[发明专利]细胞培养装置以及细胞培养方法

说明书

本发明的细胞培养装置具备具有一个或多个细胞培养单元的贮存槽。所述细胞培养单元具有：气密结构的第一液体贮存室，贮存液体；第二液体贮存室，贮存所述液体；培养液贮存室，具有贮存细胞的培养液的培养液贮存空间；透过性的隔膜，能粘接所述细胞的一面面向所述培养液贮存空间；以及液体导出流路，将以所述第一液体贮存室为供给源的所述液体从所述隔膜的另一面侧的空间引导至所述第二液体贮存室。所述贮存槽具有对所述第一液体贮存室供给以及排出气体的通气孔。

技术领域

本发明涉及培养细胞的装置以及使用该装置来培养细胞的方法。

本申请基于2016年3月8日在日本提出申请的日本特愿2016-45023号主张优先权，并将其内容引用于此。

背景技术

如非专利文献1、2中所观察到的那样，近年来的药品开发成本呈指数函数增加，临床试验的成功率也逐年下降。另外，在化妆品等化学合成品开发中也同样地发生了开发成本的增加。作为其原因，可列举出由于动物和人类的物种差异而无法将动物实验结果直接外推至临床试验中。另外，在化妆品等化学合成品开发中，以欧洲为中心也有时难以使用实验动物。在这种状况中，对使用了源自人类的培养细胞的药品候选化合物、化学合成品的invitro(体外)细胞分析(assay)的期待正在提高。

另一方面，就以往的细胞分析中利用的单层培养而言，包围细胞的环境与生物体内大不相同，在培养细胞中，在体内表达的功能大多丧失，这一点常常成为问题。随着近年来的微细加工技术、三维培养技术的进步，期待该问题得以克服，细胞分析的吞吐量(throughput)和可靠性同时得以提高(例如，非专利文献3、4)。特别是，像一个脏器那样对在in vitro再现了生理学的三维培养环境的微流体器件进行处理的Organ-on-a-chip(器官芯片)这一概念得以扩展，意识到应用于药品开发的研究正在全世界广泛开展(例如，非专利文献5、6)。而且，还提倡了通过微流路等将在in vitro重构的多个脏器模型连接，以个体响应的再现为目标的Body-on-a-chip(人体芯片)这一概念，并引起迅速的关注(例如，非专利文献7)。

如上所述，期待通过在生物体外重构由源自人类的培养细胞构成的脏器模型，再现生理学功能，来提高细胞分析的可靠性。

在此，构成生物体的脏器多数采用隔膜型的结构。例如，在小肠中，隔着肠系膜吸收营养成分，在肾脏中，经由肾小管上皮细胞膜排泄代谢产物、废物。另外，在环绕全身的血管中，也经由血管壁向周围的组织供给氧、营养素，排泄废物。为了在生物体外重构这种隔膜型的脏器功能，利用了博伊登室(boyden chamber)、穿透小室(Transwell)这样的隔膜型的培养容器。然而，在这些培养容器中，由于无法使液体在隔膜的一面侧以及另一面侧流动，因此，存在无法表达生理功能、膜下部的细胞的状态恶化、无法适用于连结了多个脏器的Body-on-a-chip这样的问题。

为了解决该问题，报告了在微流路中配置有隔膜的Organ-on-a-chip。例如，报告了关于肠(非专利文献8、9)、肾脏(非专利文献10)、以及脑内血管(非专利文献11)的生物体外模型。为了将内置有这种隔膜的Organ-on-a-chip作为动物实验的代替利用于药物研发，需要能同时评价多种化合物的系统。另一方面，在上述的现有研究中，由于使用注射泵、蠕动泵来输送液体，因此，培养系统的并行化困难。

本发明人等已经在之前的研究中开发出能简便地处理许多药剂溶液的“压力驱动型的灌注培养微腔阵列”(非专利文献12、13)，之后，开发出具备使用方便的平台的循环培养系统并达到实施用于实用化的用户评价(非专利文献14以及专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-073468号公报

非专利文献

非专利文献1：Scannell,J.W.etal.Nat.Rev.DrugDiscov.,11,191(2012)