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CELL ARRANGEMENT METHOD

Patent code P180015090
File No. DP1833,S2018-0108-N0
Posted date Jun 20, 2018
Application number P2017-219854
Publication number P2019-088237A
Date of filing Nov 15, 2017
Date of publication of application Jun 13, 2019
Inventor
  • (In Japanese)吉川 研一
  • (In Japanese)剣持 貴弘
  • (In Japanese)貞包 浩一朗
  • (In Japanese)藤本 直
  • (In Japanese)辻 翔都
Applicant
  • (In Japanese)学校法人同志社
Title CELL ARRANGEMENT METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for three-dimensionally arranging cells in a droplet.
SOLUTION: The invention is configured so that, in a system for forming water/water phase separation, cells can be arranged in a droplet of a first water soluble polymer floating in a solution of a second water-soluble polymer, and a three-dimensional histological body formed of many kinds of cells including epithelial cells, mesenchymal cells and parenchyma cells, can be formed without using an artificial scaffold, so as to achieve formation of an organoid by combination with a related patent technology. In the epithelial cells, in the vicinity of a phase transition point between a density of a solution of the first water soluble polymer and a solution of the second water soluble polymer, the epithelial cells are arranged in a peripheral edge part of the droplet, and when the density of the second water soluble polymer is increased relative to a phase transition point, the epithelial cells are arranged at a center part of the droplet.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

臓器の機能が損なわれてしまう臓器不全症に対しては、機能を損なった臓器に対して臓器移植が有効な治療法として実施されている。しかし、臓器移植のニーズに対してドナー臓器の供給は不足しており、臓器移植に代わる治療法の開発は急務である。

多能性幹細胞を用いて、幹細胞から分化誘導した臓器を活用して傷害を受けた臓器の機能を回復させる再生医療研究が進められている。多細胞生物の組織や臓器は異種細胞からなる三次元構造を持ち、組織や臓器を人工的に作製するには、この構造を再現する必要がある。

オルガノイド(organoid)は、3次元的にin vitroでつくられた臓器である。オルガノイドは、組織の細胞、ES細胞又はiPS細胞から、自己複製能力及び分化能力で、3次元的な培養で自己組織化により形成される。オルガノイドを構築し、再生医療に展開するためには、実際の細胞や臓器と同様に細胞を3次元的に配置する必要がある。

例えば非特許文献1には、マイクロファブリケーション技術を培養底面の基材へ応用して培養底面にパターンを形成し、ES細胞を培養したところ、ヒトES細胞はパターン化した接着面で増殖・分化して立体構造体を形成し、腸オルガノイドを形成した旨が記載されている。

しかしながら、立体的なパターンが形成された足場に細胞を播種することで三次元組織形成を行なう手法では、比較的低密度の組織は形成できても、高密度の厚い組織や異種細胞の層構造等を再現することは困難である。

また例えば非特許文献2には、ヒトのiPS細胞をWNTシグナル刺激物質により数日間にわたり処理することで分化させ、その後FGF9の添加処理により中胚葉へと分化させ、分化させた中胚葉を遠心分離により試験管内において細胞を3次元的に配置し、培養することにより腎臓オルガノイドを形成した旨が記載されている。

しかしながら、遠心分離による細胞の3次元的配置では細胞への物理ダメージが蓄積する虞がある。

また例えば特許文献1には、複数の細胞をインクジェットで吐出して細胞を3次元的に配置し、組織体を形成する技術が記載されている。インクジェットの方式としては、圧電素子を用いた圧電加圧方式、ヒータを用いたサーマル方式、静電引力によって液を引っ張る静電方式等が挙げられる。

しかしながら、細胞を基盤表面(artificial scaffold)に吐出し、細胞を集積させるインクジェット方式では、熱や電場によるダメージを細胞に与える虞がある。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、細胞の配置方法に関し、より詳しくは水/水相分離を形成している系における液滴内での細胞の配置方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
第一の水溶性高分子の水溶液と第二の水溶性高分子の水溶液とを組み合わせて水/水相分離を形成している系において、第二の水溶性高分子の水溶液中に浮遊する第一の水溶性高分子の液滴内における細胞の配置方法であって、
前記細胞が上皮細胞の場合、第一の水溶性高分子の水溶液の濃度と第二の水溶性高分子の水溶液の濃度とが相転移点の近傍では、上皮細胞は液滴の周縁部に配置され、相転移点よりも第二の水溶性高分子の濃度を増加させると、上皮細胞は液滴の中央部に配置され、
前記細胞が間葉系細胞の場合、第一の水溶性高分子の水溶液の濃度と第二の水溶性高分子の水溶液の濃度とが相転移点の近傍では、間葉系細胞は液滴の内部に分散して配置され、相転移点よりも第二の水溶性高分子の濃度を増加させると、間葉系細胞は液滴の周縁部に配置されることを特徴とする、
水/水相分離を形成している水溶性高分子の水溶液中に浮遊する液滴内における細胞の配置方法。

【請求項2】
 
前記間葉系細胞は、赤血球であることを特徴とする請求項1に記載の細胞の配置方法。

【請求項3】
 
前記第一の水溶性高分子はデキストランであり、前記第二の水溶性高分子はポリエチレンゴリコールであることを特徴とする請求項1に記載の細胞の配置方法。

【請求項4】
 
前記上皮細胞同士又は前記間葉系細胞同士が接触し、水溶性高分子の水溶液による枯渇効果によってこれらの細胞の接触が維持されることを特徴とする請求項1に記載の細胞の配置方法。

【請求項5】
 
第一の水溶性高分子の水溶液と第二の水溶性高分子の水溶液とを組み合わせて水/水相分離を形成している系において、第二の水溶性高分子の水溶液中に浮遊する第一の水溶性高分子の液滴内に配置された細胞であって、
第一の水溶性高分子の水溶液の濃度と第二の水溶性高分子の水溶液の濃度とが相転移点の近傍であり、前記液滴の周縁部に配置されている上皮細胞。

【請求項6】
 
第一の水溶性高分子の水溶液と第二の水溶性高分子の水溶液とを組み合わせて水/水相分離を形成している系において、第二の水溶性高分子の水溶液中に浮遊する第一の水溶性高分子の液滴内に配置された細胞であって、
第一の水溶性高分子の水溶液の濃度が相転移点の近傍であり、第二の水溶性高分子の水溶液の濃度が相転移点よりも増加しており、前記液滴の中央部に配置されている上皮細胞。

【請求項7】
 
第一の水溶性高分子の水溶液と第二の水溶性高分子の水溶液とを組み合わせて水/水相分離を形成している系において、第二の水溶性高分子の水溶液中に浮遊する第一の水溶性高分子の液滴内に配置された細胞であって、
第一の水溶性高分子の水溶液の濃度と第二の水溶性高分子の水溶液の濃度とが相転移点の近傍であり、前記液滴の内部に分散して配置されている間葉系細胞。

【請求項8】
 
第一の水溶性高分子の水溶液と第二の水溶性高分子の水溶液とを組み合わせて水/水相分離を形成している系において、第二の水溶性高分子の水溶液中に浮遊する第一の水溶性高分子の液滴内に配置された細胞であって、
第一の水溶性高分子の水溶液の濃度が相転移点の近傍であり、第二の水溶性高分子の水溶液の濃度が相転移点よりも増加しており、前記液滴の周辺部に配置されている間葉系細胞。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2017219854thum.jpg
State of application right Published
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