細胞形状を保った高品質培養が可能な3D水位差潅流細胞培養装置

　ワクチン開発や幹細胞の分化・培養による再生医療の開発の活発化の流れに伴い、in vivo条件での自然な体液の流れを再現しつつ安定的・効率的な細胞培養を目的として“灌流培養法”が用いられている。また、灌流培養の中でも、培養効率、生体細胞形状の再現、分化能といった観点から3次元細胞培養へのニーズが高まっている。3D細胞培養の基材としてはコラーゲンなどのゲルが用いられるが、従来の灌流培養法では、灌流に用いられるポンプによる加圧で基材が変形し、細胞を基材内に適切に保つことができず安定培養ができない課題があった。また、基材変形によって厚み方向の3D構造が保てず、組織内部の環境を再現する細胞培養の実現が困難だった。

　本技術は、こういった課題に対し、根本的な構造を変える発想を導入した。それが、「水位差灌流培養方式」である。本装置は、水位差によって第１の培養液と第２の培養液の間に圧力差を生じさせ、基材中に培養液を浸透させるメカニズムの培養液灌流方式である。基材底面に空いている穴のサイズ・密度を調整することによって圧力差を調整可能なため、基材への加圧を調整し、厚みのあるゲル基材の形状を保つ圧力設定とし、３次元的な培養が可能となり、従来の3D培養では1㎜厚程度の基材が用いられるが、本技術では5-10㎜厚の基材による培養実績が示されている。

　また、本装置は間葉系幹細胞などのオルガノイド培養に用いることを目的としている。オルガノイド培養は、目的とする組織、培養期間に培養条件がコントロールされる必要がある。本プロセスは基材の厚さ、硬度、流速が制御可能なため、今後の幅広い培養の最適化が可能である。加えて、量産化に関してもシリンジ灌流装置という構造によりスケールアップの可能性が実証済である。