(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
らせん階段状に配置された複数の培養区画を有する、細胞培養器具であって、培養区画が、培養面および該培養面の周囲に立設される側壁により構成され、隣接する下段の培養区画側の前記側壁に液体が流出可能な流出口が設けられており、全体が開放されている、前記細胞培養器具。
【請求項２】
器具の上部に注液口を有し、該注液口から注入された液体が全ての培養区画に行きわたる、請求項１に記載の細胞培養器具。
【請求項３】
培養区画を傾斜させることにより、該培養区画に貯留された液体が排出される、請求項１または２に記載の細胞培養器具。
【請求項４】
らせん階段状に配置された培養区画が、２列で二重らせん状に配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の細胞培養器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、効率的かつ大量に細胞を培養するための細胞培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、損傷した組織等の修復のために、種々の細胞を移植する試みが行われている。例えば、狭心症、心筋梗塞などの虚血性心疾患や拡張型心筋症などにより損傷した心筋組織の修復のために、胎児心筋細胞、骨格筋芽細胞、間葉系幹細胞、心臓幹細胞、ＥＳ細胞等の利用が試みられている（非特許文献１〜２）。
【０００３】
このような再生医療の発展とともに、大量の細胞が必要とされる場面が増加してきている。しかしながら大量に細胞を培養するためには依然として大きな労力を必要とする。とくに細胞を培養するためにはある程度の空間を必要とするため、一度に大量の細胞を培養するためにはそれだけ大きなスペースを占有することになる。
そこで培養細胞の生産性の向上のため、様々な形状の細胞培養装置が開発されている。例えば特許文献１には、複数の中間トレイを有する多段培養フラスコが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１１−５２８２２６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Haraguchi et al., Stem Cells Transl Med. 2012 Feb;1(2):136-41
【非特許文献２】Sawa et al., Surg Today. 2012 Jan;42(2):181-4
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、簡便かつ大量に細胞を培養するための培養器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
大量の細胞を培養するための容器としては、省スペースのために細胞培養表面を多段式にして単位面積当たりの細胞数を増やす目的のものがほとんどである。このような容器の場合、ガス交換効率と細胞の播種および培地交換とが最も問題となる。すなわち省スペースのためには培養液上面のガス層が狭くなるため、ガス交換効率が極端に低下する。また播種や培地交換の際にもスペースの狭さのために均一な播種や効率的な培地交換が困難となる。
【０００８】
このような問題の解消のため、強制的にガスを注入、排出する機構を備えた装置としたり、中間の段を個別に着脱可能とすることにより直接アクセスを可能としたりといった機構が採用されるが、これも結果として占有スペースの拡大や手間の増大という問題が生じる原因となっている。
【０００９】
本発明者は、細胞の大量培養について研究する中で、省スペースのための多段培養器具などにおいて、培養基材同士を近づけてしまうと、培養液と接するガス層が狭くなるためにガス交換効率が低下したり、狭いスペースへの細胞の播種や培地交換が必要となるためにルーチンの作業が困難なものとなってしまうこと、それらの欠点を補うためにガス循環システムや培養基材の着脱機構などを備えると、そのために結局余分なスペースが必要となってしまったり、余計な手間が必要となったりなど、省スペースかつ簡便に大量培養を行うという当初の目的をうまく達成できないという問題に直面した。これらの問題を解決するべく、鋭意研究を続けたところ、培養基材をらせん階段状に配置することにより、これらの問題がすべて解決可能であることを見出し、さらに研究を重ねた結果本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち、本発明に下記に掲げるものに関する：
［１］らせん階段状に配置された複数の培養区画を有する、細胞培養器具。
［２］培養区画が、培養面および該培養面の周囲に立設される側壁により構成され、隣接する下段の培養区画側の前記側壁に液体が流出可能な流出口が設けられている、［１］の細胞培養器具。
［３］器具の上部に注液口を有し、該注液口から注入された液体が全ての培養区画に行きわたる、［１］または［２］の細胞培養器具。
［４］らせん階段状に配置された培養区画を含む容器全体が、収納容器に収納されている、［１］〜［３］の細胞培養器具。
［５］収納容器に着脱可能な廃液回収部を有する、［１］の細胞培養器具。
［６］培養区画を傾斜させることにより、該培養区画に貯留された液体が排出される、［４］または［５］の細胞培養器具。
［７］らせん階段状に配置された培養区画が、２列で二重らせん状に配置されている、［１］〜［６］の細胞培養器具。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡便な操作で細胞培養に必要なルーチンの作業を実行可能であり、一度に大量の細胞を省スペースで培養可能な細胞培養器具が提供される。また本発明の容器の使用に当たっては、インキュベーター以外の他のシステムを必要としないため、通常のインキュベーターのみで使用可能であり、本発明の容器を使用するためのさらなるコストを必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、培養区画の一態様を表す斜視図である。図１−１は切欠状の流出口を有し、図１−２はガイドを備えた流出口を有する。
【図２】図２は、らせん階段状に配置された培養区画の一態様を表す斜視図である。
【図３】図３は、らせん階段状に配置された培養区画の一態様を表す斜視図である。
【図４】図４は、培養区画の廃液機構の一態様を表す模式図である。
【図５】図５は、二重らせん状に配置された培養区画の一態様を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
本明細書において別様に定義されない限り、本明細書で用いる全ての技術用語および科学用語は、当業者が通常理解しているものと同じ意味を有する。本明細書中で参照する全ての特許、出願および他の出版物や情報は、その全体を参照により本明細書に援用する。これらの出版物や情報の記載と本明細書の記載において矛盾が生じる場合は、本明細書の記載が優先される。
【００１４】
本発明は、らせん階段状に配置された複数の培養区画を有する細胞培養器具に関する。
本発明において「培養区画」とは、１つの仕切られた培養面を意味し、典型的には１つの培養皿である。本発明においては、この培養区画が複数存在し、それぞれの培養区画はらせん階段状に配置されている。本発明の培養器具は、培養区画がらせん階段状に配置されていることにより、培養区画が縦に重なった通常の多段培養器具とは異なり、培養区画の上部を開放することが可能となるため、通常の多段培養器具よりも高いガス交換効率を達成できる。したがって省スペースと高い細胞生存効率とを両立することができる。
【００１５】
培養区画の形状は、細胞、好ましくは接着細胞が培養できる形状であればいかなる形状であってもよい。したがって典型的には、平面上の培養面および該培養面の周囲に立設される側壁を有している。すなわち培養面を底面とした箱状の形状をしており、内部に液体を貯蔵することができる構造となっている。
培養面の形状は、平面であればいかなる形状であってもよいが、好ましくは四角形（台形を含む）または扇形（扇形の一部を含む）である。
【００１６】
培養区画は、らせん階段状に配置することができればいかなる態様で保持されてもよい。培養区画を保持する態様としては、これに限定するものではないが、例えば、らせんの中心に円柱状の構造体を配置し、該構造体に接続する方法などが挙げられる。
【００１７】
本発明の一態様において、側壁には液体を流出可能な流出口が設けられている。流出口の形状は、培養区画に液体を導入した際に、培養区画にある程度液体が貯留するものの、該区画が完全に液体で満たされる前に液体が流出するような形状であればいかなる形状であってもよく、例えば側壁の一部が切欠を有している、側壁に穴が開いているなどの形状が挙げられる。また、液体が流出しやすいように、流出口にはガイドが設けられてもよい。
【００１８】
流出口は、好ましくは隣接する下段の培養区画側の側面に存在する。これにより、上段の培養区画に液体が導入された際、ある程度液体が貯留した時点で上段の培養区画から液体が流出し、下段の培養区画に液体が導入されることになる。
かかる態様においては、培養区画がらせん階段状に配置されていることにより、最上部の培養区画に液体を導入すると、次々と下段の培養区画に液体が導入され、最終的には全培養区画へと液体が行きわたることになる。
【００１９】
好ましい一態様において、細胞培養器具の上部には注液口が設けられている。注液口の形状は、注入された液体が最上段の培養区画に導入されるような形状であればいかなる形状であってもよい。これにより、注入口から液体を注入するだけで全ての培養区画を液体で満たすことができる。したがって、細胞懸濁液や培地を簡便な操作で培養区画全体に万遍なく行きわたらせることが可能となる。かかる注液口の例としては、これに限定するものではないが、らせんの中心に存在する円柱構造体の上部に存在する。
【００２０】
本発明の細胞培養器具は、全体が開放されていてもよいが、一態様において培養器具全体が収納容器に収納されている。これにより、例えば容器を収納容器ごと傾斜したとしても培養区画に貯留した液体が収納容器の外部に漏出することがない。好ましい一態様において、本発明の培養器具は、収納容器内に固定される。
かかる態様においては、注液口は収納容器に存在する開口部に連結してもよいし、注液口のみが収納容器の外部に露出してもよい。
【００２１】
本発明の好ましい一態様において、収納容器には廃液回収部が存在する。廃液回収部は好ましくは着脱可能である。廃液回収部は収納容器のどこに存在してもよいが、操作の簡便さの観点から、好ましくは収納容器の下部に存在する。培地交換の際などには、例えば本発明の細胞培養器具を収納容器ごと傾斜させることによって培養区画に存在する廃液を排出し、傾斜を元に戻すことにより培養区画に存在した液体が廃液回収部に回収される。そこで廃液回収部を取り外すことにより廃液が回収できる。その後注液口より新鮮な培地を注入することにより培地交換を簡便に実行できる。
【００２２】
本発明の一態様において、器具全体ではなく培養区画のみが一斉に傾斜することにより、貯留された液体の排出が行われる。このような機構としては、当該技術分野において知られた任意の機構を採用することができる。
【００２３】
本発明の培養区画は、複数列の多重らせん状に配置されてよい。多重らせん状に配置されることにより、培養面積を増加させることができる。しかしながら列数を増やしすぎるとガス交換効率が低下する。したがって好ましくは、２列の二重らせん状、または３列の三重らせん状に配置される。より好ましくは２列の二重らせん状に配置される。
【００２４】
以下において本発明の具体的態様を例に挙げてさらに本願発明を詳細に説明する。以下に例示する具体的態様は本願発明の好適な態様ではあるが、かかる態様に限定解釈されるものではない。
【００２５】
図１は培養区画の一態様を表す斜視図である。図１−１は培養区画１０の全体を表し、１０１は培養面、１０２は側壁、１０３は流出口を表す。この態様においては、培養面は台形に近い形状となっているが、長方形であってもよい。流出口１０３は切欠状の流出口となっている。図１−２は図１−１とは流出口の形状が異なり、流出口１０３にはガイド１０４が設けられている。
【００２６】
図２は、らせん階段状に配置された培養区画の一態様を表す。本態様において、培養区画２０に対して培養区画２１が下段に隣接する培養区画に該当し、培養区画２１に対して培養区画２２が下段に隣接する培養区画に該当する。したがって流出口２０３は培養区画２１側の側壁に設けられており、流出口２１３は培養区画２２側の側壁に設けられている。そのため培養区画２０に導入された液体は流出口２０３から流出して培養区画２１に流入する。
本態様の「らせん階段状の配置」においては、培養区画２１は培養区画２０とｘｙ平面上では重複するが、ｚ軸方向には重複しない。
【００２７】
図３は、別の態様におけるらせん階段状に配置された培養区画の一態様を表す。本態様においては培養区画１０に対して培養区画１１が下段に隣接する培養区画に該当し、培養区画１１に対して培養区画１２が下段に隣接する培養区画に該当する。したがって流出口１０３は培養区画１１側の側壁に設けられており、流出口１１３は培養区画１２側の側壁に設けられている。そのため培養区画１０に導入された液体は流出口１０３から流出して培養区画１１に流入する。
本態様の「らせん階段状の配置」においては、培養区画１１は培養区画１０とｘｙ平面上で重複しない。この態様においては、流出口１０３から流出した液体が培養区画１１に流入するために、培養区画１１は流出口１０３よりも低い位置に配置される。
【００２８】
図４は、培養区画を傾けて廃液する場合の一態様を表した模式図である。この態様においては、培養区画は中心の支持柱に図４Ａのように固定軸で固定されており、軸を中心に回転可能である。図４Ｂは外側から支持柱方向に培養区画を見ている図であり、細胞培養時は培養区画が回転しないようにストッパー１により固定されている。廃液する際にはこのストッパー１をひねることにより培養区画が回転可能になる。そこで軸１を押し込むことにより培養区画が回転することにより廃液する。さらに培養区画が回転しすぎると元に戻りにくくなるため、ある程度回転したところで止まるようにストッパー２を設けてもよい。また、軸１を戻すだけで培養区画が元に戻るように、培養区画の固定軸を、回転した場合に復原力を発揮するように、例えばねじバネなどを備えたりゴム製としてもよい。
【００２９】
図５は、二重らせん状に培養区画が配置された態様を表す模式図である。かかる態様においては、培養区画１０から始まるらせんと培養区画３０から始まるらせんとが二重らせん状に配置されている。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の培養器具は、省スペースと細胞の生育効率とを両立する細胞培養器具であり、また、簡便な操作で培地交換などのルーチン作業の実行を可能とするものである。
【符号の説明】
【００３１】
１０  培養区画
１１  培養区画
１２  培養区画
１０１  培養面
１０２  側壁
１０３  流出口
１０４  ガイド
１１３  流出口
１２３  流出口
２０  培養区画
２１  培養区画
２２  培養区画
２０３  流出口
２１３  流出口
２２３  流出口
３０  培養区画
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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