移植材とその製造方法
【課題】遺伝子導入方法を用いることなく、虚血心筋等の疾患部における細胞の生存率を向上する。
【解決手段】１〜１０分間にわたって低酸素状態に維持した後、有酸素状態に戻した幹細胞を含む移植材１を提供する。これにより、幹細胞に低酸素環境に対する耐性を付与することができる。その結果、虚血心筋のような低酸素環境に移植されても幹細胞を死滅させることなく健全な状態に維持して、疾患部を治癒させることができる。
【解決手段】１〜１０分間にわたって低酸素状態に維持した後、有酸素状態に戻した幹細胞を含む移植材１を提供する。これにより、幹細胞に低酸素環境に対する耐性を付与することができる。その結果、虚血心筋のような低酸素環境に移植されても幹細胞を死滅させることなく健全な状態に維持して、疾患部を治癒させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移植材とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、虚血心筋などの疾患部に移植される細胞は、低酸素環境に適用できずに移植後に時間経過とともに死滅してしまうことが知られている。この問題を解決するために、抗アポトーシス遺伝子などを導入し、細胞の生存率を向上することが報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Improved Graft Mesenchymal Stem Cell Survivalin Ischemic Heart With a Hypoxia-Regulated Heme Oxygenase-1 Vector, J Am CollCardiol, 2005; 46:1339-1350
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１の遺伝子導入方法は未だ臨床応用が困難であるという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、遺伝子導入方法を用いることなく、虚血心筋等の疾患部における細胞の生存率を向上することができる移植材とその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、１〜１０分間にわたって低酸素状態に維持した後、有酸素状態に戻した幹細胞を含む移植材を提供する。
本発明によれば、１〜１０分間にわたって低酸素状態に維持した後に有酸素状態に戻すことで、幹細胞に低酸素環境に対する耐性を付与することができる。その結果、虚血心筋のような低酸素環境に移植されても幹細胞を死滅させることなく健全な状態に維持して、疾患部を治癒させることができる。
【０００６】
上記発明においては、３〜１０分間にわたって低酸素状態に維持することが好ましい。
また、上記発明においては、低酸素状態が、酸素濃度０〜５％、好ましくは０．５〜２％であることが好ましい。
【０００７】
また、本発明は、幹細胞を含む移植材を、１〜１０分間にわたって低酸素状態に維持する低酸素ステップと、該低酸素ステップの後に有酸素状態に維持する有酸素ステップとを含む移植材の製造方法を提供する。
上記発明においては、低酸素ステップが、３〜１０分間にわたって低酸素状態に維持することとしてもよい。
また、上記発明においては、低酸素状態が、酸素濃度０〜５％、好ましくは０．５〜２％であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、遺伝子導入方法を用いることなく、虚血心筋等の疾患部における細胞の生存率を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る移植材の製造装置を示す模式図である。
【図２】図１の移植材の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】図２の製造方法における低酸素ステップの時間と製造された移植材における幹細胞の生存率との関係を表す実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る移植材１とその製造方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る移植材１は、骨髄、脂肪、臍帯血、羊水、羊膜または胎盤等の組織由来の幹細胞を含んでいる。
【００１１】
本実施形態に係る移植材１の製造方法は、これらの組織由来の幹細胞を含む移植材１を低酸素状態に維持する低酸素ステップＳ１と、その後に有酸素状態に戻す有酸素ステップＳ２とを施すことにより製造される。
低酸素ステップＳ１は、図１に示されるように、幹細胞を容器２内に収容し（ステップＳ１１：図２参照。）、容器内に窒素ガスを供給すると同時に、容器２内の空気を排出することによって、容器２内の酸素濃度を低減することにより行われる。
【００１２】
図１に示す製造装置３は、密閉された容器２と、容器２内に窒素ガスまたは空気を供給する供給口４と、容器２内の空気または窒素ガスを排出する排出口５と、これらの供給口４および排出口５を開閉するバルブ６〜８と、容器２内の酸素濃度を検出する酸素センサ９と、酸素センサ９の出力に基づいてバルブ６〜８を開閉制御する制御部１０とを備えている。
【００１３】
容器２には、製造された移植材１を取り出すための細胞取出口１１が設けられている。容器２の底面は、一方向に向かって傾斜しており、その最下位に細胞取出口１１が配置されている。
【００１４】
制御部１０は、タイマー１２に接続されている。制御部１０は、図２に示されるように、まず、バルブ６を開放して供給口４から窒素ガスを容器２内に供給し（ステップＳ１２）、かつ、バルブ８を開放して排出口５から容器２内の空気を排出する（ステップＳ１３）。そして、容器２内の酸素濃度が所定の閾値よりも低くなったことを酸素センサ９が検出したときに（ステップＳ１４）、バルブ６，８を閉止するとともに（ステップＳ１５）、タイマー１２を作動させて、低酸素状態に維持される時間を計測させるようになっている（ステップＳ１６）。そして、所定の時間にわたって低酸素状態を維持することにより（ステップＳ１７）、幹細胞に対して低酸素ステップＳ１が実施される。
【００１５】
低酸素ステップＳ１においては、容器２内の酸素濃度が所定の値、例えば、０〜５％、好ましくは、０．５〜２％に達した時点で、窒素ガスの供給および空気の排出を停止して、所定時間、例えば、１〜１０分、好ましくは、３〜６分、さらに好ましくは５分間維持されるようになっている。
【００１６】
そして、タイマー１２により所定の時間が計時されたときには、バルブ７を開放して、供給口４から容器２内に空気を供給し（ステップＳ２１）、かつ排出口５から容器２内の窒素ガスを排出する（ステップＳ２２）。これにより、幹細胞に対して有酸素ステップＳ２が実施される。
【００１７】
有酸素ステップＳ２は、容器２内の酸素濃度を通常濃度に戻すことにより行われる。
有酸素ステップＳ２は、２時間以内であることが好ましい。低酸素ステップＳ１の後、２時間程度経過してから移植した場合にも、低酸素環境に対する幹細胞の耐性が残存することが確認されたからである。
【００１８】
ここで、低酸素ステップＳ１において低酸素状態に維持する時間と、幹細胞の生存率との関係を表す実験結果を示す。
実験は、幹細胞を１分、５分、１０分および１５分間低酸素状態（酸素濃度０．２％）に維持し、１０分間有酸素状態に戻した後に、６０分間低酸素環境においてから生存率を測定することにより行われた。
【００１９】
その実験結果を図３に示す。比較例として低酸素ステップＳ１を施さない場合を０分間として示す。
この図３によれば、低酸素ステップＳ１を施さない場合には、幹細胞の生存率は７３．２％であったのに対し、低酸素ステップＳ１を５分間施した場合には生存率は８９．２％、１０分間施した場合には生存率は７９．５％であった。
【００２０】
このように、本実施形態に係る移植材１によれば、幹細胞に対して低酸素環境に対する耐性を持たせることができ、虚血心筋等の疾患部に移植されても死滅せずに生存し続け、患部を効果的に治癒することができる。また、このような移植材１は、従来のように遺伝子導入法を用いることなく製造することができ、容易に臨床応用することができるという利点がある。
【００２１】
なお、本実施形態においては、低酸素ステップＳ１の後に行われる有酸素ステップＳ２として、２時間以内の時間で行うこととしたが、有酸素ステップＳ２の期間は、十分に短く設定されていてもよい。すなわち、低酸素ステップＳ１によって低酸素状態に維持した移植材１を容器２から取り出して移植するまでの間、移植材１は大気中に晒されるので、その時点で有酸素ステップＳ２が行われることにしてもよい。
【符号の説明】
【００２２】
１ 移植材
Ｓ１ 低酸素ステップ
Ｓ２ 有酸素ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移植材とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、虚血心筋などの疾患部に移植される細胞は、低酸素環境に適用できずに移植後に時間経過とともに死滅してしまうことが知られている。この問題を解決するために、抗アポトーシス遺伝子などを導入し、細胞の生存率を向上することが報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Improved Graft Mesenchymal Stem Cell Survivalin Ischemic Heart With a Hypoxia-Regulated Heme Oxygenase-1 Vector, J Am CollCardiol, 2005; 46:1339-1350
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１の遺伝子導入方法は未だ臨床応用が困難であるという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、遺伝子導入方法を用いることなく、虚血心筋等の疾患部における細胞の生存率を向上することができる移植材とその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、１〜１０分間にわたって低酸素状態に維持した後、有酸素状態に戻した幹細胞を含む移植材を提供する。
本発明によれば、１〜１０分間にわたって低酸素状態に維持した後に有酸素状態に戻すことで、幹細胞に低酸素環境に対する耐性を付与することができる。その結果、虚血心筋のような低酸素環境に移植されても幹細胞を死滅させることなく健全な状態に維持して、疾患部を治癒させることができる。
【０００６】
上記発明においては、３〜１０分間にわたって低酸素状態に維持することが好ましい。
また、上記発明においては、低酸素状態が、酸素濃度０〜５％、好ましくは０．５〜２％であることが好ましい。
【０００７】
また、本発明は、幹細胞を含む移植材を、１〜１０分間にわたって低酸素状態に維持する低酸素ステップと、該低酸素ステップの後に有酸素状態に維持する有酸素ステップとを含む移植材の製造方法を提供する。
上記発明においては、低酸素ステップが、３〜１０分間にわたって低酸素状態に維持することとしてもよい。
また、上記発明においては、低酸素状態が、酸素濃度０〜５％、好ましくは０．５〜２％であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、遺伝子導入方法を用いることなく、虚血心筋等の疾患部における細胞の生存率を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る移植材の製造装置を示す模式図である。
【図２】図１の移植材の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】図２の製造方法における低酸素ステップの時間と製造された移植材における幹細胞の生存率との関係を表す実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る移植材１とその製造方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る移植材１は、骨髄、脂肪、臍帯血、羊水、羊膜または胎盤等の組織由来の幹細胞を含んでいる。
【００１１】
本実施形態に係る移植材１の製造方法は、これらの組織由来の幹細胞を含む移植材１を低酸素状態に維持する低酸素ステップＳ１と、その後に有酸素状態に戻す有酸素ステップＳ２とを施すことにより製造される。
低酸素ステップＳ１は、図１に示されるように、幹細胞を容器２内に収容し（ステップＳ１１：図２参照。）、容器内に窒素ガスを供給すると同時に、容器２内の空気を排出することによって、容器２内の酸素濃度を低減することにより行われる。
【００１２】
図１に示す製造装置３は、密閉された容器２と、容器２内に窒素ガスまたは空気を供給する供給口４と、容器２内の空気または窒素ガスを排出する排出口５と、これらの供給口４および排出口５を開閉するバルブ６〜８と、容器２内の酸素濃度を検出する酸素センサ９と、酸素センサ９の出力に基づいてバルブ６〜８を開閉制御する制御部１０とを備えている。
【００１３】
容器２には、製造された移植材１を取り出すための細胞取出口１１が設けられている。容器２の底面は、一方向に向かって傾斜しており、その最下位に細胞取出口１１が配置されている。
【００１４】
制御部１０は、タイマー１２に接続されている。制御部１０は、図２に示されるように、まず、バルブ６を開放して供給口４から窒素ガスを容器２内に供給し（ステップＳ１２）、かつ、バルブ８を開放して排出口５から容器２内の空気を排出する（ステップＳ１３）。そして、容器２内の酸素濃度が所定の閾値よりも低くなったことを酸素センサ９が検出したときに（ステップＳ１４）、バルブ６，８を閉止するとともに（ステップＳ１５）、タイマー１２を作動させて、低酸素状態に維持される時間を計測させるようになっている（ステップＳ１６）。そして、所定の時間にわたって低酸素状態を維持することにより（ステップＳ１７）、幹細胞に対して低酸素ステップＳ１が実施される。
【００１５】
低酸素ステップＳ１においては、容器２内の酸素濃度が所定の値、例えば、０〜５％、好ましくは、０．５〜２％に達した時点で、窒素ガスの供給および空気の排出を停止して、所定時間、例えば、１〜１０分、好ましくは、３〜６分、さらに好ましくは５分間維持されるようになっている。
【００１６】
そして、タイマー１２により所定の時間が計時されたときには、バルブ７を開放して、供給口４から容器２内に空気を供給し（ステップＳ２１）、かつ排出口５から容器２内の窒素ガスを排出する（ステップＳ２２）。これにより、幹細胞に対して有酸素ステップＳ２が実施される。
【００１７】
有酸素ステップＳ２は、容器２内の酸素濃度を通常濃度に戻すことにより行われる。
有酸素ステップＳ２は、２時間以内であることが好ましい。低酸素ステップＳ１の後、２時間程度経過してから移植した場合にも、低酸素環境に対する幹細胞の耐性が残存することが確認されたからである。
【００１８】
ここで、低酸素ステップＳ１において低酸素状態に維持する時間と、幹細胞の生存率との関係を表す実験結果を示す。
実験は、幹細胞を１分、５分、１０分および１５分間低酸素状態（酸素濃度０．２％）に維持し、１０分間有酸素状態に戻した後に、６０分間低酸素環境においてから生存率を測定することにより行われた。
【００１９】
その実験結果を図３に示す。比較例として低酸素ステップＳ１を施さない場合を０分間として示す。
この図３によれば、低酸素ステップＳ１を施さない場合には、幹細胞の生存率は７３．２％であったのに対し、低酸素ステップＳ１を５分間施した場合には生存率は８９．２％、１０分間施した場合には生存率は７９．５％であった。
【００２０】
このように、本実施形態に係る移植材１によれば、幹細胞に対して低酸素環境に対する耐性を持たせることができ、虚血心筋等の疾患部に移植されても死滅せずに生存し続け、患部を効果的に治癒することができる。また、このような移植材１は、従来のように遺伝子導入法を用いることなく製造することができ、容易に臨床応用することができるという利点がある。
【００２１】
なお、本実施形態においては、低酸素ステップＳ１の後に行われる有酸素ステップＳ２として、２時間以内の時間で行うこととしたが、有酸素ステップＳ２の期間は、十分に短く設定されていてもよい。すなわち、低酸素ステップＳ１によって低酸素状態に維持した移植材１を容器２から取り出して移植するまでの間、移植材１は大気中に晒されるので、その時点で有酸素ステップＳ２が行われることにしてもよい。
【符号の説明】
【００２２】
１ 移植材
Ｓ１ 低酸素ステップ
Ｓ２ 有酸素ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１〜１０分間にわたって低酸素状態に維持した後、有酸素状態に戻した幹細胞を含む移植材。
【請求項２】
３〜１０分間にわたって低酸素状態に維持する請求項１に記載の移植材。
【請求項３】
低酸素状態が、酸素濃度０〜５％、好ましくは０．５〜２％である請求項１に記載の移植材。
【請求項４】
幹細胞を含む移植材を、１〜１０分間にわたって低酸素状態に維持する低酸素ステップと、
該低酸素ステップの後に有酸素状態に維持する有酸素ステップとを含む移植材の製造方法。
【請求項５】
低酸素ステップが、３〜１０分間にわたって低酸素状態に維持する請求項４に記載の移植材の製造方法。
【請求項６】
低酸素状態が、酸素濃度０〜５％、好ましくは０．５〜２％である請求項４に記載の移植材の製造方法。
【請求項１】
１〜１０分間にわたって低酸素状態に維持した後、有酸素状態に戻した幹細胞を含む移植材。
【請求項２】
３〜１０分間にわたって低酸素状態に維持する請求項１に記載の移植材。
【請求項３】
低酸素状態が、酸素濃度０〜５％、好ましくは０．５〜２％である請求項１に記載の移植材。
【請求項４】
幹細胞を含む移植材を、１〜１０分間にわたって低酸素状態に維持する低酸素ステップと、
該低酸素ステップの後に有酸素状態に維持する有酸素ステップとを含む移植材の製造方法。
【請求項５】
低酸素ステップが、３〜１０分間にわたって低酸素状態に維持する請求項４に記載の移植材の製造方法。
【請求項６】
低酸素状態が、酸素濃度０〜５％、好ましくは０．５〜２％である請求項４に記載の移植材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２５２８５４（Ｐ２０１０−２５２８５４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０３１０８（Ｐ２００９−１０３１０８）
【出願日】平成２１年４月２１日（２００９．４．２１）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２１日（２００９．４．２１）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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