マイクロキャリアとは?

マイクロキャリア(Microcarrier)はファン・ウエツェル(Van Wezel)が1967年に初めてネイチャー誌に発表したもので、マイクロキャリア三次元培養方法は従来の二次元培養法に代わってより多くの細胞数を培養できると提起しました。マイクロキャリアの主な材料はポリスチレン(Polystyrene, PS)、ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル(Polyhydroxyethylmethacrylate, pHEMA)、DEAE-デキストラン(DEAE-dextran)などの合成材料(Synthetic material)ならびにゼラチン(Gelatin)、コラーゲン(Collagen)­、セルロース(Cellulose)などの天然材料(Natural material)に分けられます。合成材料のマイクロキャリアには比較的良好な再現性と機械的性質がありますが、細胞の接着性が弱く細胞の成長に影響を及ぼすことがあります。ゆえに、現在マイクロキャリアは天然材料や天然材料から派生した物質で培養するのが主流となっており、これらのマイクロキャリアは比較的良好な生体適合性を持ち原料価格も比較的低いのが特徴です。

マイクロキャリアのバイオメディカルにおける応用

マイクロキャリアを使用することで有効的に細胞数を増加拡大させることができ、組織工学(Tissue engineering)、細胞治療(Cell therapy)やワクチンの生産(Vaccine production)などに応用が可能です。臨床上、組織や臓器が退化・創傷や炎症などで機能を失い、従来の治療においては自家または同種移植を用いますが、提供者の臓器供給には限りがあり術後の合併症や免疫反応もよく起こります。そのほか、薬物や一時的な代替治療は全ての患者に適用できるとは限りません。それゆえに、組織工学と細胞治療は徐々に移植と薬物治療に取って代わるようになりました。そして、組織工学と細胞治療の最大の試練は細胞数を有効的に増加拡大することです。従来の二次元による細胞培養方式では短時間で細胞数を増加させることには限りがあり、それに細胞特性と人体内では三次元空間であるという違いがあるため、もし三次元マイロキャリアを使用することができれば、細胞が接着し成長できる表面積をより多く与えることが可能となり、その特性も人体内部の細胞により近い条件になります。変形性関節症の軟骨の摩耗はその欠損部の新生・修復が難しく、患者の自家または同種の幹細胞を利用し体外でマイクロキャリアを作成した後適量を患部に移植し、幹細胞が分泌する成長因子が細胞分化を誘導し軟骨細胞になって修復するという目的をすでに達成しています。

UniTantrix^® 可溶性マイクロキャリアのご紹介

UniTantrix^® マイクロキャリアは独特な多孔性マイクロポーラスマイクロキャリアで(Macroporous microcarrier)、高い連続性を持つ均一な細孔と大きな表面積を有しています(UniTantrix^® マイクロキャリアが提供する細胞成長のための表面積は約6000 cm²/g)。医療用ハイグレードゼラチンで調製し、高い機械的性質と熱安定性をもつゼラチンマイクロキャリアです。細胞を培養する際、マイクロキャリアの大きな表面積はより多くの接着面積を細胞に与え、マイクロポーラス構造はマイクロキャリアの外側と内側表面に細胞を接着させ、マイクロキャリア内において細胞がせん断応力(Shear force)を受けて損傷するのを避けて成長を保護します。細胞特性を維持し、高い連続性の細孔がマイクロキャリア内部のガス交換や培養培地における栄養代謝などを均一に安定させて細胞の成長環境を確保し、細胞活性と複製能力を高めます。そのほか、マイクロキャリアはトリプシン(Trypsin)で簡単に溶解され、細胞回収率は100%となっています。

実験データ

関連論文

Biotechnol J. 2016 Mar;11(4):473-86. doi: 10.1002/biot.201400862. Epub 2016 Feb 29.

Tissue Engineering and Regenerative Medicine June 2016, Volume 13, Issue 3, pp 235–241