(57)【要約】繊維芽細胞の過剰増殖を抑制しつつ、目的とする組織や臓器を効果的に再生できる細胞・組織培養用担体、および細胞・組織培養方法。その水溶液が低温でゾル状態、高温でゲル状態となる熱可逆的なゾル−ゲル転移を示すハイドロゲル形成性の高分子を用いて、該ハイドロゲル形成性の高分子に基づくゲル内で繊維芽細胞が実質的に増殖しない細胞・組織培養用担体を構成する。
2003006635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その水溶液が低温でゾル状態、高温でゲル状態となる熱可逆的なゾル−ゲル転移を示すハイドロゲル形成性の高分子を少なくとも含む細胞・組織培養用担体であって、且つ、該ハイドロゲル形成性の高分子に基づくゲル内で繊維芽細胞が実質的に増殖しないことを特徴とする細胞・組織培養用担体。
【請求項２】
前記ハイドロゲル形成性の高分子が、曇点を有する複数のブロックと、親水性のブロックとが結合した高分子である請求項１項記載の細胞・組織培養用担体。
【請求項３】
前記ゾル−ゲル転移温度が、０℃より高く４２℃以下である請求項１または２記載の細胞・組織培養用担体。
【請求項４】
更に化学仲介物質を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の細胞・組織培養用担体。
【請求項５】
前記ハイドロゲル形成性高分子の水溶液が、高温のゲル状態で実質的に水不溶性を示すことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の細胞・組織培養用担体。
【請求項６】
更に水を含む請求項１〜５のいずれかに記載の細胞・組織培養用担体。
【請求項７】
フェノールレッド（ＰＲ）、メチルブルー（ＭＢ）、およびミオグロビン（ＭＧ）の拡散係数の比が、（ＤＰＲ／ＤＭＢ）≧２および（ＤＰＲ／ＤＭＧ）≧１．２である請求項１〜６のいずれかに記載の細胞・組織培養用担体。
【請求項８】
その水溶液が低温でゾル状態、高温でゲル状態となる熱可逆的なゾル−ゲル転移を示すハイドロゲル形成性の高分子と、水とを少なくとも含む担体であって、且つ、該ゲル内で繊維芽細胞が実質的に増殖しない担体を用い、
前記ゾル−ゲル転移温度より低温のゾル状態で、該担体に細胞または組織を加え、
該ゾル−ゲル転移温度より高温のゲル状態で、前記担体を用いて細胞または組織を培養し、
前記担体を再度ゾル−ゲル転移温度より低温のゾル状態として、培養後の細胞または組織を回収することを特徴とする細胞・組織の培養方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、動物細胞・組織の培養に好適に使用可能な細胞・組織培養用担体および該担体を用いる細胞・組織の培養方法に関する。より詳しくは、本発明は、インビトロ（ｉｎ  ｖｉｔｒｏ）における三次元培養（例えば、ティッシュ・エンジニアリング用材料の取得のため）として特に好適に使用できる細胞・組織培養用担体および該担体を用いる細胞・組織の培養方法に関する。
本発明の細胞・組織培養用担体を用いることにより、例えば、分化可能な細胞ないしこれを含む組織（臓器を含む）を好適な状態で三次元培養して、該細胞ないし組織を分化させることが可能となる。
背景技術
移植医療のみならず、遺伝子解析、有用な細胞産生物の生産を目的としたバイオリアクター、薬剤の生物活性評価、等を始めとする種々の研究・開発分野において、動物細胞ないし組織の培養は広範に利用されている。
例えば、現在の移植医療の現場においては、ドナー不足が深刻なことが緊急の問題である。ヒトまたは動物のいずれをドナーとするにせよ、「生体ドナー」の確保は、今後においても極めて困難な問題である。
他方、このドナー不足の問題を解決するための極めて有力な一手法として、移植用の臓器や組織、器官をインビトロで作成しようとするインビトロ  ティッシュ・エンジニアリング（生体外組織工学）が脚光をあびている。このティッシュ・エンジニアリングの基本戦略は、細胞（例えば幹細胞）を、必要に応じて成長因子等の生理活性物質とともに人工的な細胞外担体（ティッシュ・エンジニアリングにおいては「細胞外マトリックス」とも称する）に組み込み、特定の臓器や組織、器官を再生させることである。
従来より、細胞・組織培養における担体の役割は、組織や臓器の骨組みを構成し、組織・臓器の形を決め、さらに組織・臓器の固さ、強さ、柔軟性を決めるという、単に物理的で構造的なものと考えられてきた。しかしながら、最近の発生生物学、細胞生物学の進展によって、細胞外担体は細胞の分化・増殖、移動、接着、シグナル伝達、遺伝子発現、ホルモン作用、イオンチャンネルなど細胞活動への多様な調節作用を担っていることが明らかにされてきた。
このような状況下で、細胞外担体の細胞分化・増殖機能に期待して、天然または合成の様々な細胞外担体、例えばウシコラーゲンＴｙｐｅＩを凍結乾燥したコラーゲンスポンジ、ポリ乳酸やポリグリコール酸等の生分解性ポリマーなどを利用したインビトロ  ティッシュ・エンジニアリングが盛んに試みられている（例えば、上田実編「ティッシュ・エンジニアリング」、１９９９年、名古屋大学出版会を参照）。
しかしながら、上述したような既存の細胞増殖用担体は固体であるために、該担体への細胞や組織の播種または混和が困難であったり、細胞の増殖性や分化が不充分であるなどの問題があった。加えて、既存の細胞増殖用担体中で再生した組織を回収するために、該担体を溶解させることが困難であったり、回収の際に担体を溶解させるために高温にしたり、または酵素処理したりするために、該担体中において再生した組織が傷害を受けるという問題があった。
更に、従来の担体における最も重大な問題は、該担体中では目的とする組織や臓器の再生に必要な細胞の増殖・分化よりも繊維芽細胞の増殖が盛んに起こるため、目的とする組織や臓器の再生が困難となることであった。
発明の開示
本発明の目的は、上記した従来の細胞・組織培養用担体の欠点を解消した人工担体ないし細胞外マトリックス（Ｅｘｔｒａ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｍａｔｒｉｘ、ＥＣＭ）として機能する細胞・組織培養用担体、およびそれを用いた細胞・組織培養方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、繊維芽細胞の過剰増殖を抑制しつつ、目的とする組織や臓器を効果的に再生できる細胞・組織培養用担体、および細胞・組織培養方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、種々の細胞（幹細胞、前駆細胞等）またはこれらの細胞を含有する生体組織等を容易に播種、混和することができ、目的の組織や臓器を再生する種々の細胞の接着・分化・形態形成のためのＥＣＭとして機能できる細胞・組織培養用担体、およびそれを用いた細胞・組織培養方法を提供することにある。
本発明者は鋭意研究の結果、より低温でゾル状態、より高温でゲル状態となるゾル−ゲル転移温度を有し、且つ該ゾル−ゲル転移が熱可逆的であることを特徴とするハイドロゲル形成性の高分子を用いて細胞・組織培養用担体を構成することが、該高分子に基づくゲル内における繊維芽細胞の増殖を実質的に抑制することを可能とし、上記目的の達成のために極めて効果的であることを見出した。
本発明の細胞・組織培養用担体は上記知見に基づくものであり、より詳しくは、その水溶液が低温でゾル状態、高温でゲル状態となる熱可逆的なゾル−ゲル転移を示すハイドロゲル形成性の高分子を少なくとも含む細胞・組織培養用担体であって、且つ、該ハイドロゲル形成性の高分子に基づくゲル内で繊維芽細胞が実質的に増殖しないことを特徴とするものである。
本発明によれば、更に、その水溶液が低温でゾル状態、高温でゲル状態となる熱可逆的なゾル−ゲル転移を示すハイドロゲル形成性の高分子と、水とを少なくとも含む担体であって、且つ、該ゲル内で繊維芽細胞が実質的に増殖しない担体を用い、
前記ゾル−ゲル転移温度より低温のゾル状態で、該担体に細胞または組織を加え、
該ゾル−ゲル転移温度より高温のゲル状態で、前記担体を用いて細胞または組織を培養し、
前記担体を再度ゾル−ゲル転移温度より低温のゾル状態として、培養後の細胞または組織を回収することを特徴とする細胞・組織の培養方法が提供される。
上記構成を有する細胞・組織培養用担体において、前記高分子は、曇点を有する複数のブロックと親水性のブロックとが結合した高分子を少なくとも含むことが好ましい。
前記ハイドロゲル形成性の高分子のゾル−ゲル転移温度は、０℃より高く４２℃以下であることが好ましい。
前記細胞・組織培養用担体は、更に、生体内組織・臓器の再生を促進する化学仲介物質を含有することが好ましい。
前記細胞・組織培養用担体は更に従来から細胞外担体として使用されてきたコラーゲン、ゼラチンなどを含有することも可能である。
前記ハイドロゲル形成性の高分子水溶液は、高温のゲル状態において実質的に水不溶性を示すことが好ましい。
前記細胞・組織培養用担体は、前記ハイドロゲル形成性の高分子と、水とを少なくとも含むことが好ましい。
（組織・臓器再生の推定メカニズム）
生物の体は、通常は１個の受精卵からスタートする。その受精卵は細胞分裂を繰り返し、外胚葉、中胚葉、内胚葉の細胞に分化する。それぞれの胚葉は更に細胞分裂や移動を繰り返し、手や足や種々の組織・臓器となる。
広義の意味での幹細胞とは、発生過程における形態形成や、成体における恒常性・生殖細胞の維持に働く一群の細胞である。胚幹細胞（ＥＳ細胞）とは、胚盤胞の内部細胞塊に由来し、癌化することなくインビトロで安定に増殖する細胞であり、あらゆる細胞に分化することができる唯一の幹細胞といえる。
狭義の意味で使われる幹細胞とは、成体でもなお組織や臓器の恒常性の維持や傷害時の再生に働く細胞の一群といえる。これまで、造血組織、骨格筋、神経、乳腺、表皮、腸管、精子等において、幹細胞の存在が確認されている。しかしながら、これらの幹細胞や前駆細胞のみでは生体内組織・臓器の再生は起こりえず、通常は、幹細胞や前駆細胞の接着・分化・形態形成のための担体の存在が必要とされている。
一般に担体（ないし人工細胞外マトリックス）として広く利用されているウシコラーゲンＴｙｐｅＩを凍結乾燥したコラーゲンスポンジ等の中では繊維芽細胞の増殖が盛んに起こるため、これを細胞・組織培養用担体とした場合には（前記繊維芽細胞の増殖により）目的とする細胞の増殖・分化が阻害されてしまう。
これに対して、上記した本発明の細胞・組織培養用担体は繊維芽細胞の過剰な増殖を抑制する機能があるため、目的とする細胞等の増殖・分化の足場として有効に機能する。すなわち、本発明の細胞・組織培養用担体は、目的とする細胞（例えば幹細胞、前駆細胞）の接着・分化・形態形成のための担体（ないし人工細胞外マトリックス）としての役割を効果的に果たすため、良好な生体組織・臓器の再生を達成することができる。
本発明の細胞・組織培養用担体を水溶液とした場合は、該溶液はゾル−ゲル転移より低温では流動性のあるゾル状態であるため、生体の細胞や組織、器官を容易に播種、混和することができる。このような溶液は、そのまま体温（３７℃）でゲル化するため、本発明の細胞・組織培養用担体中で目的とする細胞（例えば幹細胞、前駆細胞）を生体内と同様に三次元的に培養することができ、良好な生体内組織・臓器の再生を達成することができる。
生体組織の再生には、前駆細胞等の細胞のみならず、その分化や増殖を促す細胞成長因子等の種々の化学仲介物質（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｄｉａｔｏｒ）が必要な場合がある。本発明の細胞・組織培養用担体は体温でゲル化して三次元的な網目構造を形成しており、且つ後述するように該担体を構成するハイドロゲルはゲル内に多数の疎水性領域を有していて、疎水性の強い化学仲介物質を疎水結合によって該細胞・組織培養用担体中に長期間にわたって保持しておくことができるため、良好な生体内組織・臓器の再生を達成することができる。
本発明の細胞・組織培養用担体中で細胞や組織等を培養した後、再び冷却することにより該担体は低温で流動性のあるゾル状態に戻るため、再生された臓器や組織等を容易に、且つ再生された臓器や組織等に実質的に傷害を与えることなく、回収することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を更に具体的に説明する。以下の記載において量比を表す「部」および「％」は、特に断らない限り質量基準とする。
（細胞・組織培養用担体）
本発明の細胞・組織培養用担体は、ゾル−ゲル転移温度を有するハイドロゲル形成性の高分子を少なくとも含む。該細胞・組織培養用担体は、より低い温度でゾル状態、より高い温度でゲル状態となる熱可逆的なゾル−ゲル転移を示す。
本発明の細胞・組織培養用担体は、細胞および／又は組織の再生のみならず修復にも利用することができる。
（修復）
本発明において、「修復」（ｒｅｐａｉｒ）とは、何らかの原因（外傷や疾病、外科的手術等）により失われた細胞、組織、器官、臓器等が、残存する同一の細胞や組織の増殖によって、その連続性を回復することをいう。
（再生）
本発明において、「再生」（ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）とは、何らかの原因（外傷や疾病、外科的手術等）により失われた細胞、組織、器官、臓器等が、残存する同一の細胞や組織の増殖によって、元の姿に復することをいう（「再生」は、通常は分化を伴う）。本発明において「再生」は、残存する同一の細胞や組織の増殖のみによらず、外部から付与された細胞や組織の増殖によって元の組織の連続性や機能が回復する修復をも含む。
（ハイドロゲル形成性高分子）
本発明のハイドロゲルを構成する「ハイドロゲル形成性高分子」とは、架橋（ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ）構造ないし網目構造を有し、該構造に基づき、その内部に水等の分散液体を保持することによりハイドロゲルを形成可能な性質を有する高分子をいう。又、「ハイドロゲル」とは高分子からなる架橋ないし網目構造と該構造中に支持ないし保持された（分散液体たる）水を少なくとも含むゲルをいう。
架橋ないし網目構造中に保持された「分散液体」は水を主要成分として含む液体である限り、特に制限されない。より具体的に言えば、分散液体は水自身であってもよく又、水溶液及び／又は含水液体のいずれであってもよい。この含水液体は、該含水液体の全体１００部に対して、水を８０部以上、更には９０部以上含むことが好ましい。
（ゾル−ゲル転移温度）
本発明において「ゾル状態」、「ゲル状態」および「ゾル−ゲル転移温度」は以下のように定義される。この定義については文献（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｊｏｕｒｎａｌ．１８（５）、４１１〜４１６（１９８６））を参照することができる。
より詳しくは、ゾル状のハイドロゲル１ｍＬを内径１ｃｍの試験管に入れ、所定の温度（一定温度）とした水浴中で１２時間保持する。この後、試験管の上下を逆にした場合に、溶液／空気の界面（メニスカス）が溶液の自重で変形した場合（溶液が流出した場合を含む）には、上記所定温度においてハイドロゲルは「ゾル状態」であると定義する。他方、上記試験管の上下を逆にしても、上記した溶液／空気の界面（メニスカス）が溶液の自重で変形しない場合には、該ハイドロゲルは、上記所定温度において「ゲル状態」であると定義する。
上記測定において、濃度が例えば約８質量％のゾル状のハイドロゲル（溶液）を用い、上記した「所定温度」を徐々に（例えば１℃きざみで）上昇させて「ゾル状態」が「ゲル状態」に転移する温度を求めた場合、これによって求められる転移温度を「ゾル−ゲル転移温度」と定義する（この際、「所定温度」を例えば１℃きざみで下降させ、「ゲル状態」が「ゾル状態」に転移する温度を求めてもよい）。
（ゾル−ゲル転移温度）
本発明において「ゾル状態」、「ゲル状態」および「ゾル−ゲル転移温度の定義および測定は、文献（Ｈ．Ｙｏｓｈｉｏｋａら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ａ３１（１），１１３（１９９４））に記載された定義および方法に基づき、以下のようにして求めてもよい。
即ち、観測周波数１Ｈｚにおける試料の動的弾性率を低温側から高温側へ徐々に温度を変化（１℃／１分）させて測定し、該試料の貯蔵弾性率（Ｇ’、弾性項）が損失弾性率（Ｇ“、粘性項）を上回る点の温度をゾル−ゲル転移温度とする。一般に、Ｇ”＞Ｇ’の状態がゾルであり、Ｇ”＜Ｇ’の状態がゲルであると定義される。このゾル−ゲル転移温度の測定に際しては、下記の測定条件が好適に使用可能である。
＜動的・損失弾性率の測定条件＞
測定機器（商品名）：ストレス制御式レオメーターＣＳＬ７００、Ｃａｒｒｉ−Ｍｅｄ社製
試料溶液（ないし分散液）の濃度（ただし「ゾル−ゲル転移温度を有する高分子化合物」の濃度として）：１０（重量）％
試料溶液の量：約０．８ｇ
測定用セルの形状・寸法：アクリル製平行円盤（直径４．０ｃｍ）、ギャップ６００μｍ
測定周波数：１Ｈｚ
適用ストレス：線形領域内。
（好適なゾル−ゲル転移温度）
本発明においては、細胞や生体組織の熱的損傷を防ぐ点からは、上記ゾル−ゲル転移温度は０℃より高く、４５℃以下であることが好ましく、更には、０℃より高く４２℃以下（特に４℃以上４０℃以下である）ことが好ましい。
このような好適なゾル−ゲル転移温度を有するハイドロゲルは、後述するような具体的な化合物の中から、上記したスクリーニング方法（ゾル−ゲル転移温度測定法）に従って容易に選択することができる。本発明の担体を用いて生物体組織・臓器を再生させる一連の操作においては、上記したゾル−ゲル転移温度（ａ℃）を細胞・組織の培養温度（ｂ℃）と、細胞・組織を播種、混和または回収するための冷却時の温度（ｃ℃）との間に設定することが好ましい。すなわち、上記した３種の温度ａ℃、ｂ℃、およびｃ℃の間には、ｂ＞ａ＞ｃの関係があることが好ましい。更には、（ｂ−ａ）は１〜４０℃、更には２〜３０℃であることが好ましく、また（ａ−ｃ）は１〜４０℃、更には２〜３０℃であることが好ましい。
（担体の動作に対する追従性）
本発明の担体に基づくハイドロゲルは、その生体組織の再生に伴う組織の形態変化への追従性のバランスの点から、より高い周波数に対しては固体的な挙動を示し、他方、より低い周波数に対しては液体的な挙動を示すことが好ましい。より具体的には、該ハイドロゲルの動作に対する追従性は以下の方法で好適に測定することが可能である。
（動作に対する追従性の測定方法）
ハイドロゲル形成性の高分子を含む本発明の担体（ハイドロゲルとして１ｍＬ）をゾル状態（ゾル−ゲル転移温度より低い温度）で内径１ｃｍの試験管に入れ、該担体のゾル−ゲル転移温度よりも充分高い温度（たとえば該ゾル−ゲル転移温度よりも約１０℃高い温度）とした水浴中で上記試験管を１２時間保持し、該ハイドロゲルをゲル化させる。
次いで、該試験管の上下を逆にした場合に溶液／空気の界面（メニスカス）が溶液の自重で変形するまでの時間（Ｔ）を測定する。ここで１／Ｔ（ｓｅｃ−１）より低い周波数の動作に対しては該ハイドロゲルは液体として振舞い、１／Ｔ（ｓｅｃ−１）より高い周波数の動作に対しては該ハイドロゲルは固体として振舞うことになる。本発明のハイドロゲルの場合にはＴは１分〜２４時間、好ましくは５分〜１０時間である。
（定常流動粘度）
本発明の担体に基づくハイドロゲルのゲル的性質は、定常流動粘度の測定によっても好適に測定可能である。定常流動粘度η（イータ）は、例えばクリープ実験によって測定することができる。
クリープ実験では一定のずり応力を試料に与え、ずり歪の時間変化を観測する。一般に粘弾性体のクリープ挙動では、初期にずり速度が時間とともに変化するが、その後ずり速度が一定となる。この時のずり応力とずり速度の比を定常流動粘度ηと定義する。この定常流動粘度は、ニュートン粘度と呼ばれることもある。ただし、ここで定常流動粘度は、ずり応力にほとんど依存しない線形領域内で決定する。
具体的な測定方法は、測定装置としてストレス制御式粘弾性測定装置ＣＳＬ型レオメーター（ＣＳＬ５００、米国キャリーメド社製）を、測定デバイスにアクリル製円盤（直径４ｃｍ）を使用し、試料厚み６００μｍとして少なくとも５分間以上の測定時間クリープ挙動（遅延曲線）を観測する。サンプリング時間は、最初の１００秒間は１秒に１回、その後は１０秒に１回とする。
適用する「ずり応力」（ストレス）の決定にあたっては、１０秒間ずり応力を負荷して偏移角度が２×１０−３ｒａｄ以上検出される最低値に設定する。解析には５分以降の少なくとも２０以上の測定値を採用する。本発明の担体に基づくハイドロゲルは、そのゾル−ゲル転移温度より約１０℃高い温度において、ηが５×１０３〜５×１０６Ｐａ・ｓｅｃであることが好ましく、更には８×１０３〜２×１０６Ｐａ・ｓｅｃ、特に１×１０４Ｐａ・ｓｅｃ以上、１×１０６Ｐａ・ｓｅｃ以下であることが好ましい。
上記ηが５×１０３Ｐａ・ｓｅｃ未満では短時間の観測でも流動性が比較的高くなり、ゲルによる細胞や組織の三次元的な保持が不充分となり易く、担体として機能することが困難となる傾向がある。他方、ηが５×１０６Ｐａ・ｓｅｃを超えると、長時間の観測でもゲルが流動性をほとんど示さなくなる傾向が強まり、生物体組織の再生に伴う動きに追従することの困難性が増大する。また、ηが５×１０６を超えるとゲルが脆さを呈する可能性が強まり、わずかの純弾性変形の後、一挙にもろく破壊する脆性破壊が生起しやすい傾向が強まる。
（動的弾性率）
本発明の担体に基づくハイドロゲルのゲル的性質は、動的弾性率によっても好適に測定可能である。該ゲルに振幅γ０、振動数をω／２πとする歪みγ（ｔ）＝γ０ｃｏｓωｔ（ｔは時間）を与えた際に、一定応力をσ０、位相差をδとするσ（ｔ）＝σ０ｃｏｓ（ωｔ＋δ）が得られたとする。｜Ｇ｜＝σ０／γ０とすると、動的弾性率Ｇ’（ω）＝｜Ｇ｜ｃｏｓδと、損失弾性率Ｇ”（ω）＝｜Ｇ｜ｓｉｎδとの比（Ｇ”／Ｇ’）が、ゲル的性質を表す指標となる。
本発明の担体に基づくハイドロゲルは、ω／２π＝１Ｈｚの歪み（速い動作に対応する）に対しては固体として挙動し、且つ、ω／２π＝１０−４Ｈｚの歪み（遅い動作に対応する）に対しては固体として挙動する。より具体的には、本発明の担体に基づくハイドロゲルは、以下の性質を示すことが好ましい（このような弾性率測定の詳細については、例えば、文献：小田良平ら編集、近代工業化学１９、第３５９頁、朝倉書店、１９８５を参照することができる）。
ω／２π＝１Ｈｚ（ゲルが固体として挙動する振動数）の際に、（Ｇ”／Ｇ’）ｓ＝（ｔａｎ  δ）ｓが１未満であることが好ましい。この（Ｇ”／Ｇ’）ｓ＝（ｔａｎ  δ）ｓは、より好ましくは０．８以下、特に好ましくは０．５以下である。
ω／２π＝１０−４Ｈｚ（ゲルが液体として挙動する振動数）の際に、（Ｇ”／Ｇ’）Ｌ＝（ｔａｎ  δ）Ｌが１以上であることが好ましい。この（Ｇ”／Ｇ’）Ｌ＝（ｔａｎ  δ）Ｌは、より好ましくは１．５以上、特に好ましくは２以上である。
上記（ｔａｎ  δ）ｓと、（ｔａｎ  δ）Ｌとの比｛（ｔａｎ  δ）ｓ／（ｔａｎ  δ）Ｌ｝が１未満であることが好ましい。この比｛（ｔａｎ  δ）ｓ／（ｔａｎ  δ）Ｌ｝は、より好ましくは０．８以下、特に好ましくは０．５以下である。
＜測定条件＞
ハイドロゲル形成性高分子の濃度：約８質量％
温度：担体のゾル−ゲル転移温度より約１０℃高い温度
測定機器：ストレス制御式レオメータ（機種名：ＣＳＬ  ５００、米国キャリーメド社製）
（生体内残存性の制御）
本発明のハイドロゲルは、必要に応じて、生体内（腹腔内、皮下など）における残存性を任意に制御することができる。本発明のハイドロゲルは、主にインビトロにおける使用を目的とするが、その使用法（例えば、本発明のハイドロゲルを用いて増殖させた組織を、生体内に戻す場合等）によっては、該ハイドロゲルの生体内残存性の制御が好ましい場合があるからである。
本発明のハイドロゲルのゾル−ゲル転移温度を低下させると、ハイドロゲルは生体内で長期間残存するようになり、ゾル−ゲル転移温度を上昇させると生体内でハイドロゲルの消失が速くなる。また、ハイドロゲル中のハイドロゲル形成性高分子の濃度を高くするとハイドロゲルは生体内で長期間残存するようになり、ハイドロゲル中のハイドロゲル形成性高分子の濃度を低くすると、生体内でハイドロゲルの消失が速くなる。
本発明のハイドロゲルでは、本発明のハイドロゲルのゾル−ゲル転移温度を低下させると、生体温度（３７℃）におけるハイドロゲルの貯蔵弾性率（Ｇ’）が上昇する。また、ハイドロゲル中のハイドロゲル形成性高分子の濃度を高くすると、生体温度（３７℃）におけるハイドロゲルの貯蔵弾性率（Ｇ’）が上昇する。すなわち、生体内での残存性を制御するためには、３７℃におけるＧ’を制御すれば良い。
このＧ’の測定測定に際しては、下記の測定条件が好適に使用可能である。
＜動的・損失弾性率の測定条件＞
測定機器（商品名）：ストレス制御式レオメーターＣＳＬ５００、Ｃａｒｒｉ−Ｍｅｄ社製
試料溶液の量：約０．８ｇ
測定用セルの形状・寸法：アクリル製平行円盤（直径４．０ｃｍ）、ギャップ６００μｍ、
測定周波数：１Ｈｚ
適用ストレス：線形領域内。
本発明のハイドロゲルの生体内での残存期間とＧ’の関係は生体内の部位によっても異なるので一概には言えないが、例えば腹腔内での残存期間と、観測周波数１ＨｚでのＧ’の関係は、本発明者らの知見によれば、以下の通りである。
すなわち、３日以内に消失させるためのＧ’の望ましい範囲は１０〜５００Ｐａ、３日以上残存し１４日以内にさせるためのＧ’の望ましい範囲は２００〜１５００Ｐａ、１４日以上残存させるためのＧ’の望ましい範囲は４００〜１００００Ｐａである。
（繊維芽細胞の増殖性）
本発明において、担体を構成するハイドロゲル形成性高分子に基づくハイドロゲルにおいては、該ゲル内で繊維芽細胞が実質的に増殖しない。繊維芽細胞は通常、細胞培養ディッシュ（プレート）上の単層培養やコラーゲンゲル内での培養において、繊維芽細胞に特徴的な樹枝状の形態変化を伴った著しい増殖が認められる（例えば、文献榎並淳平：培養細胞を用いる方法。渡辺明治編、細胞外マトリックス、メディカルレビュー社、東京、１９９６，ｐｐ１０８−１１５を参照）。これに対して、本発明のハイドロゲル内では、繊維芽細胞は球状の形態を保ったままで実質的に増殖を示さない。
（繊維芽細胞増殖抑制の推定メカニズム）
本発明の組織・臓器再生用材料において、繊維芽細胞の増殖が抑制されるメカニズムは必ずしも明確ではないが、本発明者の知見によれば、以下のように推定される。
すなわち、繊維芽細胞は単層培養、すなわち支持体表面を認識して接着することにより２次元的に活発に増殖する性質を有する。コラーゲンゲルの構造は、長さ３００ｎｍ、直径１．５ｎｍのコラーゲン分子（分子量３０万）が多数集合し、規則正しく配列して繊維の状態（ｃｏｌｌａｇｅｎ  ｆｉｂｒｉｌ）となって水中に網目構造を作ったものである。この網目構造は可視光の波長より大きい構造（４００ｎｍ以上）のため、コラーゲンゲルは通常白濁して見える。コラーゲンゲルは３次元培養担体として利用されているが、繊維芽細胞はこの太いコラーゲン繊維（ｃｏｌｌａｇｅｎ  ｆｉｂｒｉｌ）の表面を支持体として認識して接着するため、コラーゲンゲル内で２次元的に著しい増殖性を示すものと推定される。
これに対して、本発明の組織・臓器再生用材料はハイドロゲル形成性の高分子が分子状態で３次元網目構造を形成したハイドロゲルとなるため、その構造の不均質性は、可視光の波長より小さく比較的透明性が高い。従って、本発明の材料中では繊維芽細胞が明確な２次元的支持体表面を認識することがなく、その結果、本発明の材料中では繊維芽細胞が過剰に増殖することが抑制されるものと推定される。
（繊維芽細胞の増殖性の評価）
繊維芽細胞の増殖性は、以下の方法により評価できる（この方法の詳細に関しては、例えば、吉川剛司、月川賢、聖マリアンナ医科大学雑誌、第２８巻、第４号、１６１−１７０（２０００）を参照することができる）。
本発明の細胞・組織培養用担体を構成するハイドロゲル形成性高分子を培養液、例えばＲＰＭＩ−１６４０（Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｎ．Ｙ．、ＵＳＡ）に低温（例えば４℃）下で攪拌溶解し、正常ヒト肺繊維芽細胞（Ｎｏｒｍａｌ  Ｈｕｍａｎ  Ｌｕｎｇ  Ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔｓ、ＮＨＬＦ、宝酒造（株）社製））を６×１０４個／ｍｌの細胞密度になるように分散させる。このＮＨＬＦ分散液０．２ｍＬを２４ウェル−プレート（材料：プラスチック製、ウェル１個の大きさは縦１５ｍｍ、横１５ｍｍ、深さ２０ｍｍ程度；市販品では、例えばＢｅｃｔｏｎ−Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ社製の商品名：Ｍｕｌｔｉｗｅｌｌ）の各ウェル中に注入し、３７℃でゲル化させた後、培養液０．４ｍＬを添加して３７℃、５％ＣＯ２大気圧下で培養する。繊維芽細胞の増殖の様子は、経日的に（例えば、０、１、３、７日）位相差顕微鏡による観察で確認する。
（繊維芽細胞の増殖率）
更に、以下の酵素活性を利用する方法により、培養期間中の繊維芽細胞の増殖率を測定することが可能である。
例えば、上記したように２４−ウェル−プレートを用いて、本発明の細胞・組織培養用担体中で繊維芽細胞を所定期間培養した後、該担体をそのゾル−ゲル転移温度より低い温度（例えば、ゾル−ゲル転移温度より１０℃低い温度）に下げることによって該担体を溶解し、次いで各ウェル中にコハク酸脱水素酵素活性測定用試薬たるＷＳＴ−８試薬（同仁化学（株）製）５０μｌを添加する。
この２４−ウェル−プレートを、ゾル−ゲル転移温度より低い温度（例えばゾル−ゲル転移温度より１０℃低い温度、例えば１０℃）で１０時間反応させた後、約４℃に１時間保存し完全に均一な水溶液の状態にする。該水溶液を９６ウェル−プレートに２００μｌづつ分注し、マイクロプレート用比色計を用いて４５０ｎｍ（参照波長６２０ｎｍ）で吸光度（ＯＤ（４５０））を測定する。このＯＤ（４５０）と、生細胞数とは比例関係にあることが確かめられている（例えば、文献Ｆｕｒｕｋａｗａ、Ｔ．ら、”Ｈｉｇｈ  ｉｎ  ｖｉｔｒｏ−ｉｎ  ｖｉｔｒｏ  ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｒｕｇ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｕｓｉｎｇ  ｓｐｏｎｇｅｇｅｌ−ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｈｉｓｔｏｃｕｌｔｕｒｅ  ａｎｄ  ＭＴＴ  ｅｎｄ  ｐｏｉｎｔ”、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｃａｎｃｅｒ  ５１：４８９、１９９２を参照）。すなわち、繊維芽細胞の増殖率は、培養開始時の吸光度ＯＤｆ＝（ＯＤ（４５０））と培養後の吸光度ＯＤＬ＝（ＯＤ（４５０））の比（ＯＤＬ／ＯＤｆ）により求められる。
本発明において、３日間３７℃で培養した後の繊維芽細胞の増殖率ＰＦ＝（ＯＤＬ／ＯＤｆ）は、７０％から２００％の範囲であることが好ましい。この増殖率（ＯＤＬ／ＯＤｆ）は、更には８０％から１５０％の範囲、特に９０％から１２０％の範囲であることが望ましい。
（繊維芽細胞の相対的な増殖性）
本発明において、ハイドロゲル形成性の高分子に基づくゲル中で、繊維芽細胞の増殖は抑制される一方で、目的とする（繊維芽細胞以外の）細胞の増殖は、相対的に抑制されないことが好ましい。より詳しくは、目的とする細胞の増殖率ＰＴと、上記した繊維芽細胞の増殖率ＰＦとの比（ＰＴ／ＰＦ）は、１．１以上であることが好ましい。更には、この比（ＰＴ／ＰＦ）は、１．５以上、特に２．０以上であることが好ましい。この目的とする細胞の増殖率ＰＴは、以下のようにして求めることができる。
上記した繊維芽細胞の増殖率ＰＦ測定における正常ヒト肺繊維芽細胞（ＮＨＬＦ）に代えて、ヒト大腸ガン細胞（ＳＷ−９４８、商品名：大腸腺癌細胞株、大日本製薬（株）製）を用いる以外は、上記増殖率ＰＦ測定と同様にして、繊維芽細胞以外の細胞の増殖率ＰＴを求める（これらの増殖率ＰＴおよびＰＦの測定は、同様の条件下で行う）。
上記により測定した増殖率ＰＴおよびＰＦの値に基づき、これらの比（ＰＴ／ＰＦ）を求める。
（ハイドロゲル形成性の高分子）
上述したような熱可逆的なゾル−ゲル転移を示す（すなわち、ゾル−ゲル転移温度を有する）限り、本発明の担体に使用可能なハイドロゲル形成性の高分子は特に制限されない。生理的温度（０〜４２℃程度）において好適なゾル−ゲル変化を示すことが容易な点からは、例えば、該ハイドロゲル形成性の高分子中の曇点を有する複数のブロックと親水性のブロックの曇点、両ブロックの組成および両ブロックの疎水性度、親水性度、および／又は分子量等をそれぞれ調整することによって、好適なゾル−ゲル転移温度を達成することが好ましい。
その水溶液がゾル−ゲル転移温度を有し、該転移温度より低い温度で可逆的にゾル状態を示す高分子の具体例としては、例えば、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドとのブロック共重合体等に代表されるポリアルキレンオキサイドブロック共重合体；メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のエーテル化セルロース；キトサン誘導体（Ｋ．Ｒ．Ｈｏｌｍｅ．ｅｔ  ａｌ．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、２４、３８２８（１９９１））等が知られている。
ポリアルキレンオキサイドブロック共重合体として、ポリプロピレンオキサイドの両端にポリエチレンオキサイドが結合したプルロニック（Ｐｌｕｒｏｎｉｃ）Ｆ−１２７（商品名、ＢＡＳＦ  Ｗｙａｎｄｏｔｔｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏ．製）ゲルが開発されている。このプルロニックＦ−１２７の高濃度水溶液は、約２０℃以上でハイドロゲルとなり、これより低い温度で水溶液となることが知られている。しかしながら、この材料の場合は約２０質量％以上の高濃度でしかゲル状態にはならず、また約２０質量％以上の高濃度でゲル化温度より高い温度に保持しても、更に水を加えるとゲルが溶解してしまう。また、プルロニックＦ−１２７は分子量が比較的小さく、約２０質量％以上の高度のゲル状態で非常に高い浸透圧を示すのみならず細胞膜を容易に透過するため、細胞・組織に悪影響を及ぼす可能性がある。
一方、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等に代表されるエーテル化セルロースの場合は、通常は、ゾル−ゲル転移温度が高く約４５℃以上である（Ｎ．Ｓａｒｋａｒ、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉｅｎｃｅ、２４、１０７３、１９７９）。これに対して、生体の体温は通常３７℃近辺の温度であるため、上記エーテル化セルロースはゾル状態であり、該エーテル化セルロースを組織・臓器の担体として用いることは事実上は困難である。
上記したように、その水溶液がゾル−ゲル転移点を有し、且つ該転移温度より低い温度で可逆的にゾル状態を示す従来の高分子の問題点は、１）ゾル−ゲル転移温度より高い温度で一旦ゲル化しても、更に水を添加するとゲルが溶解してしまうこと、２）ゾル−ゲル転移温度が生体の体温（３７℃近辺）よりも高く、体温ではゾル状態であること、３）ゲル化させるためには、水溶液の高分子濃度を非常に高くする必要があること、等である。
これに対して、本発明者らの検討によれば、好ましくは０℃より高く４２℃以下であるゾル−ゲル転移温度を有するハイドロゲル形成性の高分子（例えば、曇点を有する複数のブロックと親水性のブロックが結合してなり、その水溶液がゾル−ゲル転移温度を有し、且つ、ゾル−ゲル転移温度より低い温度で可逆的にゾル状態を示す高分子）を用いて本発明の担体を構成した場合に、上記問題は解決されることが判明している。
（好適なハイドロゲル形成性の高分子）
本発明の担体として好適に使用可能な疎水結合を利用したハイドロゲル形成性の高分子は、曇点を有する複数のブロックと親水性のブロックが結合してなることが好ましい。該親水性のブロックは、ゾル−ゲル転移温度より低い温度で該ハイドロゲルが水溶性になるために存在することが好ましく、また曇点を有する複数のブロックは、ハイドロゲルがゾル−ゲル転移温度より高い温度でゲル状態に変化するために存在することが好ましい。換言すれば、曇点を有するブロックは該曇点より低い温度では水に溶解し、該曇点より高い温度では水に不溶性に変化するために、曇点より高い温度で、該ブロックはゲルを形成するための疎水結合からなる架橋点としての役割を果たす。すなわち、疎水性結合に由来する曇点が、上記ハイドロゲルのゾル−ゲル転移温度に対応する。
ただし、該曇点とゾル−ゲル転移温度とは必ずしも一致しなくてもよい。これは、上記した「曇点を有するブロック」の曇点は、一般に、該ブロックと親水性ブロックとの結合によって影響を受けるためである。
本発明に用いるハイドロゲルは、疎水性結合が温度の上昇と共に強くなるのみならず、その変化が温度に対して可逆的であるという性質を利用したものである。１分子内に複数個の架橋点が形成され、安定性に優れたゲルが形成される点からは、ハイドロゲル形成性の高分子が「曇点を有するブロック」を複数個有することが好ましい。
一方、上記ハイドロゲル形成性の高分子中の親水性ブロックは、前述したように、該ハイドロゲル形成性の高分子がゾル−ゲル転移温度よりも低い温度で水溶性に変化させる機能を有し、上記転移温度より高い温度で疎水性結合力が増大しすぎて上記ハイドロゲルが凝集沈澱してしまうことを防止しつつ、含水ゲルの状態を形成させる機能を有する。
（曇点を有する複数のブロック）
曇点を有するブロックとしては、水に対する溶解度−温度係数が負を示す高分子のブロックであることが好ましく、より具体的には、ポリプロピレンオキサイド、プロピレンオキサイドと他のアルキレンオキサイドとの共重合体、ポリＮ−置換アクリルアミド誘導体、ポリＮ−置換メタアクリルアミド誘導体、Ｎ−置換アクリルアミド誘導体とＮ−置換メタアクリルアミド誘導体との共重合体、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール部分酢化物からなる群より選ばれる高分子が好ましく使用可能である。上記の高分子（曇点を有するブロック）の曇点が４℃より高く４０℃以下であることが、本発明に用いる高分子（曇点を有する複数のブロックと親水性のブロックが結合した化合物）のゾル−ゲル転移温度を４℃より高く４０℃以下とする点から好ましい。
ここで曇点の測定は、例えば、上記の高分子（曇点を有するブロック）の約１質量％の水溶液を冷却して透明な均一溶液とした後、除々に昇温（昇温速度約１℃／ｍｉｎ）して、該溶液がはじめて白濁する点を曇点とすることによって行うことが可能である。
本発明に使用可能なポリＮ−置換アクリルアミド誘導体、ポリＮ−置換メタアクリルアミド誘導体の具体的な例を以下に列挙する。
ポリ−Ｎ−アクロイルピペリジン；ポリ−Ｎ−ｎ−プロピルメタアクリルアミド；ポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド；ポリ−Ｎ、Ｎ−ジエチルアクリルアミド；ポリ−Ｎ−イソプロピルメタアクリルアミド；ポリ−Ｎ−シクロプロピルアクリルアミド；ポリ−Ｎ−アクリロイルピロリジン；ポリ−Ｎ、Ｎ−エチルメチルアクリルアミド；ポリ−Ｎ−シクロプロピルメタアクリルアミド；ポリ−Ｎ−エチルアクリルアミド。
上記の高分子は単独重合体（ホモポリマー）であっても、上記重合体を構成する単量体と他の単量体との共重合体であってもよい。このような共重合体を構成する他の単量体としては、親水性単量体、疎水性単量体のいずれも用いることができる。一般的には、親水性単量体と共重合すると生成物の曇点は上昇し、疎水性単量体と共重合すると生成物の曇点は下降する。従って、これらの共重合すべき単量体を選択することによっても、所望の曇点（例えば４℃より高く４０℃以下の曇点）を有する高分子を得ることができる。
（親水性単量体）
上記親水性単量体としては、Ｎ−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、アクリルアミド、メタアクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシメチルメタアクリレート、ヒドロキシメチルアクリレート、酸性基を有するアクリル酸、メタアクリル酸およびそれらの塩、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸等、並びに塩基性基を有するＮ、Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリート、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドおよびそれらの塩等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
（疎水性単量体）
一方、上記疎水性単量体としては、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート等のアクリレート誘導体およびメタクリレート誘導体、Ｎ−ｎ−ブチルメタアクリルアミド等のＮ−置換アルキルメタアクリルアミド誘導体、塩化ビニル、アクリロニトリル、スチレン、酢酸ビニル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
（親水性のブロック）
一方、上記した曇点を有するブロックと結合すべき親水性のブロックとしては、具体的には、メチルセルロース、デキストラン、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリＮ−ビニルピロリドン、ポリビニルピリジン、ポリアクリルアミド、ポリメタアクリルアミド、ポリＮ−メチルアクリルアミド、ポリヒドロキシメチルアクリレート、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸およびそれらの塩；ポリＮ、Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、ポリＮ、Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、ポリＮ、Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドおよびそれらの塩等が挙げられる。
曇点を有するブロックと上記の親水性のブロックとを結合する方法は特に制限されないが、例えば、これらのブロックを有するブロック共重合体、またはグラフト共重合体またはデンドリマー型共重合体として得ることが好ましい。
曇点を有するブロックと親水性のブロックとの結合は、上記いずれかのブロック中に重合性官能基（例えばアクリロイル基）を導入し、他方のブロックを与える単量体を、このように重合性官能基を導入したブロックと共重合させることによって行うことができる。また、曇点を有するブロックと上記の親水性のブロックとの結合物は、曇点を有するブロックを与える単量体と、親水性のブロックを与える単量体とのブロック共重合によって得ることも可能である。また、曇点を有するブロックと親水性のブロックとの結合は、予め両者に反応活性な官能基（例えば水酸基、アミノ基、カルボキシル基、イソシアネート基等）を導入し、両者を化学反応により結合させることによって行うこともできる。この際、親水性のブロック中には通常、反応活性な官能基を複数導入する。
また、曇点を有するポリプロピレンオキサイドと親水性のブロックとの結合に関しては、例えば、アニオン重合またはカチオン重合で、プロピレンオキサイドと「他の親水性ブロック」を構成するモノマー（例えばエチレンオキサイド）とを繰り返し逐次重合させることで、ポリプロピレンオキサイドと「親水性ブロック」（例えばポリエチレンオキサイド）が結合したブロック共重合体を得ることができる。このようなブロック共重合体は、ポリプロピレンオキサイドの末端に重合性基（例えばアクリロイル基）を導入後、親水性のブロックを構成するモノマーを共重合させることによっても得ることができる。更には、親水性のブロック中に、ポリプロピレンオキサイド末端の官能基（例えば水酸基）と結合反応し得る官能基を導入し、両者を反応させることによっても、本発明に用いる高分子を得ることができる。また、ポリプロピレングリコールの両端にポリエチレングリコールが結合した、プルロニック  Ｆ−１２７（商品名、旭電化工業（株）製）等の材料を連結させることによっても、本発明に用いるハイドロゲル形成性の高分子を得ることができる。
この曇点を有するブロックを含む態様における本発明の高分子は、曇点より低い温度においては、分子内に存在する上記「曇点を有するブロック」が親水性のブロックとともに水溶性であるため、完全に水に溶解し、ゾル状態を示す。しかしながら、この高分子の水溶液の温度を上記曇点より高い温度に加温すると、分子内に存在する「曇点を有するブロック」が疎水性となり、疎水的相互作用によって、別個の分子間で会合する。
一方、親水性のブロックは、この時（曇点より高い温度に加温された際）でも水溶性であるため、本発明の高分子は水中において、曇点を有するブロック間の疎水性会合部を架橋点とした三次元網目構造を持つハイドロゲルを生成する。このハイドロゲルの温度を再び、分子内に存在する「曇点を有するブロック」の曇点より低い温度に冷却すると、該曇点を有するブロックが水溶性となり、疎水性会合による架橋点が解放され、ハイドロゲル構造が消失して、本発明の高分子は、再び完全な水溶液となる。このように、好適な態様における本発明の高分子のゾル−ゲル転移は、分子内に存在する曇点を有するブロックの該曇点における可逆的な親水性、疎水性の変化に基づくものであるため、温度変化に対応して、完全な可逆性を有する。
（ゲルの溶解性）
上述したように水溶液中でゾル−ゲル転移温度を有する高分子を少なくとも含む本発明のハイドロゲル形成性の高分子は、該ゾル−ゲル転移温度より高い温度（ｄ℃）で実質的に水不溶性を示し、ゾル−ゲル転移温度より低い温度（ｅ℃）で可逆的に水可溶性を示す。
上記した高い温度（ｄ℃）は、ゾル−ゲル転移温度より１℃以上高い温度であることが好ましく、２℃以上（特に５℃以上）高い温度であることが更に好ましい。また、上記「実質的に水不溶性」とは、上記温度（ｄ℃）において、水１００ｍＬに溶解する上記高分子の量が、５．０ｇ以下（更には０．５ｇ以下、特に０．１ｇ以下）であることが好ましい。
一方、上記した低い温度（ｅ℃）は、ゾル−ゲル転移温度より（絶対値で）１℃以上低い温度であることが好ましく、２℃以上（特に５℃以上）低い温度であることが更に好ましい。また、上記「水可溶性」とは、上記温度（ｅ℃）において、水１００ｍＬに溶解する上記高分子の量が、０．５ｇ以上（更には１．０ｇ以上）であることが好ましい。更に「可逆的に水可溶性を示す」とは、上記ハイドロゲル形成性の高分子の水溶液が、一旦（ゾル−ゲル転移温度より高い温度において）ゲル化された後においても、ゾル−ゲル転移温度より低い温度においては、上記した水可溶性を示すことをいう。
上記高分子は、その１０％水溶液が５℃で、１０〜３，０００ｍＰａ・ｓ（１０〜３，０００センチポイズ）、更には５０〜１，０００ｍＰａ・ｓ（５０〜１，０００センチポイズ）の粘度を示すことが好ましい。このような粘度は、例えば以下のような測定条件下で測定することが好ましい。
粘度計：ストレス制御式レオメータ（機種名：ＣＳＬ  ５００、米国  キャリーメド社製）
ローター直径：６０ｍｍ
ローター形状：平行平板
測定周波数  ：１Ｈｚ（ヘルツ）
本発明のハイドロゲル形成性の高分子の水溶液は、上記ゾル−ゲル転移温度より高い温度でゲル化させた後、多量の水中に浸漬しても、該ゲルは実質的に溶解しない。上記担体の上記特性は、例えば、以下のようにして確認することが可能である。
すなわち、本発明のハイドロゲル形成性の高分子０．１５ｇを、上記ゾル−ゲル転移温度より低い温度（例えば氷冷下）で、蒸留水１．３５ｇに溶解して１０Ｗ％の水溶液を作製し、該水溶液を径が３５ｍｍのプラスチックシャーレ中に注入し、３７℃に加温することによって、厚さ約１．５ｍｍのゲルを該シャーレ中に形成させた後、該ゲルを含むシャーレ全体の質量（ｆグラム）を測定する。次いで、該ゲルを含むシャーレ全体を２５０ｍｌ中の水中に３７℃で１０時間静置した後、該ゲルを含むシャーレ全体の質量（ｇグラム）を測定して、ゲル表面からの該ゲルの溶解の有無を評価する。この際、本発明のハイドロゲル形成性の高分子においては、上記ゲルの質量減少率、すなわち（ｆ−ｇ）／ｆが、５．０％以下であることが好ましく、更には１．０％以下（特に０．１％以下）であることが好ましい。
本発明のハイドロゲル形成性の高分子の水溶液は、上記ゾル−ゲル転移温度より高い温度でゲル化させた後、多量（体積比で、ゲルの０．１〜１００倍程度）の水中に浸漬しても、長期間に亘って該ゲルは溶解することがない。このような本発明に用いる高分子の性質は、例えば、該高分子内に曇点を有するブロックが２個以上（複数個）存在することによって達成される。
これに対して、ポリプロピレンオキサイドの両端にポリエチレンオキサイドが結合してなる前述のプルロニックＦ−１２７を用いて同様のゲルを作成した場合には、数時間の静置で該ゲルは完全に水に溶解することを、本発明者らは見出している。
非ゲル化時の細胞毒性をできる限り低いレベルに抑える点からは、水に対する濃度、すなわち｛（高分子）／（高分子＋水）｝×１００（％）で、２０％以下（更には１５％以下、特に１０％以下）の濃度でゲル化が可能なハイドロゲル形成性の高分子を用いることが好ましい。
（他の成分）
本発明の担体は、上記したゾル−ゲル転移温度を有する高分子を少なくとも含むものであるが、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。このような態様における「他の成分」としては、例えば、抗生剤、抗癌剤、コラーゲン、ゼラチン等のＥＣＭ、後述の局所性化学仲介物質、インスリン、細胞成長因子等のホルモン類、外来遺伝子等あるいはこれら化学仲介物質や細胞成長因子等を分泌するその他の細胞や組織などが挙げられる。
このような「他の成分」の使用量は、所定の効果を奏する量であって、且つハイドロゲル形成性の高分子に基づくゲル内に所定の時間（例えば、細胞・組織の培養に必要な時間）保持可能な量である限り、特に制限されない。通常は、ハイドロゲル形成性の高分子を基準（１０部）として、２部以下程度、更には１部以下程度であることが好ましい。
（化学仲介物質）
生体組織の再生には、前駆細胞等の細胞のみならず、その分化や増殖を促す細胞成長因子等の種々の化学仲介物質（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｄｉａｔｏｒ）が必要な場合がある。これらの化学仲介物質は、通常は細胞自身から分泌されるが、再生を効率良く進めるために本発明の細胞・組織培養用担体に予めこれらの化学仲介物質を含有させて外部から補給することが効果的である。
この化学仲介物質としては、１）細胞のごく近傍でしか作用しない局所性化学仲介物質（ｌｏｃａｌ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｄｉａｔｏｒ）、２）神経細胞から分泌され有効作用距離がごく短い神経伝達物質（ｎｅｕｒｏｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）、３）内分泌細胞から分泌され血流等を通じて全身の標的細胞に作用するホルモン（ｈｏｒｍｏｎｅ）あるいは細胞間の情報伝達物質である細胞増殖因子等が挙げられる。
上記１）の局所性化学仲介物質としては、神経細胞成長因子等のタンパク、走化性因子等のペプチド、ヒスタミン等のアミノ酸誘導体、プロスタグランジン等の脂肪酸誘導体等が挙げられる。
上記２）の神経伝達物質としては、グリシン等のアミノ酸、ノルアドレナリン、アセチルコリン、エンケファリン等の低分子ペプチド等の低分子量物質が挙げられる。
上記３）の細胞増殖因子あるいはホルモンとしては、線維芽細胞成長因子（ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔ  ｇｒｏｗｔｈ  ｆａｃｔｏｒ、ＦＧＦ）、上皮細胞成長因子（ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ｆａｃｔｏｒ、ＥＧＦ）、血管内皮細胞成長因子（ｖａｓｃｕｌａｒ  ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ｆａｃｔｏｒ、ＶＥＧＦ）、肝細胞増殖因子（ｈｅｐａｔｏｃｙｔｅ  ｇｒｏｗｔｈ  ｆａｃｔｏｒ、ＨＧＦ）等の細胞成長因子、インスリン、ソマトトロピン、ソマトメジン、副腎皮質刺激ホルモン（ＡＣＴＨ）、副甲状腺ホルモン（ＰＴＨ）、甲状腺刺激ホルモン（ＴＳＨ）等のタンパク、または糖タンパク、ＴＳＨ放出因子、バソプレシン、ソマトスタチン等のアミノ酸誘導体、コルチゾール、エストラジオール、テストステロン等のステロイド等が挙げられる。
（ゲル中における化学仲介物質の拡散）
本発明のハイドロゲルは、ハイドロゲル中の化学仲介物質の拡散速度を任意に制御することができる。特に親水性物質と疎水性物質を異なる拡散速度で拡散させることができる。水溶性親水性物質の拡散は、ハイドロゲル形成性高分子の３次元網目構造による分子篩い効果によって制御される。従って水溶性親水性物質の拡散速度を低下させるには、ハイドロゲルを構成するハイドロゲル形成性高分子の濃度を高めれば良い。また、水溶性親水性物質の拡散は、その物質の分子量にも依存する。ハイドロゲルを構成するハイドロゲル形成性高分子の濃度が一定であれば分子量の大きな物質ほどその拡散速度は遅くなる。
本発明のハイドロゲル中における水溶性疎水性物質の拡散は、ハイドロゲル形成性高分子の３次元網目構造による分子篩い効果に加えて、ハイドロゲル形成性高分子の疎水性部分への分配によっても影響を受け、ハイドロゲル形成性高分子中の疎水性部分の割合によっても制御されるため、水溶性親水性物質の拡散よりも通常遅くなる。
ハイドロゲル中の溶質の拡散係数は文献（Ｅｒｉｃ  Ｋ．Ｌ．Ｌｅｅ，ｅｔ  ａｌ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，２４，１２５−１４３（１９８５））に記載された“ｅａｒｌｙ−ｔｉｍｅ”近似法により求めることができる。この方法では、均一な厚さＬ（ｃｍ）のハイドロゲル平板中に均一に分散された溶質がハイドロゲル平板の両表面から溶出する過程を経時的に観測する。時間ｔ（ｓｅｃ）における溶質の溶出量をＭｔ、無限大時間後の溶出量をＭ∞とすると、Ｍｔ／Ｍ∞＜０．６の範囲で溶質のハイドロゲル中における拡散係数Ｄ（ｃｍ２／ｓｅｃ）について下記の式（１）が成立する。
Ｍｔ／Ｍ∞＝（Ｄｔ／π）１／２×４／Ｌ            （１）
従って、経過時間ｔの平方根に対して、時間ｔまでの溶出率をプロットした直線の傾きから拡散係数Ｄを算出することができる。
種々の物質の保持／拡散（ないし放出）性能のバランスの点からは、本発明の細胞・組織培養用担体は、フェノールレッド（ＰＲ）、メチルブルー（ＭＢ）、およびミオグロビン（ＭＧ）の拡散係数の比が、（ＤＰＲ／ＤＭＢ）≧２および（ＤＰＲ／ＤＭＧ）≧１．２であることが好ましい。これらの値の、より好ましい範囲は、以下の通りである。
（１）  （ＤＰＲ／ＤＭＢ）：より好ましくは１０以上、更には２０以上、特に５０以上
好ましくは１×１０５以下、より好ましくは１×１０４以下、更には１×１０３以下
（２）  （ＤＰＲ／ＤＭＧ）：より好ましくは１．５以上、更には３以上、特に５以上
好ましくは１×１０４以下、より好ましくは１×１０３以下、更には１×１０２以下
（コラーゲン等の場合）
前述したように、従来の細胞増殖用の「足場」（細胞・組織培養担体）であるコラーゲンは、親水性の高分子であり、本発明のハイドロゲルにおけるように、その親水性／疎水性のバランスを任意に制御することができず、したがって、コラーゲン中の化学仲介物質の拡散速度を制御することが困難であった。
また、ポリ乳酸またはポリグリコール酸等の場合には、逆に疎水性が強く、これらのポリマー中の化学仲介物質の拡散速度を制御することは、やはり困難であった。
これに対して、本発明のハイドロゲルは、上述したように、親水性／疎水性のバランスを実質的に任意に制御することができるため、本発明のゲル中の化学仲介物質の拡散速度をも実質的な自由度で制御することができる。
本発明のゲルをコラーゲン等の公知のゲル形成性高分子とともに用いた場合（すなわち、ゲル形成性高分子として、本発明に用いる高分子とコラーゲン等の公知のゲル形成性高分子とが共存する場合）には、コラーゲン等の公知のゲル形成性高分子を含有するゲル中においても、化学仲介物質の拡散速度を、実質的な自由度で制御することができる。
（生体内組織・臓器）
本発明において「生体組織・臓器」とは、動物（特にヒト）の組織、器官、臓器をいう。本発明の培養用担体により培養可能な生体組織・臓器は特に制限されないが、例えば食道、胃、小腸、大腸、膵臓、肝臓、心臓、血管、骨、軟骨、神経、角膜、真皮等を例示することができる。
（細胞・組織）
本発明の培養用担体により培養可能な細胞・組織は、特に制限されない。
本発明の培養用担体は、分化性の細胞・組織に対して特に効果的に利用可能である。このような分化性の細胞としては、例えば、幹細胞（ｓｔｅｍ  ｃｅｌｌ）および前駆細胞を挙げることができる。分化性の細胞は、分化単能性、分化多能性、ないし分化全能性のいずれの細胞をも包含する。
（生体組織・臓器の修復・再生方法）
本発明の担体を用いて、細胞・組織を修復・再生する方法は特に制限されないが、該細胞等の播種および回収を容易とする点からは、ハイドロゲル形成性高分子のゾル−ゲル転移を利用することが好ましい。
（ゾル−ゲル転移を利用する態様）
このようなゾル−ゲル転移を利用する態様においては、先ず、本発明の担体中に細胞（例えば、幹細胞や前駆細胞）またはそれらを含有する組織等を播種、混和する。このような播種、混和を行うためには、例えば、本発明の細胞・組織培養用担体を構成するハイドロゲル形成性高分子を、培養液、例えばＲＰＭＩ−１６４０（Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｎ．Ｙ．、ＵＳＡ）に低温（例えば４℃）下で攪拌溶解し、本発明の担体をそのゾル−ゲル転移温度以下の水溶液（ゾル）の状態として該細胞や組織を添加、懸濁させれば良い。ここで用いる培養液には特に制限はなく、目的とする細胞（幹細胞、前駆細胞等）が増殖・分化し易いものを適宜選択して用いれば良い。またこの培養液に目的の幹細胞や前駆細胞の増殖・分化を促進する前述の化学仲介物質を、必要に応じて含有させてもよい。更にコラーゲン、ゼラチンなどのＥＣＭを添加させてもよい。
本発明の担体中で生体組織・臓器を再生させるには、例えば、上記懸濁液を本発明の担体のゾル−ゲル転移温度より高い温度（通常は３７℃）に昇温してゲル化させた後、該温度（通常３７℃）で目的とする細胞またはそれを含有する組織等を培養すればよい。
また、本発明の担体をゲル化させる際、所望の形状の型を用いて所望の形状を付与してゲル化させることもできる。例えば軟骨組織を耳や鼻の再建に用いる場合等に、本発明の担体を耳や鼻の適用部位に適合する形状として軟骨細胞を培養し、軟骨組織を再生させれば、容易に所望の形状に成型して使用することができる。
本発明の担体中で目的の組織・臓器が再生された後に、これらを本発明の担体から回収するには、目的の組織・臓器を含む本発明の担体を該ゾル−ゲル転移温度より低い温度（例えば４℃）に冷却して本発明の担体をゾル状態に戻し、遠心分離等の通常の分離方法で目的の組織・臓器と本発明の担体を分離すれば良い。
上述したように、本発明の担体は繊維芽細胞の増殖を抑える一方で、目的とする細胞（幹細胞、前駆細胞等）の増殖や分化を実質的に阻害しない（ないしは促進させる）ことが可能であるため、本発明の担体中で目的とする組織・臓器を効率よく再生させることができる。
実施例
以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲は特許請求の範囲により限定されるものであり、以下の実施例によって限定されるものではない。
製造例１
ポリプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイド共重合体（プロピレンオキサイド／エチレンオキサイド平均重合度約６０／１８０、旭電化工業（株）製：プルロニックＦ−１２７）１０ｇを乾燥クロロホルム３０ｍｌに溶解し、五酸化リン（１ｇ）共存下、ヘキサメチレンジイソシアネート０．１３ｇを加え、沸点還流下に６時間反応させた。溶媒を減圧留去した後、残さを蒸留水に溶解し、分画分子量３万の限外濾過膜（アミコンＰＭ−３０）を用いて限外濾過を行い、高分子量重合体と低分子量重合体を分画した。得られた水溶液を凍結して、Ｆ−１２７高重合体およびＦ−１２７低重合体を得た。
上記により得たＦ−１２７高重合体（本発明のハイドロゲル形成性高分子、ＴＧＰ−１）を、氷冷下、８質量％の濃度で蒸留水に溶解した。この水溶液をゆるやかに加温していくと、２１℃から徐々に粘度が上昇し、約２７℃で固化して、ハイドロゲルとなった。このハイドロゲルを冷却すると、２１℃で水溶液に戻った。この変化は、可逆的に繰り返し観測された。
一方、上記Ｆ−１２７低重合体を、氷点下８質量％の濃度で蒸留水に溶解したものは、６０℃以上に加熱しても全くゲル化しなかった。
製造例２
トリメチロールプロパン１モルに対し、エチレンオキサイド１６０モルをカチオン重合により付加して、平均分子量約７０００のポリエチレンオキサイドトリオールを得た。
上記により得たポリエチレンオキサイドトリオール１００ｇを蒸留水１０００ｍｌに溶解した後、室温で過マンガン酸カリウム１２ｇを徐々に加えて、そのまま約１時間、酸化反応させた。固形物を濾過により除いた後、生成物をクロロホルムで抽出し、溶媒（クロロホルム）を減圧留去してポリエチレンオキサイドトリカルボキシル体９０ｇを得た。
上記により得たポリエチレンオキサイドトリカルボキシル体１０ｇと、ポリプロピレンオキサイドジアミノ体（プロピレンオキサイド平均重合度約６５、米国ジェファーソンケミカル社製、商品名：ジェファーミンＤ−４０００、曇点：約９℃）１０ｇとを四塩化炭素１０００ｍｌに溶解し、ジシクロヘキシルカルボジイミド１．２ｇを加えた後、沸点還流下に６時間反応させた。反応液を冷却し、固形物を濾過により除いた後、溶媒（四塩化炭素）を減圧留去し、残さを真空乾燥して、複数のポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドとが結合した本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−２）を得た。これを氷冷下、５質量％の濃度で蒸留水に溶解し、そのゾル−ゲル転移温度を測定したところ、約１６℃であった。
製造例３
Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（イーストマンコダック社製）９６ｇ、Ｎ−アクリロキシスクシンイミド（国産化学（株）製）１７ｇ、およびｎ−ブチルメタクリレート（関東化学（株）製）７ｇをクロロホルム４０００ｍｌに溶解し、窒素置換後、Ｎ、Ｎ’−アゾビスイソブチロニトリル１．５ｇを加え、６０℃で６時間重合させた。反応液を濃縮した後、ジエチルエーテルに再沈（再沈殿）した。濾過により固形物を回収した後、真空乾燥して、７８ｇのポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド−コ−Ｎ−アクリロキシスクシンイミド−コ−ｎ−ブチルメタクリレート）を得た。
上記により得たポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド−コ−Ｎ−アクリロキシスクシンイミド−コ−ｎ−ブチルメタクリレート）に、過剰のイソプロピルアミンを加えてポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド−コ−ｎ−ブチルメタクリレート）を得た。このポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド−コ−ｎ−ブチルメタクリレート）の水溶液の曇点は１９℃であった。
前記のポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド−コ−Ｎ−アクリロキシスクシンイミド−コ−ｎ−ブチルメタクリレート）１０ｇ、および両末端アミノ化ポリエチレンオキサイド（分子量６、０００、川研ファインケミカル（株）製）５ｇをクロロホルム１０００ｍｌに溶解し、５０℃で３時間反応させた。室温まで冷却した後、イソプロピルアミン１ｇを加え、１時間放置した後、反応液を濃縮し、残渣をジエチルエーテル中に沈澱させた。濾過により固形物を回収した後、真空乾燥して、複数のポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド−コ−ｎ−ブチルメタクリレート）とポリエチレンオキサイドとが結合した本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−３）を得た。
このようにして得たＴＧＰ−３を氷冷下、５質量％の濃度で蒸留水に溶解し、そのゾル−ゲル転移温度を測定したところ、約２１℃であった。
製造例４
（滅菌方法）
上記した本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−３）の２．０ｇを、ＥＯＧ（エチレンオキサイドガス）滅菌バッグ（ホギメディカル社製、商品名：ハイブリッド滅菌バッグ）に入れ、ＥＯＧ滅菌装置（イージーパック、井内盛栄堂製）でＥＯＧをバッグに充填し、室温にて一昼夜放置した。更に４０℃で半日放置した後、ＥＯＧをバッグから抜き、エアレーションを行った。バッグを真空乾燥器（４０℃）に入れ、時々エアレーションしながら半日放置することにより滅菌した。
この滅菌操作により高分子のゾル−ゲル転移温度が変化しないことを、別途確認した。
製造例５
Ｎ−イソプロピルアクリルアミド３７ｇと、ｎ−ブチルメタクリレート３ｇと、ポリエチレンオキサイドモノアクリレート（分子量４，０００、日本油脂（株）製：ＰＭＥ−４０００）２８ｇとを、ベンゼン３４０ｍｌに溶解した後、２、２’−アゾビスイソブチロニトリル０．８ｇを加え、６０℃で６時間反応させた。得られた反応生成物にクロロホルム６００ｍｌを加えて溶解し、該溶液をエーテル２０Ｌ（リットル）に滴下して沈澱させた。得られた沈殿を濾過により回収し、該沈澱を約４０℃で２４時間真空乾燥した後、蒸留水６Ｌに再び溶解し、分画分子量１０万のホローファイバー型限外濾過膜（アミコン社製Ｈ１Ｐ１００−４３）を用いて１０℃で２ｌまで濃縮した。
該濃縮液に蒸留水４ｌを加えて希釈し、上記希釈操作を再度行った。上記の希釈、限外濾過濃縮操作を更に５回繰り返し、分子量１０万以下のものを除去した。この限外濾過により濾過されなかったもの（限外濾過膜内に残留したもの）を回収して凍結乾燥し、分子量１０万以上の本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−４）６０ｇを得た。
上記により得た本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−４）１ｇを、９ｇの蒸留水に氷冷下で溶解した。この水溶液のゾル−ゲル転移温度を測定したところ、該ゾル−ゲル転移温度は２５℃であった。
製造例６
製造例３の本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−３）を１０質量％の濃度で蒸留水に溶解し、５．８×１０５Ｐａ・ｓｅｃであった。この定常流動粘度ηの測定においては、ストレス式レオメータ（ＣＳＬ５００）、および測定デバイスとしてアクリル製円盤（直径４ｃｍ）を使用し、試料厚み６００μｍとして、１０Ｎ／ｍ２のずり応力を適用して、５分後から５分間のクリープを観測した。
一方、寒天を２質量％の濃度で蒸留水に９０℃で溶解して、１０℃で１時間ゲル化させた後、３７℃におけるηを測定したところ、そのηは機器の測定限界（１×１０７Ｐａ・ｓｅｃ）を越えていた。
製造例７
（繊維芽細胞の増殖性評価）
製造例３で作製した本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−３）を製造例４の方法によって滅菌した後、該ポリマーの最終濃度が約８％になるように２０％の胎児牛血清（ＦＣＳ；Ｄａｉｎｉｐｐｏｎ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ社製、商品名：Ｆｅｔａｌ  Ｃａｌｆ  Ｓｅｒｕｍ）および抗生剤（Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製、商品名：ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｎ；最終濃度１０，０００Ｕ／ｍｌ）を含有するＲＰＭＩ−１６４０（Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）中に、４℃で２４時間、撹拌下に溶解した。この操作は無菌的に実施した。
上記の本発明の担体（ＴＧＰ−３／ＲＰＭＩ）に正常ヒト肺繊維芽細胞（Ｎｏｒｍａｌ  Ｈｕｍａｎ  Ｌｕｎｇ  Ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔｓ、ＮＨＬＦ、宝酒造（株）社製））を６×１０４個／ｍｌの細胞密度になるように分散させた。このＮＨＬＦ分散液を２４ウェル−プレート［ｆｌａｔ  ｂｏｔｔｏｍ  ｍｕｌｔｉｗｅｌｌ  ｔｉｓｓｕｅ  ｃｕｌｔｕｒｅ  ｐｌａｔｅ（ＦＡＬＣＯＮ、Ｂｅｃｔｏｎ  Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ  ＆  Ｃｏｍｐａｎｙ）］の各ウェルに０．２ｍｌずつ分注し、３７℃でゲル化させた後、培養液０．４ｍｌを添加して３７℃、５％ＣＯ２大気圧下で培養した。２４ウェル−プレートは顕微鏡観察用と繊維芽細胞増殖率測定用の各２枚を０、１、３、７日目用の分として、合計８枚用意した。
これとは別に比較用としてＴＧＰ−３を用いないで上記の培養液に６×１０４個／ｍｌの細胞密度になるように分散させたＮＨＬＦ分散液を調製し、同様にして２４ウェル−プレート８枚を用意して同様の培養試験を行った。
位相差顕微鏡（オリンパス社製、商品名：ＩＭＴ−２、１０倍）により経日的（０、１、３、７日）に観察した結果、比較例（ＲＰＭＩ）の培養では１日後から繊維芽細胞に特徴的な樹枝状の増殖が見られ、７日後にはコンフルエントの状態となったのに対し、本発明の担体（ＴＧＰ−３／ＲＰＭＩ）中では７日後まで繊維芽細胞が単細胞の形態を保ったままで増殖の様子は認められなかった。
所定培養日数の経過後、２４ウェル−プレートを４℃に下げることによって該担体を溶解した後、各ウェル中にコハク酸脱水素酵素活性測定用試薬たるＷＳＴ−８試薬（同仁化学（株）製）５０μｌを添加した。この２４ウェル−プレートを４℃で１０時間反応させた後、完全に均一な水溶液の状態にした。
該水溶液を９６−ウェル−プレートに２００μｌづつ分注し、マイクロプレート用比色計を用いて４５０ｎｍ（参照波長６２０ｎｍ）で吸光度（ＯＤ（４５０））を測定した。繊維芽細胞の増殖率は、培養開始時（０日）の吸光度ＯＤｆ＝（ＯＤ（４５０））と、培養後（１、３、７日後）の吸光度ＯＤＬ＝（ＯＤ（４５０））の比（ＯＤＬ／ＯＤｆ）により求めた。
本発明の担体（ＴＧＰ−３／ＲＰＭＩ）中では１、３、７日後の繊維芽細胞の増殖率（ＯＤＬ／ＯＤｆ）がそれぞれ１０５％、１２０％、１２５％であったのに対し、比較例（ＲＰＭＩ）では１、３、７日後の繊維芽細胞の増殖率（ＯＤＬ／ＯＤｆ）がそれぞれ１７０％、３７０％、４２０％であった。
実施例１
ビーグル系雑犬（９．０〜１１．０ｋｇ体重）をペントバルビタールにて静脈麻酔後、開腹し、膵臓を全摘出した。膵管に直径１００μｍのガイドワイヤーを挿入し、ガイドワイヤーにそって膵組織を切除、除去していくと膵管のみが採取できた。約６ｃｍ長、径１５０〜２００μｍの膵管を０．５ｍｍ幅にて細切した。
製造例３の本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−３）を１０質量％の濃度で培養液（ＲＰＭＩ−１６４０、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）に溶解した溶液（本発明の担体）を４℃に冷却して、上記膵管細切片を分散させ、１２ウェル−プレート［ｆｌａｔ  ｂｏｔｔｏｍ  ｍｕｌｔｉｗｅｌｌ  ｔｉｓｓｕｅ  ｃｕｌｔｕｒｅ  ｐｌａｔｅ（ＦＡＬＣＯＮ、Ｂｅｃｔｏｎ  Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ  ＆  Ｃｏｍｐａｎｙ）］の各ウェルに０．４ｍｌずつ分注し、３７℃でゲル化させた後、培養液０．４ｍｌを添加して３７℃、５％ＣＯ２大気圧下で培養した。尚、培養液ＲＰＭＩ−１６４０にはイヌ血清（イヌ血液５０〜１００ｍｌを採血し、室温３０分静置して上清を採取したもの）１０％、１０ｍＭニコチンアミド（Ｓｉｇｍａ社製、商品名：ＮＩＡＣＩＮＡＭＩＤＥ）、１０ｎｇ／ｍｌケラチノサイト増殖因子（ＫＧＦ；ＰＥＰＲＯＴＥＣＨ  ＦＣ  Ｌｔｄ．社製、商品名：Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ  Ｋｅｒａｔｉｎｏｃｙｔｅ  Ｇｒｏｗｔｈ  Ｆａｃｔｏｒ）を添加した。
経日的に実体顕微鏡（Ｏｌｙｍｐｕｓ社製、商品名：倒立型システム顕微鏡；１００倍）で観察すると、培養５日目より膵管組織片外側より、細胞が分裂、増殖した集塊が認められた（図１）。該細胞集塊は経日的に大きさを増し、１４日目には１５０μＭ−３０日目には３００μｍとなった（図２）。３０日目の組織像では細胞集塊にインスリン陽性細胞が存在し、ランゲルハンス島のクラスターが形成されたことを示した。
該細胞集塊を含有する本発明の担体を４℃に冷却して遠心分離することにより、該細胞集塊と、この冷却によりゾル化した本発明の担体を容易に分離することができた。
実施例２
Ｌｅｗｉｓ系４週令雄性ラット肋軟骨を無菌的に採取し、付着する軟組織を除去して取り出した軟骨を細片化した。次いで、酵素液｛第一液：０．１％ＥＤＴＡ（ナカライテスク社製）／ＰＢＳ（−）（ローマン工業社製）、第二液：０．２５％トリプシン−ＥＤＴＡ（ギブコ社製）／ＰＢＳ（−）（ローマン工業社製）、第三液：０．１％コラゲナーゼ（和光純薬社製）／ＰＢＳ（＋）（ギブコ社製）｝をそれぞれ入れた試験管中にこの軟骨組織を入れ、３７℃でそれぞれ１５分間、１時間、３時間処理して軟骨組織を分解した。
採取した軟骨分散液を培地中｛Ｄ−ＭＥＭ（Ｄｕｌｂｅｃｃｏ’ｓ  Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｅａｇｌｅ  Ｍｅｄｉｕｍ：（ギブコ社製）＋１０％  ＦＣＳ（Ｆｅｔａｌ  Ｂｏｖｉｎｅ  Ｓｅｒｕｍ）＋ペニシリン＋ストレプトマイシン）に入れ、コンフルエント状態になるまで約２週間、３７℃、５％ＣＯ２大気圧下で培養した。得られた培養液を０．２５％トリプシン／ＰＢＳ（−）で５分間処理して、１０００ｒｐｍ、１０分間遠心分離し、軟骨細胞を回収した。
製造例３の本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−３）を１０質量％の濃度で培養液（ＲＰＭＩ−１６４０、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）に溶解した溶液（本発明の担体）を４℃に冷却して、上記軟骨細胞を６×１０５個／ｍｌの細胞密度になるように分散させ、１２ウェル−プレート［ｆｌａｔ  ｂｏｔｔｏｍ  ｍｕｌｔｉｗｅｌｌ  ｔｉｓｓｕｅ  ｃｕｌｔｕｒｅ  ｐｌａｔｅ（ＦＡＬＣＯＮ、Ｂｅｃｔｏｎ  Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ  ＆  Ｃｏｍｐａｎｙ）］の各ウェルに０．４ｍｌずつ分注し、３７℃でゲル化させた後、培養液０．４ｍｌを添加して３７℃、５％ＣＯ２大気圧下で培養した。尚、培養液ＲＰＭＩ−１６４０には、実施例１と同様に、ラット血清（ラット血液を室温３０分静置して上清を採取したもの）１０％、１０ｍＭニコチンアミド、１０ｎｇ／ｍｌケラチノサイト増殖因子（ＫＧＦ）を添加した。
経日的に実体顕微鏡で観察すると、培養５日目より、細胞が分裂、増殖した集塊が認められた。該細胞集塊は経日的に大きさを増し、１４日目には１５０μＭ−３０日目には３００μｍとなった。３０日目の組織像（Ａｚａｎ染色およびＡｇｇｒｅｃａｎ免疫染色）において、細胞集塊に軟骨塊の形成を示す染色像が認められた。
該細胞集塊を含有する本発明の担体を４℃に冷却して遠心分離することにより、該細胞集塊と、この冷却によりゾル化した本発明の担体を容易に分離することができた。
製造例８
Ｎ−イソプロピルアクリルアミド７１．０ｇおよびｎ−ブチルメタクリレート４．４ｇをエタノール１１１７ｇに溶解した。これにポリエチレングリコールジメタクリレート（ＰＤＥ６０００、日本油脂（株）製）２２．６ｇを水７７３ｇに溶解した水溶液を加え、窒素気流下７０℃に加温した。窒素気流下７０℃を保ちながら、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）０．８ｍＬと１０％過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）水溶液８ｍＬを加え３０分間攪拌反応させた。さらにＴＥＭＥＤ０．８ｍＬと１０％ＡＰＳ水溶液８ｍＬを３０分間隔で４回加えて重合反応を完結させた。反応液を１０℃以下に冷却後、１０℃の冷却蒸留水５Ｌを加えて希釈し、分画分子量１０万の限外ろ過膜を用いて１０℃で２Ｌまで濃縮した。
該濃縮液に冷却蒸留水４Ｌを加えて希釈し、上記限外ろ過濃縮操作を再度行った。上記の希釈、限外ろ過濃縮操作を更に５回繰り返し、分子量１０万以下のものを除去した。この限外ろ過によりろ過されなかったもの（限外ろ過膜内に残留したもの）を回収して凍結乾燥し、分子量１０万以上の本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−５）７２ｇを得た。
上記により得た本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−５）１ｇを、９ｇの蒸留水に氷冷下で溶解した。この水溶液のゾル−ゲル転移温度を測定したところ、該ゾル−ゲル転移温度は２０℃であった。
製造例９
Ｎ−イソプロピルアクリルアミド４２．０ｇおよびｎ−ブチルメタクリレート４．０ｇをエタノール５９２ｇに溶解した。これにポリエチレングリコールジメタクリレート（ＰＤＥ６０００、日本油脂（株）製）１１．５ｇを水６５．１ｇに溶解した水溶液を加え、窒素気流下７０℃に加温した。窒素気流下７０℃を保ちながら、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）０．４ｍＬと１０％過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）水溶液４ｍＬを加え３０分間攪拌反応させた。さらにＴＥＭＥＤ０．４ｍＬと１０％ＡＰＳ水溶液４ｍＬを３０分間隔で４回加えて重合反応を完結させた。反応液を５℃以下に冷却後、５℃の冷却蒸留水５Ｌを加えて希釈し、分画分子量１０万の限外ろ過膜を用いて５℃で２Ｌまで濃縮した。
該濃縮液に冷却蒸留水４Ｌを加えて希釈し、上記限外ろ過濃縮操作を再度行った。上記の希釈、限外ろ過濃縮操作を更に５回繰り返し、分子量１０万以下のものを除去した。この限外ろ過によりろ過されなかったもの（限外ろ過膜内に残留したもの）を回収して凍結乾燥し、分子量１０万以上の本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−６）４０ｇを得た。
上記により得た本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−６）１ｇを、９ｇの蒸留水に氷冷下で溶解した。この水溶液のゾル−ゲル転移温度を測定したところ、該ゾル−ゲル転移温度は７℃であった。
製造例１０
Ｎ−イソプロピルアクリルアミド４５．５ｇおよびｎ−ブチルメタクリレート０．５６ｇをエタノール５９２ｇに溶解した。これにポリエチレングリコールジメタクリレート（ＰＤＥ６０００、日本油脂（株）製）１１．５ｇを水６５．１ｇに溶解した水溶液を加え、窒素気流下７０℃に加温した。窒素気流下７０℃を保ちながら、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）０．４ｍＬと１０％過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）水溶液４ｍＬを加え３０分間攪拌反応させた。さらにＴＥＭＥＤ０．４ｍＬと１０％ＡＰＳ水溶液４ｍＬを３０分間隔で４回加えて重合反応を完結させた。反応液を１０℃以下に冷却後、１０℃の冷却蒸留水５Ｌを加えて希釈し、分画分子量１０万の限外ろ過膜を用いて１０℃で２Ｌまで濃縮した。
該濃縮液に冷却蒸留水４Ｌを加えて希釈し、上記限外ろ過濃縮操作を再度行った。上記の希釈、限外ろ過濃縮操作を更に５回繰り返し、分子量１０万以下のものを除去した。この限外ろ過によりろ過されなかったもの（限外ろ過膜内に残留したもの）を回収して凍結乾燥し、分子量１０万以上の本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−７）２２ｇを得た。
上記により得た本発明のハイドロゲル形成性高分子（ＴＧＰ−７）１ｇを、９ｇの蒸留水に氷冷下で溶解した。この水溶液のゾル−ゲル転移温度を測定したところ、該ゾル−ゲル転移温度は３７℃であった。
実施例３
製造例８で得られたハイドロゲル形成性高分子ＴＧＰ−５を、フェノールレッド（和光純薬製）３ｍＭを含有するリン酸緩衝液（１／１５Ｍ，ｐＨ７）、メチルブルー（和光純薬製）６ｍＭを含有するリン酸緩衝液（１／１５Ｍ，ｐＨ７）、ミオグロビン（和光純薬製）０．９％を含有するリン酸緩衝液（１／１５Ｍ，ｐＨ７）、それぞれに９ｗｔ％の濃度で氷冷下溶解した。これらの溶液を長さ１．３ｍｍ、内径６ｍｍのガラス管内に充填して３７℃に昇温しゲル化させた。これらの円盤状のハイドロゲルをガラス管ごと３ｍＬのリン酸緩衝液（１／１５Ｍ，ｐＨ７）の入った分光用セルに入れ、３７℃に保温して攪拌しながら、吸光度を連続的に測定した。
吸光度の測定波長はフェノールレッド、メチルブルー、ミオグロビンそれぞれについて、５５８ｎｍ、５７１ｎｍ、４０９ｎｍで行った。経時的な３ｍＬのリン酸緩衝液（１／１５Ｍ，ｐＨ７）中へのフェノールレッド、メチルブルー、ミオグロビンの溶出率を吸光度測定により求め、式（１）の関係からそれぞれの拡散係数を求めたところ、１．６×１０−６（ｃｍ２／ｓｅｃ）、７．５×１０−９（ｃｍ２／ｓｅｃ），２．１×１０−７（ｃｍ２／ｓｅｃ）であった。
ＴＧＰ−５ハイドロゲル中３７℃における水溶性親水性物質であるフェノールレッドと水溶性疎水性物質であるメチルブルーの拡散係数の比（ＤＰＲ／ＤＭＢ）は２１３であった。
ＴＧＰ−５ハイドロゲル中３７℃における水溶性親水性低分子物質であるフェノールレッドと水溶性親水性高分子物質であるミオグロビンの拡散係数の比（ＤＰＲ／ＤＭＧ）は７．６であった。
比較例１
低融点アガロース（Ｓｅａ  Ｐｒｅｐ登録商標ａｇａｒｏｓｅ，ＢＭＡ（Ｒｏｃｋｌａｎｄ  ＵＳＡ）社製、融点５０℃以下、ゲル化点８℃〜１７℃）を、フェノールレッド（和光純薬製）３ｍＭを含有するリン酸緩衝液（１／１５Ｍ，ｐＨ７）、メチルブルー（和光純薬製）６ｍＭを含有するリン酸緩衝液（１／１５Ｍ，ｐＨ７）、ミオグロビン（和光純薬製）０．９％を含有するリン酸緩衝液（１／１５Ｍ，ｐＨ７）、それぞれに１ｗｔ％の濃度で加温溶解した。これらの溶液を長さ１０ｍｍ、内径２ｍｍのガラス管内に充填して２℃に冷却しゲル化させた。これらの円柱状のハイドロゲルをガラス管ごと３ｍＬのリン酸緩衝液（１／１５Ｍ，ｐＨ７）の入った分光用セルに入れ、３７℃に保温して攪拌しながら、吸光度を連続的に測定した。
吸光度の測定波長はフェノールレッド、メチルブルー、ミオグロビンそれぞれについて、５５８ｎｍ、５７１ｎｍ、４０９ｎｍで行った。経時的な３ｍＬのリン酸緩衝液（１／１５Ｍ，ｐＨ７）中へのフェノールレッド、メチルブルー、ミオグロビンの溶出率を吸光度測定により求め、式（１）の関係からそれぞれの拡散係数を求めたところ、４．７×１０−６（ｃｍ２／ｓｅｃ）、７．１×１０−６（ｃｍ２／ｓｅｃ），２．６×１０−５（ｃｍ２／ｓｅｃ）であった。
低融点アガロースハイドロゲル中３７℃における水溶性親水性物質であるフェノールレッドと水溶性疎水性物質であるメチルブルーの拡散係数の比（ＤＰＲ／ＤＭＢ）は０．７であった。
低融点アガロースハイドロゲル中３７℃における水溶性親水性低分子物質であるフェノールレッドと水溶性親水性高分子物質であるミオグロビンの拡散係数の比（ＤＰＲ／ＤＭＧ）は０．１８であった。
実施例４
製造例８で得られたハイドロゲル形成性高分子ＴＧＰ−５を生理食塩水に溶解して高分子濃度１０質量％（ｗｔ％）、８質量％（ｗｔ％）、６質量％（ｗｔ％）の溶液を調製した。それぞれのゾル−ゲル転移温度を測定したところ、それぞれ１８℃、２０℃、２２℃であった。各生理食塩水溶液をそのゾル−ゲル転移温度以下に冷却して、１群１０匹の６週齢のラット（雄５匹、雌５匹）の腹腔内に１ｍＬ／ｋｇずつ投与した。投与法はラットの腹部を電気バリカンにて除毛し、消毒用エタノールにて投与部位を消毒した後、シリンジ及び留置針（２２Ｇ）を用いて投与した。投与後１日目、３日目、７日目、１４日目、２１日目に各群２匹（雄１匹、雌１匹）をエーテル麻酔下で放血致死させ、腹腔内のハイドロゲル（本発明の再生用材料）の残存を検査した。高分子濃度６質量％（ｗｔ％）のハイドロゲルは投与後３日目に腹腔内から消失、高分子濃度８質量％（ｗｔ％）のハイドロゲルは投与後１４日目に腹腔内から消失、高分子濃度１０質量％（ｗｔ％）のハイドロゲルは投与後２１日目に腹腔内から消失した。
産業上の利用可能性
上述したように、本発明の細胞・組織培養用担体中では、繊維芽細胞が実質的に増殖しないため、目的とする細胞・組織（例えば、修復・再生等を目的とする臓器や組織の細胞）を選択的に増殖させ、目的とする臓器や組織の再生を効果的に達成できる。
本発明の細胞・組織培養用担体は、所定の温度（例えば、ヒトまたは動物の体温）でゲル化して三次元網目構造を形成し、細胞成長因子等を長期間保持できるため、目的とする臓器や組織の再生を促進させることができる。
本発明の細胞・組織培養用担体は低温でゾル状態、体温でゲル化するハイドロゲル形成性の高分子から構成されるため、低温のゾル状態で本発明の担体中に幹細胞や前駆細胞またはそれらを含有する組織等を播種、混和することができ、そのまま所定の温度（例えば、ヒトまたは動物の体温）でゲル化させることによって該担体をゲル状態として、組織や臓器を再生する幹細胞や前駆細胞の接着・分化・形態形成のための人工担体として機能させることができる。
更に本発明の細胞・組織培養用担体はそのゾル−ゲル転移温度より低い温度に冷却することによってゾル状態に戻るため、ゲル内で再生した組織や臓器に実質的に傷害を与えることなく回収できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施例１において膵管組織外側から、細胞が分裂、増殖した集塊を示す顕微鏡写真である（５日目、倍率×１００）。
図２は、実施例１において、経日的に大きさを増した細胞塊を示す顕微鏡写真である（３０日目、倍率×１００）。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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