JPH064025B2 - 細胞の大量成長方法とそれを実施するための装置 - Google Patents

細胞の大量成長方法とそれを実施するための装置

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JPH064025B2
JPH064025B2 JP59503979A JP50397984A JPH064025B2 JP H064025 B2 JPH064025 B2 JP H064025B2 JP 59503979 A JP59503979 A JP 59503979A JP 50397984 A JP50397984 A JP 50397984A JP H064025 B2 JPH064025 B2 JP H064025B2
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cells
foam
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thin film
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS 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
    • C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS 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
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/02—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of foam
    • C12M41/04—Means for foam enhancement

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、細胞の大量成長方法とそれを実施するための
装置とに係るものである。
試験管内の細胞成長は、多くの目的に対して、例えばワ
クチンと細胞製品の製造のために、人に使用するために
そして研究目的に必要とされている。試験管内培養にお
いて大方の細胞はそれらが固体表面にひっついて、そし
て広がらなければ分裂しない。この要件を普通「固定」
要件と称している。このような細胞受容面上で成長する
細胞はそれへ固着し、そして閉じた、濃い、細胞層(単
層)を形成する。そのため、基体面上の細胞成長の原理
は、培養に利用できる表面が制限されているため当燃生
産限界を設定する。例えば英国特許1,525,022の明細書
に開示されているように、細胞成長に利用できる表面を
人工的に拡大することにより前記の限界に対する実際上
の解決を見出そうと何年もの間試みがなされてきた。
細胞の大量成長に対するこれらの既知の方式のいずれ
も、細胞又は細胞製品の実際的な製造に利用できる段階
に到達していないということがいえる。実際的な観点か
ら、いずれの方式でも細胞の真の大量成長は得られてお
らず、そして論理的な観点から、すべての方式が重大な
欠点、例えば細菌と細胞汚染の可能性、合理化と自動化
の困難という欠点を有する。
特許権を請求する本発明はこれに解決を与えようとする
ものである。それは固体表面を必要とすることなく細胞
の真の大量成長をどのようにして実現するかという問題
を解決しているのであり、更に詳しくいえば、この方
法、それの自動化と合理化との可能性をもって、産業的
な仕方で実施するための装置をどのようにして設計する
かという問題を解決しているのである。
「固定」の決定的効果は、細胞が固体表面と物理的に接
触したというのではなく、細胞の形の変化、すなわち広
がったということにあるという驚くべきことを見出し
た。成長のための他のすべての条件(適当な成長培地、
温度、酸素 a.s.o.)を満足しているならば、平らにさ
れた細胞は、どのような仕方で平らにしようとも、分裂
するのである。
本発明に従って実施される方法は、成長培地(媒体)そ
れ自体により形成された薄いフイルム内で細胞を広げて
いる。細胞を平らにするという基本的な要件に加えて、
この方法は環境につれて物質交代の変化(metabolicexc
hange)のための優れた状態をつくり出し、成長速度を
高め、それ故大規模細胞培養における生産量を高めると
いう結果をもたらすことが期待される。この方法は監視
と調整が容易なため細胞の連続成長に特に適している。
それ故本発明は、大規模成長の分野に最も深く密接に関
係している。
本発明の好ましい実施例において、好ましくは連続泡製
造方法により、よく知られた石けんの泡によく似てい
る、細胞を含む成長培地(媒体)から形成された泡の壁
で細胞は成長する。大抵の細胞ライン(call lines)に
必要とされている牛の胎児の血清を加えて成長培地(媒
体)を泡製造に適したものとする。泡内の栄養培地(媒
体)は、泡循環路に新しい媒体を加えるだけで補充され
る。細胞集団固体数は、成長速度に細胞除去速度を等し
くすることにより最適に保たれる。泡の寿命は最循環時
間よりもはるかに長くできる。泡の再循環が、細胞がい
ったん「泡時間」中に広がってしまったら細胞を丸くさ
せないようにすべきである。
泡の壁に各細胞を配置する培他(媒体)の量は僅かであ
るが、泡の循環プロセスで再懸濁における補充が次の泡
サイクルのために十分である。固定された細胞と対照的
に、細胞表面のすべてが物質交代の取替えに利用でき
る。特に酸素と二酸化炭素の交換は、(微小球固定によ
る)懸濁培養で得られるものよりもはるかに優れてい
る。
本発明のこれらやその他の目的と利点とは、添付図を参
照しての以下の詳細な説明から明らかとなる。
第1図(a−e)は、異なる壁の形の細胞を断面で示し
て本発明の基本原理を説明している。
第2図は、細胞を含んでいる栄養培地の泡の斜視図を示
す。
第3図は、細胞を含んでいる栄養培地の泡の固まりの斜
視図を示す。
第4図栄養培養地の薄いフイルムを支持している固体フ
レームの斜視時である。
第5図は泡細胞コロニーをつくり、そしてそれを保持す
る成長チャンバーの略図である。
第6図は、泡フイルムの形態の細胞培養のためのチャン
バーの略図である。
第7図は、泡フイルムの形態の細胞培養のための実験室
規模の装置の略図である。
第1a図は大きい培地または大量媒体内に自由に浮いて
いる細胞(2)を示す。
浮いているときは細胞(2)は多少とも球形である。
第1b図は適当な固体面(3)へ固定した細胞(2)を示す。
この固定状態において細胞(2)は、細胞(2)と固定表面
(3)との間に働く吸引力により広げられている。
第1c図は薄いフイルム状の培地(4)内に捕えられた細
胞(2)を示す。
大きい培地(1)からこの薄いフイルム(4)内に置かれた細
胞(2)は当初は球形である。
第1d図と第1e図とはどのようにして表面張力(5)
は、細胞が生じるふくらみを最小として、平らにした細
胞とするかを示している。平らになる程度は、フイルム
の張力(7)が生じる「圧搾」力の大きさとそれに、釣り
合う細胞(2)の「スチフネス」によって決まる。
細胞(2)の広がりは、変形に対する細胞の抵抗の粘性と
弾性の分力比によって決まる。通常は、抵抗(スチフネ
ス)の弾性分力は非常に小さく、そして非常に弱いスト
レスが、十分な時間が径つと、細胞を広げていって、そ
してそれの分裂サイクルを開始させる。
細胞成長フイルムの空間的構成は色々にできる。フイル
ムは固体支持の上にもたせてもよいし、又は自己支持と
してもよい。
第2図は、支持されていないフイルムがとることのでき
る最も簡単な形−球形又は「泡」(8)−の形を示す。細
胞のコロニーは、調整された環境のチャンバー内で、以
下に説明するように、多数の泡の中で成長している。
第3図は、泡の固まり(9)の形をして相互に接続された
自己支持のフイルムを示す。泡の場合におけると同様
に、この泡の固まりは特別に説明された成長チャンバー
内に維持されている。
第4図は、多数の孔(11)の上に薄い成長フイルム(4)を
支持している固体フレームを示す。同様の効果は、網か
らつくられたフレームによっても得られる。
牛の胎児の血清の添加により(大抵の細胞ラインにとっ
て必要とされている)成長媒体をフイルム形成に適した
ものとする。必要ならば、英国特許1,525,022の明細書
に開示された適当な添加物によりフイルムの安定性を改
善してもよい。
第5図は、泡細胞コロニーの維持のための成長チャンバ
ーの基本的特徴を示す。チャンバー(12)の上部(13)の細
胞含有媒体から泡を形成し、そして温度と組成とを調整
した100%の湿った空気の流れ(14)に抗して泡はゆっく
りと降下していく。泡が下降していくとき泡を相互に離
しておくだけの電荷(泡形成において与えられた特定の
イオン超過分)を各泡が帯びている。チャンバー(12)の
垂直壁(15)も帯電している。更に、泡の降下調整は適当
な電解によって行なわれ、又は助けられる。泡が底(16)
に着いてしまうと、泡は破れ、そして細胞を持った媒体
は(矢(17)で示されるように)チャンバー(12)の上部へ
戻されて、新しい泡となる。この媒体は、矢(18)により
示されるように常に補充されている。細胞集団固体数
は、成長速度に等しい速度で、矢(19)により示されるよ
うに、細胞を取除くことにより最適に保たれる。下降、
又は「泡時間」は再循環時間よりも長くして、再循環は
細胞が、それがいったん広がったら、「泡時間」中に丸
まることを許さないようにしなければならない。
第6図は、泡の固まりの形で細胞を培養するためのチャ
ンバー(20)を示す。媒体の蒸発を回避するために湿度10
0%にして、組成と温度とを調整した空気の流れ(22)に
よりチヤンバー(20)の底(21)で泡の固まりを連続的に形
成する。泡の固まりは、空気の流れの強さによって決定
される速さでチャンバー(20)内を矢(23)により示される
ように上昇する。これは、泡の固まりの構成(24)をでき
るだけ安定に保つため非常に緩慢とすべきである。チャ
ンバー(25)の頂部において泡の固まりは破れ、又は適当
な障害(26)に衝突して破られ、そして細胞を有する媒体
は矢(27)により示されるように、チャンバー(21)の底へ
戻され、そして再び泡の固まりとなる。ここでも、「泡
の固まりの時間」は、細胞が丸くなるのを回避するため
に再循環に必要とされる時間よりもはるかに長くすべき
である。この形の成長フイルムにおける空間利用効率は
泡コロニーの場合におけるよりもはるかに高い。
第7図は、簡単なガラス管(28)から成る実験室規模の装
置を示している。媒体が接触するすべての固体表面はシ
リコーン処理して(29)、細胞の固定を回避している。pH
制御のため二酸化炭素を多く含む空気を濾過することに
より(30)滅菌し、培養温度まで加熱し(31)、蒸気で飽和
させ(32)、それからチャンバーの底にテフロンフイルタ
(33)を通して導入する。疎水性テフロンフイルタ(33)
は、細胞を有する成長媒体が流出するのを阻止する。フ
イルタの頂部に集められた媒体から泡の固まりが形成さ
れ、そして上方にゆっくり押し上げられる。管の頂部テ
フロンフイルタから成る泡破砕器(34)は空気を逃出さ
せ、他方媒体は矢(35)により示されるように管の底へ壁
を伝って流れ落ち、そこで再び泡の固まりとなる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−7479(JP,A) B、アトキンソン著「バイオリアクタ ー、−微生物・生化学の反応器−」産業図 書株式会社(昭52.7.29)P36−39, P.161−184

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】細胞の(2)を、固体表面に固定することな
    く、栄養媒体(4)の薄いフイルム中で成長させることを
    特徴とする細胞の大量成長方法。
  2. 【請求項2】前記薄いフイルムが泡(8)である請求の範
    囲第1項に記載の方法。
  3. 【請求項3】前記薄いフイルムが泡の固まり(9)である
    請求の範囲第1項に記載の方法。
  4. 【請求項4】細胞(2)を再循環プロセスに入れて、それ
    により栄養媒体(4)の薄いフイルム内の細胞(2)を、補充
    のため大量媒体(1)へ再循環させ、それから栄養媒体(4)
    の薄いフイルム内に再び入れることを特徴とした請求の
    範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項5】前記再循環プロセスが連続していることを
    特徴とする請求の範囲第4項に記載の方法。
  6. 【請求項6】泡細胞コロニーを保持するための成長チャ
    ンバー(12)を備え、この成長チャンバー(12)はチャンバ
    ー(12)の頂部から底部(16)へ下降する大量の泡を連続的
    につくるため大量の媒体(1)を循環する迂回路(17)と、
    チャンバー(12)の底部(16)の入口と、チャンバー(12)の
    頂部の出口とを備え、湿った空気の向流をつくり、そし
    て泡(8)の下降時間を延長するようにしたことを特徴と
    する、細胞(2)を固体表面に固定することなく栄養媒体
    (4)の薄いフイルム中で成長させる細胞の大量成長方法
    を実施するための装置。
  7. 【請求項7】泡の固まりのフイルムの中で細胞を培養す
    る泡成長チャンバー(20)と大量媒体の再循環のための迂
    回路(27)とを備え、このチャンバー(20)はそれの底部(2
    1)に泡製造部を、そしてそれの頂部(25)に泡破裂部を備
    えていることを特徴とする、細胞(2)を固体表面に固定
    することなく栄養媒体(4)の薄いフイルム中で成長させ
    る細胞の大量成長方法を実施するための装置。
  8. 【請求項8】前記泡製造部は好ましくはテフロンから成
    るフイルタを備え、このフイルタを通してチャンバー(2
    0)の底から空気流(22)が導入される請求の範囲第7項に
    記載の装置。
  9. 【請求項9】固体表面が完全に又は部分的にシリコン処
    理されている請求の範囲第6項ないし第8項のいずれか
    に記載の装置。
JP59503979A 1984-10-29 1984-10-29 細胞の大量成長方法とそれを実施するための装置 Expired - Lifetime JPH064025B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP1984/000340 WO1986002664A1 (en) 1984-10-29 1984-10-29 Method for the mass growth of cells and apparatus for the carrying out thereof

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Publication Number Publication Date
JPS62501119A JPS62501119A (ja) 1987-05-07
JPH064025B2 true JPH064025B2 (ja) 1994-01-19

Family

ID=8164988

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JP59503979A Expired - Lifetime JPH064025B2 (ja) 1984-10-29 1984-10-29 細胞の大量成長方法とそれを実施するための装置

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EP (1) EP0198821B1 (ja)
JP (1) JPH064025B2 (ja)
DE (1) DE3474461D1 (ja)
WO (1) WO1986002664A1 (ja)

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DE202010009329U1 (de) 2010-06-21 2010-10-21 Fritz Stepper Gmbh & Co. Kg Elektrischer Buchsenkontakt

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Title
B、アトキンソン著「バイオリアクター、−微生物・生化学の反応器−」産業図書株式会社(昭52.7.29)P36−39,P.161−184

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Publication number Publication date
EP0198821A1 (en) 1986-10-29
JPS62501119A (ja) 1987-05-07
WO1986002664A1 (en) 1986-05-09
DE3474461D1 (en) 1988-11-10
EP0198821B1 (en) 1988-10-05

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