1991 年度実績報告書

動・植物細胞大量培養による有用物質生産に関する工学的研究

研究課題

研究課題/領域番号	02453113
研究機関	九州大学
研究代表者	船津和守九州大学, 工学部, 教授 (80037960)
研究分担者	松下琢九州大学, 工学部, 助手 (10209538)
キーワード	動物細胞 / 植物細胞 / 大量高密度培養 / βーカロチン / 血栓溶解酵素 / 発泡ポリウレタン充填層 / エア-リフト槽 / ハイブリッド型人工肝臓
研究概要	1.溶存酸素(DO)電極・DO変換器・指示調節計・マスフロ-コントロ-ラ-などを組み合わせて、通気量を操作変数としたDOのPID制御システムが構築できた。これによって従来のONーOFF制御よりも精度良く培養装置内のDOが制御できるようになり、その結果ニンジン細胞のβーカロチン生産が培地中のDOに影響されることが明らかになった。そこでドラフトチュ-ブ付きエア-リフト槽を用いて、増殖用の最適DO値(1ppm以上)でニンジン細胞を高密度培養し、さらにβーカロチン生産の最適DO値(0.15ppm)においてβーカロチンの連続生産を試みた結果、これまでの回分培養よりも約7.5倍高い生産速度を維持することができた。 2.ヒト腎細胞(293細胞)の発泡ポリウレタン(PUF)充填層高密度潅流培養による血栓溶解酵素(tーPA)の連続生産を、DO・代謝老廃物(アンモニア)濃度制御下で行ったところ、制御しない回分培養の場合に比べて、約3倍の高い生産性が示されたが、その高い生産性を長期間維持するには、これらの制御だけでは不十分であることが示唆された。今後は他の老廃物(乳酸など)・栄養素(特にグルコ-ス)などの因子の制御についても検討する必要がある。 3.剪断応力負荷装置による実験と走査電顕による細胞の形態観察によって、付着力の強い細胞は足場の数が多く、弱い細胞(293細胞)は足場の数が少ない事が判明した。この293細胞の付着力は培養基質のビトロネクチン被覆によって増大し、この時足場の数も増加している事がわかった。また293細胞のtーPA分泌は0.1Pa以上の剪断応力によって阻害されたが、ビトロネクチン被覆によって付着力を増大させるとこの阻害は打ち消され、逆に分泌が促進される現象が見られた。このように動物細胞の付着力の維持・増強あるいは剪断応力からの保護は、物質生産の面からも重要である事が示された。 4.PUFを用いて初代肝細胞の培養を行うと、肝細胞はPUF孔内で球状細胞集塊(スフェロイド)を形成し、このスフェロイドは従来の単層状態の肝細胞よりもはるかに高い肝機能(生体肝と同レベル)を長期間(約1ケ月)維持してることが明らかとなった。またこのPUFを用いたスフェロイド培養系がハイブリッド型人工肝臓に応用が可能であることが示された。

研究成果

(7件)

すべてその他

すべて文献書誌 (7件)

[文献書誌] Taku Matsushita: "High albumin production by multicellular spheroids of adult rat hepatocytes formed in the pores of polyure thane foam" Applied Microbiology and Biotechnology. 36. 324-326 (1991)
[文献書誌] Taku Matsushita: "High density culture of anchorageーdependent mammalian cells for production of useful biologicals in polyurethane foam packedーbed culture systems" Memoirs of the Faculty of Engineering Kyushu University. 51. 313-328 (1991)
[文献書誌] Taku Matsushita: "High density culture of ancorageーdependent animal cells by polyurethane foam packedーbed culture systems" Applied Microbiology and Biotechnology. 35. 159-164 (1991)
[文献書誌] 松下琢: "ドラフトチュ-ブ付きエア-リフト槽によるニンジン細胞の高密度培養" 化学工学論文集. 17. 649-654 (1991)
[文献書誌] 川久保康彦: "ポリウレタンフォ-ムを付着担体とした弱付着性ヒト腎細胞の高密度培養による血栓溶解酵素の生産" 化学工学シンポジウムシリ-ズ「生物機能の応用とバイオリアクタ-」. 25. 174-179 (1991)
[文献書誌] 松下琢: "初代肝細胞のPUF三次元培養によるハイブリッド型人工肝臓の開発" 化学工学. 55. 868-870 (1991)
[文献書誌] 船津和守(分担): "新しい食品加工技術と装置(細胞大量培養)" (株)産業調査会事典出版センタ-, 1161 (1991)

1991 年度 実績報告書

動・植物細胞大量培養による有用物質生産に関する工学的研究

研究代表者

船津 和守 九州大学, 工学部, 教授 (80037960)

研究成果

[文献書誌] Taku Matsushita: "High albumin production by multicellular spheroids of adult rat hepatocytes formed in the pores of polyure thane foam" Applied Microbiology and Biotechnology. 36. 324-326 (1991)

[文献書誌] Taku Matsushita: "High density culture of anchorageーdependent mammalian cells for production of useful biologicals in polyurethane foam packedーbed culture systems" Memoirs of the Faculty of Engineering Kyushu University. 51. 313-328 (1991)

[文献書誌] Taku Matsushita: "High density culture of ancorageーdependent animal cells by polyurethane foam packedーbed culture systems" Applied Microbiology and Biotechnology. 35. 159-164 (1991)

[文献書誌] 松下 琢: "ドラフトチュ-ブ付きエア-リフト槽によるニンジン細胞の高密度培養" 化学工学論文集. 17. 649-654 (1991)

[文献書誌] 川久保 康彦: "ポリウレタンフォ-ムを付着担体とした弱付着性ヒト腎細胞の高密度培養による血栓溶解酵素の生産" 化学工学シンポジウムシリ-ズ「生物機能の応用とバイオリアクタ-」. 25. 174-179 (1991)

[文献書誌] 松下 琢: "初代肝細胞のPUF三次元培養によるハイブリッド型人工肝臓の開発" 化学工学. 55. 868-870 (1991)

[文献書誌] 船津 和守(分担): "新しい食品加工技術と装置(細胞大量培養)" (株)産業調査会事典出版センタ-, 1161 (1991)

1991 年度実績報告書

船津和守九州大学, 工学部, 教授 (80037960)

[文献書誌] 松下琢: "ドラフトチュ-ブ付きエア-リフト槽によるニンジン細胞の高密度培養" 化学工学論文集. 17. 649-654 (1991)

[文献書誌] 川久保康彦: "ポリウレタンフォ-ムを付着担体とした弱付着性ヒト腎細胞の高密度培養による血栓溶解酵素の生産" 化学工学シンポジウムシリ-ズ「生物機能の応用とバイオリアクタ-」. 25. 174-179 (1991)

[文献書誌] 松下琢: "初代肝細胞のPUF三次元培養によるハイブリッド型人工肝臓の開発" 化学工学. 55. 868-870 (1991)

[文献書誌] 船津和守(分担): "新しい食品加工技術と装置(細胞大量培養)" (株)産業調査会事典出版センタ-, 1161 (1991)