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細胞培養装置、細胞培養長期観察装置、細胞長期培養方法、および細胞培養長期観察方法

国内特許コード P150012461
掲載日 2015年10月21日
出願番号 特願2012-552173
登録番号 特許第5231684号
出願日 平成24年7月13日(2012.7.13)
登録日 平成25年3月29日(2013.3.29)
国際出願番号 JP2012068005
国際出願日 平成24年7月13日(2012.7.13)
優先権データ
  • 特願2011-156767 (2011.7.15) JP
発明者
  • 若本 祐一
  • 橋本 幹弘
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 細胞培養装置、細胞培養長期観察装置、細胞長期培養方法、および細胞培養長期観察方法
発明の概要 培養細胞の加齢に伴う生理状態の変化を伴うことなく、均一な環境条件で連続的に細胞を培養・観察することができ、特定の細胞のヒストリー(系譜)を追跡することも可能な細胞培養装置、細胞培養長期観察装置、細胞長期培養方法、細胞培養長期観察方法を提供すること。
細胞培養基板と、半透膜と、培養液の供給手段とを有する細胞培養装置であって、細胞培養基板は、表面に、細胞を保持培養するための細い培養用溝と、この培養用溝内に保持培養された細胞を排出するための太い排出用溝を有するとともに、前記培養用溝の両端は、排出用溝に接続し、排出用溝は、培養用溝より太く、深いものであり、半透膜は、細胞培養基板の培養用溝および排出用溝を覆うように使用されるものであり、培養液の供給手段は、半透膜によって覆われた細胞培養基板に、培養液を連続的に供給できるものとする。
従来技術、競合技術の概要


従来、ディッシュなどに細胞を入れ、顕微鏡下で細胞を観察する場合、時間経過とともに、細胞が栄養を消費し、老廃物が蓄積し、細胞周囲の環境が変化するため、何世代にも渡る細胞の連続的な培養・観察が困難であった。また、この場合、細胞が幾何級数的に増殖するため、特定の細胞を追跡して観察することが難しいという問題もあった。



そこで、本発明者は、細胞を長期培養するための方法として、例えば、マイクロメーターサイズの容器に細胞を入れ、一部の細胞を光ピンセットなどの細胞ハンドリング技術を用いて計測系外に除去する方法を提案している(非特許文献1)。しかしながら、この方法は、一度に動かせる細胞の数が少なく、また実験者がひとつひとつの細胞を選別して除去する必要があるため、作業の負担が大きく、実際上、長くても10世代程度の連続培養が限界であった。



一方、最近では、細胞を長期培養・観察するための方法として、「Mother machine」と呼ばれる方法が注目されている(非特許文献2)。この方法では、基板上に、幅大の溝(100μm幅)と、ひげ状に幅小の溝(1μm幅、25μm長)を形成している。そして、この幅小の溝に細胞を入れ、幅大の溝から培養液を流し、細胞増殖に伴って幅小の溝から幅大の溝に押し出されてきた細胞を培養液で洗い流すことで連続的に不要な細胞を除去して、幅小の溝内の細胞を200世代以上に渡って培養できるとされている。

産業上の利用分野


本発明は、細胞培養装置、細胞培養長期観察装置、細胞長期培養方法、および細胞培養長期観察方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
細胞培養基板と、半透膜と、培養液の供給手段とを有する細胞培養装置であって、
細胞培養基板は、表面に、細胞を保持培養するための細い培養用溝と、この培養用溝内に保持培養された細胞を排出するための太い排出用溝を有するとともに、2本の排出用溝の間に培養用溝が形成されている溝パターンであり、前記培養用溝の両端は、培養用溝に対する排出用溝の角度90°±15°の範囲で排出用溝の側面に接続し、排出用溝は、培養用溝より太く、深いものであり、
半透膜は、細胞培養基板の培養用溝および排出用溝を覆うように使用されるものであり、
培養液の供給手段は、半透膜によって覆われた細胞培養基板に、培養液を連続的に供給できるものであることを特徴とする細胞培養装置。

【請求項2】
前記半透膜は、ビオチン-アビジン結合を介して細胞培養基板を被覆可能とされていることを特徴とする請求項1に記載の細胞培養装置。

【請求項3】
前記培養液の供給手段は、送液パッドを有することを特徴とする請求項1に記載の細胞培養装置。

【請求項4】
請求項1から3のいずれか一項に記載の細胞培養装置と、細胞培養基板上の細胞を観察可能な顕微観察手段とを備えることを特徴とする細胞培養長期観察装置。

【請求項5】
顕微観察手段は、倒立型顕微鏡であることを特徴とする請求項4に記載の細胞培養長期観察装置。

【請求項6】
請求項1に記載の細胞培養装置によることを特徴とする細胞長期培養方法。

【請求項7】
所望の細胞を細胞培養基板の培養用溝内に保持する工程と、
半透膜で、細胞培養基板の培養用溝および排出用溝を覆う工程と、
供給手段によって培養液を連続的に細胞培養基板へ送り、細胞培養基板の培養用溝内に保持された細胞へ半透膜を介して培養液の供給を行うとともに、培養用溝の両端と接続する排出用溝を流れる培養液によって、培養用溝内の細胞の一部を排出用溝へ排出する工程と、
を含む請求項6に記載の細胞長期培養方法。

【請求項8】
請求項4に記載の細胞培養長期観察装置によることを特徴とする細胞培養長期観察方法。

【請求項9】
所望の細胞を細胞培養基板の培養用溝内に保持する工程と、
半透膜で、細胞培養基板の培養用溝および排出用溝を覆う工程と、
供給手段によって培養液を連続的に細胞培養基板へ送り、細胞培養基板の培養用溝内に保持された細胞へ半透膜を介して培養液の供給を行うとともに、培養用溝の両端と接続する排出用溝を流れる培養液によって、培養用溝内の細胞の一部を排出用溝へ排出する工程と、
顕微観察手段によって細胞培養基板上の細胞を観察する工程と、
を含む請求項8に記載の細胞培養長期観察方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 生命現象の革新モデルと展開 領域
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