JP2004018504A

JP2004018504A - 細胞保存容器

Info

Publication number: JP2004018504A
Application number: JP2002179823A
Authority: JP
Inventors: Rui Yuge; 弓削　類; Yoji Matsuura; 松浦　洋治
Original assignee: JMS Co Ltd
Current assignee: JMS Co Ltd
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: JP4511777B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、細胞移植治療を簡便に実施することができる医療器具を提供することにある。すなわち、細胞の保存及び生体への注入を誰でも容易に行うことができる医療器具を提供するものである。
【解決手段】上記課題を解決するため、本発明の細胞保存容器は容器の内面が、細胞の接着しにくい材料、例えば親水性材料あるいは疎水性材料が結合または被覆された材料で形成されてなるため、従来の細胞の剥離操作や洗浄操作が不要となる。また、容器の少なくとも一部がガス透過性の材料で形成されており、細胞の生存に必要なガス交換が可能になり、細胞の長期保存が可能となる。また、注射器様の形態をなすことにより容易に注入操作を可能とする。以上の構成により、培養・保存・生体注入を簡便な操作で行うことができる細胞保存容器を提供することが可能となる。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に細胞を保存することができ、細胞が必要になった時には、面倒な操作をすることなく、ただちに容器から細胞を取り出して使用することができる細胞保存容器に関する。さらに詳しくは、再生医療などにおいて治療に細胞を使用する際に、そのまますぐに生体に注入できるように工夫した細胞保存容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、細胞生物学や細胞工学の進歩により、生体から取り出した多分化能と自己複製能を持つ細胞（幹細胞）を患者に移植して治療を行う再生医療の研究が急速に進められている。これは標的細胞へ分化誘導をかけた幹細胞を生体組織の欠損部や疾患の責任病巣部位へ移植して目的組織（臓器）を修復・回復させる治療法である。現在はまだ基礎的研究の段階であるが、臨床試験も一部で試みられ始めている。このような場合、一般には、細胞を単独または足場の存在下に専用の容器内で培養した未分化な細胞または分化した細胞を、外科手術によって目的部位に移植する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような細胞の移植方法では外科手術が必要となるため、患者への負担が大きい。そこで、細胞を直接生体内に注入する方法が検討されている。とくに関節への軟骨細胞またはその前駆細胞の注入、脳への神経細胞またはその前駆細胞の注入、心臓への心筋細胞またはその前駆細胞の注入などは、有力な治療法となり得る。このような治療を実施する場合、従来の方法では、増殖して容器壁に接着している細胞をトリプシンやＥＤＴＡなどで処理して剥離し、洗浄などの工程を経て所定量を注射器に採取し生体に注入することになる。
【０００４】
しかし、このような方法では操作の工程が多く面倒であるだけでなく、一連の操作は周囲からの汚染が起こらないようにクリーンな環境下で熟練した者が行う必要がある。このため、設備の整った施設以外では細胞移植治療を実施するのが難しい。
【０００５】
本発明の目的は、細胞移植治療を簡便に実施することができる医療器具を提供することにある。すなわち、細胞の保存及び生体への注入を誰でも容易に行うことができる医療器具を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、増殖させた細胞を、内面を細胞の接着しにくい材料で形成した容器に保存することにより、上述した課題を解決した。すなわち本発明は、容器の内面が、細胞の接着しにくい材料で形成されてなる細胞保存容器である。容器内面を細胞の接着しにくい材料で形成することにより、保存中に細胞が容器壁面に接着することがなくなり、細胞を容器壁面から剥離する操作が不用になる。なお、「細胞が接着しにくい」とは、細胞保存中に細胞が全く接着しないかあるいは接着しても簡単に剥がれる程度にしか接着しないことを意味する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の細胞保存容器は、内面が細胞の接着しにくい材料で形成されているが、容器を注射器の機能を有するものにしておけば、そのまま生体に注入することができるので便利である。また、容器の一部または全部をガス透過性の材料で形成すれば、密封状態でも細胞の生存に必要な酸素や炭酸ガスが透過できるようになり、細胞の長期保存が可能になるので好ましい。
【０００８】
【実施例】
本発明において使用する細胞の接着しにくい材料としては、表面が親水性材料または疎水性材料で形成されたもの及び表面に負電荷を有する材料をあげることができる。親水性材料としては対水接触角が５０度以下のものが好ましく、疎水性材料としては対水接触角が１００度以上のものが好ましい。好ましい親水性材料の例としては、アクリルアミド系重合体、メタクリルアミド系重合体、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、セルロース、デキストラン、ヒアルロン酸、グリコサミングリカン、プロテオグリカン、カラギーナン及びタンパク質などを基材の表面にグラフト共重合や化学反応などの方法で結合するか表面に被覆した材料をあげることができる。また、疎水性材料としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素樹脂及びシリコーン樹脂をあげることができる。また、表面に負電荷を有する材料としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレンスルホン酸、アルギン酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸、コンドロイチン硫酸またはデルマタンを表面に結合した材料をあげることができる。これらの中でも、表面にカルボキシル基を有する材料がとくに好ましい。また、材料の表面は平滑な方が細胞の非接着性に優れているので好ましい。
【０００９】
本発明において、容器の一部または全部をガス透過性材料で形成する方法としては、容器の側壁の一部または全部をガス透過性の良好な非多孔質材料で形成する方法と、容器の一部に多孔質膜を装着してガス交換が行われるようにする方法をあげることができる。
【００１０】
ガス透過性の良好な材料としては、シリコーン樹脂、ポリ４メチルペンテン１、ポリイソプレン、ポリブタジエン、エチレン酢酸ビニル共重合体、低密度ポリエチレン及びポリスチレンなどをあげることができる。これらの材料は、プラスチック材料の中では比較的良好なガス透過性を有しているが、厚さが厚くなるとガス透過性が低下するので、通常は２００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下がとくに好ましい。本発明においては、容器全体をこのような材料で形成することもできるし、一部だけをそのような材料で形成してもよい。必要なガス透過度は、容器の表面積、細胞の充填量、細胞の種類及び保存条件などによって異なってくるが、容器に充填された細胞が生存するのに十分な量であることが必要である。
【００１１】
ガス透過性材料としては、この他に多孔質膜があげられる。多孔質膜の場合は、容器内部の液が漏れないようにするために、孔径を所定値以下にする必要がある。好ましい孔径は１μｍ以下であり、液の漏出防止と容器内への細菌の侵入阻止の点で、０．４μｍ以下であることがとくに好ましい。多孔質膜の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンテレフタレート及びポリプロピレンなどをあげることができる。これらの多孔質膜は容器の側壁全体に使用してもよいし一部に使用してもよい。また、多孔質膜を使用する他の方法として、容器口部に多孔質膜を装着する方法がある。すなわち、容器口部に、多孔質膜を取り付けたキャップを嵌めておけばこの部分でガス交換が行われるので、容器の他の部分はガス不透過性であってもよい。
【００１２】
前述したように、本発明の容器に注射器としての機能を持たせると、容器に保存している細胞をそのまま生体内に注入できるので便利である。注射器としては、薬剤などを注射する一般的な注射器と類似の構造にすることもできるが、内部に収納する細胞含有液を押し出すことができるのであれば、従来の注射器とは異なる構造・原理であってもよい。すなわち、一般的な注射器は、外筒、外筒先端に形成された注射針接続部及びピストンから構成されているが、このような構造であってもよいし、容器を蛇腹状にしたり可撓性材料で形成し、内部の細胞含有液を押し出す際には、容器を圧縮したり押し潰すような構成にしてもよい。
【００１３】
図１（Ａ）から（Ｃ）に、本発明の容器に注射器の機能を持たせた実施例を示す。この実施例では、従来の薬剤注射用の注射器と同様の構造をしており、外筒側面がガス透過性材料で形成されている。すなわち、注射器は外筒１とピストン２から構成されており、ピストン２の先端には、弾性材料からなるガスケット３が取り付けられている。また、外筒１は硬質材料からなる枠体４ａと枠体４ａの内面に貼付された円筒状のガス透過性シート４ｂから構成されており、枠体４ａには貫孔を形成する複数の窓５が設けられている。したがって、この窓の部分でガス透過性シートが外部に露出しており、ガス交換が行われる。７は注射針接続部６を密封するためのキャップであり、内部の細胞を生体に注入する際にはキャップを外して注射針を装着する。尚、本実施例において示した図１中の窓５の実施形態について、窓５の形状が長方形で、窓５の数が４つの実施形態として示したが、本発明はこの実施形態のみに制限されるものではない。例えば、窓５の形状、寸法、数量について、他の実施形態であっても、本発明の効果は達成可能である。
【００１４】
図２は、本発明の第２の実施例を示す図面である。この例では、容器８が蛇腹状に形成されており、その先端に注射針接続部６が設けられている。容器８は全面がガス透過性材料で形成されており、高いガス透過性を達成することができる。この実施例の場合は、図１の実施例に比べて構造が簡単になるので、製造が容易な利点がある。また、保存中にピストンシール部から液漏れをおこす心配もない。内部の細胞を生体に注入するときには、８の後端部を直接指で押すか治具を使用して押せばよい。
【００１５】
図３は、本発明の第３の実施例である。この実施例では、細胞は可撓性でガス透過性材料からなる袋状の容器９に収納される。容器９には注射針接続部６が設けられており、細胞を生体内に注入する際には、外筒１内に容器９を収納し、６に注射針を接続した後にピストン２で容器を押して、内部の細胞を押し出す。この例では、ピストンの作用で細胞を押し出すので操作しやすく、細胞は容器内に収納されているので、図１に示す実施例で問題となるピストンシール部からの液漏れの心配もない。また、外筒とピストンは繰り返して使用することもできる。
【００１６】
図４は、本発明の第４の実施例である。この実施例では第３の実施例と同じように細胞は可撓性の袋１０に収納されるが、袋には注射針接続部は設けられておらず、ピストン２を押すと、注射器外筒１の内部に設けられた袋破壊手段１１に袋が押し付けられ、袋１０が破れて内部の細胞含有液が外筒内に流出し、ピストンで押し出される。袋破壊手段１１としては、金属の刃や針のように袋を簡単に破ることができるものが好ましい。
【００１７】
図５は、本発明の第５の実施例である。この実施例では可撓性材料からなる袋１２内に細胞を保存するようになっている。容器の一端には注射針接続部６が設けられており、しごき部材１３で容器１２をしごいて細胞を容器から押し出す。
【００１８】
図６は、ガス透過性の多孔質膜を注射針接続部のキャップに装着してガス透過性の機能を持たせた実施例である。図から分るように、この実施例では、容器は外筒１、ピストン２、ガスケット３及びキャップ１２から構成されている。そして、キャップ７には疎水性でガス透過性の膜１４が取り付けられており、膜１４を通じてガス交換が行われる。
【００１９】
容器に注射器の機能を持たせる場合には、内部の細胞を押し出す際にできるだけ細胞のロスの少ない構造にするのが好ましい。そのためには、容器の形状及び注射器接続部の形状などを工夫すればよい。細胞の残留を少なくできれば、細胞の利用効率が高まるので好ましい。
【００２０】
本発明の容器は、滅菌したものを細胞の保存に使用する。細胞は通常は培地とともに保存するが、生体にそのまま注入するためには、生体に安全な培地を使用する必要がある。たとえば、変形性関節症の患者に軟骨細胞またはその前駆細胞を注入する場合、パーキンソン病の患者の脳に神経細胞またはその前駆細胞を注入する場合及び心臓病の患者に心筋細胞を注入する場合などヒトに細胞を注入する場合には、ウシ血清などの生体由来成分を含まない合成培地や患者自身の血清を使用した培地が好ましい。また、内部に収納する細胞にとくに制限はないが、細胞工学的手法により培養した幹細胞または幹細胞を目的の細胞に分化させた細胞が好ましい。また、これらの細胞を遺伝子工学的手法により改変した遺伝子改変細胞も好ましい。
【００２１】
幹細胞には胚性幹細胞（ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ　ｓｔｅｍ　ｃｅｌｌｓ：ＥＳ細胞）、胚性生殖細胞（ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ　ｇｅｒｍ　ｃｅｌｌｓ：ＥＧ細胞）および体性幹細胞（ａｄｕｌｔ　ｓｔｅｍ　ｃｅｌｌｓ：成人幹細胞；ＡＳ細胞）などがあり、分化誘導をかける細胞系列としては、骨細胞、軟骨細胞、筋細胞、心筋細胞、神経細胞、腱細胞、脂肪細胞、膵細胞、肝細胞、皮膚（表皮細胞・線維芽細胞）、血球系細胞などをあげることができる。
【００２２】
本発明の容器は細胞の保存に使用するが、細胞の培養容器として使用し、その後にそのまま細胞を保存してもよい。培養のために足場が必要な場合には、細胞が接着し得る材料から製造したマイクロ粒子を使用するのが好ましい。そのような材料の中でも生体吸収性材料から形成されたものが、生体内に注入後に吸収されて残留しないので好ましい。好適な材料の例としては、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、乳酸−グリコール酸共重合体、乳酸−カプロラクトン共重合体、トリメチレンカーボネート、ポリジオキサノン及びコラーゲンをあげることができる。マイクロ粒子は、多孔質のものが多量の細胞を接着できるので好ましい。
【００２３】
細胞の培養は、公知の方法により実施することができる。すなわち、生体から細胞を分離し、この中から幹細胞を選択的に分離した後、細胞増殖因子または成長因子を添加して培養する。培養はインキュベータ内で実施するのが好ましい。培養した細胞は、本発明の容器に収納し、保存に適した条件で治療に必要となるまで保存する。保存は低温で行うのが好ましいが、短期間であれば常温または加温下で保存することもできる。
【００２４】
本発明の容器に収納された細胞を生体患部または静脈に注入することにより、変形性関節症、慢性関節リュウマチ、偽関節、進行性筋ジストロフィー症、心筋梗塞、脳卒中、パーキンソン病、脊髄損傷、腱損傷、糖尿病、肝機能障害、消化器機能不全、皮膚損傷、白血病、血液系疾患などに対する治療へ応用される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の容器を用いて細胞を保存すれば、従来の方法で必要となる培養容器からの細胞の剥離操作や洗浄操作が不要になる。また、容器に注射器の機能を持たせれば、細胞をそのまま生体に注入できるので、設備の整っていない施設でも容易かつ安全に再生医療を実施することができる。さらに、本発明の容器で細胞の培養も実施すれば、培養・保存・生体注入を簡便な操作で行うことができるので、最も効率的である。そして、容器の少なくとも一部をガス透過性材料で形成すれば、細胞を長期間保存できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）本発明の容器に注射器の機能を持たせた実施例を示す全体斜視図、（Ｂ）本発明の容器の正面図、（Ｃ）本発明の容器の（Ｂ）中Ｘ−Ｘ’線での断面図
【図２】注射器の機能を持たせた本発明の第２の実施例を示す正面図
【図３】注射器の機能を持たせた本発明の第３の実施例を示す部分断面正面図
【図４】注射器の機能を持たせた本発明の第４の実施例を示す部分断面正面図
【図５】注射器の機能を持たせた本発明の第５の実施例を示す正面図
【図６】ガス透過性材料を注射針接続部に設けた本発明の実施例を示す正面図
【符号の説明】
１．注射器外筒
２．ピストン
３．ガスケット
４ａ．枠体
４ｂ．ガス透過性シート
５．窓
６．注射針接続部
７．キャップ
８．蛇腹状容器
９．袋状容器１
１０．袋状容器２
１１．袋破壊手段
１２．袋状容器３
１３．しごき部材
１４．多孔質膜

Claims

容器の内面が、細胞の接着しにくい材料で形成されてなる細胞保存容器。
細胞の接着しにくい材料が、表面に親水性材料が結合または被覆された材料である請求項１記載の細胞保存容器。
親水性材料が、アクリルアミド系重合体、メタクリルアミド系重合体、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、セルロース、デキストラン、ヒアルロン酸、グリコサミングリカン、プロテオグリカン、カラギーナン及びタンパク質からなる群より選ばれた材料である請求項２記載の細胞保存容器。
細胞の接着しにくい材料が、表面に負電荷を有する材料である請求項１記載の細胞保存容器。
表面に負電荷を有する材料が、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレンスルホン酸、アルギン酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸、コンドロイチン硫酸またはデルマタンが表面に結合した材料である請求項４記載の細胞保存容器。
細胞の接着しにくい材料が、表面に疎水性材料が結合または被覆された材料である請求項１記載の細胞保存容器。
疎水性材料が、フッ素樹脂またはシリコーン樹脂である請求項６記載の細胞保存容器。
容器が、注射器としての機能を有する請求項１〜７の何れかの項に記載の細胞保存容器。
容器が蛇腹状に形成されてなり、蛇腹部分を圧縮することによって細胞を含む内溶液が押し出され、注射器としての機能を発揮する請求項８記載の細胞保存容器。
容器が可撓性材料から形成されてなり、可撓性部分を押し潰すことによって細胞を含む内溶液が押し出され、注射器としての機能を発揮する請求項８記載の細胞保存容器。
容器が、細胞を収納する袋と、該袋を収納可能な注射器と、注射器に設けられた袋破壊手段からなる請求項８記載の細胞保存容器。
容器が可撓性材料から形成されてなり、可撓性部分をしごくことによって細胞を含む内溶液が押し出され、注射器としての機能を発揮する請求項８記載の細胞保存容器。
容器の一部または全部が、ガス透過性材料で形成されてなる請求項１〜１２の何れかの項に記載の細胞保存容器。
ガス透過性材料が、ガス透過性の良好な合成樹脂で形成された非多孔質のシートである請求項１３記載の細胞保存容器。
ガス透過性の良好な合成樹脂が、シリコーン樹脂、ポリ４メチルペンテン１、ポリイソプレン、ポリブタジエン、エチレン酢酸ビニル共重合体、低密度ポリエチレンまたはポリスチレンである請求項１４記載の細胞保存容器。
ガス透過性材料が、疎水性材料からなる多孔質膜である請求項１３記載の細胞保存容器。
容器側壁の少なくとも一部が多孔質膜で形成されてなる請求項１６記載の細胞保存容器。
多孔質膜が容器口部に装着されたキャップに取り付けられてなる請求項１６記載の細胞保存容器。
多孔質膜の孔径が１μｍ以下である請求項１６〜１８の何れかの項に記載の細胞保存容器。
多孔質膜の孔径が０．４μｍ以下である請求項項１６〜１８の何れかの項に記載の細胞保存容器。
疎水性材料が、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリエチレンテレフタレートまたはポリプロピレンである請求項１６〜２０の何れかの項に記載の細胞保存容器。
請求項１〜２１の何れかの項に記載の容器に細胞含有液が充填されてなる細胞製品。
細胞製品が、治療用である請求項２２記載の細胞製品。
細胞が胚性幹細胞または体性幹細胞である請求項２２または２３記載の細胞製品。
細胞が骨細胞である請求項２２または２３記載の細胞製品。
細胞が軟骨細胞である請求項２２または２３記載の細胞製品。
細胞が筋細胞である請求項２２または２３記載の細胞製品。
細胞が心筋細胞である請求項２２または２３記載の細胞製品。
細胞が神経細胞である請求項２２または２３記載の細胞製品。
細胞が腱細胞である請求項２２または２３記載の細胞製品。
細胞が脂肪細胞である請求項２２または２３記載の細胞製品。
細胞が膵細胞である請求項２２または２３記載の細胞製品。
細胞が肝細胞である請求項２２または２３記載の細胞製品。
細胞が皮膚細胞である請求項２２または２３記載の細胞製品。
細胞が血球系細胞である請求項２２または２３記載の細胞製品。