JP5197013B2 - 細胞培養用振盪装置及び細胞培養方法の振盪培養方法 - Google Patents
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Description
請求項2に記載の発明に係る細胞培養用振盪装置の突出部は、所定の距離離間して配設された複数の突出部でなることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明に係る細胞培養用振盪装置の細胞は、浮遊系細胞であることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明に係る細胞培養用振盪装置の細胞は、免疫細胞療法に使用されることを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明に係る細胞培養用振盪装置の押圧手段は、押圧幅1乃至15mmで押圧することを特徴とする。
請求項6に記載の発明に係る細胞培養方法の振盪培養方法は、細胞が接種された培養液を収容する可撓性の培養容器内で細胞を培養する細胞培養方法であって、培養容器に対して上下移動により突出部が培養容器を押圧又は押圧を解除する押圧手段を移動させて培養容器を押圧し、押圧を離間して解除する動作を繰り返すことにより培養容器内で培養液を撹拌して細胞を培養することを特徴とするものである。
請求項7に記載の発明に係る細胞培養方法の突出部は、所定の距離離間して配設された複数の突出部でなることを特徴とするものである。
請求項8に記載の発明に係る細胞培養方法の振盪培養方法の細胞は、浮遊系細胞であることを特徴とするものである。
請求項9に記載の発明に係る細胞培養方法の振盪培養方法の細胞は、免疫細胞療法に使用されることを特徴とするものである。
[A]第1の実施の形態(図1〜図17)
図1は、本発明に係る細胞培養用振盪装置における第1の実施の形態が適用された細胞培養装置を示す構成図である。図2は、図1の恒温槽を示す斜視図である。図5は、図2の恒温槽における一つのキャニスタと、このキャニスタ内に収納される培養カセットとからなる培養ユニットの構成を示すレイアウト図である。
図1に示す細胞培養装置10は、特に、免疫細胞療法に用いられる浮遊系細胞を培養するものであり、複数個(例えば8個)の培養ユニット12を備えた恒温槽11と、この恒温槽11及び培養ユニット12の運転を制御する運転制御盤13と、細胞の画像を処理するための画像処理用コンピュータ14と、運転制御盤13及び画像処理用コンピュータ14に接続されて、恒温槽11及び培養ユニット12を監視するための監視用コンピュータ15とを有して構成される。上記運転制御盤13及び画像処理用コンピュータ14が制御手段として機能する。
この培養カセット17は、図3及び図5に示すように、ラージトレイ45に培養バッグ18、細胞接種カセット19及び培地カセット20が装着されたものであり、培養バッグ18及び細胞接種カセット19が細胞を培養する培養容器である。このうち、細胞接種カセット19は、細胞に機能を発現させる(例えば細胞を増殖させる、細胞を分化(後述)させる等)ための機能発現用培養容器であり、本実施形態では、増殖のために誘導因子により細胞を刺激する誘導因子刺激用培養容器である。また、培養バッグ18は、細胞接種カセット19において誘導因子により刺激された細胞を増殖するための増殖用培養容器である。
(1)CCDカメラ88が撮像した細胞接種カセット19内の細胞の画像を、画像処理用コンピュータ14が画像処理して細胞培養の評価パラメータ(単一細胞の平均投影面積、非単一細胞の増加速度)を取得し、当該細胞の培養状況(細胞の増殖可能性及び増殖能力)を判定評価する。運転制御盤13はこの培養状況に応じた培養操作(細胞接種カセット19から培養バッグ18への細胞移行のタイミングや、培地カセット20から培養バッグ18への所定流加速度での培地流加等)を実施する。この結果、細胞の培養状況を非接触・非侵襲状態で判定できるので当該細胞にダメージを与えることがなく、サンプリングによるコンタミネーションの危険性及び細胞の損失を回避できる。また、培養操作を操作者が逐次実施する必要がないので操作者の労力を軽減できる。更に、一患者の細胞を単一のキャニスタ16内に収納される培養カセット17の細胞接種カセット19に接種させ、この細胞ごとに、細胞の培養状況に応じた培養操作を実施できるので患者ごとに適切な培養操作を実現でき、クロスコンタミネーションを回避できる。この細胞の培養状況に応じた適切な培養操作を実現できることで、時間単位での培養操作が可能となり、培養が促進されて培養期間を短縮できる。
図18は、本発明に係る細胞培養用振盪装置の第2の実施の形態が適用された培養ユニット及び細胞培養装置の構成(分化誘導状態)を示すレイアウト図である。図19は、図18の培養ユニットの分化誘導前状態の構成を示すレイアウト図である。この第2の実施の形態において、前記第1の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
次の効果(10)を奏する。
(10)細胞培養装置10及び100は、共に、異なる培養環境で細胞を培養する複数の培養容器のうち、一の培養容器で培養された細胞が、下流側の他の培養容器へ移行されている。つまり、細胞培養装置10では、一の培養容器である細胞接種カセット19にて増殖のために誘導因子により細胞を刺激し、その後、この細胞接種カセット19から他の培養容器である培養バッグ18へ上記細胞を移行して、当該細胞を増殖させている。また、細胞培養装置100では、一の培養容器である培養バッグ18にて細胞を増殖した後に、この培養バッグ18から他の培養容器である分化誘導カセット101へ上記細胞を移行して、当該細胞を分化させている。このように、細胞培養装置10及び100によれば、細胞の培養形態のバリエーションを拡大することができる。
例えば、第1、第2の実施の形態では、画像処理用コンピュータ14がCCDカメラ88の画像を画像処理して評価パラメータを算出し、当該評価パラメータから細胞の培養状況(細胞の増殖可能性、細胞の増殖能力)を判定するものを述べたが、この画像処理用コンピュータ14の機能を運転制御盤13が実施してもよい。また、CCDカメラ88による細胞画像の撮影は、培養バッグ18において実施してもよい。更に、誘導因子刺激連続式灌流培養工程(図16及び図17)において、振盪装置80による振盪培養を実施しない場合には、第2ポンプ49と培養バッグ18との間にフィルタ71を配設しなくてもよい。
図22は、本発明に係る細胞培養用振盪装置の第3の実施の形態が適用された培養ユニット及び細胞培養装置を示す構成図である。図23は、第3の実施の形態に係る細胞培養装置200における一つの空間的に独立した培養室240と低温室230、この培養室240内に収納される培養バッグトレイ241と低温室230に収納される培地バッグトレイ231、廃液バッグトレイ232からなる培養ユニット212の構成を示すレイアウト図である。
この培養バッグトレイ241は、図23に示すように培養バッグ242が装着されたものであり、培養バッグ242が細胞を培養する培養容器である。この培養バッグ242は、細胞に機能を発現させる(例えば細胞を増殖させる、細胞を分化させる等)ための機能発現用培養容器であり、本実施形態では、増殖のために抗体により細胞を刺激する抗体刺激用培養容器である。また、同一の培養バッグ242において抗体により刺激された細胞を増殖するための増殖用培養容器でもある。
培養室240には、図23に示すように、供給ポンプ261、排出ポンプ271が配置される。培養バッグ242は、一端側がチューブ262を用いて供給ポンプ261を経て供給系継ぎ手264に接続される。また、培養バッグ242の他端側は、チューブ272を用いて排出ポンプ271を経て排出系継ぎ手274に接続される。
(1)CCDカメラ302が撮像した培養バッグ242内の細胞の画像を、画像処理用ユニット221が画像処理して細胞培養の評価パラメータ(単一細胞の平均投影面積、非単一細胞の増加速度)を取得し、運転制御用PLC223が当該細胞の培養状況(細胞の増殖可能性及び増殖能力)を判定評価し、この培養状況に応じた培養操作(培地バッグ233から培養バッグ242への所定流加速度での培地流加やタイミング)を実施する。この結果、細胞の培養状況を非接触状態で判定できるので当該細胞にダメージを与えることがなく、また、培養操作を操作者が逐次実施する必要がないので操作者の労力を軽減できる。更に、一患者の細胞を単一の培養ユニット212内に収納される培養バッグ242に接種させ、この細胞ごとに、細胞の培養状況に応じた培養操作を実施できるので適切な培養操作を実現できる。この細胞の培養状況に応じた適切な培養操作を実現できることで、時間単位での培養操作が可能となり、培養が促進されて培養期間を短縮できる。
また、細胞は、振盪装置290の作動板291aにより繰り返し押圧されて撹拌された培地内を浮遊するだけなので、ダメージを蒙ることが防止される。
すなわち、まず、健常人ドナーから末梢血を採取し、血球分離用比重液を用いて末梢血単核球を分離した。
得られた末梢血単核球1.0×107個を、ALyS203培養液(細胞科学株式会社)30ml(含ドナー自己血漿2.4ml)に懸濁し、抗CD3抗体を固層化した浮遊細胞用75T−Flask(SUMILON)に播種して37℃、5%CO2インキュベータで培養(前培養)を行った。
11 恒温槽
12 培養ユニット
13 運転制御盤
14 画像処理用コンピュータ
15 監視用コンピュータ
16 キャニスタ
17 培養カセット
18 培養バッグ(増殖用培養容器)
19 細胞接種カセット(誘導因子刺激用培養容器)
20 培地カセット(培地貯溜手段)
46 載置台
47 培養バッグトレイ
48 第1ポンプ
49 第2ポンプ
65 誘導因子刺激容器
67 培地バッグ(培地貯溜容器)
68 使用済み培地バッグ(使用済み培地貯溜容器)
72 細胞回収バッグ(細胞回収容器)
80 振盪装置
85 作動板
86 突出部
87 照明用LED
88 CCDカメラ(画像取得手段)
89 画像メモリ回路
91 振盪機構(押圧手段)
100 細胞培養装置
101 分化誘導カセット(分化誘導用培養容器)
200 細胞培養装置
212 培養ユニット
221 画像処理用ユニット
230 低温室
231 培地バッグトレイ
232 廃液バッグトレイ
233 培地バッグ(培地貯溜手段、培地貯溜容器)
234 廃液バッグ(廃液貯溜手段、使用済み培地貯溜容器)
240 培養室
241 培養バッグトレイ
242 培養バッグ(抗体刺激用培養容器、増殖用培養容器)
252 載置台
252b 面積変化パーツ
252c 面積変化パーツ
261 供給ポンプ
271 排出ポンプ
290 振盪装置
291 振盪機構
291a 作動板(押圧手段)
291b 突出部
302 CCDカメラ(画像取得手段)
Claims (9)
- 細胞が接種された培養液を収容する可撓性の培養容器内で細胞を培養する細胞培養用振盪装置において、
前記培養容器に対して上下移動により突出部が該培養容器を押圧又は該押圧を解除可能な押圧手段を備え、
前記押圧手段を移動させて前記突出部が前記培養容器を押圧し、該押圧を離間して解除する動作を繰り返すことにより前記培養容器内の培養液を撹拌する構成としたこと
を特徴とする細胞培養用振盪装置。 - 前記突出部は、所定の距離離間して配設された複数の突出部でなることを特徴とする請求項1に記載の細胞培養用振盪装置。
- 前記細胞は、浮遊系細胞であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の細胞培養用振盪装置。
- 前記細胞は、免疫細胞療法に使用されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうち、いずれか1に記載の細胞培養用振盪装置。
- 前記押圧手段は、押圧幅1乃至15mmで押圧することを特徴とする請求項1乃至請求項4のうち、いずれか1に記載の細胞培養用振盪装置。
- 細胞が接種された培養液を収容する可撓性の培養容器内で細胞を培養する細胞培養方法であって、
前記培養容器に対して上下移動により突出部が該培養容器を押圧又は該押圧を解除する押圧手段を移動させて前記培養容器を押圧し、該押圧を離間して解除する動作を繰り返すことにより当該培養容器内で培養液を撹拌して細胞を培養すること
を特徴とする細胞培養方法の振盪培養方法。 - 前記突出部は、所定の距離離間して配設された複数の突出部でなることを特徴とする請求項6に記載の細胞培養方法の振盪培養方法。
- 前記細胞は、浮遊系細胞であることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の細胞培養方法の振盪培養方法。
- 前記細胞は、免疫細胞療法に使用されることを特徴とする請求項6乃至請求項8のうち、いずれか1に記載の細胞培養方法の振盪培養方法。
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