WO2020036180A1 - 粒子の分配方法 - Google Patents

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WO2020036180A1
WO2020036180A1 PCT/JP2019/031860 JP2019031860W WO2020036180A1 WO 2020036180 A1 WO2020036180 A1 WO 2020036180A1 JP 2019031860 W JP2019031860 W JP 2019031860W WO 2020036180 A1 WO2020036180 A1 WO 2020036180A1
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particles
dispensing
plastic fluid
liquid
present disclosure
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紀ノ岡正博
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国立大学法人大阪大学
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    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/04Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by injection or suction, e.g. using pipettes, syringes, needles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/38Diluting, dispersing or mixing samples
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N1/00Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
    • A01N1/02Preservation of living parts
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    • A01N1/021Preservation or perfusion media, liquids, solids or gases used in the preservation of cells, tissue, organs or bodily fluids
    • AHUMAN NECESSITIES
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    • A01N1/0231Chemically defined matrices, e.g. alginate gels, for immobilising, holding or storing cells, tissue or organs for preservation purposes; Chemically altering or fixing cells, tissue or organs, e.g. by cross-linking, for preservation purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02Burettes; Pipettes
    • B01L3/021Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
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    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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    • C12M33/06Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by injection or suction, e.g. using pipettes, syringes, needles for multiple inoculation or multiple collection of samples
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/04Preserving or maintaining viable microorganisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
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    • GPHYSICS
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    • G01N35/10Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N2035/1027General features of the devices
    • G01N2035/1032Dilution or aliquotting

Definitions

  • This disclosure relates to the distribution of particles, the dispensing of fluids containing particles, and the manufacture of products containing particles.
  • the present disclosure provides a new distribution method that can distribute a particle component such as a cell.
  • the present disclosure in one aspect, is a method of distributing particles, comprising: Dispersing the particles in a plastic fluid; and And dispensing a plastic fluid containing said particles.
  • the present disclosure in one aspect, is a method of manufacturing a product comprising particles and a container for the particles,
  • the present invention relates to a production method including dispensing the plastic fluid from a reservoir of the plastic fluid in which the particles are dispersed to a plurality of the containers.
  • the present disclosure is, in another aspect, a composition for use in dispensing in a distribution method or a manufacturing method according to the present disclosure, wherein a liquid in which particles are dispersed or a liquid in which particles are dispersed is referred to as a plastic fluid.
  • a composition comprising:
  • the present disclosure in another aspect, relates to a composition comprising a cell cryopreservation liquid and a substance for converting the liquid into a plastic fluid.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an automatic dispensing device.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the formula (I).
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the outline of the experimental scheme.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between stirring and the bead concentration in the vial.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between stirring and the bead concentration in the vial.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between agitation and the amount dispensed in the vial.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an outline of an experimental scheme using cultured cells.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between agitation and cell viability (P / P 0 ).
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an outline of an experimental scheme using a plastic fluid.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an outline of an experimental scheme using a plastic fluid.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the use of a plastic fluid and the bead concentration.
  • FIG. 11 is a graph showing that plastic fluids do not exhibit cytotoxicity.
  • FIG. 12 is a photograph showing that plastic fluids do not show cytotoxicity.
  • FIG. 13 is a graph showing an example of an experimental result in which the effect of the plastic fluid on the cell potential was confirmed.
  • the present disclosure when dispensing particles such as cells and beads, by using a plastic fluid, even if there is no stirring operation during dispensing, fluctuations in the concentration and density of particles in a certain amount to be dispensed. Based on the finding that it can be controlled.
  • the present disclosure also allows dispensing without using a stirring operation during dispensing, even for living particle components such as cells or fragile particle components, while avoiding damage due to stirring, and dispensing. It is based on the finding that fluctuations in the concentration and density of particles in a given aliquot can be suppressed.
  • the present disclosure is further based on the finding that, if dispensing without using a stirring operation during dispensing becomes possible, gas can be prevented from being mixed into the storage unit (reservoir), and fluctuation in the dispensed amount can be suppressed.
  • the present disclosure is further based on the finding that the use of a plastic fluid in dispensing using a pump and a tube enables liquid to be sent by laminar flow in the tube, which facilitates maintaining the same particle concentration as at the time of inhalation. Based.
  • it is based on the finding that the liquid can be sent in a laminar flow, whereby the collapse of the interface with the gas phase is suppressed and the gas is hardly contained.
  • the present disclosure may not be limited to these findings.
  • the present disclosure relates, in one aspect, to a method of distributing particles, comprising dispersing particles in a plastic fluid, and dispensing a plastic fluid containing the particles.
  • the plastic fluid may be a plastic fluid obtained by mixing a specific compound described below with a medium or a cryopreservation solution. Therefore, the method for distributing particles according to the present disclosure can be paraphrased as follows. That is, the present disclosure, in one aspect, relates to a dispensing method that includes using a liquid of a liquid containing particles as a plastic fluid, and dispensing a plastic fluid containing the particles.
  • a liquid (plastic fluid) containing particles is dispensed or dispensed at a constant density and a constant amount without performing an operation such as stirring. be able to.
  • the dispensing and dispensing method of the present disclosure in one or more embodiments, includes dispensing or dispensing a quantity of a plastic fluid that includes particles. The particles and the plastic fluid will be described below.
  • particles refer to those that can be dispensed as a mixture with a liquid.
  • the particles may be solid or liquid.
  • One or more embodiments of the particles include cells, microorganisms, liposomes, drug particles, cosmetic ingredients such as pigments, beads, colloids, and the like.
  • the dispensing / dispensing method according to the present disclosure does not require a stirring operation during dispensing / dispensing, and thus is suitable for distributing / dispensing particles sensitive to shear stress (physical stress).
  • the cells may include animal-derived cells and plant-derived cells.
  • One or more embodiments of the cells include cultured cells. Cultured cells include stem cells.
  • stem cells include pluripotent stem cells such as embryonic stem cells (ES cells) and induced pluripotent stem cells (iPS cells), or mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, and the like.
  • Pluripotent stem cells such as tissue stem cells and the like can be mentioned.
  • the beads include polymer beads, ceramic beads, metal beads, and metal oxide beads.
  • the form of beads include magnetic beads, bead carriers, abrasive grains, and the like. Emulsions and suspensions are examples of the colloid.
  • the distribution of particles includes the dispensing of a mixture of particles and a liquid.
  • liquid may mean both a liquid that is not a plastic fluid and a plastic fluid. Unless stated otherwise, liquid means a liquid that is not a plastic fluid.
  • a plastic fluid refers to a fluid that requires a yield stress to flow, that is, a fluid having a yield value.
  • the plastic fluid may be a Bingham fluid or a non-Bingham fluid.
  • a plastic fluid refers to a fluid capable of suppressing sedimentation of particles for distribution (dispensing) in a stationary state, and preferably capable of holding the particles without sedimentation.
  • the plastic fluid can be obtained by, in one or more non-limiting embodiments, mixing a liquid that is not a plastic fluid and a specific compound.
  • the specific compound is a compound that can convert a liquid that is not a plastic fluid into a plastic fluid, and in one or more non-limiting embodiments, those disclosed in WO2014 / 017513 and the following can be used.
  • the specific compound for converting a liquid that is not a plastic fluid into a plastic fluid is not particularly limited, but a polymer compound is preferable, and a polymer compound having an anionic functional group is preferable.
  • the anionic functional group include a carboxy group, a sulfo group, a phosphate group and a salt thereof, and a carboxy group or a salt thereof is preferable.
  • the polymer compound those having one or more kinds selected from the group of the anionic functional groups can be used.
  • the specific compound for converting a liquid that is not a plastic fluid into a plastic fluid are not particularly limited, and the number of monosaccharides (for example, triose, tetroses, pentoses, hexoses, and heptose) is 10 or more.
  • monosaccharides for example, triose, tetroses, pentoses, hexoses, and heptose
  • examples thereof include polymerized polysaccharides, and more preferably, acidic polysaccharides having an anionic functional group.
  • the acidic polysaccharide referred to herein is not particularly limited as long as it has an anionic functional group in its structure.
  • a polysaccharide containing uronic acid eg, glucuronic acid, iduronic acid, galacturonic acid, mannuronic acid
  • uronic acid eg, glucuronic acid, iduronic acid, galacturonic acid, mannuronic acid
  • a polysaccharide having a sulfate group or a phosphate group in a part of its structure, or a polysaccharide having both structures not only a polysaccharide obtained from nature, but also a polysaccharide or a gene produced by a microorganism
  • polysaccharides produced by engineering or polysaccharides artificially synthesized using enzymes are also included.
  • hyaluronic acid gellan gum, deacylated gellan gum (hereinafter sometimes referred to as DAG), ramzan gum, diutan gum, xanthan gum, carrageenan, xanthan gum, hexuronic acid, fucoidan, pectin, pectic acid, pectinic acid,
  • DAG deacylated gellan gum
  • ramzan gum diutan gum
  • xanthan gum carrageenan
  • xanthan gum hexuronic acid
  • fucoidan fucoidan
  • pectin pectic acid
  • pectinic acid examples include one or more of heparan sulfate, heparin, heparitin sulfate, keratosulfate, chondroitin sulfate, deltaman sulfate, rhamnan sulfate, and salts thereof.
  • the polysaccharide is preferably hyaluronic acid, DAG, diutan gum, xanthan gum, carrageenan or a salt thereof, and can be used to suspend particles at a low concentration, and considering the ease of particle recovery. And more preferably DAG.
  • the salt herein refers to, for example, salts of alkali metals such as lithium, sodium and potassium, salts of alkaline earth metals such as calcium, barium and magnesium or salts of aluminum, zinc, steel, iron, ammonium, organic bases and amino acids. Is mentioned.
  • the weight average molecular weight of these high molecular compounds is preferably 10,000 to 50,000,000, more preferably 100,000 to 20,000,000, and further preferably 1,000,000. 000 to 10,000,000.
  • the molecular weight can be measured in terms of fluran by gel permeation chromatography (GPC).
  • GPC gel permeation chromatography
  • phosphorylated DAG can also be used. The phosphorylation can be performed by a known technique.
  • the polysaccharides can be used in combination of two or more (preferably two).
  • the type of combination of polysaccharides is not particularly limited, but preferably, the combination includes at least DAG or a salt thereof. That is, suitable combinations of polysaccharides include DAG or a salt thereof, and polysaccharides other than DAG or a salt thereof (eg, xanthan gum, alginic acid, carrageenan, diutan gum, methylcellulose, locust bean gum or a salt thereof). Is included.
  • polysaccharides include DAG and ramzan gum, DAG and diutan gum, DAG and xanthan gum, DAG and carrageenan, DAG and xanthan gum, DAG and locust bean gum, DAG and ⁇ -carrageenan, DAG and ⁇ -carrageenan, DAG and sodium alginate, DAG And methylcellulose, but are not limited thereto.
  • deacylated gellan gum refers to a straight chain having four sugar units of 1-3 linked glucose 1-4 linked glucuronic acid, 1-4 linked glucose and rhamnose 1-4 linked.
  • R 1 and R 2 are both hydrogen atoms, and n is a polysaccharide represented by an integer of 2 or more.
  • R 1 may contain a glyceryl group and R 2 may contain an acetyl group, but the content of the acetyl group and the glyceryl group is preferably 10% or less, more preferably 1% or less.
  • the mechanism by which the specific compound becomes a plastic fluid is various.
  • metal ions for example, calcium ions
  • Incorporation causes formation of an amorphous structure via the metal ion, and suspends particles.
  • the viscosity of the liquid that is a plastic fluid prepared from deacylated gellan gum is, in one or more embodiments, 8 mPa ⁇ s or less, preferably 4 mPa ⁇ s or less, in terms of ease of particle collection. Is more preferably 2 mPa ⁇ s or less.
  • the viscosity of the liquid that is a plastic fluid is not particularly limited, and may be higher than the above value.
  • the specific compound for forming a plastic fluid can also be obtained by a chemical synthesis method, but when the compound is a natural product, a conventional technique is used from various plants, various animals, and various microorganisms containing the compound. It is preferably obtained by extraction and separation and purification. In the extraction, if water or a supercritical gas is used, the compound can be efficiently extracted.
  • the production microorganism is cultured in a fermentation medium, the mucosal material produced outside the cells is collected by a normal purification method, and dried, pulverized, and the like, and then powdered. Good.
  • the mucosal material may be subjected to an alkali treatment at the time of collection, and the glyceryl group and the acetyl group bonded to the 1-3-linked glucose residue may be deacylated to be collected.
  • Purification methods include, for example, liquid-liquid extraction, fractional precipitation, consolidation, various types of ion exchange chromatography, gel leakage chromatography using Sephadex LH-20, etc., adsorption chromatography using activated carbon, silica gel, or the like.
  • the impurities can be purified by removing or adsorbing the active substance by thin-layer chromatography, by adsorption or desorption of the active substance, or by high-performance liquid chromatography using a reversed-phase column, alone or in any combination.
  • microorganisms that produce gellan gum include, but are not limited to, Sphingomonas eelodea and microorganisms in which the gene of the microorganism has been modified.
  • deacylated gellan gum In the case of deacylated gellan gum, commercially available products, for example, "KELCOGEL (registered trademark of CPC Kelco) CG-LA” manufactured by Sanpin Co., Ltd., “Kelcogel (CPP Kelco Co., Ltd.) manufactured by Saneigen FFI Co., Ltd. Registered trademark) ”and the like can be used.
  • KELCOGEL registered trademark of CPC Kelco
  • CPC Kelco CPC Kelco
  • the concentration (mass / volume%, hereinafter simply referred to as%) of the specific compound in the plastic fluid depends on the type of the specific compound, and is a plastic fluid capable of holding the cells of the storage bottle without sedimentation in a stationary state. It can be set as appropriate within the range in which it can be performed, but is usually 0.0005% to 1.0%, preferably 0.001% to 0.4%, more preferably 0.005% to 0.1%, and furthermore Preferably it is 0.005% to 0.05%.
  • concentration of specific compound in plastic fluid depends on the type of the specific compound, and is a plastic fluid capable of holding the cells of the storage bottle without sedimentation in a stationary state. It can be set as appropriate within the range in which it can be performed, but is usually 0.0005% to 1.0%, preferably 0.001% to 0.4%, more preferably 0.005% to 0.1%, and furthermore Preferably it is 0.005% to 0.05%.
  • deacylated gellan gum 0.001% to 1.0%, preferably 0.003% to 0.5%, more preferably 0.00
  • % To 0.05% still more preferably 0.02% to 0.05%.
  • xanthan gum 0.001% to 5.0%, preferably 0.01% to 1.0%, more preferably 0.05% to 0.6%, even more preferably 0.3% to 0.1%. 6%.
  • 0.001% to 5.0% 0.005% to 1.0%, more preferably 0.01% to 0.1%, most preferably 0.03% to 0.05%.
  • native gellan gum the content is 0.05% to 1.0%, preferably 0.05% to 0.1%.
  • the concentration of the polysaccharide is appropriately set within a range that can be used as a plastic fluid capable of holding cells in a liquid without sedimentation in a stationary state.
  • a range that can be used as a plastic fluid capable of holding cells in a liquid without sedimentation in a stationary state.
  • the concentration of DAG or a salt thereof is 0.005 to 0.02%, preferably 0.01 to 0.02%.
  • the concentration of the polysaccharide other than DAG or a salt thereof is 0005 to 0.4%, preferably 0.1 to 0.4%.
  • DAG or a salt thereof 0.005 to 0.02% (preferably 0.01 to 0.02%)
  • Polysaccharide xanthan gum other than DAG 0.1-0.4%
  • Sodium alginate 0.1-0.4%
  • Raw bean gum 0.1-0.4%
  • Methylcellulose 0.1 to 0.4% (preferably 0.2 to 0.4%)
  • Carrageenan 0.05-0.1%
  • Diutan gum 0.05-0.1%
  • Concentration (%) mass (g) of specific compound / volume of liquid (ml) ⁇ 100
  • the specific compound can be further changed to another derivative by a chemical synthesis method, and the derivative thus obtained can be effectively used in the cell culture method according to the present disclosure.
  • the hydroxyl group corresponding to R 1 and / or R 2 of the compound represented by the general formula (I) is replaced with a C1-3 alkoxy group, a C1-3 alkylsulfonyl group, glucose or Derivatives substituted with monosaccharide residues such as fructose, oligosaccharide residues such as sucrose and lactose, and amino acid residues such as glycine and arginine can also be used in the present invention.
  • the compound can also be cross-linked using a crosslinker such as 1-ethyl-3- (3-di-methylaminopropyI) carbodiimide (EDC).
  • the specific compound or a salt thereof can exist as an arbitrary hydrated form depending on the production conditions, and can exist as an arbitrary hydrate. These hydrated forms, hydrates and mixtures thereof are also within the scope of the present invention. It is contained in. Further, it may exist as a solvate containing an organic solvent such as acetone, ethanol and tetrahydrofuran, and all of these forms are included in the scope of the present disclosure.
  • the specific compound may exist in the form of a tautomer, a geometric isomer, a mixture of tautomers or geometric isomers, or a mixture thereof formed by intra- or exocyclic isomerization.
  • the specific compound when the specific compound has an asymmetric center, irrespective of whether it is caused by isomerization, the specific compound may exist in the form of a resolved optical isomer or a mixture containing them in any ratio.
  • a liquid that is a plastic fluid can be produced in one or a plurality of embodiments by adding a solution or dispersion of the specific compound to a liquid medium.If necessary, the specific compound is aggregated via ions. Alternatively, it is preferable to add a metal ion because the specific compound forms a three-dimensional network.
  • the metal ion includes a divalent metal ion.
  • the divalent metal ion includes a calcium ion, a magnesium ion, a zinc ion, an iron ion, a copper ion, and the like.
  • the concentration of the metal ion is, in one or more embodiments, 0.1 mM to 300 mM, 0.5 mM to 100 mM, or 0.5 mM to 10 mM.
  • the yield value of the plastic fluid used in the present disclosure is such that the particles can be held without settling in the stationary state.
  • the yield value of the plastic fluid used in the present disclosure is preferably 0.02 Pa or more, more preferably 0.03 Pa or more, from the viewpoint of retaining particles.
  • the yield value of the plastic fluid used in the present disclosure is, for example, 0.2 Pa or less or 0.1 Pa or less.
  • the dispensing / dispensing method according to the present disclosure can be preferably applied to dispensing by an automatic dispensing device.
  • the dispensing amount of the aliquot dispensed by the automatic dispensing device, the dispersal of the particle density, and the particle In this case, at least one of the bias of the cell viability can be suppressed.
  • the automatic dispensing apparatus is not particularly limited, but is capable of suctioning from a storage unit (reservoir) with a pump unit including a liquid tube and a pump and discharging the vial or a multi-well plate, or suction / discharge.
  • a dispensing pipette head dispenses from a reservoir to a multiwell plate.
  • the automatic dispensing device of the present disclosure includes a control unit that controls a pump unit, a dispensing pipette head, and the like in one or a plurality of embodiments. In one or more embodiments, the control unit controls the pump unit, the dispensing pipette head, and the like so as to dispense the plastic fluid in which the particles stored in the storage unit are dispersed into a plurality of containers. including.
  • the present disclosure is a method for manufacturing a product including particles and a container for the particles, wherein the plastic fluid is dispensed from a reservoir of a plastic fluid in which the particles are dispersed to a plurality of the containers.
  • a manufacturing method The manufacturing method of the present disclosure can be paraphrased as follows. That is, the present disclosure, as another aspect, is a method for manufacturing a product including a liquid and a container for the liquid, including dispensing the liquid from a reservoir of the liquid to a plurality of the containers, The liquid relates to a manufacturing method, wherein the liquid is a plastic fluid containing particles.
  • a product in which the amount (or concentration) of particles and / or the amount of liquid is substantially uniform can be manufactured.
  • the remaining amount of the plastic fluid or the liquid in the storage unit arranged in the automatic dispensing device is 20% or less, 15% or less before the start of dispensing. Even if the amount is 10% or less, 5% or less, 4% or less, 3% or less, 2% or less, or 1% or less, the amount (or concentration) of the particles dispensed into the container at the start of dispensing and And / or dispensing in substantially the same amount as the liquid.
  • the manufacturing method of the present disclosure includes dispensing a fixed amount of a plastic fluid in which particles are dispersed in a plurality of containers. In one or more embodiments of the manufacturing method of the present disclosure, which are not particularly limited, the method includes dispensing a fixed amount of the plastic fluid or liquid in the storage unit arranged in the automatic dispensing device to the plurality of containers. The manufacturing method of the present disclosure includes, in one or more embodiments, manufacturing a plurality of the products dispensed in a fixed amount using an automatic dispensing device.
  • “dispensing into a fixed amount” includes dispensing into a plurality of containers such that the amount (or concentration) of particles and / or the amount of liquid is substantially the same.
  • “the amount (or concentration) of the particles is substantially the same” means that the amount (or concentration) of the particles dispensed into the container (Y p ) with respect to the amount (or concentration) of the desired particles (X p ) the relative error for) ( ⁇ (X p -Y p ) / X p ⁇ ⁇ 100) is, ⁇ 15% or less, ⁇ 14% or less, ⁇ 13% or less, 12% ⁇ less, ⁇ 11% or less, ⁇ 10% Or less, ⁇ 9% or less, ⁇ 8% or less, ⁇ 7% or less, ⁇ 6% or less, ⁇ 5% or less, ⁇ 4% or less, ⁇ 3% or less, ⁇ 2% or less, ⁇ 1% or less, or ⁇ 0.
  • substantially the same amount of liquid means that the relative error ( ⁇ (X 1 ⁇ Y 1 ) / X with respect to the desired amount (X 1 ) and the amount (Y) of the liquid dispensed into the container.
  • l ⁇ ⁇ 100 is ⁇ 10% or less, ⁇ 9% or less, ⁇ 8% or less, ⁇ 7% or less, ⁇ 6% or less, ⁇ 5% or less, ⁇ 4% or less, ⁇ 3% or less, ⁇ 2%
  • ⁇ 1% or less or ⁇ 0.55% or less is a relative error ( ⁇ (X 1 ⁇ Y 1 ) / X with respect to the desired amount (X 1 ) and the amount (Y) of the liquid dispensed into the container.
  • l ⁇ ⁇ 100) is ⁇ 10% or less, ⁇ 9% or less, ⁇ 8% or less, ⁇ 7% or less, ⁇ 6% or less, ⁇ 5% or less, ⁇ 4% or less, ⁇ 3% or less,
  • the “plurality of containers (or products)” in the present disclosure is not particularly limited, but is 50 or more, 60 or more, 70 or more, 80 or more, 90 or more, or 100 or more.
  • Examples of products that can be produced by the production method of the present disclosure include vial products into which cultured cells, liposomes, or medicine package particles are dispensed, and other examples include cosmetics and pharmaceuticals.
  • composition for use in dispensing in a dispensing method or a manufacturing method according to the present disclosure, wherein a liquid in which particles are dispersed or a liquid in which particles are dispersed is used as a plastic fluid. It relates to a composition comprising the substance.
  • the composition according to the present disclosure may be in a solid or powder form, or may be in a liquid state.
  • the above-mentioned specific compound can be used as the "substance for forming a plastic fluid”.
  • the composition according to the present disclosure may further include other components, that is, components other than the substance (specific compound). When the particles are cells, the other components include a cell culture medium component and a component of a cell cryopreservation solution.
  • the cell cryopreservation liquid may be a cell cryopreservation medium.
  • the components of the cryopreservation solution may include a cell cryoprotectant, an intracellular cryoprotectant, an extracellular cryoprotectant, and the like. Therefore, the present disclosure relates in another aspect to a composition including a cell cryopreservation solution and a substance for converting the liquid into a plastic fluid.
  • One or more embodiments of the composition according to the present disclosure include a cell cryopreservation solution in which a “substance for forming a plastic fluid” is dissolved in a cell cryopreservation solution to form a plastic fluid.
  • a cell cryopreservation solution and a “substance for making a plastic fluid” are held in a form such that they are not mixed with each other.
  • a combination of a liquid and a “substance for forming a plastic fluid” may be used.
  • the metal ion includes a divalent metal ion.
  • the divalent metal ion includes a calcium ion, a magnesium ion, a zinc ion, an iron ion, a copper ion, and the like.
  • the concentration of the metal ion is, in one or more embodiments, 0.1 mM to 300 mM, 0.5 mM to 100 mM, or 0.5 mM to 10 mM.
  • the present disclosure further relates to one or more of the following non-limiting embodiments.
  • a method for producing a product comprising particles and a container for the particles, A production method, comprising dispensing the plastic fluid from a reservoir of the plastic fluid in which the particles are dispersed, to a plurality of the containers.
  • [6] The production method according to [4] or [5], wherein the particles are cells.
  • a composition comprising a substance for converting a liquid in which particles are dispersed or a liquid in which particles are dispersed into a plastic fluid.
  • a composition comprising a cell cryopreservation solution and a substance for converting the liquid into a plastic fluid.
  • FIG. 1 An automatic dispensing device (FIG. 1) for dispensing the liquid in the liquid storage bottle of the storage unit 1 into the plurality of vials 4 via the pipe 2 and the pump 3 was prepared.
  • the particles (beads or cells) dispensed into the vial were evaluated using this automatic dispensing device.
  • ts indicates the time from the start of dispensing to the suction in the liquid storage bottle of the storage unit (hereinafter also referred to as “residence time”) (h), and Fs indicates the shaking speed (s ⁇ ) of the liquid storage bottle. 1 ) is shown.
  • (V / V t ) ts and Fs are relative values of the dispensed amount.
  • V t is dispensed amount set, V is the amount of the aliquot has been dispensed.
  • D / D 0 ts and Fs are relative values of the density.
  • Density aliquot (particle number (or number of cells) / ml)
  • D is the density of aliquots dispensed.
  • P / P 0 is the cell survival rate and is calculated by the following equation.
  • FIG. 4 shows (D / D 0 ) when sampling was performed at a position 5 mm below the liquid surface at various shaking speeds (Fs) and residence times (ts).
  • Fs 0
  • ts residence times
  • cryopreservation liquid (trade name: STEM-CELLBANKER (R) GMP grade, manufactured by ZENOAQ) is put into 102 vials for about 30 minutes using an automatic dispensing apparatus capable of pump suction while shaking the liquid bottle. And dispensed.
  • suction from the liquid storage bottle was performed by fixing the tip of the liquid tube at a position 5 mm above the bottom of the bottle. The dispensed amount was measured for the dispensed 102 vials.
  • FIG. 6 shows the result. As shown in FIG.
  • FIG. 6 shows the result. As shown in FIG. 6 (GG (+)), when the compound A was added, that is, by using a cryopreservation liquid as a plastic fluid, it was possible to dispense quantitatively to the last (101st). As shown in FIG. 6
  • Test Example 3 Cell viability
  • HiPS cells (strain D2, StemFit medium) cultured in T-225 flasks were used instead of the beads of Test Examples 1 and 2 (see FIG. 7).
  • the viable cells were counted before dispensing after culture, before dispensing after dispensing, and after re-freezing, and the adhered cells were counted 24 hours after culturing after re-freezing, and the viability (P / P 0 ) was calculated.
  • the effect of shaking during the given residence time ts (1 h or 4 h) on the survival rate (P / P 0 ) was confirmed.
  • FIG. 8 shows the result.
  • ts refers to the time from the preparation of a cell suspension using a cryopreservation solution until the cell suspension is frozen.
  • Means The same applies to the graph of ts 4h.
  • the cell viability P / P 0
  • the cell viability was significantly different between the first dispensed aliquot and the aliquot dispensed 1 to 4 hours later. I understand. That is, it was shown that even in the same lot, vials (products) having significantly different cell viability depending on the time of exposure to shaking in the dispensing step were mixed.
  • Test Example 5 Cell viability (plastic fluid)
  • Dispensing, freezing, reheating (thawing), and culturing were performed at a predetermined ts (0 to 4 h) in the same manner as in Example 3.
  • the survival rate ⁇ (%) before and after stirring, the survival rate ⁇ (%) before and after freezing / reheating (thawing), and the adherent cell rate ⁇ (%) 24 hours after reculture and seeding were calculated.
  • the double acceleration ⁇ (h) at the time of reculturing was measured.
  • the results are shown in FIG. 11 in comparison with the case where compound A was not used (when no plastic fluid was used). Further, the state of the reculturing was observed, and a comparison was made between a case where the cryopreservation solution was made into a plastic fluid using compound A and a case where compound A was not used (when no plastic fluid was used).
  • FIG. 12 shows the result.
  • the survival rate ⁇ (%) before and after dispensing, the survival rate ⁇ (%) before and after freezing / reheating (thawing), the adhesion rate ⁇ (%) 24 hours after reculturing and seeding, and the cell potential P / P 0 ( ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ) was calculated. The result is shown in FIG.

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Abstract

細胞のような粒子成分を分配可能な分配方法の提供。 一態様において、粒子を塑性流体中に分散させること、及び、前記粒子を含む塑性流体を分注することを含む粒子の分配方法に関する。その他の一態様において、粒子と前記粒子の容器とを備える製品の製造方法であって、前記粒子を分散させた塑性流体の貯留部から複数の前記容器へ前記塑性流体を分注することを含む製造方法に関する。

Description

粒子の分配方法
 本開示は、粒子の分配、粒子を含む流体の分注、及び粒子を含む製品の製造に関する。
 一定量の溶液を吐出する分注操作は、成分分析などサンプリングや、少量の溶液を主成分とする工業製品のバイアル充填工程などで行われる。分注操作を自動で行う自動分析装置の開発も進んでいる(特許文献1及び2)。
 複数種類の溶液や、微粒子を含む溶液など密度が大きく異なる物質が混合・分散・溶解している液体の場合、該物質の濃度が均一になるように分注するためには、分注される液体内の該物質の濃度を分注の開始前及び分注開始後(分注中)とで一定にする必要がある。この問題を解決するため、貯留部における磁気微粒子や超音波を用いた物理的な撹拌操作が提案されている(特許文献3及び4)。
特開2009-058288号公報 特開2012-509485号公報 特開2008-102052号公報 特許第5668021号公報
 しかしながら、前述した物理的に撹拌する分注方法では、サンプルの成分やスケールに応じて撹拌方法や各操作のパラメータを最適化する必要がある。
 また、細胞のような生きた成分を含むサンプルでは、撹拌の物理的刺激による活性の低下が懸念される。
 そこで、本開示は、一態様において、細胞のような粒子成分を分配可能な、新たな分配方法を提供する。
 本開示は、一態様において、粒子の分配方法であって、
 前記粒子を塑性流体中に分散させること、及び、
 前記粒子を含む塑性流体を分注することを含む方法、に関する。
 本開示は、一態様において、粒子と前記粒子の容器とを備える製品の製造方法であって、
 前記粒子を分散させた塑性流体の貯留部から複数の前記容器へ前記塑性流体を分注することを含む製造方法、に関する。
 また、本開示は、その他の一態様において、本開示に係る分配方法又は製造方法における分注に使用するための組成物であって、粒子が分散する液体又は粒子を分散させる液体を塑性流体とするための物質を含む組成物に関する。
 さらにまた、本開示は、その他の一態様において、細胞凍結保存液と、前記液を塑性流体とするための物質とを含む組成物に関する。
 本開示によれば、一態様において、分配中に貯留部における撹拌がなくても粒子の量(又は密度)の偏りの抑制が可能な分配を提供できる。
図1は、自動分注装置の概略図である。 図2は、式(I)を説明する図である。 図3は、実験スキームの概要を説明する図である。 図4は、撹拌とバイアル中のビーズ濃度との関係を示すグラフである。 図5は、撹拌とバイアル中のビーズ濃度との関係を示すグラフである。 図6は、撹拌とバイアル中の分注量との関係を示すグラフである。 図7は、培養細胞を用いた実験スキームの概要を説明する図である。 図8は、撹拌と細胞の生存率(P/P0)との関係を示すグラフである。 図9は、塑性流体を用いた実験スキームの概要を説明する図である。 図10は、塑性流体の使用とビーズ濃度との関係を示すグラフである。 図11は、塑性流体が細胞毒性を示さないことを示すグラフである。 図12は、塑性流体が細胞毒性を示さないことを示す写真である。 図13は、塑性流体が細胞ポテンシャルに与える影響を確認した実験結果の一例を示すグラフである。
 本開示は、細胞やビーズなどの粒子を分注する場合、塑性流体を利用することで、分注中の撹拌操作がなくても、分注される一定分量中の粒子の濃度や密度の変動を抑制できるという知見に基づく。
 本開示は、また、分注中の撹拌操作を使用しない分注が可能になれば、細胞などの生きた粒子成分や壊れやすい粒子成分であっても、撹拌によるダメージを回避しつつ、分注される一定分量中の粒子の濃度や密度の変動を抑制できるという知見に基づく。
 本開示は、さらに、分注中の撹拌操作を使用しない分注が可能になれば、貯留部(リザーバー)における気体の混入を抑制でき、分注量の変動を抑制できるという知見に基づく。
 本開示は、さらにまた、ポンプと管を用いた分注において塑性流体を利用することで、管内で層流による送液が可能となり、吸入時と同じ粒子の濃度を維持しやすくなるという知見に基づく。また、層流での送液が可能になることで、気相との界面の崩れが抑制され気体を含みにくいという知見に基づく。
 但し、本開示はこれらの知見に限定されなくてもよい。
 [分配方法・分注方法]
 本開示は、一態様において、粒子を塑性流体中に分散させること、及び、前記粒子を含む塑性流体を分注することを含む、粒子の分配方法に関する。
 本開示に係る粒子の分配方法において、例えば、粒子が細胞である場合、前記塑性流体としては、培地や凍結保存液に後述する特定化合物を混合して塑性流体としたものが挙げられる。
 したがって、本開示に係る粒子の分配方法は、以下のように言い換えることができる。すなわち、本開示は、一態様において、粒子を含む液体の液体を塑性流体とすること、及び、前記粒子を含む塑性流体を分注することを含む、分注方法に関する。
 本開示の分配及び分注方法によれば、一又は複数の実施形態において、攪拌等の操作を行わなくても、粒子を含む液体(塑性流体)を一定密度かつ一定量で分配又は分注することができる。よって、本開示の分配及び分注方法は、一又は複数の実施形態において、粒子を含む塑性流体を定量に分配又は分注することを含む。
 粒子及び塑性流体について以下に説明する。
 [粒子]
 本開示に係る分配・分注方法において、粒子は、液体との混合物として分注できるものをいう。
 粒子は、固体であってもよく、液体であってもよい。
 粒子の一又は複数の実施形態として、細胞、微生物、リポソーム、薬包粒子、顔料などの化粧成分、ビーズ、コロイドなどが挙げられる。
 本開示に係る分配・分注方法は、分配中・分注中の撹拌操作を必須とはしないから、シェアストレス(物理的ストレス)に感受性のある粒子の分配・分注に好適である。但し、粒子はこれらに限定されなくてもよい。
 細胞としては、動物由来の細胞及び植物由来の細胞が含まれうる。細胞の一又は複数の実施形態として、培養細胞が挙げられる。培養細胞としては、幹細胞が挙げられ、幹細胞としては、胚性幹細胞(ES細胞)及び人工多能性幹細胞(iPS細胞)などのような多能性幹細胞、或いは、間葉系幹細胞、造血幹細胞及び組織幹細胞などのような多分化能幹細胞が挙げられる。
 ビーズとしては、ポリマービーズ、セラミックビーズ、金属ビーズ、金属酸化物ビーズが挙げられる。ビーズの形態としては、また、磁性ビーズ、ビーズ担体、砥粒などが挙げられる。
 コロイドとしては、エマルション、サスペンションが挙げられる。
 本開示において、粒子の分配は、粒子と液体との混合物の分注を含む。
 本開示において、液体は、塑性流体でない液体及び塑性流体の両方を意味しうる。特に言及のない場合、液体は、塑性流体でない液体を意味する。
 [塑性流体]
 本開示において、塑性流体とは、流動させるために降伏応力が必要な流体、すなわち、降伏値を持つ流体をいう。塑性流体は、ビンガム流体であってもよく、非ビンガム流体であってもよい。本開示において、塑性流体とは、静置状態において、分配(分注)目的の粒子の沈降を抑制できるもの、好ましくは、該粒子を沈降させずに保持できるものをいう。
 本開示において、塑性流体は、限定されない一又は複数の実施形態において、塑性流体ではない液体と特定化合物とを混合することで得ることができる。
 前記特定化合物は、塑性流体ではない液体を塑性流体とすることができる化合物であり、限定されない一又は複数の実施形態において、WO2014/017513に開示されるものや、下記のものが使用できる。
 塑性流体ではない液体を塑性流体とするための特定化合物としては、特に制限されるものではないが、高分子化合物が挙げられ、好ましくはアニオン性の官能基を有する高分子化合物が挙げられる。
 アニオン性の官能基としては、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基及びそれらの塩が挙げられ、カルボキシ基またはその塩が好ましい。
 前記高分子化合物は、前記アニオン性の官能基の群より選択される1種又は2種以上を有するものを使用できる。
 塑性流体ではない液体を塑性流体とするための特定化合物の好ましい具体例としては、特に制限されるものではないが、単糖類(例えば、トリオース、テトロース、ペントース、ヘキソース、ヘプトース等)が10個以上重合した多糖類が挙げられ、より好ましくは、アニオン性の官能基を有する酸性多糖類が挙げられる。ここにいう酸性多糖類とは、その構造中にアニオン性の官能基を有すれば特に制限されないが、例えば、ウロン酸(例えば、グルクロン酸、イズロン酸、ガラクツロン酸、マンヌロン酸)を有する多糖類、構造中の一部に硫酸基又はリン酸基を有する多糖類、或いはその両方の構造を持つ多糖類であって、天然から得られる多糖類のみならず、微生物により産生された多糖類、遺伝子工学的に産生された多糖類、或いは酵素を用いて人工的に合成された多糖類も含まれる。より具体的には、ヒアルロン酸、ジェランガム、脱アシル化ジェランガム(以下、DAGという場合もある)、ラムザンガム、ダイユータンガム、キサンタンガム、カラギーナン、ザンタンガム、ヘキスロン酸、フコイダン、ペクチン、ペクチン酸、ペクチニン酸、へパラン硫酸、ヘパリン、へパリチン硫酸、ケラト硫酸、コンドロイチン硫酸、デルタマン硫酸、ラムナン硫酸及びそれらの塩からなる群より1種又は2種以上から構成されるものが例示される。多糖類は、好ましくは、ヒアルロン酸、DAG、ダイユータンガム、キサンタンガム、カラギーナン又はそれらの塩であり、低濃度の使用で粒子を浮遊させることができ、かつ粒子の回収のしやすさを考慮すると、より好ましくは、DAGである。ここでいう塩とは、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムといったアルカリ金属の塩、カルシウム、バリウム、マグネシウムといったアルカリ土類金属の塩又はアルミニウム、亜鉛、鋼、鉄、アンモニウム、有機塩基及びアミノ酸等の塩が挙げられる。
 これらの高分子化合物(多糖類等)の重量平均分子量は、好ましくは10,000~50,000,000であり、より好ましくは100,000~20,000,000、更に好ましくは1,000,000~10,000,000である。例えば、当該分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によるフルラン換算で測定できる。さらに、DAGはリン酸化したものを使用することもできる。当該リン酸化は公知の手法で行うことができる。
 前記多糖類は、一又は複数の実施形態において、複数種(好ましくは2種)組み合わせて使用することができる。多糖類の組み合わせの種類は特に限定されないが、好ましくは、当該組合せは少なくともDAG又はその塩を含む。即ち、好適な多糖類の組合せには、DAG又はその塩、及びDAG又はその塩以外の多糖類(例、キサンタンガム、アルギン酸、カラギ-ナン、ダイユータンガム、メチルセルロース、ローカストビーンガム又はそれらの塩)が含まれる。具体的な多糖類の組み合わせとしては、DAGとラムザンガム、DAGとダイユータンガム、DAGとキサンタンガム、DAGとカラギーナン、DAGとザンタンガム、DAGとローカストビーンガム、DAGとκ-カラギーナン、DAGとアルギン酸ナトリウム、DAGとメチルセルロース等が挙げられるが、これらに限定されない。
 特定化合物の更に好ましい具体例としては、ヒアルロン酸、脱アシル化ジェランガム、ダイユータンガム、カラギーナン及びキサンタンガム及びそれらの塩が挙げられ、好ましい例としては脱アシル化ジェランガムまたはその塩が挙げられる。本開示において脱アシル化ジェランガムとは、1-3結合したグルコース1-4結合したグルクロン酸、1-4結合したグルコース及び1-4結合したラムノースの4分子の糖を構成単位とする直鎖状の高分子多糖類であり、以下の一般式(I)において、R1、R2が共に水素原子であり、nは2以上の整数で表わされる多糖類である。ただし、R1がグリセリル基を、R2がアセチル基を含んでいてもよいが、アセチル基及びグリセリル基の含有量は、好ましくは10%以下であり、より好ましくは1%以下である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 前記特定化合物により塑性流体となるメカニズムは様々であるが、脱アシル化ジェランガムの場合について記載すると、脱アシル化ジェランガムは、液体と混合した際に、液体中の金属イオン(例えば、カルシウムイオン)を取り込み、当該金属イオンを介した不定形な構造体を形成し、粒子を浮遊させる。脱アシル化ジェランガムから調製される塑性流体である液体の粘度は、一又は複数の実施形態において、8mPa・s以下であり、好ましくは4mPa・s以下であり、粒子の回収のしやすさの点を考慮すると、より好ましくは2mPa・s以下である。しかし、塑性流体である液体の粘度は、特に制限されず、上記値より大きくてもよい。
 塑性流体とするための前記特定化合物は、化学合成法でも得ることができるが、当該化合物が天然物である場合は、当該化合物を含有している各種植物、各種動物、各種微生物から慣用技術を用いて抽出及び分離精製することにより得るのが好適である。その抽出においては、水や超臨界ガスを用いると当該化合物を効率よく抽出できる。例えば、ジェランガムの製造方法としては、発酵培地で生産微生物を培養し、菌体外に生産された粘膜物を通常の精製方法にて回収し、乾燥、粉砕等の工程後、粉末状にすればよい。また、脱アシル化ジェランガムの場合は、粘膜物を回収する際にアルカリ処理を施し、1-3結合したグルコース残基に結合したグリセリル基とアセチル基を脱アシル化した後に回収すればよい。精製方法としては、例えば、液-液抽出、分別沈澱、結品化、各種のイオン交換クロマトグラフィー、セファデックスLH-20等を用いたゲル漏過クロマトグラフィー、活性炭、シリカゲル等による吸着クロマトグラフィーもしくは薄層クロマトグラフィーによる活性物質の吸脱着処理、あるいは逆相カラムを用いた高速液体クロマトグラフィー等を単独あるいは任意の順序に組み合わせ、また反復して用いることにより、不純物を除き精製することができる。ジェランガムの生産微生物の例としてはこれに限定されるものではないが、スフィンゴモナス・エロディア(SPhingomonas elodea)及び当該微生物の遺伝子を改変した微生物が挙げられる。
 脱アシル化ジェランガムの場合、市販のもの、例えば、三品株式会社製「KELCOGEL(シーピー・ケルコ社の登録商標)CGーLA」、三栄源エフ・エフ・アイ株式会社製「ケルコゲル(シーピー・ケルコ社の登録商標)」等を使用することができる。また、ネイティブ型ジェランガムとして、三栄源エフ・エフ・アイ株式会社製「ケルコゲル(シーピー・ケルコ社の登録商標)HT」等を使用することができる。
 [塑性流体における特定化合物の濃度]
 塑性流体中の前記特定化合物の濃度(質量/容量%、以下単に%で示す)は、特定化合物の種類に依存し、静置状態において貯留ボトルの細胞を沈降させずに保持できる塑性流体とすることのできる範囲で適宜設定することができるが、通常0.0005%~1.0%、好ましくは0.001%~0.4%、より好ましくは0.005%~0.1%、さらに好ましくは0.005%~0.05%である。例えば、脱アシル化ジェランガムの場合、0.001%~1.0%、好ましくは0.003%~0.5%、より好ましくは0.005%~0.1%、更に好ましくは0.01%~0.05%、更により好ましくは0.02%~0.05%である。キサンタンガムの場合、0.001%~5.0%、好ましくは0.01%~1.0%、より好ましくは0.05%~0.6%、更により好ましくは0.3%~0.6%である。κ-カラギーナンおよびローカストビーンガム混合系の場合、0.001%~5.0%、好ましくは0.005%~1.0%、より好ましくは0.01%~0.1%、最も好ましくは0.03%~0.05%である。ネイティブ型ジェランガムの場合、0.05%~1.0%、好ましくは0.05%~0.1%である。
 上記多糖類を複数種(好ましくは2種)組み合わせて使用する場合、当該多糖類の濃度は、静置状態において液体中の細胞を沈降させずに保持できる塑性流体とすることのできる範囲で適宜設定することができる。例えば、DAG又はその塩と、DAG又はその塩以外の多糖類との組合せを用いる場合、DAG又はその塩の濃度としては0.005~0.02%、好ましくは0.01~0.02%が例示され、DAG又はその塩以外の多糖類の濃度としては、0005~0.4%、好ましくは0.1~0.4%が例示される。具体的な濃度範囲の組合せとしては、以下が例示される。
DAG又はその塩:0.005~0.02%(好ましくは0.01~0.02%)
DAG以外の多糖類
キサンタンガム:0.1~0.4%
アルギン酸ナトリウム:0.1~0.4%
ロ一カトビーンガム:0.1~0.4%
メチルセルロース:0.1~0.4%(好ましくは0.2~0.4%)
カラギーナン:0.05~0.1%
ダイユータンガム:0.05~0.1%
 なお該濃度は、以下の式で算出できる。
濃度(%)=特定化合物の質量(g)/液体の容量(ml)×100
 特定化合物は、化学合成法によってさらに別の誘導体に変えることもでき、そのようにして得た当該誘導体も、本開示にかかる細胞培養方法において有効に使用できる。具体的には、脱アシル化ジェランガムの場合、前記一般式(I)で表される化合物のR1及び/又はR2に当たる水酸基を、C1-3アルコキシ基、C1-3アルキルスルホニル基、グルコースあるいはフルクトースなどの単糖残基、スクロース、ラクトースなどのオリゴ糖残基、グリシン、アルギニンなどのアミノ酸残基などに置換した誘導体も本発明に使用できる。また、1-ethyl-3-(3-di-methylaminopropyI)carbodiimide(EDC)等のクロスリンカーを用いて当該化合物を架橋することもできる。
 特定化合物或いはその塩は製造条件により任意の結品形として存在することができ、任意の水和物として存在することができるがこれら結品形や水和物及びそれらの混合物も本発明の範囲に含有される。また、アセトン、エタノール、テトラヒドロフランなどの有機溶媒を含む溶媒和物として存在することもあるが、これらの形態はいずれも本開示の範囲に含有される。
 特定化合物は、環内或いは環外異性化により生成する互変異性体、幾何異性体、互変異性体若しくは幾何異性体の混合物、又はそれらの混合物の形で存在しもよい。本開示において前記特定化合物は、異性化により生じるか否かに拘わらず、不斉中心を有する場合は、分割された光学異性体或いはそれらを任意の比率で含む混合物の形で存在してよい。
 塑性流体である液体は、一又は複数の実施形態において、前記特定化合物の溶液又は分散液を液体培地に添加することにより製造できるが、必要に応じて、特定化合物がイオンを介して集合するため、あるいは、特定化合物が三次元のネットワークを形成するため、金属イオンを添加することが好ましい。金属イオンとしては、一又は複数の実施形態において、2価の金属イオンが挙げられる。2価の金属イオンとしては、一又は複数の実施形態において、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、亜鉛イオン、鉄イオン及び銅イオン等が挙げられる。金属イオンの濃度は、一又は複数の実施形態において、0.1mM~300mM、0.5mM~100mM、又は0.5mM~10mMである。
 [塑性流体の降伏値]
 本開示に用いる塑性流体の降伏値は、静置状態において粒子を沈降させずに保持できる程度であることが好ましい。本開示で使用する塑性流体の降伏値は、粒子を保持する観点から、0.02Pa以上が好ましく、0.03Pa以上がより好ましい。本開示で使用する塑性流体の降伏値は、例えば、0.2Pa以下又は0.1Pa以下である。
 [自動分注装置]
 本開示に係る分配・分注方法は、自動分注装置による分注に好ましく適用できる。本開示に係る分配・分注方法によれば、一又は複数の限定されない実施形態において、自動分注装置により分注されるアリコートの分注量の偏り、粒子の密度の偏り、及び粒子が細胞である場合における細胞の生存率の偏りの少なくとも1つを抑制しうる。
 本開示において自動分注装置は、特に制限されないが、貯留部(リザーバー)から液管及びポンプを含むポンプユニットにて吸引してバイアルやマルチウェルプレートに吐出するタイプや、吸引・吐出が可能な分注ピペットヘッドによって貯留部からマルチウェルプレートに分注するタイプが挙げられる。
 本開示の自動分注装置は、一又は複数の実施形態において、ポンプユニット及び分注ピペットヘッド等を制御する制御部を備える。制御部は、一又は複数の実施形態において、貯留部内に貯留された粒子を分散させた塑性流体を、複数の容器に定量分注するように、ポンプユニット及び分注ピペットヘッド等を制御することを含む。
 [製造方法]
 本開示は、その他の態様として、粒子と前記粒子の容器とを備える製品の製造方法であって、前記粒子を分散させた塑性流体の貯留部から複数の前記容器へ前記塑性流体を分注することを含む、製造方法に関する。
 本開示の製造方法は、以下のように言い換えることができる。すなわち、本開示は、その他の態様として、液体と前記液体の容器とを備える製品の製造方法であって、前記液体の貯留部から複数の前記容器へ前記液体を分注することを含み、前記液体は、粒子を含む塑性流体である、製造方法に関する。
 本開示の製造方法によれば、一又は複数の実施形態において、粒子の量(又は濃度)及び/又は液体の量が実質的に均一な製品を製造することができる。本開示の製造方法によれば、一又は複数の実施形態において、自動分注装置に配置された貯留部内の前記塑性流体又は液体の残量が、分注開始前の20%以下、15%以下、10%以下、5%以下、4%以下、3%以下、2%以下又は1%以下になった場合であっても、分注開始時に容器に分注した粒子の量(又は濃度)及び/又は液体の量と実質的に同じ量で分注することができる。また、自動分注装置に配置された貯留部内の前記塑性流体又は液体の残量が、分注量以下となった場合は、残りすべてを1つの容器に分注できる。
 本開示の製造方法は、一又は複数の実施形態において、複数の容器に、粒子を分散させた塑性流体を定量に分注することを含む。本開示の製造方法における特に限定されない一又は複数の実施形態において、自動分注装置に配置された貯留部内の前記塑性流体又は液体を前記複数の容器に定量に分注することを含む。本開示の製造方法は、一又は複数の実施形態において、定量に分注された前記製品を、自動分注装置を用いて複数製造すること含む。
 本開示において「定量に分注」としては、粒子の量(又は濃度)及び/又は液体の量が実質的に同じとなるように、複数の容器に分注することを含む。本開示において「粒子の量(又は濃度)が実質的に同じ」とは、所望の粒子の量(又は濃度)(X)に対する容器に分注された粒子の量(又は濃度)(Y)に対する相対誤差({(X-Y)/X}×100)が、±15%以下、±14%以下、±13%以下、±12%以下、±11%以下、±10%以下、±9%以下、±8%以下、±7%以下、±6%以下、±5%以下、±4%以下、±3%以下、±2%以下、±1%以下又は±0.55%以下であることをいう。本開示において「液体の量が実質的に同じ」とは、所望の量(X)と容器に分注された液体の量(Y)に対する相対誤差({(X-Y)/X}×100)が、±10%以下、±9%以下、±8%以下、±7%以下、±6%以下、±5%以下、±4%以下、±3%以下、±2%以下、±1%以下又は±0.55%以下であることをいう。
本開示における「複数の容器(又は製品)」としては、特に限定されるものではないが、50以上、60以上、70以上、80以上、90以上又は100以上である。
 本開示の製造方法で製造されうる製品としては、培養細胞、リポソーム、又は薬包粒子などが分注されたバイアル製品が挙げられ、その他、化粧品、及び医薬品などが挙げられる。
 [組成物]
 本開示は、その他の態様として、本開示に係る分配方法又は製造方法における分注に使用するための組成物であって、粒子が分散する液体又は粒子を分散させる液体を塑性流体とするための物質を含む組成物に関する。
 本開示に係る組成物は、固体や粉体状であってもよく、液体の状態であってもよい。
 前記「塑性流体とするための物質」としては、前述の特定化合物が使用できる。
 本開示に係る組成物は、さらに、その他の成分、すなわち、前記物質(特定化合物)以外の成分を含んでいてもよい。
 その他の成分としては、粒子が細胞の場合、細胞培養培地成分や細胞凍結保存液の成分が挙げられる。細胞培養培地成分は前記細胞に応じて適宜選択できる。本開示において細胞凍結保存液は、細胞凍結保存用培地であってもよい。凍結保存液の成分としては、細胞凍結防止剤、細胞内凍害防止剤、細胞外凍害防止剤などが含まれうる。
 よって、本開示は、その他の態様として、細胞凍結保存液と、前記液体を塑性流体とするための物質とを含む組成物に関する。本開示に係る組成物の一又は複数の実施形態として、細胞凍結保存液に「塑性流体とするための物質」が溶解して塑性流体となった細胞凍結保存液が挙げられる。また、本開示に係る組成物のその他の一又は複数の実施形態として、細胞凍結保存液と「塑性流体とするための物質」とが互いに混ざらないような形態で保持されている、細胞凍結保存液と「塑性流体とするための物質」との組み合わせが挙げられる。
 その他の成分が、細胞凍結保存液の成分である場合、特定化合物がイオンを介して集合するため、あるいは、特定化合物が三次元のネットワークを形成するため、金属イオンを添加することが好ましい。金属イオンとしては、一又は複数の実施形態において、2価の金属イオンが挙げられる。2価の金属イオンとしては、一又は複数の実施形態において、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、亜鉛イオン、鉄イオン及び銅イオン等が挙げられる。金属イオンの濃度は、一又は複数の実施形態において、0.1mM~300mM、0.5mM~100mM、又は0.5mM~10mMである。
 本開示はさらに以下の限定されない一又は複数の実施形態に関する。
〔1〕 粒子の分配方法であって、
 前記粒子を塑性流体中に分散させること、及び、
 前記粒子を含む塑性流体を分注することを含む、方法。
〔2〕 前記分注は、自動分注装置によって行われる、〔1〕に記載の方法。
〔3〕 前記粒子が細胞である、〔1〕又は〔2〕に記載の方法。
〔4〕 粒子と前記粒子の容器とを備える製品の製造方法であって、
 前記粒子を分散させた塑性流体の貯留部から複数の前記容器へ前記塑性流体を分注することを含む、製造方法。
〔5〕 前記分注は、自動分注装置によって行われる、〔4〕に記載の製造方法。
〔6〕 前記粒子が細胞である、〔4〕又は〔5〕に記載の製造方法。
〔7〕 〔1〕から〔3〕のいずれかに記載の方法、又は、〔4〕から〔6〕のいずれかに記載の製造方法における分注に使用するための組成物であって、粒子が分散する液体又は粒子を分散させる液体を塑性流体とするための物質を含む組成物。
〔8〕 細胞凍結保存液と、前記液体を塑性流体とするための物質とを含む組成物。
 以下、実施例により本開示をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであって、本開示はこれら実施例に制限されるものではない。
 貯留部1の液溜ボトル内の液体を管路2及びポンプ3を介して複数のバイアル瓶4に分注する自動分注装置(図1)を準備した。この自動分注装置を用いて、バイアル瓶に分注される粒子(ビーズ又は細胞)を評価した。
 [評価モデル]
 自動分注装置によって分注された製造された培養細胞のバイアル製品の品質を評価するモデルとして下記式(I)を用いた。下記式(I)は、1つのバイアル瓶の中の有効な細胞数の指標Yを求める式である(図2参照)。
 Y=(V/Vts,Fs・(D/Dts,Fs・(P/P)     (I)
 式(I)におけるパラメータは、tsとFsである。tsは、貯留部の液溜ボトルにおいて分注開始から吸引されるまでの時間(以下、「滞留時間」ともいう。)(h)を示し、Fsは、液溜ボトルの振とう速度(s-1)を示す。
 (V/Vts,Fsは、分注量の相対値である。Vは設定した分注量、Vは分注されたアリコートの量である。
 (D/Dts,Fsは、密度の相対値である。Dは分注開始時(ts=0、分散状態)のアリコートの密度(粒子数(又は細胞数)/ml)であり、Dは分注されたアリコートの密度である。
 (P/P)は、細胞の生存率であって下記式で算出される。
(P/P)=αts,Fsxβts,Fsxγts,Fs
γts,Fs=n/n
βts,Fs=n/n
αts,Fs=n/n
 n:初期生存細胞数
 n:分注後の生存細胞数
 n:凍結・復温(解凍)後の生存細胞数
 n:播種24時間後の接着細胞数
γは、撹拌前後での生存率を示す。
βは、凍結・復温(解凍)前後での生存率を示す。
αは、播種前と播種24時間後とでの接着細胞率を示す。
 [試験例1:濃度の均一性]
 液溜ボトルにビーズと凍結保存液(商品名:STEM-CELLBANKER(R) GMP grade、ZENOAQ製)を入れ、ビーズ濃度1.0×10ビーズ/mlのビーズ懸濁液100mlを作製した。オートピペッターと50mlピペットを用いてボトル内を急速で10回ピペッティングし濃度を均一にした。濃度を均一にしたボトルを図1の自動分注装置の貯留部に設置し、液管の先端をボトルに差し込み、液管の先端の位置を調整した。その後、自動分注装置で凍結バイアル100本に懸濁液を1mlずつ分注した。オートセルカウンターを用いて分注したバイアル内のビーズ濃度を測定した。図3参照。
 さまざまな振とう速度(Fs)と滞留時間(ts)で液上面から5mm下の位置でサンプリングした時の(D/D0)を図4に示す。
 図4に示すとおり、Fs=0すなわち撹拌がないと時間の経過とともに液上面から5mmの位置のサンプルのビーズ密度が低下している。同様の傾向は、Fs=0.1及び0.4(s-1)の振とう速度でも生じた。試験例1の条件では、分注されるバイアルのサンプル密度を一定に維持するためには、振とう速度Fs=0.9s-1以上の撹拌が必要であることが分かった。
 振とう速度Fs=0、0.9、及び1.6s-1で撹拌して分注した100本のバイアルについてそれぞれ(D/D0)を算出した。その結果を図5に示す。
 図5に示すとおり、Fs=0すなわち撹拌がない場合、サンプリングの後半のバイアルでビーズ濃度が著しく低下していた(円囲み部分)。一方、振とう速度Fs=0.9s-1以上の撹拌では、100本のバイアルでビーズ濃度が一定に維持されていた。
 [試験例2:分注量の均一性]
 液溜ボトルを振とうしながらポンプ吸引できるようにした自動分注装置で100mlの凍結保存液(商品名:STEM-CELLBANKER(R) GMP grade、ZENOAQ製)を102本のバイアルに約30分かけて分注した。なお、液溜ボトルからの吸引は、液管の先端をボトルの底面から5mm上の位置に固定して行った。
 分注された102本のバイアルについて分注量を測定した。その結果を図6に示す。
 図6(GG(-))が示すとおり、振とう速度Fs=0、及び0.9s-1の場合はバイアル中の分注量が最初から最後までほぼ一定だった。しかしながら、振とう速度Fs=5.8s-1の場合はサンプリングの後半でバイアル分注量が著しく低下した(円囲み部分)。
 したがって、振とう速度が早すぎると(Fs=5.8s-1)、泡が液管に吸い込まれることにより後半の分注量が低減する可能性が示された。 
 試験例1及び2からは、液体保存液のような通常の液体の場合、ビーズや細胞といった粒子の濃度をバイアル間で一定にさせるためにはある程度以上の速さの撹拌が必要であるが、バイアルに注入される分注量をバイアル間で一定にさせるためには撹拌の速さが速すぎないことが必要であることが確認された。
 つぎに、液溜ボトルに、化合物A(脱アシル化ジェランガム、日産化学社製)を添加した上記凍結保存液(化合物Aの濃度:0.06%)を入れて、振とうなし(Fs=0)で行った以外は、上記と同様に分注を行い、分注量を測定した。その結果を図6に示す。
 図6(GG(+))が示すとおり、化合物Aを添加した場合には、つまり、塑性流体とした凍結保存液を用いることで最後(101本目)まで定量に分注することができた。また、図6が示すとおり、化合物Aを添加した塑性流体とした凍結保存液を用いることで(GG(+))、化合物Aを添加しない(塑性流体ではない)場合(GG(-))と比較して、分注時の定量性が向上した。
 [試験例3:細胞の生存率]
 試験例1及び2のビーズに替えて、T-225フラスコで培養したhiPS細胞(D2株、StemFit培地)を使用した(図7参照)。培養後分注前、分注後凍結前、凍結復温後に生細胞をカウントし、凍結復温後の培養24時間後に接着した細胞をカウントし、生存率(P/P0)を算出した。
 所定の滞留時間ts(1h又は4h)中に受けた振とうの時間が生存率(P/P0)に及ぼす影響を確認した。その結果を図8に示す。
 本試験例でいうtsは、凍結保存液で細胞懸濁液を作製してから凍結するまでの時間をいう。図8において、ts=1hのグラフで、振とう時間が0h及び0.5hとは、振とう無し及び振とう30分でサンプリング(分注)された、ts=1hの時点で凍結されたことを意味する。ts=4hのグラフも同様である。
 図8に示すとおり、例えば、分注に4時間かかった場合、最初に分注されたアリコートと1~4時間後に分注されたアリコートでは細胞の生存率(P/P0)が大きく異なることがわかる。すなわち、同じロットであっても、分注工程で振とうに晒される時間に応じて細胞の生存率が著しく異なるバイアル(製品)が混在することが示された。
 [塑性流体の作製]
 2mMとなるように塩化カルシウムを加えた凍結保存液(商品名:STEM-CELLBANKER(R) GMP grade、ZENOAQ製)92.5mlを液溜ボトルに入れ、シリンジと注射針を用いて濃度が0.06%になるように化合物A(脱アシル化ジェランガム、日産化学社製)7.5mlを入れて転倒混和させ、一晩冷蔵庫で保管した。
 [試験例4:濃度の均一性(塑性流体)]
 液溜ボトルにビーズと化合物A入りの凍結保存液を入れ、ビーズ濃度1.0×106ビーズ/mlのビーズ懸濁液100mlを作製した。オートピペッターと50mlピペットを用いてボトル内を急速で10回ピペッティングし濃度を均一にした。濃度を均一にしたボトルを上記の自動分注装置の貯留部に設置し、液管の先端をボトルに差し込み、液管の先端の位置を液上面から5mm下の位置に調整した。その後、自動分注装置で凍結バイアル100本に懸濁液を1mlずつ分注した。オートセルカウンターを用いて分注したバイアル内のビーズ濃度を測定した。図9参照。
 振とうなし(Fs=0)で、凍結保存液に化合物Aを添加した場合と添加しない場合とで、分注したバイアルについてそれぞれビーズ濃度(D/D0)を算出した。その結果を図10に示す。
 図10に示すとおり、Fs=0すなわち振とうしない、かつ、化合物Aを添加しない場合、サンプリングの後半のバイアルでビーズ濃度(D/D0)が著しく低下していた。一方、振とうしない場合であっても、化合物Aを添加した場合には、ビーズ濃度(D/D0)の低下が抑制された。
 [試験例5:細胞の生存率(塑性流体)]
 液溜ボトルの振とうを行わず(Fs=0)、CaCl及び化合物Aを用いて凍結保存液を塑性流体(CaCl:2mM、化合物A:0.06%)とした他は、試験例3と同様に所定のts(0~4h)で分注、凍結、復温(解凍)、培養を行った。撹拌前後での生存率γ(%)、凍結・復温(解凍)前後での生存率β(%)、再培養播種前24時間後での接着細胞率α(%)を算出し、さらに、再培養時の倍加速度μ(h)を測定した。それらの結果を、化合物Aを用いない場合(塑性流体としない場合)と比較して図11に示す。
 また、再培養の様子を観察して、化合物Aを用いて凍結保存液を塑性流体とした場合と、化合物Aを用いない場合(塑性流体としない場合)とで比較した。その結果を図12に示す。
 図11及び12に示すとおり、塑性流体とした凍結保存液を用いた場合であっても、上記パラメータ(α、β、γ、μ)は塑性流体としない凍結保存液を用いた場合と同様であり、塑性流体とした場合の細胞毒性は認められなかった。
 以上のことから、細胞を分散させた凍結保存液を分注する際に塑性流体を用いた場合には、撹拌・振とうを必要とせずに分注されるアリコートの分注量及び細胞密度の偏りを抑制でき、また、細胞の品質(生存率など)を維持しつつ偏りを抑制できる分注が可能となることが認められた。
 [試験例6:細胞の生存率(塑性流体)]
 下記表1に示す凍結保存液、CaCl及び化合物A(脱アシル化ジェランガム、日産化学社製)を用いて、上記塑性流体の作製と同様の手順で塑性流体(SCB-GG(+)及びSS-GG(+))を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 SCB-GG(+)及びSS-GG(+)にhiPS細胞(1383D2株)を分散させ、液溜ボトルの振とうを行わず(Fs=0)、所定のts(0~4h)で分注、凍結、復温(解凍)、及び培養を行った。分注前後での生存率γ(%)、凍結・復温(解凍)前後での生存率β(%)、再培養播種前24時間後での接着率α(%)、及び細胞ポテンシャルP/P0(=α×β×γ)を算出した。その結果を図13に示す。
 化合物Aを用いない場合(塑性流体としない場合、SCB-GG(-)及びSS-(GG(-)))を使用した以外は、上記と同様に行った。その結果を図13に示す。なお、化合物Aを用いない場合(SCB-GG(-)及びSS-(GG(-)))は、細胞の濃度を均一とするために、液溜ボトルの振とうしながら(Fs=0.90 s-1)分注を行った。
 図13に示すとおり、いずれの凍結保存液であっても、塑性流体にしたほうが、分注及び復温等により生じうる細胞ポテンシャルの低下が抑制される傾向が確認された。

Claims (8)

  1.  粒子の分配方法であって、
     前記粒子を塑性流体中に分散させること、及び、
     前記粒子を含む塑性流体を分注することを含む、
     方法。
  2.  前記分注は、自動分注装置によって行われる、請求項1に記載の方法。
  3.  前記粒子が細胞である、請求項1又は2に記載の方法。
  4.  粒子と前記粒子の容器とを備える製品の製造方法であって、
     前記粒子を分散させた塑性流体の貯留部から複数の前記容器へ前記塑性流体を分注することを含む、製造方法。
  5.  前記分注は、自動分注装置によって行われる、請求項4に記載の製造方法。
  6.  前記粒子が細胞である、請求項4又は5に記載の製造方法。
  7.  請求項1から3のいずれかに記載の方法、又は、請求項4から6のいずれかに記載の製造方法における分注に使用するための組成物であって、
     粒子が分散する液体又は粒子を分散させる液体を塑性流体とするための物質を含む組成物。
  8.  細胞凍結保存液と、前記液体を塑性流体とするための物質とを含む組成物。
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