JPS63233779A - 細胞培養装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は細胞を育成させるための細胞培養装置に関する
。より詳しくは、細胞付着板を用いて接着性細胞を大量
培養するのに好適な細胞培養装置に関する。

〈従来の技術〉 近年、生物の細胞を培養し、その細胞の代謝活動により
有用な生理活性物質、例えば、ワクチン、ホルモン、イ
ンターフェロン、モノクローナル抗体等を生産する研究
が活発に行なわれている。

このような方法において、従来、動物細胞の培養は、一
般に、ガラスシャーレやルー瓶等を用いて培養されてい
たが、大量に培養する際には、同時に多数のシャーレも
しくはルー瓶を用意しなければならず、取扱いが非常に
煩雑である。

かかる問題点から、上記の有用物質を工業的に生産する
には、細胞のｉｎ　ｖｌｔｒｏでの大量培養技術の確立
が不可欠であり、近年、細胞の接着面積を増加させ、コ
ンパクトな装置を用いて大量の細胞培養を行なう試みが
なされている。例えば、細胞培養容器を二重にしたもの
（特開昭５８−９２７８２号公報）や、細胞培養用プレ
ートを重ね合せたもの（特開昭５８−７８５８３号公報
）が提案されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記の細胞培養装置によると、装置当り
の細胞の接着面積を広くすることは可能であるが、培養
液の交換が無いため接着した細胞に栄養分、酸素等が十
分に供給されず、長期に亘り細胞培養を行なうことが困
難であるという問題があった。

く目　的〉 この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、装
置当りの細胞の接着面積を大きくシ、かつ新鮮な培養液
を細胞表面に常に供給して細胞培養を長期に亘り行なう
ことができると共にを用物質の回収および老廃物の排出
を効率的に行なうことができる細胞培養装置を堤供する
ことを目的とする。

く問題点を解決するための手段および作用〉−上記目的
を達成すべくなされた本発明の細胞培養装置は、細胞が
接着する細胞付着板と、該細胞付着板を囲繞する支持枠
とを有する細胞培養装置であって、前記細胞付着板が、
培養液が所定方向に流れるように複数段配列されている
ことを特徴とするものである。特に、細胞付着板に孔が
設けられると共に最上段側から供給された細胞液が順次
下段の細胞付着板に流れ、すべての細胞付着板表面と接
触するように細胞付着板を配列するのが好ましい。

上記の構成よりなる細胞培養装置によれば、支持枠で囲
繞された細胞付着板が、培養液が所定方向に流れるよう
に配列されているので、細胞付着板に接着した細胞に新
鮮な培養液を常に供給することができると共に、細胞が
産生ずる有用物質を円滑に回収することができる。また
、上記細胞付着板が複数段に配列されているので、細胞
が接着する接着表面積を大きくすることができる。

〈実施例〉 以下に、本発明の細胞培養装置の実施例を添付図面に基
づいて説明する。

第１図は細胞培養装置の一実施例を示す概略図であり、
この例では、最も基本的な構造の細胞培養装置を示して
いる。細胞培養装置（１）は、細胞が接着して増殖する
培養床としての２枚の細胞付着板（２）と、該細胞付着
板（２）を囲繞する支持枠（３）とを有しており、上記
細胞付着板（２は、細胞の接着表面積を大きくするため
、２段に互いに平行に配列されている。すなわち、上記
細胞付着板（２）のうち上方の細胞付着板（２）は、支
持枠（３）の側部内面に固着されていると共に、細胞付
着板（２）の一方の端部には、培養液等を下方の細胞付
着板（２）に流下させるため、孔（４）が形成されてい
る。また、下方の細胞付着板（２）は、上記支持枠（３
）の底部に配設されている。

また、上記支持枠（３）の上部適所には、培養する細胞
が懸濁された細胞懸濁液および培養液を注入する注入口
（５）が装着され、支持枠（３）の下部には、上記細胞
懸濁液および培養液を流出させる流出口（６）が装着さ
れている。

上記構造の細胞培養装置によれば、前記注入口（５）か
ら細胞懸濁液を注入して細胞を前記細胞付着板（２）に
接着させた後、細胞懸濁液を前記流出口（６）から流出
させると共に、注入口（５）から培養液を注入すると、
培養液は、上段の細胞付着板（２）および孔（４）を経
て下段の細胞付着板（２に順次流下し、一定の方向に流
れ、前記流出口（６）から流出する。従って、前記細胞
付着板（２）に接着した細胞に新鮮な培養液を常に供給
することができる。また、増殖細胞が産生ずる生理活性
物質等の有用物質を前記培養液とともに回収し、精製す
ることができると共に、細胞が副生ずる老廃物を回収す
ることができる。

上記細胞付着板（２）としては、細胞が接着し、伸展、
増殖しうるちのであればいがなるものも使用できるが、
材料に毒性がなく耐久性の大きなものが好ましい。上記
細胞付着板（２）の材料としては、例えば、ガラス、ポ
リスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカー
ボネート、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系ポリ
マー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリへキサフルオ
ロプロピレン、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等のフッ素系ポリマー等が例示さ
れる。

上記材料からなる細胞付着板（２）は、そのままの状態
で用いることもできるが、疎水性材料にあっては、細胞
が接着し易くすると共に伸展、増殖性を高めるため、細
胞付着板（２）の表面が、少なくとも部分的に親水化処
理されているものが好ましい。

また、細胞付着板（２）の表面のうち少なくとも一部に
、生体由来の細胞接着物質が塗布されているものが好ま
しい。

なお、上記構造の細胞培養装置では、２枚の細胞付着板
（２）を配列しているが、装置当りの細胞の接着表面積
を大きくするため、上記細胞付着板（２）を多数用い、
多段に配列するのが好ましい。また、細胞付着板（２）
は、互いに水平に配列されている必要はなく、互いに傾
斜角度、傾斜方向が異なっていてもよい。さらには、細
胞付着板は、平面状である必要はなく、細胞付着板に接
着した細胞に栄養分等を供給する培養液が一時的に貯溜
できるように、細胞付着板の適所に凸部または凹部が形
成されていてもよい。また、前記流出口（６）には、培
養液等の流出量を調整するため、調整弁が設けられてい
てもよい。

第２図は細胞培養装置の他の態様を示す断面図である。

この細胞培養装置（１１）では、支持枠（１３）内に細
胞付着板（１２）が多段に配列されていると共に各細胞
付着板（１２）の突出端部には、凸部（Ｉ７）が形成さ
れており、培養液等が細胞付着板（１２）の端部に形成
された孔（１４）を経て下段の細胞付着板（１２）に直
ちに流下するのを抑制して培養液等を一時的に貯溜させ
る。また、細胞付着板（１２）の突出端部と、下段の細
胞付着板（１２）との間には、培養液等を下段の細胞付
着板（Ｉ２）にスムースに案内するため、斜方向に案内
板（１８）が設けられている。

また、上記支持枠（１３）の上部には、注入口（１５）
と隣設して酸素ガス等を注入するガス注入口（１９）が
装着され、支持枠（１３）の側面下部にはガス注入口（
１９）から注入されたガスを流出させるためのガス流出
口（２０）が装着されている。

上記構造の細胞培養装置によれば、新鮮な培養液とガス
とを細胞に供給できると共に、培養液が細胞付着板（１
２）上で貯溜される。しかも下段の細胞付着板（１２）
に円滑に供給されることと、多数の細胞付着板（１２）
により細胞の接着表面積が大きいこととが相まって、装
置当りの細胞の接着表面積を大きくし、かつ新鮮、な栄
養分等を細胞に供給しつつ大量に細胞培養を行なうこと
ができ、また流出口（１６）より増殖細胞が排出する有
用物質を回収、精製、および細胞が副生する老廃物を回
収することができる。

なお、上記構造の細胞培養装置において、酸素ガス等は
、ガス流出口、すなわち、下方から注入し、ガス注入口
から流出させてもよい。また、前記細胞付着板の凸部は
、突条、凹部または凹溝等として形成されていもよい。

第３図は細胞培養装置のさらに他の態様を示す断面図で
あり、この細胞培養装置（２１）では、波形に湾曲した
形状を有する細胞付着板（２２）を支持枠（２３）内に
非平行な状態で多段に配列している。また、上記各細胞
付着板（２２）は、上記の例と同様に、一端が支持枠（
２３）に固着されており、他端部、すなわち突出端部に
は、孔（２４）が形成されている。

また、各細胞付着板（２２）の突出端部と下方の細胞付
着板（２２）との間には、培養液等を円滑に流出下させ
るための案内板（２Ｂ）が配設されている。さらには、
支持枠（２３）には、細胞懸濁液、培養液を注入、流出
させる注入口（２５）、流出口（２６）がそれぞれ装着
されていると共に、酸素ガス等を注入、流出させるガス
注入口（２９）、ガス流出口（３０）が装着されている
。

上記構造の細胞培養装置によれば、細胞付着板（２２）
が波型の湾曲状であるため、細胞の接着表面積が大きく
なると共に、上記注入口（２５）から注入された培養液
等が細胞付着板（２２）の湾曲四部に一時的に貯溜され
、細胞が円滑に伸展、増殖する場が提供されると共に、
湾曲部により培養液を乱流状態で均一に供給することが
できる。また、上記形状の細胞付着板（２２）を多段に
配列しているので、培養液は、一定の方向に流れると共
に、細胞付着板（２２）に接着した細胞に新鮮な培養液
等が供給され、細胞が産生ずる有用物質等を回収したり
、精製することができる。

なお、上記の例では、細胞付着板として、湾曲形状のも
のを使用しているが、他の形態で表面に凹凸部を有する
細胞付着板であってもよい。また、上記波型に湾曲した
細胞付着板あるいは平板状の細胞付着板を支持枠内に螺
旋状に配設してもよく、この場合、支持枠の中央部に立
設された支柱に沿って、上記細胞付着板を螺旋状に配設
してもよい。

このような螺旋状に配設された細胞付着板によれば、細
胞付着板間のピッチを小さくすることにより、細胞の接
着表面積を大きくすることができるだけでなく、前記孔
、案内板を設けずとも′培養液等が円滑に流れ、細胞に
新鮮な栄養分等が供給されると共に、細胞が産生ずる有
用物質等を円滑に回収することができる。

本発明の細胞培養装置は、種々の細胞の培養に使用する
ことができ、細胞の種類は特に限定されず生体由来細胞
、株化細胞等が挙げられ、例えば、チャイニーズハムス
ター肺由来細胞ｖ−７９、ヒト子宮癌由来細胞ＨｅＬａ
、ヒト胎児肺由来細胞ＭＲＣ−５、ヒト肝由来細胞Ｃｈ
ａｎｇ　Ｌｉｖｅｒ　、ヒト肺由来正二倍体線維芽細胞
ＩＲＣ−９０、ヒトリンパ腫由来ナマルバ細胞等が例示
される。

また、本発明の細胞培養装置を用いて動物細胞を培養す
る場合、培養する細胞の種類に応じて種々の培養液が用
いられ、細胞の増殖に適した至適温度、ｐＨ等の条件で
培養が行なわれ、回収した培養液より有用物質は分離精
製される。

く実験例〉 以下に、実験例に基づき、本発明をより詳細に説明する
。

実験例１ 細胞付着板として突出端部に凸部が形成されたポリスチ
レン板を５枚用い、第２図に示されるような５段の培養
床を有する細胞培養装置を作製した。なお、培養床とし
ての細胞付着板の細胞付着可能な面積は、合計２５００
ｃｊであった。培養液として、ＥａｇｌｅＭＥＭ培地に
５％牛脂児血清を添加したもの用い、細胞懸濁液として
、上記培養液にウサギ腎由来株化ＲＫ１３細胞を懸濁さ
せたもの（細胞数４．２Ｘ１０４個／　ｘｌ　）を用い
た。上記細胞培養装置を３７℃に保たれた恒温槽内に設
置し、上記細胞懸濁液７３０１１１を細胞培養装置に無
菌的に注入すると共に、上記懸濁液を培養床としての各
細胞付着板に均等に分配させた。ガス注入口から、温度
３７℃、湿度１００％、３％の二酸化炭素と９７％空気
とを混合した気体を通気し、培養液注入口から、上記培
地を０．５１１７分の割合で潅流させることにより細胞
培養を行なった。なお、潅流させる培養液は、４８時間
毎に新しい培養液と交換した。

１週間培養を続けた後、細胞培養装置を分解し、トリプ
シン、ＥＤＴＡを含むＰＢＳを用いて各培養床を洗浄す
ることにより細胞を採取し、細胞数を測定したところ、
細胞付着板の単位面積当り、４．３Ｘ１０５個／ｃｊに
達していた。

実験何２ 酸素ガス２０９ＣＣＨの雰囲気下、放電出力２０Ｗでプ
ラズマ処理された２枚のポリスチレン板、０．３重量％
のコラーゲン溶液（新田ゼラチン■製、Ｃｅ１１ａ＋ａ
ｔｒｊｘ　Ｔｙｐｅ　Ｉ−Ｐ　）を塗布した２枚のポリ
エチレン板および未処理のポリスチレン板を順次上方よ
り配列して、第２図に示すような５段からなる培養床と
しての細胞付着板を有する細胞培養装置を作製した。次
いで、上記実験例１と同様の条件でウサギ腎由来株化Ｒ
Ｋ　ｔａ細胞を４日間培養したところ、プラズマ処理し
た培養床では、３８　ｌ×１０５個／−、コラーゲンを
塗布した培養床では、５、ｌＸ１０５個／−に細胞が増
殖していることが判明した。これに対して、未処理のポ
リスチレン板からなる培養床では、細胞密度は、２，６
×１０５個／−にとどまった。

実験例３ 細胞付着板として波形構造を有する６枚のポリエチレン
製板を非平行状態で配列し、第３図に示されるような６
段の培養床を有する細胞培養装置を作製した。なお、上
記培養床の細胞付着可能な面積は、合計４５０１であっ
た。

培養液として、ＥＡＲＬＥの塩類溶液１５０１１に、Ｌ
−アルギニン、Ｌ−グルタミン、Ｌ−ロイシン、Ｌ−リ
ジンおよびＬ−バリンをそれぞれ濃度０．１■／Ｊとな
るように加えると共に牛胎児血清を濃度１０％となるよ
うに加えたものを用いた。また、細胞懸濁液として、上
記培養液中で培養したマウス膵臓由来の細胞を３×１０
７個含有する細胞懸濁液を用いた。上記細胞培養装置を
３７℃に保たれた恒温槽内に設置し、細胞懸濁液を無菌
的に注入し、各培養床に均等に分散させた。そして、上
記実験例１と同様にして細胞培養を行なったところ、１
週間の培養で、細胞総数は、２．６×１０１１個に増殖
していることが判明した。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明の細胞培養装置によれば、支持枠
で囲繞された細胞付着板が、培養液が所定方向に流れる
ように配列されているので、細胞付着板に接着した細胞
に新鮮な培養液を常に供給することができ、細胞培養を
長期に亘り行なうことができる。また、上記細胞付着板
が複数段に配列されているので、装置当りの細胞の接着
表面積を大きくすることができると共に、培養液の回収
が極めて容易であり、細胞が産生ずる生理活性物質等の
有用物質の回収、精製や、細胞が副生ずる老廃物の除去
が簡単に行なえるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の細胞培養装置の一実施例を示す概略図
、 第２図および第３図は他の実施例を示す概略断面図であ
る。 （１）　（１１）　（２，１）・・・細胞培養装置、（
２）　（１２）　（２２）・・・細胞付着板、（３）（
１３）（２３）・・・支持枠、（１７）・・・凸部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、細胞が接着する細胞付着板と、該細胞 付着板を囲繞する支持枠とを有する細胞 培養装置であって、前記細胞付着板が、 培養液が所定方向に流れるように複数段 配列されていることを特徴とする細胞培 養装置。 ２、細胞付着板に孔が設けられると共に、 複数段からなる細胞付着板が最上段の細 胞付着板側から供給された培養液を順次 下段の細胞付着板に供給できるように配 列されている上記特許請求の範囲第１項 記載の細胞培養装置。 ３、細胞付着板が、凸部または凹部を有す るものである上記特許請求の範囲第１項 または第２項記載の細胞培養装置。 ４、細胞付着板の表面が、少なくとも部分 的に親水化処理されている上記特許請求 の範囲第１項ないし第３項のいずれかに 記載の細胞培養装置。 ５、細胞付着板の表面のうち少なくとも一 部に、生体由来の細胞接着物質が塗布さ れている上記特許請求の範囲第１項ない し第３項のいずれかに記載の細胞培養装 置。