JP4553038B2 - Cultured cell handling body, method for producing the same, and use thereof - Google Patents
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Description
本発明は、培養細胞をハンドリングするための部材であるハンドリング体、その製造方法及びその利用に関する。 The present invention relates to a handling body that is a member for handling cultured cells, a manufacturing method thereof, and use thereof.
近年、動物等から採取した細胞を生体外で培養してシート状等の細胞構造体を構築することが行われている。こうした細胞構造体を、再生医療などの医療分野をはじめとして細胞や組織の機能を生体内あるいは生体外で実現するデバイスとして利用することが試みられている。 In recent years, it has been practiced to construct cell structures such as sheets by culturing cells collected from animals or the like in vitro. Attempts have been made to use such cell structures as devices for realizing the functions of cells and tissues in vivo and in vitro, including in the medical field such as regenerative medicine.
例えば、細胞を培養して構築されるシート状等の細胞構造体は、プラスチックディッシュ等の表面で細胞を培養してシート化し、その後、培養した細胞を接着面から剥離することで得られる。剥離する際には、通常はトリプシン等のタンパク質分解酵素や化学薬品による処理が行われる。しかし、このような方法では、細胞がディッシュ表面においてシート状等の一定の構造体を形成しても、その構造体の維持は極めて困難であり、個々の細胞はバラバラになり、浮遊する単細胞の状態で回収されることになる。このため、せっかく細胞同士の接着状態により得られていた細胞同士の相互作用やこれに伴う細胞集団としての機能が失われてしまう。こうした構造体の崩壊は、酵素処理等により、細胞外マトリックスなどの細胞接着因子が分解されるほか、細胞に対してもダメージが生じるからであると考えられている。 For example, a cell structure such as a sheet formed by culturing cells is obtained by culturing cells on the surface of a plastic dish or the like to form a sheet, and then peeling the cultured cells from the adhesive surface. When peeling, treatment with a proteolytic enzyme such as trypsin or a chemical is usually performed. However, in such a method, even if the cells form a certain structure such as a sheet on the dish surface, it is extremely difficult to maintain the structure, and individual cells are separated, and floating single cell It will be collected in the state. For this reason, the interaction between cells and the function as a cell population associated therewith will be lost. Such a collapse of the structure is considered to be due to the fact that cell adhesion factors such as extracellular matrix are decomposed by enzyme treatment or the like, and damage is also caused to cells.
このため、プラスチックディッシュ等の培養基材の表面に対してポリ−N−イソプロピルアクリルアミドなどの温度応答性ポリマーをグラフト重合し、ナノメーターレベルの温度応答性ポリマー層を形成し、当該ポリマー層上で細胞を培養する技術が知られている(特許文献1)。この種の温度応答性ポリマーは、ある温度域において水に溶解しないが、ある温度で完全に水に溶解する(完全に溶解する温度を、下限又は上限臨界溶解温度という。)という温度応答性を有している。したがって、環境温度により温度応答性ポリマーが付与された培養基材表面の親水性及び疎水性をコントロールすることができる。そして、上記臨界溶解温度(例えば、上限臨界溶解温度として32℃)に到達しない37℃で温度応答性ポリマーのグラフト層上に細胞を播種して細胞培養を行いシート化した後、32℃以下とすることで培養した細胞を酵素処理などすることなく剥離させることができる。 For this purpose, a temperature-responsive polymer such as poly-N-isopropylacrylamide is graft-polymerized on the surface of a culture substrate such as a plastic dish to form a nanometer-level temperature-responsive polymer layer. A technique for culturing cells is known (Patent Document 1). This type of temperature-responsive polymer does not dissolve in water at a certain temperature range, but completely dissolves in water at a certain temperature (the temperature at which it is completely dissolved is referred to as a lower limit or upper critical solution temperature). Have. Therefore, the hydrophilicity and hydrophobicity of the culture substrate surface to which the temperature-responsive polymer is applied can be controlled by the environmental temperature. And after seed | inoculating a cell on the graft layer of a temperature-responsive polymer at 37 degreeC which does not reach | attain the said critical solution temperature (for example, 32 degreeC as an upper limit critical solution temperature), cell culture is carried out, and it is set as 32 degrees C or less. By doing so, the cultured cells can be detached without any enzyme treatment.
また、温度応答性ポリマーとコラーゲンとを混合し、これを培養基材上で乾燥させて密着皮膜とし、この皮膜上で細胞培養し、上記臨界溶解温度に到達させることにより、培養細胞を剥離する技術も知られている(特許文献2)。温度応答性ポリマーとコラーゲンとを混合することで、細胞間の結合を損なうことなく細胞を基材から分離できることが記載されている。 Also, a temperature-responsive polymer and collagen are mixed, dried on a culture substrate to form an adhesion film, cell culture is performed on this film, and the cultured cells are detached by reaching the above critical dissolution temperature. Technology is also known (Patent Document 2). It is described that by mixing a temperature-responsive polymer and collagen, the cells can be separated from the substrate without impairing the bonding between the cells.
細胞構造体として所定の機能を発現させる場合、細胞構造体における細胞の配向性が重要な場合がある。例えば、筋細胞は一定の配向性で配列させないと筋繊維としての本来の機能を発揮できないと考えられる。そこで、細胞培養基材表面にMEMS技術によって凹凸を形成してその凹凸に沿って細胞を配列させることで配向性を付与することが行われている(非特許文献1)。 When expressing a predetermined function as a cell structure, the orientation of the cells in the cell structure may be important. For example, it is considered that muscle cells cannot exhibit their original functions as muscle fibers unless they are arranged with a certain orientation. Then, orientation is provided by forming unevenness on the surface of the cell culture substrate by MEMS technology and arranging the cells along the unevenness (Non-patent Document 1).
上記特許文献1及び2に記載の方法によれば、いずれも培養基材に対して温度応答性ポリマーを固着させて、温度応答性ポリマー含有層を培養基材からの細胞の剥離のための層として用いている。これらの方法によれば、単層状の培養細胞層を培養基材上に得て、温度応答性ポリマーの溶解により細胞シートを得ることができる。しかしながら、得られる単層の細胞シートは力学的には非常に弱くハンドリングが極めて困難であり、剥離に先立って別に用意した疎水性膜に細胞を付着させておき、所定の適用部位に供給後に疎水性膜を剥離する必要があった。 According to the methods described in Patent Documents 1 and 2, the temperature-responsive polymer is fixed to the culture substrate, and the temperature-responsive polymer-containing layer is a layer for detaching cells from the culture substrate. It is used as. According to these methods, a cell sheet can be obtained by obtaining a monolayered cultured cell layer on a culture substrate and dissolving the temperature-responsive polymer. However, the obtained single-layer cell sheet is very weak mechanically and extremely difficult to handle, and the cells are adhered to a separately prepared hydrophobic membrane prior to detachment, and after supply to a predetermined application site, hydrophobicity is obtained. It was necessary to peel off the conductive film.
また、非特許文献1に記載されるように、培養基材表面において細胞を配向制御して培養することはできる。しかしながら、細胞の配列状態は、培養基材の表面形状に倣って形成されているものである以上、培養基材から細胞構造体を剥離する際、その配向性が失われる可能性が大きい。実際、現時点では、配向制御された状態で培養された細胞をその配向状態を維持して培養基材から剥離する技術も報告されておらず、配向制御した細胞構造体を得られていない。 In addition, as described in Non-Patent Document 1, cells can be cultured with the orientation controlled on the surface of the culture substrate. However, since the cell arrangement state is formed in accordance with the surface shape of the culture substrate, there is a high possibility that the orientation is lost when the cell structure is peeled from the culture substrate. In fact, at present, there is no report on a technique for detaching cells cultured in a controlled orientation state from the culture substrate while maintaining the orientation state, and a cell structure with controlled orientation has not been obtained.
以上のように、細胞培養に用いた培養基材から培養細胞層を剥離することは、依然として、細胞培養によって得られた細胞構造体のハンドリング性や安定性のほか細胞の配向性の低下を促進する原因であった。また、機能的に優れた細胞構造体を得られない原因であった。 As described above, peeling the cultured cell layer from the culture substrate used for cell culture still promotes a decrease in cell orientation as well as handling and stability of the cell structure obtained by cell culture. Was the cause. Moreover, it was a cause of not being able to obtain a functionally superior cell structure.
本発明は、培養により得られた培養細胞層の培養基材からの剥離操作を回避することができる培養細胞のハンドリング体、その製造方法及びその利用を提供することを一つの目的とする。 An object of the present invention is to provide a cultured cell handling body capable of avoiding a peeling operation of a cultured cell layer obtained by culturing from a culture substrate, a production method thereof, and a use thereof.
本発明者らは、温度応答性ポリマーを細胞構造体の培養基材からの分離に用いるというよりもむしろ、細胞培養時にはスキャホールドとして機能するとともに細胞培養後は必要時まで細胞構造体を支持してハンドリングを容易にする細胞支持体の構成材料として利用できることを見出した。また、温度応答性ポリマーを含有する細胞支持体表面に所定の凹凸を形成することで培養細胞に配向性を付与できるテンプレートとして利用できるという知見を得た。本発明によれば、これらの知見に基づき以下の手段が提供される。 Rather than using a temperature-responsive polymer to separate the cell structure from the culture substrate, the present inventors function as a scaffold during cell culture and support the cell structure until needed after cell culture. It was found that it can be used as a constituent material of a cell support that facilitates handling. Moreover, the knowledge that it can utilize as a template which can provide orientation to a cultured cell by forming predetermined unevenness | corrugation in the cell support surface containing a temperature-responsive polymer was acquired. According to the present invention, the following means are provided based on these findings.
本発明によれば、温度応答性ポリマーを含有するマトリックスからなる成形体と、前記成形体の表面の少なくとも一部において細胞が接着可能な細胞接着領域と、を備える、培養細胞のハンドリング体が提供される。このハンドリング体において、前記細胞接着領域は、細胞外マトリックス成分を含有していてもよいし、前記成形体は、異種組成の2種類以上の層構造を有しており、最表面の層が前記細胞接着領域を含むものであってもよい。また、前記細胞接着領域は、細胞を配向して培養可能な凹凸形状を有してもよく、5μm以上50μm以下の幅の直線状の凹部を含んでいてもよい。また、前記細胞接着領域は、Rzが2μm以上で凹凸形状が形成された領域を含むものであってもよい。前記細胞接着領域は、金属表面を一方向に研削して得られる表面形状を反転して得られる凹凸形状を有することもできる。 According to the present invention, there is provided a cultured cell handling body comprising: a molded body comprising a matrix containing a temperature-responsive polymer; and a cell adhesion region to which cells can adhere on at least a part of the surface of the molded body. Is done. In this handling body, the cell adhesion region may contain an extracellular matrix component, and the molded body has two or more kinds of layer structures of different compositions, and the outermost layer is the surface layer. It may include a cell adhesion region. In addition, the cell adhesion region may have a concavo-convex shape in which cells can be oriented and cultured, and may include a linear recess having a width of 5 μm or more and 50 μm or less. The cell adhesion region may include a region where Rz is 2 μm or more and an uneven shape is formed. The cell adhesion region may have an uneven shape obtained by reversing the surface shape obtained by grinding the metal surface in one direction.
本発明のハンドリング体は、前記細胞接着領域に接着させた培養細胞層を2層以上積層して細胞構造体を形成する細胞構造体の積層造形用とすることが好ましい。 The handling body of the present invention is preferably used for layered modeling of a cell structure in which two or more cultured cell layers adhered to the cell adhesion region are stacked to form a cell structure.
本発明によれば、温度応答性ポリマーと細胞外マトリックス成分とを含有するポリマー組成物をその硬化物を剥離可能な非親和性表面に供給し硬化させて成形体を作製する工程、を備えて、前記温度応答性ポリマーを含有するマトリックスからなる成形体と、前記成形体の表面の少なくとも一部において細胞が接着可能な細胞接着領域と、を備える、培養細胞のハンドリング体の製造方法が提供される。 According to the present invention, the method includes a step of supplying a polymer composition containing a temperature-responsive polymer and an extracellular matrix component to a non-affinity surface from which the cured product can be peeled and curing to produce a molded body. There is provided a method for producing a cultured cell handling body, comprising: a molded body comprising a matrix containing the temperature-responsive polymer; and a cell adhesion region to which cells can adhere on at least a part of the surface of the molded body. The
この製造方法において、前記成形体の作製工程は、第1の温度応答性ポリマーと細胞外マトリックス成分とを含有する第1のポリマー組成物をその硬化物を剥離可能な非親和性表面に供給し硬化させて第1の硬化層を得、その後、第2の温度応答性ポリマーを含有し細胞外マトリックス成分を含有しない第1のポリマー組成物を前記第1の硬化物に重層して硬化させて第2の硬化層を得て前記成形体を作製する工程であってもよい。また、前記成形体の作製工程は、前記成形体の前記非親和性表面との接触側に細胞を配向して培養可能な凹凸形状を付与することを含むものであってもよい。さらに、前記非親和性表面は、前記凹凸形状を成形するための表面形状を有するものであってもよい。さらにまた、前記凹凸形状は、金属表面を一方向に研削して得られる研削表面形状を反転した形状であり、前記研削表面形状に一致する表面形状を有する前記非親和性表面を準備するようにしてもよい。 In this production method, in the step of producing the molded body, the first polymer composition containing the first temperature-responsive polymer and the extracellular matrix component is supplied to a non-affinity surface from which the cured product can be peeled off. Curing to obtain a first cured layer, and then curing the first polymer composition containing the second temperature-responsive polymer and not containing the extracellular matrix component on the first cured product. It may be a step of obtaining the second cured layer and producing the molded body. Moreover, the manufacturing process of the said molded object may include providing the uneven | corrugated shape which can orient and culture | cultivate a cell to the contact side with the said non-affinity surface of the said molded object. Furthermore, the non-affinity surface may have a surface shape for forming the uneven shape. Furthermore, the uneven shape is a shape obtained by reversing a ground surface shape obtained by grinding a metal surface in one direction, and the non-affinity surface having a surface shape that matches the ground surface shape is prepared. May be.
本発明によれば、温度応答性ポリマーを含有するマトリックスからなる支持体層と、前記支持体層の表面の少なくとも一部に培養細胞が相互に結合して支持された培養細胞層と、を有する1又は2以上のユニットを備える、培養細胞−支持体層の複合体が提供される。この複合体においては、少なくとも一つの前記ユニットにおいて、前記培養細胞層の少なくとも一部において培養細胞が一定方向に配向されていることが好ましい。また、前記支持体層を介して2つの培養細胞層が重層された複層構造を有するものであってもよい。さらに、2つ以上の前記ユニットが前記支持体層と前記培養細胞層とが交互になるよう重層した複層構造を有するものであってもよく、前記支持体層を介して重層された前記培養細胞層のそれぞれの少なくとも一部において培養細胞がほぼ同一方向に配向されていることが好ましい。前記培養細胞は、筋芽細胞、筋管細胞、平滑筋細胞及び心筋細胞からなる群から選択される1種又は2種以上とすることができる。 According to the present invention, it has a support layer composed of a matrix containing a temperature-responsive polymer, and a cultured cell layer in which cultured cells are supported by being bonded to each other on at least a part of the surface of the support layer. A cultured cell-support layer complex comprising one or more units is provided. In this complex, in at least one of the units, the cultured cells are preferably oriented in a certain direction in at least a part of the cultured cell layer. Moreover, it may have a multilayer structure in which two cultured cell layers are stacked via the support layer. Further, two or more of the units may have a multilayer structure in which the support layer and the cultured cell layer are alternately stacked, and the culture layered via the support layer It is preferable that the cultured cells are oriented in substantially the same direction in at least a part of each cell layer. The cultured cells can be one or more selected from the group consisting of myoblasts, myotubes, smooth muscle cells and cardiomyocytes.
本発明によれば、上記いずれかに記載の培養細胞−支持体層の複合体の製造方法であって、上記いずれかに記載の培養細胞のハンドリング体の前記細胞接着領域で細胞を培養して前記一つのユニットを作製する工程、を備える、製造方法が提供される。この製造方法は、さらに、前記ユニット作製工程において作製したユニットを、当該ユニットの前記支持体層が別に準備された培養細胞層に接触するように積層する工程を備えることができ、前記別に準備された培養細胞層は、別途作製された別の前記ユニットの前記培養細胞層であってもよい。 According to the present invention, there is provided a method for producing a cultured cell-support layer complex according to any one of the above, wherein the cells are cultured in the cell adhesion region of the cultured cell handling body according to any one of the above. There is provided a manufacturing method comprising the step of producing the one unit. This manufacturing method can further comprise a step of laminating the unit produced in the unit production step so that the support layer of the unit is in contact with a separately prepared cultured cell layer, which is prepared separately. The cultured cell layer may be the cultured cell layer of another unit prepared separately.
本発明によれば、温度応答性ポリマーを含有するマトリックスからなる支持体層と、前記支持体層の表面の少なくとも一部に培養細胞が相互に結合して支持された培養細胞層と、を有する1又は2以上のユニットを備える、培養細胞−支持体層の複合体を準備する工程と、前記複合体の前記支持体層を前記温度応答性ポリマーの臨界溶解温度に基づく温度条件を付与して崩壊させる工程と、を備える、細胞構造体の製造方法が提供される。この製造方法において、前記崩壊工程は、前記複合体が備える2以上の前記支持体層を同時に除去する工程としてもよい。 According to the present invention, it has a support layer composed of a matrix containing a temperature-responsive polymer, and a cultured cell layer in which cultured cells are supported by being bonded to each other on at least a part of the surface of the support layer. Providing a cultured cell-support layer complex comprising one or more units, and applying a temperature condition based on a critical dissolution temperature of the temperature-responsive polymer to the support layer of the complex. And a step of disrupting the cell structure. In this production method, the disintegration step may be a step of simultaneously removing two or more support layers provided in the composite.
本発明によれば、培養細胞が所定の配向で配列された培養細胞の複層構造を備える細胞構造体が提供される。この細胞構造体は、上記いずれかの細胞構造体の製造方法によって得られるものであることが好ましい。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a cell structure provided with the multilayer structure of the cultured cell by which the cultured cell was arranged with the predetermined orientation is provided. This cell structure is preferably obtained by any one of the methods for producing a cell structure described above.
本発明は、培養細胞のハンドリング体及びその製造方法、当該ハンドリング体に培養細胞を保持する培養細胞−支持体層の複合体及びその製造方法、細胞構造体及びその製造方法等に関する。本発明の各種実施形態においては、本発明の培養細胞のハンドリング体、すなわち、温度応答性ポリマーを含有するマトリックスからなる成形体の表面の細胞接着領域で細胞を培養することで、成形体に培養細胞層を一体化し、この複合形態を維持してその後ハンドリングすることに基づく。このため、培養基材からの剥離を伴うことなく培養細胞層を培養系から分離し取り扱うことが可能となる。また、こうした複合体とすることで、培養細胞層は成形体によって支持され、その細胞相互の相互作用による構造の崩壊が抑制又は回避できる。 The present invention relates to a cultured cell handling body and a method for producing the same, a cultured cell-support layer complex holding a cultured cell in the handling body, a method for producing the same, a cell structure, a method for producing the same, and the like. In various embodiments of the present invention, the cultured cell handling body of the present invention, that is, the cell is cultured in the cell adhesion region on the surface of the molded body comprising a matrix containing a temperature-responsive polymer, thereby culturing the molded body. Based on integrating cell layers, maintaining this composite morphology and subsequent handling. Therefore, the cultured cell layer can be separated from the culture system and handled without being detached from the culture substrate. Moreover, by setting it as such a composite_body | complex, a cultured cell layer is supported by a molded object, and collapse of the structure by the interaction between the cells can be suppressed or avoided.
また、本発明のハンドリング体における成形体は、温度応答性ポリマーを含有するマトリックスからなるため、例えば、他の培養細胞に重層した場合など、培養細胞層を接着あるいは重層等すべき部位に適用した際には、臨界溶解温度条件に基づいて適切な温度条件を付与することによりマトリックス中の温度応答性ポリマーを水溶化し、マトリックスを崩壊させることができる。培養細胞層は、フリーの状態でなく適用部位に極めて近接されるかあるいは密接されるため容易に当該適用部位に接着又は重層等が可能である。また、このため、マトリックス崩壊による培養細胞層の収縮や変形を抑制又は回避することができる。さらに、かかる状態でマトリックスを崩壊させることで支持体層上の培養細胞が一定の配向性で配列されている場合には、マトリックス崩壊による配向性の低下を抑制又は回避することができる。 In addition, since the molded body in the handling body of the present invention is composed of a matrix containing a temperature-responsive polymer, the cultured cell layer is applied to a site to be adhered or overlaid, for example, when overlaid on other cultured cells. In some cases, the temperature-responsive polymer in the matrix can be water-solubilized by applying an appropriate temperature condition based on the critical dissolution temperature condition, and the matrix can be disintegrated. Since the cultured cell layer is not in a free state but is very close to or close to the application site, it can be easily adhered or overlaid on the application site. For this reason, contraction and deformation of the cultured cell layer due to matrix collapse can be suppressed or avoided. Furthermore, when the cultured cells on the support layer are arranged with a certain orientation by disrupting the matrix in such a state, a decrease in the orientation due to the matrix disruption can be suppressed or avoided.
以下、本発明の各種実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。図1は、本発明のハンドリング体から複合体を経て細胞構造体を得る工程の一例を示す図であり、図2は、本発明のハンドリング体の一態様を示す図であり、図3は、本発明のハンドリング体の製造工程の一例を示す図であり、図4は、本発明の複合体の各種態様を示す図であり、図5は、本発明の複合体の製造工程の一例を示す図であり、図6は、本発明の細胞構造体の一例を示す図である。なお、これらの図面は、各種実施形態の説明のための一例を示すものであって本発明を限定するものではない。 Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a diagram showing an example of a process for obtaining a cell structure from a handling body of the present invention via a complex, FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the handling body of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the manufacturing process of the handling body of the present invention, FIG. 4 is a diagram showing various aspects of the composite of the present invention, and FIG. 5 shows an example of the manufacturing process of the composite of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing an example of the cell structure of the present invention. In addition, these drawings show an example for description of various embodiments, and do not limit the present invention.
(培養細胞の支持体)
(細胞)
本発明の培養細胞のハンドリング体10は、接着性の細胞を培養してその培養細胞の構造体を構築するのに有用である。本発明のハンドリング体10を適用する細胞としては、接着性の細胞であれば特に限定されないが、好ましくはヒトあるいは非ヒト動物に由来する細胞が挙げられる。接着性の細胞としては、例えば、線維芽細胞、筋芽細胞、筋管細胞、角膜細胞、血管内皮細胞、平滑筋細胞、心筋細胞、真皮細胞、表皮細胞、粘膜上皮細胞、間葉系幹細胞、ES細胞、iPS細胞、骨芽細胞、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、神経細胞、毛根細胞、歯髄幹細胞、ベータ細胞、肝細胞等が挙げられる。なお、本発明において細胞とは、個々の細胞を意味するほか、生体から採取されて組織を構成している状態の細胞を含んでいる。
(Support for cultured cells)
(cell)
The cultured cell handling body 10 of the present invention is useful for culturing adhesive cells to construct a structure of the cultured cells. The cell to which the handling body 10 of the present invention is applied is not particularly limited as long as it is an adhesive cell, and preferably includes a cell derived from a human or non-human animal. Examples of adhesive cells include fibroblasts, myoblasts, myotubes, corneal cells, vascular endothelial cells, smooth muscle cells, cardiomyocytes, dermal cells, epidermal cells, mucosal epithelial cells, mesenchymal stem cells, Examples include ES cells, iPS cells, osteoblasts, bone cells, chondrocytes, adipocytes, nerve cells, hair root cells, dental pulp stem cells, beta cells, hepatocytes and the like. In addition, in the present invention, a cell means an individual cell, and includes a cell that is collected from a living body and constitutes a tissue.
こうした細胞は、ヒトなどにおける再生医療等における利用を考慮したとき、自家細胞を用いることが好ましいが、許容される免疫適合性を備える限り異種動物由来の細胞であってもよいし、同種細胞における他家細胞であってもよいし、自家細胞であってもよい。 Such cells are preferably autologous cells in view of their use in regenerative medicine etc. in humans and the like, but may be cells derived from different species as long as they have acceptable immunocompatibility, It may be an allogeneic cell or an autologous cell.
(成形体)
本発明の培養細胞のハンドリング体10は、図1及び図2に示すように、温度応答性ポリマーを含有するマトリックス(以下、温度応答性マトリックスともいう。)4からなる成形体2を備えている。成形体2は、ハンドリング体10におけるハンドリング性を確保するのに十分な剛性や強度を有する。具体的には、成形体2は、自立型の成形体である。本明細書において、自立型の成形体とは、別途支持体を伴わなくても取り扱い可能な独立した成形体を意味している。このような自立型の成形体2を用いることにより、温度応答性マトリックス4を、ディッシュやプレート等の培養装置と培養細胞層との分離層として用いるのでなく、培養細胞層を支持して取り扱い可能なハンドリング用として用いることができるようになる。
(Molded body)
As shown in FIGS. 1 and 2, the cultured cell handling body 10 of the present invention includes a molded body 2 made of a matrix (hereinafter, also referred to as a temperature responsive matrix) 4 containing a temperature responsive polymer. . The molded body 2 has sufficient rigidity and strength to ensure the handleability in the handling body 10. Specifically, the molded body 2 is a self-supporting molded body. In the present specification, the self-supporting molded body means an independent molded body that can be handled without a separate support. By using such a self-supporting molded body 2, the temperature-responsive matrix 4 can be supported while supporting the cultured cell layer rather than being used as a separation layer between the culture apparatus such as a dish or plate and the cultured cell layer. Can be used for proper handling.
成形体2は、特に限定されないで、所望の大きさ及び所望の三次元形状を備えることができる。成形体2は、例えば、各種平面形態を有するシート状、柱状、管状、球状のほか、各種の三次元形状とすることができる。成形体2の形状は、本発明のハンドリング体10を用いて構築しようとする細胞構造体100に基づいて設定することができる。 The molded body 2 is not particularly limited, and can have a desired size and a desired three-dimensional shape. The molded body 2 can be, for example, various three-dimensional shapes in addition to sheet shapes, columnar shapes, tubular shapes, spherical shapes having various planar forms. The shape of the molded body 2 can be set based on the cell structure 100 to be constructed using the handling body 10 of the present invention.
成形体2は、シート状とすることが有利な場合がある。例えば、図1に示すように、成形体2を可撓性を有するシート状体としたとき、当該ハンドリング体10から得られた培養細胞−支持体複合体50は、適宜変形させることが可能となる。このため、管状あるいは適宜折りたたんだ三次元形状の複合体50を得ることができる。シート状体に可撓性を付与するには、温度応答性ポリマーの選択やマトリックス4の組成にもよるが、成形体2の適当な部位に脆弱部位を付与して屈曲性を付与してもよい。 It may be advantageous that the molded body 2 has a sheet shape. For example, as shown in FIG. 1, when the molded body 2 is a flexible sheet-like body, the cultured cell-support complex 50 obtained from the handling body 10 can be appropriately deformed. Become. For this reason, it is possible to obtain the composite 50 having a three-dimensional shape that is tubular or appropriately folded. Depending on the selection of the temperature-responsive polymer and the composition of the matrix 4, flexibility may be imparted to the sheet-like body. Good.
また、後述する複合体50を、成形体2からなる支持体層を介して2つの培養細胞層60が重層された複層構造とするには、重層に適しているという観点から、成形体2をシート状体とすることが好ましい。シート状の成形体2の平面形態は、特に限定されず、得ようとする細胞構造体100の断面に一致する必要は必ずしもなく、それよりも大きい形態であってもよいし当該断面100又はその一部の平面形態とすることもできる。 In addition, in order to make the composite 50 described later into a multilayer structure in which two cultured cell layers 60 are layered via a support layer made of the molded body 2, the molded body 2 is suitable from the viewpoint of being multilayered. Is preferably a sheet-like body. The planar form of the sheet-like molded body 2 is not particularly limited, and does not necessarily match the cross section of the cell structure 100 to be obtained, and may be a larger form or the cross section 100 or the cross section thereof. Some planar forms can also be used.
成形体2はそれ自体の自立性、ハンドリング性や重層性を考慮すると、その厚みは1μm以上1mm以下であることが好ましい。1μm未満であると、自立性を維持しにくくハンドリング性も低下しすぎてしまうし、1mmを超えると適用部位への追従性、配置容易性や重層容易性等が低下しすぎるからである。より好ましくは、10μm以上150μm以下である。 The molded body 2 preferably has a thickness of 1 μm or more and 1 mm or less in view of its own self-supporting property, handling property and multi-layer property. When the thickness is less than 1 μm, it is difficult to maintain the self-supporting property, and the handling property is too low. When the thickness exceeds 1 mm, the followability to the application site, the ease of arrangement, the ease of overlaying, and the like are too low. More preferably, they are 10 micrometers or more and 150 micrometers or less.
成形体2は、温度応答性ポリマーを含有するマトリックス4からなる。本発明において用いることのできる温度応答性ポリマーは、細胞へのストレスを考慮すると、上限臨界溶解温度又は下限臨界溶解温度が0℃以上80℃以下であることが好ましく、より好ましくは、20℃以上50℃以下であり、さらに好ましくは25℃以上35℃以下である。好ましくは、昇温すると水に難溶化する下限臨界溶解温度を有するポリマーである。温度応答性ポリマーとしては、特に限定しないで公知のホモポリマー又はコポリマーを問わず各種温度応答性ポリマーを用いることができる。また、これらは適宜架橋されていてもよい。こうした温度応答性ポリマーとしては、例えば、ポリ−N−イソプロピルアクリルアミド(PNIPAAm)、ポリ−N,N’−ジエチルアクリルアミドなどの各種のポリアクリルアミド誘導体が挙げられるほか、特許文献1(特開平2−211865号公報)に記載のポリマーが挙げられる。 The molded body 2 is composed of a matrix 4 containing a temperature-responsive polymer. The temperature-responsive polymer that can be used in the present invention preferably has an upper critical lysis temperature or a lower critical lysis temperature of 0 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or higher, in consideration of stress on cells. It is 50 ° C. or lower, more preferably 25 ° C. or higher and 35 ° C. or lower. Preferably, it is a polymer having a lower critical solution temperature that hardly becomes soluble in water when the temperature is raised. The temperature-responsive polymer is not particularly limited, and various temperature-responsive polymers can be used regardless of known homopolymers or copolymers. These may be appropriately cross-linked. Examples of such a temperature-responsive polymer include various polyacrylamide derivatives such as poly-N-isopropylacrylamide (PNIPAAm) and poly-N, N′-diethylacrylamide, as well as Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2-211865). No.)).
温度応答性マトリックス4は、実質的に温度応答性ポリマーからなっていてもよいし、温度応答性ポリマー以外の成分を含有していてもよい。温度応答性ポリマーのみからなり、他のポリマー成分(後述するECM成分を除く)を含有しない場合には、本発明のハンドリング体10を用いた複合体50を適用部位に配置し接着等する場合において、温度応答性ポリマーの臨界溶解温度に基づく温度条件を付与することで成形体2の全体が崩壊し除去して適用部位に不要な材料が残留するのを抑制又は回避できる点において好ましい。なお、温度応答性ポリマーのみからなるとは、製造上不可避な不純物を含有することまで排除するものではない。 The temperature-responsive matrix 4 may be substantially made of a temperature-responsive polymer, or may contain components other than the temperature-responsive polymer. In the case where the composite 50 using the handling body 10 of the present invention is disposed at an application site and adhered, when it is composed only of a temperature-responsive polymer and does not contain other polymer components (excluding an ECM component described later). By giving a temperature condition based on the critical dissolution temperature of the temperature-responsive polymer, it is preferable in that it can suppress or avoid the entire molded body 2 from being collapsed and removed to leave unnecessary materials at the application site. In addition, it does not exclude that it consists only of a temperature-responsive polymer to contain the impurity unavoidable on manufacture.
温度応答性ポリマー以外の成分としては、細胞外マトリックス(ECM)成分を含有することができる。ECM成分を含有することで、細胞に対する親和性及び接着性を向上させることができて、細胞培養時において成形体2の細胞増殖促進作用を向上させてスキャホールドとしての機能を高めることができる。また、複合体50において温度応答性ポリマーを水溶化して温度応答性マトリックス4を崩壊させるときには、ECM成分は培養細胞に結合した状態で保持されやすく、このため、適用部位への配置性及び接着性を促進することができる。また、これにより、培養細胞が一定の配向性が付与されているときに、温度応答性マトリックス4の崩壊時における配向性の低下をより効果的に抑制又は回避することができる。なお、本明細書においてECM成分としては、ECMに存在する分子のほか細胞接着性ペプチドも含めるものとする。 As a component other than the temperature-responsive polymer, an extracellular matrix (ECM) component can be contained. By containing the ECM component, the affinity and adhesion to cells can be improved, and the cell growth promoting action of the molded body 2 can be improved during cell culture, thereby enhancing the function as a scaffold. Further, when the temperature-responsive polymer is water-solubilized in the complex 50 and the temperature-responsive matrix 4 is disintegrated, the ECM component is easily held in a state of being bound to the cultured cells. Can be promoted. This also makes it possible to more effectively suppress or avoid a decrease in orientation when the temperature-responsive matrix 4 is collapsed when the cultured cells are given a certain orientation. In this specification, the ECM component includes not only molecules present in the ECM but also cell adhesion peptides.
こうしたECM成分としては、特に限定しないで公知の各種成分を用いることができる。例えば、コラーゲン、エラスチン、プロテオグリカン、グルコサミノグリカン(ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ヘパラン硫酸、ヘパリン、ケラタン硫酸等)、フィブロネクチン、ラミニン、ヒドロネクチン、ゼラチン等が挙げられる。また、例えば、RGDペプチド、RGDSペプチド、GRGDペプチド、GRGDSペプチドが挙げられる。 Such ECM components are not particularly limited, and various known components can be used. For example, collagen, elastin, proteoglycan, glucosaminoglycan (hyaluronic acid, chondroitin sulfate, dermatan sulfate, heparan sulfate, heparin, keratan sulfate, etc.), fibronectin, laminin, hydronectin, gelatin and the like can be mentioned. Moreover, for example, RGD peptide, RGDS peptide, GRGD peptide, and GRGDS peptide can be mentioned.
温度応答性マトリックス4は、異なる組成の2種類以上の層構造を有していてもよい。すなわち、異種組成のマトリックスの複層構造を有していてもよい。マトリックス4の組成が異なるとは、例えば、図2に示すように、マトリックス4が第1の層6aと第2の層6bとの複層構造の場合、層6a、6bのマトリックス間で少なくとも一つの成分の濃度(成分の有無も含む)が相違していればよい。例えば、同一の温度応答性ポリマーについて異なる濃度したり、異なる種類の温度応答性ポリマーを用いるほか、ECM成分について異なる濃度又は組成とすることができる。 The temperature-responsive matrix 4 may have two or more layer structures having different compositions. That is, you may have the multilayer structure of the matrix of a different composition. For example, as shown in FIG. 2, when the matrix 4 has a multilayer structure of the first layer 6a and the second layer 6b as shown in FIG. The concentration of the two components (including the presence or absence of the component) may be different. For example, different concentrations for the same temperature-responsive polymer, different types of temperature-responsive polymers can be used, and different concentrations or compositions for the ECM components can be used.
温度応答性マトリックス4は、ECM成分濃度が高いほど、親水性及び細胞接着性が向上する傾向があり、また、温度応答性ポリマー濃度が高いほど、剛性が向上し、臨界溶解温度条件での崩壊性が向上する傾向がある。例えば、図2において、層6aと層6bとの間で、層6aでECM成分濃度をより高めると、層6aで細胞接着性が向上する、この結果、成形体2は、層6aにより細胞培養時には良好なスキャホールドとして機能する。同時に、成形体2の層6bにおいて、相対的に温度応答性ポリマー濃度が高くなりより良好なハンドリング性やハンドリング体10自体の形状維持性及び培養細胞層の形態維持性を得ることができる。このような複層構造は、複雑な三次元形状の組織の細胞構造体100を得るための複合体50の構築において有利である。 The temperature-responsive matrix 4 tends to improve hydrophilicity and cell adhesion as the ECM component concentration increases, and as the temperature-responsive polymer concentration increases, the rigidity improves and collapses under critical dissolution temperature conditions. Tend to improve. For example, in FIG. 2, when the ECM component concentration is further increased in the layer 6a between the layer 6a and the layer 6b, the cell adhesiveness is improved in the layer 6a. As a result, the molded body 2 is cell-cultured by the layer 6a. Sometimes it functions as a good scaffold. At the same time, in the layer 6b of the molded body 2, the temperature-responsive polymer concentration is relatively high, and better handling properties, shape maintenance properties of the handling bodies 10 themselves, and morphology maintenance properties of the cultured cell layer can be obtained. Such a multilayer structure is advantageous in the construction of the complex 50 for obtaining the cell structure 100 of a complex three-dimensionally shaped tissue.
温度応答性マトリックス4が異種組成の複層構造を有するとき、各層に異なる厚みを付与してもよい。層厚が厚ければ、剛性は向上し崩壊性は低下し、層厚が薄ければ、追従性及び変形性が向上し崩壊性が向上する。例えば、図2に示す複層構造において、ECM成分濃度がより高く温度応答性ポリマー濃度がより低い層6aの厚みを薄くし、ECM成分濃度がより低く(あるいは含まない)温度応答性ポリマー濃度がより高い層6bの厚みを厚くすることで、少ない量のECM成分で低コストで良好な細胞接着領域8を形成でき、良好なハンドリング性と剛性とを層6bで十分確保することができる。なお、温度応答性ポリマーとECM成分とを含むポリマー水溶液は乾燥時間が長くかかるため、層6aの厚みを薄くすることで工程を迅速化することができるという工程上のメリットもある。 When the temperature-responsive matrix 4 has a multilayer structure with different compositions, different thicknesses may be imparted to each layer. If the layer thickness is thick, the rigidity is improved and the collapse property is lowered, and if the layer thickness is thin, the followability and the deformability are improved and the collapse property is improved. For example, in the multilayer structure shown in FIG. 2, the thickness of the layer 6a having a higher ECM component concentration and a lower temperature-responsive polymer concentration is reduced, and the temperature-responsive polymer concentration is lower (or not included). By increasing the thickness of the higher layer 6b, it is possible to form a good cell adhesion region 8 at a low cost with a small amount of ECM component, and the layer 6b can sufficiently ensure good handling properties and rigidity. In addition, since the polymer aqueous solution containing a temperature-responsive polymer and an ECM component takes a long time to dry, there is also a process advantage that the process can be speeded up by reducing the thickness of the layer 6a.
また、ECM成分濃度がより高く温度応答性ポリマー濃度がより低い層6aの厚みを薄くすることで、ハンドリング体10で細胞を培養して得られる複合体10を重層し又は所望の部位に生着させるとき、ECM成分による重層部位における培養細胞層間の生物学的結合や適用部位における生着の遅れを抑制又は回避できる。すなわち、細胞接着に十分量のECM成分を含む温度応答性マトリックスがハンドリング体10の剛性を確保する程度の厚みを有していると、温度応答性マトリックス4を崩壊させたときに、多量のECM成分が重層部位又は生着部位に残留することになり、他の培養細胞層の生物学的結合や適用部位への生着を妨げる場合が存在するからである。 Further, by reducing the thickness of the layer 6a having a higher ECM component concentration and a lower temperature-responsive polymer concentration, the composite 10 obtained by culturing cells in the handling body 10 is overlaid or engrafted in a desired site. When this is done, it is possible to suppress or avoid biological bonding between the cultured cell layers at the stratified site due to the ECM component and delay of engraftment at the application site. That is, if the temperature-responsive matrix containing a sufficient amount of ECM components for cell adhesion has a thickness sufficient to ensure the rigidity of the handling body 10, a large amount of ECM can be obtained when the temperature-responsive matrix 4 is collapsed. This is because the components remain in the stratification site or the engraftment site, and there are cases where the biological binding of other cultured cell layers and the engraftment to the application site may be prevented.
なお、図2に示すように、ECM成分をより高濃度で含有し温度応答性ポリマーをより低濃度で含有する層6aとECM成分をより低濃度で含有し(又は含まない)温度応答性ポリマーをより高濃度で含有する層6bを備えるとき、層6aは、0.01μm以上50μm以下であることが好ましい。この範囲内であると適量のECM成分濃度範囲で良好な細胞接着領域8を得ることができる。0.01μm未満であると、細胞接着領域8に存在するECM成分が少なくなり過ぎて細胞接着性が低下するからである。なお、ECM成分を高濃度化すると、ECM成分が析出してしまい膜化できなくなるため、高濃度化は困難である。また、50μmを超えると、使用するECM成分量の割りには細胞接着領域8に露出されて細胞接着性に寄与するECM成分が少なく、無駄が多いほか、膜化するのにかかる時間が長くなりすぎるからである。より好ましくは、0.05μm以上5μm以下である。また、層6bは、成形体2はそれ自体の自立性、複合体10のハンドリング性や重層性を考慮すると1μm以上1mm以下であることが好ましい。1μm未満であると、自立性を維持しにくくハンドリング性も低下しすぎてしまうし、1mmを超えると適用部位への追従性、配置容易性や重層容易性等が低下しすぎるからである。より好ましくは、10μm以上100μm以下である。 As shown in FIG. 2, the layer 6a containing the ECM component at a higher concentration and containing the temperature-responsive polymer at a lower concentration and the temperature-responsive polymer containing (or not containing) the ECM component at a lower concentration. Is provided at a higher concentration, the layer 6a is preferably 0.01 μm or more and 50 μm or less. Within this range, a good cell adhesion region 8 can be obtained within an appropriate amount of ECM component concentration range. This is because if it is less than 0.01 μm, the ECM component present in the cell adhesion region 8 becomes too small and the cell adhesion is lowered. When the concentration of the ECM component is increased, the ECM component is deposited and cannot be formed into a film, so that it is difficult to increase the concentration. On the other hand, if it exceeds 50 μm, the amount of ECM components that are exposed to the cell adhesion region 8 and contribute to cell adhesion is small for the amount of ECM components to be used. It is because it is too much. More preferably, they are 0.05 micrometer or more and 5 micrometers or less. In addition, the layer 6b is preferably 1 μm or more and 1 mm or less in consideration of the self-supporting property of the molded body 2 and the handling property and multi-layer property of the composite 10. When the thickness is less than 1 μm, it is difficult to maintain the self-supporting property, and the handling property is too low. When the thickness exceeds 1 mm, the followability to the application site, the ease of arrangement, the ease of overlaying, and the like are too low. More preferably, they are 10 micrometers or more and 100 micrometers or less.
(細胞接着領域)
本発明のハンドリング体10は、成形体2の表面の少なくとも一部に細胞接着領域8を備えている。細胞接着領域8は、既に説明したECM成分を含んだ温度応答性マトリックス4の表面としてもよいし、成形体2の表面にECM成分をコーティングした領域であってもよい。細胞接着性を向上させる物理的及び/又は化学的処理が施された表面を当該領域12としてもよい。このような処理としては、ECM成分のコーティング、適度な粗面化処理などが挙げられる。細胞接着性を付与する各種手法は1種類のみ用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、図2に示す例では、層6aのマトリックスにECM成分を含有させることで、層6aの表面を良好な細胞接着領域8として利用できる。
(Cell adhesion area)
The handling body 10 of the present invention includes a cell adhesion region 8 on at least a part of the surface of the molded body 2. The cell adhesion region 8 may be the surface of the temperature-responsive matrix 4 containing the ECM component already described, or may be a region where the surface of the molded body 2 is coated with the ECM component. The region 12 may be a surface that has been subjected to physical and / or chemical treatment that improves cell adhesion. Examples of such treatment include coating with an ECM component and appropriate surface roughening treatment. Only one type of various methods for imparting cell adhesion may be used, or two or more types may be used in combination. For example, in the example shown in FIG. 2, the surface of the layer 6a can be used as a good cell adhesion region 8 by including an ECM component in the matrix of the layer 6a.
成形体2がシート状であるとき、その厚み方向に対峙する表面の全体を細胞接着領域8としてもよいし一部のみを細胞接着領域8としてもよい。また、形成したい培養細胞層の平面形態に応じて細胞接着領域8がパターニングされていてもよい。このような特定パターンの細胞接着領域8は、部位選択的なECM成分のコーティングやECM成分を含有するマトリックスの形成や化学的及び/又は物理的処理によって得ることができる。 When the molded body 2 is in the form of a sheet, the entire surface facing the thickness direction may be the cell adhesion region 8 or only a part may be the cell adhesion region 8. Moreover, the cell adhesion region 8 may be patterned according to the planar form of the cultured cell layer to be formed. Such a specific pattern of cell adhesion region 8 can be obtained by site-selective coating of an ECM component, formation of a matrix containing the ECM component, and chemical and / or physical treatment.
細胞接着領域8には、細胞を配向して培養可能な凹凸形状を備えることができる。かかる凹凸形状を備えることで、培養細胞層の細胞を機能的に配向させることができる。かかる凹凸形状は、培養細胞に付与したい配向性や配列に応じて適宜設定できる。なお、本明細書において、「細胞を配向する」とは、細胞に所望の向きを付与することであるが、さらに所望の細胞の配列状態を付与するものも含めた意味としても用いる場合がある。 The cell adhesion region 8 can be provided with a concavo-convex shape in which cells can be oriented and cultured. By providing such an uneven shape, the cells of the cultured cell layer can be functionally oriented. Such a concavo-convex shape can be appropriately set according to the orientation or arrangement desired to be imparted to the cultured cells. In the present specification, “orienting cells” means giving a cell a desired orientation, but it may also be used as a meaning including those that give a desired cell arrangement state. .
例えば、培養細胞に所望の向きを付与したい場合には、当該向きに沿った凹状部(長さは短くてよい)等を備えることができる。さらに一定の配列状態を付与したい場合、例えば、所望の向きで全体として直線状に配列させたい場合には、所望の向きで細胞接着領域8の全体を横断するような直線状の凹状部等を備えていてもよい。 For example, when it is desired to give a desired orientation to the cultured cells, a concave portion (the length may be short) along the orientation can be provided. Further, when it is desired to provide a certain arrangement state, for example, when it is desired to arrange the entire cell adhesion region 8 in a desired orientation, a linear concave portion or the like that traverses the entire cell adhesion region 8 is provided. You may have.
このような凹凸形状は、半導体における各種エッチング技術やMEMSによって直接細胞接着領域8に付与することもできるし、このような技術によって形成された型を用いて成形体により細胞接着領域8に付与することもできる。このような手法によって得られる凹凸形状は、規則性が高い点において好ましい。こうした手法によって得られる凹状部の好ましい形態としては、その短手方向の幅が5μm以上100μm以下の長溝が挙げられる。前記幅が5μm未満であると、細胞が配向されないし配列もされない。また、100μmを超えると凹部の長軸方向に細胞が配向しにくいからである。より好ましくは5μm以上50μm以下である。 Such a concavo-convex shape can be imparted directly to the cell adhesion region 8 by various etching techniques or MEMS in a semiconductor, or is imparted to the cell adhesion region 8 by a molded body using a mold formed by such a technique. You can also The uneven shape obtained by such a method is preferable in terms of high regularity. A preferable form of the concave portion obtained by such a method is a long groove having a width in the short direction of 5 μm or more and 100 μm or less. If the width is less than 5 μm, the cells are not oriented or arranged. Further, if the thickness exceeds 100 μm, the cells are difficult to orient in the major axis direction of the recess. More preferably, they are 5 micrometers or more and 50 micrometers or less.
他の凹凸形状として、金属表面を一方向に研削して得られる擦過傷状の表面形状を利用したものであってもよい。こうした凹凸形状は、それ自体MEMS技術等によるよりも規則性が低いが良好な細胞配向性を発揮する。金属研削表面形状を凹凸状部としての利用形態としては、金属研削表面形状に一致した表面形状を凹凸形状として利用する形態が挙げられる。また、金属研削表面形状を反転した表面形状を凹凸形状として利用する形態が挙げられる。金属研削表面形状を反転した凹凸形状は、金属研削表面形状と同一の凹凸形状よりも、細胞を効果的に配向しやすい傾向がある。このような凹凸形状を形成する方法は、後段にて詳述する。 As another uneven | corrugated shape, you may utilize the surface shape of the abrasion form obtained by grinding a metal surface in one direction. Such a concavo-convex shape is less regular than the MEMS technology itself, but exhibits a good cell orientation. Examples of the usage form of the metal grinding surface shape as the concavo-convex portion include a form in which the surface shape that matches the metal grinding surface shape is used as the concavo-convex shape. Moreover, the form which utilizes the surface shape which reversed the metal grinding | polishing surface shape as an uneven | corrugated shape is mentioned. The concavo-convex shape obtained by inverting the metal grinding surface shape tends to effectively orient the cells more than the same concavo-convex shape as the metal grinding surface shape. A method for forming such an uneven shape will be described in detail later.
こうした金属研削表面を利用した凹凸形状形成領域の表面粗さ(Rz)は、平均して2μm以上であることが好ましい。2μm未満であると、細胞を配向させることが困難になる。また、上限は、20μm以下であることが好ましく、より好ましくは、15μm以下である。なお、表面粗さ(Rz)は、十点平均高さとして定義されるパラメーターである。基準長さは、表面粗さに応じて適宜設定される。好ましくは、2点以上の複数点の平均値として得るようにする。 The surface roughness (Rz) of the concavo-convex shape forming region using such a metal ground surface is preferably 2 μm or more on average. If it is less than 2 μm, it becomes difficult to orient the cells. Moreover, it is preferable that an upper limit is 20 micrometers or less, More preferably, it is 15 micrometers or less. The surface roughness (Rz) is a parameter defined as a ten-point average height. The reference length is appropriately set according to the surface roughness. Preferably, the average value of two or more points is obtained.
培養細胞が、心筋細胞、筋芽細胞、筋管細胞、平滑筋細胞等、細胞の配向性や配列状態が細胞の分化や機能の発現に関与する細胞については、かかる凹凸形状を備える細胞接着領域8とすることが好ましい。 For cells whose cultured cells are cardiomyocytes, myoblasts, myotubes, smooth muscle cells, etc. whose cell orientation and arrangement state are involved in cell differentiation and function expression, a cell adhesion region having such uneven shape 8 is preferable.
以上説明した本発明の培養細胞のハンドリング体10によれば、細胞接着領域8に細胞を播種したり組織片等を供給したりすることで適当な培地の存在下で細胞を接着させその場で培養することができる。そして、液体培地等を貯留する細胞培養装置等の細胞培養系から、培養細胞層60をハンドリング体10とともに後述する複合体50として、細胞培養層60を培養装置から剥離することなく取り出してハンドリング等することが可能となる。このため、培養細胞層の剥離に伴う、培養細胞層の変形、収縮、配向性の低下を抑制又は回避できるとともに、剥離に伴う面倒な作業を回避することができる。さらに、培養細胞領域12に培養細胞を配向性や配列を付与できる凹凸形状を有する場合には、培養細胞を配向し及び/又は配列させて培養することができ、その状態を培養終了後から、搬送、保存及び加工等などの操作や状況を経て必要時まで安定して維持することができる。さらに、複合体50を得られることで、所望の部位において所望の形態の細胞構造体100を容易に構築できるようになる。すなわち、本発明のハンドリング体10は、細胞構造体の造形用(特に積層造形用)に用いることができる。 According to the cultured cell handling body 10 of the present invention described above, cells are seeded in the presence of an appropriate medium by seeding cells in the cell adhesion region 8 or supplying a tissue piece or the like. It can be cultured. Then, from the cell culture system such as a cell culture device that stores liquid medium or the like, the cultured cell layer 60 is taken out together with the handling body 10 as a complex 50 to be described later, and the cell culture layer 60 is taken out from the culture device without being peeled off. It becomes possible to do. For this reason, while being able to suppress or avoid the deformation | transformation of a cultured cell layer, shrinkage | contraction, and the fall of orientation accompanying the peeling of a cultured cell layer, the troublesome operation | work accompanying peeling can be avoided. Further, when the cultured cell region 12 has an uneven shape capable of imparting orientation and alignment to the cultured cells, the cultured cells can be cultured while being oriented and / or aligned, It can be stably maintained until necessary through operations and situations such as conveyance, storage and processing. Furthermore, by obtaining the complex 50, the cell structure 100 having a desired form can be easily constructed at a desired site. That is, the handling body 10 of the present invention can be used for modeling a cell structure (particularly for layered modeling).
(培養細胞のハンドリング体の製造方法)
本発明の培養細胞のハンドリング体の製造方法は、温度応答性ポリマーを含有するポリマー組成物を準備する工程と、当該ポリマー組成物を硬化させて成形体を作製する工程と、を備えることができる。本発明において作製するハンドリング体における成形体は、既に説明した本発明の培養細胞の支持体10における成形体について既に説明した各種実施態様がそのまま適用される。本発明によれば、このようなハンドリング体の製造方法によって得られるハンドリング体も提供される。以下、図2に例示のハンドリング体10を製造するのに好適な製造工程の一例である図3を適宜参照しながら説明する。
(Manufacturing method of cultured cell handling body)
The method for producing a cultured cell handling body of the present invention can include a step of preparing a polymer composition containing a temperature-responsive polymer and a step of curing the polymer composition to produce a molded body. . The various embodiments already described for the molded body in the cultured cell support 10 of the present invention described above are applied as they are to the molded body in the handling body produced in the present invention. According to the present invention, a handling body obtained by such a method for manufacturing a handling body is also provided. Hereinafter, description will be made with reference to FIG. 3 as an example of a manufacturing process suitable for manufacturing the handling body 10 illustrated in FIG. 2 as appropriate.
(ポリマー組成物の準備工程)
本発明のハンドリング体の製造方法では、温度応答性ポリマーを含有するポリマー組成物を準備する。ポリマー組成物は、適宜調製してもよいし、適宜入手してもよい。支持体10を作製するためのポリマー組成物の準備にあたり、公知の温度応答性ポリマーから適宜1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。温度応答性ポリマーについては支持体10について既に説明した各種実施態様がそのまま適用される。ポリマー組成物には、温度応答性ポリマーほか、ECM成分等を含めることができる。ECM成分については、支持体10について既に説明した各種実施態様がそのまま適用される。
(Preparation process of polymer composition)
In the manufacturing method of the handling body of the present invention, a polymer composition containing a temperature-responsive polymer is prepared. The polymer composition may be appropriately prepared or may be appropriately obtained. In preparation of the polymer composition for producing the support 10, one or two or more kinds of known temperature-responsive polymers can be appropriately used in combination. For the temperature-responsive polymer, the various embodiments already described for the support 10 are applied as they are. The polymer composition can contain a temperature-responsive polymer, an ECM component, and the like. For the ECM component, the various embodiments already described for the support 10 are applied as they are.
ポリマー組成物は、成形体2の温度応答性マトリックス4の組成や成形体2の形状や成形方法に応じた組成とすることができる。例えば、ポリマー組成物における温度応答性ポリマーの濃度範囲は0.01(w/v)%以上20(w/v)%以下とすることができる。このような範囲であると、乾燥により温度応答性ポリマーが高濃度に含有するようになることで、比較的容易に所望のシート状等の自立性の成形体を得ることができる。ポリマー組成物における温度応答性ポリマーの濃度が20(w/v)%を超えると、ポリマー組成物の粘性が高くなりすぎて、操作性が悪くなる。また、同濃度が0.01(w/v)%未満であると、乾燥によるポリマー組成物の硬化に非常に時間がかかるようになり操作性が低下しすぎる。より好ましくは、0.5(w/v)%以上10(w/v)%以下である。この範囲であると、自立型の成形体2として好ましい厚み範囲のシート状体を容易に成形することができる。さらに好ましくは、0.5(w/v)%以上5(w/v)%以下である。 The polymer composition can have a composition corresponding to the composition of the temperature-responsive matrix 4 of the molded body 2, the shape of the molded body 2, and the molding method. For example, the concentration range of the temperature-responsive polymer in the polymer composition can be 0.01 (w / v)% or more and 20 (w / v)% or less. Within such a range, the temperature-responsive polymer is contained in a high concentration by drying, so that a self-supporting molded body such as a desired sheet can be obtained relatively easily. When the concentration of the temperature-responsive polymer in the polymer composition exceeds 20 (w / v)%, the viscosity of the polymer composition becomes too high and the operability is deteriorated. On the other hand, when the concentration is less than 0.01 (w / v)%, it takes a very long time to cure the polymer composition by drying, and the operability is too low. More preferably, it is 0.5 (w / v)% or more and 10 (w / v)% or less. Within this range, a sheet-like body having a preferable thickness range as the self-supporting molded body 2 can be easily molded. More preferably, they are 0.5 (w / v)% or more and 5 (w / v)% or less.
こうしたポリマー組成物は、適当な溶媒を用いて調製できる。典型的には水、水と相溶するアルコールなどの有機溶媒、水とこうした有機溶媒との混液等が挙げられる。なお、通常、ポリマー組成物の調製は、温度応答性ポリマーが溶解媒体に溶解する温度域で行うようにする。 Such polymer compositions can be prepared using a suitable solvent. Typically, water, an organic solvent such as an alcohol compatible with water, a mixed solution of water and such an organic solvent, and the like can be given. In general, the polymer composition is prepared in a temperature range where the temperature-responsive polymer is dissolved in the dissolution medium.
ポリマー組成物におけるECM成分濃度は特に限定されない。1種又は2種類以上のECM成分の総量として0.1μg/ml以上1mg/ml以下とすることができる。この範囲であると、良好な細胞接着性を得ることができ、ポリマー組成物の成形体の表面は良好な細胞接着領域となる。また、好ましくは、1μg/ml以上100μg/ml以下とする。この範囲であると、特に、筋芽細胞、筋管細胞、平滑筋細胞等の細胞運動に関連する細胞を接着しやすくなる。 The ECM component concentration in the polymer composition is not particularly limited. The total amount of one or more ECM components can be 0.1 μg / ml or more and 1 mg / ml or less. Within this range, good cell adhesion can be obtained, and the surface of the molded article of the polymer composition becomes a good cell adhesion region. Further, it is preferably 1 μg / ml or more and 100 μg / ml or less. Within this range, cells associated with cell movement such as myoblasts, myotubes, smooth muscle cells and the like are particularly easily adhered.
成形体2を作製するのにあたって異種の層6a、6bの組合せとするときには、異種のマトリックス組成に応じた2種以上のポリマー組成物を準備する。例えば、温度応答性ポリマーと細胞外マトリックス成分とを含有する第1のポリマー組成物と、温度応答性ポリマーを含有し細胞外マトリックス成分を含有しない第2のポリマー組成物とを準備すればよい。 In producing the molded body 2, when the different layers 6a and 6b are combined, two or more kinds of polymer compositions corresponding to different matrix compositions are prepared. For example, a first polymer composition containing a temperature-responsive polymer and an extracellular matrix component and a second polymer composition containing a temperature-responsive polymer and no extracellular matrix component may be prepared.
(ポリマー組成物の硬化・成形工程)
ポリマー組成物を成形して成形体2とする成形方法は特に限定されないで、成形体2について得ようとする三次元形状や大きさ等を考慮して公知の樹脂成形法から適宜選択して用いることができる。例えば、シート状体を成形するには、適当な型あるいは平板上にポリマー組成物をキャスティングする方法が挙げられる。
(Curing and molding process of polymer composition)
The molding method for molding the polymer composition to form the molded body 2 is not particularly limited, and is appropriately selected from known resin molding methods in consideration of the three-dimensional shape and size to be obtained for the molded body 2. be able to. For example, in order to form a sheet-like body, a method of casting a polymer composition on an appropriate mold or flat plate can be mentioned.
成形体2を容易に得るには、図3に示すように、ポリマー組成物の硬化物を剥離可能な非親和性表面20に、ポリマー組成物を供給して前記ポリマー組成物を硬化させることが好ましい。こうすることで薄膜状の成形体2であっても容易に得ることができる。このような非親和性表面20は、キャビティを有する成形型の成形面であってもよいし、図3に例示するような平板上の表面であってもよい。また、非親和性表面20を構成する材料は、ポリジメチルシロキサン等のシロキサン系ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素含有ポリマー等を適宜用いることができる。なお、複層構造の成形体2を得る場合には、最初に硬化させた層に対して重層する層のポリマー組成物を重ねてキャスティングするなどの方法を採用できる。 In order to easily obtain the molded body 2, as shown in FIG. 3, the polymer composition is supplied to the non-affinity surface 20 from which the cured product of the polymer composition can be peeled to cure the polymer composition. preferable. By doing so, even the thin film-like molded body 2 can be easily obtained. Such a non-affinity surface 20 may be a molding surface of a mold having a cavity, or may be a surface on a flat plate as illustrated in FIG. Moreover, the material which comprises the non-affinity surface 20 can use fluorinated polymers, such as siloxane type polymers, such as polydimethylsiloxane, polytetrafluoroethylene, etc. suitably. In addition, when obtaining the molded object 2 of a multilayer structure, methods, such as casting by superimposing the polymer composition of the layer which overlaps with the layer hardened | cured initially, are employable.
ポリマー組成物を硬化して成形体2とするには、温度応答性ポリマーの硬化に適用される公知の各種方法を利用できるが、例えば、温度応答性ポリマーがその溶解媒体に溶解する条件下で乾燥して溶解媒体を蒸発させることによってもよい。 In order to cure the polymer composition to form the molded body 2, various known methods applied to the curing of the temperature-responsive polymer can be used. For example, under conditions where the temperature-responsive polymer is dissolved in the dissolution medium. It may be by drying and evaporating the dissolution medium.
成形体2に細胞接着領域8を形成するには、図3(a)に例示するように、ポリマー組成物にECM成分を必要量含有させてもよいし、また、得られた成形体2の表面にECM成分のコーティング層を形成してもよいし、他の化学的処理等を施してもよい。細胞接着領域8は、細胞を培養して培養細胞層を形成する領域に一致させることが好ましい。このため、最終的に得ようとする細胞構造体100の形態を考慮して必要な形態をパターニングしてもよい。このようなパターニングは、異種のポリマー組成物をキャストすることによっても実現することもできるが、成形体2の表面へのコーティング層や化学処理などによるのが簡易である。 In order to form the cell adhesion region 8 in the molded body 2, as shown in FIG. 3A, the polymer composition may contain a necessary amount of an ECM component. An ECM component coating layer may be formed on the surface, or other chemical treatments may be applied. The cell adhesion region 8 is preferably matched with a region where cells are cultured to form a cultured cell layer. Therefore, a necessary form may be patterned in consideration of the form of the cell structure 100 to be finally obtained. Such patterning can also be realized by casting a different polymer composition, but it is easy to use a coating layer or chemical treatment on the surface of the molded body 2.
次に、成形体2の細胞接着領域8に細胞を配向させて培養するための凹凸形状の形成方法について説明する。かかる凹凸形状については、既に説明した各種実施態様がそのまま適用され、既に説明したように各種方法が利用可能である。なかでも、当該凹凸形状を成形するための表面形状を有する非親和性表面にポリマー組成物を供給して硬化させることが好ましい。より好ましくは、図3に例示するように、既に説明した金属研削表面形状を利用して形成する。金属研削表面形状を利用することで、エッチング技術やMEMSのための大規模な装置を必要とせずに、簡易に凹凸形状を付与できるとともに、大面積にも凹凸形状を容易に付与できる。また、金属研削表面形状に一致あるいは判定した凹凸形状を有する非親和性表面20を準備することで、細胞配向に効果的な凹凸形状を成形体2に効率的に付与できる。 Next, a method for forming a concavo-convex shape for aligning and culturing cells in the cell adhesion region 8 of the molded body 2 will be described. The various embodiments already described are applied as they are to the uneven shape, and various methods can be used as described above. Especially, it is preferable to supply and harden a polymer composition to the non-affinity surface which has the surface shape for shape | molding the said uneven | corrugated shape. More preferably, as illustrated in FIG. 3, the metal ground surface shape already described is used. By utilizing the metal ground surface shape, it is possible to easily provide the uneven shape without requiring a large-scale apparatus for etching technology or MEMS, and it is possible to easily provide the uneven shape to a large area. In addition, by preparing the non-affinity surface 20 having a concavo-convex shape that matches or determined the metal grinding surface shape, it is possible to efficiently impart a concavo-convex shape effective for cell orientation to the molded body 2.
金属研削表面形状を利用して凹凸形状を形成するには、典型的には、以下の手法を採用することができる。例えば、図3に示すように、金属研削表面形状を反転した凹凸形状を有する成形体2を製造する場合には、図3(l)に示すように、金属表面を適用な研削材、例えば、サンドペーパーで一定方向に擦過して研削した後、図3(m)に示すように、当該研削表面を鋳型として、当該研削表面を成形可能な非親和性表面を有する成形型又はプレートを作製する。さらに、図3(n)に示すように、当該成形型等を鋳型として非親和性表面を形成なポリマー組成物をキャストして、当該研削表面形状に一致する凹凸形状の非親和性表面20を備える成形型を得る(図3(o))。そして、図3(a)に示すように、の非親和性表面20にECM成分及び温度応答性ポリマーを含有するポリマー組成物をキャスト等することで、金属研削表面形状を反転した凹凸形状を有する細胞接着領域8を備える成形体2を得ることができる。 In order to form a concavo-convex shape using a metal ground surface shape, the following method can be typically employed. For example, as shown in FIG. 3, in the case of producing a molded body 2 having a concavo-convex shape obtained by inverting the metal grinding surface shape, as shown in FIG. After grinding with sandpaper in a certain direction and grinding, as shown in FIG. 3 (m), a mold or plate having a non-affinity surface capable of molding the ground surface is produced using the ground surface as a mold. . Furthermore, as shown in FIG. 3 (n), a polymer composition that forms a non-affinity surface is cast using the molding die or the like as a mold, and a non-affinity surface 20 having a concavo-convex shape that matches the ground surface shape is obtained. A molding die provided is obtained (FIG. 3 (o)). And as shown to Fig.3 (a), it has the uneven | corrugated shape which reversed the metal grinding | polishing surface shape by casting etc. the polymer composition containing an ECM component and a temperature-responsive polymer to the non-affinity surface 20. The molded object 2 provided with the cell adhesion area | region 8 can be obtained.
一方、金属研削表面形状に一致する凹凸形状を形成するには、金属研削表面形状を反転した凹凸形状を有する非親和性表面20を作製し、これに対してECM成分及び温度応答性ポリマーを含有するポリマー組成物をキャスト等すればよい。 On the other hand, in order to form a concavo-convex shape that matches the metal grinding surface shape, a non-affinity surface 20 having a concavo-convex shape obtained by reversing the metal grinding surface shape is prepared, and an ECM component and a temperature-responsive polymer are contained therein. What is necessary is just to cast the polymer composition to perform.
なお、こうした非親和性表面20を準備するのに用いられる金属は、特に限定しないで、研削に用いる研削材よりやわらかい金属をもちいればよい。例えば、鉄やアルミ等を用いることができる。また、研削する研削材も公知の研削材から適宜選択して用いることができるが、金属ヤスリやいわゆるサンドペーパーから好ましい番手を適宜選択して用いることができる。また、研削する手法は特に限定しないが、研削方向及び研削時の荷重を調節できるものであることが好ましい。 The metal used for preparing the non-affinity surface 20 is not particularly limited, and a metal that is softer than an abrasive used for grinding may be used. For example, iron or aluminum can be used. A grinding material to be ground can be appropriately selected from known grinding materials, and a preferred count can be appropriately selected from a metal file or a so-called sandpaper. The grinding method is not particularly limited, but it is preferable that the grinding direction and the load during grinding can be adjusted.
なお、かかる凹凸形状は、得ようとする培養細胞層60や細胞構造体100における細胞に付与したい配向性に応じて形成される。ほぼ一方向に配向しかつ直線状に配列には、一方向に研削すればよいし、その他、構築しようとする細胞構造体100等に応じて研削すればよい。 In addition, this uneven | corrugated shape is formed according to the orientation to give to the cell in the cultured cell layer 60 or the cell structure 100 to be obtained. In order to be oriented substantially in one direction and linearly arranged, it may be ground in one direction, or may be ground in accordance with the cell structure 100 or the like to be constructed.
以上説明した本発明のハンドリング体の製造方法によれば、簡易に本発明の支持体10を製造することができる。特に、所定の非親和性表面にポリマー組成物を供給してポリマー組成物を硬化させて成形体を得ることで、複層構造の成形体2を有するハンドリング体10や、細胞を配向して培養可能な凹凸形状を備えるハンドリング体10を効率的に製造することができる。 According to the manufacturing method of the handling body of the present invention described above, the support body 10 of the present invention can be easily manufactured. In particular, by supplying a polymer composition to a predetermined non-affinity surface and curing the polymer composition to obtain a molded body, the handling body 10 having the multilayered molded body 2 or cells are oriented and cultured. The handling body 10 having a possible uneven shape can be efficiently manufactured.
(培養細胞層と支持体層との複合体)
本発明の培養細胞−支持体層の複合体(以下、単に複合体という。)50は、図4に示すように、温度応答性マトリックス4からなる本発明のハンドリング体10である支持体層10(同一部材であるため同一の符号を用いるものとする。)と、こうした支持体層10の少なくとも一部に培養細胞が相互に結合して支持された培養細胞層60と、を有するユニット70を備えることができる。本発明の複合体50は、細胞培養層60を支持体層10で支持して支持体層10と一体にハンドリングできる。このため、培養終了後から、種々の過程を経て必要時まで細胞培養層60の構造や配向性を安定して維持できる。また、培養細胞層60を所定の配置部位、重層部位及び生着部位などの適用部位へ搬送し配置するのも容易となる。さらに、適用部位において重層される細胞間に生物学的な結合を発生させる場合には、支持体層10の温度応答性マトリックス4を温度応答性ポリマーの臨界溶解温度に基づく温度条件を付与して当該マトリックス4を崩壊させることで意図した箇所に確実にかつ細胞の配向等を維持して接着させることができる。本発明の複合体50は、細胞構造体100の造形用(特に積層造形用)として用いることができる。以下、図4に示す本発明の複合体50の各種態様を適宜参照しながら説明する。
(Complex of cultured cell layer and support layer)
A cultured cell-support layer complex (hereinafter simply referred to as a complex) 50 of the present invention 50 is a support layer 10 which is a handling body 10 of the present invention comprising a temperature-responsive matrix 4 as shown in FIG. (The same reference numerals are used because they are the same member), and a cultured cell layer 60 in which cultured cells are coupled to and supported by at least a part of the support layer 10. Can be provided. The complex 50 of the present invention can be handled integrally with the support layer 10 by supporting the cell culture layer 60 with the support layer 10. For this reason, the structure and orientation of the cell culture layer 60 can be stably maintained after completion of the culture through various processes until necessary. Moreover, it becomes easy to convey and arrange | position the cultured cell layer 60 to application parts, such as a predetermined | prescribed arrangement | positioning site | part, an overlaying site | part, and an engraftment site | part. Further, in the case where biological bonds are generated between cells layered at the application site, the temperature-responsive matrix 4 of the support layer 10 is given a temperature condition based on the critical dissolution temperature of the temperature-responsive polymer. By disintegrating the matrix 4, it is possible to adhere to the intended location reliably while maintaining the orientation of the cells. The complex 50 of the present invention can be used for modeling the cell structure 100 (particularly for layered modeling). Hereinafter, the various aspects of the composite 50 of the present invention shown in FIG. 4 will be described as appropriate.
また、本発明の複合体50は、より厚みのある、あるいはより大きな、あるいはより複雑な三次元形状の複合体50を構築するためのユニットを提供することができる。特に、複合体50が、支持体層10がシート状であることなどによりシート状体であるときには、こうしたシート状の複合体50を積層してより厚みのある、より大きな又はより複雑な三次元形状の複合体50を容易に造形でき、こうした細胞構造体100を提供するのに利用できる。 Moreover, the composite 50 of the present invention can provide a unit for constructing the composite 50 having a thicker, larger, or more complicated three-dimensional shape. In particular, when the composite 50 is a sheet-like body because the support layer 10 is in a sheet form or the like, the sheet-like composite 50 is laminated to obtain a thicker, larger or more complicated three-dimensional structure. The shaped composite 50 can be easily shaped and used to provide such a cell structure 100.
本発明の複合体50における支持体層10は、本発明のハンドリング体10であることから、本発明のハンドリング10において既に説明した各種実施態様をそのまま適用することができる。 Since the support layer 10 in the composite 50 of the present invention is the handling body 10 of the present invention, the various embodiments already described in the handling 10 of the present invention can be applied as they are.
図4(a)に示すように、本発明の複合体50は、ユニット70を構成する支持体層10の全面に培養細胞層60を備えている必要はない。支持体層10の表面のその少なくとも一部、例えば、細胞接着領域8等によって規定された領域等において任意のパターンで培養細胞層60を備えていればよい。支持体層10上の培養細胞層60以外の領域を、ピンセットなどによる把持部機能あるいは他の培養細胞層62との接着機能を確保するほか、ハンドリング性を確保する領域として利用できる。 As shown in FIG. 4A, the complex 50 of the present invention does not need to include the cultured cell layer 60 on the entire surface of the support layer 10 constituting the unit 70. The cultured cell layer 60 may be provided in an arbitrary pattern in at least a part of the surface of the support layer 10, for example, a region defined by the cell adhesion region 8 or the like. A region other than the cultured cell layer 60 on the support layer 10 can be used as a region for ensuring handling properties in addition to securing a gripping portion function with tweezers or the like or an adhesion function with another cultured cell layer 62.
本発明の複合体50は、図4(a)に示すように、一つの支持体層10と一つの培養細胞層60とからなる一つのユニット70のみからなるものであってもよいし、図4(b)及び図4(c)に示すように、一つの支持体層10を介して2つの培養細胞層60が重層された複層構造を有していてもよい。かかる複層構造によれば、支持体層10の温度応答性マトリックス4を崩壊させることで、支持体層10を介して重層される細胞が生物学的に結合される。このような複層構造体は、より具体的には、例えば、図4(b)に示すように、2つ以上のユニット70を支持体層10と培養細胞層60とが交互になるよう重層した複層構造としてもよい。また、図4(c)に示すように、ユニット70を構成していない別の細胞培養層62に対して1つ又は2つ以上のユニット70を重層した複層構造としてもよい。 As shown in FIG. 4A, the complex 50 according to the present invention may be composed of only one unit 70 including one support layer 10 and one cultured cell layer 60. As shown in FIG. 4 (b) and FIG. 4 (c), it may have a multilayer structure in which two cultured cell layers 60 are stacked with one support layer 10 interposed therebetween. According to such a multilayer structure, cells that are stacked through the support layer 10 are biologically bound by collapsing the temperature-responsive matrix 4 of the support layer 10. More specifically, such a multilayer structure includes, for example, two or more units 70 such that the support layer 10 and the cultured cell layer 60 are alternated as shown in FIG. A multi-layer structure may be used. Moreover, as shown in FIG.4 (c), it is good also as a multilayer structure which laminated | stacked the 1 or 2 or more unit 70 with respect to another cell culture layer 62 which does not comprise the unit 70. FIG.
本発明の複合体50は、培養細胞層60同士が直接重層された複層構造を有していてもよい。細胞培養層60同士の生着を速やかに行う必要があるときにはかかる複層形態が好ましい。例えば、図4(d)に示すような複層構造や図4(e)に示すように、別の培養細胞層62に対して培養細胞層60を直接重層した複層構造を採ることができる。 The complex 50 of the present invention may have a multilayer structure in which the cultured cell layers 60 are directly stacked. When it is necessary to quickly engraft the cell culture layers 60, such a multi-layer form is preferable. For example, a multilayer structure as shown in FIG. 4D or a multilayer structure in which the cultured cell layer 60 is directly overlaid on another cultured cell layer 62 as shown in FIG. 4E can be adopted. .
なお、複合体50が複層構造を有する場合の細胞培養層60等の重層形態は、重層される培養細胞層60間又は培養細胞層60と他の培養細胞層62との間において互いに重複して重層される領域があれば足り、一つの培養細胞層60の全体が他の培養細胞層60,62に重複して重層されることに限定するものではない。 In addition, when the composite 50 has a multilayer structure, the layered form such as the cell culture layer 60 overlaps between the cultured cell layers 60 to be layered or between the cultured cell layer 60 and another cultured cell layer 62. However, it is not necessary to limit the entire layer of one cultured cell layer 60 to overlap with the other cultured cell layers 60 and 62.
本発明の複合体50においては、培養細胞層60の少なくとも一部において培養細胞が一定方向に配向されていることが好ましい。培養細胞が配向されていることが分化や機能発現に必要な場合があるからである。配向された培養細胞は、一つのユニット70の培養細胞層60にのみにあってもよいが、複数のユニット70において存在していてもよい。好ましくは複数の細胞培養層60にわたって、ほぼ同一方向に配向された培養細胞を備えている。例えば、図4(f)に示すように、連続して重層される2以上のユニット70の培養細胞層60において、ほぼ同一方向に配向された培養細胞を備えていることが好ましい。 In the complex 50 of the present invention, it is preferable that the cultured cells are oriented in a certain direction in at least a part of the cultured cell layer 60. This is because the orientation of cultured cells may be necessary for differentiation and functional expression. The oriented cultured cells may exist only in the cultured cell layer 60 of one unit 70, but may exist in a plurality of units 70. Preferably, a plurality of cultured cells oriented in substantially the same direction are provided across the plurality of cell culture layers 60. For example, as shown in FIG. 4 (f), it is preferable that the cultured cell layers 60 of two or more units 70 that are successively stacked include cultured cells oriented in substantially the same direction.
本発明の複合体50においては、同一種類の培養細胞からなる培養細胞層60を有するユニット70の単層又は複層構造であってもよいし、重層される培養細胞層60がそれぞれ異なる培養細胞からなる複層構造であってもよい。本発明の複合体50においては、重層される培養細胞層60が異種細胞で構成されていても、支持体層10を介して重層構造となっているため、複合化が容易である。また、同一の培養細胞層60において、2種類以上の細胞が培養されたものであってもよい。本発明の複合体50は、重層される2以上のユニット70における培養細胞層60が互いに同一又は相違する平面形態であってもよい。 The complex 50 of the present invention may have a single-layer or multi-layer structure of a unit 70 having a cultured cell layer 60 made of the same type of cultured cells, and the cultured cell layers 60 to be stacked are different cultured cells. The multilayer structure which consists of may be sufficient. In the composite 50 of the present invention, even if the cultured cell layer 60 to be overlaid is composed of heterogeneous cells, it is easy to make a composite because it has a multilayer structure through the support layer 10. Further, two or more types of cells may be cultured in the same cultured cell layer 60. The complex 50 of the present invention may have a planar form in which the cultured cell layers 60 in the two or more units 70 to be stacked are the same or different from each other.
複合体50がシート状の支持体層10を備えて全体としてシート状の場合、複合体50が単層構造であるか複層構造であるかを問わず、複合体50を適宜変形したものであってもよい。例えば、シート状の複合体50を丸めて円筒状等の筒状体とすることができる。複合体50が、得ようとする細胞構造体100をスライスして得られる断面形状に対応するパターンの培養細胞層60を有するユニット70を積層して得られるものである場合、支持体層10は、適当な温度条件で崩壊し除去されるため、細胞構造体100を、所望の外形形状と内部形状とを備える複雑な三次元形状の細胞構造体100として構築可能である。したがって、かかる複合体50は、細胞の機能を利用又は代替する生体外及び生体内デバイス用の前駆体として有利である。さらにこれらの培養細胞層60において配向が制御されており、重層される培養細胞層60等において、その配向がほぼ同一である場合には、心筋細胞、筋芽細胞、筋管細胞、平滑筋細胞等による機能を利用又は代替する生体外及び生体内デバイス用の前駆体として一層有利である。 In the case where the composite 50 includes the sheet-like support layer 10 and has a sheet shape as a whole, the composite 50 is appropriately modified regardless of whether the composite 50 has a single-layer structure or a multi-layer structure. There may be. For example, the sheet-like composite 50 can be rounded into a cylindrical body such as a cylinder. When the complex 50 is obtained by laminating the unit 70 having the cultured cell layer 60 having a pattern corresponding to the cross-sectional shape obtained by slicing the cell structure 100 to be obtained, the support layer 10 Since the cell structure 100 is collapsed and removed under an appropriate temperature condition, the cell structure 100 can be constructed as a cell structure 100 having a complicated three-dimensional shape having a desired external shape and internal shape. Accordingly, such a complex 50 is advantageous as a precursor for in vitro and in vivo devices that utilize or substitute for cellular functions. Further, when the orientation is controlled in these cultured cell layers 60 and the orientation is almost the same in the cultured cell layers 60 and the like that are overlaid, cardiomyocytes, myoblasts, myotubes, smooth muscle cells It is even more advantageous as a precursor for in vitro and in vivo devices that utilize or substitute functions such as.
(複合体の製造方法)
本発明の複合体50の製造方法は、本発明のハンドリング体10の細胞接着領域8で細胞を培養して一つのユニット70を作製する工程を備えることができる。本発明の製造方法によれば、細胞構造体100を構築可能であってハンドリング可能な前駆体を簡易に製造できる。また、ユニット70を積層単位として用いることで正確かつ複合体50としても培養細胞層60としても安定性のよい積層状態を形成できる。本発明によれば、このような複合体の製造方法によって得られる複合体も提供される。
(Production method of composite)
The manufacturing method of the composite 50 of the present invention can include a step of culturing cells in the cell adhesion region 8 of the handling body 10 of the present invention to produce one unit 70. According to the production method of the present invention, a precursor that can be constructed and handled can be easily produced. In addition, by using the unit 70 as a laminated unit, it is possible to accurately and stably form a laminated state as the complex 50 or the cultured cell layer 60. According to the present invention, a composite obtained by such a method for producing a composite is also provided.
すなわち、支持体層10で支持された培養細胞層60を積層する場合には、支持体層10で培養細胞層60の形態及び細胞の配向性が維持されるとともに、培養細胞層60に対するストレスが低減されるため、培養細胞層60を良好な状態を保って生物学的に結合するのに適した状態で積層できる。また、特にシート状の支持体層10上に配向性が制御された状態で培養細胞層60が支持されているため、配向が制御された培養細胞層60を積層するときには、支持体層10の向きに留意することで容易に細胞の配向性を制御して培養細胞層60を積層できる。 That is, when the cultured cell layer 60 supported by the support layer 10 is laminated, the form of the cultured cell layer 60 and the orientation of the cells are maintained in the support layer 10 and stress on the cultured cell layer 60 is applied. Therefore, the cultured cell layer 60 can be laminated in a state suitable for biological bonding while maintaining a good state. In addition, since the cultured cell layer 60 is supported on the sheet-like support layer 10 in a state in which the orientation is controlled, when the cultured cell layer 60 with the controlled orientation is stacked, the support layer 10 By paying attention to the orientation, the cultured cell layer 60 can be easily laminated while controlling the orientation of the cells.
本発明の複合体50を作製するのにあたっては、本発明のハンドリング体10の細胞接着領域8で細胞を培養する。典型的には、本発明のハンドリング体10を、液体培地等を貯留可能な培養装置内に配置して、培地の存在下、細胞あるいは組織片を細胞接着領域8に供給して培養する。培養条件は、用いる細胞の種類等に応じて当業者であれば適宜設定することができる。本発明のハンドリング体10の温度応答性マトリックス4に用いられる温度応答性ポリマーの上限又は下限臨界温度に基づき、当該マトリックス4を構成する温度応答性ポリマーが溶解しない温度を培養条件として設定する。 In producing the complex 50 of the present invention, cells are cultured in the cell adhesion region 8 of the handling body 10 of the present invention. Typically, the handling body 10 of the present invention is placed in a culture apparatus capable of storing a liquid medium or the like, and in the presence of the medium, cells or tissue pieces are supplied to the cell adhesion region 8 and cultured. Culture conditions can be appropriately set by those skilled in the art according to the type of cells used. Based on the upper or lower critical temperature of the temperature-responsive polymer used in the temperature-responsive matrix 4 of the handling body 10 of the present invention, the temperature at which the temperature-responsive polymer constituting the matrix 4 does not dissolve is set as the culture condition.
複層構造の複合体50を得るにあたって、図4(b)及び図4(d)に示すように、本発明の複合体50は2以上のユニット70を重層した複層構造を有しているときは、図5左に示すように、複数個のユニット70を作製あるいは入手することにより準備し、その支持体層10が他のユニット70の培養細胞層60に接触するように積層することにより得ることができる。また、図4(c)及び図4(e)に示すように、ユニット70を構成しない他の培養細胞層62に積層する複層構造を有ししているときには、図5右に示すように、他の培養細胞層62に積層する。なお、他の培養細胞層62は、後述するようにユニット70から既に支持体層10を崩壊させて除去して残った培養細胞層60であってもよい。 In obtaining the multilayer structure 50, as shown in FIGS. 4B and 4D, the complex 50 of the present invention has a multilayer structure in which two or more units 70 are stacked. In some cases, as shown in the left of FIG. 5, by preparing or obtaining a plurality of units 70 and stacking them so that the support layer 10 is in contact with the cultured cell layer 60 of another unit 70. Obtainable. Further, as shown in FIGS. 4 (c) and 4 (e), when it has a multilayer structure laminated on another cultured cell layer 62 that does not constitute the unit 70, as shown on the right side of FIG. Then, it is laminated on another cultured cell layer 62. The other cultured cell layer 62 may be a cultured cell layer 60 that has already been left after the support layer 10 has been disintegrated and removed from the unit 70 as described later.
2以上の培養細胞層60がほぼ同一方向に配向した細胞を備えている複合体50の場合には、好ましくは、培養細胞の配向制御可能な凹凸形状を備える細胞接着領域8を備える支持体10で細胞を培養して得られたユニット70を複数個準備し、これらのユニット70を、その配向性がほぼ同一となるように積層する。ユニット70は支持体層10により支持されているため、2以上の培養細胞層60において同一方向に培養細胞を配向させるように、確実に積層できる。 In the case of the complex 50 in which two or more cultured cell layers 60 are provided with cells oriented in substantially the same direction, preferably, the support 10 provided with the cell adhesion region 8 having a concavo-convex shape capable of controlling the orientation of the cultured cells. A plurality of units 70 obtained by culturing cells are prepared, and these units 70 are stacked so that their orientations are substantially the same. Since the unit 70 is supported by the support layer 10, the two or more cultured cell layers 60 can be reliably stacked so that the cultured cells are oriented in the same direction.
なお、複合体50の製造は、図5にも示すように、インビトロでもインビボでも可能である。複合体50から最終的に得ようとする細胞構造体100の用途に応じて適宜選択できる。例えば、複合体50の作製時と使用部位とが異なり作製部位から移動させたい場合には、既に説明したPDMS等からなる非親和性表面20としてもよい。こうすることで、複合体50を、作製部位から剥離しやすく、培養細胞層60にもストレスがかかりにくい。例えば、インビトロの例として、本発明のハンドリング体10を製造した非親和性表面20に成形体(ECM成分を含む単層状の成形体2の場合などが挙げられる。)2を成形時の状態を維持した載置させたまま、成形体2の表面で細胞を培養して培養細胞層60を形成してもよい。また、別に複合体50の作製用に準備された非親和性表面20で複合体50を形成してもよい。 The complex 50 can be produced in vitro or in vivo as shown in FIG. It can select suitably according to the use of the cell structure 100 which is finally going to obtain from the composite 50. For example, when the complex 50 is manufactured at a different site from the site to be used and moved from the site to be manufactured, the non-affinity surface 20 made of PDMS or the like already described may be used. By doing so, the complex 50 is easily peeled off from the production site, and the cultured cell layer 60 is not easily stressed. For example, as an in vitro example, the non-affinity surface 20 on which the handling body 10 of the present invention is manufactured may include a molded body (including a single-layer molded body 2 containing an ECM component) 2 at the time of molding. The cultured cell layer 60 may be formed by culturing cells on the surface of the molded body 2 while being maintained and placed. Alternatively, the complex 50 may be formed by the non-affinity surface 20 prepared separately for producing the complex 50.
インビボの例として、ヒトあるいは非ヒト動物の生体組織など細胞構造体100を生着させたい部位でハンドリング体10を配置しその場で細胞を培養し、さらにハンドリング体10を積層し細胞を培養してもよいし、別の場所で作製した複合体50を積層してもよい。また、生着部位等において別で準備した複合体70を配置してさらに他の複合体50を積層してもよいし、生着部位に配置した複合体70上にハンドリング体10のみを積層して当該ハンドリング体10上で細胞を培養してもよい。すなわち、複合体50は生着部位においてその場生成してもよい。 As an in vivo example, the handling body 10 is arranged at a site where the cell structure 100 is to be engrafted, such as a living tissue of a human or non-human animal, and the cells are cultured on the spot, and the handling body 10 is stacked and the cells are cultured. Or the composite 50 produced in another place may be laminated | stacked. Alternatively, another composite 50 prepared separately at the engraftment site may be arranged and another composite 50 may be laminated, or only the handling body 10 may be laminated on the composite 70 arranged at the engraftment site. The cells may be cultured on the handling body 10. That is, the complex 50 may be generated in situ at the engraftment site.
(細胞構造体の製造方法)
本発明の細胞構造体の製造方法は、本発明の複合体50を準備する工程と、複合体50の支持体層10を温度応答性ポリマーの臨界溶解温度に基づく温度条件で崩壊させる工程と、を備えることができる。本発明の細胞構造体の製造方法によれば、本発明の複合体にある支持体層を崩壊させることで、培養細胞層を生着部位や他の培養細胞層に生物学的に結合させて培養細胞層の構造や配向等を維持した細胞構造体を得ることができる。特に、複合体50が複層構造の場合には、複合体50内に介在される支持体層を崩壊させることで、2以上の培養細胞層60の形態や細胞の配向を維持して確実に一体化することができる。したがって、培養細胞層そのものを直接積層するのに比較して、構造安定性及び配向性に優れた細胞構造体を得ることができる。さらに、本発明の製造方法によれば、細胞又は組織の機能を利用又は代替する生体外デバイス又は生体内デバイスを容易に製造できる。本発明によれば、このような細胞構造体の製造方法によって得られる細胞構造体も提供される。
(Method for producing cell structure)
The method for producing a cell structure of the present invention includes a step of preparing the complex 50 of the present invention, a step of causing the support layer 10 of the complex 50 to collapse under a temperature condition based on the critical dissolution temperature of the temperature-responsive polymer, Can be provided. According to the method for producing a cell structure of the present invention, the cultured cell layer is biologically bound to an engraftment site or another cultured cell layer by collapsing the support layer in the complex of the present invention. A cell structure maintaining the structure and orientation of the cultured cell layer can be obtained. In particular, in the case where the complex 50 has a multilayer structure, the support layer interposed in the complex 50 is disrupted to reliably maintain the shape of the two or more cultured cell layers 60 and the orientation of the cells. Can be integrated. Therefore, a cell structure excellent in structural stability and orientation can be obtained as compared with the case where the cultured cell layer itself is directly laminated. Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, an in vitro device or an in vivo device that uses or substitutes for the function of a cell or tissue can be easily manufactured. According to the present invention, a cell structure obtained by such a method for producing a cell structure is also provided.
本発明の製造方法において準備される複合体50、その支持体層10及び温度応答性ポリマーについては、既に説明した本発明の複合体50、支持体層10及び温度応答性ポリマーの各種実施態様が適用される。 Regarding the composite 50 prepared in the production method of the present invention, its support layer 10 and the temperature-responsive polymer, various embodiments of the composite 50, the support layer 10 and the temperature-responsive polymer of the present invention already described are used. Applied.
複合体50は、1又は2以上の細胞培養層60と、1又2以上の支持体層10と、を備えている(図4)。複合体50の支持体層10を崩壊させるには、温度応答性マトリックス4を構成する温度応答性ポリマーの臨界溶解温度に基づく温度条件を複合体50に付与する。かかる温度条件は、用いる温度応答性ポリマーに固有の上限又は下限臨界溶解温度より高い又は低い温度とすることができる。崩壊を促進するためには、上限又は下限臨界溶解温度よりも大きく高い又は低い温度とすればよい。かかる温度条件は、温度応答性ポリマーの臨界溶解温度、温度応答性マトリックス4を構成する他のECM成分の種類や量のほか、細胞構造体100を作製する部位や構成する培養細胞を考慮して適宜設定することができる。 The complex 50 includes one or more cell culture layers 60 and one or more support layers 10 (FIG. 4). In order to collapse the support layer 10 of the composite 50, a temperature condition based on the critical dissolution temperature of the temperature-responsive polymer constituting the temperature-responsive matrix 4 is applied to the composite 50. Such temperature conditions can be higher or lower than the upper or lower critical solution temperature inherent to the temperature-responsive polymer used. In order to promote the collapse, the temperature may be higher or lower than the upper or lower critical solution temperature. Such temperature conditions take into consideration the critical dissolution temperature of the temperature-responsive polymer, the type and amount of other ECM components that constitute the temperature-responsive matrix 4, the site where the cell structure 100 is produced, and the cultured cells that constitute it. It can be set appropriately.
温度条件を複合体50に付与する方法は特に限定されない。最も簡易には、図6に示すように、複合体50の存在する環境雰囲気温度の調節により支持体10を崩壊させることができる。また、温度を調節したガスを複合体50に供給して、複合体50又はその一部の支持体層10に選択的に所望の温度条件を付与することもできる。 A method for applying the temperature condition to the composite 50 is not particularly limited. In the simplest case, as shown in FIG. 6, the support 10 can be collapsed by adjusting the ambient temperature at which the composite 50 exists. In addition, a gas whose temperature is adjusted can be supplied to the composite 50 to selectively give a desired temperature condition to the composite 50 or a part of the support layer 10.
支持体層10の崩壊による細胞構造体100の作製は、複合体50の場合と同様、インビトロでもインビボでも可能であるが、細胞構造体100の用途に応じて適宜選択できる。細胞構造体100の安定性等を考慮すると、細胞構造体100の作製は、細胞構造体100の使用部位に複合体50を配置して実施することが好ましい。すなわち、細胞構造体100の使用部位(インビボ又はインビトロ)に複合体50を配置した上で、その場で支持体層10を崩壊させることが好ましい。こうすることで、細胞構造体100自体をハンドリングすることを回避して、細胞構造体100の構造崩壊や細胞の配向性低下を回避又は抑制できる。 Production of the cell structure 100 by disintegrating the support layer 10 can be performed in vitro or in vivo, as in the case of the complex 50, but can be appropriately selected depending on the use of the cell structure 100. In consideration of the stability of the cell structure 100 and the like, it is preferable to manufacture the cell structure 100 by placing the complex 50 at the site where the cell structure 100 is used. That is, it is preferable to dispose the support layer 10 on the spot after placing the complex 50 at the site (in vivo or in vitro) where the cell structure 100 is used. By carrying out like this, handling of the cell structure 100 itself can be avoided, and the structure collapse of the cell structure 100 and the orientation deterioration of a cell can be avoided or suppressed.
なお、支持体層10の崩壊後に得られる細胞構造体100のハンドリング性が期待できる場合等には、特に細胞構造体100を適用すべき部位で支持体層10を崩壊する必要は必ずしもない。また、支持体層10崩壊後の細胞構造体100を支持できる適当な担体上で支持体層10を崩壊させてもよい。なお、使用部位以外において複合体50の支持体層10を崩壊させる場合には、細胞構造体100の当該部位からの搬送やハンドリングが容易であるように、本発明の支持体10を作製するのに用いた非親和性表面上で実施することが好ましい。 In addition, when the handleability of the cell structure 100 obtained after the collapse of the support layer 10 can be expected, it is not always necessary to collapse the support layer 10 at a site where the cell structure 100 is to be applied. Moreover, you may collapse the support body layer 10 on the suitable support | carrier which can support the cell structure 100 after the support body layer 10 collapses. In the case where the support layer 10 of the complex 50 is collapsed at a site other than the use site, the support 10 of the present invention is prepared so that the cell structure 100 can be easily transported and handled from the site. It is preferably carried out on the non-affinity surface used in the above.
例えば、インビトロでの作製例として、細胞構造体100を、時間を置いてあるいは作製部位とは異なる部位で使用する場合、非親和性表面20上で細胞構造体100を作製することができる。なお、細胞構造体100が複層構造の場合には、複層化により全体の強度が向上されているので取り扱いやすくなっている。また、細胞構造体100を収容可能な容器(保存用であってもよいし運搬用であってもよい。)の中で細胞構造体100を作製してもよい。こうすることで細胞構造体100に対するストレスを抑制又は回避できる。 For example, as an in vitro production example, when the cell structure 100 is used at a site different from the production site after a certain time, the cell structure 100 can be produced on the non-affinity surface 20. In addition, when the cell structure 100 is a multilayer structure, since the whole intensity | strength is improved by multilayering, it is easy to handle. Further, the cell structure 100 may be produced in a container (for storage or transportation) in which the cell structure 100 can be accommodated. By doing so, stress on the cell structure 100 can be suppressed or avoided.
また、例えば、インビボの作製例として、既に説明したように、複合体50を生着させたい部位で作製し、その後、そのままその場で支持体10を崩壊させてもよい。また、他の場所で作製した複合体50を、生着部位等に配置してその場で支持体層10を崩壊させてもよい。 Further, for example, as already described in vivo, as described above, the composite 50 may be produced at a site where the composite 50 is to be engrafted, and then the support 10 may be collapsed as it is. Moreover, the composite body 50 produced in another place may be arrange | positioned in an engraftment site | part etc., and the support body layer 10 may be collapsed on the spot.
本発明の製造方法において、複合体50が2以上のユニット70を含む複層構造を有する場合には、複合体50が備える複数の支持体層10を同時に除去することにより一挙に細胞構造体100を得ることができる。また、複合体10に対して部位選択的に温度条件を付与することにより、特定部位の支持体層10を崩壊させ、特定部位近傍の培養細胞層60を結合させ、その後他の支持体層10を崩壊させて他の培養細胞層60を結合させてもよい。 In the production method of the present invention, when the complex 50 has a multilayer structure including two or more units 70, the cell structure 100 is removed at once by removing the plurality of support layers 10 provided in the complex 50 simultaneously. Can be obtained. Further, by applying a temperature condition to the complex 10 in a site-selective manner, the support layer 10 at the specific site is collapsed, and the cultured cell layer 60 near the specific site is combined, and then the other support layer 10 May be disrupted and other cultured cell layers 60 may be combined.
複合体50が、得ようとする細胞構造体100をスライスして得られる断面形状に対応するパターンの培養細胞層60を有するユニット70を積層して得られるものである場合、支持体層10の崩壊により、所望の外形や大きさを有し、貫通部や中空部を有するなど複雑な三次元形状の細胞構造体100も構築可能である。培養細胞層60において培養細胞が配向されている場合には、さらに、配向された細胞を備える細胞構造体100となる。 When the complex 50 is obtained by laminating the unit 70 having the cultured cell layer 60 having a pattern corresponding to the cross-sectional shape obtained by slicing the cell structure 100 to be obtained, Due to the collapse, it is possible to construct a cell structure 100 having a complicated three-dimensional shape such as having a desired outer shape and size, and having a penetrating portion and a hollow portion. When the cultured cells are oriented in the cultured cell layer 60, the cell structure 100 further includes the oriented cells.
こうして得られる細胞構造体100には、さらに本発明の複合体50の支持体層10を接触するように積層することで、より複雑な三次元形状の細胞構造体100を構築できる。 By further laminating the cell structure 100 obtained in this manner so that the support layer 10 of the complex 50 of the present invention is in contact with the cell structure 100, a more complicated three-dimensional cell structure 100 can be constructed.
以上説明したように、本発明の細胞構造体100の製造方法によれば、従来と異なり、支持体層10を含む複合体50の支持体層10を崩壊させることにより細胞構造体100を得るため、支持体層10によって安定的に維持された培養細胞層60を結合させることができるため、所望の形態で安定した細胞構造体100を製造できる。 As described above, according to the method for manufacturing the cell structure 100 of the present invention, unlike the conventional method, the cell structure 100 is obtained by disintegrating the support layer 10 of the complex 50 including the support layer 10. Since the cultured cell layer 60 stably maintained by the support layer 10 can be bonded, the stable cell structure 100 can be manufactured in a desired form.
(細胞構造体)
本発明の細胞構造体100は、図1及び図6に示すように、培養細胞が所定の配向性で配列された培養細胞が重層された構造を有することができる。こうした細胞構造体100によれば、細胞の配向性が分化や機能発現に重要な要素である生体外デバイス又は生体内デバイス用の細胞構造体として有用である。特に、特に細胞の配向が重要な平滑筋組織等の筋組織の機能を利用又は代替する生体外又は生体内デバイスとして有用である。
(Cell structure)
As shown in FIGS. 1 and 6, the cell structure 100 of the present invention can have a structure in which cultured cells in which cultured cells are arranged in a predetermined orientation are stacked. Such a cell structure 100 is useful as an in vitro device or a cell structure for an in vivo device in which cell orientation is an important factor for differentiation and functional expression. In particular, it is useful as an in vitro or in vivo device that utilizes or substitutes for the function of muscle tissue such as smooth muscle tissue in which cell orientation is particularly important.
本発明の細胞構造体100の三次元形態は特に限定されない。全体としてシート状体とすることもできる。シート状体とする場合には、種々の形態で使用できしかも適用部位に追従させることも容易であるという利点がある。本発明の細胞構造体100は、中空部や貫通部など複雑な三次元形状を備えることができる。機能上かかる構造が重要あるいは必須である場合には本発明の細胞構造体100は有用である。 The three-dimensional form of the cell structure 100 of the present invention is not particularly limited. It can also be set as a sheet-like body as a whole. In the case of a sheet-like body, there is an advantage that it can be used in various forms and can easily follow the application site. The cell structure 100 of the present invention can have a complicated three-dimensional shape such as a hollow part or a penetrating part. The cell structure 100 of the present invention is useful when such a structure is important or essential in terms of function.
本発明の細胞構造体100は、ヒトあるいは非ヒト動物における各種細胞、組織、器官及び臓器の代替を目的とする再生医療等に用いることができる。特に、細胞の配向が重要である心筋の一部を再生材料として用いることができる。また、本発明の細胞構造体100は、骨格筋等の機能を生体外で利用するアクチュエータなどに用いることができる。 The cell structure 100 of the present invention can be used for regenerative medicine for the purpose of substituting various cells, tissues, organs and organs in humans or non-human animals. In particular, a part of the myocardium where cell orientation is important can be used as a regeneration material. In addition, the cell structure 100 of the present invention can be used for an actuator or the like that uses functions such as skeletal muscle in vitro.
以下、本発明の具体例を、実施例を挙げて説明する。なお、以下の実施例は本発明を限定するものではない。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to examples. The following examples do not limit the present invention.
(ハンドリング体の作製及び複合体の作製)
本実施例では、培養細胞をハンドリングするためのハンドリング体及びこのハンドリング体を用いた培養細胞−ハンドリング体の複合体を作製した。まず、ポリ−N−イソプロピルアクリルアミドPNIPAAm(下限臨界溶解温度:32℃)の0.25(w/v)%水溶液を準備し、コラーゲンIVの最終濃度が14μg/ml、ラミニンの最終濃度が10μg/mlとなるようにしてECM成分含有ポリマー組成物Aを調製した。このポリマー組成物Aを、ポリジメチルシロキサン(PDMS)製のプレートの表面に100μg/cm2となるように長方形状にキャストし、4℃で18時間乾燥させた。
(Manufacture of handling bodies and preparation of composites)
In this example, a handling body for handling cultured cells and a complex of a cultured cell-handling body using the handling body were prepared. First, a 0.25 (w / v)% aqueous solution of poly-N-isopropylacrylamide PNIPAAm (lower critical solution temperature: 32 ° C.) was prepared. The final concentration of collagen IV was 14 μg / ml, and the final concentration of laminin was 10 μg / ml. The ECM component-containing polymer composition A was prepared so as to be ml. This polymer composition A was cast on a surface of a plate made of polydimethylsiloxane (PDMS) in a rectangular shape so as to be 100 μg / cm 2 and dried at 4 ° C. for 18 hours.
次いで、PNIPAAmの5(w/v)%エタノール溶液をポリマー組成物Bとして準備し、乾燥・硬化させたポリマー組成物Aの表面に、50μl/cm2となるようにキャストし重層し、室温で乾燥させた。得られた硬化物をPDMSから剥離して長方形状のハンドリング体を得た。ハンドリング体は容易にPDMS表面から剥離できるとともに、ハンドリングに適した剛性及び強度を備えていた。 Next, a 5 (w / v)% ethanol solution of PNIPAAm was prepared as a polymer composition B, and cast and overlaid on the surface of the dried and cured polymer composition A at 50 μl / cm 2 at room temperature. Dried. The obtained cured product was peeled from PDMS to obtain a rectangular handling body. The handling body could be easily peeled from the PDMS surface and had rigidity and strength suitable for handling.
次に、10%FBS(Fatal Bovine Serum)を1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含有するDMEM(Dulbecco's modified Eagle Medium)培地の存在下、このハンドリング体のポリマー組成物Aの硬化した表面にマウス筋芽細胞株C2C12細胞を供給(2×103cells/cm2)して37℃で培養した。24時間培養後、細胞を観察したところ、細胞がポリマー組成物Aの硬化層に生着し及び増殖したことを確認した。ハンドリング体の硬化層表面に生着した培養細胞は、硬化層に一体化している状態では力学的強度が高く、これらを一体の複合体としてピンセット等で十分ハンドリングが可能であった。また、得られた複合体は、適度な可撓性を有しており、丸めてチューブ状体とすることができた。 Next, in the presence of DMEM (Dulbecco's modified Eagle Medium) medium containing 10% FBS (Fatal Bovine Serum) and 1% penicillin / streptomycin, a mouse myoblast cell line is formed on the cured surface of the polymer composition A of the handling body. C2C12 cells were supplied (2 × 10 3 cells / cm 2 ) and cultured at 37 ° C. When the cells were observed after culturing for 24 hours, it was confirmed that the cells were engrafted on the cured layer of the polymer composition A and proliferated. The cultured cells engrafted on the surface of the cured layer of the handling body have high mechanical strength when they are integrated with the cured layer, and these can be handled sufficiently with tweezers or the like as an integral composite. Moreover, the obtained composite_body | complex had moderate flexibility and was able to be rounded and made into the tubular body.
(培養細胞の配向を制御した状態でハンドリング可能なハンドリング体の作製及び培養細胞の配向制御)
本実施例では、PNIPAAmの硬化層の表面に凹凸形状を付与し、細胞を培養した。
(Manufacture of a handling body that can be handled in a state in which the orientation of cultured cells is controlled and the orientation control of cultured cells)
In this example, the surface of the cured layer of PNIPAAm was provided with an uneven shape, and the cells were cultured.
まず、ハンドリング体をキャストするPDMS表面に光リソグラフィー技術によって作製した凹凸を鋳型として凹凸形状を付与した。凹凸形状は、長さが200μm〜1000μm、高さが10〜100μm、幅が5μm〜200μm(5μm、10μm、20μm、30μm、50μm、100μm)でこれらの線幅の2倍の間隔で、種々異なる凹部をハンドリング体に形成可能な凸部を形成した。このような凸状部を持つPDMS表面に実施例1で調製したのと同様のポリマー組成物Aを同様にキャストし同一条件で硬化し、さらに、ポリマー組成物Bも実施例1と同様にキャストして複層構造のハンドリング体を作製した。 First, an uneven shape was imparted to the PDMS surface on which the handling body was cast using the unevenness produced by the optical lithography technique as a mold. The concavo-convex shape has a length of 200 μm to 1000 μm, a height of 10 to 100 μm, a width of 5 μm to 200 μm (5 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 50 μm, and 100 μm), and variously different at intervals of twice these line widths. The convex part which can form a recessed part in a handling body was formed. The same polymer composition A as prepared in Example 1 was cast on the PDMS surface having such convex portions in the same manner and cured under the same conditions. Furthermore, the polymer composition B was cast in the same manner as in Example 1. Thus, a handling body having a multilayer structure was produced.
このハンドリング体のポリマー組成物Aの多数の凹部を有する硬化層表面に、実施例1と同様にしてマウス筋芽細胞株C2C12細胞を供給して37℃で培養し、細胞培養の過程を観察した。なお、観察には、培養細胞を、Lonza社製のCell TrackerによってDMEM中で30分間染色し、DMEMにて洗浄後、蛍光顕微鏡(キーエンス社製BZ−8000)を用いた。結果を図7〜図8に示す。
The mouse myoblast cell line C2C12 cells were supplied to the surface of the cured layer having a large number of recesses of the polymer composition A of the handling body in the same manner as in Example 1 and cultured at 37 ° C., and the cell culture process was observed. . For the observation, the cultured cells were stained in DMEM for 30 minutes with Cell Tracker manufactured by Lonza, washed with DMEM, and then used with a fluorescence microscope (BZ-8000 manufactured by Keyence). The results are shown in FIGS.
C2C12細胞は、凹部の幅が5μm未満では生着せず、100μm超では、配向しなかったが、凹部の幅が5μm以上100μm以下では、凹部の長軸方向に沿って配向していた。また、図7に示すように、C2C12細胞は、凹部に沿って突起を伸長し、凹部の長軸方向に向って運動しつつ分裂してくことがわかった。また、図8に示すように、この配向性は、細胞密度が密になるまで継続した。 C2C12 cells did not engraft when the width of the recess was less than 5 μm and were not oriented when the width was more than 100 μm, but were aligned along the major axis direction of the recess when the width of the recess was 5 μm or more and 100 μm or less. Further, as shown in FIG. 7, it was found that C2C12 cells divide while extending the protrusion along the recess and moving toward the long axis of the recess. Further, as shown in FIG. 8, this orientation continued until the cell density became dense.
以上のことから、培養細胞の配向を制御できる凹凸形状をPNIPAAm上にて設定できることがわかった。 From the above, it was found that an uneven shape capable of controlling the orientation of cultured cells can be set on PNIPAAm.
(金属研削表面に基づく凹凸形状を備えるハンドリング体の作製及び複合体の作製)
本実施例では、ハンドリング体上で培養細胞の分化を促進可能な培養細胞の運動性に優れる凹凸形状について検討した。
(Manufacturing of a handling body having a concavo-convex shape based on a metal ground surface and manufacturing of a composite)
In the present Example, the uneven | corrugated shape which was excellent in the mobility of the cultured cell which can accelerate | stimulate the differentiation of a cultured cell on a handling body was examined.
鉄製のブロック表面をサンドペーパー(150番)で一方向に一定荷重で削って、この金属ブロックの研削表面を鋳型としてPDMSプレートを作製し、このPDMSプレートの表面上で実施例1のポリマー組成物A及びポリマー組成物Bをそれぞれ実施例1と同様にして供給し、硬化させることで、研削表面に一致する凹凸形状をポリマー組成物Aの硬化層表面に備えるハンドリング体1を作製した。 The surface of the iron block was shaved with sandpaper (No. 150) in one direction at a constant load, and a PDMS plate was produced using the ground surface of the metal block as a mold. The polymer composition of Example 1 was formed on the surface of the PDMS plate. A handling body 1 having a concavo-convex shape corresponding to the ground surface on the surface of the cured layer of the polymer composition A was prepared by supplying A and the polymer composition B in the same manner as in Example 1 and curing them.
また、研削表面に一致する凹凸形状を有するPDMSプレートを作製し、このPDMSプレートの表面上で実施例1のポリマー組成物A及びポリマー組成物Bをそれぞれ実施例1と同様にして供給し、硬化させることで、研削表面を反転した凹凸形状をポリマー組成物Aの硬化層表面に備えるハンドリング体2を作製した。 Also, a PDMS plate having a concavo-convex shape matching the ground surface was prepared, and polymer composition A and polymer composition B of Example 1 were supplied on the surface of this PDMS plate in the same manner as in Example 1 and cured. As a result, a handling body 2 having a concavo-convex shape in which the grinding surface was inverted on the surface of the cured layer of the polymer composition A was produced.
これらの各ハンドリング体1,2の前記凹凸形状を有する硬化層表面に、実施例1と同様にしてマウス筋芽細胞株C2C12細胞を供給して37℃で培養し、細胞培養の過程を観察した。この硬化層の表面に対して、実施例1と同様にしてマウス筋芽細胞株C2C12細胞を供給して37℃で培養し、細胞培養の過程を観察した。なお、観察は、位相差顕微鏡(キーエンス社製BZ−8000)で観察するとともに、実施例2と同様にして行った。ハンドリング体2についての結果を図9に示す。 The mouse myoblast cell line C2C12 cells were supplied to the surface of the cured layer having the uneven shape of each of the handling bodies 1 and 2 in the same manner as in Example 1 and cultured at 37 ° C., and the cell culture process was observed. . Mouse myoblast cell line C2C12 cells were supplied to the surface of the cured layer in the same manner as in Example 1 and cultured at 37 ° C., and the cell culture process was observed. The observation was performed in the same manner as in Example 2 while observing with a phase contrast microscope (BZ-8000 manufactured by Keyence Corporation). The results for the handling body 2 are shown in FIG.
金属ブロックの研削表面に一致する凹凸形状を有するハンドリング体1で、細胞は生着し培養でき、さらに、凹部の形状に沿って細胞が配向した。また、図9に示すように、金属ブロックの研削表面を転写して得られる反転形状を有するハンドリング体2でも、細胞は生着し培養でき、さらに、凹部の形状に沿って細胞が配向し、その配向性は細胞密度が高くなっても維持された。 With the handling body 1 having an uneven shape that coincides with the ground surface of the metal block, the cells can be engrafted and cultured, and the cells were oriented along the shape of the recesses. Further, as shown in FIG. 9, even in the handling body 2 having an inverted shape obtained by transferring the grinding surface of the metal block, the cells can be engrafted and cultured, and further, the cells are oriented along the shape of the recesses, The orientation was maintained even when the cell density increased.
さらに、ハンドリング体2の表面で培養したC2C12細胞に対して、2%CS(Calf Serum)と1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含有するDMEM培地を供給し、CO2インキュベータ内(5%CO2、37℃)で培養して筋芽細胞を分化させた。培養後、PBSで洗浄した細胞(筋芽細胞、筋管)を、4%p−ホルムアルデヒドで固定した。その後、界面活性剤である0.2%TritonXで細胞を処理し、1mg/mlの牛血清アルブミン(BSA)を含むPBSでブロッキングを行った。ブロッキング後、核を、DAPI、f-アクチンを含むAlexa546-Palliioidin、アクチニンをマウス抗アクチニン抗体と二次抗体であるAlexa488-抗マウスIgG抗体を用いて染色した。蛍光顕微鏡観察にて観察を行い、アクチニンによって染色された細胞を筋管と判断した。結果を図10に示す。図10左に示すように、凹凸形状の方向に配向した筋細胞を得ることができた。得られた筋細胞は、多核の細胞を構成しており、筋肉としての特徴を持っていることがわかった。また、同図10右に示すように、筋細胞内部のアクチンフィラメントも凹凸形状の方向に沿って配向していることがわかった。
Further, a DMEM medium containing 2% CS (Calf Serum) and 1% penicillin / streptomycin is supplied to the C2C12 cells cultured on the surface of the handling body 2, and the C2C12 cells are cultured in a CO 2 incubator (5% CO 2 , 37 ° C. ) To differentiate myoblasts. After culture, cells washed with PBS (myoblasts, myotubes) were fixed with 4% p-formaldehyde. Thereafter, the cells were treated with 0.2% Triton X as a surfactant and blocked with PBS containing 1 mg / ml bovine serum albumin (BSA). After blocking, nuclei were stained with Alexa546-Palliioidin containing DAPI and f-actin, and actinin with mouse anti-actinin antibody and secondary antibody Alexa488-anti-mouse IgG antibody. Observation was performed with a fluorescence microscope, and cells stained with actinin were determined to be myotubes. The results are shown in FIG. As shown in the left of FIG. 10, myocytes oriented in the direction of the concavo-convex shape could be obtained. It was found that the obtained myocytes constitute multinucleated cells and have characteristics as muscles. Further, as shown on the right side of FIG. 10, it was found that the actin filaments in the muscle cells were also oriented along the direction of the irregular shape.
以上のことから、培養細胞の配向を制御可能な凹凸形状を、光リソグラフィー、ホットエンボスなど装置を必定とせず、簡易な方法でしかも成形法で作製できることがわかった。また、このような手法によれば、凹凸形状を付与できる材料も他種多様であるほか、凹凸形状を付与できる面積にも制約がなく、大きな面積で配向を制御した培養細胞層を作製できることがわかった。 From the above, it was found that the concavo-convex shape capable of controlling the orientation of cultured cells can be produced by a simple method and a molding method without requiring an apparatus such as photolithography and hot embossing. In addition, according to such a technique, there are various types of materials that can give the uneven shape, and there is no restriction on the area where the uneven shape can be given, and it is possible to produce a cultured cell layer with controlled orientation in a large area. all right.
(配向制御のための凹凸形状としての金属研削表面形状の検討)
本実施例では、培養細胞を配向制御するのに好適な金属研削表面形状を検討した。鉄製のブロックの表面を番手の異なる研削剤(プレート1:9μmのダイヤモンドサスペンション(米国ビューラー社製)、プレート2:サンドペーパー400番、プレート3:サンドペーパー150番、プレート4:サンドペーパー40番)で一方向に擦過してライン状の微小な凹凸形状を有し、4種類の異なる表面粗さRzの研削表面を形成し、これを鋳型にして、当該研削表面を反転した凹凸形状を有するPDMSプレート(プレート1〜4)を形成した。なお、金属研削表面における表面粗さRzの測定結果を以下の表に示す。表面粗さRzは、鉄製ブロックの異なる3箇所のRzを、HOMMEL TESTER LV15(MITUTOYO)を用いて測定した。
(Examination of metal grinding surface shape as uneven shape for orientation control)
In this example, metal grinding surface shapes suitable for controlling the orientation of cultured cells were examined. Abrasives with different counts on the surface of the iron block (Plate 1: 9 μm diamond suspension (Buhler, USA), Plate 2: Sandpaper No. 400, Plate 3: Sandpaper No. 150, Plate 4: Sandpaper No. 40) The PDMS has fine line-shaped irregularities formed by rubbing in one direction, and has four types of grinding surfaces with different surface roughnesses Rz. Plates (plates 1-4) were formed. The measurement results of the surface roughness Rz on the metal grinding surface are shown in the following table. The surface roughness Rz was measured using three Hommel Tester LV15 (MITUTOYO) at three different locations of the iron block.
(表1)
種類 Rz(μm)
プレート1 0.3
プレート2 2
プレート3 6〜8
プレート4 13以上
(Table 1)
Type Rz (μm)
Plate 1 0.3
Plate 2 2
Plate 3 6-8
Plate 4 13 or higher
このPDMSプレートの凹凸形状を有する表面に、ラミニンPBS溶液(10μg/ml)を供給・乾燥してラミニンコーティング層を形成し、実施例1と同様にマウス筋芽細胞株C2C12細胞を播種して培養した。なお、凹凸形状を有しないPDMSプレートをコントロールとして同様にラミニンコーティング層を形成し、C2C12細胞を培養した。結果を図11に示す。なお、可視化は、実施例3の筋芽細胞の観察と同様にして行った。 A laminin PBS solution (10 μg / ml) is supplied and dried on the surface of the PDMS plate having an irregular shape to form a laminin coating layer, and the mouse myoblast cell line C2C12 cells are seeded and cultured in the same manner as in Example 1. did. A laminin coating layer was similarly formed using a PDMS plate having no irregular shape as a control, and C2C12 cells were cultured. The results are shown in FIG. Visualization was performed in the same manner as the myoblast observation in Example 3.
図11上段に示すように、プレート2〜4において筋芽細胞が凹凸形状に沿って配向したが、コントロール及びプレート1では、配向が認められなかった。また、図11下段に示すように筋管もプレート2〜4においてのみ配向し、コントロール及びプレート1では、筋管の配向が認められなかった。 As shown in the upper part of FIG. 11, myoblasts were aligned along the uneven shape in the plates 2 to 4, but no alignment was observed in the control and the plate 1. In addition, as shown in the lower part of FIG. 11, the myotube was also oriented only in the plates 2 to 4, and the orientation of the myotube was not observed in the control and the plate 1.
以上のことから、筋芽細胞を配向させるには、凹凸形状に一定以上の大きさが必要であることがわかった。また、このような凹凸形状による筋芽細胞の配向制御により、同時に筋管細胞の配向制御も実現できることがわかった。 From the above, it was found that in order to orient myoblasts, the uneven shape must have a certain size or more. It was also found that myoblast cell orientation control can be realized at the same time by controlling the orientation of myoblasts using such irregularities.
(複合体の積層による細胞構造体の造形)
本実施例では、一つの支持体層と一つの培養細胞層とを備えるユニットからなる複合体を積層し、支持体層を構成するマトリックスに含まれる温度応答性ポリマーの臨界溶解温度に基づく温度条件を付与することで支持体を崩壊させるとともに、2つの培養細胞層を一体化して細胞構造体を造形した。
(Modeling of cellular structure by stacking composites)
In this example, a composite comprising a unit comprising one support layer and one cultured cell layer is laminated, and temperature conditions based on the critical dissolution temperature of the temperature-responsive polymer contained in the matrix constituting the support layer In addition, the support was disintegrated by imparting, and the two cultured cell layers were integrated to form a cell structure.
実施例1で作製したハンドリング体に、ラットの心筋細胞を播種して、10%FBS、1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含有するMedium199内にて37℃、5%CO2環境下で培養したところ、研削方向に沿って心筋細胞が配向した培養心筋細胞層を有する培養細胞層−ハンドリング体の複合体を得た。こうして得られた2枚の複合体を、電極アレイ上で、培養心筋細胞層が上下に重複するように積層して、複層構造の複合体を得た。この複層構造の複合体を、用いた温度応答性ポリマーの臨界溶解温度(32℃)に基づき22℃下に12時間配置して、温度応答性マトリックスを崩壊させた。12時間経過後、22℃下で水を用いてこの複合体を洗浄し、室温にて観察したところ、培養心筋細胞層が互いに重複する部分で一体化しており、部分的に複層の心筋細胞構造体を形成していた。 The handling body prepared in Example 1 was seeded with rat cardiomyocytes and cultured in Medium 199 containing 10% FBS, 1% penicillin / streptomycin in a 37 ° C., 5% CO 2 environment. A cultured cell layer-handled complex having a cultured cardiomyocyte layer in which cardiomyocytes were oriented along the direction was obtained. The two composites obtained in this manner were laminated on the electrode array so that the cultured cardiomyocyte layers overlapped one above the other to obtain a composite having a multilayer structure. The composite of this multilayer structure was placed at 22 ° C. for 12 hours based on the critical dissolution temperature (32 ° C.) of the temperature-responsive polymer used to collapse the temperature-responsive matrix. After 12 hours, this complex was washed with water at 22 ° C. and observed at room temperature. As a result, the cultured cardiomyocyte layers were integrated at portions overlapping each other, and partially multi-layered cardiomyocytes A structure was formed.
この心筋細胞構造体を、電極アレイ上において、培養心筋細胞層の重複部分を挟んで対応する2箇所(一方は、下層側の培養心筋層にあり、他方は上層側の培養心筋層にある。)で心筋の自発活動電位を測定した。その結果、それぞれ箇所の自発活動電位の位相はそろっており、培養心筋細胞層の重複部分において生理的な結合が形成されていることがわかった。 On the electrode array, the cardiomyocyte structure is located at two locations (one in the cultured myocardium on the lower layer side and the other in the cultured myocardium on the upper layer side) across the overlapping portion of the cultured cardiomyocyte layer. ) To measure the spontaneous action potential of the myocardium. As a result, it was found that the phase of the spontaneous action potential in each place was uniform, and a physiological connection was formed in the overlapping part of the cultured cardiomyocyte layer.
以上のことから、温度応答性マトリックスの崩壊により重層された2つの培養心筋細胞層は生理的に結合することがわかった。 From the above, it was found that the two cultured cardiomyocyte layers overlaid by the collapse of the temperature-responsive matrix are physiologically bound.
2 成形体、4 マトリックス 6a、6b 層、8 細胞接着領域、10 ハンドリング体、12 20 非親和性表面、50 培養細胞−支持体層の複合体、60 培養細胞層、62 別の培養細胞層、70 ユニット、100 細胞構造体 2 molded body, 4 matrix 6a, 6b layer, 8 cell adhesion region, 10 handling body, 12 20 non-affinity surface, 50 cultured cell-support layer complex, 60 cultured cell layer, 62 another cultured cell layer, 70 units, 100 cell structures
Claims (9)
少なくとも一つの前記ユニットにおいて、前記細胞接着領域は、細胞を配向させて培養するための凹凸形状を有し、前記培養細胞層の少なくとも一部において培養細胞が一定方向に配向されている、複合体。 A self-supporting molded article comprising a matrix containing a temperature-responsive polymer and having a cell adhesion region, which can be placed in a cell culture device, and cells are cultured on the cell adhesion region from the cell culture device. The sheet is separable together with the obtained cultured cell layer, and includes a first layer that includes the cell-adhesive region and includes the temperature-responsive polymer and an extracellular matrix component, and is laminated on the first layer. A second layer containing the temperature-responsive polymer at a higher concentration than the first layer and not containing the extracellular matrix component or containing the extracellular matrix component at a lower concentration than the first layer. a support layer, a laminate of at least a part the cultured cells are layered units 2 or more with a cultured cell layer supported coupled to each other on the surface of said support layer Ri,
In at least one of the units, the cell adhesion region has a concavo-convex shape for orienting and culturing cells, and the cultured cells are oriented in a certain direction in at least a part of the cultured cell layer. .
温度応答性ポリマーを含むマトリックスからなるとともに細胞接着領域を有する自立型成形体であって、細胞培養装置内に配置可能であってかつ前記細胞培養装置から前記細胞接着領域上で細胞を培養して得られる培養細胞層とともに分離可能なシート状であり、前記細胞接着性領域を含み前記温度応答性ポリマーと細胞外マトリックス成分とを含む第1の層と当該第1の層に積層され前記第1の層よりも高い濃度で前記温度応答性ポリマーを含有し前記細胞外マトリックス成分を含有しないか又は前記第1の層よりも低い濃度で前記細胞外マトリックス成分を含有する第2の層とを有する支持体層を備える培養細胞のハンドリング用支持体の前記細胞接着領域で細胞を培養して一つのユニットを作製する工程と、
前記ユニット作製工程において作製した前記一つのユニットと他の前記ユニットとを積層する工程と
を備え、
少なくとも一つの前記ユニットにおいて、前記細胞接着領域は、細胞を配向させて培養するための凹凸形状を有し、前記培養細胞層の少なくとも一部において培養細胞が一定方向に配向されている、製造方法。 A method for producing a complex of cultured cell-support layer according to any one of claims 1 to 5 ,
A self-supporting molded article comprising a matrix containing a temperature-responsive polymer and having a cell adhesion region, which can be placed in a cell culture device, and cells are cultured on the cell adhesion region from the cell culture device. The sheet is separable together with the obtained cultured cell layer, and includes a first layer that includes the cell-adhesive region and includes the temperature-responsive polymer and an extracellular matrix component, and is laminated on the first layer. A second layer containing the temperature-responsive polymer at a higher concentration than the first layer and not containing the extracellular matrix component or containing the extracellular matrix component at a lower concentration than the first layer. Culturing cells in the cell adhesion region of the support for handling cultured cells provided with a support layer to produce one unit;
Laminating the one unit produced in the unit production step and the other unit, and
In at least one of the above units, the cell adhesion region has a concavo-convex shape for orienting and culturing cells, and the cultured cells are oriented in a certain direction in at least a part of the cultured cell layer. .
前記複合体の前記支持体層を前記温度応答性ポリマーの臨界溶解温度に基づく温度条件を付与して崩壊させて前記培養細胞層の積層体を製造する工程と、
を備え、
少なくとも一つの前記ユニットにおいて、前記細胞接着領域は、細胞を配向させて培養するための凹凸形状を有し、前記培養細胞層の少なくとも一部において培養細胞が一定方向に配向されている、細胞構造体の製造方法。 A self-supporting molded article comprising a matrix containing a temperature-responsive polymer and having a cell adhesion region, which can be placed in a cell culture device, and cells are cultured on the cell adhesion region from the cell culture device. The sheet is separable together with the obtained cultured cell layer, and is laminated on the first layer including the cell-adhesive region, the temperature-responsive polymer and the extracellular matrix component, and the first layer. A second layer containing the temperature-responsive polymer at a higher concentration than one layer and not containing the extracellular matrix component or containing the extracellular matrix component at a lower concentration than the first layer; support layer and a laminate at least in part on the cultured cells of the surface of the support layer are laminated units 2 or more with a cultured cell layer supported coupled to one another with There, cultured cells - a step of preparing a composite of the support layer,
Providing the support layer of the composite with a temperature condition based on a critical dissolution temperature of the temperature-responsive polymer to disintegrate the laminate of the cultured cell layer ,
With
In at least one of the units, the cell adhesion region has a concavo-convex shape for orienting and culturing cells, and the cultured cells are oriented in a certain direction in at least a part of the cultured cell layer. Body manufacturing method.
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