Controlling sheer stress in a suspension culture using qouette flow for efficient cell proliferation

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K14630
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 坂口 勝久 早稲田大学, 理工学術院, 准教授(任期付) (70468867)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: クエットフロー / 浮遊回転培養 / 再生医療 / 組織工学 / バイオ医薬

Outline of Annual Research Achievements

遺伝子工学を応用して製造するバイオ医薬品や、ES細胞・iPS細胞から組織や臓器を作り出して治療を行う再生医療が新しい時代を切り開く医療として注目を浴びている。しかしながら、これら次世代医療には膨大なコストがかかってしまい社会的に大きな負担となることが懸念されている。そこで、安価に膨大な量の動物細胞を製造する技術が開発できれば、次世代バイオテクノロジーの研究が推進される。本申請研究ではクエットフローを用いた回転浮遊培養を行うことで、細胞に対する衝撃力を押さえながらも、栄養分や酸素の供給、および老廃物の除去を促進する大量細胞増殖培養法の開発を目的とする。
平成２９年度、エイブル社製iPS細胞培養用バイオリアクターを基に、クエットフローを作用させる撹拌棒を開発した。この装置を使ってバイオ医薬品を作る際に用いられている細胞HEK293の回転培養を行ったところ、従来方式や培養皿に比べて細胞増殖率は低い結果となった。
平成３０年度はこの原因を解決するための追加実験を行った。従来の培養器はポリスチレン容器を使用しているため、ボトム、サイドからのガス供給は難しく、空気との境界線は液体の上面でしかなく、十分な酸素を取り組むことができない。さらには、クエットフローによって上層の流れと下層の流れが交わることが少ない。したがって、容器下部への酸素供給はかなり困難と考える。そこで、培養容器をシリコン製にすることで容器のサイドおよびボトムから酸素を供給し、培養皿の環境と同じくらいのガス供給環境を構築した。作成したシリコン製培養器で回転培養をした結果、培養3日目で播種数の１０倍、培養皿の増殖と同程度の結果が得られた。以上のことから、クエットフローを使うことと、酸素供給量の多い培養器を使うことで、高い増殖力を持つ回転浮遊培養法を開発した。このことから、簡便に大量細胞の増殖させる新規の培養方法を見出した。