JP2016171794A - Carrier and cell culture method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は担体及び細胞培養方法に関する。 The present invention relates to a carrier and a cell culture method.
幹細胞は、分化した細胞と異なり、分裂して、自己再生するか、又は表現型及び機能の異なる娘細胞に分化する能力をもつ。有用な細胞を増殖させ患者に移植する治療は、昨今の医学の進歩の著しい再生医療や癌免疫療法で期待されている治療方法である。幹細胞を応用した医薬品の生産や、遺伝子治療、再生医療、免疫療法等の分野において、細胞や組織、微生物等を人工的な環境下で効率良く大量に培養することが求められている。大量培養が可能な細胞培養の手法として、粒子などの担体の表面に細胞を付着させ、該細胞を生育させるマイクロキャリア培養法が知られている。マイクロキャリア培養法とは、培養容器内に、細胞、培養液、及び細胞の接着足場となるマイクロキャリアを導入し、培養液を間欠的に撹拌し、マイクロキャリアの表面に細胞を接着させて増殖させる方法である。マイクロキャリアは、接着依存性の細胞、例えば幹細胞を培養するに当たって足場(担体)として使用する微粒子であり、従来種々の材質のマイクロキャリアが用いられてきた(特許文献1〜4)。 Unlike differentiated cells, stem cells have the ability to divide and self-renew or to differentiate into daughter cells with different phenotypes and functions. The treatment of proliferating useful cells and transplanting the cells into a patient is a treatment method expected in regenerative medicine and cancer immunotherapy, which are remarkable in recent medical progress. In the fields of production of pharmaceuticals using stem cells, gene therapy, regenerative medicine, immunotherapy, etc., it is required to efficiently culture large amounts of cells, tissues, microorganisms, etc. in an artificial environment. As a cell culture technique capable of mass culture, a microcarrier culture method is known in which cells are attached to the surface of a carrier such as particles and the cells are grown. In the microcarrier culture method, cells, culture solution, and microcarriers that serve as cell adhesion scaffolds are introduced into a culture vessel, and the culture solution is stirred intermittently to attach the cells to the surface of the microcarriers for growth. It is a method to make it. Microcarriers are fine particles used as scaffolds (carriers) for culturing adhesion-dependent cells such as stem cells, and conventionally, microcarriers of various materials have been used (Patent Documents 1 to 4).
しかし、従来のマイクロキャリアを使用した接着依存性細胞の培養では、充分に満足しうる増殖率が得られているとは云い難かった。また、幹細胞の能力を保持したまま培養できているかなどの十分な評価も行われてない。さらに、細胞の接着に有効な細胞外マトリックス成分を含むマトリックスでコートしたマイクロキャリアなども知られているが、増殖した細胞の人体への移植などに際し、動物由来のタンパクを細胞足場材として用いることは動物由来感染症の発症のリスクの点から好ましくない。したがって、化学合成した非動物由来の細胞培養用担体が望まれている。 However, it has been difficult to say that a sufficiently satisfactory proliferation rate has been obtained by culturing adhesion-dependent cells using conventional microcarriers. Moreover, sufficient evaluation, such as whether it can culture | cultivate, maintaining the capability of a stem cell, is not performed. In addition, microcarriers coated with a matrix containing an extracellular matrix component effective for cell adhesion are also known, but animal-derived proteins should be used as cell scaffolds when transplanting proliferated cells to the human body. Is not preferred in terms of the risk of developing animal-derived infections. Therefore, a chemically synthesized non-animal derived cell culture carrier is desired.
本発明が解決しようとする課題は、付着依存性細胞の大量培養に応用可能な細胞接着性を有する担体を提供することである。また、本発明が解決しようとするもう1つの課題は、該担体を用いて細胞を増殖し、かつ培養した細胞を高収率で回収することを可能とする細胞培養方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a carrier having cell adhesion that can be applied to mass culture of adhesion-dependent cells. Another problem to be solved by the present invention is to provide a cell culture method capable of growing cells using the carrier and recovering the cultured cells with high yield. .
本発明が解決しようとする課題は、下記の手段により解決された。 The problem to be solved by the present invention has been solved by the following means.
<1> 支持体と塩基性基を側鎖に有するα−アミノ酸残基を80質量%以上含むポリアミノ酸とを有し、前記支持体に対する前記ポリアミノ酸の結合密度が1μg/m2〜10,000μg/m2であることを特徴とする細胞培養用の担体。
<2> 前記支持体の表面に前記ポリアミノ酸の末端が共有結合している、<1>に記載の担体。
<3> 前記α−アミノ酸残基がα−Lys残基である、<1>又は<2>に記載の担体。
<4> 前記支持体の表面の求核性官能基を開始末端としてアミノ酸モノマーを重合して得た、<1>〜<3>いずれか1つに記載の担体。
<5> 前記求核性官能基が、アミノ基、水酸基又はチオール基であり、前記アミノ酸モノマーが、N−カルボキシアミノ酸無水物、又はアミノ酸カーバメート化合物である、<4>に記載の担体。
<6> 前記支持体が粒子である、<1>〜<5>いずれか1つに記載の担体。
<7> 前記粒子が多孔質である、<6>に記載の担体。
<8> 前記粒子の体積平均粒径が10〜1000μmである、<6>又は<7>に記載の担体。
<9> 比重が0.9〜1.2である、<1>〜<8>いずれか1つに記載の担体。
<10> マイクロキャリアである、<1>〜<9>いずれか1つに記載の担体。
<11> 収容部を用意し、前記収容部に、接着依存性細胞、培養液、及び、<1>〜<10>いずれか1つに記載の担体を導入する導入工程と、前記細胞が接着した担体を浮遊させながら、担体の表面に接着した前記細胞を増殖させる増殖工程と、を含むことを特徴とする細胞培養方法。
<12> 前記導入工程と前記増殖工程との間に、さらに前記細胞と前記担体とを接触させ、前記担体の表面に前記細胞を接着させる接着工程を含む、<11>に記載の細胞培養方法。
<1> A support and a polyamino acid containing 80% by mass or more of an α-amino acid residue having a basic group in the side chain, and the binding density of the polyamino acid to the support is 1 μg / m 2 to 10; A carrier for cell culture, which is 000 μg / m 2 .
<2> The carrier according to <1>, wherein the end of the polyamino acid is covalently bonded to the surface of the support.
<3> The carrier according to <1> or <2>, wherein the α-amino acid residue is an α-Lys residue.
<4> The carrier according to any one of <1> to <3>, obtained by polymerizing an amino acid monomer using a nucleophilic functional group on the surface of the support as an initiation terminal.
<5> The carrier according to <4>, wherein the nucleophilic functional group is an amino group, a hydroxyl group, or a thiol group, and the amino acid monomer is an N-carboxyamino acid anhydride or an amino acid carbamate compound.
<6> The carrier according to any one of <1> to <5>, wherein the support is a particle.
<7> The carrier according to <6>, wherein the particles are porous.
<8> The carrier according to <6> or <7>, wherein the particles have a volume average particle diameter of 10 to 1000 μm.
<9> The carrier according to any one of <1> to <8>, wherein the specific gravity is 0.9 to 1.2.
<10> The carrier according to any one of <1> to <9>, which is a microcarrier.
<11> A storage unit is prepared, and an introduction step of introducing an adhesion-dependent cell, a culture solution, and the carrier according to any one of <1> to <10> to the storage unit, and the cell adheres And a growth step of growing the cells adhered to the surface of the carrier while the carrier is suspended.
<12> The cell culture method according to <11>, further comprising an adhesion step of bringing the cells into contact with the carrier and adhering the cells to the surface of the carrier between the introduction step and the growth step. .
本発明により、付着依存性細胞の大量培養に応用可能な細胞接着性を有する担体を提供することができた。また、本発明により、該担体を用いて細胞を増殖し、かつ培養した細胞を高収率で回収することを可能とする細胞培養方法を提供することができた。 According to the present invention, it was possible to provide a carrier having cell adhesion that can be applied to mass culture of adhesion-dependent cells. In addition, according to the present invention, it was possible to provide a cell culture method capable of proliferating cells using the carrier and recovering the cultured cells with high yield.
<細胞培養用の担体>
本発明の細胞培養用の担体は、支持体と塩基性基を側鎖に有するα−アミノ酸残基を80質量%以上含むポリアミノ酸とを有し、前記支持体に対する前記ポリアミノ酸の結合密度が1μg/m2〜10,000μg/m2であることを特徴とする。
担体としては、マイクロキャリアが好ましい。ここでいう「マイクロキャリア」とは、粒子の表面に細胞を付着させ、生育させる方法に使用される基材をいう。
<Carrier for cell culture>
The carrier for cell culture of the present invention comprises a support and a polyamino acid containing 80% by mass or more of an α-amino acid residue having a basic group in the side chain, and the binding density of the polyamino acid to the support is It characterized in that it is a 1μg / m 2 ~10,000μg / m 2 .
As the carrier, a microcarrier is preferable. As used herein, “microcarrier” refers to a base material used in a method for attaching and growing cells on the surface of particles.
(支持体)
本発明における支持体の形状は特に限定されるものではなく、粒子状、プレート状、繊維状、ロッド状、チップ状等のいずれでもよいが、好ましくは粒子状である。また、支持体は、多孔質でも非多孔質でもよいが、好ましくは多孔質である。
また、支持体の材質としては、アガロース、デキストラン、セルロースなどを含む多糖類などの天然物質、ガラス、改質ガラス、セラミック等の無機物、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等の合成ポリマーのいずれか、又は、その組み合わせが挙げられる。中でも、多孔質化による浮遊性を確保できることや、靱性に優れ培養中の破損を低減できることから、多糖類、合成ポリマーが好ましく、合成ポリマーがより好ましい。
(Support)
The shape of the support in the present invention is not particularly limited, and may be any of a particle shape, a plate shape, a fiber shape, a rod shape, a chip shape, and the like, preferably a particle shape. The support may be porous or non-porous, but is preferably porous.
Further, as the material of the support, any of natural substances such as polysaccharides including agarose, dextran, cellulose, etc., inorganic substances such as glass, modified glass and ceramic, synthetic polymers such as polystyrene and polymethyl methacrylate, or The combination is mentioned. Among them, polysaccharides and synthetic polymers are preferable, and synthetic polymers are more preferable because they can ensure the floatability by making them porous and have excellent toughness and can reduce breakage during culture.
本発明で用いる材質としては、細胞培養分野で汎用されているスチレン系ポリマーが好ましく、機械的強度に優れることから、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体がより好ましい。 The material used in the present invention is preferably a styrene-based polymer that is widely used in the field of cell culture, and is more preferably a styrene-divinylbenzene copolymer because of excellent mechanical strength.
スチレン−ジビニルベンゼン共重合体としては、ポリマーを含む支持体表面に求核性を有する官能基で修飾しうるものが好ましい。具体的には、ジビニルベンゼン系モノマーに由来する構造単位(A):10〜30質量%及びスチレン系モノマーに由来する構造単位(B):70〜90質量%を有し、且つ前記スチレン系モノマーに由来する構造単位(B)のうち30〜70質量%が、3員環又は4員環の環状エーテル基を有するスチレン系モノマーに由来する構造単位(b−1)である共重合体が好ましい。 As the styrene-divinylbenzene copolymer, those capable of being modified with a functional group having nucleophilicity on the support surface containing the polymer are preferable. Specifically, the structural unit (A) derived from a divinylbenzene monomer: 10 to 30% by mass and the structural unit (B) derived from a styrene monomer: 70 to 90% by mass, and the styrene monomer A copolymer in which 30 to 70% by mass of the structural unit (B) derived from is a structural unit (b-1) derived from a styrene monomer having a 3-membered or 4-membered cyclic ether group is preferred. .
構造単位(A)は、ジビニルベンゼン系モノマーに由来するものであればよいが、担体の機械的強度、特に耐圧力性能の観点から、下記式(1)で表されるものが好ましい。 The structural unit (A) may be derived from a divinylbenzene monomer, but is preferably represented by the following formula (1) from the viewpoint of mechanical strength of the carrier, particularly pressure resistance.
〔式(1)中、
R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、
R3は、炭素数1〜10の有機基を示し、
環Qは、ベンゼン環又はナフタレン環を示し、
pは、0〜4の整数を示す。〕
[In Formula (1),
R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
R 3 represents an organic group having 1 to 10 carbon atoms,
Ring Q represents a benzene ring or a naphthalene ring,
p shows the integer of 0-4. ]
式(1)中、R1及びR2で示されるアルキル基の炭素数としては、1又は2が好ましい。また、当該アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。
また、R1及びR2としては、水素原子が好ましい。
In the formula (1), as the carbon number of the alkyl group represented by R 1 and R 2, 1 or 2 are preferred. The alkyl group may be linear or branched. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group.
R 1 and R 2 are preferably hydrogen atoms.
R3で示される有機基の炭素数は、好ましくは1〜6であり、より好ましくは1〜3であり、さらに好ましくは1又は2である。
また、上記有機基としては、アルキル基が好ましい。当該アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。
The number of carbon atoms of the organic group represented by R 3 is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, and even more preferably 1 or 2.
The organic group is preferably an alkyl group. The alkyl group may be linear or branched. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group.
環Qとしては、担体の機械的強度の観点から、ベンゼン環が好ましい。
pは0〜4の整数を示すが、0又は1が好ましい。なお、pが2〜4の整数の場合、p個のR3は同一であっても異なっていてもよい。
The ring Q is preferably a benzene ring from the viewpoint of the mechanical strength of the carrier.
p represents an integer of 0 to 4, and 0 or 1 is preferable. In addition, when p is an integer of 2 to 4, p R 3 may be the same or different.
上記式(1)で表される構造単位としては、式(2)で表されるものが特に好ましい。 As the structural unit represented by the above formula (1), those represented by the formula (2) are particularly preferable.
〔式(2)中、各記号は前記と同義であり、R3は、炭素数1〜10の有機基を示し、pは、0〜4の整数を示す。〕 [In formula (2), each symbol is as defined above, R 3 represents an organic group having 1 to 10 carbon atoms, and p represents an integer of 0 to 4. ]
構造単位(A)を誘導するモノマーとしては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ジビニルナフタレン等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。これらの中でも、重合反応の反応性の観点から、ジビニルベンゼンが特に好ましい。 Examples of the monomer for deriving the structural unit (A) include divinylbenzene, divinyltoluene, divinylxylene, divinylnaphthalene and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, divinylbenzene is particularly preferable from the viewpoint of the reactivity of the polymerization reaction.
構造単位(A)の含有量は、ポリマー全量中、10〜30質量%であるが、機械的強度の観点及び脆性を抑える観点から、12.5〜27.5質量%が好ましく、15〜25質量%が特に好ましい。
なお、本明細書におけるポリマー中の各構造単位の含有量は、13C−NMR等により測定可能である。
The content of the structural unit (A) is 10 to 30% by mass in the total amount of the polymer, but is preferably 12.5 to 27.5% by mass from the viewpoint of mechanical strength and suppressing brittleness. Mass% is particularly preferred.
In addition, content of each structural unit in the polymer in this specification can be measured by 13 C-NMR or the like.
(構造単位(B))
スチレン系モノマーに由来する構造単位(B)は、その構造単位(B)全量中に、3員環又は4員環の環状エーテル基を有するスチレン系モノマーに由来する構造単位(b−1)を30〜70質量%含有するものである。なお、本明細書において、「スチレン系モノマー」とは、ジビニルベンゼン系モノマー以外のスチレン系モノマーのことをいうものとする。
上記構造単位(b−1)を誘導する3員環又は4員環の環状エーテル基を有するスチレン系モノマーとしては、下記式(3)で表される環状エーテル基を有するものが好ましく、下記式(4)で表されるものがより好ましい。
(Structural unit (B))
The structural unit (B) derived from the styrenic monomer includes the structural unit (b-1) derived from the styrenic monomer having a 3-membered ring or a 4-membered cyclic ether group in the total amount of the structural unit (B). 30-70 mass% is contained. In the present specification, the “styrene monomer” refers to a styrene monomer other than the divinylbenzene monomer.
As the styrenic monomer having a 3-membered or 4-membered cyclic ether group for deriving the structural unit (b-1), those having a cyclic ether group represented by the following formula (3) are preferable. What is represented by (4) is more preferable.
〔式(3)中、R4は、置換又は非置換の炭素数1又は2のアルカンジイル基を示す。〕 [In the formula (3), R 4 represents a substituted or unsubstituted alkanediyl group having 1 or 2 carbon atoms. ]
〔式(4)中、
R5は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、
R6は、炭素数2又は3のアルカンジイル基を示し、
R7は、炭素数1〜10のアルキル基を示し、
m及びnは、それぞれ独立して、0〜6の整数を示し、
qは、0〜4の整数を示し、
R4は前記と同義であり、置換又は非置換の炭素数1又は2のアルカンジイル基を示す。〕
[In Formula (4),
R 5 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
R 6 represents an alkanediyl group having 2 or 3 carbon atoms,
R 7 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
m and n each independently represent an integer of 0 to 6;
q represents an integer of 0 to 4,
R 4 is as defined above and represents a substituted or unsubstituted alkanediyl group having 1 or 2 carbon atoms. ]
式(3)及び(4)中、R4で示されるアルカンジイル基としては、メタン−1,1−ジイル基、エタン−1,1−ジイル基、エタン−1,2−ジイル基が挙げられるが、反応性の観点から、メタン−1,1−ジイル基が好ましい。なお、アルカンジイル基が有していてもよい置換基としては、メチル基、エチル基等が挙げられる。 In formulas (3) and (4), examples of the alkanediyl group represented by R 4 include a methane-1,1-diyl group, an ethane-1,1-diyl group, and an ethane-1,2-diyl group. However, from the viewpoint of reactivity, a methane-1,1-diyl group is preferred. Examples of the substituent that the alkanediyl group may have include a methyl group and an ethyl group.
式(4)中、R5は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。R5で示されるアルキル基の炭素数としては、1又は2が好ましい。また、当該アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。
これらの中でも、R5としては、重合反応の反応性の観点から、水素原子が好ましい。
In formula (4), R 5 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The carbon number of the alkyl group represented by R 5 is preferably 1 or 2. The alkyl group may be linear or branched. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group.
Among these, R 5 is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of the reactivity of the polymerization reaction.
また、R6で示されるアルカンジイル基としては、エタン−1,1−ジイル基、エタン−1,2−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−2,2−ジイル基等が挙げられるが、エタン−1,2−ジイル基が好ましい。 Examples of the alkanediyl group represented by R 6 include ethane-1,1-diyl group, ethane-1,2-diyl group, propane-1,1-diyl group, propane-1,2-diyl group, and propane. Examples include -1,3-diyl group and propane-2,2-diyl group, and ethane-1,2-diyl group is preferable.
また、R7で示されるアルキル基の炭素数は、担体の疎水性を抑える観点から、好ましくは1〜6であり、より好ましくは1〜3であり、さらに好ましくは1又は2である。
また、上記アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。アルキル基としては、例えば、上記R5で示されるアルキル基と同様のものが挙げられる。
Moreover, from the viewpoint of suppressing the hydrophobicity of the carrier, the alkyl group represented by R 7 is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, and further preferably 1 or 2.
The alkyl group may be linear or branched. As an alkyl group, the same thing as the alkyl group shown by said R < 5 > is mentioned, for example.
m及びnは、それぞれ独立して、0〜6の整数を示すが、mとしては0〜3の整数が好ましい。また、nとしては、0〜3の整数が好ましく、0又は1がより好ましい。なお、nが2〜6の整数の場合、n個のR6は同一であっても異なっていてもよい。
また、qは、0〜4の整数を示すが、担体の疎水性を抑える観点から、0又は1が好ましい。なお、qが2〜4の整数の場合、q個のR7は同一であっても異なっていてもよい。
m and n each independently represent an integer of 0 to 6, and m is preferably an integer of 0 to 3. Moreover, as n, the integer of 0-3 is preferable and 0 or 1 is more preferable. When n is an integer of 2 to 6, n R 6 s may be the same or different.
Moreover, although q shows the integer of 0-4, 0 or 1 is preferable from a viewpoint of suppressing the hydrophobicity of a support | carrier. In addition, when q is an integer of 2-4, q R < 7 > may be the same or different.
3員環又は4員環の環状エーテル基を有するスチレン系モノマーとしては、例えば、ビニルベンジルグリシジルエーテル、イソプロペニルベンジルグリシジルエーテル、ビニルフェニルブチルグリシジルエーテル、ビニルベンジルオキシエチルグリシジルエーテル等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。これらの中でも、ビニルベンジルグリシジルエーテルが好ましい。 Examples of the styrenic monomer having a 3-membered or 4-membered cyclic ether group include vinyl benzyl glycidyl ether, isopropenyl benzyl glycidyl ether, vinyl phenyl butyl glycidyl ether, vinyl benzyloxyethyl glycidyl ether, and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, vinyl benzyl glycidyl ether is preferable.
構造単位(b−1)の含有量は、スチレン系モノマーに由来する構造単位(B)の全質量中、30〜70質量%であるが、35〜65質量%が好ましく、40〜60質量%がより好ましい。上記の数値の範囲内であると、後述の反応に十分な量の官能基を支持体に導入できるために好ましい。 The content of the structural unit (b-1) is 30 to 70% by mass in the total mass of the structural unit (B) derived from the styrene monomer, but is preferably 35 to 65% by mass, and 40 to 60% by mass. Is more preferable. It is preferable for it to be within the above-mentioned numerical range since a sufficient amount of functional groups for the reaction described later can be introduced into the support.
また、本発明で用いる支持体に含まれるポリマーとしては、スチレン系モノマーに由来する構造単位として、上記構造単位(b−1)に加えて、下記式(5)で表される構造単位(b−2)をさらに含むものが好ましい。 Moreover, as a polymer contained in the support body used by this invention, in addition to the said structural unit (b-1) as a structural unit derived from a styrene-type monomer, the structural unit (b) shown by following formula (5) -2) is further preferable.
〔式(5)中、
R8は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、
R9は、炭素数1〜10の有機基を示し、
tは、0〜5の整数を示す。〕
[In Formula (5),
R 8 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
R 9 represents an organic group having 1 to 10 carbon atoms,
t shows the integer of 0-5. ]
式(5)中、R8で示されるアルキル基の炭素数としては、1又は2が好ましい。また、当該アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。
また、R8としては、水素原子が好ましい。
In formula (5), the carbon number of the alkyl group represented by R 8 is preferably 1 or 2. The alkyl group may be linear or branched. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and a tert-butyl group.
R 8 is preferably a hydrogen atom.
R9で示される有機基の炭素数は、担体の疎水性を抑える観点から、好ましくは1〜6であり、より好ましくは1〜3であり、さらに好ましくは1又は2である。
また、上記有機基としては、アルキル基が好ましい。当該アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。
The number of carbon atoms of the organic group represented by R 9 is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, and even more preferably 1 or 2 from the viewpoint of suppressing the hydrophobicity of the support.
The organic group is preferably an alkyl group. The alkyl group may be linear or branched. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and a tert-butyl group.
また、tは、0〜5の整数を示すが、担体の疎水性を抑える観点から、0〜3が好ましく、0又は1がより好ましい。なお、tが2〜5の整数の場合、t個のR9は同一であっても異なっていてもよい。 Moreover, although t shows the integer of 0-5, 0-3 are preferable and 0 or 1 is more preferable from a viewpoint of suppressing the hydrophobicity of a support | carrier. Incidentally, when t is integer of 2 to 5, t number of R 9 may be different even in the same.
構造単位(b−2)を誘導するスチレン系モノマーとしては、例えば、スチレン、4−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、4−エチルスチレン、4−イソプロピルスチレン、4−tert−ブチルスチレン等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。 Examples of the styrenic monomer for deriving the structural unit (b-2) include styrene, 4-methylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, 2,4,6-trimethylstyrene, 4-ethylstyrene, and 4-isopropylstyrene. , 4-tert-butylstyrene and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
構造単位(b−2)の含有量としては、粒子形状の保持の観点から、スチレン系モノマーに由来する構造単位(B)の全質量中、30〜70質量%が好ましく、35〜65質量%がより好ましく、40〜60質量%が特に好ましい。
構造単位(b−1)と構造単位(b−2)との含有量の比率〔(b−1):(b−2)〕としては、反応性官能基の導入量と粒子形状の保持の観点から、質量比で、30:70〜70:30が好ましく、35:65〜65:35がより好ましく、40:60〜60:40が特に好ましい。
As content of a structural unit (b-2), 30-70 mass% is preferable in the total mass of the structural unit (B) derived from a styrene-type monomer from a viewpoint of maintenance of particle shape, and 35-65 mass%. Is more preferable, and 40 to 60% by mass is particularly preferable.
As the ratio of the content of the structural unit (b-1) and the structural unit (b-2) [(b-1) :( b-2)], the introduction amount of the reactive functional group and the retention of the particle shape From the viewpoint, the mass ratio is preferably 30:70 to 70:30, more preferably 35:65 to 65:35, and particularly preferably 40:60 to 60:40.
構造単位(B)の含有量は、ポリマー全量中、70〜90質量%であるが、機械的強度の観点及び脆性を抑える観点から、72.5〜87.5質量%が好ましく、75〜85質量%が特に好ましい。上記の数値の範囲内であると、脆性を抑制でき、かつ、機械的強度が向上する。 The content of the structural unit (B) is 70 to 90% by mass in the total amount of the polymer, but 72.5 to 87.5% by mass is preferable from the viewpoint of mechanical strength and brittleness, and 75 to 85 Mass% is particularly preferred. Within the above numerical range, brittleness can be suppressed and mechanical strength is improved.
また、構造単位(A)及び(B)の合計含有量としては、担体に含まれるポリマー中、80〜100質量%が好ましく、90〜100質量%がより好ましく、95〜100質量%がさらに好ましい。 The total content of the structural units (A) and (B) is preferably 80 to 100% by mass, more preferably 90 to 100% by mass, and still more preferably 95 to 100% by mass in the polymer contained in the carrier. .
また、本発明の支持体は、ヒドロキシ基を含む基を表面に有していてもよい。例えば、ポリアミノ酸の固定後に残存した構造単位(b−1)の3員環又は4員環の環状エーテル基を開環させることで得ることができる。斯様な支持体とすることにより、支持体の親水化による水媒体への分散性が改善され、また、固定したポリアミノ酸の支持体表面への非特異的吸着が抑制される。ヒドロキシ基を含む基としては、構造単位(b−1)の3員環又は4員環の環状エーテル基が開環したものが好ましく、1,2−ジヒドロキシエチル基が特に好ましい。 The support of the present invention may have a group containing a hydroxy group on the surface. For example, it can be obtained by opening a 3-membered or 4-membered cyclic ether group of the structural unit (b-1) remaining after the polyamino acid is fixed. By using such a support, dispersibility in an aqueous medium is improved by hydrophilizing the support, and nonspecific adsorption of the immobilized polyamino acid to the support surface is suppressed. The group containing a hydroxy group is preferably a group in which the 3- or 4-membered cyclic ether group of the structural unit (b-1) is opened, and a 1,2-dihydroxyethyl group is particularly preferable.
支持体は、比重の制御、培養液の循環を促進させることから、多孔質粒子であることが好ましい。多孔質粒子の体積平均細孔径としては、粒子の表面積の増大による官能基の導入効率の観点から、1〜1000nmが好ましく、10〜800nmがより好ましく、100〜500nmがさらに好ましい。 The support is preferably porous particles in order to control the specific gravity and promote the circulation of the culture solution. The volume average pore diameter of the porous particles is preferably from 1 to 1000 nm, more preferably from 10 to 800 nm, and even more preferably from 100 to 500 nm, from the viewpoint of the functional group introduction efficiency due to the increase in the surface area of the particles.
本発明で用いる支持体の比表面積としては、0.05〜500m2/gが好ましく、0.1〜250m2/gがより好ましく、10〜200m2/gがさらに好ましく、50〜150m2/gがさらに好ましく、70〜100m2/gが特に好ましい。 The specific surface area of the support used in the present invention, preferably 0.05~500m 2 / g, more preferably 0.1~250m 2 / g, more preferably 10~200m 2 / g, 50~150m 2 / g is more preferable, and 70 to 100 m 2 / g is particularly preferable.
また、本発明で用いる支持体が粒子の場合、その体積平均粒径としては、細胞の増殖効率の観点から、培地(培養液)に湿潤した状態で、10〜1000μmが好ましく、50〜500μmがより好ましく、100〜300μmが特に好ましい。また、体積平均粒径の変動係数は、好ましくは40%以下であり、より好ましくは30%以下である。 In addition, when the support used in the present invention is a particle, the volume average particle diameter is preferably 10 to 1000 μm, preferably 50 to 500 μm in a wet state in a medium (culture solution) from the viewpoint of cell growth efficiency. More preferably, 100-300 micrometers is especially preferable. Further, the coefficient of variation of the volume average particle diameter is preferably 40% or less, more preferably 30% or less.
上記体積平均細孔径、比表面積、体積平均粒径は、後述する実施例に記載の方法で測定した値をいう。変動係数は、例えば、フロー式粒子像分析装置等により測定すればよい。 The volume average pore diameter, specific surface area, and volume average particle diameter are values measured by the methods described in Examples described later. The variation coefficient may be measured by, for example, a flow type particle image analyzer.
本発明で用いる支持体は、例えば、上記のポリマーを誘導する各モノマーを使用し、常法に従い水系媒体中で懸濁重合することで得ることができる。
懸濁重合は、ラジカル重合開始剤を用いて行うのが好ましく、ラジカル重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソ酪酸メチル、アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル等のアゾ系開始剤が挙げられる。重合開始剤の使用量は、通常、モノマー総量100質量部に対して0.01〜10質量部程度である。
The support used in the present invention can be obtained, for example, by using each monomer for deriving the above polymer and subjecting it to suspension polymerization in an aqueous medium according to a conventional method.
The suspension polymerization is preferably performed using a radical polymerization initiator. Examples of the radical polymerization initiator include azo series such as azobisisobutyronitrile, azobisisobutyric acid methyl, azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, and the like. Initiators are mentioned. The usage-amount of a polymerization initiator is about 0.01-10 mass parts normally with respect to 100 mass parts of monomer total amounts.
また、多孔質粒子として支持体を得る観点から、懸濁重合は多孔化剤存在下で行うのが好ましい。多孔化剤としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン等の脂肪族炭化水素類;シクロヘキサン、シクロペンタン等の脂環式炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;四塩化炭素、テトラクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類;ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−エチル−1−ヘキサノール等の脂肪族アルコール類;シクロヘキサノール等の脂環式アルコール類;2−フェニルエチルアルコール、ベンジルアルコール等の芳香族アルコール類;ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、アセトフェノン、2−オクタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;ジブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、アニソール、エトキシベンゼン等のエーテル類;酢酸イソペンチル、酢酸ブチル、酢酸−3−メトキシブチル、マロン酸ジエチル等のエステル類が挙げられる。多孔化剤の使用量は、通常、モノマー総量100質量部に対して70〜350質量部程度である。 Further, from the viewpoint of obtaining a support as porous particles, suspension polymerization is preferably performed in the presence of a porous agent. Examples of the porosifying agent include aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, nonane, decane, and undecane; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and cyclopentane; benzene, toluene, xylene, naphthalene, ethylbenzene, and the like Aromatic hydrocarbons; halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride and tetrachloroethane; butanol, pentanol, hexanol, heptanol, hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-ethyl-1-hexanol, etc. Aliphatic alcohols; cycloaliphatic alcohols such as cyclohexanol; aromatic alcohols such as 2-phenylethyl alcohol and benzyl alcohol; diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, acetophenone, 2-octanone, cyclohexanone, etc. Ton class; dibutyl ether, diisobutyl ether, anisole, ethers such as ethoxy benzene; isopentyl acetate, butyl acetate, 3-methoxybutyl, esters such as diethyl malonate. The amount of the porous agent used is usually about 70 to 350 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of monomers.
また、懸濁重合は、水系媒体中で行うのが好ましい。また、上記水系媒体は、水溶性高分子、無機塩等の分散安定剤;アニオン性界面活性剤、ノニオン界面活性剤、両性界面活性剤等の界面活性剤;無機系重合禁止剤、有機系重合禁止剤等の重合禁止剤が添加されていてもよい。水系媒体の使用量は、モノマー総量100質量部に対して、600〜6000質量部が好ましい。 The suspension polymerization is preferably performed in an aqueous medium. The aqueous medium is a dispersion stabilizer such as a water-soluble polymer or an inorganic salt; a surfactant such as an anionic surfactant, a nonionic surfactant or an amphoteric surfactant; an inorganic polymerization inhibitor or an organic polymerization. A polymerization inhibitor such as an inhibitor may be added. The amount of the aqueous medium used is preferably 600 to 6000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of monomers.
重合反応の温度は、10時間半減期温度+20℃を中心に、上下20℃以内が好ましく、より好ましくは上下15℃以内である。また重合時間は通常5分〜48時間、好ましくは10分〜24時間である。 The temperature of the polymerization reaction is preferably within 20 ° C. above and below, more preferably within 15 ° C. above and below, centering on the 10-hour half-life temperature + 20 ° C. The polymerization time is usually 5 minutes to 48 hours, preferably 10 minutes to 24 hours.
(塩基性基を側鎖に有するα−アミノ酸残基を80質量%以上含むポリアミノ酸)
次に、塩基性基を側鎖に有するα−アミノ酸残基を80質量%以上含むポリアミノ酸について説明する。本明細書中において、α−アミノ酸とはカルボキシ基が結合している炭素(α炭素)にアミノ基も結合しているアミノ酸をいう。なお、α−アミノ酸の立体配置は、L体であってもD体であってもよい。
(Polyamino acid containing 80% by mass or more of an α-amino acid residue having a basic group in the side chain)
Next, a polyamino acid containing 80% by mass or more of an α-amino acid residue having a basic group in the side chain will be described. In the present specification, an α-amino acid refers to an amino acid in which an amino group is also bonded to a carbon (α carbon) to which a carboxy group is bonded. The configuration of the α-amino acid may be L or D.
塩基性基を側鎖に有するα−アミノ酸残基の塩基性基としては、アミノ基、グアニジノ基、イミダゾイル基、インドリル基及び4級アンモニウム基よりなる群から選択された少なくとも1つであることが好ましく、pKaの観点から、アミノ基がより好ましい。 The basic group of the α-amino acid residue having a basic group in the side chain is at least one selected from the group consisting of an amino group, a guanidino group, an imidazolyl group, an indolyl group, and a quaternary ammonium group. Preferably, an amino group is more preferable from the viewpoint of pKa.
また、本発明の担体は、支持体の表面にポリアミノ酸の末端が共有結合しているものが好ましく、支持体の表面にポリアミノ酸のポリマーブラシが形成されているのがより好ましい。また、結合は、非多点結合であるのが好ましい。
このような構成とすることで、細胞を剥離する際に粒子の表面を修飾したポリマーの脱落がなく、細胞の接着性を維持することができる。
The carrier of the present invention preferably has a polyamino acid terminal covalently bonded to the surface of the support, and more preferably has a polyamino acid polymer brush formed on the surface of the support. The bond is preferably a non-multipoint bond.
By adopting such a configuration, when the cells are peeled off, the polymer that modifies the surface of the particles is not dropped, and the adhesiveness of the cells can be maintained.
このような担体は、例えば、支持体の表面の求核性官能基を開始末端としてアミノ酸モノマーを重合して得ることができる。また、ポリアミノ酸の重合後に支持体表面に化学的に結合させてもよい。
前記求核性官能基としては、アミノ基、水酸基、チオール基が挙げられ、中でもアミノ基が好ましい。求核性官能基の導入は、支持体を構成するモノマーとして、求核性官能基を有するモノマーを使用してもよいが、支持体を作製した後に導入してもよい。たとえば、得られた支持体が有する3員環又は4員環の環状エーテル基を1官能又は2官能以上の求核性試薬と反応させることにより求核性官能基を導入してもよい。
Such a carrier can be obtained, for example, by polymerizing an amino acid monomer using a nucleophilic functional group on the surface of the support as an initiation terminal. Further, it may be chemically bonded to the surface of the support after polymerization of the polyamino acid.
Examples of the nucleophilic functional group include an amino group, a hydroxyl group, and a thiol group, and among these, an amino group is preferable. For the introduction of the nucleophilic functional group, a monomer having a nucleophilic functional group may be used as a monomer constituting the support, but it may be introduced after the support is produced. For example, a nucleophilic functional group may be introduced by reacting a 3-membered or 4-membered cyclic ether group of the obtained support with a monofunctional or bifunctional or more nucleophilic reagent.
求核性試薬としては、アンモニア水、エチレンジアミン、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、4−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン、o−キシレンジアミン、m−キシレンジアミン、p−キシレンジアミン、ビス(2−アミノエトキシ)ジエチルシラン、ビス(3−アミノプロピル)アミン、ビス(2−アミノエチル)アミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、エチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、ビス(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス(アミノメチル)ノルボルナン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、トリメチレンビス(4−アミノベンゾアート)、4,4'−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、シスタミン、トリス(2−アミノエチル)アミン、DL−ジチオトレイロール、ジチオエリトリトール、1,2−エタンジチオール、1,3−プロパンジチオール、1,2−ブタンジチオール、2−アミノエタノール、2−メルカプトエタノールなどが挙げられる。 Examples of the nucleophilic reagent include ammonia water, ethylenediamine, 1,2-bis (2-aminoethoxy) ethane, 4-bis (3-aminopropyl) piperazine, o-xylenediamine, m-xylenediamine, and p-xylenediamine. Bis (2-aminoethoxy) diethylsilane, bis (3-aminopropyl) amine, bis (2-aminoethyl) amine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane , Ethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, bis (4-aminophenyl) sulfide, bis (aminomethyl) norbornane, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, trimethylenebis (4-aminobenzoate) ), 4,4′-methylenebis (cyclohexylamine), cysta Min, Tris (2-aminoethyl) amine, DL-dithiothreol, dithioerythritol, 1,2-ethanedithiol, 1,3-propanedithiol, 1,2-butanedithiol, 2-aminoethanol, 2-mercaptoethanol Etc.
求核性官能基の導入方法として、例えば、水、リン酸バッファー、ホウ酸バッファー、炭酸バッファー等の水系バッファー中で、3員環又は4員環の環状エーテル基を有する支持体と前記求核性試薬とを接触させる方法が挙げられる。また、上記の求核置換反応を促進するため、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、クエン酸三ナトリウム等の塩を共存させてもよい。 As a method for introducing a nucleophilic functional group, for example, a support having a 3-membered ring or a 4-membered cyclic ether group in an aqueous buffer such as water, phosphate buffer, borate buffer, carbonate buffer and the nucleophilic group. The method of making it contact with a sex reagent is mentioned. Moreover, in order to accelerate | stimulate said nucleophilic substitution reaction, you may coexist salts, such as sodium sulfate, potassium sulfate, sodium chloride, potassium chloride, and trisodium citrate.
求核性官能基導入反応の反応温度は特に限定されないが、4〜150℃が好ましく、30〜130℃がより好ましく、60〜80℃が特に好ましい。また、反応時間は特に限定されないが、0.5〜48時間が好ましく、1〜24時間がより好ましく、2〜6時間が特に好ましい。残余の3員環又は4員環の環状エーテル基は、後の副反応を抑制するため例えば硫酸などの酸処理により開環させてもよい。硫酸で処理した後には、トリエチルアミンなどの塩基性化合物により中和することが好ましい。 The reaction temperature of the nucleophilic functional group introduction reaction is not particularly limited, but is preferably 4 to 150 ° C, more preferably 30 to 130 ° C, and particularly preferably 60 to 80 ° C. The reaction time is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 48 hours, more preferably 1 to 24 hours, and particularly preferably 2 to 6 hours. The remaining 3-membered or 4-membered cyclic ether group may be opened by acid treatment with, for example, sulfuric acid in order to suppress subsequent side reactions. After the treatment with sulfuric acid, neutralization with a basic compound such as triethylamine is preferred.
求核性官能基を重合開始点として反応させるアミノ酸モノマーとしては、N−カルボキシアミノ酸無水物、又はアミノ酸カーバメート化合物等のアミノ酸誘導体が挙げられる。これら化合物中に含まれるアミノ酸構造が塩基性基を側鎖部に有するものを、N−カルボキシアミノ酸無水物又はアミノ酸カーバメート化合物の全量に対し、80質量%以上使用することで、所望のポリアミノ酸を導入できる。
N−カルボキシアミノ酸無水物、アミノ酸カーバメート化合物の中では、ポリアミノ酸の分子量の制御が容易であることから、アミノ酸カーバメート化合物がより好ましい。
N−カルボキシアミノ酸無水物、又は、アミノ酸カーバメート化合物としては、下記式(6)、式(7)の化合物が挙げられる。式(7)の化合物としては、式(7−2)の化合物が好ましい。
Examples of amino acid monomers to be reacted with a nucleophilic functional group as a polymerization initiation point include N-carboxyamino acid anhydrides and amino acid derivatives such as amino acid carbamate compounds. By using 80% by mass or more of the amino acid structure contained in these compounds having a basic group in the side chain part, based on the total amount of N-carboxyamino acid anhydride or amino acid carbamate compound, the desired polyamino acid can be obtained. Can be introduced.
Among N-carboxyamino acid anhydrides and amino acid carbamate compounds, amino acid carbamate compounds are more preferable because the molecular weight of polyamino acids can be easily controlled.
Examples of the N-carboxyamino acid anhydride or amino acid carbamate compound include compounds of the following formula (6) and formula (7). As the compound of the formula (7), a compound of the formula (7-2) is preferable.
〔式中、
R10は、炭素数1以上の2価の有機基を示し、
R11は、水素原子または炭素数1以上の有機基を示し、
R13は、炭素数1以上の有機基を示し、
Yは、電子吸引性基を示し、
kは、0〜5の整数を示す。〕
[Where,
R 10 represents a divalent organic group having 1 or more carbon atoms,
R 11 represents a hydrogen atom or an organic group having 1 or more carbon atoms,
R 13 represents an organic group having 1 or more carbon atoms,
Y represents an electron-withdrawing group;
k shows the integer of 0-5. ]
より具体的には、下記反応式で表されるように、式(6)で表されるようなN−カルボキシアミノ酸無水物を用いた反応と、式(7)で表されるようなアミノ酸カーバメート化合物を用いた反応により成し得る。 More specifically, as represented by the following reaction formula, a reaction using an N-carboxyamino acid anhydride as represented by formula (6) and an amino acid carbamate as represented by formula (7) It can be achieved by a reaction using a compound.
〔式中、
R12は、炭素数1以上の有機基を示し、
X2は、求核性官能基を示し、
X3は、求核性官能基由来の2価の基を示し、
rは、アミノ酸の繰り返し単位数を示し、例えば、2以上である。
なお、その他の記号は前記と同義である。〕
[Where,
R 12 represents an organic group having 1 or more carbon atoms,
X 2 represents a nucleophilic functional group,
X 3 represents a divalent group derived from a nucleophilic functional group,
r represents the number of amino acid repeating units and is, for example, 2 or more.
Other symbols are as defined above. ]
本発明においては、式(6)、式(7)におけるR10及びR11中に塩基性基やそれを保護した基を含むものを、N−カルボキシアミノ酸無水物又はアミノ酸カーバメート化合物の全量に対し、80質量%以上使用することで、所望のポリアミノ酸を導入できる。
R10、R11、R12としては、例えば、アミノブチル、アミノプロピル、グアニジノプロピル、メチルイミダゾイル、メチルインドリルのようなアミノ基、グアニジノ基、イミダゾイル基、インドリル基などの塩基性基を保護基で保護した基を有するものが好ましい。
ここで示したように、アミノ酸が水酸基やチオール基、あるいは複数個のカルボキシ基あるいはアミノ基を有するときは、反応に関与するもの以外を保護することが好ましい。保護方法としては、特に限定されないが、アミノ基の場合は、カルボベンジルオキシ基(Z基)、t‐ブトキシカルボニル基、ベンゾイル基、アセチル基などで置換する方法、グアニジノ基の場合は、p−トルエンスルホニル基などで置換する方法、イミダゾイル基の場合は、ベンジルオキシメチル基、tert−ブトキシメチル基、2,4−ジニトロフェニル基、トリチル基などで置換する方法、インドリル基の場合は、ホルミル基などで置換する方法が例示される。複数のアミノ基を有するアミノ酸のアミノ基保護無しに、本発明の方法でポリアミノ酸を製造した場合、デンドロン構造あるいはハイパーブランチ構造のポリアミノ酸でグラフトすることも可能である。
In the present invention, R 10 and R 11 in formula (6) and formula (7) contain a basic group or a group protecting the same in the total amount of N-carboxyamino acid anhydride or amino acid carbamate compound. The desired polyamino acid can be introduced by using 80% by mass or more.
As R 10 , R 11 , R 12 , for example, amino groups such as aminobutyl, aminopropyl, guanidinopropyl, methylimidazolyl, methylindolyl, basic groups such as guanidino group, imidazolyl group, indolyl group are protected. Those having a group protected by a group are preferred.
As shown here, when the amino acid has a hydroxyl group, a thiol group, or a plurality of carboxy groups or amino groups, it is preferable to protect those other than those involved in the reaction. The protection method is not particularly limited, but in the case of an amino group, a method of substitution with a carbobenzyloxy group (Z group), a t-butoxycarbonyl group, a benzoyl group, an acetyl group, or the like. In the case of a guanidino group, p- A method for substitution with a toluenesulfonyl group or the like, a method for substitution with a benzyloxymethyl group, a tert-butoxymethyl group, a 2,4-dinitrophenyl group or a trityl group in the case of an imidazolyl group, a formyl group in the case of an indolyl group A method of replacing with such as is exemplified. When a polyamino acid is produced by the method of the present invention without amino group protection of an amino acid having a plurality of amino groups, it can be grafted with a polyamino acid having a dendron structure or a hyperbranch structure.
本発明に用いられるアミノ酸又はアミノ酸誘導体は、塩基性基やそれを保護した基を側鎖部に有するものが80質量%以上含まれていれば、天然及び非天然のアミノ酸類いずれに由来するものでもよい。例えば、リジン、オルニチン、アルギニン、ヒスチジン、トリプトファンなどの天然アミノ酸及びその活性水素置換アミノ酸;前述の天然アミノ酸のD−異性体である非天然アミノ酸などが挙げられる。これらのアミノ酸の中でも特に好適に用いられるのは、重合する際に使用する溶剤に良好な溶解性を示すモノマーを与えるアミノ酸である。 The amino acid or amino acid derivative used in the present invention is derived from both natural and non-natural amino acids as long as it contains 80% by mass or more of a basic group or a group having a protected group in the side chain. But you can. For example, natural amino acids such as lysine, ornithine, arginine, histidine, and tryptophan and their active hydrogen-substituted amino acids; unnatural amino acids that are D-isomers of the aforementioned natural amino acids, and the like. Among these amino acids, amino acids that give monomers that exhibit good solubility in the solvent used for polymerization are particularly preferred.
有機溶媒としては、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドンなどのアミド系溶媒;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒;2−ブタノン、メチルエチルケトン、アセトンなどのケトン系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒;アセトニトリルなどのニトリル系溶媒;クロロホルム、ジクロロメタンなどのハロゲン系溶媒;テトラヒドロフラン、シクロペンタンモノメチルエーテルなどのエーテル系溶媒;メタノール、エタノール、ブタノールなどのアルコール系溶媒などが挙げられる。 Examples of organic solvents include amide solvents such as dimethylacetamide, dimethylformamide, and N-methylpyrrolidone; sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide; ketone solvents such as 2-butanone, methyl ethyl ketone, and acetone; esters such as ethyl acetate and butyl acetate. Examples thereof include nitrile solvents such as acetonitrile; halogen solvents such as chloroform and dichloromethane; ether solvents such as tetrahydrofuran and cyclopentane monomethyl ether; alcohol solvents such as methanol, ethanol, and butanol.
なお、反応は、脱水剤の存在下で行ってもよい。脱水剤としては、モレキュラーシーブ4A、モレキュラーシーブ3A、又はモレキュラーシーブ5Aなどの合成ゼオライト、無水硫酸ナトリウム、無水硫酸マグネシウム又は無水硫酸カルシウムなどを挙げることができる。反応は、通常、大気下で実施可能であるが、アルゴン、窒素などの不活性気体雰囲気下で実施するのが望ましい。なお、この反応は、常圧、減圧、加圧のいずれの状態でも実施可能である。また、反応温度としては、通常、−70℃〜120℃、好ましくは−10〜100℃の範囲から選択するのがよい。反応時間としては、通常、0.1〜100時間を要する。 The reaction may be performed in the presence of a dehydrating agent. Examples of the dehydrating agent include synthetic zeolite such as molecular sieve 4A, molecular sieve 3A, or molecular sieve 5A, anhydrous sodium sulfate, anhydrous magnesium sulfate, or anhydrous calcium sulfate. The reaction can usually be carried out under air, but it is desirable to carry out under an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen. This reaction can be carried out under normal pressure, reduced pressure, or increased pressure. The reaction temperature is usually selected from the range of −70 ° C. to 120 ° C., preferably −10 to 100 ° C. The reaction time usually requires 0.1 to 100 hours.
前記アミノ酸カーバメート化合物のR13は、炭素数1以上の有機基を示すが、置換基を有していてもよい1価の炭化水素基が好ましい。置換基を有していてもよい1価の炭化水素基としては、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアラルキル基が挙げられる。 R 13 of the amino acid carbamate compound represents an organic group having 1 or more carbon atoms, and is preferably a monovalent hydrocarbon group which may have a substituent. The monovalent hydrocarbon group which may have a substituent may be an alkyl group which may have a substituent, a cycloalkyl group which may have a substituent, or a substituent. Examples thereof include an alkenyl group, a cycloalkenyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, and an aralkyl group which may have a substituent.
これらの炭化水素基に置換し得る基としては、ニトロ基;塩素原子、フッ素原子などのハロゲン原子;パーフルオロアルキル基(ここで、アルキル基としては、炭素数1〜8の直鎖状、分枝状、環状の飽和及び不飽和アルキル基などが挙げられる。)、パークロロアルキル基(ここで、アルキル基としては、パーフルオロアルキル基と同じものが挙げられる。)等のハロゲン化アルキル基;エステル基;アセチル基、ベンゾイル基などの炭素数2〜15のアシル基;シアノ基等が挙げられ、ニトロ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基(ここで、アルキル基としては、パーフルオロアルキル基と同じものが挙げられる。)が好ましい。 Examples of groups that can be substituted for these hydrocarbon groups include: nitro groups; halogen atoms such as chlorine atoms and fluorine atoms; perfluoroalkyl groups (wherein alkyl groups are straight-chain, A branched or cyclic saturated or unsaturated alkyl group, etc.), a perchloroalkyl group (wherein, the alkyl group includes the same as the perfluoroalkyl group); Ester group; acyl group having 2 to 15 carbon atoms such as acetyl group and benzoyl group; cyano group and the like, nitro group, halogen atom, halogenated alkyl group (wherein alkyl group includes perfluoroalkyl group and The same may be mentioned).
上記「置換基を有していてもよいアルキル基」において、「アルキル基」としては、炭素数1〜20のアルキル基が挙げられるが、炭素数1〜10のアルキル基が特に好ましい。当該アルキル基としては、直鎖状、分岐状アルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デカニル基等が挙げられる。 In the above-mentioned “alkyl group which may have a substituent”, examples of the “alkyl group” include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is particularly preferable. Examples of the alkyl group include linear and branched alkyl groups. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, A tert-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decanyl group and the like can be mentioned.
上記「置換基を有していてもよいシクロアルキル基」において、「シクロアルキル基」としては、炭素数3〜20のシクロアルキル基が挙げられるが、炭素数3〜10のシクロアルキル基が特に好ましい。具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられる。
上記「置換基を有していてもよいアルケニル基」において、「アルケニル基」としては、炭素数2〜18のアルケニル基が挙げられるが、炭素数2〜10のアルケニル基が特に好ましい。具体的には、ビニル基、プロペニル基、3−ブテニル等が挙げられる。
In the “cycloalkyl group optionally having substituent (s)”, examples of the “cycloalkyl group” include a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, particularly a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms. preferable. Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.
In the above “optionally substituted alkenyl group”, examples of the “alkenyl group” include alkenyl groups having 2 to 18 carbon atoms, and alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms are particularly preferable. Specific examples include a vinyl group, a propenyl group, and 3-butenyl.
上記「置換基を有していてもよいシクロアルケニル基」において、「シクロアルケニル基」としては、炭素数5〜18のシクロアルケニル基が挙げられるが、炭素数5〜10シクロアルケニル基が特に好ましい。具体的には、シクロヘキセニル、シクロオクテニル、シクロドデセニル等が挙げられる。
上記「置換基を有していてもよいアリール基」において、「アリール基」としては、炭素数6〜14のアリール基が挙げられ、炭素数6〜10のアリール基が特に好ましい。具体的には、フェニル、トリル、ナフチル等が挙げられる。
In the “cycloalkenyl group optionally having substituent (s)”, examples of the “cycloalkenyl group” include a cycloalkenyl group having 5 to 18 carbon atoms, and a cycloalkenyl group having 5 to 10 carbon atoms is particularly preferable. . Specific examples include cyclohexenyl, cyclooctenyl, cyclododecenyl and the like.
In the above “optionally substituted aryl group”, examples of the “aryl group” include aryl groups having 6 to 14 carbon atoms, and aryl groups having 6 to 10 carbon atoms are particularly preferable. Specific examples include phenyl, tolyl, naphthyl and the like.
上記「置換基を有していてもよいアラルキル基」において、「アラルキル基」としては、炭素数7〜13のアラルキル基が挙げられるが、炭素数7〜9のアラルキル基が特に好ましい。具体的には、ベンジル、フェネチル、ナフチルメチル、ナフチルエチル等が挙げられる。 In the above-mentioned “aralkyl group which may have a substituent”, the “aralkyl group” includes an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 9 carbon atoms is particularly preferable. Specific examples include benzyl, phenethyl, naphthylmethyl, naphthylethyl and the like.
前記炭化水素基としては、置換基を有してもよいアリール基が好適に用いられる。具体的には、ジフェニルカーボネート、ビス(4−ニトロフェニル)カーボネート、ビス(2−ニトロフェニル)カーボネート、ビス(2,4−ジニトロフェニル)カーボネート、ビス(2,4,6−トリニトロフェニル)カーボネート、ビス(ペンタフルオロフェニル)カーボネート、ビス(4−クロロフェニル)カーボネート、ビス(2,4−ジクロロフェニル)カーボネート、ビス(2,4,6−トリクロロフェニル)カーボネート等を用いて形成された炭化水素基が好ましく、中でもジフェニルカーボネートが特に好ましく用いられる。なお、上述した炭酸ジエステルは、公知の方法により製造でき、市販のものを使用できる。 As the hydrocarbon group, an aryl group which may have a substituent is suitably used. Specifically, diphenyl carbonate, bis (4-nitrophenyl) carbonate, bis (2-nitrophenyl) carbonate, bis (2,4-dinitrophenyl) carbonate, bis (2,4,6-trinitrophenyl) carbonate Hydrocarbon groups formed using bis (pentafluorophenyl) carbonate, bis (4-chlorophenyl) carbonate, bis (2,4-dichlorophenyl) carbonate, bis (2,4,6-trichlorophenyl) carbonate, etc. Among them, diphenyl carbonate is particularly preferably used. In addition, the carbonic acid diester mentioned above can be manufactured by a well-known method, and can use a commercially available thing.
最後に、脱保護する際には、例えばZ基保護ポリ−L−リジンで修飾された支持体と、臭化水素(30%酢酸溶液)と、トリフルオロ酢酸とを容器に添加し、2時間、150rpmの条件で振盪するなど、使用した保護基の種類に応じて脱保護すればよい。 Finally, for deprotection, for example, a support modified with Z-group-protected poly-L-lysine, hydrogen bromide (30% acetic acid solution), and trifluoroacetic acid are added to the container, and 2 hours. It may be deprotected according to the type of protecting group used, such as shaking at 150 rpm.
なお、ポリアミノ酸を重合した後に、下記の開環付加反応により支持体に結合させてもよい。開環付加反応は、例えば、塩基性水溶液中で行うことができる。塩基性水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液等が挙げられるが、その他、アミン等の塩基性有機化合物であっても構わない。
開環反応の反応温度は、通常4〜90℃であり、10℃〜80℃が好ましく、20〜70℃が特に好ましい。
In addition, after superposing | polymerizing a polyamino acid, you may make it couple | bond with a support body by the following ring-opening addition reaction. The ring-opening addition reaction can be performed, for example, in a basic aqueous solution. Examples of the basic aqueous solution include a sodium hydroxide aqueous solution, a potassium hydroxide aqueous solution, and a calcium hydroxide aqueous solution, but other basic organic compounds such as amines may also be used.
The reaction temperature of the ring-opening reaction is usually from 4 to 90 ° C, preferably from 10 to 80 ° C, particularly preferably from 20 to 70 ° C.
本発明の担体としては、式(8)で表されるものであることが好ましい。 The carrier of the present invention is preferably one represented by the formula (8).
〔式(8)中、
R14は、支持体(例えば粒子など)に結合した炭素数1〜10のアルカンジイル基を示し、
R15は、一つ以上のエーテル基、一つ以上のヒドロキシ基あるいは一つ以上のアミノ基、またはその組合せのいずれかを有する炭素数3〜30(好ましくは炭素数3〜21、より好ましくは炭素数3〜12、特に好ましくは炭素数3〜9)の有機基を示し、
R16は、水素原子、又は炭素数1〜3のアルキル基を示し、
R17およびR18は、それぞれ独立して、炭素数1〜8のアルカンジイル基を示し、
X4は、それぞれ独立して、−NH2、−N+H3Z、−NHR19、−N+H2R19Z、−NR20R21、−N+R22R23R24のいずれかを示し、
rは、アミノ酸の繰り返し単位数を示し、例えば、2以上であり、
Yは、NH2、又はN+H3Zを示す。
ただし、R19〜R24は、それぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキル基を示し、Zは、任意の陰イオンを示す。〕
[In Formula (8),
R 14 represents an alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms bonded to a support (for example, particles),
R 15 has 3 to 30 carbon atoms (preferably 3 to 21 carbon atoms, more preferably one having one or more ether groups, one or more hydroxy groups or one or more amino groups, or a combination thereof). An organic group having 3 to 12 carbon atoms, particularly preferably 3 to 9 carbon atoms,
R 16 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms,
R 17 and R 18 each independently represents an alkanediyl group having 1 to 8 carbon atoms,
X 4 is each independently —NH 2 , —N + H 3 Z, —NHR 19 , —N + H 2 R 19 Z, —NR 20 R 21 , or —N + R 22 R 23 R 24 . Indicate
r represents the number of repeating units of amino acid, for example, 2 or more,
Y represents NH 2 or N + H 3 Z.
However, R < 19 > -R < 24 > shows a C1-C3 alkyl group each independently, and Z shows arbitrary anions. ]
R14で示されるアルカンジイル基としては、例えば、メタン−1,1−ジイル基、エタン−1,1−ジイル基、エタン−1,2−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−2,2−ジイル基、ブタン−1,1−ジイル基、ブタン−1,2−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,1−ジイル基、ペンタン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,3−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,1−ジイル基、ヘキサン−1,2−ジイル基、ヘキサン−1,3−ジイル基、ヘキサン−1,4−ジイル基、ヘキサン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基等が挙げられる。R17、R18も、これらと同様のものが挙げられる。
R16で示されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。
R19〜R24で示されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。
Examples of the alkanediyl group represented by R 14 include methane-1,1-diyl group, ethane-1,1-diyl group, ethane-1,2-diyl group, propane-1,1-diyl group, and propane. -1,2-diyl group, propane-1,3-diyl group, propane-2,2-diyl group, butane-1,1-diyl group, butane-1,2-diyl group, butane-1,3- Diyl group, butane-1,4-diyl group, pentane-1,1-diyl group, pentane-1,2-diyl group, pentane-1,3-diyl group, pentane-1,4-diyl group, pentane- 1,5-diyl group, hexane-1,1-diyl group, hexane-1,2-diyl group, hexane-1,3-diyl group, hexane-1,4-diyl group, hexane-1,5-diyl Group, hexane-1,6-diyl group, heptane-1,7 Diyl, octane-1,8-diyl group, nonane-1,9-diyl group, decane-1,10-diyl group and the like. R 17 and R 18 may be the same as those described above.
Examples of the alkyl group represented by R 16 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an isopropyl group.
Examples of the alkyl group represented by R 19 to R 24 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an isopropyl group.
本発明において、上記ポリアミノ酸は、塩基性基を側鎖に有するα−アミノ酸残基を80質量%以上含むポリアミノ酸であり、塩基性基を側鎖に有するα−アミノ酸残基の含有量としては、90質量%以上が好ましく、95質量%がより好ましい。
側鎖にアミノ基を有するα−アミノ酸残基を形成するアミノ酸としては、リジン、オルニチン、アルギニン、ヒスチジン、トリプトファン、アスパラギン、グルタミンが挙げられ、中でも、リジン、オルニチンが好ましく、リジンが特に好ましい。アミノ酸は上述したように、保護基を導入したアミノ酸誘導体として使用することが好ましい。
In the present invention, the polyamino acid is a polyamino acid containing 80% by mass or more of an α-amino acid residue having a basic group in the side chain, and the content of the α-amino acid residue having a basic group in the side chain is Is preferably 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass.
Examples of the amino acid that forms an α-amino acid residue having an amino group in the side chain include lysine, ornithine, arginine, histidine, tryptophan, asparagine, and glutamine. Among them, lysine and ornithine are preferable, and lysine is particularly preferable. As described above, the amino acid is preferably used as an amino acid derivative having a protective group introduced.
ポリアミノ酸の重量平均分子量としては、200〜1,000,000の範囲が好ましく、500〜100,000の範囲がより好ましく、1,000〜20,000の範囲がさらに好ましい。 The weight average molecular weight of the polyamino acid is preferably in the range of 200 to 1,000,000, more preferably in the range of 500 to 100,000, and still more preferably in the range of 1,000 to 20,000.
(ポリアミノ酸の結合密度)
本発明において、支持体に対するポリアミノ酸の結合密度は、1μg/m2〜10,000μg/m2である。結合密度としては、50μg/m2〜5,000μg/m2が好ましく、500μg/m2〜2,000μg/m2がより好ましい。特に、500μg/m2以上とすることで、本発明の所望の効果が向上する。
ポリアミノ酸の結合密度は、ポリアミノ酸の結合量と支持体の比表面積から算出できる。
(Polyamino acid bond density)
In the present invention, bond density polyamino acid to the substrate is at 1μg / m 2 ~10,000μg / m 2 . The bonding density is preferably 50μg / m 2 ~5,000μg / m 2 , 500μg / m 2 ~2,000μg / m 2 is more preferable. In particular, the desired effect of the present invention is improved by setting it to 500 μg / m 2 or more.
The polyamino acid bond density can be calculated from the polyamino acid bond amount and the specific surface area of the support.
(ポリアミノ酸の結合量)
本発明において、支持体に対するポリアミノ酸の結合量は、1mg/g〜1000mg/gが好ましく、10mg/g〜750mg/gがより好ましく、30mg/g〜500mg/gがさらに好ましく、50mg/g〜300mg/gが特に好ましい。このような範囲とすることで、本発明の所望の効果が向上する。
ポリアミノ酸の結合量は、後述する実施例に記載の方法に従い測定すればよい。
(Polyamino acid binding amount)
In the present invention, the binding amount of the polyamino acid to the support is preferably 1 mg / g to 1000 mg / g, more preferably 10 mg / g to 750 mg / g, further preferably 30 mg / g to 500 mg / g, 50 mg / g to 300 mg / g is particularly preferred. By setting it as such a range, the desired effect of this invention improves.
What is necessary is just to measure the coupling | bonding amount of a polyamino acid according to the method as described in the Example mentioned later.
本発明の担体は、浮遊培養に用いるという観点から、比重が1に近いことが好ましく、より好ましくは比重0.9〜1.2、特に好ましくは約1.0である。比重が培養液(培地)のそれより高いとマイクロキャリアは沈降する傾向が高くなり、浮遊培養のためには強く撹拌する必要がある。一方、比重が培地のそれよりも小さいと培地からマイクロキャリアが浮上する傾向が高くなり、やはり強く撹拌する必要がある。従って、マイクロキャリアの比重は培地のそれ(約1)と同等であることが好ましい。このように粒状支持体マイクロキャリア全体の比重を調整するために、担体粒子重合時のポロジェンの選択、架橋によるゲルネットワークの形成、及び粒子状支持体の内部に独立した空気孔を設ける等により、適した比重を得ることが可能である。 From the viewpoint of using the carrier of the present invention for suspension culture, the specific gravity is preferably close to 1, more preferably 0.9 to 1.2, and particularly preferably about 1.0. When the specific gravity is higher than that of the culture solution (medium), the microcarrier tends to settle, and it is necessary to vigorously stir for suspension culture. On the other hand, if the specific gravity is smaller than that of the culture medium, the tendency of the microcarriers to rise from the culture medium increases, and it is necessary to stir vigorously. Accordingly, the specific gravity of the microcarrier is preferably equivalent to that of the medium (about 1). Thus, in order to adjust the specific gravity of the entire granular support microcarrier, by selecting a porogen during carrier particle polymerization, forming a gel network by crosslinking, and providing an independent air hole inside the particulate support, etc. It is possible to obtain a suitable specific gravity.
担体の体積平均粒径の好ましい範囲は、支持体において述べた通りである。 The preferred range of the volume average particle diameter of the support is as described for the support.
<細胞培養方法>
本発明の細胞培養方法は、収容部を用意し、前記収容部に、接着依存性細胞、培養液、及び、本発明の担体を導入する導入工程と、前記細胞が接着した担体を浮遊させながら、担体の表面に接着した前記細胞を増殖させる増殖工程と、を含むことを特徴とする。好ましくは、前記導入工程と前記増殖工程との間に、さらに前記細胞と前記担体とを接触させ、前記担体の表面に前記細胞を接着させる接着工程を含む。
以下、本発明の細胞培養方法について説明する。
<Cell culture method>
In the cell culture method of the present invention, an accommodating part is prepared, an introduction step of introducing the adhesion-dependent cells, the culture solution, and the carrier of the present invention into the accommodating part, and while the carrier to which the cells adhere is suspended. And a growth step of growing the cells adhered to the surface of the carrier. Preferably, an adhesion step is further included between the introduction step and the proliferation step to bring the cells and the carrier into contact with each other and to adhere the cells to the surface of the carrier.
Hereinafter, the cell culture method of the present invention will be described.
細胞は、血清培地、または無血清培地いずれに懸濁され、培養されてもよい。 The cells may be suspended and cultured in either serum medium or serum-free medium.
培地としては、細胞培養のための全ての公知培地を使用することができる。具体的には、HamF10培地、HamF12培地、ダルベッコ改変MEM(DMEM)培地、RPMI(Roswell Park Memorial Institute)−1640培地、MEM−α培地、CD(Chemically Defined)−CHO培地などのケミカリー・ディファインド培地、およびこれらの混合培地が挙げられる。動物細胞培養培地として用いる場合には、グルタミン0.5〜5mM、抗生物質(ペニシリン(100U/mL)、ストレプトマイシン(100μg/mL)、G418(0.3mg/mL))などを添加してもよい。 As the medium, any known medium for cell culture can be used. Specifically, a chemically defined medium such as HamF10 medium, HamF12 medium, Dulbecco's modified MEM (DMEM) medium, RPMI (Roswell Park Memory Institute) -1640 medium, MEM-α medium, CD (Chemically Defined) -CHO medium, etc. , And mixed media thereof. When used as an animal cell culture medium, glutamine 0.5 to 5 mM, antibiotics (penicillin (100 U / mL), streptomycin (100 μg / mL), G418 (0.3 mg / mL)) and the like may be added. .
前述の無血清培地は、未知組成のタンパク質、水解物および成分を含まないという点で無タンパク質であってもよい。無血清培地には、すべての成分が既知の化学構造をもつ化学的に規定された培地を含めることができる。 The serum-free medium described above may be protein-free in that it does not contain proteins, hydrolysates and components of unknown composition. Serum-free media can include chemically defined media in which all components have a known chemical structure.
本発明は、幹細胞を安定に長期間、インビトロ培養において培養するための方法を提供する。この方法を用いて、細胞を各継代間で連続拡張させることができ、拡張したヒト幹細胞集団の多分化能性は少なくとも5継代を超えて、通常は10継代を超えて維持される。 The present invention provides a method for culturing stem cells stably in vitro for long periods of time. Using this method, cells can be expanded continuously between each passage, and the pluripotency of the expanded human stem cell population is maintained for at least more than 5 passages, usually more than 10 passages. .
好ましい態様において、培養の後、培養物中の少なくとも60%以上の幹細胞が幹細胞特有のマーカー発現を維持するなど、幹細胞の性質を維持している。あるいは、これは少なくとも70%以上、80%以上、90%以上又は95%以上のいずれかであってもよい。 In a preferred embodiment, after culturing, at least 60% or more of the stem cells in the culture maintain stem cell properties, such as maintaining stem cell specific marker expression. Alternatively, this may be at least 70% or more, 80% or more, 90% or more, or 95% or more.
(導入工程)
本発明の細胞培養方法は、収容部を用意し、前記収容部に、接着依存性細胞、培養液、及び、本発明の担体を導入する導入工程を含む。
(Introduction process)
The cell culture method of the present invention includes an introducing step of preparing a container and introducing the adhesion-dependent cells, the culture medium, and the carrier of the present invention into the container.
本発明において、培養に供せられる接着依存性細胞とは、足場依存性細胞や基質依存性細胞ともいい、細胞が増殖する際に付着すべき足場が必要な細胞の総称であり、上記担体(例えばマイクロキャリア)を足場として培養可能な細胞であれば特に限定されるものではない。接着依存性細胞の具体例としては、例えば間葉系幹細胞、骨髄幹細胞、各種組織の幹細胞、前駆細胞、芽細胞などが挙げられる。また、株化細胞であっても初代培養細胞であっても構わない。 In the present invention, the adhesion-dependent cells used for culture are also referred to as anchorage-dependent cells and substrate-dependent cells, and are a general term for cells that require a scaffold to be attached when the cells proliferate. For example, cells that can be cultured using a microcarrier as a scaffold are not particularly limited. Specific examples of adhesion-dependent cells include mesenchymal stem cells, bone marrow stem cells, stem cells of various tissues, progenitor cells, blast cells, and the like. Moreover, it may be a cell line or a primary cultured cell.
本発明における収容部として適切な容器としては、後述する浮遊培養が可能なものであれば限定されないが、スピナーが含まれる。スピナーは、調節型又は非調節型バイオリアクターであり、これらは種々の撹拌メカニズム、たとえばガラスボール撹拌機、インペラー撹拌機、及び他の適切な撹拌機を用いて撹拌することができる。スピナーの培養体積は一般に20mL〜500mLである。 The container suitable as the container in the present invention is not limited as long as suspension culture described later is possible, but includes a spinner. Spinners are regulated or non-regulated bioreactors, which can be agitated using various agitation mechanisms such as glass ball agitators, impeller agitators, and other suitable agitators. The culture volume of the spinner is generally 20 mL to 500 mL.
(接着工程)
本発明の細胞培養方法は、好ましくは、前記導入工程と前記増殖工程との間に、さらに前記細胞と前記担体とを接触させ、前記担体の表面に前記細胞を接着させる接着工程を含む。
(Adhesion process)
The cell culture method of the present invention preferably includes an adhesion step of bringing the cells and the carrier into contact with each other and adhering the cells to the surface of the carrier between the introduction step and the growth step.
細胞はどのような濃度で播種してもよい。典型的に、細胞は、担体(例えばマイクロキャリア)の約10,000細胞/cm2〜約500,000細胞/cm2で播種される。例えば、細胞は、担体の約50,000細胞/cm2〜約150,000細胞/cm2で播種してもよい。しかしながら、それより高いまたは低い濃度でも使用することができる。インキュベーション時間および温度、CO2とO2レベル、増殖培地などの条件は、培養されている細胞の性質に合わせて、適宜変更することができる。 The cells may be seeded at any concentration. Typically, the cells are seeded at about 10,000 cells / cm 2 to about 500,000 cells / cm 2 of a carrier (eg, a microcarrier). For example, the cells may be seeded at about 50,000 cells / cm 2 to about 150,000 cells / cm 2 of the carrier. However, higher or lower concentrations can be used. Conditions such as incubation time and temperature, CO 2 and O 2 levels, growth medium, etc. can be changed as appropriate according to the properties of the cells being cultured.
(増殖工程)
本発明の細胞培養方法は、前記細胞が接着した担体を浮遊させながら、担体の表面に接着した前記細胞を増殖させる増殖工程を含む。
(Proliferation process)
The cell culture method of the present invention includes a growth step of growing the cells adhered to the surface of the carrier while floating the carrier to which the cells are adhered.
例えば、前記細胞は、トリプシン処理等の酵素処理によって担体(例えばマイクロキャリア)から離脱されて他の担体(例えばマイクロキャリア)へ移植される。このプロセスを少なくとも1回以上反復することにより、前記細胞を希望する任意世代数まで連続的に増大させることを可能にする。 For example, the cells are detached from the carrier (eg, microcarrier) by an enzyme treatment such as trypsin treatment and transplanted to another carrier (eg, microcarrier). By repeating this process at least once or more, the cells can be continuously expanded to any desired number of generations.
(分化工程)
本発明の細胞培養方法はさらに、培養の後に得られる幹細胞の分化を誘導する工程を含むことができる。これは、幹細胞の分化を誘導する条件下に担体と幹細胞の複合体を置くことにより達成できる。あるいは、本発明の細胞培養方法は、スピン培養の後に、幹細胞を担体から分離し、そして分離した幹細胞を担体の無い培養において、幹細胞の分化を誘導する条件下で培養する分化工程を含むことができる。
(Differentiation process)
The cell culture method of the present invention can further include a step of inducing differentiation of stem cells obtained after the culture. This can be achieved by placing the carrier-stem cell complex under conditions that induce stem cell differentiation. Alternatively, the cell culture method of the present invention includes a differentiation step of separating stem cells from the carrier after spin culture, and culturing the separated stem cells in a culture without a carrier under conditions that induce differentiation of the stem cells. it can.
また、本発明の担体(例えばマイクロキャリア)と共に細胞がインキュベーションされる培地に、1種類以上の増殖因子または他の因子を加えてもよい。それらの因子は、細胞の増殖、接着、自己再生、分化などを促進させ得る。培地に加えてもまたは含ませてもよい因子の例としては、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)、インターロイキン、神経成長因子(NGF)、エリスロポイエチン、血小板由来増殖因子(PDGF)、上皮成長因子(EGF)、アクチビンAなどのアクチビン、造血成長因子、レチノイン酸(RA)、インターフェロン、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)などの線維芽細胞増殖因子、骨形成タンパク質(BMP)、ペプチド性細胞増殖因子、ヘパリン結合成長因子(HBGF)、肝細胞増殖因子(HGF)、腫瘍壊死因子(TNF)、インスリン様成長因子(IGF)IおよびII、トランスフォーミング増殖因子-β1(TGFβ1)などのトランスフォーミング増殖因子、およびコロニー刺激因子などが挙げられる。 In addition, one or more types of growth factors or other factors may be added to a medium in which cells are incubated with the carrier of the present invention (for example, a microcarrier). These factors can promote cell proliferation, adhesion, self-renewal, differentiation and the like. Examples of factors that may be added to or included in the medium include vascular endothelial growth factor (VEGF), interleukin, nerve growth factor (NGF), erythropoietin, platelet derived growth factor (PDGF), epithelial growth Factor (EGF), activin such as activin A, hematopoietic growth factor, retinoic acid (RA), interferon, fibroblast growth factor such as basic fibroblast growth factor (bFGF), bone morphogenetic protein (BMP), peptidic Trans, such as cell growth factor, heparin binding growth factor (HBGF), hepatocyte growth factor (HGF), tumor necrosis factor (TNF), insulin-like growth factor (IGF) I and II, transforming growth factor-β1 (TGFβ1) Examples include forming growth factor and colony stimulating factor.
培養された細胞は、(i)治験研究に使用するため、(ii)治療目的のため、(iii)薬物の研究および毒性スクリーニングのためなどを含むどのような適切な目的に使用してもよい。 The cultured cells may be used for any suitable purpose, including (i) for use in clinical studies, (ii) for therapeutic purposes, (iii) for drug research and toxicity screening, etc. .
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these Examples.
実施例における各分析条件を以下に示す。
(体積平均粒径)
粒子の体積平均粒径は、濃度が10質量%となるように粒子を純水中に懸濁させ、この懸濁液を用いてレーザー回折散乱式粒度分布測定装置(ベックマン・コールター社製 LS13320)にて測定した。
Each analysis condition in the examples is shown below.
(Volume average particle size)
The volume average particle diameter of the particles is such that the particles are suspended in pure water so that the concentration is 10% by mass, and a laser diffraction scattering type particle size distribution analyzer (LS13320, manufactured by Beckman Coulter, Inc.) is used with this suspension. Measured with
(体積平均細孔径及び比表面積)
粒子の体積平均細孔径及び比表面積は、粒子を40℃で24時間真空乾燥させた乾燥粒子について、水銀ポロシメーター(島津製作所社製 オートポアIV9520)を用いて、細孔径の測定範囲を10〜5000nmとして測定した。
(Volume average pore diameter and specific surface area)
The volume average pore diameter and specific surface area of the particles were measured using a mercury porosimeter (Autopore IV9520 manufactured by Shimadzu Corporation) for the dried particles obtained by vacuum drying the particles for 24 hours at 40 ° C., and the pore diameter measurement range was 10 to 5000 nm. It was measured.
(ポリリジン結合量)
粒子に結合したリガンドであるポリリジンの結合量は、ビシンコニン酸(BCA)試薬を用いた試薬セットで定量した。具体的には、固形分換算で4mgの粒子をテストチューブに採取し、これをThermo Fisher Scientific社のBCA Protein Assay Kitで定量した。反応は、37℃で30分間、転倒混和することによって行った。検量線は、重量平均分子量3万のα−ポリLリジンを用いて作成した。
(Polylysine binding amount)
The binding amount of polylysine, which is a ligand bound to the particles, was quantified with a reagent set using a bicinchoninic acid (BCA) reagent. Specifically, 4 mg of particles in terms of solid content was collected in a test tube, and this was quantified with a BCA Protein Assay Kit from Thermo Fisher Scientific. The reaction was performed by inversion mixing at 37 ° C. for 30 minutes. The calibration curve was prepared using α-poly L lysine having a weight average molecular weight of 30,000.
〔実施例1〕
360.59gの純水に、ポリビニルアルコール(日本合成化学社製、GH−23)2.17g、ドデシル硫酸ナトリウム(花王社製 エマール10G)0.036gを添加し、一晩撹拌して水溶液(α)を調製した。さらに重合当日、そのうち10gを別に抜き取った。
次に、4−ビニルベンジルグリシジルエーテル(東レファインケミカル社製)4.93g、スチレン(日本オキシラン社製)4.93g、及びジビニルベンゼン(新日鉄住金化学社製)2.46gをジイソブチルケトン(和光純薬社製)24.74gに溶解させ、有機モノマー溶液を調製した。なお、各モノマーの全質量を100質量部としたときの、各モノマーの部数は、4−ビニルベンジルグリシジルエーテル40質量部、スチレン40質量部、ジビニルベンゼン20質量部である。
次いで、水溶液(α)のほぼ全量を500mLセパラブルフラスコ内に投入し、温度計、撹拌翼、及び冷却管を装着して、温水バスにセットし、窒素雰囲気下、380rpmで撹拌を開始した。20分後に、上記有機モノマー溶液全量をフラスコ内に加え、更に20分間撹拌した。続いて、セパラブルフラスコを温水バスにより加温し、内温が70℃に到達したところで、滴下ロートを用いて2,2'−アゾジイソブチロニトリル(開始剤)1.51gをフラスコに投入し、抜き取っておいた水溶液(α)のうち5gでロートに残留した開始剤を洗い入れ、5時間撹拌を行った。その後さらに、滴下ロートを用いて2,2'−アゾジイソブチロニトリル1.51gをフラスコに投入し、2時間撹拌を行った。
次いで、反応液を冷却したのち、かかる反応液をヌッチェでろ過し、純水とイソプロパノールで洗浄した。洗浄した粒子をイソプロパノールに分散して180μmの金属メッシュにかけることで大粒子を除き、続いて90μmの金属メッシュにかけることで小粒子を除いた。分散液をヌッチェでろ過し、40℃で8時間真空乾燥することで多孔質粒子(1−1)(粒子乾燥質量8.3g)を得た。得られた多孔質粒子(1−1)の体積平均粒径は145μm、体積平均細孔径は171nm、比表面積は93m2/gであった。
[Example 1]
To 360.59 g of pure water, 2.17 g of polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., GH-23) and 0.036 g of sodium dodecylsulfate (Emar 10G manufactured by Kao Co., Ltd.) are added and stirred overnight to obtain an aqueous solution (α ) Was prepared. On the day of polymerization, another 10 g was extracted.
Next, 4.93 g of 4-vinylbenzylglycidyl ether (manufactured by Toray Fine Chemical Co., Ltd.), 4.93 g of styrene (manufactured by Nippon Oxirane Co., Ltd.), and 2.46 g of divinylbenzene (manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.) were mixed with diisobutyl ketone (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Dissolved in 24.74 g) to prepare an organic monomer solution. In addition, when the total mass of each monomer is 100 parts by mass, the number of parts of each monomer is 40 parts by mass of 4-vinylbenzylglycidyl ether, 40 parts by mass of styrene, and 20 parts by mass of divinylbenzene.
Next, almost the entire amount of the aqueous solution (α) was put into a 500 mL separable flask, a thermometer, a stirring blade, and a cooling pipe were attached, set in a hot water bath, and stirring was started at 380 rpm in a nitrogen atmosphere. After 20 minutes, the entire amount of the organic monomer solution was added to the flask and stirred for another 20 minutes. Subsequently, the separable flask was heated with a hot water bath, and when the internal temperature reached 70 ° C., 1.51 g of 2,2′-azodiisobutyronitrile (initiator) was charged into the flask using a dropping funnel. The initiator remaining in the funnel was washed with 5 g of the extracted aqueous solution (α) and stirred for 5 hours. Thereafter, 1.51 g of 2,2′-azodiisobutyronitrile was put into the flask using a dropping funnel and stirred for 2 hours.
Next, after cooling the reaction solution, the reaction solution was filtered with Nutsche and washed with pure water and isopropanol. The washed particles were dispersed in isopropanol and applied to a 180 μm metal mesh to remove large particles, and subsequently applied to a 90 μm metal mesh to remove small particles. The dispersion was filtered with Nutsche and vacuum dried at 40 ° C. for 8 hours to obtain porous particles (1-1) (particle dry mass 8.3 g). The obtained porous particles (1-1) had a volume average particle diameter of 145 μm, a volume average pore diameter of 171 nm, and a specific surface area of 93 m 2 / g.
多孔質粒子(1−1)4.00g、25%アンモニア水(和光純薬社製)29.12g、純水8.00gをポリプロピレン容器に添加した。ポリプロピレン容器をインキュベーターシェーカーに入れ、70℃、4時間、150rpmの条件で振盪した。かかる反応液をろ過し、純水で洗浄した。洗浄した粒子全量と、0.5mol/L硫酸40.00gを別のポリプロピレン容器に添加し、インキュベーターシェーカーに入れ、70℃、2時間、150rpmの条件で振盪した。続いて、かかる分散液をろ過し、残渣として得られた粒子全量、純水36g、及びトリエチルアミン(和光純薬社製)4gを別のポリプロピレン容器に添加してローターに設置し、30分、40rpmの条件で撹拌した。分散液をろ過し、さらに、純水、50v/v%エタノール水溶液、エタノールで洗浄ろ過を行った。回収した粒子を40℃で8時間真空乾燥することで、表面がアミノ化された多孔質粒子(1−2)を得た。 4.00 g of porous particles (1-1), 29.12 g of 25% aqueous ammonia (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 8.00 g of pure water were added to a polypropylene container. The polypropylene container was placed in an incubator shaker and shaken at 70 ° C. for 4 hours at 150 rpm. The reaction solution was filtered and washed with pure water. The total amount of the washed particles and 40.00 g of 0.5 mol / L sulfuric acid were added to another polypropylene container, placed in an incubator shaker, and shaken at 70 ° C. for 2 hours at 150 rpm. Subsequently, the dispersion was filtered, and the total amount of particles obtained as a residue, 36 g of pure water, and 4 g of triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added to another polypropylene container and placed in a rotor for 30 minutes at 40 rpm. The mixture was stirred under the following conditions. The dispersion was filtered, and further washed and filtered with pure water, a 50 v / v% ethanol aqueous solution, and ethanol. The collected particles were vacuum-dried at 40 ° C. for 8 hours to obtain porous particles (1-2) whose surface was aminated.
窒素雰囲気下、多孔質粒子(1−2)4.00g、Nα−フェノキシカルボニル−Nε−カルボベンゾキシ−L−リジン3.80g、及びN,N−ジメチルアセトアミド(和光純薬社製)207.29gを、500mLセパラブルフラスコ内に投入し、温度計、撹拌翼、及び冷却管を装着して、オイルバスにセットし、100℃、4時間、150rpmの条件で反応させた。冷却後、かかる分散液を桐山漏斗でろ過し、N,N−ジメチルアセトアミド、イソプロパノールで洗浄ろ過を行った。回収した粒子を40℃で8時間真空乾燥することで、表面がZ基保護ポリ−L−リジンで修飾された粒子を得た。
上記Z基保護ポリ−L−リジンで修飾された粒子全量、臭化水素(30%酢酸溶液)(東京化成社製)14.21g、及びトリフルオロ酢酸(和光純薬社製)30.24gをポリプロピレン容器に添加し、2時間、150rpmの条件でローターにて振盪した。かかる分散液を桐山漏斗でろ過し、純水、1M炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄ろ過を行った。その後、残渣として得られた粒子全量を1M炭酸水素ナトリウム水溶液中に一晩浸漬した後、純水、イソプロパノールで洗浄ろ過を行った。回収した粒子を40℃で8時間真空乾燥することで、表面がポリ−L−リジンで修飾された多孔質粒子(1−3)を得た。導入されたポリ−L−リジン量は96.0mg/g−beadsであった。
Under a nitrogen atmosphere, 4.00 g of porous particles (1-2), 3.80 g of Nα-phenoxycarbonyl-Nε-carbobenzoxy-L-lysine, and N, N-dimethylacetamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 207. 29 g was put into a 500 mL separable flask, a thermometer, a stirring blade, and a condenser tube were attached, set in an oil bath, and reacted at 100 ° C. for 4 hours at 150 rpm. After cooling, the dispersion was filtered with a Kiriyama funnel and washed with N, N-dimethylacetamide and isopropanol. The collected particles were vacuum-dried at 40 ° C. for 8 hours to obtain particles whose surface was modified with Z-group-protected poly-L-lysine.
Total amount of particles modified with the above Z-group-protected poly-L-lysine, hydrogen bromide (30% acetic acid solution) (Tokyo Kasei Co., Ltd.) 14.21 g, and trifluoroacetic acid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 30.24 g The mixture was added to a polypropylene container and shaken with a rotor at 150 rpm for 2 hours. The dispersion was filtered with a Kiriyama funnel, and washed and filtered with pure water and 1M aqueous sodium hydrogen carbonate solution. Thereafter, the total amount of particles obtained as a residue was immersed in a 1M aqueous sodium hydrogen carbonate solution overnight, and then washed and filtered with pure water and isopropanol. The collected particles were vacuum-dried at 40 ° C. for 8 hours to obtain porous particles (1-3) whose surfaces were modified with poly-L-lysine. The amount of introduced poly-L-lysine was 96.0 mg / g-beads.
〔実施例2〕
360.89gの純水に、ポリビニルアルコール(日本合成化学社製、GH−23)2.17g、ドデシル硫酸ナトリウム(花王社製 エマール10G)0.036gを添加し、一晩撹拌して水溶液(β)を調製した。さらに重合当日、そのうち10gを別に抜き取った。
次に、4−ビニルベンジルグリシジルエーテル(東レファインケミカル社製)4.19g、スチレン(日本オキシラン社製)4.19g、及びジビニルベンゼン(新日鉄住金化学社製)2.10gをジイソブチルケトン(和光純薬社製)26.31gに溶解させ、有機モノマー溶液を調製した。なお、各モノマーの全質量を100質量部としたときの、各モノマーの部数は、4−ビニルベンジルグリシジルエーテル40質量部、スチレン40質量部、ジビニルベンゼン20質量部である。
次いで、水溶液(β)のほぼ全量を500mLセパラブルフラスコ内に投入し、温度計、撹拌翼、及び冷却管を装着して、温水バスにセットし、窒素雰囲気下、280rpmで撹拌を開始した。20分後に、上記有機モノマー溶液全量をフラスコ内に加え、更に20分間撹拌した。続いて、セパラブルフラスコを温水バスにより加温し、内温が70℃に到達したところで、滴下ロートを用いて2,2'−アゾジイソブチロニトリル(開始剤)(和光純薬社製)1.23gをフラスコに投入し、5時間撹拌を行った。その後さらに、滴下ロートを用いて2,2'−アゾジイソブチロニトリル1.23gをフラスコに投入し、2時間撹拌を行った。
次いで、反応液を冷却したのち、かかる反応液をヌッチェでろ過し、純水とイソプロパノールで洗浄した。洗浄した粒子をイソプロパノールに分散して125μmの金属メッシュにかけることで小粒子を除いた。分散液をヌッチェでろ過し、40℃で8時間真空乾燥することで多孔質粒子(2−1)(粒子乾燥質量8.8g)を得た。得られた多孔質粒子(2−1)の体積平均粒径は269μm、体積平均細孔径は445nm、比表面積は96m2/gであった。
[Example 2]
To 360.89 g of pure water, 2.17 g of polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., GH-23) and 0.036 g of sodium dodecylsulfate (Emar 10G manufactured by Kao Corporation) are added and stirred overnight to obtain an aqueous solution (β ) Was prepared. On the day of polymerization, another 10 g was extracted.
Next, 4.19 g of 4-vinylbenzylglycidyl ether (manufactured by Toray Fine Chemical Co., Ltd.), 4.19 g of styrene (manufactured by Nippon Oxirane Co., Ltd.), and 2.10 g of divinylbenzene (manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.) were added to diisobutyl ketone (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Dissolved in 26.31 g) to prepare an organic monomer solution. In addition, when the total mass of each monomer is 100 parts by mass, the number of parts of each monomer is 40 parts by mass of 4-vinylbenzylglycidyl ether, 40 parts by mass of styrene, and 20 parts by mass of divinylbenzene.
Next, almost the entire amount of the aqueous solution (β) was put into a 500 mL separable flask, a thermometer, a stirring blade and a cooling pipe were attached, set in a hot water bath, and stirring was started at 280 rpm in a nitrogen atmosphere. After 20 minutes, the entire amount of the organic monomer solution was added to the flask and stirred for another 20 minutes. Subsequently, the separable flask was heated with a hot water bath, and when the internal temperature reached 70 ° C., 2,2′-azodiisobutyronitrile (initiator) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1 using a dropping funnel 1 .23 g was put into a flask and stirred for 5 hours. Thereafter, 1.23 g of 2,2′-azodiisobutyronitrile was put into the flask using a dropping funnel and stirred for 2 hours.
Next, after cooling the reaction solution, the reaction solution was filtered with Nutsche and washed with pure water and isopropanol. The washed particles were dispersed in isopropanol and applied to a 125 μm metal mesh to remove small particles. The dispersion was filtered with Nutsche and vacuum dried at 40 ° C. for 8 hours to obtain porous particles (2-1) (particle dry mass 8.8 g). The volume average particle diameter of the obtained porous particles (2-1) was 269 μm, the volume average pore diameter was 445 nm, and the specific surface area was 96 m 2 / g.
多孔質粒子(2−1)4.00g、25%アンモニア水(和光純薬社製)29.12g、純水8.00gをポリプロピレン容器に添加した。ポリプロピレン容器をインキュベーターシェーカーに入れ、70℃、4時間、150rpmの条件で振盪した。かかる反応液をろ過し、純水で洗浄した。洗浄した粒子全量と、0.5mol/L硫酸40.00gを別のポリプロピレン容器に添加し、インキュベーターシェーカーに入れ、70℃、2時間、150rpmの条件で振盪した。続いて、かかる分散液をろ過し、残渣として得られた粒子全量、純水36g、及びトリエチルアミン(和光純薬社製)4gを別のポリプロピレン容器に添加してローターに設置し、30分、40rpmの条件で撹拌した。分散液をろ過し、さらに、純水、50v/v%エタノール水溶液、エタノールで洗浄ろ過を行った。回収した粒子を40℃で8時間真空乾燥することで、表面がアミノ化された多孔質粒子(2−2)を得た。 4.00 g of porous particles (2-1), 29.12 g of 25% ammonia water (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 8.00 g of pure water were added to a polypropylene container. The polypropylene container was placed in an incubator shaker and shaken at 70 ° C. for 4 hours at 150 rpm. The reaction solution was filtered and washed with pure water. The total amount of the washed particles and 40.00 g of 0.5 mol / L sulfuric acid were added to another polypropylene container, placed in an incubator shaker, and shaken at 70 ° C. for 2 hours at 150 rpm. Subsequently, the dispersion was filtered, and the total amount of particles obtained as a residue, 36 g of pure water, and 4 g of triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added to another polypropylene container and placed in a rotor for 30 minutes at 40 rpm. The mixture was stirred under the following conditions. The dispersion was filtered, and further washed and filtered with pure water, a 50 v / v% ethanol aqueous solution, and ethanol. The collected particles were vacuum-dried at 40 ° C. for 8 hours to obtain porous particles (2-2) whose surface was aminated.
多孔質粒子(1−2)を多孔質粒子(2−2)に変更する以外は実施例1と同様の手順にて、表面がZ基保護ポリ−L−リジンで修飾された粒子を得、さらに表面がポリ−L−リジンで修飾された多孔質粒子を得た。この多孔質粒子を多孔質粒子(2−3)とする。導入されたポリ−L−リジン量は133mg/g−beadsであった。 In the same procedure as in Example 1 except that the porous particles (1-2) are changed to porous particles (2-2), particles whose surface is modified with Z-group-protected poly-L-lysine are obtained, Furthermore, porous particles whose surface was modified with poly-L-lysine were obtained. Let this porous particle be a porous particle (2-3). The amount of poly-L-lysine introduced was 133 mg / g-beads.
〔比較例1〕
窒素雰囲気下、n−ブチルアミン11mg(0.15mmol)、Nα−フェノキシカルボニル−Nε−カルボベンゾキシ−L−リジン3.00g(7.49mmol)、N,N−ジメチルアセトアミド(和光純薬社製)15gを、500mLセパラブルフラスコ内に投入し、温度計、撹拌翼、及び冷却管を装着して、オイルバスにセットし、100℃、4時間、130rpmの条件で反応させた。冷却後、反応液をジエチルエーテル1L中に加えて沈殿させ、生じた固体を桐山漏斗でろ別した。回収した固体を40℃で8時間真空乾燥することで、Z基保護ポリ−L−リジンを得た。
上記Z基保護ポリ−L−リジン全量、臭化水素(30%酢酸溶液)(東京化成社製)2.10g、及びトリフルオロ酢酸(和光純薬社製)4.20gをガラス容器に入れ、スターラーで2時間撹拌後、冷却した後、反応液をジエチルエーテル1L中に加えて沈殿させ、生じた固体を桐山漏斗でろ別した。回収した固体を40℃で8時間真空乾燥することで、ポリ−L−リジン臭化水素塩(A)(以下、単に重合体(A)ともいう)を得た。この反応混合物を、NMR定量することにより、ポリ−L−リジン臭化水素塩が得られていることを確認した。GPCによる平均分子量測定の結果は、Mn5,400、Mw7,400であった。
[Comparative Example 1]
Under a nitrogen atmosphere, n-butylamine 11 mg (0.15 mmol), Nα-phenoxycarbonyl-Nε-carbobenzoxy-L-lysine 3.00 g (7.49 mmol), N, N-dimethylacetamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 15 g was put into a 500 mL separable flask, a thermometer, a stirring blade, and a condenser tube were attached, set in an oil bath, and reacted at 100 ° C. for 4 hours at 130 rpm. After cooling, the reaction solution was added to 1 L of diethyl ether to precipitate, and the resulting solid was filtered off with a Kiriyama funnel. The collected solid was vacuum-dried at 40 ° C. for 8 hours to obtain Z-group-protected poly-L-lysine.
The total amount of the above Z-group protected poly-L-lysine, hydrogen bromide (30% acetic acid solution) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 2.10 g, and trifluoroacetic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 4.20 g were put in a glass container. After stirring for 2 hours with a stirrer and cooling, the reaction solution was added to 1 L of diethyl ether to precipitate, and the resulting solid was filtered off with a Kiriyama funnel. The collected solid was vacuum-dried at 40 ° C. for 8 hours to obtain poly-L-lysine hydrobromide (A) (hereinafter also simply referred to as polymer (A)). This reaction mixture was subjected to NMR quantification to confirm that poly-L-lysine hydrobromide was obtained. The result of the average molecular weight measurement by GPC was Mn5,400 and Mw7,400.
多孔質粒子(1−1)1.00g、重合体(A)0.078g、トリエチルアミン(和光純薬社製)0.076g及び純水15.00gをポリプロピレン容器に添加した。ポリプロピレン容器をインキュベーターシェーカーに入れ、60℃、8時間、150rpmの条件で振盪した。かかる反応液を桐山漏斗でろ過し、純水、1M炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。その後、粒子を1M炭酸水素ナトリウム水溶液中に一晩浸漬した後、純水、イソプロパノールで洗浄した。回収した粒子を40℃で8時間真空乾燥することで、表面がα−ポリ−L−リジンで修飾された多孔質粒子(1'−A)を得た。導入されたα−ポリ−L−リジン量は23.7mg/g−beadsであった。 1.00 g of porous particles (1-1), 0.078 g of polymer (A), 0.076 g of triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 15.00 g of pure water were added to a polypropylene container. The polypropylene container was placed in an incubator shaker and shaken at 60 ° C. for 8 hours at 150 rpm. The reaction solution was filtered through a Kiriyama funnel and washed with pure water and 1M aqueous sodium hydrogen carbonate solution. Thereafter, the particles were immersed in a 1M aqueous sodium hydrogen carbonate solution overnight, and then washed with pure water and isopropanol. The collected particles were vacuum-dried at 40 ° C. for 8 hours to obtain porous particles (1′-A) whose surfaces were modified with α-poly-L-lysine. The amount of α-poly-L-lysine introduced was 23.7 mg / g-beads.
〔比較例2〕
n−ブチルアミン量を22mgに変更した以外は比較例1と同様の操作を行い、ポリ−L−リジン臭化水素塩(B)(以下、単に重合体(B)ともいう)を得た。この反応混合物を、NMR定量することにより、ポリ−L−リジン臭化水素塩が得られていることを確認した。GPCによる平均分子量測定の結果は、Mn2,400、Mw4,400であった。
さらに、重合体(A)を重合体(B)に変更した以外は比較例1と同様の操作を行い、表面がα−ポリ−L−リジンで修飾された多孔質粒子(1'−B)を得た。導入されたα−ポリ−L−リジン量は12.3mg/g−beadsであった。
[Comparative Example 2]
A poly-L-lysine hydrobromide (B) (hereinafter also simply referred to as polymer (B)) was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of n-butylamine was changed to 22 mg. This reaction mixture was subjected to NMR quantification to confirm that poly-L-lysine hydrobromide was obtained. The result of the average molecular weight measurement by GPC was Mn2,400 and Mw4,400.
Further, a porous particle (1′-B) whose surface was modified with α-poly-L-lysine was carried out in the same manner as in Comparative Example 1 except that the polymer (A) was changed to the polymer (B). Got. The amount of α-poly-L-lysine introduced was 12.3 mg / g-beads.
〔比較例3〕
n−ブチルアミン量を33mgに変更した以外は比較例1と同様の操作を行い、ポリ−L−リジン臭化水素塩(C)(以下、単に重合体(C)ともいう)を得た。この反応混合物を、NMR定量することにより、ポリ−L−リジン臭化水素塩が得られていることを確認した。GPCによる平均分子量測定の結果は、Mn1,400、Mw2,800であった。
さらに、重合体(A)を重合体(C)に変更した以外は比較例1と同様の操作を行い、表面がα−ポリ−L−リジンで修飾された多孔質粒子(1'−C)を得た。導入されたα−ポリ−L−リジン量は6.0mg/g−beadsであった。
[Comparative Example 3]
A poly-L-lysine hydrobromide (C) (hereinafter also simply referred to as polymer (C)) was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of n-butylamine was changed to 33 mg. This reaction mixture was subjected to NMR quantification to confirm that poly-L-lysine hydrobromide was obtained. The results of the average molecular weight measurement by GPC were Mn1,400 and Mw2,800.
Further, a porous particle (1′-C) whose surface was modified with α-poly-L-lysine was carried out in the same manner as in Comparative Example 1 except that the polymer (A) was changed to the polymer (C). Got. The amount of α-poly-L-lysine introduced was 6.0 mg / g-beads.
各実施例及び比較例で得た粒子について分析した結果を以下の表1に示す。なお、粒子表面のポリ−L−リジンの密度は、以下の式により求めた。
〔密度(mg/m2)〕=〔ポリ−L−リジン結合量(mg/g−bead)〕/〔比表面積(m2/g−bead)〕
The results of analyzing the particles obtained in each Example and Comparative Example are shown in Table 1 below. The density of poly-L-lysine on the particle surface was determined by the following equation.
[Density (mg / m 2 )] = [Poly-L-lysine bond amount (mg / g-bead)] / [Specific surface area (m 2 / g-bead)]
〔株化細胞を用いた評価〕
<評価1−1:静置培養条件下におけるヒト間葉系幹細胞株の粒子上での細胞増殖>
低接着ディッシュ(SUMILON、24ウェル)に、実施例1の多孔質粒子(1−3)とヒト間葉系幹細胞株を混ぜて播種し培養したところ、ヒト間葉系幹細胞は粒子に接着して増殖を開始した(図1、Day1)。なお、細胞の増殖のモニタリングは、培養中に粒子を少量サンプリングし、ヘキストで染色して粒子上の細胞核を可視化後、蛍光顕微鏡で観察することで行った。
また、3日後には細胞が目に見えて増殖し(図1、Day3)、5日目や7日目では細胞と粒子が互いにくっつきあって混合塊を形成する様子が観察された(図1、Day5及び7)。0〜7日目に細胞数をカウントした結果を図2に示す。この結果より、本発明の担体は顕著な増殖率を示し、細胞培養用の担体として有効に使用できることが確認された。
[Evaluation using cell lines]
<Evaluation 1-1: Cell Proliferation on Particles of Human Mesenchymal Stem Cell Line under Static Culture Conditions>
When the porous particles (1-3) of Example 1 and a human mesenchymal stem cell line were mixed and seeded in a low adhesion dish (SUMILON, 24 well) and cultured, the human mesenchymal stem cells adhered to the particles. Proliferation was started (FIG. 1, Day 1). The cell growth was monitored by sampling a small amount of particles during culture, staining with Hoechst to visualize the cell nuclei on the particles, and then observing with a fluorescence microscope.
Further, after 3 days, the cells visibly proliferated (FIG. 1, Day 3), and on the 5th and 7th days, it was observed that the cells and particles adhered to each other to form a mixed mass (FIG. 1). , Day 5 and 7). The results of counting the number of cells on days 0 to 7 are shown in FIG. From this result, it was confirmed that the carrier of the present invention showed a remarkable growth rate and could be used effectively as a carrier for cell culture.
また、実施例2の多孔質粒子(2−3)を使用して上記と同様の試験をしたところ、この多孔質粒子(2−3)に関しても、多孔質粒子(1−3)と同様の結果が得られることが確認された。比較例1〜3の粒子についても同様に、ヒト間葉系細胞の接着と増殖は認められた。 Moreover, when the same test as the above was performed using the porous particles (2-3) of Example 2, the porous particles (2-3) were also the same as the porous particles (1-3). It was confirmed that a result was obtained. Similarly, adhesion and proliferation of human mesenchymal cells were observed for the particles of Comparative Examples 1 to 3.
<評価1−2:浮遊培養条件下におけるヒト間葉系幹細胞株の粒子上での細胞増殖>
実施例2の多孔質粒子(2−3)1mLと培地50mLをスピナーフラスコに加え、培地50mLに懸濁したヒト間葉系幹細胞株(1×106細胞)を加えて一晩静置し、翌日、粒子を1mL採取し、粒子に接着した細胞をヘキストで染色後蛍光顕微鏡を用いて観察した。その後45rpmでスピン培養を開始し、播種後7日目、14日目、21日目に粒子をPBSで洗浄後Trypsin/EDTA処理により細胞を剥離し、新しい粒子に一定量播種し継代培養を続けた。また、播種後1日目、4日目、7日目、8日目、11日目、14日目、15日目、18日目、21日目に粒子を1mLずつ回収しておいた。
その結果、継代培養条件下においてもヒト間葉系幹細胞株は粒子上で増殖する様子が観察された(図3)。
また、実施例1、比較例1〜3の粒子を使用して、上記と同様の試験を行った。
<Evaluation 1-2: Cell proliferation on particles of human mesenchymal stem cell line under suspension culture conditions>
Add 1 mL of porous particles (2-3) of Example 2 and 50 mL of medium to a spinner flask, add a human mesenchymal stem cell line (1 × 10 6 cells) suspended in 50 mL of medium, and allow to stand overnight. The next day, 1 mL of the particles was collected, and the cells adhered to the particles were stained with Hoechst and observed using a fluorescence microscope. Then, spin culture was started at 45 rpm. After 7 days, 14 days, and 21 days after seeding, the particles were washed with PBS, and the cells were detached by trypsin / EDTA treatment. Continued. In addition, 1 mL of particles were collected 1 day, 4 days, 7 days, 8 days, 11 days, 14 days, 15 days, 18 days and 21 days after sowing.
As a result, it was observed that the human mesenchymal stem cell line grew on the particles even under subculture conditions (FIG. 3).
Moreover, the test similar to the above was done using the particle | grains of Example 1 and Comparative Examples 1-3.
上記試験の結果、実施例1、2の粒子を使用した場合には、長期間浮遊培養することによって、初期に接着した細胞の数が顕著に増大することが確認された。一例として、浮遊培養条件下におけるヒト間葉系幹細胞株の実施例2の粒子上での細胞増殖の様子を図3に示す。
一方で、比較例1〜3の粒子については、長期間浮遊培養しても、培養途中での細胞の脱落により、初期に接着した細胞の増殖が認められなかった。
すなわち、ポリ−L−リジンを多点結合した比較例1〜3の粒子よりも、ベース粒子上の官能基からポリ−L−リジンをグラフト重合した実施例1、2の粒子の方が、細胞の接着が良好であった。これらの結果は、粒子表面のポリアミノ酸の結合の様式の違いによるものと考えられる。そこで、同じ量のポリ−L−リジンを固定化した両結合様式の粒子について比較を行ったところ、やはり多点結合したものよりもグラフト重合したものの方が増殖は良好であった。これは、担体表面上のポリ−L−リジン主鎖がブラシ状に伸びてより濃密であるとき、細胞が足場としてより認識しやすいためと推察される。
As a result of the above test, it was confirmed that when the particles of Examples 1 and 2 were used, the number of cells adhered at the initial stage was remarkably increased by suspension culture for a long time. As an example, FIG. 3 shows the state of cell proliferation on the particles of Example 2 of a human mesenchymal stem cell line under suspension culture conditions.
On the other hand, for the particles of Comparative Examples 1 to 3, even when suspended in culture for a long time, the growth of the cells adhered at the initial stage was not observed due to the dropping of the cells during the culture.
That is, the particles of Examples 1 and 2 in which poly-L-lysine is graft-polymerized from the functional group on the base particle are more cells than the particles of Comparative Examples 1 to 3 in which poly-L-lysine is bonded at multiple points The adhesion of was good. These results are thought to be due to the difference in the mode of binding of polyamino acids on the particle surface. Therefore, when the same amount of poly-L-lysine immobilized both-bond type particles were compared, the graft polymerized particles showed better growth than the multi-point bonded particles. This is presumably because when the poly-L-lysine main chain on the carrier surface extends in a brush shape and is denser, the cells are more easily recognized as a scaffold.
<評価1−3:浮遊培養条件下におけるヒト間葉系幹細胞株の粒子上での増殖細胞の定量>
評価1−2で回収しておいた播種後1日目、4日目、7日目、8日目、11日目、14日目、15日目、18日目、21日目の粒子について、Trypsin/EDTA処理により細胞を剥離し、細胞数をカウントした。
その結果、図4のグラフに示すとおり、細胞継代時に若干細胞のロスが見られるものの、培養開始後3週間にわたり細胞が粒子上で継続的に増殖し、3週間で初期播種量の490倍にまで増殖させることができた。
<Evaluation 1-3: Quantification of proliferating cells on particles of human mesenchymal stem cell line under suspension culture conditions>
Particles collected on the 1st, 4th, 7th, 8th, 11th, 14th, 15th, 18th, and 21st days after sowing collected in Evaluation 1-2 The cells were detached by Trypsin / EDTA treatment and the number of cells was counted.
As a result, as shown in the graph of FIG. 4, although some cell loss was observed at the time of cell passage, the cells continuously proliferated on the particles for 3 weeks after the start of culture, and 490 times the initial seeding amount in 3 weeks. It was possible to grow to
<評価1−4:浮遊培養条件で増殖させたヒト間葉系幹細胞株の細胞表面マーカーの発現>
評価1−2において実施例2の多孔質粒子(2−3)上で浮遊培養した細胞について、培養3週間後に細胞をTrypsin/EDTA処理により回収し、各種ヒト間葉系幹細胞表面マーカーの発現を免疫蛍光染色にて観察した。
その結果、粒子上で継代培養したヒト間葉系幹細胞についてもCD44、CD90、CD105がいずれも陽性であり、一方、造血幹細胞マーカーであるCD34やリンパ球マーカーのCD45は陰性であり(図5)、ヒト間葉系幹細胞特異的な細胞表面マーカーの発現を維持していることが確認された。
<Evaluation 1-4: Expression of cell surface marker of human mesenchymal stem cell line grown under suspension culture conditions>
For cells suspended in culture on the porous particles (2-3) of Example 2 in Evaluation 1-2, the cells were collected by Trypsin / EDTA treatment after 3 weeks of culture, and expression of various human mesenchymal stem cell surface markers was observed. Observation was performed by immunofluorescence staining.
As a result, human mesenchymal stem cells subcultured on particles were also positive for CD44, CD90, and CD105, while negative for hematopoietic stem cell marker CD34 and lymphocyte marker CD45 (FIG. 5). ), It was confirmed that expression of cell surface markers specific to human mesenchymal stem cells was maintained.
<評価1−5:浮遊培養条件で増殖させたヒト間葉系幹細胞株の細胞分化能>
評価1−2において実施例2の多孔質粒子(2−3)上で浮遊培養した細胞について、培養3週間後に細胞をTrypsin/EDTA処理により回収し、ヒト間葉系幹細胞の分化能である骨分化能と脂肪分化能を評価した。骨分化に関しては、Lonza社の骨分化誘導培地にて15日間分化誘導後、細胞をalizarin red染色により評価した。また、脂肪分化に関しては、Lonza社の脂肪分化誘導培地にて17日間分化誘導を行った後、細胞をOil red O染色により評価した。
その結果、粒子上で浮遊培養したヒト間葉系幹細胞についても、市販の接着細胞培養用のプラスチックディッシュで培養した細胞と同様に、alizarin red染色で陽性の骨芽細胞へと分化し、Oil red Oで染色される脂肪細胞にも分化する能力を示したことから(図6)、多孔質粒子(2−3)上での培養により細胞は性状を保ったまま培養可能であることが確認された。
<Evaluation 1-5: Cell differentiation ability of human mesenchymal stem cell line grown under suspension culture conditions>
Regarding cells suspended in culture on the porous particles (2-3) of Example 2 in Evaluation 1-2, the cells were collected by Trypsin / EDTA treatment after 3 weeks of culture, and bone that is the differentiation ability of human mesenchymal stem cells Differentiation ability and fat differentiation ability were evaluated. Regarding bone differentiation, the cells were evaluated by alizarin red staining after induction of differentiation in Lonza's bone differentiation-inducing medium for 15 days. Regarding adipose differentiation, differentiation induction was performed for 17 days in Lonza adipose differentiation induction medium, and then cells were evaluated by Oil red O staining.
As a result, human mesenchymal stem cells cultured in suspension on the particles also differentiated into positive osteoblasts by alizarin red staining in the same manner as cells cultured in commercially available plastic dishes for adherent cell culture. Oil red Since it showed the ability to differentiate into adipocytes stained with O (FIG. 6), it was confirmed that the cells can be cultured while maintaining their properties by culturing on the porous particles (2-3). It was.
〔初代培養細胞を用いた評価〕
<評価2−1:静置培養条件下における初代培養ヒト間葉系幹細胞の粒子上での細胞増殖>
低接着ディッシュ(SUMILON、24ウェル)に、実施例1の多孔質粒子(1−3)と初代培養ヒト間葉系幹細胞を混ぜて播種し培養した。なお、細胞の増殖のモニタリングは、培養中に粒子を少量サンプリングし、ヘキストで染色して粒子上の細胞核を可視化後、蛍光顕微鏡で観察することで行った。
また、3日後には細胞が粒子に接着して増殖し細胞数が大きくなりはじめ、7日目や16日目では細胞と粒子が互いにくっつきあって混合塊を形成する様子が観察された(図7)。0〜16日目に細胞数をカウントした結果を図8に示す。この結果より、本発明の担体は顕著な増殖率を示し、細胞培養用の担体として有効に使用できることが確認された。
[Evaluation using primary cultured cells]
<Evaluation 2-1: Cell proliferation on particles of primary cultured human mesenchymal stem cells under static culture conditions>
In a low adhesion dish (SUMILON, 24 well), the porous particles (1-3) of Example 1 and primary cultured human mesenchymal stem cells were mixed and seeded and cultured. The cell growth was monitored by sampling a small amount of particles during culture, staining with Hoechst to visualize the cell nuclei on the particles, and then observing with a fluorescence microscope.
In addition, after 3 days, the cells started to adhere to the particles and proliferated, and the number of cells started to increase. On the 7th and 16th days, the cells and particles adhered to each other to form a mixed mass (Fig. 7). The results of counting the number of cells on days 0 to 16 are shown in FIG. From this result, it was confirmed that the carrier of the present invention showed a remarkable growth rate and could be used effectively as a carrier for cell culture.
また、実施例2の多孔質粒子(2−3)を使用して上記と同様の試験をしたところ、この多孔質粒子(2−3)に関しても、多孔質粒子(1−3)と同様の結果が得られることが確認された(図9)。比較例1〜3の粒子についても初代培養ヒト間葉系幹細胞の接着と増殖は認められた。 Moreover, when the same test as the above was performed using the porous particles (2-3) of Example 2, the porous particles (2-3) were also the same as the porous particles (1-3). It was confirmed that a result was obtained (FIG. 9). Adhesion and proliferation of primary cultured human mesenchymal stem cells were also observed in the particles of Comparative Examples 1 to 3.
<評価2−2:浮遊培養条件下における初代培養ヒト間葉系幹細胞の粒子上での細胞増殖及び増殖細胞の定量>
ヒト間葉系幹細胞株のかわりに初代培養ヒト間葉系幹細胞を、実施例2の多孔質粒子のかわりに実施例1の多孔質粒子を、それぞれ用いて播種後10日目、20日目に観察及び細胞数のカウントを行った以外は、評価1−2、評価1−3と同様の評価試験を行った。
その結果、浮遊培養条件下においても初代培養ヒト間葉系幹細胞は実施例1の多孔質粒子(2−3)上で増殖した(図10、11)。
<Evaluation 2-2: Cell proliferation on primary human mesenchymal stem cells under suspension culture conditions and quantification of proliferating cells>
Using primary cultured human mesenchymal stem cells instead of human mesenchymal stem cell lines and porous particles of Example 1 instead of the porous particles of Example 2 on the 10th and 20th days after seeding, respectively. An evaluation test similar to Evaluation 1-2 and Evaluation 1-3 was performed except that the observation and the number of cells were counted.
As a result, primary cultured human mesenchymal stem cells proliferated on the porous particles (2-3) of Example 1 even under suspension culture conditions (FIGS. 10 and 11).
上記試験の結果、本発明の担体を使用して長期間浮遊培養することによって、初代培養ヒト間葉系幹細胞についても、初期に接着した細胞の数が顕著に増大することが確認された。 As a result of the above test, it was confirmed that the number of cells adhering to the initial stage was remarkably increased in primary cultured human mesenchymal stem cells by carrying out suspension culture for a long time using the carrier of the present invention.
Claims (12)
塩基性基を側鎖に有するα−アミノ酸残基を80質量%以上含むポリアミノ酸とを有し、
前記支持体に対する前記ポリアミノ酸の結合密度が1μg/m2〜10,000μg/m2であることを特徴とする
細胞培養用の担体。 A support and a polyamino acid containing 80% by mass or more of an α-amino acid residue having a basic group in the side chain,
Carrier for cell culture, wherein the binding density of the polyamino acid to the support is 1μg / m 2 ~10,000μg / m 2 .
前記アミノ酸モノマーが、N−カルボキシアミノ酸無水物、又はアミノ酸カーバメート化合物である、請求項4に記載の担体。 The nucleophilic functional group is an amino group, a hydroxyl group or a thiol group;
The carrier according to claim 4, wherein the amino acid monomer is an N-carboxyamino acid anhydride or an amino acid carbamate compound.
前記細胞が接着した担体を浮遊させながら、担体の表面に接着した前記細胞を増殖させる増殖工程と、を含むことを特徴とする
細胞培養方法。 An introduction step of preparing a storage part, introducing the adhesion-dependent cells, the culture solution, and the carrier according to any one of claims 1 to 10 into the storage part,
A cell culturing method comprising the step of growing the cells adhered to the surface of the carrier while floating the carrier to which the cells are adhered.
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