(57)【要約】【課題】ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞等の未分化細胞を効率良く凝集させ、かつ、未分化状態を保持しながら細胞を増殖させて、均一なサイズのスフェロイド（細胞塊）を形成可能な細胞培養担体を提供する。【解決手段】細胞培養担体は、上面に複数のウェルを有し、平均細孔径が０．０５μｍ以上１０μｍ以下である細孔を有し、気孔率が２５％以上５０％以下の多孔体からなる第１の基体を備え、ウェル最底部から基体下面までの厚さが、５０μｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に複数のウェルを有し、平均細孔径が０．０５μｍ以上１０μｍ以下である気孔を有し、気孔率が２５％以上５０％以下の多孔体からなる第１の基体を備え、
前記第１の基体のウェル最底部から基体下面までの厚さが、５０μｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴する細胞培養担体。
【請求項２】
上面に複数のウェルを有し、ウェルの最底部から基体下面までの厚さが、０μｍ超え４５μｍ以下であり、平均細孔径が０．０５μｍ以上１０μｍ以下である気孔を有し、気孔率が２５％以上５０％以下の多孔体からなる第１の基体と、
平均気孔径が５０μｍ以上２００μｍ以下で、かつ連通部の平均気孔径が２０μｍ以上１００μｍ以下である連通孔と、平均細孔径が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下である骨格部とを含む第２の基体とを備え、
前記第２の基体の上面に、前記第１の基体が積層されていることを特徴とする細胞培養担体。
【請求項３】
前記ウェルの径が１０μｍ以上１０００μｍ以下、深さが１０μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項に２記載の細胞培養担体。
【請求項４】
前記第１の基体及び第２の基体が、ジルコニア、イットリア、チタニア、アルミナ、アルミナ−シリカ、シリカ、ハイドロキシアパタイト及びβ‐リン酸三カルシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種のセラミックスで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の細胞培養担体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の細胞培養担体を用いる細胞培養モジュールであって、
前記細胞培養担体の裏面側に吸引部または／および表面側に加圧部を備えることを特徴とする細胞培養モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、胚性幹細胞（ＥＳ細胞）、人工多能性幹細胞（ｉＰＳ細胞）や体性幹細胞等の未分化な細胞の培養に好適な培養担体および培養モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒト骨髄液からの幹細胞の分離、目的とする組織細胞への分化・誘導、三次元培養技術、足場材料の開発等の進歩に伴い、細胞培養によって幹細胞から皮膚、骨、軟骨、血管、心臓弁、靭帯等の組織を作製することが可能となり、一部では、既に臨床応用が開始されている。
【０００３】
一方、ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞に代表される未分化細胞は、他のすべての組織細胞に分化することができる全能性を有する細胞であることから、再生医療への応用が期待されている細胞である。このため、未分化細胞から組織細胞への分化誘導法の研究が盛んに進められている。
前記ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞を再生医療の目的で使用するためには、これらの細胞を大量に増殖させる技術が必要である。
【０００４】
従来、上記のようなＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞等に代表される未分化な細胞を増殖または維持するための一般的な培養担体としては、プラスチックシャーレ上に、コラーゲン、ゼラチン、ラミニン、マトリゲル等の生体内成分をコーティングしたものに、マウス由来やヒト組織由来の支持細胞を増殖させたものが用いられている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、表面が多孔体からなる複数の凹部（ウェル）が、基体表面にマトリックス状に配列されている細胞培養担体が開示されている。この特許文献１に示された細胞培養担体の構造の模式図を図７に示す。
この細胞培養担体３０は、表面が多孔体からなる複数の凹部（ウェル）３１が、基体表面にマトリックス状に配列されているものである。このような形状の細胞培養担体３０を用いることにより、基体表面に形成された凹部（ウェル）内３１のみで細胞を増殖させることが可能となり、ＥＳ細胞等の未分化細胞スフェロイドのサイズ制御を行うことができる。
【０００６】
また、前記凹部３１の表面を多孔体により構成することにより、培養細胞が細胞培養担体３０の凹部３１内へ適度に接着し、かつ、剥離しやすくなる。
このため、培養細胞を回収する際、特に、ヒトｉＰＳ細胞等において好ましくない、長時間の酵素処理を要することなく、培養細胞の該培養担体に対する付着および剥離を、より効率的に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３０６９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記特許文献１に示された細胞培養担体にあっては、上記したように、ＥＳ細胞等の未分化細胞スフェロイドのサイズ制御が可能となり、培養細胞の該培養担体に対する付着および剥離を、より効率的に行うことができる。
しかしながら、図７に示すように細胞培養担体３０表面３０ａに播種された未分化細胞は、自然沈降によって複数の凹部（ウェル）３１以外の細胞培養担体表面３０ａに播種される。その状態を図８に示す。尚、図８中、斜線部分は未分化細胞が播種された領域を示している。
【０００９】
このように播種された細胞は、凹部（ウェル）３１内にだけでなく、複数の凹部（ウェル）３１以外の細胞培養担体表面３０ａにも存在する。
この細胞培養担体表面３０ａに付着した未分化細胞は細胞塊を形成できない細胞は死滅し、細胞塊を形成した細胞は不均一な細胞塊となるため、ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞等の未分化細胞を効率的に培養することができないという技術的課題があった。
【００１０】
本願発明者は、上記技術的課題を解決するために、ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞等の未分化細胞を細胞培養担体表面に播種する際、細胞培養担体の裏面側から吸引または／および表面側から加圧し、複数の凹部以外に播種された未分化細胞を凹部（ウェル）内へ導くことを前提に、細胞培養担体に改良を加え、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明は、ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞等の未分化細胞を効率良く凝集させ、かつ、未分化状態を保持しながら細胞を増殖させて、均一なサイズのスフェロイド（細胞塊）を形成することができる細胞培養担体および細胞培養モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかる細胞培養担体は、上面に複数のウェルを有し、平均細孔径が０．０５μｍ以上１０μｍ以下である細孔を有し、気孔率が２５％以上５０％以下の多孔体からなる第１の基体を備え、前記第１の基体のウェル最底部から基体下面までの厚さが、５０μｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００１３】
本発明にかかる細胞培養担体は、前記した特定の細孔径及び気孔率を有する多孔体からなる第１の基体を備えているため、細胞培養担体に細胞を播種した後、細胞培養担体の裏面側から吸引または／および表面側から加圧を行うことができる。
しかも、前記第１の基体のウェル最底部から基体下面までの厚さが、５０μｍ以上１０ｍｍ以下に構成されているため、細胞培養担体の裏面側から吸引または／および表面側から加圧した際、前記第１の基体表面と、ウェル最底部との間に圧力損失の差が生じる。
【００１４】
この圧力損失の差によって、第１の基体表面上の細胞をウェル内に捕集することができ、またウェル内の細胞は、よりウェルの最底面部に集めることができ、均一なサイズの細胞を簡便に培養することができる。
尚、細胞培養担体の裏面側から圧力を加えることにより、吸引の場合と同様に、前記第１の基体表面とウェル最底部との間に圧力損失の差が生じ、培養細胞塊を細胞培養担体から容易に剥離することができ、均一なサイズの培養細胞を簡便に得ることができる。
【００１５】
このように、本発明にかかる細胞培養担体を用いることにより、それぞれのウェルの最底面部に均一に細胞を集めることができ、未分化の状態を保持したまま、細胞塊を形成することができ、均一なサイズの細胞塊を未分化な状態を保持したまま、大量かつ効率的に培養することができる。
【００１６】
また、上記目的を達成するためになされた本発明にかかる細胞培養担体は、上面に複数のウェルを有し、ウェルの最底部から基体下面までの厚さが、０μｍ超え４５μｍ以下であり、平均細孔径が０．０５μｍ以上１０μｍ以下である気孔を有し、気孔率が２５％以上５０％以下の多孔体からなる第１の基体と、平均気孔径が５０μｍ以上２００μｍ以下で、かつ連通部の平均気孔径が２０μｍ以上１００μｍ以下である連通孔と、平均細孔径が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下である骨格部とを含む第２の基体とを備え、前記第２の基体の上面に、前記第１の基体が積層されていることを特徴としている。
このように、機械的強度が弱い第１の基体の裏面（下面）に、第２の基体を設けることにより、第１の基体の破損を防止しつつ、第１の基体のウェル内に効率よく細胞を吸引することができる。
【００１７】
ここで、前記ウェルの径が１０μｍ以上１０００μｍ以下、深さが１０μｍ以上１０００μｍ以下であることが望ましい。
通常、ＥＳ細胞塊やｉＰＳ細胞塊などの幹細胞塊は、ある一定のサイズ以上になると、未分化状態を失うため、未分化状態を保持する観点から、ウェルは上記範囲内のサイズであることが好ましい。
【００１８】
更に、前記第１の基体及び第２の基体が、ジルコニア、イットリア、チタニア、アルミナ、アルミナ−シリカ、シリカ、ハイドロキシアパタイト及びβ‐リン酸三カルシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種のセラミックスで構成されていることが望ましい。
これらのセラミックスは、生体安定性が高いため、好適に用いられる。尚、前記第１の基体及び第２の基体が、同一の材料で構成されているのが好ましい。
また、上記細胞培養担体を用いる細胞培養モジュールであって、前記細胞培養担体の裏面側に吸引部または／および表面側に加圧部を備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞等の未分化細胞を効率良く凝集させ、かつ、未分化状態を保持しながら細胞を増殖させて、均一なサイズのスフェロイド（細胞塊）を形成可能な細胞培養担体および細胞培養モジュールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の細胞培養担体の第１の実施形態を示す概念図（斜視図）である。
【図２】図２は、図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】図３は、本発明の細胞培養担体の第２の実施形態を示す概念図（斜視図）である。
【図４】図４は、図３のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図５】図５は、第２の実施形態の第２の基板の概念図（斜視図）である。
【図６】図６は、本発明にかかる細胞培養モジュールを示す概略構成図である。
【図７】図７は、従来の細胞培養担体を示す概念図（斜視図）である。
【図８】図８は、従来の細胞培養担体に未分化細胞を播種した状態を示す概念図（断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明にかかる細胞培養担体の第１の実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。
この第１の実施形態の細胞培養担体１は、上面に複数のウェル３を有し、平均細孔径が０．０５μｍ以上１０μｍ以下である細孔ｃを有し、気孔率が２５％以上５０％以下の多孔体からなる基体２（第１の基体）から構成されている。前記基体２（第１の基体）は、セラミックス多孔質焼成体で形成されている。尚、図１に示すように、セラミックス粒子Ｓの間に特定径の細孔ｃが形成され、特定の気孔率に形成されている。
【００２２】
また、前記基体２（第１の基体）のウェル最底部３ａから基体下面２ｂまでの厚さｔ２が、５０μｍ以上１０ｍｍ以下に形成されている。
【００２３】
このように、前記基体２（第１の基体）が、細胞培養担体１が特定の細孔径及び気孔率を有する多孔体から構成されているため、細胞培養担体１に未分化細胞を播種の際、細胞培養担体１（基体２）の裏面側から吸引を行うことができる。
しかも、前記第１の基体２のウェル最底部３ａから基体下面２ｂまでの厚さｔ２が、５０μｍ以上１０ｍｍ以下に構成されているため、細胞培養担体１（基体２）の裏面側から吸引した際、前記基体２の表面２ａと、ウェル３の最底部３ａとの間に圧力損失の差が生じる。
即ち、ウェル最底部３ａには大きな負圧が生じ、基体表面２ａには小さな負圧が生じる（あるいは負圧が生じない）ため、基体表面２ａ上の未分化細胞をウェル内に捕集することができ、またウェル３内の未分化細胞は、よりウェル３の最底面部（ウェル最底部３ａ）に集めることができる。
より好ましくは、記基体２（第１の基体）のウェル最底部３ａから基体下面２ｂまでの厚さｔ２が、５０μｍ以上５００μｍ以下に形成されるのが良い。
【００２４】
ここで、平均細孔径が０．０５μｍ以上１０μｍ以下である細孔を有し、気孔率が２５％以上５０％以下の多孔体からなる基体２（第１の基体）としたのは、基体２の厚さ方向において、小さな長さ寸法で、より大きな圧力損失差を生じさせるためである。
また、前記特定の平均細孔径とすることにより、細胞培養担体１のウェル３内に培養細胞が適度に接着することができ、かつ、より容易に剥離することができる。
【００２５】
具体的には、平均細孔径が１０μｍを超えると、圧力損失が低く、細胞を均等に吸引できないため、好ましくなく、０．０５μｍ未満である場合には、圧力損失が大きくなり、好ましくない。
また、気孔率が５０％を超えると、強度が低いため、好ましくなく、また２５％未満である場合には、圧力損失が大きくなり、好ましくない。
より好ましくは、平均細孔径が０．０５μｍ以上５μｍ以下、気孔率が３０％以上５０％以下に形成されるのが良い。
【００２６】
また、前記ウェルの径ｄが１０μｍ以上１０００μｍ以下、深さｔ３が１０μｍ以上１０００μｍ以下に形成される。
通常、ＥＳ細胞塊、ｉＰＳ細胞塊は、ある一定のサイズ以上になると、未分化状態を失うため、未分化状態を保持する観点から、前記ウェル３は上記範囲内のサイズであることが好ましい。
より好ましくは、前記ウェルの径ｄが５０μｍ以上５００μｍ以下、深さｔ３が５０μｍ以上５００μｍ以下に形成されるのが良い。
【００２７】
また、前記ウェル３のサイズは、培養される細胞の大きさに対して２倍以上５０倍以下の径であることが好ましい。
上記のようなサイズのウェル３内で増殖した細胞塊は、サイズの均一化が図られ、また、ピペッティング等による回収が容易であり、効率的な培養を行うことができる。
尚、細胞の大きさの１倍の大きさのウェル３は、未分化状態を維持することはできるが、増殖の余地があまりなく、また、細胞は、ウェル３から突出しない方が好ましいことから、５倍以上の径であることがより好ましい。また、未分化の確実性を高めるため、２５倍以下であることがより好ましい。
【００２８】
前記ウェル３の形状は、特に限定されるものではなく、基体２の表面２ａに上記サイズでの加工が可能である限り、種々の形状とすることができる。
特に、本発明に係る細胞培養担体１から剥離した細胞塊を浮遊培養に用いる場合には、剥離性および形成する塊の形状等の観点から、底面が半球状であることが好ましい。
なお、本発明においては、ウェル３のサイズを径と深さで表現しているが、本発明でいうウェル３の径ｄは、開口面が多角形状である場合、細胞培養担体１の基体２の表面２ａのウェル３の開口面積を円に置き換えた場合の直径である。また、深さｔ３は、ウェル３の最も深い部分の深さである。
【００２９】
本発明に係る細胞培養担体１の材料としては、非金属無機材質が好ましく、特に、セラミックスが好適に用いられる。具体的な材質としては、生体安全性の高い、ジルコニア、イットリア、チタニア、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、ハイドロキシアパタイト、β−リン酸三カルシウム等が挙げられるが、これらの中でも、生体安定性が確認されている、アルミナ、ジルコニア、ハイドロキシアパタイト、β−リン酸三カルシウム、チタニアがより好ましい。特に、ジルコニアまたはアルミナが好ましい。
前記細胞培養担体１は、前記材料を用いて製作される多孔質焼成体であり、これにより培養担体に接着している細胞にも培養液を十分供給できる。
【００３０】
また、ウェル最底部３ａから基体２下面（裏面）２ｂまでの厚さｔ２が５０μｍ以上１０ｍｍ以下に形成されている。
ウェル最底部３ａから基体２の下面（裏面）２ｂまでの厚さｔ２が大きい場合には、圧力損失が大きく、ウェル最底部３ａに大きな負圧を作用させることができず、またウェル最底部３ａから基体２の下面２ｂまでの厚さｔ２が小さい場合には機械的強度が弱いため、好ましくない。
より好ましくは、ウェル最底部３ａから基体２下面（裏面）２ｂまでの厚さｔ２が５０μｍ以上５００μｍ以下に形成されているのが良い。
なお、第１の基体はウェル最底部３ａから基体２下面（裏面）２ｂまでの厚さｔ２が上記範囲であれば、基材の形状（たとえば、図１に示すような担体、また図６に示すような外周部にリング状の段差部１ａを有する、いわゆる土手付の担体など）は特に限定されるものではないが、前記基体（第１の基体）の厚さｔ１は０．１ｍｍ以上１２ｍｍ以下になされるのが好ましく、より好ましくは、０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下になされるのが良い。
【００３１】
そして、図２に示すように、このように構成された細胞培養担体１の裏面側から圧力Ｐで吸引することにより、ウェル最底面部３ａに負圧Ｐ１が作用し、ウェル側壁部３ｂには前記負圧Ｐ１よりも小さな負圧Ｐ２が作用し、更に細胞培養担体１（基体２）の表面２ａには、前記負圧Ｐ２よりも小さな負圧Ｐ３が作用する。
この圧力損失の差によって生じる負圧差により、基体表面２ａ上の細胞をウェル３内に集めることができ、またウェル３内の細胞はよりウェル３の最底面部３ａの中心部に集めることができ、均一なサイズの細胞を簡便に培養することができる。
【００３２】
本発明にかかる細胞培養担体１を用いることにより、それぞれのウェル３の最底面部３ａに均一に未分化細胞を集めることができ、未分化の状態を保持したまま、細胞塊を形成することができ、均一なサイズの細胞塊を未分化な状態を保持したまま、大量かつ効率的に培養することができる。
尚、細胞培養担体１（基体２）の裏面側から正の圧力を加える（加圧する）ことにより、吸引の場合と同様に、前記基体２の表面２ａと、ウェル最底部３ａとの間に圧力損失の差が生じ、培養細胞塊を細胞培養担体１から容易に剥離させることもできる。
【００３３】
次に、本発明にかかる細胞培養担体の第２の実施形態を、図３及び図４に基づいて説明する。
第２の実施形態は、基体（第１の基体）１２の裏面１２ｂに第２の基体１１を積層した点に特徴がある。
具体的には、基体（第１の基体）１２が、例えば、第１の実施形態の第１の基体２のように、上面に複数のウェルを有し、平均細孔径が０．０５μｍ以上１０μｍ以下である気孔を有し、気孔率が２５％以上５０％以下の多孔体から形成され、ウェル最底部から基体下面までの厚さが０μｍを超え４５μｍ以下に形成され、機械的強度が弱い場合に、第２の基体１１を積層する点に特徴がある。
この第２の基体１１は、前記第１の基体１２の機械的強度を増加させる以外に、第２の基体１１の裏面から吸引した際、前記第１の基体１２の裏面１２ｂをより均一に吸引するために、前記第１の基体１２の裏面（下面）１２ｂに設けられている。
【００３４】
この第２の基体１１は、第１の基体２と同様に、ジルコニア、イットリア、チタニア、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、ハイドロキシアパタイト及びβ‐リン酸三カルシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種のセラミックスで構成されている。そして、前記したように、第２の基体１１の上面に、第１の基体１２が積層されている。
前記第１の基体１２及び第２の基体１１はセラミックス多孔質焼成体であり、同一の材料で構成されているのが好ましい。これにより前記基体（第１の基体）１２と第２の基体１１を効率良く、強固に焼結させることができる。
【００３５】
前記第２の基体１１は、図５に示すように、気孔部２１ａの平均気孔径が５０μｍ以上２００μｍ以下で、かつ連通部２１ｂの平均孔径が２０μｍ以上１００μｍ以下である連通孔２１Ａと、平均細孔径が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下である骨格部２１Ｂとを備えている。
即ち、第２の基体１１は、球状の多数の気孔２１ａの隣接するもの同士が連通孔２１ｂを介して連通する三次元網目状の骨格構造を有している。
【００３６】
具体的には、水銀ポロシメーターを用いて測定（ＪＩＳ  Ｒ１６３４  １９９８に基づく）した気孔２１ａの平均気孔径が５０μｍ以上２００μｍ以下であって、前記気孔２１ａが２０μｍ以上１００μｍ以下（ＳＥＭ観察に基づく）の連通孔２１ｂで連通する三次元網目状の骨格構造を有している。
【００３７】
ここで、前記気孔２１ａの平均気孔径が５０μｍ未満の場合には、圧力損失が高くなり、吸引、加圧効果が得られなくなり、好ましくない。また前記気孔２１ａの平均気孔径が２００μｍを超える場合には、機械的強度が弱くなり、補強効果が十分得られないため、好ましくない。
また、前記連通孔２１ｂの平均気孔径が２０μｍ未満の場合には、圧力損失が高くなり、吸引、加圧効果が得られなくなり、好ましくない。また、前記連通孔２１ｂの平均気孔径が１００μｍを超える場合には、機械的強度が弱くなり、補強効果が十分得られないため、好ましくない。
【００３８】
骨格部２１Ｂにおける細孔ｃの平均細孔径が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。
骨格部２１Ｂにおける細孔ｃの平均細孔径が０．０５μｍ未満の場合は、強度が強くなり、所望の形状に加工する際に加工効率が悪くなり、１μｍを超える場合は、より大きな粒子の原料が必要となり、第２基体を作製することが難しくなる。
【００３９】
更に、この第２の基体１１の気孔率（サンプルを特定体積に機械加工し、この重量を測定することで、前記体積、重量及び密度より算出）は６０％以上８５％以下に形成されていることが好ましい。この第２の基体１１の気孔率が６０％以上８５％以下であることにより、吸引・加圧効果を損なうことなく、第１の基体に対し補強効果を有することができる。
【００４０】
このように形成されたこの第２の基体１１は、図３、図４に示すように、板厚ｔ１４が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下に形成するのが好ましい。板厚ｔを１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることにより、吸引・加圧効果を損なうことなく、第１基材に対し補強効果を有することができる。
【００４１】
そして、この第２の基体１１の上面（表面）１１ａに第１の基体１２を積層することにより、細胞培養担体１０が構成される。この積層とは、単に第１の基体と第２の基体を重ねるだけでもよく、接着等で一体にしてもよい。なお、接着等で一体にする場合は、公知の方法により行うことができるが、例えば、第１の基材と同一の原料粒子を第１の基体１２の裏面１２ｂに塗布後、第２の基体の上面２１ａに積層し、加圧焼結することにより得ることができる。
このように構成された細胞培養担体１０の裏面側（第２の基体１１の裏面１１ｂ側）から、図４に示すように、圧力Ｐで吸引することにより、ウェル最底面部１３ａに負圧Ｐ４が作用し、ウェル側壁部１３ｂには前記負圧Ｐ４よりも小さな負圧Ｐ５が作用し、更に細胞培養担体１０の表面（第１の基体１２の表面１２ａ）には、前記負圧Ｐ５よりも小さな負圧Ｐ６が作用する。
この圧力損失の差によって生じる負圧差により、第１の基体１２表面１２ａ上の細胞をウェル１３内に集めることができ、またウェル１３内の細胞はよりウェル１３の最底面部１３ａに集めることができ、均一なサイズの細胞を簡便に培養することができる。
【００４２】
この第２の実施形態にかかる細胞培養担体１０を用いることにより、それぞれのウェル１３の最底面部１３ａに均一に細胞を集めることができ、未分化の状態を保持したまま、細胞塊を形成することができ、均一なサイズの細胞塊を未分化な状態を保持したまま、大量かつ効率的に培養することができる。
尚、第１の実施形態と同様に、細胞培養担体１０の裏面側（第２の基体１１の裏面側１１ｂ）から正の圧力を加える（加圧する）ことにより、吸引の場合と同様に、前記第１の基体１２の表面１２ａと、ウェル最底部１３ａとの間に圧力損失の差が生じ、培養細胞塊を培養担体から容易に剥離させることもできる。
【００４３】
次に、本発明にかかる細胞培養モジュールについて、図６に基づいて説明する。
図６に示すように、細胞培養モジュール２０は、前記細胞培養担体１，１０を保持、収容する容器本体２１と、容器本体２１内へ培養液を供給する第１の培養液水圧供給部２２と、容器本体２１内に培養液を供給する第２の培養液水圧供給部２３と、培養された細胞を回収する大気開放された細胞回収部２４とを備えている。
また、細胞培養モジュール２０は、前記細胞培養担体１，１０の表面側を加圧する加圧ポンプ２５（加圧部）及び加圧制御部２６と、前記細胞培養担体１，１０の裏面側を減圧する真空ポンプ２７（吸引部）及び圧力制御部２８を備えている。
更に、細胞培養モジュール２０は、容器２１内に培養液を供給する第１の液量制御部２９及び第１の水圧（液圧）制御部３０と、容器２１内に培養液を供給する第２の液量制御部３１及び第２の水圧（液圧）制御部３２と、容器２１から細胞回収部２４への培養液の排出量を制御する排出量制御部３３を備えている。
また、容器２１からの培養液を排出する、大気開放された培養液排出部３４と、前記培養液の排出量を制御する培養液排出量制御部３５を備えている。
【００４４】
このような細胞培養モジュール２０を用いた細胞培養方法にあっては、容器２１内に細胞培養担体１，１０を収容した後、前記細胞培養担体１，１０に、例えば、ｉＰＳ細胞を含む懸濁液を播種し、細胞培養担体の裏面側から真空ポンプ２７を用いて吸引する。あるいはまた、播種後、細胞培養担体１，１０の表面側から加圧ポンプ２５を用いて加圧する。
このように、播種後、細胞培養担体１，１０の裏面側から吸引または／および表面側から加圧することにより、細胞培養担体１，１０の圧力損失の差が生じ、その圧力差により、細胞培養担体１，１０の表面上の細胞をウェル内に集めることができ、またウェル内の細胞はよりウェルの最底面部３ａに集めることができる。
【００４５】
次に、前記加圧制御部２６を「閉」状態、圧力制御部２８を「閉」状態、第２の培養液水圧供給部２３の供給量制御部３１を「閉」状態、細胞回収部２４の排出量制御部３３を「閉」状態とし、培養液水圧供給部２２の供給量制御部２９を「開」状態とし、培養液排出量制御部３５を「開」状態とする。
更に、供給圧制御部３０から供給圧を与え、容器２１に培養液が満たされるまで培養液を供給する。この際、第２の培養液水圧供給部２３においても同様に供給量制御部３１及び供給圧制御部３２を制御して培養液を供給してもよい。または、第２の培養液水圧供給部２３のみで培養液を供給してもよい。
容器２１内に培養液が満たされた時点で供給圧制御部２２からの供給圧を止めて、供給量制御部２９を「閉」状態として、培養液水圧供給部３０における培養液の供給を停止する。この際、同様に、培養液排出量制御部３５も「閉」状態とする。
【００４６】
次に、第２の培養液水圧供給部２３の供給量制御部３１を「開」状態とし、供給圧制御部３２からの供給圧を調整し、細胞培養担体１，１０の表面側に一定の速度で培養液を供給しながら細胞を連続培養する。このとき、大気開放された培養液排出部３４の培養液排出量制御部３５は「開」状態とし、培養液を排出することにより細胞には新しい培養液が供給される。
細胞培養後、供給圧制御部３２からの供給圧を止めて、供給量制御部３１を「閉」状態とし、培養液の供給を停止し、培養液排出量制御部３５も「閉」状態とする。
【００４７】
その後、細胞回収部２４の排出量制御部３３を「開」状態として容器２１内の培養液の排出を開始すると共に、培養液水圧供給部２２の供給量制御部２９を「開」状態とし、更に、供給圧制御部３０から供給圧を与えて容器２１内に新たに培養液の供給を開始する。
この操作により、細胞培養担体１，１０の裏面側に、第１の培養液水圧供給部２２から液圧が供給される。この液圧により、ウェル内で培養された細胞はウェルの表面から剥離し、剥離した細胞は容器内２１内の培養液内に浮遊し、そのまま、培養液と共に、細胞回収部２４に回収される。
【００４８】
以上説明したように、本発明にかかる細胞培養モジュールにあっては、細胞の播種時に細胞培養担体の裏面側に吸引部または／および表面側に加圧部を備えることにより、細胞培養担体の表面側と裏面側に圧力損失の差が生じ、その圧力差により、細胞培養担体表面上の細胞をウェル内に集めることができる。
また、培養液に供給圧を与え、細胞を培養するため、圧力に強い細胞を培養することができる。更には、培養後、胞培養担体の裏面側に液力を加えることによって、培養された細胞を、細胞培養担体から剥離できるため、トリプシン処理等の酵素処理を行う必要がないというメリットがある。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は、下記実施例により限定解釈されるものではない。
第１の基体を下記製造方法により製作した。
【００５０】
〈第１の基体の作製および細胞培養担体の評価〉
（実施例１）
原料として平均粒径５００ｎｍのアルミナ粉末（住友化学社製、ＡＫＰ−２０）２００ｇと、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム（東亜合成社製、アロンＡ−３０ＳＬ）４ｇ及びエポキシ樹脂（ナガセケムテックス社製、デナコールＥＸ−６１４Ｂ）７ｇを、分散溶媒として純水５０ｇを、ボールミルで１５時間撹拌混合して原料スラリーを調製した。
さらにゲル化剤として３，３’−ジアミノジプロピルアミン（東京化成工業社製）２ｇを加えて、型に流し込み、アルミナ成形体を得た。この成形体を、１１００℃で２時間焼成して、アルミナセラミックス焼結体を得た。この得られた焼結体に、所定のウェルを多数形成し、第１の基体とした。
この基体の厚さを、０．５ｍｍ、またウェル最底部から基体下面までの厚さを、２００μｍとした。また、前記ウェルの直径を３００μｍ、深さを３００μｍとした。この基体の平均細孔径は、０．１８μｍ、気孔率は４０％であった。
この基体にヒトｉＰＳ細胞５×１０５個をＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline；リン酸緩衝生理食塩水）１ｍｌに懸濁させた懸濁液（５×１０５個／ｍｌ）を播種し、基体の下方より真空ポンプを用いて−９９ｋＰａで吸引した後、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）染色を行い、基体上面、凹部における細胞の付着状況についてデジタルマイクロスコープを用いて観察した。その結果、表１に示すように、播種した細胞の９０％が担体のウェル内に付着していることが確認された。
【００５１】
（実施例２）
原料として平均粒径１００ｎｍのアルミナ粉末（大明化学社製、ＴＭ‐ＤＡＲ）１８０ｇと、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム（東亜合成社製、アロンＡ−３０ＳＬ）４ｇ及びエポキシ樹脂（ナガセケムテックス社製、デナコールＥＸ−６１４Ｂ）７ｇを、分散溶媒として純水５０ｇを、ボールミルで１５時間撹拌混合して原料スラリーを調製した。
さらにゲル化剤として３，３’−ジアミノジプロピルアミン（東京化成工業社製）２ｇを加えて、型に流し込み、アルミナ成形体を得た。
この成形体を、１２００℃で２時間焼成して、アルミナセラミックス焼結体を得た。この得られた焼結体に、所定のウェルが多数形成され、第１の基体とした。
この基体の厚さを、０．３５ｍｍ、またウェル最底部から基体下面までの厚さを、５０μｍとした。また、前記ウェルの直径を３００μｍ、深さを３００μｍとした。この基体の平均細孔径は、０．０５μｍ、気孔率は３０％であった。
この基体に実施例１と同様にヒトｉＰＳ細胞５×１０５個をＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline；リン酸緩衝生理食塩水）１ｍｌに懸濁させた懸濁液（５×１０５個／ｍｌ）を播種し、基体の下方より真空ポンプを用いて−９９ｋＰａで吸引した後、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）染色を行い、基体上面、凹部における細胞の付着状況についてデジタルマイクロスコープを用いて観察した。その結果、表１に示すように、播種した細胞の７５％が担体のウェル内に付着していることが確認された。
【００５２】
（比較例１）
原料として平均粒径１００ｎｍのアルミナ粉末（大明化学社製、ＴＭ‐ＤＡＲ）１８０ｇと、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム（東亜合成社製、アロンＡ−３０ＳＬ）４ｇ及びエポキシ樹脂（ナガセケムテックス社製、デナコールＥＸ−６１４Ｂ）７ｇを、分散溶媒として純水５０ｇを、ボールミルで１５時間撹拌混合して原料スラリーを調製した。
さらにゲル化剤として３，３’−ジアミノジプロピルアミン（東京化成工業社製）２ｇを加えて、型に流し込み、アルミナ成形体を得た。
この成形体を、１３００℃で２時間焼成して、アルミナセラミックス焼結体を得た。この得られた焼結体に、所定のウェルが多数形成され、第１の基体とした。
この基体の厚さを、０．５ｍｍ、またウェル最底部から基体下面までの厚さを、２００μｍとした。また、前記ウェルの直径を３００μｍ、深さを３００μｍとした。
この基体の平均細孔径は、０．０４μｍ、気孔率は３０％であった。
この基体に実施例１と同様にヒトｉＰＳ細胞５×１０５個をＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline；リン酸緩衝生理食塩水）１ｍｌに懸濁させた懸濁液（５×１０５個／ｍｌ）を播種し、基体の下方より真空ポンプを用いて−９９ｋＰａで吸引した後、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）染色を行い、基体上面、凹部における細胞の付着状況についてデジタルマイクロスコープを用いて観察した。その結果、表１に示すように、播種した細胞の５０％しか担体のウェル内に付着していなかった。これは圧力損失が高くなったため十分に吸引されなかったと考えられる。
【００５３】
焼成温度や焼成時間によって、細孔径および気孔率を変化させ、それ以外については実施例１と同様の工程により、表１に示すような実施例３〜５、比較例２〜４の基体を作製し、その後、ヒトｉＰＳ細胞５×１０５個をＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline；リン酸緩衝生理食塩水）１ｍｌに懸濁させた懸濁液（５×１０５個／ｍｌ）を播種し、基体の下方より真空ポンプを用いて−９９ｋＰａで吸引した後、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）染色を行い、基体上面、凹部における細胞の付着状況についてデジタルマイクロスコープを用いて観察した。その結果であるウェル内の細胞付着状況を表１に示す。尚、比較例３，４にあっては、機械的強度が弱く、基体が割れた。
【００５４】
（実施例６）
原料として電融アルミナ微粉（太平洋ランダム社製、ＬＡ８００）２００ｇと、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム（東亜合成社製、アロンＡ−３０ＳＬ）４ｇ及びエポキシ樹脂（ナガセケムテックス社製、デナコールＥＸ−６１４Ｂ）７ｇを、分散溶媒として純水５０ｇを、ボールミルで１５時間撹拌混合して原料スラリーを調製した。
さらにゲル化剤として３，３’−ジアミノジプロピルアミン（東京化成工業社製）２ｇを加えて、型に流し込み、アルミナ成形体を得た。この成形体を、大気中１８００℃で２時間焼成して、アルミナセラミックス焼結体を得た。
この得られた焼結体に、所定のウェルを多数形成し、第１の基体とした。この基体の厚さを、２．３ｍｍ、またウェル最底部から基体下面までの厚さを２ｍｍとした。また、前記ウェルの直径を３００μｍ、深さを３００μｍとした。
この基体の平均細孔径は、１０μｍ、気孔率は３０％であった。この基体にヒトｉＰＳ細胞５×１０５個をＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline；リン酸緩衝生理食塩水）１ｍｌに懸濁させた懸濁液（５×１０５個／ｍｌ）を播種し、基体の下方より真空ポンプを用いて−１０ｋＰａで吸引した後、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）染色を行い、基体上面、凹部における  細胞の付着状況についてデジタルマイクロスコープを用いて観察した。
その結果、表１に示すように、播種した細胞の６０％が担体のウェル内に付着していることが確認された。
【００５５】
（実施例７）
原料として平均粒径９μｍのアルミナ粉末（昭和電工社製、ＡＳ−５０）２００ｇと、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム（東亜合成社製、アロンＡ−３０ＳＬ）１ｇ及びエポキシ樹脂（ナガセケムテックス社製、デナコールＥＸ−６１４Ｂ）３．５ｇを、分散溶媒として純水５０ｇを、ボールミルで１５時間撹拌混合して原料スラリーを調製した。
さらにゲル化剤として３，３’−ジアミノジプロピルアミン（東京化成工業社製）１ｇを加えて、型に流し込み、アルミナ成形体を得た。この成形体を、大気中１８００℃で２時間焼成して、アルミナセラミックス焼結体を得た。
この得られた焼結体に、所定のウェルを多数形成し、第１の基体とした。この基体の厚さを、２．３ｍｍ、またウェル最底部から基体下面までの厚さを２ｍｍとした。また、前記ウェルの直径を３００μｍ、深さを３００μｍとした。
この基体の平均細孔径は、２μｍ、気孔率は２５％であった。この基体にヒトｉＰＳ細胞５×１０５個をＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline；リン酸緩衝生理食塩水）１ｍｌに懸濁させた懸濁液（５×１０５個／ｍｌ）を播種し、基体の下方より真空ポンプを用いて−１０ｋＰａで吸引した後、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）染色を行い、基体上面、凹部における  細胞の付着状況についてデジタルマイクロスコープを用いて観察した。
その結果、表１に示すように、播種した細胞の６０％が担体のウェル内に付着していることが確認された。
【００５６】
（実施例８）
原料として平均粒径９μｍのアルミナ粉末（昭和電工社製、ＡＳ−５０）２００ｇと、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム（東亜合成社製、アロンＡ−３０ＳＬ）１ｇ及びエポキシ樹脂（ナガセケムテックス社製、デナコールＥＸ−６１４Ｂ）３．５ｇを、分散溶媒として純水５０ｇを、ボールミルで１５時間撹拌混合して原料スラリーを調製した。
さらにゲル化剤として３，３’−ジアミノジプロピルアミン（東京化成工業社製）１ｇを加えて、型に流し込み、アルミナ成形体を得た。この成形体を、大気中１７００℃で２時間焼成して、アルミナセラミックス焼結体を得た。
この得られた焼結体に、所定のウェルを多数形成し、第１の基体とした。この基体の厚さを、１０．３ｍｍ、またウェル最底部から基体下面までの厚さを１０ｍｍとした。また、前記ウェルの直径を３００μｍ、深さを３００μｍとした。
この基体の平均細孔径は、２μｍ、気孔率は３５％であった。この基体にヒトｉＰＳ細胞５×１０５個をＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline；リン酸緩衝生理食塩水）１ｍｌに懸濁させた懸濁液（５×１０５個／ｍｌ）を播種し、基体の下方より真空ポンプを用いて−１０ｋＰａで吸引した後、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）染色を行い、基体上面、凹部における  細胞の付着状況についてデジタルマイクロスコープを用いて観察した。
その結果、表１に示すように、播種した細胞の６０％が担体のウェル内に付着していることが確認された。
【００５７】
（比較例５）
実施例６における焼成条件の大気雰囲気を水素雰囲気に変え、他の条件は実施例と同一条件で、アルミナセラミックス焼結体を製作した。
この得られた焼結体に、所定のウェルを多数形成し、第１の基体とした。この基体の厚さを、２．３ｍｍ、またウェル最底部から基体下面までの厚さを２ｍｍとした。また、前記ウェルの直径を３００μｍ、深さを３００μｍとした。
この基体の平均細孔径は、１１μｍ、気孔率は４０％であった。この基体にヒトｉＰＳ細胞５×１０５個をＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline；リン酸緩衝生理食塩水）１ｍｌに懸濁させた懸濁液（５×１０５個／ｍｌ）を播種し、基体の下方より真空ポンプを用いて−１０ｋＰａで吸引した後、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）染色を行い、基体上面、凹部における  細胞の付着状況についてデジタルマイクロスコープを用いて観察した。
その結果、表１に示すように、播種した細胞の５０％が担体のウェル内に付着していることが確認された。また、圧損が低すぎて、均等に吸引することができなかった。
【００５８】
（比較例６）
原料として平均粒径９μｍのアルミナ粉末（昭和電工社製、ＡＳ−５０）２００ｇと、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム（東亜合成社製、アロンＡ−３０ＳＬ）１ｇ及びエポキシ樹脂（ナガセケムテックス社製、デナコールＥＸ−６１４Ｂ）３．５ｇを、分散溶媒として純水５０ｇを、ボールミルで１５時間撹拌混合して原料スラリーを調製した。
さらにゲル化剤として３，３’−ジアミノジプロピルアミン（東京化成工業社製）１ｇを加えて、型に流し込み、アルミナ成形体を得た。この成形体を、大気中１７００℃で２時間焼成して、アルミナセラミックス焼結体を得た。
この得られた焼結体に、所定のウェルを多数形成し、第１の基体とした。この基体の厚さを、１１．３ｍｍ、またウェル最底部から基体下面までの厚さを１１ｍｍとした。また、前記ウェルの直径を３００μｍ、深さを３００μｍとした。
この基体の平均細孔径は、２μｍ、気孔率は３５％であった。この基体にヒトｉＰＳ細胞５×１０５個をＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline；リン酸緩衝生理食塩水）１ｍｌに懸濁させた懸濁液（５×１０５個／ｍｌ）を播種し、基体の下方より真空ポンプを用いて−１０ｋＰａで吸引した後、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）染色を行い、基体上面、凹部における  細胞の付着状況についてデジタルマイクロスコープを用いて観察した。
その結果、表１に示すように、播種した細胞の５０％が担体のウェル内に付着していることが確認された。また、基材が厚すぎて、均等に吸引することができなかった。
【００５９】
【表１】
2017212972.tif 000003
【００６０】
上記表１から明らかなように、上面に複数のウェルを有し、平均細孔径が０．０５μｍ以上１０μｍ以下である気孔を有し、気孔率が２５％以上５０％以下の多孔体からなる第１の基体を備え、前記第１の基体のウェル最底部から基体下面までの厚さが、５０μｍ以上１０ｍｍ以下である場合には、ウェル内に付着している細胞割合が６０％〜９０％と高く、ウェルの最底面部に均一に細胞を集めることができることが認められた。
【００６１】
〈第２の基体、細胞培養担体の作製および細胞培養担体の評価〉
（実施例９）
原料粉末としてアルミナ粉末（住友化学社製、ＡＫＰ−２０Ｃ）を２００ｇ、分散溶媒としてイオン交換水５０ｇ、架橋重合性を有する有機物質としてエポキシ樹脂（ナガセケムテックス社製、デナコールＥＸ６１４Ｂ）７ｇを用いて、それらをボールミルで５時間混合してスラリーを作製した。上記スラリーに起泡剤として、ラウリル硫酸トリエタノールアミン（花王社製、エマールＴＤ；陰イオン性界面活性剤）４ｇを添加し、機械的な撹拌により３５０ｃｍ３になるまで起泡し、泡沫状のスラリーとした。これに架橋剤として、３，３’−ジアミノジプロピルアミン（東京化成工業社製）２ｇを添加して、十分に撹拌し、型内に導入して、静置し、架橋重合により、流動性を失いハンドリング可能な程度まで強度が発現した時点で脱型した。脱型後、加湿乾燥器および乾燥器を使用して十分に乾燥し、焼結を１２００℃で行った。
このようにして得られたアルミナ焼結体の連通孔の平均気孔径は８０μｍ、連通部の平均気孔径は２０μｍであった。また、骨格部の平均細孔径は、０．１５μｍであった。
この第２の基体の上面に上述の第１の基体（比較例４）を積層させ、細胞培養担体を作製した。その後、ヒトｉＰＳ細胞５×１０５個をＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline；リン酸緩衝生理食塩水）１ｍｌに懸濁させた懸濁液（５×１０５個／ｍｌ）を播種し、基体の下方より真空ポンプを用いて−９９ｋＰａで吸引した後、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）染色を行い、基体上面、凹部における細胞の付着状況についてデジタルマイクロスコープを用いて観察した。その結果、表２に示すように、播種した細胞の９０％が担体のウェル内に付着していることが確認された。
【００６２】
（比較例７）
原料粉末としてアルミナ粉末（住友化学社製、ＡＫＰ−２０Ｃ）を２００ｇ、分散溶媒としてイオン交換水５０ｇ、架橋重合性を有する有機物質としてエポキシ樹脂（ナガセケムテックス社製、デナコールＥＸ６１４Ｂ）７ｇを用いて、それらをボールミルで５時間混合してスラリーを作製した。上記スラリーに起泡剤として、ラウリル酸トリエタノールアミン（花王社製、エマールＴＤ；陰イオン性界面活性剤）２ｇを添加し、機械的な撹拌により２００ｃｍ３になるまで起泡し、泡沫状のスラリーとした。これに架橋剤として、３，３’−ジアミノジプロピルアミン（東京化成工業社製）２ｇを添加して、十分に撹拌し、型内に導入して、静置し、架橋重合により、流動性を失いハンドリング可能な程度まで強度が発現した時点で脱型した。脱型後、加湿乾燥器および乾燥器を使用して十分に乾燥し、焼結を１２００℃で行った。
このようにして得られたアルミナ焼結体の連通孔の平均気孔径は７５μｍ、連通部の平均気孔径は５μｍであった。また、骨格部の平均細孔径は、０．１５μｍであった。
この第２の基体の上面に上述の第１の基体（比較例４）を積層させ、細胞培養担体を作製した。その後、ヒトｉＰＳ細胞５×１０５個をＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline；リン酸緩衝生理食塩水）１ｍｌに懸濁させた懸濁液（５×１０５個／ｍｌ）を播種し、基体の下方より真空ポンプを用いて−９９ｋＰａで吸引した後、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）染色を行い、基体上面、凹部における細胞の付着状況についてデジタルマイクロスコープを用いて観察した。
その結果、表２に示すように、播種した細胞の６０％が担体のウェル内に付着していることが確認された。しかしながら、ウェル内に付着している細胞数にバラツキがあった。この結果を表２に示す。
【００６３】
界面活性剤の量、撹拌時間及び撹拌時間を変化させることにより連通部の気孔径、連通孔の気孔径を変化させて、それ以外については実施例４と同様の工程により、表２に示すような連通孔、連通部、骨格部を有する第２の基体を作製し、この基体の上面に第１の基体（比較例４）を積層させて細胞培養担体を作製した（実施例１０〜１４、比較例８〜１２）。
その後、ヒトｉＰＳ細胞５×１０５個をＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline；リン酸緩衝生理食塩水）１ｍｌに懸濁させた懸濁液（５×１０５個／ｍｌ）を播種し、基体の下方より真空ポンプを用いて−９９ｋＰａで吸引した後、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）染色を行い、基体上面、凹部における細胞の付着状況についてデジタルマイクロスコープを用いて観察した。その結果を表２に示す。
【００６４】
【表２】
2017212972.tif 000004
【００６５】
第１の基体として、比較例４のように割れ（破損）が生じるような基体であっても、実施例９〜１４に示すように第２の基体の上面に積層した場合には、第１の基体の破損を防止しつつ、第１の基体のウェル内に効率よく細胞を吸引することができることが認められた。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の細胞培養担体は、ＥＳ細胞や成体幹細胞等の未分化な細胞の培養技術の発展、ひいては、生体組織の再生治療への応用に貢献し得る。
【符号の説明】
【００６７】
１      細胞培養担体
２      基体（第１の基体）
２ａ    表面
２ｂ    下面（裏面）
３      ウェル
３ａ    ウェル最底部
１０    細胞培養担体
１１    第２の基体
１１ａ  表面
１１ｂ  下面（裏面）
２１Ａ  連通孔
２１Ｂ  骨格部
２１ａ  気孔部
２１ｂ  連通部
Ｐ      （吸引）圧力
Ｐ１    ウェル最底面部の負圧
Ｐ２    ウェル側壁部の負圧
Ｐ３    第１の基体表面の負圧
ｄ      ウェル径
ｔ１    第１の基体の厚さ
ｔ２    ウェル最底面部から基板下面までの厚さ
ｔ３    ウェル厚さ
ｔ４    第２の基板の厚さ
【図１】
2017212972.tif 000005
【図２】
2017212972.tif 000006
【図３】
2017212972.tif 000007
【図４】
2017212972.tif 000008
【図５】
2017212972.tif 000009
【図６】
2017212972.tif 000010
【図７】
2017212972.tif 000011
【図８】
2017212972.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月29日(2017.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
例えば、特許文献１には、表面が多孔体からなる複数の凹部（ウェル）が、基体表面にマトリックス状に配列されている細胞培養担体が開示されている。この特許文献１に示された細胞培養担体の構造の模式図を図７に示す。
この細胞培養担体４０は、表面が多孔体からなる複数の凹部（ウェル）４１が、基体表面にマトリックス状に配列されているものである。このような形状の細胞培養担体４０を用いることにより、基体表面に形成された凹部（ウェル）内４１のみで細胞を増殖させることが可能となり、ＥＳ細胞等の未分化細胞スフェロイドのサイズ制御を行うことができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
また、前記凹部４１の表面を多孔体により構成することにより、培養細胞が細胞培養担体４０の凹部４１内へ適度に接着し、かつ、剥離しやすくなる。
このため、培養細胞を回収する際、特に、ヒトｉＰＳ細胞等において好ましくない、長時間の酵素処理を要することなく、培養細胞の該培養担体に対する付着および剥離を、より効率的に行うことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
ところで、前記特許文献１に示された細胞培養担体にあっては、上記したように、ＥＳ細胞等の未分化細胞スフェロイドのサイズ制御が可能となり、培養細胞の該培養担体に対する付着および剥離を、より効率的に行うことができる。
しかしながら、図７に示すように細胞培養担体４０の表面４０ａに播種された未分化細胞は、自然沈降によって複数の凹部（ウェル）４１以外の細胞培養担体表面４０ａに播種される。その状態を図８に示す。尚、図８中、斜線部分は未分化細胞が播種された領域を示している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
このように播種された細胞は、凹部（ウェル）４１内にだけでなく、複数の凹部（ウェル）４１以外の細胞培養担体表面４０ａにも存在する。
この細胞培養担体表面４０ａに付着した未分化細胞は細胞塊を形成できない細胞は死滅し、細胞塊を形成した細胞は不均一な細胞塊となるため、ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞等の未分化細胞を効率的に培養することができないという技術的課題があった。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この圧力損失の差によって、第１の基体表面上の細胞をウェル内に捕集することができ、またウェル内の細胞は、よりウェルの最底部に集めることができ、均一なサイズの細胞を簡便に培養することができる。
尚、細胞培養担体の裏面側から圧力を加えることにより、吸引の場合と同様に、前記第１の基体表面とウェル最底部との間に圧力損失の差が生じ、培養細胞塊を細胞培養担体から容易に剥離することができ、均一なサイズの培養細胞を簡便に得ることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
このように、本発明にかかる細胞培養担体を用いることにより、それぞれのウェルの最底部に均一に細胞を集めることができ、未分化の状態を保持したまま、細胞塊を形成することができ、均一なサイズの細胞塊を未分化な状態を保持したまま、大量かつ効率的に培養することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
そして、図２に示すように、このように構成された細胞培養担体１の裏面側から圧力Ｐで吸引することにより、ウェル最底部３ａに負圧Ｐ１が作用し、ウェル側壁部３ｂには前記負圧Ｐ１よりも小さな負圧Ｐ２が作用し、更に細胞培養担体１（基体２）の表面２ａには、前記負圧Ｐ２よりも小さな負圧Ｐ３が作用する。
この圧力損失の差によって生じる負圧差により、基体表面２ａ上の細胞をウェル３内に集めることができ、またウェル３内の細胞はよりウェル３の底面部（ウェル３の最底部３ａ）の中心部に集めることができ、均一なサイズの細胞を簡便に培養することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本発明にかかる細胞培養担体１を用いることにより、それぞれのウェル３の底面部（最底部３ａ）に均一に未分化細胞を集めることができ、未分化の状態を保持したまま、細胞塊を形成することができ、均一なサイズの細胞塊を未分化な状態を保持したまま、大量かつ効率的に培養することができる。
尚、細胞培養担体１（基体２）の裏面側から正の圧力を加える（加圧する）ことにより、吸引の場合と同様に、前記基体２の表面２ａと、ウェル最底部３ａとの間に圧力損失の差が生じ、培養細胞塊を細胞培養担体１から容易に剥離させることもできる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
前記第２の基体１１は、図５に示すように、気孔部２１ａの平均気孔径が５０μｍ以上２００μｍ以下で、かつ連通部２１ｂの平均孔径が２０μｍ以上１００μｍ以下である連通孔２１Ａと、平均細孔径が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下である骨格部２１Ｂとを備えている。
即ち、第２の基体１１は、球状の多数の気孔部２１ａの隣接するもの同士が連通部２１ｂを介して連通する三次元網目状の骨格構造を有している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
具体的には、水銀ポロシメーターを用いて測定（ＪＩＳ  Ｒ１６３４  １９９８に基づく）した気孔部２１ａの平均気孔径が５０μｍ以上２００μｍ以下であって、前記気孔部２１ａが２０μｍ以上１００μｍ以下（ＳＥＭ観察に基づく）の連通部２１ｂで連通する三次元網目状の骨格構造を有している。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
ここで、前記気孔部２１ａの平均気孔径が５０μｍ未満の場合には、圧力損失が高くなり、吸引、加圧効果が得られなくなり、好ましくない。また前記気孔部２１ａの平均気孔径が２００μｍを超える場合には、機械的強度が弱くなり、補強効果が十分得られないため、好ましくない。
また、前記連通部２１ｂの平均気孔径が２０μｍ未満の場合には、圧力損失が高くなり、吸引、加圧効果が得られなくなり、好ましくない。また、前記連通部２１ｂの平均気孔径が１００μｍを超える場合には、機械的強度が弱くなり、補強効果が十分得られないため、好ましくない。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
そして、この第２の基体１１の上面（表面）１１ａに第１の基体１２を積層することにより、細胞培養担体１０が構成される。この積層とは、単に第１の基体と第２の基体を重ねるだけでもよく、接着等で一体にしてもよい。なお、接着等で一体にする場合は、公知の方法により行うことができるが、例えば、第１の基材と同一の原料粒子を第１の基体１２の裏面１２ｂに塗布後、第２の基体の上面１１ａに積層し、加圧焼結することにより得ることができる。
このように構成された細胞培養担体１０の裏面側（第２の基体１１の裏面１１ｂ側）から、図４に示すように、圧力Ｐで吸引することにより、ウェル最底部１３ａに負圧Ｐ４が作用し、ウェル側壁部１３ｂには前記負圧Ｐ４よりも小さな負圧Ｐ５が作用し、更に細胞培養担体１０の表面（第１の基体１２の表面１２ａ）には、前記負圧Ｐ５よりも小さな負圧Ｐ６が作用する。
この圧力損失の差によって生じる負圧差により、第１の基体１２の表面１２ａ上の細胞をウェル１３内に集めることができ、またウェル１３内の細胞はよりウェル１３の底面部（ウェル１３の最底部１３ａ）に集めることができ、均一なサイズの細胞を簡便に培養することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
この第２の実施形態にかかる細胞培養担体１０を用いることにより、それぞれのウェル１３の底面部（ウェル１３の最底面部１３ａ）に均一に細胞を集めることができ、未分化の状態を保持したまま、細胞塊を形成することができ、均一なサイズの細胞塊を未分化な状態を保持したまま、大量かつ効率的に培養することができる。
尚、第１の実施形態と同様に、細胞培養担体１０の裏面側（第２の基体１１の裏面側１１ｂ）から正の圧力を加える（加圧する）ことにより、吸引の場合と同様に、前記第１の基体１２の表面１２ａと、ウェル最底部１３ａとの間に圧力損失の差が生じ、培養細胞塊を培養担体から容易に剥離させることもできる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
次に、本発明にかかる細胞培養モジュールについて、図６に基づいて説明する。
図６に示すように、細胞培養モジュールＭは、前記細胞培養担体１，１０を保持、収容する容器本体Ｖと、容器本体Ｖ内へ培養液を供給する第１の培養液水圧供給部２２と、容器本体Ｖ内に培養液を供給する第２の培養液水圧供給部２３と、培養された細胞を回収する大気開放された細胞回収部２４とを備えている。
また、細胞培養モジュールＭは、前記細胞培養担体１，１０の表面側を加圧する加圧ポンプ２５（加圧部）及び加圧制御部２６と、前記細胞培養担体１，１０の裏面側を減圧する真空ポンプ２７（吸引部）及び圧力制御部２８を備えている。
更に、細胞培養モジュールＭは、容器Ｖ内に培養液を供給する第１の液量制御部２９及び第１の水圧（液圧）制御部３０と、容器Ｖ内に培養液を供給する第２の液量制御部３１及び第２の水圧（液圧）制御部３２と、容器Ｖから細胞回収部２４への培養液の排出量を制御する排出量制御部３３を備えている。
また、容器Ｖからの培養液を排出する、大気開放された培養液排出部３４と、前記培養液の排出量を制御する培養液排出量制御部３５を備えている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
このような細胞培養モジュールＭを用いた細胞培養方法にあっては、容器Ｖ内に細胞培養担体１，１０を収容した後、前記細胞培養担体１，１０に、例えば、ｉＰＳ細胞を含む懸濁液を播種し、細胞培養担体の裏面側から真空ポンプ２７を用いて吸引する。あるいはまた、播種後、細胞培養担体１，１０の表面側から加圧ポンプ２５を用いて加圧する。
このように、播種後、細胞培養担体１，１０の裏面側から吸引または／および表面側から加圧することにより、細胞培養担体１，１０の圧力損失の差が生じ、その圧力差により、細胞培養担体１，１０の表面上の細胞をウェル内に集めることができ、またウェル内の細胞はよりウェルの最底部３ａに集めることができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
次に、前記加圧制御部２６を「閉」状態、圧力制御部２８を「閉」状態、第２の培養液水圧供給部２３の第２の液量制御部３１を「閉」状態、細胞回収部２４の排出量制御部３３を「閉」状態とし、第１の培養液水圧供給部２２の第１の液量制御部２９を「開」状態とし、培養液排出量制御部３５を「開」状態とする。
更に、第１の水圧（液圧）制御部３０から供給圧を与え、容器Ｖに培養液が満たされるまで培養液を供給する。この際、第２の培養液水圧供給部２３においても同様に第２の液量制御部３１及び第２の水圧（液圧）制御部３２を制御して培養液を供給してもよい。または、第２の培養液水圧供給部２３のみで培養液を供給してもよい。
容器Ｖ内に培養液が満たされた時点で第１の培養液水圧供給部２２からの供給圧を止めて、第１の液量制御部２９を「閉」状態として、第１の水圧（液圧）制御部３０における培養液の供給を停止する。この際、同様に、培養液排出量制御部３５も「閉」状態とする。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
次に、第２の培養液水圧供給部２３の第２の液量制御部３１を「開」状態とし、第２の水圧（液圧）制御部３２からの供給圧を調整し、細胞培養担体１，１０の表面側に一定の速度で培養液を供給しながら細胞を連続培養する。このとき、大気開放された培養液排出部３４の培養液排出量制御部３５は「開」状態とし、培養液を排出することにより細胞には新しい培養液が供給される。
細胞培養後、第２の水圧（液圧）制御部３２からの供給圧を止めて、第２の液量制御部３１を「閉」状態とし、培養液の供給を停止し、培養液排出量制御部３５も「閉」状態とする。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
その後、細胞回収部２４の排出量制御部３３を「開」状態として容器Ｖ内の培養液の排出を開始すると共に、第１の培養液水圧供給部２２の第１の液量制御部２９を「開」状態とし、更に、第１の水圧（液圧）制御部３０から供給圧を与えて容器Ｖ内に新たに培養液の供給を開始する。
この操作により、細胞培養担体１，１０の裏面側に、第１の培養液水圧供給部２２から液圧が供給される。この液圧により、ウェル内で培養された細胞はウェルの表面から剥離し、剥離した細胞は容器Ｖ内の培養液内に浮遊し、そのまま、培養液と共に、細胞回収部２４に回収される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
界面活性剤の量、撹拌時間及び撹拌速度を変化させることにより連通部（気孔部）の気孔径、連通孔の気孔径を変化させて、それ以外については実施例９と同様の工程により、表２に示すような連通孔（気孔部）、連通部、骨格部を有する第２の基体を作製し、この基体の上面に第１の基体（比較例４）を積層させて細胞培養担体を作製した（実施例１０〜１４、比較例８〜１２）。
その後、ヒトｉＰＳ細胞５×１０5個をＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline；リン酸緩衝生理食塩水）１ｍｌに懸濁させた懸濁液（５×１０5個／ｍｌ）を播種し、基体の下方より真空ポンプを用いて−９９ｋＰａで吸引した後、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）染色を行い、基体上面、凹部における細胞の付着状況についてデジタルマイクロスコープを用いて観察した。その結果を表２に示す。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2017212972.tif 000013
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2017212972.tif 000014
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2017212972.tif 000015