientific) that does not contain divalent cations. It was added to the desired concentration and completely dissolved. As the hydrophilic polymer, PEG2000 (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) having a peak molecular weight Mp of 2030 measured by GPC was used. Furthermore, the pH was adjusted to 7.4 using hydrochloric acid and sodium hydroxide, and this was used as cell detachment solution 1. The viscosity of cell detachment solution 1 was 1.22 mPa·s.
<細胞剥離液2の調製例>
2価の陽イオンを含まないリン酸緩衝生理食塩水(PBS(-)、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)に、親水性ポリマーを1.0質量%、エチレンジアミン四酢酸を0.1mmol/Lの濃度となるように加え、完全に溶解させた。親水性ポリマーとしては、GPCにより測定されるピーク分子量Mpが3700であるPEG4000(キシダ化学製)を用いた。さらに、塩酸および水酸化ナトリウムを用いてpHを7.4に調整し、これを細胞剥離液2として用いた。細胞剥離液2の粘度は1.23mPa・sであった。
<Preparation example of
Add 1.0% by mass of a hydrophilic polymer and 0.1 mmol/L of ethylenediaminetetraacetic acid to phosphate buffered saline (PBS(-), manufactured by Thermo Fisher Scientific) that does not contain divalent cations. It was added to the desired concentration and completely dissolved. As the hydrophilic polymer, PEG4000 (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) having a peak molecular weight Mp of 3700 as measured by GPC was used. Furthermore, the pH was adjusted to 7.4 using hydrochloric acid and sodium hydroxide, and this was used as
[実施例1]
(基材上での細胞の培養)
hMSC(Human Mesenchymal Stem Cells)細胞をΦ60ポリスチレンディッシュ(コーニング社製)に4000cells/cm2の密度で播種し、37℃、CO2濃度5%の環境下で培養した。培地はMSCGM Bullet Kit(ロンザ社製)を用いた。培養96時間後に培地交換を行ない、その後168時間まで培養を行なった。位相差顕微鏡で細胞の様子を観察し、細胞接着ならびに増殖を確認した。ディッシュの細胞占有面積率は8割程度であった。
[Example 1]
(Culture of cells on substrate)
hMSC (Human Mesenchymal Stem Cells) cells were seeded in a Φ60 polystyrene dish (manufactured by Corning) at a density of 4000 cells/cm 2 and cultured at 37° C. in an environment with a CO 2 concentration of 5%. The medium used was MSCGM Bullet Kit (manufactured by Lonza). After 96 hours of culture, the medium was replaced, and then culture was continued for 168 hours. Cells were observed using a phase contrast microscope to confirm cell adhesion and proliferation. The cell occupation area ratio of the dish was about 80%.
(細胞の基材からの剥離)
ディッシュ内の培地を除去し、PBS(-)で細胞を洗浄後、上記細胞剥離液1に10分間浸漬させた。その後、超音波剥離装置にディッシュをセットし、環境温度37℃において3分間スイープ振動(周波数22-27kHz、スイープ周期1s、電圧100V)を与えて、細胞を基材から剥離させた。
(Detachment of cells from base material)
The medium in the dish was removed, the cells were washed with PBS(-), and then immersed in the above cell detachment solution 1 for 10 minutes. Thereafter, the dish was set in an ultrasonic peeling device, and a sweep vibration (frequency 22-27 kHz, sweep period 1 s, voltage 100 V) was applied for 3 minutes at an environmental temperature of 37° C. to peel the cells from the substrate.
(単一細胞化処理)
細胞剥離液1中に細胞塊が懸濁した状態の細胞懸濁液をピペッターで吸引し、予め15mLチューブにセットしておいたメッシュフィルター(メッシュサイズ20μm)にピペットの先を軽く押しつけながら、細胞懸濁液をメッシュフィルターに通した。その後、フィルターを通過した細胞懸濁液を回収した。
(Single cell processing)
Aspirate the cell suspension in which cell clumps are suspended in cell detachment solution 1 with a pipettor, and gently press the tip of the pipette against a mesh filter (mesh size 20 μm) that has been set in a 15 mL tube in advance. The suspension was passed through a mesh filter. Thereafter, the cell suspension that had passed through the filter was collected.
得られた細胞懸濁液を血球計算盤に入れ、顕微鏡で4視野(1視野は1mm2)を観察したところ、細胞塊は見られなかった。血球計算盤を用いて細胞数の測定およびトリパンブルー染色による生死判別法を用いて細胞の生存率を算出した結果、細胞の生存率は80%であった。よってメッシュフィルターを用いた単一細胞化処理が可能であった。 When the obtained cell suspension was placed in a hemocytometer and four fields of view (one field of view was 1 mm 2 ) were observed under a microscope, no cell clusters were observed. As a result of calculating the cell viability using a hemocytometer to measure the number of cells and a live/dead determination method using trypan blue staining, the cell viability was 80%. Therefore, single cell processing using a mesh filter was possible.
(比較例1)
実施例1と同様に、超音波振動を与えることで細胞をディッシュから剥離させた。細胞剥離液1中に細胞塊が懸濁した状態の細胞懸濁液を血球計算盤に入れ、顕微鏡で4視野を観察したところ、細胞塊が多数みられた。また、実施例1と同様にして細胞の生存率を算出した結果、細胞の生存率は79%であった。単一細胞化処理を行わない場合では、単一化された細胞が得られなかった。そのため、細胞数の計測が困難であった。
(Comparative example 1)
As in Example 1, cells were detached from the dish by applying ultrasonic vibration. A cell suspension in which cell aggregates were suspended in cell detachment solution 1 was placed in a hemocytometer, and when four fields of view were observed under a microscope, many cell aggregates were observed. Furthermore, as a result of calculating the cell survival rate in the same manner as in Example 1, the cell survival rate was 79%. When no single cellization treatment was performed, no single cells were obtained. Therefore, it was difficult to measure the number of cells.
(実施例2)
実施例1と同様に、超音波振動を与えることで細胞を剥離させた。続いて、単一細胞化処理を行う前に、細胞剥離液1中に細胞塊が懸濁した状態の細胞懸濁液に血清(10%の血清を含む溶液、すなわちMSCGM Bullet Kit)を添加した。ここで細胞懸濁液中の血清の最終濃度は5%となった。次に、細胞懸濁液をピペッターで吸引し、予め15mLチューブにセットしておいたメッシュフィルター(メッシュサイズ20μm)にピペットの先を軽く押しつけながら、細胞懸濁液をメッシュフィルターに通した。その後、メッシュフィルターを通過した細胞懸濁液を回収した。
(Example 2)
As in Example 1, cells were detached by applying ultrasonic vibration. Subsequently, before performing the single cell treatment, serum (a solution containing 10% serum, i.e., MSCGM Bullet Kit) was added to the cell suspension in which the cell aggregates were suspended in cell detachment solution 1. . The final concentration of serum in the cell suspension was now 5%. Next, the cell suspension was aspirated with a pipetter, and the cell suspension was passed through the mesh filter (mesh size 20 μm), which had been set in a 15 mL tube while lightly pressing the tip of the pipette. Thereafter, the cell suspension that had passed through the mesh filter was collected.
得られた細胞懸濁液を血球計算盤に入れ、顕微鏡で4視野を観察したところ、細胞塊は見られなかった。血球計算盤を用いて細胞数の測定およびトリパンブルー染色による生死判別法を用いて細胞の生存率を算出した結果、細胞の生存率は90%であった。よってメッシュフィルターによる細胞の単一化が可能であった。単一細胞化処理において、血清の添加により、細胞の生存率を向上させることが可能であった。 When the obtained cell suspension was placed in a hemocytometer and four fields of view were observed under a microscope, no cell clusters were observed. As a result of calculating the cell viability using a hemocytometer to measure the number of cells and a live/dead determination method using trypan blue staining, the cell viability was 90%. Therefore, it was possible to unify cells using a mesh filter. In the single cell treatment, it was possible to improve cell survival rate by adding serum.
(実施例3)
実施例2において、メッシュフィルターのメッシュサイズを10μmとした以外は、実施例2と同様にして細胞の剥離および単一細胞化処理を行なった。得られた細胞懸濁液を血球計算盤に入れ、顕微鏡で4視野を観察したところ、細胞塊は見られなかった。また、実施例2と同様にして細胞の生存率を算出した結果、細胞の生存率は83%であった。よってメッシュフィルターによる細胞の単一化が可能であった。
(Example 3)
In Example 2, cell detachment and single cell treatment were performed in the same manner as in Example 2, except that the mesh size of the mesh filter was 10 μm. When the obtained cell suspension was placed in a hemocytometer and four fields of view were observed under a microscope, no cell clusters were observed. Furthermore, as a result of calculating the cell survival rate in the same manner as in Example 2, the cell survival rate was 83%. Therefore, it was possible to unify cells using a mesh filter.
(実施例4)
実施例2において、メッシュフィルターのメッシュサイズを30μmとした以外は、実施例2と同様にして細胞の剥離および単一細胞化処理を行なった。得られた細胞懸濁液を血球計算盤に入れ、顕微鏡で4視野を観察したところ、細胞塊は見られなかった。また、実施例2と同様にして細胞の生存率を算出した結果、細胞の生存率は93%であった。よってメッシュフィルターによる細胞の単一化が可能であった。
(Example 4)
In Example 2, cell detachment and single cell treatment were performed in the same manner as in Example 2, except that the mesh size of the mesh filter was 30 μm. When the obtained cell suspension was placed in a hemocytometer and four fields of view were observed under a microscope, no cell clusters were observed. Furthermore, as a result of calculating the cell survival rate in the same manner as in Example 2, the cell survival rate was 93%. Therefore, it was possible to unify cells using a mesh filter.
(実施例5)
実施例2において、メッシュフィルターのメッシュサイズを40μmとした以外は、実施例2と同様にして細胞の剥離および単一細胞化処理を行なった。得られた細胞懸濁液を血球計算盤に入れ、顕微鏡で4視野を観察したところ、細胞塊は見られなかった。また、実施例2と同様にして細胞の生存率を算出した結果、細胞の生存率は94%であった。よってメッシュフィルターによる細胞の単一化が可能であった。
(Example 5)
In Example 2, cell detachment and single cell treatment were performed in the same manner as in Example 2, except that the mesh size of the mesh filter was 40 μm. When the obtained cell suspension was placed in a hemocytometer and four fields of view were observed under a microscope, no cell clusters were observed. Furthermore, as a result of calculating the cell survival rate in the same manner as in Example 2, the cell survival rate was 94%. Therefore, it was possible to unify cells using a mesh filter.
(実施例6)
実施例2において、メッシュフィルターのメッシュサイズを50μmとした以外は、実施例2と同様にして細胞の剥離および単一細胞化処理を行なった。得られた細胞懸濁液を血球計算盤に入れ、顕微鏡で4視野を観察したところ、単一化された細胞が一部見られ、また、直径50μm以上の細胞塊が見られた。また、実施例2と同様にして細胞の生存率を算出した結果、細胞の生存率は92%であった。
(Example 6)
In Example 2, cell detachment and single cell treatment were performed in the same manner as in Example 2, except that the mesh size of the mesh filter was 50 μm. When the obtained cell suspension was placed in a hemocytometer and four fields of view were observed under a microscope, some single cells and cell clusters with a diameter of 50 μm or more were observed. Furthermore, as a result of calculating the cell survival rate in the same manner as in Example 2, the cell survival rate was 92%.
(実施例7)
実施例2において、メッシュフィルターのメッシュサイズを70μmとした以外は、実施例1と同様にして細胞の剥離および単一細胞化処理を行なった。得られた細胞懸濁液を血球計算盤に入れ、顕微鏡で4視野を観察したところ、単一化された細胞が一部見られ、また、直径50μm以上の細胞塊が見られた。また、実施例2と同様にして細胞の生存率を算出した結果、細胞の生存率は90%であった。
(Example 7)
In Example 2, cell detachment and single cell treatment were performed in the same manner as in Example 1, except that the mesh size of the mesh filter was 70 μm. When the obtained cell suspension was placed in a hemocytometer and four fields of view were observed under a microscope, some single cells and cell clusters with a diameter of 50 μm or more were observed. Furthermore, as a result of calculating the cell survival rate in the same manner as in Example 2, the cell survival rate was 90%.
(比較例2)
実施例2と同様に、超音波振動を与えることで細胞をディッシュから剥離させた。その後、細胞剥離液1中に細胞塊が懸濁した状態の細胞懸濁液に血清を添加して回収した。その後、細胞懸濁液をメッシュフィルターに通す操作を行わず、細胞懸濁液を血球計算盤に入れ、顕微鏡で4視野を観察したところ、細胞塊が多数みられた。よって細胞の単一化ができなかった。また、実施例2と同様にして細胞の生存率を算出した結果、細胞の生存率は92%であった。
(Comparative example 2)
As in Example 2, cells were detached from the dish by applying ultrasonic vibration. Thereafter, serum was added to the cell suspension in which the cell aggregates were suspended in cell detachment solution 1, and the cells were collected. Thereafter, the cell suspension was placed in a hemocytometer without passing it through a mesh filter, and when four fields of view were observed under a microscope, many cell clumps were observed. Therefore, cells could not be unified. Furthermore, as a result of calculating the cell survival rate in the same manner as in Example 2, the cell survival rate was 92%.
(実施例8)
実施例2~4、6の単一細胞化処理後、および比較例2のディッシュからの細胞の剥離後に得られた細胞懸濁液をそれぞれ新しい基材(コーニングディッシュ)に播種した。この時、播種される細胞数が10000個となるようにした。その後、37℃、CO2濃度5%の環境下で5日間培養した。培養後、トリプシンを用いて細胞を基材から剥離し、培養された細胞数を測定した。
結果を表1に示す。
(Example 8)
The cell suspensions obtained after the single cell treatment in Examples 2 to 4 and 6 and after the detachment of cells from the dishes in Comparative Example 2 were seeded onto new substrates (Corning dishes). At this time, the number of cells to be seeded was set to 10,000. Thereafter, the cells were cultured for 5 days at 37° C. and a CO 2 concentration of 5%. After culturing, the cells were detached from the substrate using trypsin, and the number of cultured cells was measured.
The results are shown in Table 1.
なお、表1中のメッシュサイズは、各実施例における単一細胞化処理において用いたメッシュフィルターのメッシュサイズを示す。また、表1中の培養後の細胞数は、5日間の培養後の細胞数を示す。 Note that the mesh size in Table 1 indicates the mesh size of the mesh filter used in the single cell processing in each Example. Furthermore, the number of cells after culture in Table 1 indicates the number of cells after 5 days of culture.
表1から明らかなように、実施例2~4、6においてメッシュフィルターによる単一細胞化処理を経て得た細胞は、単一化されていたのみならず、その後の培養における増殖にも問題は見られなかった。メッシュフィルターによる単一細胞化処理を行わなかった比較例2と比べ、メッシュサイズが20μmのフィルターメッシュを用いた実施例2およびメッシュサイズが30μmのフィルターメッシュを用いた実施例4において、高い細胞数が得られた。 As is clear from Table 1, the cells obtained through the single cell treatment using the mesh filter in Examples 2 to 4 and 6 were not only unified, but also had no problems with proliferation during subsequent culture. I couldn't see it. Compared to Comparative Example 2 in which no single cell treatment using a mesh filter was performed, a higher number of cells was obtained in Example 2 using a filter mesh with a mesh size of 20 μm and in Example 4 using a filter mesh with a mesh size of 30 μm. was gotten.
(実施例9)
実施例1と同様に、超音波振動を与えることで細胞をディッシュから剥離させた。単一細胞化処理を行う前に、細胞剥離液1中に細胞塊が懸濁した状態の細胞懸濁液に単一細胞化処理用のエチレンジアミン四酢酸を添加した。細胞懸濁液中のエチレンジアミン四酢酸の最終濃度は5mMとした。細胞懸濁液にエチレンジアミン四酢酸を添加後、37℃で15分間放置した。次に、細胞懸濁液をピペッティングにより撹拌した。
得られた細胞懸濁液を血球計算盤に入れ、顕微鏡で4視野を観察したところ、細胞塊は見られなかった。また、実施例1と同様にして細胞の生存率を算出した結果、細胞の生存率は92%であった。よってエチレンジアミン四酢酸による細胞の単一化が可能であった。
(Example 9)
As in Example 1, cells were detached from the dish by applying ultrasonic vibration. Before carrying out the single-cell treatment, ethylenediaminetetraacetic acid for single-cell treatment was added to a cell suspension in which cell aggregates were suspended in cell detachment solution 1. The final concentration of ethylenediaminetetraacetic acid in the cell suspension was 5mM. After adding ethylenediaminetetraacetic acid to the cell suspension, it was left at 37°C for 15 minutes. Next, the cell suspension was stirred by pipetting.
When the obtained cell suspension was placed in a hemocytometer and four fields of view were observed under a microscope, no cell clusters were observed. Furthermore, as a result of calculating the cell survival rate in the same manner as in Example 1, the cell survival rate was 92%. Therefore, it was possible to unify cells using ethylenediaminetetraacetic acid.
(比較例3)
実施例9において、細胞懸濁液に単一細胞化処理用のエチレンジアミン四酢酸を添加しないとする以外は、実施例9と同様にして細胞の剥離および細胞単一化処理(ピペッティング操作のみ)を行なった。剥離した細胞は細胞塊であり、単一化された細胞は得られなかった。
(Comparative example 3)
In Example 9, cell detachment and cell unification treatment (pipetting operation only) were carried out in the same manner as in Example 9, except that ethylenediaminetetraacetic acid for single cellization treatment was not added to the cell suspension. I did this. The detached cells were cell clusters, and no single cells were obtained.
(比較例4)
実施例1において、細胞剥離液1の代わりにPBS(-)を用いた以外は、実施例1と同様にして細胞の剥離を行なった。その結果、細胞は基材からほとんど剥離しなかった。
また一部の剥離した細胞は、細胞塊であり、単一化された細胞は得られなかった。
このことから、本発明の実施例に係る細胞の回収方法において、工程1で用いられる細胞剥離液は、金属イオンキレート剤を含むことが必要であることがわかる。
(Comparative example 4)
Cells were detached in the same manner as in Example 1, except that PBS(-) was used instead of cell detachment solution 1. As a result, the cells hardly peeled off from the substrate.
Further, some of the detached cells were cell clusters, and no single cells were obtained.
From this, it can be seen that in the cell collection method according to the example of the present invention, the cell detachment solution used in step 1 needs to contain a metal ion chelating agent.
(比較例5)
実施例1において、超音波振動を与えなかった以外は、実施例1と同様にして細胞の剥離を行なったが、細胞は基材からほとんど剥離しなかった。また一部の剥離した細胞は、細胞塊であり、単一化された細胞は得られなかった。
このことから、本発明の実施例に係る細胞の回収方法において、工程2で用いられる超音波振動が必要であることがわかる。
(Comparative example 5)
In Example 1, cells were detached in the same manner as in Example 1 except that no ultrasonic vibration was applied, but the cells were hardly detached from the base material. Further, some of the detached cells were cell clusters, and no single cells were obtained.
From this, it can be seen that the ultrasonic vibration used in
(実施例10)
マウス骨格筋筋芽細胞(以後、C2C12細胞と略す)をΦ35ポリスチレンディッシュ(コーニング社製)に10000cells/cm2の密度で播種し、37℃、CO2 濃度5%の環境下で培養した。培地としては、DMEM(サーモフィッシャーサイエンティフィック製)に、以下の2つの材料を添加したものを用いた。
・Fetal Bovine Serum(シグマアルドリッチ製)、終濃度10質量%
・ペニシリン-ストレプトマイシン(10000U/ml、サーモフィッシャーサイエンティフィック製)、終濃度1質量%
培養は48時間行ない、位相差顕微鏡で細胞の様子を観察し、細胞接着ならびに増殖を確認した。ディッシュの細胞占有面積率は8割程度であった。
次に、実施例2における細胞をC2C12細胞に、細胞剥離液を細胞剥離液2に、血清を含む溶液を10%の血清を含むDMEMにした以外は、実施例2と同様にして細胞の剥離および単一細胞化処理を行なった。得られた細胞懸濁液を血球計算盤に入れ、顕微鏡で4視野を観察したところ、細胞塊は見られなかった。また、実施例1と同様にして細胞の生存率を算出した結果、細胞の生存率は85%であった。よってメッシュフィルターによる細胞の単一化が可能であった。さらに、メッシュサイズが40μm、ならびに70μmであるメッシュフィルターを用いた場合にも、同様の生存率(それぞれ86%、87%)が得られ、細胞塊も見られなかった。
(Example 10)
Mouse skeletal muscle myoblasts (hereinafter abbreviated as C2C12 cells) were seeded in a Φ35 polystyrene dish (manufactured by Corning) at a density of 10,000 cells/cm 2 and cultured at 37° C. in an environment with a CO 2 concentration of 5%. The medium used was DMEM (manufactured by Thermo Fisher Scientific) to which the following two materials were added.
・Fetal Bovine Serum (manufactured by Sigma-Aldrich),
・Penicillin-streptomycin (10000 U/ml, manufactured by Thermo Fisher Scientific), final concentration 1% by mass
Culture was carried out for 48 hours, and the state of the cells was observed using a phase contrast microscope to confirm cell adhesion and proliferation. The cell occupation area ratio of the dish was about 80%.
Next, cells were detached in the same manner as in Example 2, except that the cells in Example 2 were changed to C2C12 cells, the cell detachment solution was changed to
本明細書の開示は以下の方法および構成を含む。
(方法1)
基材の上で培養された細胞の回収方法であって、
前記細胞が接着している前記基材に、金属イオンキレート剤を含む細胞剥離液を添加して前記細胞と前記細胞剥離液とを接触させる工程1と、
前記基材および前記細胞に対して超音波による振動を与えることによって、前記基材から前記細胞を剥離する工程2と、
前記工程2で剥離した前記細胞について、単一化された前記細胞を得る工程3と、
を有する、ことを特徴とする細胞の回収方法。
(方法2)
前記工程3が、前記工程2で剥離した前記細胞を含む細胞懸濁液をメッシュフィルターに通すことを含む、方法1に記載の細胞の回収方法。
(方法3)
前記メッシュフィルターのメッシュサイズが、20μm以上40μm以下である、方法2に記載の細胞の回収方法。
(方法4)
前記工程3が、前記工程2で剥離した前記細胞を含む細胞懸濁液中の金属イオンキレート剤の濃度を1.0mM以上となるように調整した後、前記細胞にシェアフォースを与えることを含む、方法1に記載の細胞の回収方法。
(方法5)
前記シェアフォースが、前記細胞懸濁液を細管に通すことによって与えられる、方法4に記載の細胞の回収方法。
(方法6)
前記細管が、ピペットチップである、方法5に記載の細胞の回収方法。
(方法7)
前記工程3の前に、前記工程2で剥離した前記細胞を含む細胞懸濁液に血清を添加することを含む、方法1~6のいずれかに記載の細胞の回収方法。
(方法8)
前記細胞剥離液が、0.01mM以上5.0mM以下の金属イオンキレート剤を含む、
方法1~7のいずれかに記載の細胞の回収方法。
(方法9)
前記細胞剥離液は、タンパク質分解酵素を含まない、方法1~8のいずれかに記載の細胞の回収方法。
(方法10)
前記細胞が幹細胞である、方法1~9のいずれかに記載の細胞の回収方法。
(方法11)
環境温度が30.0℃以上37.5℃以下の条件で行われる、方法1~10のいずれかに記載の細胞の回収方法。
(構成1)
基材の上で培養された細胞を回収する細胞回収装置であって、
前記細胞が接着している前記基材に、金属イオンキレート剤を含む細胞剥離液を添加して前記細胞と前記細胞剥離液とを接触させる培地交換部と、
前記基材および前記細胞に対して超音波による振動を与えるための超音波照射部と、
前記基材から剥離した前記細胞について、単一化された前記細胞を取得する単一化細胞取得部と、
を有する、ことを特徴とする細胞回収装置。
(構成2)
前記単一化細胞取得部が、メッシュフィルターを備える、構成1に記載の細胞回収装置。
The disclosure herein includes the following methods and configurations.
(Method 1)
A method for collecting cells cultured on a substrate, the method comprising:
Step 1 of adding a cell detachment solution containing a metal ion chelating agent to the base material to which the cells are attached and bringing the cells into contact with the cell detachment solution;
Step 3 of obtaining the cells that have been unified with respect to the cells detached in
A method for collecting cells characterized by comprising:
(Method 2)
The method for recovering cells according to method 1, wherein step 3 includes passing the cell suspension containing the cells detached in
(Method 3)
The method for collecting cells according to
(Method 4)
The step 3 includes applying a shear force to the cells after adjusting the concentration of the metal ion chelating agent in the cell suspension containing the cells detached in the
(Method 5)
4. A method for recovering cells according to method 4, wherein the shear force is provided by passing the cell suspension through a capillary.
(Method 6)
The method for collecting cells according to method 5, wherein the tubule is a pipette tip.
(Method 7)
7. The method for collecting cells according to any one of methods 1 to 6, which comprises adding serum to a cell suspension containing the cells detached in
(Method 8)
The cell detachment solution contains a metal ion chelating agent of 0.01 mM or more and 5.0 mM or less,
A method for collecting cells according to any one of methods 1 to 7.
(Method 9)
9. The method for recovering cells according to any one of methods 1 to 8, wherein the cell detachment solution does not contain a proteolytic enzyme.
(Method 10)
The method for collecting cells according to any one of methods 1 to 9, wherein the cells are stem cells.
(Method 11)
The method for collecting cells according to any one of Methods 1 to 10, which is carried out under conditions where the environmental temperature is 30.0° C. or higher and 37.5° C. or lower.
(Configuration 1)
A cell collection device for collecting cells cultured on a substrate,
a medium exchange section that adds a cell detachment solution containing a metal ion chelating agent to the base material to which the cells are attached, and brings the cells into contact with the cell detachment solution;
an ultrasonic irradiation unit for applying ultrasonic vibration to the base material and the cells;
a unified cell acquisition unit that acquires the cells that have been unified with respect to the cells that have been detached from the base material;
A cell collection device characterized by having the following.
(Configuration 2)
The cell collection device according to configuration 1, wherein the single cell acquisition unit includes a mesh filter.
2 細胞回収装置
1S 超音波照射部
40 培養基材移動制御部
41 アンプ
42 ファンクションジェネレーター
43 細胞観察部
44 細胞培養基材
45 ピペッティング部
46 ピペッター移動制御部
47 廃液回収部
48 剥離細胞回収部(細胞培養基材)
49 剥離細胞回収部(チューブ)
50 洗浄用培地
51 培養用培地
52 細胞剥離液
53 液体輸送制御部
54 超音波剥離ユニット
F2 細胞単一化用のフィルター
2 Cell recovery device 1S
49 Detachment cell collection section (tube)
50
Claims (13)
前記細胞が接着している前記基材に、金属イオンキレート剤を含む細胞剥離液を添加して前記細胞と前記細胞剥離液とを接触させる工程1と、
前記基材および前記細胞に対して超音波による振動を与えることによって、前記基材から前記細胞を剥離する工程2と、
前記工程2で剥離した前記細胞について、単一化された前記細胞を得る工程3と、
を有する、ことを特徴とする細胞の回収方法。 A method for collecting cells cultured on a substrate, the method comprising:
Step 1 of adding a cell detachment solution containing a metal ion chelating agent to the base material to which the cells are attached and bringing the cells into contact with the cell detachment solution;
Step 2 of peeling off the cells from the base material by applying ultrasonic vibration to the base material and the cells;
Step 3 of obtaining the cells that have been unified with respect to the cells detached in Step 2;
A method for collecting cells characterized by comprising:
請求項1に記載の細胞の回収方法。 The cell detachment solution contains a metal ion chelating agent of 0.01 mM or more and 5.0 mM or less,
The method for collecting cells according to claim 1.
前記細胞が接着している前記基材に、金属イオンキレート剤を含む細胞剥離液を添加して前記細胞と前記細胞剥離液とを接触させる培地交換部と、
前記基材および前記細胞に対して超音波による振動を与えるための超音波照射部と、
前記基材から剥離した前記細胞について、単一化された前記細胞を取得する単一化細胞取得部と、
を有する、ことを特徴とする細胞回収装置。 A cell collection device for collecting cells cultured on a substrate,
a medium exchange part that adds a cell detachment solution containing a metal ion chelating agent to the base material to which the cells are attached, and brings the cells into contact with the cell detachment solution;
an ultrasonic irradiation unit for applying ultrasonic vibration to the base material and the cells;
a unified cell acquisition unit that acquires the cells that have been unified with respect to the cells that have been detached from the base material;
A cell collection device characterized by having the following.
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