WO2001070021A1 - Method of preserving tissue equivalent and tissue equivalent preserved in frozen state - Google Patents

Method of preserving tissue equivalent and tissue equivalent preserved in frozen state Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for cryopreserving tissue equivalents and to cryopreserved tissue equivalents. More specifically, the step of suspending the cells in a freeze-preservation solution, the step of seeding the cells on a substrate, and the use of a tissue equivalent obtained from the cells
  • the present invention relates to a method for freezing and preserving a tissue equivalent comprising a step of freezing before bonding to a material, and a cryopreserved tissue equivalent obtained by the method.
  • cells are suspended in a medium, seeded on a substrate, cultured, adhered to the substrate, and immersed in a cryopreservation solution for a certain period of time to equilibrate After cooling, it is gradually cooled and then frozen.
  • the conventional method has a very poor cell viability and requires a precise and expensive freezing device such as a program freezer to regulate a certain temperature drop. There was a problem.
  • a process of pre-culturing the cells to adhere to the substrate severe hours to overnight
  • a process of washing the cells with a cryopreservation solution before freezing are required, and furthermore, the cryopreservation is performed.
  • Another problem is that it takes time for the liquid to penetrate and equilibrate into the cells.
  • a method for preserving the frozen skin is disclosed in Japanese Patent Publication No. 2722134, and a method for immobilizing, storing, and transporting cultured skin using the sol-gel method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-23968. It is.
  • Japanese Patent Publication No. Hei 9-5015032 discloses that a tissue equivalent is immersed in a cryoprotectant solution and stirred to sufficiently penetrate the cryoprotectant solution into the tissue equivalent. It describes a method for cryopreserving tissue equivalents that are frozen after being frozen. This method cryopreserves tissue equivalents while retaining cell viability without compromising structural integrity even in relatively thick and uneven tissue equivalents. Although this has been made possible, it does not fully satisfy the simplification of the cryopreservation process in that time is required for the penetration of the cryoprotectant solution.
  • cryopreservation method and the thawing method of plant cells are disclosed in Japanese Patent Publication No. 9-187102, and the cryopreservation method of the artificial liver is described in JP-A-53-56897 and JP-A-2-71755.
  • Japanese Patent Publication No. 11-506687 describes a cryopreservation method for corneal tissue equivalents, which is described in US Pat. No. 5,374,515, respectively.
  • these methods provide for high viability of frozen cells, high biological activity after thawing (eg, cell growth activity (rate), material production capacity, etc.). It does not fully satisfy the simplification of storage and cryopreservation processes.
  • the present invention provides a method for cryopreserving tissue equivalents in which the viability of frozen cells and the biological activity of thawed cells are improved and the process is simplified. This is the purpose. Further, the present invention aims to provide a cryopreserved tissue equivalent obtained by the method. Disclosure of invention
  • the inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, the cells suspended in the cryopreservation solution are seeded on the substrate, and the cells adhere to the substrate.
  • the present invention was found to be able to preserve tissue equivalents while maintaining cell viability and biological activity at a high level by pre-freezing, thus completing the present invention. It came to be.
  • the method of cryopreservation of tissue equivalents which comprises the step of freezing,
  • Cells derived from mammals include fibroblasts, epidermal cells, vascular endothelial cells, Langerhans cells, melanocytes, adipocytes, hair mother cells, dermal papilla cells, smooth muscle cells, hepatocytes, The above cryopreservation method, wherein at least one selected from the group consisting of corneal stromal cells, corneal epithelial cells, and corneal endothelial cells is selected;
  • the “cells” used in the present invention are intended to be ultimately used as artificial skin, artificial liver, and artificial cornea. .
  • mammalian-derived fibroblasts, epidermal cells, Langerhans cells, melanocytes, and lipids It is preferable that one or more be selected from the group consisting of fat cells, hair matrix cells and dermal papilla cells, and in the case of artificial blood vessels, vascular endothelial cells, smooth muscle cells and fibers
  • at least one selected from the group consisting of blasts is used.
  • hepatocytes are preferable.
  • corneal stromal cells and corneal epithelium are used.
  • one or more selected from the group consisting of cells and corneal endothelial cells are used.
  • suspension in the present invention means an operation for dispersing cells in a solution.
  • seeding in the present invention means that cells suspended in a medium or the like are implanted in the medium of a culture vessel or a substrate.
  • freeze refers to a process of inoculating cells on a substrate, immediately freezing the tissue equivalent without culturing, and preserving the tissue equivalent. means .
  • the viability of the cells will be very low.Therefore, after seeding the cells and before the cells adhere to the substrate, It is preferable to freeze. At this time, even if the cells do not adhere to the substrate, there is almost no loss of cells due to washing after thawing.
  • adhesion refers to a state where cells are not easily released from a substrate when a physical force is applied.
  • release refers to a state in which cells can be easily separated from a substrate and suspended in a solution. Therefore, specifically, it must be cooled at a rate such that the cells do not adhere to the substrate up to 4:10 ° C. If the cooling rate is low, the cells will adhere to the substrate, and freezing the tissue equivalent in this state will increase cell viability. descend .
  • the cooling rate at this time depends on the type of cells used, the type of frozen preservative, and the temperature of the tissue equivalent when cooling is started. For example, an artificial skin in which fibroblasts are seeded on a collagen sponge with a thickness of 2 to 3 mm ⁇ , 3 times when cells are seeded at 4 ° C to room temperature Within hours
  • Cooling to 4 ° C is preferred.
  • the freezing method in the present invention is not particularly limited, but a slow cooling method, a rapid freezing method, a glass freezing method and the like are preferable.
  • the ⁇ slow cooling method '' is to cool the artificially formed extracellular ice crystals slowly and at a suitable cooling rate using a solution containing a cryoprotectant. It grows more slowly, dehydrates and concentrates the cells at a slower rate, and then cools rapidly to prevent intracellular freezing, so that it is better preserved and thawed.
  • This is a method to obtain viability (Japanese Embryo Transplantation Science, Vol. 18, No. 1, "Glass Preservation of In Vitro Fertilization-Derived Embryos" Improvement Corporation, Livestock Bitexen Tar)
  • the cooling rate is
  • the “rapid freezing method” is a method that uses a solution to which a cryoprotectant is added and rapidly cools and freezes tissue equivalents (or cells) below the freezing point in an ultra-low-temperature freezer. . At a cooling rate of up to 4 ° C, the cells do not adhere to the substrate as described above.
  • / Min is preferable, 10 ° CZ min is more preferable 20 ° CZ min is more preferable If it is faster than 30 ° CZ min, intracellular freezing occurs and cells are broken It may break.
  • Glass-freezing method refers to a solution containing a high concentration of a cryoprotectant (called a glass-forming solution, usually a combination of a cell-permeable and a cell-impermeable one). This is a method in which cells are suspended, and then rapidly cooled by, for example, pouring into liquid nitrogen and frozen. This applies the phenomenon that when a high-concentration aqueous solution is cooled at a high speed, it becomes a vitrified state without ice nuclei (germ cells). Academic Publishing Center, 1993; Research Journal 21 (9), Shigaku Shigaku, 1998). With this method, the tissue equivalent freezes in seconds.
  • the storage temperature of the tissue equivalent in the method of the present invention is not more than 20 ° C, even in the above three freezing methods, in order to maintain high biological activity for a long time.
  • One 196 ° C is preferred, and one 80 ° C to one 196 ° C is more preferred. If the temperature is higher than 20 ° C, the cell viability decreases with long-term storage (more than a few months). Therefore, for short-term storage, a temperature of 20 ° C is sufficient, but for long-term storage, it is necessary to store at a lower temperature. It can be stored for 1 to 2 years at 80 ° C and semi-permanently at 120 ° C or less (nitrogen vapor) or 1196 ° C (liquid nitrogen).
  • cryopreservation solution as used in the present invention means a solution containing at least one cryoprotectant that has an effect of preventing cell damage due to freezing.
  • the cryoprotectants are glycee mouth, dimethylsulfoxide (DMSO), and propylene glycol. , Ethylene glycol, sucrose, potassium sulfoxide, carboxymethyl cellulose It is preferred that at least one species is selected from the group consisting of monosaccharides (CMC), monosaccharides and disaccharides (trehalose, etc.). An aqueous liquid is used as the solvent. Physiological saline solutions are particularly preferred.
  • physiological salt solution saline solution example Bei the pH and osmotic pressure that is appropriate to the cell survival means, physiological saline (0.9% aqueous solution), K physiological saline +, Ca 2
  • physiological saline solution (0.9% aqueous solution)
  • K physiological saline + K physiological saline +
  • Ca 2 Examples include a salt solution supplemented with several major ions such as + or various cell culture solutions.
  • DMEM Dulbecco's modified Eagle's minimum essential medium
  • phosphate buffer Ringer's solution, Ringer's lock solution, evening iron solution, Earl's solution, , Nutrient solution, lock solution, Eagle's minimum essential culture solution, Ham's synthetic culture solution F12, green culture solution, Leibovitz's L 15 culture medium, essential essential culture medium, modified English culture medium, Waymouth culture medium, Kreb's culture medium, and serum-free culture medium
  • a non-cell-permeable glassizing agent and / or a cell-permeable glassizing agent are used as a cryoprotectant.
  • non-cell-penetrating glassizing agents include polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, and Ficoll (Amacham). Polysaccharides and sucrose such as dextran, etc. are preferred, and are cell-permeable glass-forming agents. Glycerol, propylene glycol, ethyl alcohol and DMS O are preferred.
  • a physiological salt solution is preferably used as in the case of the slow cooling method and the rapid freezing method. Yes.
  • DMEM phosphate buffer, Ringer's solution, Locker's solution, Tyrode's solution, Earl's solution, Hanks' solution, Lock's solution , Eagle's minimum essential culture medium, Ham's synthetic culture medium F12, Green culture medium, Raybovit's L-15 culture medium, Cheese essential culture medium, modified Eagle culture , Yeast mass culture, Cleap culture, and serum-free culture MCDB153, MCDB151 MCDB104, MCDB131> MCD B402, MCDB201, MCDB302, MCDB105, and MCDB110. It is.
  • the “substrate” used in the present invention is biocompatible so that if the tissue equivalent is applied (pasted) to the patient, it will not be rejected by the patient's immune function. It must be made of a material with excellent properties. It is also preferred that the material be biodegradable since there is no need to remove it later.
  • collagen, gelatin, chitin, chitosan, fibrin, and chondroitin which are bio-derived materials, Mucopolysaccharides, such as chondroitin sulfate and hyaluronic acid; biodegradable polymers such as polychololic acid, polylactic acid, and polylactic acid Mixtures of these; non-biodegradable synthetic macromolecules such as polyurethan, polystyrene, polyacrylate, etc. And those consisting of these mixtures are preferred.
  • it has a porous and spongy morphology that is excellent in biocompatibility and allows cells to easily stay in the substrate.
  • the pores are vertical cavities perpendicular to the cell seeding surface, so that the cells can easily penetrate into the sponge when the cells are seeded.
  • a hole of a certain size is formed on the surface facing I want to be.
  • the pore size is usually preferably in the range of 20 ⁇ to 100 m because the cells can easily penetrate at the time of seeding and make it difficult for air bubbles to enter. However, it is not necessarily limited to these numerical ranges as long as the object of the present invention is achieved.
  • tissue equivalent refers to a composition, which is prepared by combining a substrate and a cell derived from a mammal, and has at least a function equivalent to at least a part of a mammalian tissue. means . Therefore, the tissue equivalent of the present invention comprises a substrate and typical cells of the tissue. Since these typical cells have the same activity on or in the substrate as the cells of the tissue, the tissue equivalents can be obtained by (1) tissue damage, excision, etc. Transplantation or implantation in a variety of ways to completely or partially replace the tissue or organ in a patient whose tissue or organ has failed. It can be used for the purpose of incorporating or (2) examining the interaction of various products and raw materials with an organization, or the effects of these on the organization. .
  • the “artificial skin” of the present invention refers to a substrate and cells derived from mammalian skin (fibroblasts, epidermal cells, vascular endothelial cells, Langerhans cells, melanocytes, adipocytes, It refers to the equivalent of mammalian (especially human) skin tissue prepared by combining hair matrix cells and hair papilla cells.
  • the artificial skin of the present invention is applied to various skin defect sites such as a burn site, an ulcer site, a pressure sore site and a skin extract site for the purpose of promoting wound healing.
  • the various types of cells that make up the artificial skin proliferate on the wound surface and are effective in wound healing (promoting the growth and migration of various cells and the secretion of growth factors, etc.). Thus, it synthesizes and secretes site forces that promote wound healing, and extracellular matrices that serve as a scaffold for surrounding cells to migrate and reconstruct tissues.
  • artificial liver of the present invention means a mammalian liver tissue equivalent prepared by combining a substrate and a mammal-derived hepatocyte.
  • the artificial liver is developed to substitute for a part of the liver's functions such as metabolism and synthesis of vital substances, catabolism of harmful substances, and removal of intermediate metabolites. Therefore, its clinical application as a method for treating patients with end-stage acute and chronic liver failure can be expected.
  • a cell suspension is prepared using cells derived from the skin, and then the cell suspension is seeded on a base material. It is obtained.
  • a case where an artificial skin is prepared from fibroblasts will be described as an example.
  • the skin (including part or all of the epidermis and dermis) collected in a clean environment is disinfected and buffered, such as saline or Hanks' solution containing antibiotics. Immerse in liquid.
  • This skin is immersed in DMEM adjusted to a diso- nase concentration of 100OOIUZ ml, and then separated into the dermis and epidermis.
  • the obtained dermis is finely chopped with scissors, crushed using a homogenizer or the like, and then mixed with a 0.5% collagenase solution (0.5% (w / v)).
  • the dermal fibroblasts are collected by centrifugation at about 200 to 1000 X g.
  • the obtained fibroblasts contain DMEM (hereinafter referred to as DMEM + 10% FBS) supplemented with 10% (v / v) FBS (male fetal serum). Incubate at 37 ° C as a culture solution. Subculture as necessary. The cultured fibroblasts were treated with 0.25% trypsin solution (0.2%). Culture medium using 25% (w / v) trypsin and a phosphate buffer containing 0.0005 mM sodium ethylene acetate (EDTA). Peel off the sco and collect by centrifugation.
  • DMEM + 10% FBS 10%
  • FBS male fetal serum
  • the obtained fibroblast precipitate is suspended in DMEM or the like to prepare a fibroblast suspension.
  • the cell concentration of the obtained fibroblast suspension is measured using a Burker-Turk hemocytometer or the like.
  • centrifugation is again performed to collect the fibroblasts, and 1 ⁇ 10 4 to 5 ⁇ 10 6 cells (Z ml) are used in a cryopreservation solution containing a cryoprotectant such as glycerol. good or to rather are we preparing a suspension in earthenware pots by ing a density of 5 X 10 5 ⁇ 2 X 10 6 cells Z ml.
  • Collagen with vertical pores obtained by gelling and freeze-drying an atherocollagen solution derived from pig or porcine. 1 ⁇ 10 the fibroblast suspension
  • an example of a method for isolating cells is a collagen-peroxidation method in which liver tissue is perfused with a collagenase solution to disperse the cells.
  • the medium used is DMEM, cheese essential medium, modified Eagle medium, Leibovitz medium, Weymouth medium, Klebs medium, Green medium, L medium.
  • Medium such as 15 medium supplemented with 10% (v / v) FBS is added.
  • green medium is supplemented with 10% (V Zv) FBS, lOngZ ml human FGF medium to your good beauty 13 ⁇ ⁇ / ⁇ 1 was added to the Paris down Na door Li cormorant-time is not the good or.
  • the corneal epithelium, corneal stroma, and corneal endothelial cells are first isolated from tissue as an example of a method for isolating the cornea.
  • the corneal endothelial cells are exfoliated by immersing in an ispase solution and heating and shaking, and then under a microscope using scissors or a scalpel blade.
  • the corneal epithelium is separated from the cornea by separating the corneal epithelium from the cornea and finely chopping the corneal epithelium, and the cornea from which the corneal endodermis and the corneal epithelial cell have been removed is removed.
  • a method of isolating corneal stromal cells by culturing the cells on a squash and collecting the cells that migrate from the tissue (Adclheid I. Schnei der eta 1., In Vitro Cell. Dev. Biol—Animal, Vol. 35. 515— 526 (1999) and Yoichi Minami et a 1., Investigative Ophthalmology & Visual Science, Vol. 34. 2316—2324 (1993))
  • the present invention does not rely on these isolation techniques.
  • 10% (vZv) FBS is added to DMEM, Modified Idal medium, Eagle's minimum essential medium, Modified Eigl medium, etc.
  • DMEM + 10% FBS is preferable.
  • a medium supplemented with 10% (v / v) FBS in a green medium is preferred.
  • Example 11 Slowly frozen storage of artificial skin derived from human fibroblasts
  • the cell suspension was inoculated in a volume of 0.5 ml each onto a circular collagen sponge with a diameter of 22 mm in a 12-well plate (1.2 x 10 5 cells). Vesicle Z cm 2 ). After allowing the cell suspension to stand until the cell suspension permeated the sponge, the 12-well plate was cooled at a rate of 0.52 ° CZ and frozen.
  • the artificial skin was allowed to stand for 10 to 15 minutes under conditions of 5% gas carbonate and 37 ° C to melt. After the medium was aspirated off, the plate was washed twice with 2 ml of DMEM + 10% FBS or DMEM. After adding 2 ml of DMEM + 10% FBS or DMEM, the cells were cultured for 15 hours or more under the conditions of 5% gas carbonate and 37 ° C. Next, the obtained artificial skin was immersed in 5.0 ml of a 0.5% collagenase solution, and shaken for 5 to 10 minutes in a 37-well evening bath. The equivalent was dissolved.
  • the cells were recovered by centrifugation at about 400 X g at 4 ° C for 5 minutes, and the viability was measured. Table 1 shows the cell viability.
  • the survival rate sharply decreases during freezing, and the survival rate hardly changes until one month after freezing. Or a gradual decline. In addition, a survival rate of 50% or more was obtained even after one month.
  • Cell viability (%) When using any of the cryopreservation solutions, the survival rate sharply decreases during freezing, and the survival rate hardly changes until one month after freezing. Or a gradual decline. In addition, a survival rate of 50% or more was obtained even after one month.
  • A-2) Melting of artificial skin and measurement of biological activity
  • A— 2-1 Cell proliferation rate
  • the artificial skin stored at 80 ° C was melted by standing still for 10 to 15 minutes under conditions of 5% carbon dioxide and 37 ° C. After aspiration of the medium, the medium was washed twice with 2 ml of DMEM + 10% FBS or DMEM. After supplemented with 2 ml of DMEM + 10% FBS or DMEM, the cells were cultured for 3 or 7 days at 37 ° C. in 5% gas carbonate. Next, the obtained artificial skin is immersed in 5.0 ml of 0.5% collagenase solution, and shaken in a water bath at 37 ° C for 5 to 10 minutes. Thus, the artificial skin was dissolved.
  • the number of viable cells increased to 1.4 times after 3 to 7 days of the culture.
  • Table 2 shows the number of living cells in the artificial skin after thawing.
  • A-2-2 Vascular endothelial cell growth factor (VEGF) production ability
  • the artificial skin stored at 80 ° C was melted by leaving it still for 5 to 15 minutes at 37 ° C in 5% gaseous carbon dioxide. After the medium was aspirated off, the medium was washed twice with 2 ml of DMEM + 10% FBS or DMEM. After adding 2 ml of each culture solution, the cells were cultured under 5% carbonic acid gas at 37 ° C. After 3 days of culture, the culture supernatant was collected, and the amount of VEGF in the supernatant was measured by the enzyme immunoassay (ELISA) method. The same measurement was performed on artificial skin that had not been frozen as a mouthpiece.
  • ELISA enzyme immunoassay
  • Table 3 shows the VEGF production amount (pgZ mlZ 10 5 live cells) of the artificial skin after 3 days of culture.
  • the present invention 1 Slowly frozen DMEM + belly BS 1399
  • the artificial skin stored at 80 ° C was melted by standing at 37 ° C and 5% carbon dioxide for 10 to 15 minutes. After the medium was removed by suction, the medium was washed twice with 2 ml of DMEM. After adding 2 ml of DMEM, the cells were cultured under the conditions of 5% gas carbonate and 37 ° C. Three days after the culture, the culture supernatant was collected, and the amount of collagen I in the supernatant was measured by ELISA. The same measurement was performed for artificial skin that had not been frozen as a control. Since the anti-collagen type I antibody used by the present inventors cross-reacts with the serum collagen contained in the medium, it is cultured in DMEM. Collagen type I was quantified only for the artificial skin thus obtained.
  • Human fibroblasts were cultured in DMEM + 10% FBS using a culture flask (culture area 80 cm 2 ). Fibroblasts in the logarithmic growth phase were treated with 0.25% trypsin solution and collected. A cell suspension of 9.0 ⁇ 10 5 cells_ml was prepared in DMEM + 10% FBS. 22mm in diameter in a 12-hole plate in advance Cells were inoculated into the circular collagen sponge at a volume of 0.5 ml (1.2 ⁇ 10 5 cells Z cm 2 ). The 12-well plate was cultured for 15 hours or more under the conditions of 5% carbon dioxide and 37 ° C.
  • cryopreservation solution (FB Scryo, Cellongar 11, Celluvion). Washed twice. 2 ml of the cryopreservation solution was added to each well, and the 12-well plate was cooled at a rate of 0.52 ° C / min and frozen.
  • the artificial skin was allowed to stand for 10 to 15 minutes under conditions of 5% gas carbonate and 37 ° C to melt.
  • the medium was washed twice with 2 ml of DMEM + 10% FBS or DMEM.
  • the cells were cultured for 15 hours or more under the conditions of 5% carbon dioxide and 37 ° C.
  • immersing the resulting et artificial skin 0.5% co La Genaze solution 5.
  • the artificial skin was dissolved by shaking for ⁇ 10 minutes. Cells were recovered by centrifugation at about 400 X g, 4 V for 5 minutes. One day after freezing, the artificial skin was thawed and the total number of cells, the number of viable cells, and the cell viability were measured. When the cells were slowly frozen and adhered to the collagen sponge, the viability of the cells was very low, 10 to 20%, regardless of the type of cryopreservation solution. Table 5 shows the cell viability. Table 5
  • Example 11-2 Quick cryopreservation of artificial skin derived from human fibroblasts
  • Human fibroblasts were cultured in DMEM + 10% FBS using a culture flask (culture area 80 cm 2 ). Fibroblasts in the logarithmic growth phase were treated with 0.25% trypsin solution and collected. The cells were suspended in FBScryo to prepare a cell suspension of 9.0 ⁇ 10 5 cells Z ml. A cell suspension of 0.5 ml was seeded in a circular collagen sponge with a diameter of 22 mm on a 12-well plate in advance (1.2 x 10 5 cells). cells / cm 2). After allowing the cell suspension to settle into the sponge, the 12-well plate was sealed with a plastic tape. The 12-well plate was directly frozen in an ultra-low temperature freezer at 152 ° C and stored. A-1) Measurement of melting and survival of artificial skin
  • the artificial skin stored at 1 152T was immersed in a 37t: water bath for 3 minutes to thaw. After aspirating and removing the FBScryo medium, the cells were washed twice with 2 ml of DMEM + 10% FBS. After adding 2 ml of DMEM + 10% FBS, the cells were cultured for 15 hours or more under the conditions of 5% gas carbonate and 37 ° C. Then, the artificial skin obtained was immersed in 5.0 ml of 0.5% collagenase solution, and 37. The artificial skin was dissolved by shaking for 5-10 minutes in a bath of C overnight.
  • the cells were collected by centrifugation for 5 minutes under the conditions of about 400 X g, 4:, and the total cell number, viable cell number and viability were determined by the tripan blue dye exclusion method. Measured.
  • the survival rate was similarly measured for artificial skin that was not frozen as a control. A high survival rate of 77.4% was obtained in artificial skin frozen at a temperature of 152 ° C. This result is said to be equivalent to the case of slow cooling and freezing.
  • the artificial skin frozen by the method of the present invention is thawed and cultured overnight, the cells extend pseudopodia and the collagen It was confirmed that it adhered to the sponge. Table 7 shows the cell survival rates.
  • Example 2 Cryopreservation of artificial skin derived from epidermal cells
  • a Preparation of artificial skin by the method of the present invention and freezing method Human epidermis fines using a culture flask (culture area 80 cm 2 ).
  • the cells were cultured in a green medium containing 3% (vZv) FBS (hereinafter, green medium + 3% FBS).
  • Human epidermal cells were treated with 2 ml of a PBS (—) (phosphate buffer) solution prepared to be 10 OOunit / ml dispase (manufactured by Godo Shusei Co., Ltd.) and collected. Was.
  • the collected epidermal cells were further treated with a 0.25% trypsin solution to make them into single cells.
  • cryopreservation solution A green medium containing 10% (v / v) glycerol, 20% (vZv) FBS
  • cell suspension of 2.5 x 10 6 cells / ml A liquid was prepared.
  • 0.5 ml of this was seeded in a circular collagen sponge with a diameter of 22 mm in a 12-well plate in advance (3.3 x 10 5 cells Z cm 2 ).
  • artificial skin was prepared by the following method.
  • the cells were allowed to stand until the cells sufficiently permeated the sponge, then cooled to 180 ° C at a rate of 0.25 ° CZ and frozen. Cold freezing method).
  • the cells were allowed to stand until the cells permeated the sponge, then placed in an ultra-low-temperature freezer at 80 ° C and frozen (rapid freezing method).
  • Human epidermal cells were cultured in green medium + 3% FBS using a culture flask (culture area 80 cm 2 ). Human epidermal cells were collected by treatment with 2 ml of a PBS (-) (phosphate buffer) solution prepared to be 1 OOOunitZ ml dispase (manufactured by Godo Shusei Co., Ltd.). The recovered epidermal cells are further purified by 0.25% The cells were treated with a cin solution to obtain single cells. The cells were suspended in green medium + 3% FBS to prepare a cell suspension of 2.5 ⁇ 10 6 cells ml. Then, 0.5 ml of this was seeded in a circular collagen sponge with a diameter of 22 mm in a 12-well plate in advance (3.3 x 10 5 cells / cm 2 ).
  • the cells were cultured under 37% of 5% carbon dioxide gas for more than 15 hours. After the medium was removed by suction, the medium was washed twice with cryopreservation solution A. 1.5 ml of the cryopreservation solution A was added to each well, and cooled to _80 ° C at a rate of -0.25 ° C Z minutes and frozen
  • the cells were cultured for 2 days without freezing, and cell viability was measured by the method of C (described later).
  • the survival rate of the cells in the artificial skin prepared in A and B of Example 2 was measured by the following method.
  • the artificial skin that had been frozen and stored in an ultra-low temperature freezer at _80 ° C or 152 ° C for 1 to 7 days was immersed in a 37 ° C water bath for 5 to 10 minutes. Thawed. After the medium was removed by suction, the artificial skin was washed twice with 2.0 ml of green medium + 3% FBS. 1.5 ml of the same medium was added, and the cells were cultured overnight (15 hours or more) under the conditions of 5% gas carbonate and 37 ° C.
  • the artificial skin obtained in the next step is immersed in a 0.5% collagenase solution (5 ml) and shaken in a 37 ° C water bath for 5 to 10 minutes. The gas sponge was dissolved.
  • the cells were collected by centrifugation at about 400 X g at 4 ° C for 5 minutes. After removing the supernatant, 3.0 ml of 0.25% trypsin solution was added to the cells, and the cells were shaken at 37 ° C in water for 5 to 10 minutes. Again, at about 400 X g at 4 ° C for 5 minutes Cells were collected by centrifugation. The cells were suspended in green medium + 3% FBS, and the cell viability was measured by the trypan blue dye exclusion method.
  • Example 3 Cryopreservation of artificial blood vessel derived from vascular endothelial cells
  • Human vascular endothelial cells can be reduced to 10% (v / v) FBS and using a culture flask (culture area 80 cm 2 ). The cells were cultured in a green medium containing lOngZ ml human FGF (human fibroblast growth factor). Human vascular endothelial cells were collected after treatment with 0.25% trypsin solution. 1.4. Suspension in cryopreservation solution B (green medium containing 10% (V / V) glycerol, 20% (V / v) FBS and lOngZ ml human FGF) the cell suspension X 10 6 cells Z ml were prepared. This was previously placed in a 12-hole plate and had a circular shape of 22 mm in diameter. 0.6 ml was seeded on each collagen sponge (2.2 ⁇ 10 5 cells / cm 2 ).
  • an artificial blood vessel was prepared by the following method.
  • human vascular endothelial cells were cultured in a green medium containing 10% (vZv) FBS and 10 ng / ml human FGF.
  • Human vascular endothelial cells were collected by treatment with 0.25% trypsin solution.
  • the cells were suspended in a green medium containing 10% (v / v) FBS and lOngZ ml human FGF to prepare a cell suspension of 1.4 ⁇ 10 6 cells / ml. 0.6 ml of this was seeded in a circular collagen sponge with a diameter of 22 mm in a 12-hole plate in advance (2.2 ⁇ 10 5 cells / cm 2 )
  • an artificial blood vessel was prepared by the following method.
  • the survival rate of the cells in the artificial blood vessels prepared in A and B of Example 3 was measured by the following method.
  • the artificial blood vessel which had been cryopreserved in an ultra-low temperature freezer at 180 for 1 to 7 days, was thawed by immersing it in 37 ° C water for 5 to 10 minutes. After aspirating the medium, 2.Oml of 10% (vZv) FB The artificial blood vessel was washed twice with a green medium containing S and lOngZml human FGF. 1.5 ml of the same medium was added, and the cells were cultured overnight (15 hours or more) under conditions of 5% carbon dioxide and 37 ° C. The artificial blood vessel obtained in the next step is immersed in 5.0 ml of 0.5% collagenase solution, and shaken for 5 to 10 minutes in a 37T water bath. La — Dissolved the sponge.
  • the cells were collected by centrifugation at about 400 X g at 4 ° C for 5 minutes. After removing the supernatant, 0.25% trypsin solution 3. Oml was added to the cells, and the cells were shaken at 37 ° C in warm air for 5 to 10 minutes. The cells were collected again by centrifugation at about 400 X g at 4 ° C for 5 minutes. The cells are suspended in a green medium containing 10% (V // v) FBS and 10 ng / ml human FGF, and the cell viability is measured by the trypable-monochrome exclusion method.
  • Example 4 Cryopreservation of artificial liver derived from hepatocytes
  • Human hepatocytes were obtained using a culture flask (culture area: 80 cm 2 ). Was cultured in green medium containing 10% (v / v) FBS, lOng / ml human FGF, and 13 ⁇ l ⁇ 1 of palinnatrium. Human hepatocytes were harvested by treatment with 0.25% trypsin solution.
  • Cryopreservation solution C (10% ( ⁇ / ⁇ ) glycerol, 20% (vZv) FBS, 10 ng / ml human FGF and IS / gZ ml containing palinatorium
  • the cells were suspended in a green medium to prepare a cell suspension of 1.5 ⁇ 10 6 cells / ml.
  • the seeds were seeded in a round collagen sponge with a diameter of 22 mm in a 12-hole plate in advance by 0.5 m1 (2.0 x 10 5 cells Z.cm). 2 ).
  • an artificial liver was prepared by the following method.
  • the cells were allowed to stand until the cells sufficiently permeated the sponge, then cooled to 180 ° C at a rate of 0.25 ° CZ and frozen. Cold freezing method).
  • the cells were allowed to stand still until the cells sufficiently permeated the sponge, then placed in an ultra-low temperature freezer at 180 ° C and frozen (rapid freezing method).
  • an artificial liver was prepared by the following method.
  • cryopreservation solution C 1.5 ml of cryopreservation solution C was added to each well, cooled to 180 ° C at a rate of 0.25 ° C Z minutes and frozen.
  • the cells were cultured under conditions of 5% carbon dioxide and 37 ° C for more than 15 hours. After the medium was removed by suction, the medium was washed twice with cryopreservation solution C. 1.5 ml of the cryopreservation solution C was added to each well, and the mixture was frozen in an ultra-low temperature refrigerator at 80 ° C.
  • the cells were cultured for 2 days without freezing, and cell viability was measured by the method of C (described later).
  • the survival rate of the cells in the artificial liver prepared in A and B of Example 4 was measured by the following method.
  • the artificial liver which had been frozen and stored in an ultra-low temperature freezer at 180 ° C or 152 ° C for 1 to 7 days, was immersed in a 37 ° C water bath for 5 to 10 minutes to thaw.
  • the medium After aspirating the medium, add 2.Oml of 10% (v / v) FBS, 10 ng / ml human FGF, and 13 g / ml with green medium containing palinnatrium.
  • the artificial liver was washed once. 1.5 ml of the same medium was added, and the cells were cultured overnight (15 hours or more) under the conditions of 5% gas carbonate and 37 ° C.
  • the artificial liver obtained in the next step was immersed in 5.0 ml of 0.5% collagenase solution and shaken at 37 ° C in water for 5 to 10 minutes. -Dissolved the sponge. The cells were recovered by centrifugation at about 400 X g at 4 ° C for 5 minutes. To 10% (vZv) FBS, 1 Ong / ml human FGF and 13 g / ml The cells were suspended in a green medium, and the viability of the cells was measured by a trypan blue exclusion method.
  • Example 5 Cryopreservation of artificial cornea derived from corneal stromal cells
  • a Preparation of artificial cornea and freezing method by the method of the present invention Perforated corneal keratocytes were cultured in DMEM + 10% FBS using a culture flask (culture area: 80 cm 2 ). . ⁇ Essential corneal cells were treated with 0.25% trypsin solution and collected. A cell suspension of 1.0 X 10 6 cells Z ml was prepared by suspending in a cryopreservation solution FBScryo. 0.5 ml of this was previously seeded in a circular collagen sponge with a diameter of 22 mm in a 12-well plate (1.3 x 10 5 cells Z cm). 2 ). Next, an artificial cornea was prepared by the following method. (1) After seeding, the cells were allowed to stand until the cells sufficiently permeated the sponge, then cooled to 180 ° C at a speed of 0.2 to 15 ° CZ and frozen. (Slow cooling method).
  • the cells were allowed to stand until the cells permeated the sponge, and then placed in an ultra-low-temperature freezer at a temperature of 152 ° C and frozen (rapid freezing method).
  • Persimmon corneal stromal cells were cultured in DMEM + 10% FBS using a culture flask (culture area 80 cm 2 ). Corneal stromal cells were treated with 0.25% trypsin solution and collected. A cell suspension of 1.0 ⁇ 10 6 cells was prepared by suspending in DMEM + 10% FBS. Then, 0.5 ml of this was seeded in a circular collagen sponge with a diameter of 22 mm placed in a 12-hole plate in advance (1.3 x 10 5 cells Z cm). 2 ).
  • an artificial cornea was prepared by the following method.
  • the cells were cultured under the conditions of 37% for 5 hours (more than 15 hours) and 5% carbon dioxide. After the medium was removed by suction, the medium was washed twice with FBScryo. 1.5 ml of FBScryo was added to each cell, and the cells were cooled to 180 ° C at a rate of 0.2 to 15 ° C / min and frozen (slow freezing method).
  • the cells were cultured under the conditions of 37% for 5 hours (5 hours or more). After the medium was removed by suction, the medium was washed twice with FBScryo. 1.5 ml of FBScryo was added to each cell, and the cells were frozen in an ultra-low temperature refrigerator at 80 ° C.
  • the cells were cultured for 2 days without freezing, and cell viability was measured by the method of C (described later).
  • the artificial cornea For 1 to 7 days, at 180 ° C, immerse the artificial cornea, which had been cryopreserved in a 152 ° C ultra-low temperature freezer, in 37 ° C warm evening for 5 to 10 minutes. Melted. After removing the medium by suction, the artificial cornea was washed twice with 2.0 ml of 10% (V) FBS. 1.5 ml of the same medium was added, and the cells were cultured overnight (more than 15 hours) under the conditions of 5% gas carbonate and 37 ° C. Next, the artificial cornea obtained is immersed in 5.0 ml of 0.5% collagenase solution, and shaken at 37 ° C in an autonos for 5 to 10 minutes. The collagen sponge was dissolved. The cells were recovered by centrifugation at about 400 X g at 4 ° C for 5 minutes. The cells were suspended in DMEM + 10% FBS, and the cell viability was measured by the trypan blue exclusion method.
  • the present invention 1 Slow cooling Free None -80 63.5
  • the cryopreservation method of the present invention has a higher cell viability than conventional methods, and can preserve tissue equivalents effective for wound healing for a longer period of time.
  • the present method can omit the pre-culture and washing steps before freezing, and the washing operation after thawing is simple, so that it is simpler and less expensive than conventional methods.
  • the method allows for cryopreservation of tissue equivalents in a simple freezer (185 ° C to 120 ° C), so it can be stored in more medical facilities. it can .
  • tissue equivalents cryopreserved by this method have no toxicity and are highly safe, so they can be used immediately in clinical practice.

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Description

明 糸田 書 組織等価物 の凍結保存方法お よ び
凍結保存 さ れた 組織等価物 技術分野
本発明 は、 組織等価物 の凍結保存方法お よ び凍結保存 さ れた組織等価物 に 関す る 。 さ ら に詳細 に は、 細胞 を 凍 結保存液中 に懸濁す る 工程、 基材上 に該細胞 を播種す る 工程、 お よ びか く し て得 ら れた組織等価物 を細胞が基材 に 接着す る 前 に凍結 さ せ る 工程か ら な る 組織等価物 の 凍 結保存方法お よ び該方法 に よ り 得 ら れ る 凍結保存 さ れた 組織等価物 に 関す る 。 背景技術
従来 の一般的な組織等価物 の保存方法 と し て は、 細胞 を 培地 に懸濁 し 、 基材 に播種 し 、 培養 し て基材 に接着 さ せ、 一定時間凍結保存液 に浸漬 し て平衡化 し た後、 徐冷 し 、 凍結す る 方法が採 ら れて い る 。
し か し 、 従来の方法 は、 細胞 の 生存率が非常 に悪 い 上 、 一定 の温度降下 を 調節す る た め に精密か つ 高価な プ ロ グ ラ ム フ リ ーザー等 の 凍結装置 を 必要 と す る と い う 問題点 が あ っ た 。 ま た 、 基材 に接着 さ せ る た め に細胞 を 前培養 す る 工程 (数時間か ら 一晩) や 凍結前 に細胞 を凍結保存 液で洗浄する 工程 を要 し 、 さ ら に凍結保存液の細胞 内へ の浸透や平衡化 に 時間 を要す る と い う 問題点 も 抱え て い る 。
と く に 人工皮膚 にお い て は、 シー ト 状 の 上皮細胞 を 凍 結状態で保存す る た め の方法が特許公報第 2722134号 に また、ゾルー ゲル法 を利用 して培養皮膚 を固定化 し保存 · 輸送する方法が特開平第 8— 23968号公報 にそれぞれ開示 さ れて い る 。
さ ら に 、 特表平第 9一 505032号公報 に は、 組織等価物 を凍結保護剤溶液 に浸漬 し 、 撹拌す る こ と に よ っ て凍結 保護剤溶液 を 組織等価物 中 に充分 に浸透 さ せた の ち に凍 結す る 組織等価物 の凍結保存方法が記載 さ れて い る 。 こ の方法 は、 組織等価物が比較的厚 く 不均一な塲合 に お い て も 構造保全 を 損な う こ と な く 細胞生活 力 を保持 し た ま ま 組織等価物 を 凍結保存す る こ と を 可能 に し たが、 凍結 保護剤溶液の浸透 に時間 を要す る と い う 点で凍結保存ェ 程 の簡略化 を 充分 に満たす も の で はな い 。
ま た 、 植物細胞 の凍結保存方法お よ び解凍方法が特 開 平第 9一 87102号公報 に 、 人工肝臓 の 凍結保存方法が特開 昭 53— 56897号、 特 開平 2— 71755号お よ び特表平 11一 5 06687号公報 に 、 角膜組織等価物 の 凍結保存方法が米 国 特許 5374515号 にそれぞれ記載 さ れて い る 。 し か し なが ら 、 こ れ ら の方法 は、 凍結細胞 の 高 い 生存率、 融解後 の 高 い 生物活性 (た と え ば細胞の 増殖活性 (率) 、 物質 生 産能な ど) お よ び凍結保存工程 の簡略化 を 充分 に満たす も の で はな い 。
し たが っ て 、 本発 明 は、 凍結細胞 の 生存率お よ び融解 細胞の 生物活性が向上 さ れ、 か つ 工程が簡略化 さ れた組 織等価物 の凍結保存方法 を提供す る こ と を 目 的 と す る 。 さ ら に本発 明 は、 該方法 に よ り 得 ら れ る 凍結保存 さ れた 組織等価物 を提供す る こ と を 目 的 と す る 。 発明 の 開示
本発 明者 ら は、 前記課題 を解決す る た め に鋭意検討 を 重ねた結果 、 凍結保存液中 に懸濁 さ れた細胞 を基材 に播 種 し 、 細胞が基材 に接着す る 前 に凍結す る こ と に よ り 、 細胞の 生存率お よ び生物活性 を 高 く 維持 し た ま ま 組織等 価物 を 保存 で き る こ と を見出 し 、 本発 明 を完成す る に至 つ た 。
すな わ ち 本発 明 は、
細胞 を 凍結保存液 中 に懸濁す る 工程、 基材上 に該細胞 を 播種す る 工程、 お よ びか く し て得 ら れた組織等価物 を 細 胞が基材 に 接着す る 前 に凍結 さ せ る 工程か ら な る'組織等 価物 の凍結 保存方法、
細胞が哺乳動物 由 来 の線維芽細胞、 表皮細胞、 血管内 皮 細胞、 ラ ン ゲルハ ン ス 細胞、 メ ラ ノ サイ ト 、 脂肪細胞、 毛母細胞、 毛乳頭細胞、 平滑筋細胞、 肝細胞、 角 膜実質 細胞、 角膜上皮細胞お よ び角膜内皮細胞か ら な る 群 よ り 1 つ 以上選択 さ れ る 前記凍結保存方法、 お よ び
細胞 を 凍結保存液 中 に懸濁す る 工程、 基材上 に該細胞 を 播種す る 工程、 お よ びか く し て得 ら れた組織等価物 を細 胞が基材 に 接着す る 前 に凍結 さ せ る 工程か ら な る 方法 に よ り 得 ら れ る 凍結保存 さ れた組織等価物
に 関す る 。 発 明 を 実施す る た め の最良 の形態 本発 明で使用 さ れ る 「細胞」 は、 最終的 に 人工皮膚、 人工肝臓、 人工角 膜 と し て利用 す る た め の も の で あ る 。 具体的 に は 、 人工皮膚の 場合、 哺乳動物 由来 の線維芽細 胞、 表皮細 胞、 ラ ンゲルハ ン ス 細胞、 メ ラ ノ サイ ト 、 脂 肪細胞、 毛母細胞お よ び毛乳頭細胞か ら な る 群よ り 1 つ 以上選択 さ れ る も の が好 ま し く 、 人工血管 の 場合、 血管 内皮細胞、 平滑筋細胞お よ び線維芽細胞か ら な る 群か ら 1 つ 以上選択 さ れ る も のが好 ま し く 、 人工肝臓の 場合 は 肝細胞が好 ま し く 、 人工角膜の 場合、 角 膜実質細胞、 角 膜上皮細胞お よ び角膜内皮細胞か ら な る 群か ら 1 つ 以上 選択 さ れ る も の が好 ま し い 。
本発 明 に お け る 「懸濁」 と は、 溶液中 に あ る 細胞 を 分 散 さ せ る 操作 を意味す る 。
ま た 、 本発 明 に お け る 「播種」 と は、 培地な ど に懸濁 し た細胞 を 培養容器の培地 中 あ る い は基材 に植え込む こ と を意 味す る 。
さ ら に 、 本発 明 にお け る 「凍結」 と は、 基材上 に細胞 を播種 し て 作 ら れた組織等価物 を培養せずに 直 ち に 凍結 さ せ、 保存す る 工程 を意味す る 。 前培養 し て細胞が基材 に接着 し た の ち に凍結 さ せ る と 細胞の 生存率が非常 に低 く な る た め 、 細胞 の播種後、 細胞が基材 に接着す る 前 に 細胞 を 凍結 さ せ る のが好 ま し い 。 こ の と き 、 細胞が基材 に接着 し て い な く と も 融解後の洗浄 に よ る 細胞の損失は 殆 ど な い 。 こ こ で 、 接着 と は物理的な 力 を加 え た と き に 細胞が基材か ら 容易 に遊離 し な い 状態 を い う 。 さ ら に 、 細胞の 播種後、 細胞が基材か ら 容易 に遊離 し う る 時 間 内 に細胞 を凍結 さ せ る の がよ り 好 ま し い 。 こ こ で 、 遊離 と は細胞が基材か ら 容易 に離れて溶液中 に浮遊 し得 る 状態 を い う 。 し た が っ て 、 具体的 に は、 4: 〜 1 0 °C ま で は細胞 が基材 に接着 し な い よ う な速度で冷却 し な ければな ら な い 。 冷却速度が低 い場合 に は細胞が基材 に接着 し て し ま い 、 こ の 状態で組織等価物 を 凍結す る と 細胞の 生存率が 低下す る 。 こ の と き の 冷却速度 は使用 す る 細胞お よ び凍 結保存液の種類、 冷却 を始 め る と き の組織等価物 の温度 な ど に よ っ て変化 す る 。 た と え ば、 厚 さ 2 〜 3 m mの コ ラ ―ゲ ン ス ポ ン ジ に線維芽細胞 を 播種 し た 人工皮膚 の 場 □ 、 4 °C 〜常温で細胞 を播種 し た場合 に は 3 時間以 内 に
4 °C ま で冷却す る の が好 ま し い 。
本発明 に お け る 凍結方法は、 と く に 制限はな い が、 徐 冷凍結法、 急速凍結法お よ びガ ラ ス 化凍結法な どが好 ま し い
こ で 、 「徐冷凍結法」 と は、 凍結保護剤 を添加 し た 溶液 を用 い 、 人工的 に細胞外で形成 さ せた氷晶 を 緩慢か つ適当 な冷却速度で冷却する こ と によ り 徐々 に成長 させ、 緩やか な速度で細胞内 を脱水、 濃縮 し 、 そ の後の急激な 冷却 に よ り 細胞内凍結 を 防止す る こ と に よ っ て保存、 融 解後 の高 い 生存性が得 ら れ る 方法で あ る ( 日 本胚移植学 雑 第 1 8巻 1 号、 「体外受精 由 来 ゥ シ胚 の ガ ラ ス 化保存」 改良事業団 · 家畜バイ テ ク セ ン タ ー) 。 冷却速度 は
4 t ま で は前述 の よ う に細胞が基材 に 接着 し な い よ う な 速度で冷却 し 、 それ以降 は、 少な く と も 一 2 0 °C あ る い は そ れ以 下 の 温度 に 達す る ま で 一 0 . 1 °C /分 1 0 °C Z分 が好 ま し く 、 一 0 . 2 5 °C Z分が よ り 好 ま し い 。
Γ急速凍結法」 と は、 凍結保護剤 を添加 し た溶液 を 用 い 、 超低温冷凍庫な ど で急速 に 組織等価物 ( あ る い は細 胞) を氷点以下 に冷却凍結 さ せ る 方法で あ る 。 冷却速度 は 4 °C ま で は前述 の よ う に細胞が基材 に接着 し な い よ う
/よ ¾m度で冷却 し、それ以降 につ いては— 1 0 °C Z分 3 0 °C
/分が好 ま し く 、 一 1 0 °C Z分 2 0 °C Z分がよ り 好 ま し い 一 3 0 °C Z分 よ り 速い と 細胞 内凍結がお こ り 細胞が破 碎す る お それが あ る 。
「ガ ラ ス 化凍結法」 と は、 高濃度の凍結保護剤 を添加 し た溶液 (ガ ラ ス 化溶液 と 言 い 、 通常は細胞浸透性 の も の と 細胞非浸透性の も の を 併用 ) に細胞 を浮遊 さ せた後 に 、 液体窒素 に投入す る な ど し て急速 に冷却 し て 凍結す る 方法で あ る 。 こ れは 、 高濃度 の水溶液が高速で冷却 さ れ る 場合 に 、 氷晶核 の 存在 し な い ガ ラ ス 化 (vitrif icatio n)の 状態 に な る 現象 を 応用 し て い る (生殖細胞の培養法 学術 出版セ ン タ 一 、 1993年 ; 研究 ジ ャ ー ナ ル 21 (9)、 志 水学著、 1998年) 。 本方法で は組織等価物 は数秒で凍結 す る 。
本発 明 の方法 に お け る 組織等価物 の保存温度は、 長時 間生物活性 を 高 く 維持す る た め に前記 3 つ の凍結方法 の レ ずれ に お い て も 一 20 °C〜一 196 °C が好ま し く 、 一 80 °C 〜 一 196 °C が よ り 好 ま し い 。 一 20 °C よ り 高 い 場合 は長期 保 存 (数 力 月 以上) す る と 細胞の 生存率が低下す る 。 し た が っ て、 短期 間保存す る 場合 に は 一 20 °C で充分で あ る が 長期保存す る 場合 に は よ り 低温で保存す る こ と が必要 と な る 。 一 80 °C で は 1 〜 2 年 の保存が可能で あ り 、 一 120 °C 以下 (窒素 蒸気) ま た は 一 196 °C (液体窒素) で は半永 久的 に保存で き る 。
本発 明で使用 さ れ る 「凍結保存液」 と は、 凍結 に よ る 細胞 の傷害 を 防 ぐ効果 を有す る 凍結保護剤 を 少な く と も 1 種類含む溶液 を意味す る 。
徐冷凍結法お よ び急速凍結法 の 場合、 凍結保護剤 と し て は グ リ セ 口 一 ル 、 ジ メ チルス ル フ ォ キ シ ド ( D M S O )、 プ ロ ピ レ ン グ リ コ ール、 エチ レ ン グ リ コ ール、 蔗糖 、 力 ルポ キ シ メ チルセ ル ロ ー ス 塩、 カ ルボキ シ メ チルセ ル 口 一 ス (CMC)、 単糖類お よ び 2 糖類 ( ト レハ ロ ース 等) か ら な る 群か ら 少な く と も 1 種類が選択 さ れる こ と が好 ま し い 。 溶媒 に は水系液が使用 さ れ る 。 と く に 生理 的塩類 溶液が好 ま し い 。 生理的塩類溶液 と は、 細胞 の生存 に 適 し た pHと 浸透圧 を備 え た塩類溶液 を意味 し 、 生理 的食塩 水 ( 0. 9 % 水溶液) 、 生理的食塩水 に K+、 Ca2 +等 の数種 類の主要なイ オ ン を補足 し た塩類溶液 ま た は各種細胞培 養液な ど が挙 げ ら れ る 。 具体的 に は、 D M E M (ダルベッコ変 法イーグル最小必須培地)、 リ ン 酸緩衝液、 リ ンガ ー 液、 リ ン ガ—— ロ ッ ク 液、 夕 イ ロ 一 ド 液、 ア ール液、 ノ、 ン ク ス 液、 ロ ッ ク 液、 イ ー グル の 最小必須培養液、 ハ ム ( H a m)の合成培養液 F12、 グ リ ー ン培養液、 レイ ボ ビ ッ ツ (L eibovitz)の L一 15培養液、 チ一 ズ必須培養液、 修飾ィ 一 グル培養液、ウ ェ イ マ ス (Waymouth)培養液、ク レ ブス (K reb's)培養液、 な ら びに無血清培養液 MCDB153、 MCDB 151、 MCDB104、 MCDB131 > MCDB402、 MCDB201、 MCDB302、 MCDB105お よ び MCDB110な どが挙 げ ら れ る 。
ガ ラ ス 化凍結法 の場合、 凍結保護剤 と し て、 非細胞浸 透性ガ ラ ス 化剤お よ びノ ま た は細胞浸透性ガ ラ ス 化剤が 用 い ら れ る 。 非細胞浸透性ガ ラ ス 化剤 と し て はポ リ ェチ レ ン グ リ コ 一 ル 、 ポ リ ビニル ピ ロ リ ド ン 、 フ イ コ ー ル ( F icoll) ( ア マ シ ャ ム フ ア ルマ シ ア · ノ イ ォテ ク 社製) お よ びデキ ス ト ラ ン な ど の多糖類な ら びに シ ョ 糖な ど が好 ま し く 、 細胞浸透性ガ ラ ス化剤 と し て は グ リ セ ロ ール、 プ ロ ピ レ ン グ リ コ ー ル、 エチ レ ン ダ リ コ ールお よ び DMS Oな どが好 ま し い 。 ま た 、 溶媒 と し て は、 徐冷凍結法お よ び急速凍結法 の 場合 と 同様 に 、 生理的塩類溶液が好 ま し い 。 具体的 に は、 DMEM、 リ ン酸緩衝液、 リ ン ガ ー液 リ ン ガ—— ロ ッ ク 液、 タ イ ロ ー ド 液、 ア ール液、 ハ ン ク ス 液、 ロ ッ ク 液、 イ ー グルの最小必須培養液、 ハ ム の合 成培養液 F12、 グ リ ー ン培養液、 レ イ ボ ビ ッ ツ の L一 15 培養液、 チー ズ必須培養液、 修飾イ ー グル培養液、 ゥ ェ ィ マス 培養液、 ク レ プス 培養液、 な ら び に 無血清培養液 MCDB153、 MCDB 151 MCDB104、 MCDB 131 > MCD B402、 MCDB201、 MCDB302, MCDB105お よ び MCDB 110な どが挙 げ ら れ る 。
本発 明で使用 さ れ る 「基材」 は、 組織等価物 を 患者 に 適用 (貼付) し た 場合 に患者 の 免疫機能 に よ っ て拒絶 さ れる こ と がな い よ う に 、 生体適合性 に優れた材質で な け ればな ら な い 。 ま た 、 後 に取 り 除 く 必要性 も な い た め 生 分解性 の材質で あ る こ と が好 ま し い 。 具体的 に は、 生体 由 来材料で あ る コ ラ ー ゲ ン、 ゼ ラ チ ン、 キチ ン、 キ ト サ ン、 フ イ ブ リ ン、 な ら びに 、 コ ン ド ロ イ チ ン、 コ ン ド ロ ィ チ ン硫酸お よ び ヒ ア ル ロ ン酸な ど のム コ 多糖類 ; 生分 解性 の 高分子で あ る ポ リ ダ リ コ ール酸、 ポ リ 乳酸お よ び こ れ ら の混合物 ; 非生分解性の合成高分子の う ち ポ リ ウ レ タ ン 、 ポ リ ス チ レ ン 、 ポ リ ア ク リ レ一 ト な ど の細胞接 着性 の よ い も の ; な ら びに こ れ ら の混合物か ら な る も の が好 ま し い 。 さ ら に 生体適合性 に優れ、 細胞が基材 内 に 留 ま り やす い よ う に 、 多孔質でス ポ ン ジ状 の 形態 を も つ ァ テ ロ コ ラ ーゲ ン 、 コ ラ ーゲ ン 、 ゼ ラ チ ン 、 コ ン ド ロ イ チ ン硫酸、 ヒ ア ル ロ ン酸がよ り 好 ま し い 。 細胞 を播種す る 際 に細胞がス ポ ン ジ 内 に浸透 し やすい よ う に 、 孔 は細 胞の播種面 に対 し て垂直な縦型空孔で, 表面お よ び / ま た は表面 に 対向す る 面 に 一定 の大 き さ の 空孔が形成 さ れ て い る こ と が望 ま し い 。 孔径 は、 播種時 に細胞が浸透 し やす く 、 か つ気泡が入 り に く く す る た め 、 通常 2 0 μ πι〜 1 0 0 0 mの範 囲が好 ま し い 。 た だ し 、 本発明 の 目 的 を達成 し う る か ぎ り 必ず し も こ れ ら の 数値範囲 に限定 さ れ る も の で はな い 。
本発 明 の 「組織等価物」 と は、 基材 と 哺乳動物 由 来 の 細胞 を 組み合わせて作製 さ れた 、 哺乳動物組織の 少な く と も 一部 と 同等 の機能 を保持 し た構成物 を意味す る 。 し たが っ て 、 本発 明 の組織等価物 は、 基材 と 該組織 の 代表 的な細胞 と を含んでな る も の で あ る 。 こ の代表的 な細胞 は該基材上 ま た は内部で該組織 の細胞 と 同等 の活性 を 有 す る の で 、 該組織等価物 は、 ( 1 )組織 の 損傷 、 切 除な ど に よ り 組織 あ る い は臓器が機能不全 と な つ た患者 の 該組 織あ る い は臓器 を 、 完全 ま た は部分的 に置換す る た め 、 種々 の 方法 に よ り 移植 ま た は埋め 込む 目 的で、 あ る い は ( 2 )さ ま ざ ま な製品 · 原材料 と 組織 と の 相互作用 、 あ る い は こ れ ら が組織 に与 え る 影響 を 調べ る 目 的で使用 で き る 。
本発 明 の 「人工皮膚」 と は、 基材 と 哺乳類 の皮膚 由 来 の細胞 (線維芽細胞、 表皮細胞、 血管内 皮細胞、 ラ ンゲ ルハ ン ス 細胞、 メ ラ ノ サイ ト 、 脂肪細胞、 毛母細胞、 毛 乳頭細胞な ど) と を組み合わせて作製 さ れた哺乳類 ( と く に ヒ ト ) の 皮膚組織等価物 を意味す る 。 本発 明 の 人工 皮膚は、創傷治癒 を促進す る こ と を 目 的 と し て熱傷部位、 潰瘍部位、 褥瘡部位、 採皮部位な ど の 各種皮膚欠損部位 に適用 さ れ る 。 人工皮膚 を構成す る 各種.細胞は、 創面 に お い て増殖す る と と も に 、 創傷治癒 に有効な物質 (各種 細胞の 増殖 · 移動お よ び増殖因子 の 分泌等 を促す こ と に よ っ て創傷治癒 を促進す る サイ ト 力 イ ン 、 周辺の細胞が 移動 し組織を再構築する 際の足場 と な る細胞外基質 な ど) を合成 · 分泌す る 。
本発 明 の 「 人工肝臓」 と は、 基材 と 哺乳動物 由 来 の 肝 細胞 と を 組み合わせて作製 さ れた哺乳動物 の 肝臓組織等 価物 を意味す る 。 該人工肝臓は、 生命 に 必要な物質 の 代 謝や合成、 有害物質 の 異化作用 、 中 間代謝産物 の 除去 と い っ た肝臓が担 う 機能 の一部 を 代行す る 目 的で 開 発 さ れ てお り 、 末期 の急性お よ び慢性 の肝不全患者 を治療す る 方法 と し て の 臨床応用 が期待で き る 。
人工皮膚 の一般的な 作製方法 と し て は 、 ま ず皮膚 由 来 の細胞 を 用 いて細胞懸濁液 を調製 し た後、 基材 に該細胞 懸濁液 を播種す る こ と に よ っ て得 ら れ る 。 以下 に 、 線維 芽細胞か ら 人工皮膚 を作製す る 場合 を例示す る 。
ま ず清潔な環境下で採取 さ れた皮膚 (表皮及び真皮 の 一部 ま た は全層 を含む) を 消毒 し 、 抗生物質 を含有す る 生理 的食塩水 また はハ ンク ス液な どの緩衝液 に浸漬する 。 こ の皮膚 をディ スノ°ーゼ濃度 を lOOOIUZ mlに調製 し た D MEMに浸漬 し た後、 真皮 と 表皮 に分離す る 。 得 ら れた真 皮 を は さ みで細か く 刻 み、 ホ モ ジナイ ザー な ど を 用 い て 砕 き 、 0. 5 % コ ラ ー ゲナ ー ゼ溶液 ( 0. 5 % (w/v) コ ラ ゲ ナーゼ含有 DMEM) に浸漬 し て 、 37 °C に て振 と う し て結 合組織 を溶解 さ せ る 。 次 レゝ で約 200〜1000 X g で遠心分 離 し て 、 真皮線維芽細胞 を 回収す る 。 得 ら れた線維芽細 胞は FBS ( ゥ シ胎児血清) を 10% (v/v) と な る よ う に 添 加 し た DMEM (以下、 DMEM+ 10%FBSと レ ^ う ) な ど を 培養液 と し て 37 °C に て培養す る 。 必要 に応 じ て継代培養 する 。 培養 し た線維芽細胞 は 0. 25 % ト リ プシ ン溶液 ( 0. 25 % ( w / v ) ト リ プ シ ン お よ び 0. 005 mM エチ レ ン ジ ァ ミ ン 4 酢酸ナ ト リ ウ ム (EDTA)含有 リ ン酸緩衝液) を 用 い て培養 フ ラ ス コ か ら 剥 が し 、 遠心分離 し て 回収す る 。 得 ら れた線維芽細胞の沈殿 を DMEM等で懸濁 し て線維芽 細胞懸濁液 を調製す る 。 得 ら れた線維芽細胞懸濁液の細 胞濃度 を ビ ュ ルケルー チ ュ ル ク 血球計算板等 を用 いて測 定す る 。 次 い で再度遠心分離 を行 っ て線維芽細胞 を 回収 し 、 グ リ セ ロ ール等の 凍結保護剤 を含む凍結保存液 を用 い て 1 X 104〜 5 X 106細胞 Z ml、 好 ま し く は 5 X 105〜 2 X 106細胞 Z mlの 密度 に な る よ う に 懸濁液 を 調製す る 。 ブタ あ る い は ゥ シ 由来 ァ テ ロ コ ラ ー ゲ ン溶液 を ゲル化お よ び凍結乾燥す る こ と に よ っ て得 ら れ る 、 縦穴空孔 を持 つ コ ラ ー ゲ ン ス ポ ン ジ に 前記線維芽細胞懸濁液 を 1 X 10
2〜 1 X 106細胞 Z cm2、 好 ま し く は 1 X 104〜 2 X 105細胞
Z cm 2 の 細胞'密度 にて播種す る 。 細胞懸濁液がス ポ ン ジ に浸透す る ま で静置 し た後、 組織等価物が得 ら れ る 。
人工肝臓 の 場合、 細胞 の単離法 と し て は、 肝組織 に コ ラ ーゲナーゼ溶液 を灌流 さ せて細胞 を分散 さ せ る コ ラ — ゲナ一ゼ灌流法が例 と し て あ げ ら れ る が、 本発 明 は こ れ ら 単離技術 に依存す る も ので はな い 。 ま た 、 用 い ら れ る 培地 は、 DMEM、 チーズ必須培地、 修飾イ ー グル培地、 レ イ ボ ビ ッ ツ培地 、 ウ ェ イ マ ス 培地 、 ク レ ブス 培地 、 グ リ ー ン培地、 L一 15培地な ど に 10 % (v/v) FBSを添加 し た 培地な ど が あ げ ら れ、 具体的 に は グ リ ー ン培地 に 10 % (V Zv) FBS、 lOngZ mlヒ ト FGFお よ び 13 μ §/ ηι1へパ リ ン ナ ト リ ウ ム を添加 し た培地が好 ま し い 。
人工角 膜の場合、 角 膜上皮、 角 膜実質 、 角 膜内皮細胞 を 組織か ら 単離す る 方法 の例 と し て は、 ま ず、 角 膜 を デ イ ス パ ーゼ溶液 に浸漬 し て加温 ·振 と う す る こ と に よ り 、 角膜内 皮細胞 を 剥離 さ せ、 つ ぎに鋏や 力 ミ ソ リ の 刃 を 用 い て顕微鏡下で角膜か ら 角膜上皮 を剥離 し細か く 刻 む こ と に よ り 角 膜上皮細胞 を単離 し 、 得 ら れた角 膜内 皮お よ び角 膜上皮細胞 を 除去 し た 角膜 を 、 ディ ッ シ ュ 上 に置 い て培養 し 、 組織か ら 遊走 し て く る 細胞 を 回収す る こ と に よ り 角 膜実質細胞 を単離す る 方法 (Adclheid I. Schnei der e t a 1. , In Vitro Cell. Dev. Biol— Animal, V ol. 35. 515— 526 (1999)お よ び Yoichi Minami et a 1. , Investigative Ophthalmology & Visual Science, Vol. 34. 2316— 2324 (1993) )が、知 ら れて い る が、、 本発 明 は こ れ ら 単離技術 に依存す る も の で はな い 。 ま た 、 用 い ら れ る 培地 は 、 角膜実質細胞 の 場合、 DMEM、 修飾ィ 一ダル培地、 イ ー グル の最小必須培地、 修飾ィ 一 グル培 地な ど に 10% (vZv) FBSを添加 し た培地 な どがあ げ ら れ、 D M E M + 10 % F B Sが好 ま し い 。 ま た 、 角 膜上皮細胞の 場 合 は グ リ ー ン培地な ど に 10% (v/v) FBSを添加 し た培地 が好 ま し い 。
以下、 実施例 を あ げて本発明 を説明す る が、 本発明 は こ れ に 限定 さ れ る も の で はな い 。
実施例 1一 1 : ヒ ト 線維芽細胞 由 来の 人工皮膚の 徐冷凍結 保存
A 本発明 の方法 に よ る 人工皮膚 の凍結保存
培養 フ ラ ス コ (培養面積 80cm2) を 用 い て ヒ ト 線維芽 細胞 を DMEM+ 10%FBSで培養 し た 。 対数増殖期 に あ る 線維芽細胞 を 0. 25 % ト リ プシ ン溶液で処理 し 回収 し た。 FBScryo ( 20% (vZv) FBSお よ び 10% (v/v)グ リ セ 口 一 ル含有 DMEM) 、 セルバ ンガ一 II ( 日 本全薬工業 (株)製) セ ルべ 一 シ ヨ ン ( Cellvation) ( ICNバィ オ メ デ ィ カ ル 社製) の 3 種類 の凍結保存液にそれぞれ細胞 を懸濁 し 、 9. O X 105細胞 / mlの細胞懸濁液 を調製 し た 。 あ ら か じ め 12穴 プ レー ト に 入れた 直径 22mmの 円 形 コ ラ ーゲ ン ス ポ ン ジ に 、 0. 5 mlずつ細胞懸濁液 を播種 し た ( 1. 2 X 105細 胞 Z cm 2 ) 。 細胞懸濁液がス ポ ン ジ に 浸透す る ま で静置 し た後 、 12穴 プ レー ト を 一 0. 5 2 °C Z分 の速度で 冷 却 し て 凍結 し た 。
A— 1 ) 人工皮膚 の融解お よ び生存率 の測定
必要期 間 一 80 °C で保存 し た後 に 人工皮膚 を 5 % 炭酸ガ ス 、 37 °C の条件下で 10〜 15分間静置 し て融解 し た 。 培地 を 吸引 除去 し た 後、 2mlの DMEM + 10%FBSまた は DME Mで 2 回洗浄 し た 。 2mlの DMEM + 10%FBSま た は DME Mを添加後、 5 % 炭酸ガ ス 、 37 °C の 条件下で 15時間 以上 培養 し た 。 次 い で 、 5. 0mlの 0. 5 % コ ラ ゲナ ーゼ溶液 に 得 ら れた 人工皮膚 を浸漬 し 、 37 の ウ ォ ー 夕 一バス 内 で 5 〜 10分 間振蘯 し て該組織等価物 を 溶解 し た 。 約 400 X g 、 4 °C の条件下、 5 分間 の遠心操作 に よ り 細胞 を 回収 し 、 生存率 を測定 し た 。 表 1 に細胞 の 生存率 を示す。 い ずれの 凍結保存液 を 用 い た場合で も 、 凍結時 に急激 に 生 存率が低下 し 、 そ の後 1 力 月 後 ま で は ほ と ん ど生存率は 変化 し な い 、 あ る い は徐々 に低下す る こ と が示 さ れた 。 ま た 、 1 力 月 後で も 50 %以上 の 生存率が得 ら れた 。 細胞の生存率 (%)
凍結保存液
0曰 1曰 1週間 1力月 3力月
F B S cryo 97.2 70.2 62.9 58.2 42.3 セルバン力一 II 97.2 59.8 67.3 39.5 セルべーショ ン 97.2 69.9 59.0 57.1
A— 2 ) 人工皮膚 の融解お よ び生物活性 の測定
A— 2— 1 : 細 胞増殖率
一 80 °C に保存 し て レゝ た 人工皮膚 を 5 % 炭酸ガス 、 37 °C の条件下で 10〜 15分間 静置 し て融解 し た 。 培地 を 吸 引 除 去 し た後、 2mlの DMEM + 10%FBSま た は DMEMで 2 回 洗浄 し た。 2mlの DMEM + 10%FBSま た は DMEMを添カロ し た後、 5 % 炭酸ガ ス 、 37 °C の 条件下で 3 日 間 ま た は 7 日 間培養 し た 。 次 い で 、 5. 0 m 1の 0. 5 % コ ラ ゲナ一ゼ溶液 に得 ら れた 人工皮膚 を浸漬 し 、 37 °C の ウ ォ ー タ ーバス 内 で 5 〜 10分 間振蘯 し て該人工皮膚 を 溶解 し た 。 約 400 X g 、 4 °C の 条件下 5 分間遠心操作 に よ り 細胞 を 回収 し 、 ト リ パ ン ブルー色素排除法 に よ り 総細胞数、 生細胞数お よ び細胞の 生存率 を 計数 し た 。 と く に 、 DMEM+ 10%F B Sで培養 し た場合 に は 、 培養 3 日 後〜 7 日 後 に か けて 生 細胞数が 1. 4倍 に ま で増加 し た 。 表 2 に融解後 の 人工皮 膚 中 の 生細胞数 を 示す。 表 2
Figure imgf000016_0001
A - 2 - 2 : 血管内皮細胞増殖因子 (VEGF)産生能
— 80 °C に保存 し て い た 人工皮膚 を 5 % 炭酸ガ ス 、 37°C の 条件下で 10〜 15分間 静置 し て融解 し た 。 培地 を 吸 引 除 去 し た後 、 2mlの DMEM + 10%FBSま た は DMEMで 2 回 洗浄 し た 。 各培養液 2 mlを それぞれ添加 し た後、 5 % 炭 酸ガ ス 、 37 °C の条件下で培養 し た 。 培養 3 日 後 に培養上 清 を 回収 し て上清 中 の VEGF量 を ェ ン ザィ ム ィ ム ノ ア ツ セ ィ ( ELISA) 法 に よ り 測定 し た。 コ ン ト 口 一ル と し て 凍結 を行なわ なか っ た 人工皮膚 に つ い て も 同様 の測定 を 行な っ た 。 生細胞 あ た り の VEGF産生量 に お い て 、 凍結 し た 人工皮膚 (表 3 の①お よ び②) と 凍結 し て い な い 人 ェ皮膚 (表 3 の③お よ び④) の あ い だで差異 は ほ と ん ど 認め ら れな か っ た 。 表 3 に培養 3 日 後の 人工皮膚 の VEG F産生量 ( pgZ mlZ 105生細胞) を示す。
表 3
VEGF産生量
保存方法 培養培地
(pg/ml/105生細胞) 本発明 ①徐冷凍結 DMEM+腹 BS 1399
②徐冷凍結 DMEM 1474
比較例 ③非凍結 DMEM+藤 BS 983
④非凍結 DMEM 1137 A-2-3 : コ ラ ーゲ ン タ イ プ I 産生能
一 80 °C に保存 し て い た 人工皮膚 を 5 % 炭酸ガス 、 37 °C の条件下で 10〜 15分間 静置 し て融解 し た 。 培地 を 吸引 除 去 し た後、 2mlの DMEMで 2 回洗浄 し た 。 DMEM 2mlを 添加 し た後、 5 % 炭酸ガ ス 、 37 °C の 条件下で培養 し た 。 培養 3 日 後 に培養上清 を 回収 し て上清 中 の コ ラ ーゲ ン 夕 ィ プ I 量 を ELISA法 に よ り 測定 し た 。 コ ン ト 口 一ル と し て 、 凍結 を 行な わ な か っ た 人工皮膚 に つ い て も 同様 の測 定 を行な っ た 。 本発明者 ら が用 い る 抗 コ ラ ーゲ ン タ イ プ I 抗体は培地 に含 ま れ る 血清 中 の ゥ シ コ ラ ー ゲ ン と 交差 反応 し て し ま う た め 、 DMEMで培養 し た 人工皮膚 に つ い て の み、 コ ラ ーゲ ン タ イ プ I の定量 を行な っ た 。 培養 3 日 後の 生細胞数 あ た り の コ ラ ーゲ ン産生量は、 凍結 し て い な い 人工皮膚 と ほ ぼ同等で あ っ た 。 表 4 に培養 3 日 後 の 人工皮膚 の コ ラ ー ゲ ン タ イ プ I 産生量 ( ng/ mlZ lO5 生細胞) を 示す。
表 4
Figure imgf000017_0001
B 従来 の方法 に よ る 人工皮.膚 の凍結保存
培養 フ ラ ス コ (培養面積 80cm2) を 用 い て ヒ ト 線維芽 細胞 を DMEM+ 10%FBSで培養 し た 。 対数増殖期 に あ る 線維芽細胞 を 0. 25 % ト リ プシ ン溶液で処理 し回収 した。 DMEM + 10%FBSで 9. 0 X 105細胞 _ mlの細胞懸濁液 を 調製 し た 。 あ ら か じ め 12穴 プ レ ー 卜 に入れた直径 22mm の 円 形 コ ラ ーゲ ンス ポ ン ジ に 、 0. 5mlずつ細胞 を播種 し た ( 1. 2 X 105細胞 Z cm2) 。 12穴 プ レ ー ト を 、 5 % 炭酸 ガス 、 37 °C の条件下で 15時間以上培養 し た 。 細胞が接着 し た こ と を確認 し た の ち 、 培地 を 吸引 除去後、 凍結保存 液 ( FB S cry o、 セ ルノ ン ガ ー 11、 セ ル べ ー シ ヨ ン ) 2ml でそ れぞれ 2 回洗浄 し た 。 各 ゥ エ ル に 凍結保存液 2mlを そ れぞれ添加 し 、 12穴 プ レ ー ト を 一 0. 5 2 °C /分 の 速度で冷却 し て凍結 し た。
B— 1 ) 人工皮膚 の 融解お よ び生存率 の測定
必要期 間 一 80 °C で保存 し た後 に 人工皮膚 を 5 % 炭酸ガ ス 、 37 °C の条件下で 10〜 15分間 静置 し て融解 し た 。 培地 を 吸 引 除去 し た後、 2mlの DMEM + 10%FBSま た は DME Mで 2 回洗浄 し た 。 2mlの DMEM + 10%FBSま た は DMEM を添加後、 5 % 炭酸ガ ス 、 37 °C の条件下で 15時間以上培 養 し た 。 次 い で 、 得 ら れた 人工皮膚 を 5. Omlの 0. 5 % コ ラ ゲナーゼ溶液に浸漬 し 、 37 の ウ ォ ー タ ーパス 内で 5
〜 10分間振蘯 し て 人工皮膚 を溶解 し た 。 約 400 X g , 4 V の条件下、 5 分間 の遠心操作 に よ り 細胞 を 回収 し た 。 凍 結 1 日 後 に 人工皮膚 を 溶解 し て総細胞数 、 生細胞数お よ び細胞の 生存率 を測定 し た 。 細胞が コ ラ ーゲ ンス ポ ン ジ に接着 し た 状態で徐冷凍結す る と 、 凍結保存液の種類 に 関係な く 、 細胞の 生存率は 10〜 20 %と 非常 に低か っ た 。 表 5 に細胞の 生存率 を 示す。 表 5
Figure imgf000019_0001
C 凍結時の細胞形態 と 細胞の生存率 と の相 関 関係
細胞が コ ラ ーゲ ン ス ポ ン ジ に 接着 し た 状態で人工皮膚 を 凍結す る 従来 の 方法で は、 凍結保存液の種類 に 関係な く 、 細胞の 生存率が非常 に低か っ た 。 本発 明 の方法 に よ る 人工皮膚 と 、 細胞が コ ラ ー ゲ ン ス ポ ン ジ に接着 し た状 態で凍結 し た 人工皮膚 と の あ い だで生存率 の相違が認め ら れた原 因 と し て 、 凍結時 の細胞形態の違 い が考 え ら れ た 。 そ こ で 、 人工皮膚凍結時の細胞形態 と 生存率の 関係 を 明 ら か に す る た め に 、 凍結前の 培養時 間 を変化 さ せ、 他 は実施例 1一 1の A と 同 じ 手順で人工皮膚 を 作製 し 、 凍 結お よ び融解後 の 細胞の 生存率 を測定 し た 。具体的 に は、 細胞懸濁液がス ポ ン ジ に浸透す る ま で静置 し た後 (本発 明) 、 あ る レ は 3 7 °C で 2 時間 ま たは 1 5時間培養 し た後 に 実施例 1一 1の A と 同 じ手順で人工皮膚 を 作製 · 凍結 し た ま た 、 対照 と し て 、 細胞 を播種後 3 7 °C で 4 8時間培養 し た 人工皮膚 に つ い て も 同様 に細胞の 生存率 を測定 し た 。 細 胞 を播種後、 2 時 間〜 1 5時間培養 し た 人工皮膚で は生存 率が低カゝ つ た が、 細胞 を播種後直 ち に凍結 し た 人工皮膚 で は 、 非常 に 高 い 生存率が得 ら れた 。 凍結前 に顕微鏡観 察 を行な っ た と こ ろ 、 播種後 2 時間培養 し た人工皮膚で は半分以上 の細胞が、 1 5時間 以上培養 し た 人工皮膚で は すべて の 細胞がス ポ ン ジ に接着 し て い る こ と が確認で き た。 すな わ ち 、 細胞の 生存率は凍結時 の 細胞形態 に よ つ て異な る も の と 考 え ら れた。 細胞が接着 し て い な い 状態 で凍結 し た 人工皮膚の 細胞回収率 は、 凍結 し て い な い 人 ェ皮膚 と 比較 し て 90%以上で あ っ た 。 し たが っ て 、 人工 皮膚 を融解後 に洗浄操作 を行な っ て も 細胞は コ ラ ー ゲ ン ス ポ ン ジ に滞留 し て い る と考 え ら れた 。 表 6 に細胞 の 生 存率お よ び総細胞数 を示す。
表 6
Figure imgf000020_0001
実施例 1一 2 : ヒ ト 線維芽細胞由 来 の 人工皮膚の急速凍結 保存
A 本発明 の方法 に よ る 人工皮膚 の 凍結保存
培養 フ ラ ス コ (培養面積 80cm2) を 用 い て ヒ ト 線維芽 細胞 を DMEM + 10%FBSで培養 し た 。 対数増殖期 に あ る 線維芽細胞 を 0. 25 % ト リ プシ ン溶液で処理 し 回収 し た。 FBScryoに細胞 を懸濁 し 、 9. 0 X 105細胞 Z mlの細胞懸濁 液を 調製 し た 。 あ ら か じ め 12穴プ レ ー ト 上 に入れた直径 22mmの 円 形 コ ラ ーゲ ン ス ポ ン ジ に 、 0. 5mlずつ細胞懸 濁液 を播種 し た ( 1. 2 X 105細胞 / cm2) 。 細胞懸濁液が ス ポ ン ジ に 浸透す る ま で静置 し た の ち 、 12穴プ レ ー ト を プ ラ ス チ ッ ク テー プで シール し た 。 12穴 プ レー ト の ま ま 一 152 °C の超低温冷凍庫 に直接入れて凍結 し 、 保存 し た 。 A— 1 ) 人工皮膚 の融解お よ び生存率 の測定
凍結 1 曰 後、 一 152T に 保存 し て い た 人工皮膚 を 37t: ウ ォ ー タ ーバ ス 中 に 3 分間浸漬 し て融解 し た 。 FBScryo 培地 を 吸引 除去 し た の ち 、 2mlの DMEM+ 10%FBSで 2回 洗浄 し た 。 2mlの DMEM + 10%FBSを 添加後 、 5 % 炭酸 ガ ス 、 37°C の条件下で 15時間 以上培養 し た 。 次い で得 ら れた人工皮膚 を 0. 5 % コ ラ ゲナーゼ溶液 5. 0 mlに浸漬 し 、 37。C の ゥ ォ 一 夕 一バス 内で 5 〜 10分間振蘯 し て該人工皮 膚 を 溶解 し た 。 約 400 X g 、 4 : の 条件下、 5 分 間 、 遠 心操作 に よ り 細胞 を 回収 し 、 ト リ パ ン ブルー色素排除法 に よ り 総細胞数、 生細胞数お よ び生存率 を 計測 し た 。 コ ン ト ロ ール と し て凍結 し て い な い 人工皮膚に つ い て も 同 様 に 生存率 を測定 し た 。 一 152 °C で急速凍結 し た 人工皮 膚 に お い て 77. 4% と 高 い 生存率が得 ら れた 。 こ の 結果 は 徐冷凍結 し た場合 と 同等で あ る と い え る 。 ま た、 本発 明 の方法 に よ り 凍結 し た 人工皮膚 を融解 し た の ち 、 一晩培 養す る こ と に よ っ て 、 細胞が偽足 を の ば し て コ ラ ーゲ ン ス ポ ン ジ に 接着す る こ と を確認 し た 。 表 7 に細胞 の 生存 率 を示す。
表 7
Figure imgf000021_0001
実施例 2 : 表皮細胞 由 来 の 人工皮膚 の 凍結保存
A 本発 明 の方法 に よ る 人工皮膚 の作製お よ び凍結方法 培養 フ ラ ス コ (培養面積 80cm2) を 用 い て ヒ ト 表皮細 胞 を 3 % (vZv) FBS含有 グ リ ー ン培地 (以下、 グ リ ー ン 培地 + 3 % FBSと い う ) で培養 し た 。 ヒ ト 表皮細胞 を 10 OOunit/ mlデ イ ス パーゼ (合 同 酒精 (株)製) にな る よ う に調製 し た PBS (—) ( リ ン酸緩衝液) 溶液 2mlで処理 し て 回収 し た。 回収 し た表皮細胞 を さ ら に 0. 25 % ト リ プ シ ン 溶液で処理 し て 、 単細胞化 し た 。 凍結保存液 A ( 10 % ( V /v)グ リ セ ロ ー ル 、 20 % (vZv) FBS含有 グ リ ー ン培地 ) に懸濁 して 2. 5 X 106細胞 / mlの細胞懸濁液を調製 した。 こ れ を あ ら か じ め 12穴 プ レ ー ト に入れた 直径 22mmの 円 形 コ ラ ーゲ ン ス ポ ン ジ に 0. 5mlずつ 播種 し た ( 3. 3 X 105 細胞 Z cm2) 。 つ い で 、 以下 の よ う な 方法で 人工皮膚 を 作製 し た。
①播種後、 細胞がス ポ ン ジ に充分浸透す る ま で静置 し た の ち 、 一 0. 2 5 °C Z分 の速度で 一 80 °C ま で冷却 し て凍 結 し た (徐冷凍結法) 。
②播種後、 細胞がス ポ ン ジ に充分浸透す る ま で静置 し た の ち 、 一 80 °C の超低温冷凍庫 に 入れて凍結 し た (急速凍 結法) 。
③播種後、 細胞がス ポ ン ジ に充分浸透す る ま で静置 し た の ち 、 一 152 °C の 超低温冷凍庫 に 入 れて 凍結 し た (急速 凍結法) 。
B 従来法 に よ る 人工皮膚お よ び対照 と す る 人工皮膚 の 作製法
培養 フ ラ ス コ (培養面積 80cm2) を 用 い て ヒ ト 表皮細 胞 を グ リ ー ン培地 + 3 % FBSで培養 し た。 ヒ ト 表皮細胞 を 1 OOOunitZ mlデ イ ス パーゼ (合同酒精 (株)製) に な る よ う に 調製 し た PBS (—) ( リ ン酸緩衝液) 溶液 2mlで処理 し て 回収 し た 。 回収 し た表皮細胞 を さ ら に 0. 25 % ト リ プ シ ン溶液で処理 し て、単細胞化 し た 。グ リ ー ン培地 + 3 % F B Sに懸濁 して 2. 5 X 106細胞 mlの細胞懸濁液を調製 し た 。 こ れ を あ ら か じ め 12穴 プ レ ー ト に 入れた直径 22mm の 円 形 コ ラ ー ゲ ン ス ポ ン ジ に 0. 5mlずつ 播種 し た ( 3. 3 X 105細胞 / cm2) 。
つ い で、 以下の よ う な方法で 人工皮膚 を作製 し た 。
④播種後一晚 ( 15時間 以上) 、 5 % 炭酸ガス 、 37 の 条 件下で培養 し た 。 培地 を 吸引 除去後、 凍結保存液 A で 2 回洗浄 し た 。 各 ゥ エ ル に 凍結保存液 A を 1. 5ml添加 し 、 — 0. 2 5 °C Z分 の速度で _80°C まで冷却 して凍結 した
(徐冷凍結法) 。
⑤凍結せず に 2 日 間培養 し 、 C の方法 (後述) に よ り 細 胞の 生存率 を測定 し た 。
C 人工皮膚 の 融解お よ び生存率 の測定
前記実施例 2 の A 、 B で作製 し た 人工皮膚中 の 細胞 の 生存率 を以下の よ う な方法で測定 し た 。
1 〜 7 日 間、 _ 80 °Cあ る い は 一 152 °C の超低温冷凍庫 内 で凍結保存 し て い た 人工皮膚 を 37 °C ウ ォ ー 夕 一バス に 5 〜 10分間浸潰 し て融解 し た 。 培地 を 吸引 除去後、 2. 0ml の グ リ ー ン培地 + 3 % F B S で 2 回人工皮膚 を洗浄 し た。 同培地 を 1. 5ml添加 し て 5 % 炭酸ガ ス 、 37 °C の条件下で 一晩 ( 15時 間以上) 培養 し た。 次 い で得 ら れた 人工皮膚 を 0. 5 % コ ラ ゲナ一ゼ溶液 5. Omlに浸漬 し 、 37°C ウ ォ ー タ ーバス 中 で 5 〜 10分 間振 と う し て コ ラ ーゲ ンス ポ ン ジ を溶解 さ せ た 。 約 400 X g 、 4 °C 、 5 分 間 の遠心操作 に よ り 細胞を 回収 し た 。 上清 を 除去後、 0. 25 % ト リ プ シ ン 溶液 3. 0 m 1を細胞 に加 え て 37 °C ウ ォ ー タ ーノ ス 中 で 5 〜 10分間 振 と う し た 。 再度、 約 400 X g 、 4 °C 、 5 分間 の 遠心操作 に よ り 細胞 を 回収 し た 。 グ リ ー ン培地 + 3 % FB Sで細胞 を 懸濁 し 、 ト リ パ ン ブルー色素排除法 に よ り 細 胞の 生存率 を測定 し た 。
そ の結果、細胞 を コ ラ ー ゲ ン ス ポ ン ジ に播種 し た の ち 、 細胞が接着す る 前 に徐冷凍結 (本発明 、 表 8 の①) あ る い は急速凍結 (本発明 、 表 8 の②お よ び③) し た 人工皮 膚で は高 い 生存率が得 ら れた 。 こ れ に対 し て細胞 を 播種 後、 15時間培養 し た あ と で徐冷凍結 し た 人工皮膚 (従来 法、 表 8 の④) で は細胞の 生存率が低か っ た 。 表 8 に細 胞の 生存率 を 示す。
表 8
Figure imgf000024_0001
実施例 3 : 血管内皮細胞 由 来 の 人工血管の凍結保存
A 本発明 の方法 に よ る 人工血管の作製お よ び凍結方法 培養 フ ラ ス コ (培養面積 80cm2) を 用 い て ヒ ト 血管 内 皮細胞 を 10% (v/v) FBSお よ び lOngZ mlヒ ト FGF ( ヒ ト 線維芽細胞増殖因子) 含有 グ リ ー ン培地 で培養 し た 。 ヒ ト 血管内皮細胞 を 0. 25 % ト リ プシ ン溶液で処理 して回収 し た 。 凍結保存液 B ( 10 % ( V / V )グ リ セ ロ ー ル、 20 % ( V /v) FBSお よ び lOngZ mlヒ ト FGF含有 グ リ 一ン培地) に 懸濁 し て 1. 4 X 106細胞 Z mlの細胞懸濁液 を 調製 し た 。 こ れ を ぁ ら か じ め 12穴 プ レ ー ト に 入れた直径 22mmの 円 形 コ ラ 一ゲ ン ス ポ ン ジ に 0. 6mlずつ播種 し た ( 2. 2 X 105細 胞 / cm2) 。
つ い で、 以下 の よ う な方法で人工血管 を作製 し た 。
①播種後、 細胞がス ポ ン ジ に充分浸透す る ま で静置 し た の ち 、 一 0. 2 5 °C /分 の速度で 一 80 °C ま で冷却 し て凍 結 し た (徐冷凍結法) 。
B 従来法 に よ る 人工血管お よ び対照 と す る 人工血管 の 作製法
培養 フ ラ ス コ (培養面積 80cm2) を 用 い て ヒ ト 血管 内 皮細胞 を 10% (vZv)FBSお よ び lOng/ mlヒ ト FGF含有 グ リ ー ン培地で培養 し た 。 ヒ ト 血管 内皮細胞 を 0. 25% ト リ プシ ン溶液で処理 し て 回収 し た 。 10% (v/v) FBSお よ び lOngZ mlヒ ト F G F 含有 グ リ ー ン培地 に細胞 を懸濁 して 1. 4 X 106細胞 / mlの細胞懸濁液 を 調製 し た。 こ れ を あ ら か じ め 12穴 プ レ ー 卜 に入れた 直径 22mmの 円 形 コ ラ ー ゲ ン ス ポ ン ジ に 0. 6mlずつ播種 し た ( 2. 2 X 105細胞 / cm2) , つ い で、 以下 の よ う な方法で 人工血管 を作製 し た 。
②播種後一晚培養 し 、凍結保存液 B で 2 回洗浄 し た の ち 、 一 0. 2 5 °C /分 の速度で一 80°C まで冷却 して凍結 した
(徐冷凍結法) 。
③凍結せず に 2 日 間培養 し 、 C の方法 (後述) に よ り 細 胞の 生存率 を測定 し た 。
C 人工血管 の融解お よ び生存率 の測定
前記実施例 3 の A 、 B で作製 し た 人工血管 中 の細胞の 生存率 を以下 の よ う な方法で測定 し た 。
1 〜 7 日 間 、 一 80で の超低温冷凍庫内 で凍結保存 し て いた人工血管 を 37 °C ウ ォ ー タ ーノ ス に 5 〜 10分間浸漬 し て融解 し た 。 培地 を 吸 引 除去後、 2. Omlの 10% (vZv) FB Sおよび lOngZ mlヒ ト FGF含有 グ リ 一ン培地で 2 回人工血 管 を洗浄 し た 。 同培地 を 1. 5ml添加 し て 5 % 炭酸ガス 、 3 7 °C の 条件下で一晩 ( 15時間以上) 培養 し た 。 次 い で得 ら れた 人工血管 を 0. 5 % コ ラ ゲナ ーゼ溶液 5. 0 m 1に浸漬 し 、 37T ウ ォ ー 夕一ノ、ス 中 で 5 〜 10分間振 と う し て コ ラ — ゲ ン ス ポ ン ジ を 溶解 さ せた 。 約 400 X g 、 4 °C 、 5 分 間 の遠心操作 に よ り 細胞 を 回収 し た 。 上清 を 除去後、 0. 25 % ト リ プシ ン溶液 3. Omlを細胞 に加 えて 37 °C ウ ォ ー 夕 ー ノ ス 中 で 5 〜 10分間 振 と う し た 。 再度 、 約 400 X g 、 4 °C 、 5 分間 の遠心操作 に よ り 細胞 を 回収 し た。 10 % (V //v) FBSおよび 10ng/ mlヒ ト FGF含有 グ リ 一 ン培地で細 胞 を懸濁 し 、 ト リ パ ン ブル一色素排除法 に よ り 細胞 の生 存率 を測定 し た 。
そ の 結果、細胞 を コ ラ ーゲ ン ス ポ ン ジ に播種 し た の ち 、 細胞が接着す る 前 に徐冷凍結 し た 人工血管 (本発 明 、 表 9 の①) で は高 い 生存率が得 ら れた 。 こ れ と 比較 し て 、 細胞 を播種後、 15時間培養 し た あ と で徐冷凍結 し た 人工 血管 (従来法、 表 9 の②) で は細胞の 生存率が低か っ た 。 表 9 に細胞 の 生存率 を示す。
表 9
Figure imgf000026_0001
実施例 4 : 肝細胞 由 来 の 人工肝臓 の 凍結保存
A 本発明 の方法 に よ る 人工肝臓 の 作製お よ び凍結方法 培養 フ ラ ス コ (培養面積 80cm2) を用 い て ヒ ト 肝細胞 を 10% (v/v) FBS、 lOng/ mlヒ ト FGFお よ び 13 μ §Ζ πι1 へパ リ ンナ ト リ ウ ム含有 グ リ ー ン培地で培養 し た 。 ヒ ト 肝細胞 を 0. 25 % ト リ プシ ン溶液で処理 し て、 回収 し た 。 凍結保存液 C ( 10% (ν/ν)グ リ セ ロ ー ル、 20% (vZv) FB S、 10ng/ mlヒ ト FGFお よ び I S / gZ mlへパ リ ン ナ ト リ ゥ ム 含有 グ リ ー ン 培地) に 懸濁 し て 1. 5 X 106細 胞 / ml の細胞懸濁液 を調製 し た。 こ れ を あ ら か じ め 12穴 プ レ ー ト に入れた直径 22mmの 円 形 コ ラ一 ゲ ンス ポ ン ジ に 0. 5m 1ずつ播種 し た ( 2. 0 X 105細胞 Z.cm2) 。 つ い で、 以下 の よ う な方法で人工肝臓 を作製 し た 。
①播種後、 細胞がス ポ ン ジ に充分浸透す る ま で静置 し た の ち 、 一 0. 2 5 °C Z分 の速度で 一 80 °C ま で冷却 し て凍 結 し た (徐冷凍結法) 。
②播種後、 細胞がス ポ ン ジ に充分浸透す る ま で静置 し た の ち 、 一 80 °C の超低温冷凍庫 に入れて凍結 し た (急速凍 結法) 。
③播種後、 細胞がス ポ ン ジ に充分浸透す る ま で静置 し た の ち 、 一 152 °C の超低温冷凍庫 に 入れて 凍結 し た (急速 凍結法) 。
B 対照 と す る 人工肝臓の作製法
培養 フ ラ ス コ (培養面積 80cm2) を 用 い て ヒ ト 肝細胞 を 10% (v,v) FBS、 10ng/ mlヒ ト FGFお よ び 13 / g/ ml へパ リ ン ナ ト リ ウ ム含有 グ リ ー ン培地で培養 し た 。 肝細 胞 を 0. 25 % ト リ プシ ン溶液で処理 し て 、 回収 し た 。 10% (v/v) FBS、 10ng/ mlヒ ト FGFお よ び 13 /i g/ mlへパ リ ンナ ト リ ウ ム含有 グ リ ー ン培地 に懸濁 し て 1. 5 X 106細胞 / mlの細胞懸濁液 を調製 し た 。 こ れ を あ ら か じ め 12穴 プ レー ト に入れた直径 22mmの 円 形 コ ラーゲンスポ ンジに 0. 5mlずつ播種 し た ( 2. 0 X 105細胞 / cm 2)
つ い で 、 以下 の よ う な方法で 人工肝臓 を作製 し た 。
④播種後一晚 ( 15時間 以上) 、 5 % 炭酸ガ ス 、 37°C の 条 件下で培養 し た 。 培地 を 吸 引 除去後、 凍結保存液 C で 2 回洗浄 し た 。 各 ゥ エ ル に凍結保存液 C を 1. 5ml添カロ し 、 一 0. 2 5 °C Z分 の速度で一 80°C まで冷却 して凍結 した
(徐冷凍結法) 。
⑤播種後一晚 ( 15時間 以上) 、 5 % 炭酸ガ ス 、 37°C の 条 件下で培養 し た 。 培地 を 吸引 除去後、 凍結保存液 C で 2 回洗浄 し た 。 各 ゥ エ ル に凍結保存液 C を 1. 5 ml添加 し 、 一 80 °C の超低温冷蔵庫 に入れて凍結 し た 。
⑥凍結せず に 2 日 間培養 し 、 C の方法 (後述) に よ り 細 胞の 生存率 を測定 し た 。
C 人工肝臓 の融解お よ び生存率 の測定
前記実施例 4 の A 、 B で作製 し た 人工肝臓 中 の細胞 の 生存率 を 以下の よ う な方法で測定 し た。
1 〜 7 日 間 一 80 °Cあ る いは一 152 の超低温冷凍庫内 で 凍結保存 し て い た人工肝臓 を 37 °C ウ ォ ー 夕 一ノ、ス に 5 〜 10分間 浸漬 し て融解 し た 。 培地 を 吸 引 除去後、 2. Omlの 10% (v/v) FBS、 10ng/ mlヒ ト FGFお よ び 13 g/ mlへ パ リ ン ナ ト リ ウ ム含有 グ リ ー ン培地で 2 回人工肝臓 を洗 浄 し た 。 同培地 を 1. 5ml添加 し て 5 % 炭酸ガ ス 、 37°C の 条件下で一晩 ( 15時間 以上) 培養 し た 。 次い で得 ら れた 人工肝臓 を 0. 5 % コ ラゲナー ゼ溶液 5. 0 m Iに浸漬 し、 37 °C ゥ ォ 一 タ ーノ ス 中 で 5 〜 10分間振 と う し て コ ラ ー ゲ ンス ポ ン ジ を 溶解 さ せ た 。 約 400 X g 、 4 °C 、 5 分間 の 遠心 操作 に よ り 細胞 を 回収 し た 。 10% (vZv) FBS、 1 Ong/ ml ヒ ト FGFお よ び 13 g/ mlへパ リ ン ナ ト リ ゥ ム 含有 ダ リ ー ン培地で細胞 を懸濁 し 、 ト リ パ ン ブルー色素排除法 に よ り 細胞の 生存率 を測定 し た 。
そ の結果、細胞 を コ ラ -ゲ ン ス ポ ン ジ に播種 し た の ち 、 細胞が接着す る 前 に徐冷凍結 (本発明 、 表 10の①) あ る い は急速凍結 (本発明 、 表 10の②お よ び③) し た 人工肝 臓で は高 い 生存率が得 ら れた 。 こ れ に対 し て細胞 を播種 後、 15時間培養 し た あ と で凍結 し た 人工肝臓 (従来法、 表 10の④、 ⑤) で は細胞の 生存率が低か っ た 。 表 10に細 胞 の 生存率 を示す。
表 10
Figure imgf000029_0001
実施例 5 : 角膜実質細胞 由 来 の 人工角膜の凍結保存
A 本発明 の方法 に よ る 人工角 膜の作製お よ び凍結方法 培養 フ ラ ス コ (培養面積 80cm2) を用 い て ゥ サ ギ角 膜 実質細胞 を DMEM + 10%FBSで培養 し た 。 ゥ サギ角膜実 質細胞 を 0. 25 % ト リ プシ ン溶液で処理 し て、 回収 し た 。 凍結保存液 FBScryoに 懸濁 し て 1. 0 X 106細胞 Z mlの 細 胞懸濁液を 調製 し た 。 こ れ を あ ら か じ め 12穴 プ レ ー ト に 入れた 直径 22mmの 円 形 コ ラ ー ゲ ン ス ポ ン ジ に 0. 5mlず つ播種 し た ( 1. 3 X 105細胞 Z cm2) 。 つ い で 、 以下 の よ う な方法で 人工角 膜 を 作製 し た 。 ①播種後、 細胞がス ポ ン ジ に充分浸透す る ま で静置 し た の ち 、 一 0. 2〜 一 5 °C Z分 の速度で 一 80 °C ま で冷却 し て凍 結 し た (徐冷凍結法) 。
②播種後、 細胞がス ポ ン ジ に充分浸透す る ま で静置 し た の ち 、 一 152 °C の 超低温冷凍庫 に 入れて 凍結 し た (急速 凍結法) 。
B 対照 と す る 人工角 膜の作製法
培養 フ ラ ス コ (培養面積 80cm2) を 用 い て ゥ サギ角 膜 実質細胞 を DMEM+ 10%FBSで培養 し た 。 角膜実質細胞 を 0. 25 % ト リ プ シ ン 溶液で処理 し て 、 回 収 し た 。 DME M + 10 % F B Sに懸濁 し て 1. 0 X 106細胞ノ mlの細胞懸濁液 を 調製 し た 。 こ れ を あ ら カゝ じ め 12穴 プ レー ト に入れた 直 径 22mmの 円 形 コ ラ 一 ゲ ン ス ポ ン ジ に 0. 5mlずつ 播種 し た ( 1. 3 X 105細胞 Z cm2) 。
つ い で、 以下の よ う な方法で人工角 膜 を 作製 し た 。
③播種後一晚 ( 15時間 以上) 、 5 % 炭酸ガ ス 、 37 の条 件下で培養 し た 。 培地 を 吸引 除去後、 FBScryoで 2 回洗 浄 し た 。 各 ゥ エ ル に FBScryoを 1. 5ml添加 し 、 一 0. 2〜 一 5 °C /分の 速度で 一 80 °C ま で冷却 し て凍結 し た (徐冷凍 結法) 。
④播種後一晚 ( 15時間 以上) 、 5 % 炭酸ガ ス 、 37 の条 件下で培養 し た 。 培地 を 吸引 除去後、 FBScryoで 2 回洗 浄 し た 。 各 ゥ エ ル に FBScryoを 1. 5ml添加 し 、 一 80 °C の 超低温冷蔵庫 に入れて 凍結 し た 。
⑤凍結せず に 2 日 間培養 し 、 C の方法 (後述) に よ り 細 胞の 生存率 を測定 し た 。
C 人工角 膜の融解お よ び生存率 の測定
前記実施例 5 の A 、 B で作製 し た 人工角膜中 の細胞の 生存率 を 以下 の よ う な方法で測定 し た 。
1 〜 7 日 間 、 一 80 °C あ る レ は 一 152 °C の 超低温冷凍庫 内で凍結保存 し て い た 人工角 膜 を 37 °C ウ ォ ー 夕 ーノ ス に 5 〜 10分間 浸漬 し て融解 し た 。 培地 を 吸引 除去後、 2. 0 mlの 10 % ( V) F B Sで 2 回 人工角 膜 を 洗浄 し た 。 同 培地 を 1. 5ml添加 し て 5 % 炭酸ガ ス 、 37°C の 条件下で一晩 ( 1 5時間以上) 培養 し た。 次 い で得 ら れた 人工角 膜 を 0. 5% コ ラ ゲナ一ゼ溶液 5. 0 mlに浸漬 し 、 37 °C ゥ オ ー タ ーノ ス 中 で 5 〜 10分間振 と う して コ ラ ーゲ ンス ポ ン ジ を溶解 さ せ た 。 約 400 X g 、 4 °C 、 5 分 間 の遠心操作 に よ り 細 胞 を 回収 し た 。 DMEM+ 10%FBSで細胞 を懸濁 し 、 ト リ パ ン ブルー色素排除法 に よ り 細胞の 生存率 を測定 し た 。
そ の 結果、細胞 を コ ラ ーゲ ン ス ポ ン ジ に播種 し た の ち 、 細胞が接着す る 前 に徐冷凍結 (本発明 、 表 11の①) あ る い は急速凍結 (本発明 、 表 11の②) し た人工角膜で は高 い生存率が得 ら れた。 こ れ に対 し て細胞 を播種後、 15時 間培養 し た あ と で凍結 し た 人工角 膜 (従来法、 表 11の③ お よ び④) で は細胞の 生存率が低か っ た 。 表 11に細胞 の 生存率 を示す。 凍結温度 細胞の生存率
保存方法 前培養
( ) (%)
本発明 ①徐冷凍結 なし -80 63.5
② !¾凍糸口 なし -152 72.4
③徐冷凍結 15時間 - 80 14.9
比較例 ④急速凍結 15時間 -80 9.1
⑤非凍結 48時間 88.2 産業上 の利用 可能性
本発 明 の 凍結保存方法は細胞の 生存率が従来の方法よ り 高 い た め 、 創傷治癒 に有効な組織等価物 を よ り 長期 に 保存す る こ と がで き る 。 ま た 、 本方法 は凍結前の 前培養 お よ び洗浄工程 を 省略で き 、 融解後の洗浄操作が簡単で あ る た め 、 従来 の方法 と 比べて簡便か つ安価であ る 。 さ ら に 、 本方 法で は簡単 な フ リ ー ザー ( 一 8 5 °C 〜 一 2 0 °C ) で組織等価物 の 凍結保存が可能な の で 、 よ り 多 く の 医療 施設で保存 で き る 。 そ の上、 本方法 に よ り 凍結保存 さ れ た組織等価物 は、 毒性 も な く 安全性が高 い の で直 ち に 臨 床 に使用 す る こ と がで き る 。

Claims

言青 求 の 範 囲
1 . 細胞 を 凍結保存液 中 に懸濁す る 工程、 基材上 に 該細 胞 を 播種する 工程 、 お よ びか く し て得 ら れ る 組織等価 物 を細胞が基材 に接着す る 前 に 凍結 さ せ る 工程か ら な る 組織等価物 の 凍結保存方法。
2 . 細胞が哺乳動物 由 来の 線維芽細胞、 表皮細胞、 血管 内 皮細胞、 ラ ンゲルハ ン ス 細胞、 メ ラ ノ サイ ト 、 脂肪 細胞、 毛母細胞、 毛乳頭細胞、 平滑筋細胞、 肝細胞、 角 膜実質細胞、 角 膜上皮細胞お よ び角 膜内 皮細胞か ら な る 群 よ り 1 つ 以上選択 さ れ る 請求の範 囲第 1 項記載 の 方法。
3 . 凍結 さ せる 工程が徐冷凍結法 に よ っ て行なわ れ る 請 求 の範 囲第 1 項記載の方法。
4. 凍結 さ せ る 工程が急速凍結法 に よ っ て行なわ れ る 請 求 の範囲第 1 項記載 の方法。
5 . 凍結 さ せ る 工程がガ ラ ス 化凍結法 に よ っ て行なわれ る 請求 の 範囲第 1 項記載の 方法。
6 . 凍結後 の 保存温度 が 一 1 9 6 °C 以 上 _ 2 0 : 以下 で あ る 請求 の範 囲第 1 項記載 の方法。
7 . 組織等価物が、 人工皮膚、 人工血管、 人工肝臓 ま た は人工角 膜で あ る 請求 の範 囲第 1 項記載 の方法。
8 . 凍結保存液中 に懸濁 さ れた細胞 を 基材上 に播種 し 、 そ れ を細 胞が基材 に 接着す る 前 に 凍結 さ せて得 ら れ る 凍結保存 さ れた組織等価物 。
9 . 組織等価物が、 人工皮膚、 人工血管、 人工肝臓 ま た は人工角 膜か ら な る 請求 の 範囲第 8 項記載 の組織等価 物。
10. 基材 と 細胞 と の組み合わせが、 ァ テ ロ コ ラ ー ゲ ンか ら な る ス ポ ン ジ と ヒ 卜 由来線維芽細胞 と の 組み合わせ で あ る 請求 の範囲第 8 項記載の組織等価物。
11. ァテ ロ コ ラ ーゲ ン か ら な る ス ポ ン ジが縦型空孔 を 有 す る 請求 の 範囲第 10項記載 の組織等価物。
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