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JP3204675B2 - Method for producing hybrid artificial pancreas - Google Patents

Method for producing hybrid artificial pancreas

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Publication number
JP3204675B2
JP3204675B2 JP03287791A JP3287791A JP3204675B2 JP 3204675 B2 JP3204675 B2 JP 3204675B2 JP 03287791 A JP03287791 A JP 03287791A JP 3287791 A JP3287791 A JP 3287791A JP 3204675 B2 JP3204675 B2 JP 3204675B2
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JP
Japan
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pancreatic islets
artificial pancreas
solution
hybrid artificial
agarose
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和生 小林
澄 栗山
浩 雨宮
博夫 岩田
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、膵臓の機能が冒された
り、低下している糖尿病患者に対し、膵臓の機能を代行
するための人工膵臓の製造方法に関し、特に、ハイブリ
ッド型の人工膵臓の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an artificial pancreas for substituting the function of the pancreas for a diabetic patient whose pancreatic function is affected or deteriorated, and more particularly to a hybrid artificial pancreas. And a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、糖尿病の治療には、インスリン製
剤が用いられている。すなわち、前もって測定された患
者の血中グルコース濃度に応じて必要量のインスリン製
剤を投与する方法が用いられている。しかしながら、患
者の血中グルコース濃度の連続的な変化に応じてインス
リンを投与することはできないため、患者のグルコース
代謝を生理的にコントロールすることができない。従っ
て、血管障害や腎臓障害等の糖尿病の併発症を防止する
ことは難しい。
2. Description of the Related Art At present, insulin preparations are used for treating diabetes. That is, a method is used in which a required amount of an insulin preparation is administered in accordance with a previously measured blood glucose concentration of a patient. However, insulin cannot be administered in response to a continuous change in the blood glucose concentration of the patient, so that the glucose metabolism of the patient cannot be physiologically controlled. Therefore, it is difficult to prevent complications of diabetes such as vascular disorders and kidney disorders.

【0003】そこで、新たな治療法として、ハイブリッ
ド型人工膵臓が注目を集めている。ハイブリッド型人工
膵臓とは、インスリンを分泌する組織、すなわち膵ラン
ゲルハンス島(以下、膵ラ島と略す。)を、半透膜内に
包括固定化し、患者の生体防御系(免疫系等)から隔離
したあと移植して用いられるものである。ハイブリッド
型人工膵臓において膵ラ島を封入する材料として、種々
の材料が検討されている。例えば、Sunらは、アルギ
ン酸−ポリリジン−アルギン酸のポリイオンコンプレッ
クスの三層構造からなる材料で膵ラ島を包括固定化して
いる(G.M.O’SHEA and A.M.Su
n,DIABETES,35,943(1986))。
[0003] As a new treatment, a hybrid artificial pancreas has attracted attention. A hybrid artificial pancreas is a tissue that secretes insulin, that is, pancreatic islets of Langerhans (hereinafter, abbreviated as pancreatic islets), is immobilized in a semipermeable membrane and isolated from the patient's defense system (immune system, etc.). It is used after transplanting. Various materials have been studied as materials for encapsulating pancreatic islets in a hybrid artificial pancreas. For example, Sun et al. Entrap and immobilize pancreatic islets with a material consisting of a three-layered structure of an alginate-polylysine-alginate polyion complex (GMO'SHEA and AMSu).
n, DIABETES, 35, 943 (1986)).

【0004】他方、岩田らは、アガロースおよびアガロ
ース分解物により膵ラ島を包括固定化している〔岩田博
夫,雨宮 浩,松田武久,林 良輔,高野久輝,阿久津
哲造,人工臓器,16,1263(1987)および特
開昭62−215530〕。
On the other hand, Iwata et al. Have comprehensively fixed pancreatic islets with agarose and agarose degradation products [Hirio Iwata, Hiroshi Amemiya, Takehisa Matsuda, Ryosuke Hayashi, Hisaki Takano, Tetsuzo Akutsu, Artificial Organ, 16, 1263 ( 1987) and JP-A-62-215530].

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなハイブリ
ッド型人工膵臓を用いて同種移植を行ったところ、長期
間の生着が認められたが、異種移植を行った場合にはい
ずれのハイブリッド型人工膵臓を用いたとしても、再現
性に優れかつ長期間にわたり人工膵臓としての機能を果
たすものは得られず、低血糖で患者が死亡したり、免疫
反応等により拒絶される場合があった。
When allogeneic transplantation was performed using the hybrid artificial pancreas as described above, long-term engraftment was observed. Even if an artificial pancreas is used, one that is excellent in reproducibility and functions as an artificial pancreas for a long period of time cannot be obtained, and a patient may die due to hypoglycemia or be rejected due to an immune reaction or the like.

【0006】本発明の目的は、上述した従来のハイブリ
ッド型人工膵臓の問題を解消するものであり、異種移植
を行った場合でも、長期間に渡って血糖値を正常化させ
ることができ、また低血糖による死亡等を防止すること
が可能なハイブリッド型人工膵臓の製造方法を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem of the conventional hybrid artificial pancreas. Even if xenotransplantation is performed, blood glucose levels can be normalized over a long period of time. An object of the present invention is to provide a method for producing a hybrid artificial pancreas capable of preventing death or the like due to hypoglycemia.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、膵ラ島を天然
及び/または合成高分子からなる固定化材料により包括
固定化し、次に5日間以上in vitroで培養する
ことを特徴とするハイブリッド型人工膵臓の製造方法で
ある。本発明において、膵ラ島は、天然及び/または合
成高分子からなる固定化材料に包括固定化される。本発
明において用いられる天然及び/または合成高分子から
なる固定化材料は、グルコース等の栄養素や膵ラ島から
分泌されたインスリンを透過させる必要があるため、並
びに移植する際に膵ラ島が免疫担当細胞等と接触するこ
とを防ぐための充分な機械的強度を必要とする。
According to the present invention, there is provided a hybrid wherein the pancreatic islets are inclusively immobilized with an immobilizing material comprising a natural and / or synthetic polymer, and then cultured in vitro for 5 days or more. This is a method for producing an artificial pancreas. In the present invention, the pancreatic islets are entrapped and immobilized on an immobilization material comprising a natural and / or synthetic polymer. The immobilization material composed of a natural and / or synthetic polymer used in the present invention needs to allow nutrients such as glucose and insulin secreted from the pancreatic islets to pass therethrough, and also makes the pancreatic islets immune during transplantation. Sufficient mechanical strength is required to prevent contact with the cell in charge.

【0008】このような天然高分子からなる固定化材料
としては、例えば、アガロース、アガロース分解物、κ
−カラギーナン、コラーゲン、ゼラチン、ジェランガ
ム、アラビアゴム、キサンタンゴム、アルギン酸塩、ペ
クチン、寒天、マンナン、フィブリン、キトサン等があ
り、合成高分子からなる固定化材料としては、例えば、
光架橋性ポリビニルアルコール、イソプロピルアクリル
アミド共重合体、ポリアクリルアミド等がある。更に天
然及び合成高分子からなる固定化材料としては、例え
ば、アルギン酸−ポリリジン、カルボキシメチルセルロ
ース−ポリリジンのようなポリイオンコンプレックス等
がある。このように天然及び/または合成高分子からな
る固定化材料としては、膵ラ島を生きた状態で固定化す
ることが可能な材料ならばどのようなものでもよい。ま
た、これらの固定化材料の2種以上を併用して使用する
ことも可能である。これらの固定化材料について、更に
説明すると、例えばアガロースは、通常、寒天中に含ま
れるものであり、また、該アガロースを酸などにより分
解することによりアガロース分解物を得ることができ
る。また、光架橋性ポリビニルアルコールは、ポリビニ
ルアルコールに、感光性官能基であるスチリルピリジニ
ウム基またはスチリルキノリウム基を結合させたもので
あり、既に市販されており、例えば東洋合成工業から入
手することができる。
[0008] Examples of the immobilization material comprising such a natural polymer include agarose, agarose decomposition product, κ
-Carrageenan, collagen, gelatin, gellan gum, gum arabic, xanthan gum, alginate, pectin, agar, mannan, fibrin, chitosan, and the like.
Examples include photocrosslinkable polyvinyl alcohol, isopropylacrylamide copolymer, and polyacrylamide. Further, examples of the immobilizing material composed of natural and synthetic polymers include polyion complexes such as alginic acid-polylysine and carboxymethylcellulose-polylysine. The immobilizing material made of a natural and / or synthetic polymer as described above may be any material that can immobilize pancreatic islets in a living state. It is also possible to use two or more of these fixing materials in combination. The immobilized material will be further described. For example, agarose is usually contained in agar, and an agarose decomposition product can be obtained by decomposing the agarose with an acid or the like. The photocrosslinkable polyvinyl alcohol is obtained by bonding a styrylpyridinium group or a styrylquinolium group, which is a photosensitive functional group, to polyvinyl alcohol, and is already commercially available, and may be obtained from, for example, Toyo Gosei Kogyo. it can.

【0009】本発明において、膵ラ島としては、人、
牛、豚、ハムスターまたはマウスなどから単離したもの
を適宜使用することができる。単離方法は、摘出した膵
臓を、コラゲナーゼにより一定時間消化し、しかる後、
比重遠心法により分別して膵ラ島を回収する。本発明で
は、回収した膵ラ島を天然及び/または合成高分子から
なる固定化材料により包括固定化する。
In the present invention, the pancreatic islet is a human,
Those isolated from cattle, pigs, hamsters or mice can be used as appropriate. The isolation method involves digesting the isolated pancreas with collagenase for a certain period of time,
The pancreatic islets are collected by specific gravity centrifugation. In the present invention, the collected pancreatic islets are comprehensively immobilized with an immobilizing material comprising a natural and / or synthetic polymer.

【0010】包括固定化法としては、例えばアガロー
ス、アガロース分解物、κ−カラギーナンやイソプロピ
ルアクリルアミド共重合体等では、膵ラ島を固定化材料
溶液に分散し、温度変化によりゲル化させて包括固定化
する。以下、具体的に例を挙げてこの包括固定化法を説
明する。アガロースまたはアガロース分解物で膵ラ島を
包括固定化する場合は、アガロースまたはアガロース分
解物を、Eagle’sMEM培地のような適当な培地
成分を含有する水溶液中に、好ましくは1〜30重量
%、さらに好ましくは2〜20重量%の範囲となるよう
に分散させる。この分散液を、加熱溶融後、温度40℃
近辺まで冷却し、これに回収した膵ラ島を分散させる。
得られた分散液に、流動パラフィン等の水と混合しない
疎水性の液体を加えて充分に攪拌し、アガロースまたは
アガロース分解物溶液を懸濁させる。次に、懸濁液を冷
却することにより、アガロースまたはアガロース分解物
溶液をゲル化させる。この場合、懸濁液の凝集を防止す
るために、攪拌しつつ冷却する。次に、ハンクス液のよ
うなpHが中性付近の緩衝液を加えた後、遠心分離し、
下層に沈んだアガロースまたはアガロース分解物のマイ
クロカプセルを回収する。このようにして、膵ラ島が包
括固定化された、数10μm〜数mm程度の粒径のマイ
クロカプセル形状のハイブリッド型人工膵臓を得ること
ができる。
As an entrapping immobilization method, for example, in the case of agarose, agarose decomposed product, κ-carrageenan, isopropylacrylamide copolymer, etc., pancreatic islets are dispersed in an immobilizing material solution and gelled by temperature change to entrap immobilization. Become Hereinafter, this comprehensive immobilization method will be described with specific examples. When the pancreatic islets are comprehensively immobilized with agarose or agarose hydrolyzate, the agarose or agarose hydrolyzate is preferably contained in an aqueous solution containing a suitable medium component such as Eagle's MEM medium, preferably in an amount of 1 to 30% by weight, More preferably, it is dispersed so as to be in the range of 2 to 20% by weight. After heating and melting this dispersion, the temperature was 40 ° C.
Cool to the vicinity and disperse the recovered pancreatic islets into it.
A hydrophobic liquid that does not mix with water, such as liquid paraffin, is added to the obtained dispersion, and the mixture is sufficiently stirred to suspend the agarose or the agarose decomposition product solution. Next, by cooling the suspension, the agarose or the agarose decomposition product solution is gelled. In this case, the suspension is cooled with stirring to prevent aggregation. Next, after adding a buffer having a pH around neutrality such as Hanks' solution, centrifugation was performed,
The microcapsules of agarose or agarose hydrolyzate settled in the lower layer are collected. In this manner, a hybrid artificial pancreas in the form of microcapsules having a particle size of about several tens of μm to several mm in which pancreatic islets are comprehensively immobilized can be obtained.

【0011】また、アルギン酸塩やキトサン等では、膵
ラ島を固定化材料溶液に分散し、イオン架橋によりゲル
化させて包括固定化する。また、光架橋性ポリビニルア
ルコールの場合には、この光架橋性ポリビニルアルコー
ルは、重合度が100〜5000以下のものが好まし
く、このものの水溶液に膵ラ島を分散させる。次に、膵
ラ島を分散させた光架橋性ポリビニルアルコール水溶液
を光架橋させて、ゲル化させることにより膵ラ島を包括
固定化する。以下、具体的にこの包括固定化法を説明す
る。光架橋性ポリビニルアルコールを、このポリマー濃
度が好ましくは1〜50重量%、さらに好ましくは2〜
30重量%となるように、Eagle’s MEM培地
等の適当な培地成分が含有された水溶液中に溶解させ
る。この際、室温で溶解しない場合には、加熱して溶解
させる。この水溶液に、回収した膵ラ島を分散させる。
得られた分散液に、流動パラフィン等の水と混合しない
疎水性の液体を加えて充分に攪拌し、光架橋性ポリビニ
ルアルコール溶液を懸濁させる。次に、光を照射するこ
とにより、光架橋性ポリビニルアルコール溶液をゲル化
させる。この場合、懸濁液の凝集を防止するために、攪
拌しつつ光照射する。次に、ハンクス液のようなpHが
中性付近の緩衝液を加え、遠心分離し、下層に沈んだ光
架橋性ポリビニルアルコールのマイクロカプセルを回収
する。このようにして、膵ラ島が包括固定化された、数
10μm〜数mm程度のマイクロカプセル形状のハイブ
リッド型人工膵臓を得ることができる。
In the case of alginate, chitosan, and the like, pancreatic islets are dispersed in an immobilizing material solution and gelled by ionic cross-linking to be inclusively immobilized. In the case of photocrosslinkable polyvinyl alcohol, the degree of polymerization of the photocrosslinkable polyvinyl alcohol is preferably 100 to 5000 or less, and the pancreatic islets are dispersed in an aqueous solution thereof. Next, the photocrosslinkable polyvinyl alcohol aqueous solution in which the pancreatic islets are dispersed is photocrosslinked and gelled to thereby comprehensively fix the pancreatic islets. Hereinafter, this comprehensive immobilization method will be specifically described. The photo-crosslinkable polyvinyl alcohol is used at a polymer concentration of preferably 1 to 50% by weight, more preferably 2 to 50% by weight.
It is dissolved in an aqueous solution containing an appropriate medium component such as Eagle's MEM medium so as to have a concentration of 30% by weight. At this time, if it does not dissolve at room temperature, it is dissolved by heating. The recovered pancreatic islets are dispersed in this aqueous solution.
A hydrophobic liquid that does not mix with water, such as liquid paraffin, is added to the obtained dispersion and stirred sufficiently to suspend the photocrosslinkable polyvinyl alcohol solution. Next, the photocrosslinkable polyvinyl alcohol solution is gelled by irradiating light. In this case, light irradiation is performed while stirring to prevent aggregation of the suspension. Next, a buffer solution having a pH around neutral, such as Hanks' solution, is added and centrifuged to collect photocrosslinkable polyvinyl alcohol microcapsules settled in the lower layer. In this way, it is possible to obtain a hybrid artificial pancreas in the form of microcapsules of several tens μm to several mm in which pancreatic islets are comprehensively immobilized.

【0012】アルギン酸−ポリリジン等のイオンコンプ
レックスの場合には、膵ラ島をゲル化することのできる
負電荷の水溶性物質(この場合アルギン酸塩)に包括固
定化し、さらにこの周囲に耐久性のある正電荷の膜(こ
の場合ポリリジン)を形成させ、包括固定化する。以
下、具体的に例を挙げて、この包括固定化法を説明す
る。アルギン酸ナトリウム溶液に、回収した膵ラ島を分
散させる。これを塩化カルシウム溶液に滴下して、ゲル
化したアルギン酸カルシウム粒子を回収する。さらにこ
のゲル化した粒子を分子量約15000〜約25000
のポリリジンを含む生理食塩水に浸漬してゲル粒子の表
面にポリリジン膜を形成させる。更に、アルギン酸ナト
リウム溶液にこの粒子を浸漬し、ポリリジン膜の表面に
アルギン酸塩膜を形成させる。次にこの粒子をクエン酸
ナトリウム緩衝液で処理して、内部のアルギン酸カルシ
ウムを溶解させて、膵ラ島が包括固定化された、数10
μm〜数mm程度の粒径のマイクロカプセル形状のハイ
ブリッド型人工膵臓を得ることができる。
In the case of an ion complex such as alginic acid-polylysine, the complex is immobilized on a negatively charged water-soluble substance (in this case, alginate) capable of gelling pancreatic islets, and has a durable surrounding area. A positively charged film (in this case, polylysine) is formed and entrapped and immobilized. Hereinafter, this comprehensive immobilization method will be described with specific examples. The recovered pancreatic islets are dispersed in a sodium alginate solution. This is dropped into a calcium chloride solution to recover gelled calcium alginate particles. Further, the gelled particles are treated with a molecular weight of about 15,000 to about 25,000.
The gel particles are immersed in a physiological saline solution containing polylysine to form a polylysine film on the surface of the gel particles. Further, the particles are immersed in a sodium alginate solution to form an alginate film on the surface of the polylysine film. Next, the particles were treated with a sodium citrate buffer to dissolve the calcium alginate therein, and several tens of
It is possible to obtain a microcapsule-shaped hybrid artificial pancreas having a particle size of about μm to several mm.

【0013】包括固定化する形状としては、1個あるい
は数個の膵ラ島を包括固定化した数10μmから数mm
程度の粒径のマイクロカプセルタイプ、膵ラ島を数十か
ら数千個まとめて固定化したタブレットタイプあるいは
糸状に成形したもの等、いずれの形状でもよい。本発明
では、上記のようにして得られたハイブリッド型人工膵
臓を、5日間以上in vitroにて培養する。例え
ば、Eagle’s MEM−5〜10%牛胎児血清ま
たはRPMI−1640−5〜10%牛胎児血清等にハ
イブリッド型人工膵臓を入れ、0〜41℃で5%CO2
下で5日間以上、好ましくは、20〜40℃で5%CO
2 下で20日以上にわたり培養する。最後に、良い状態
の膵ラ島を含むハイブリッド型人工膵臓のみを回収し、
移植に適したハイブリッド型人工膵臓を得ることができ
る。
The shape to be comprehensively immobilized is from several tens μm to several mm in which one or several pancreatic islets are comprehensively immobilized.
Any shape may be used, such as a microcapsule type having a particle size of about a degree, a tablet type in which dozens to thousands of pancreatic islets are fixed together, or a thread-shaped one. In the present invention, the hybrid artificial pancreas obtained as described above is cultured in vitro for 5 days or more. For example, a hybrid artificial pancreas is put in Eagle's MEM-5-10% fetal bovine serum or RPMI-1640-5-10% fetal bovine serum, and 5% CO 2 at 0-41 ° C.
Under 5 days or more, preferably at 20-40 ° C. with 5% CO 2
Incubate under 2 for more than 20 days. Finally, collect only the hybrid artificial pancreas including the islet in good condition,
A hybrid artificial pancreas suitable for transplantation can be obtained.

【0014】[0014]

【作用】膵ラ島を単離し、かつ包括固定化した後に、す
ぐに移植を行った場合、これらの操作によりダメージを
受けた膵ラ島も移植されることになる。その結果、ダメ
ージを受けた膵ラ島から多量のインスリンおよび免疫原
性の物質が放出され、移植された動物が低血糖状態とな
り死亡したり、膵ラ島が免疫拒絶されることがある。こ
れに対して、本発明では、封入操作後5日間以上in
vitroにて培養するため、この培養操作により、ダ
メージを受けた膵ラ島が修復され、あるいは脱落する。
従って、5日間以上in vitroにて培養すること
により、正常に機能している膵ラ島のみを含有するハイ
ブリッド型人工膵臓を回収することができるため、該ハ
イブリッド型人工膵臓を移植することにより、ダメージ
を受けた膵ラ島に基づく問題点を解消することができ
る。
[Effects] When transplantation is performed immediately after isolation and comprehensive fixation of pancreatic islets, pancreatic islets damaged by these operations are also transplanted. As a result, a large amount of insulin and immunogenic substances are released from the damaged pancreatic islets, and the transplanted animal may be hypoglycemic and die, or the pancreatic islets may be immunorejected. In contrast, in the present invention, the in-fill operation is performed for 5 days or more.
Since the culture is performed in vitro, the damaged pancreatic islets are repaired or dropped off by this culture operation.
Therefore, by culturing in vitro for 5 days or more, a hybrid artificial pancreas containing only a normally functioning pancreatic islet can be collected. By transplanting the hybrid artificial pancreas, The problem based on the damaged pancreatic islets can be solved.

【0015】[0015]

【発明の効果】よって、本発明によれば、膵ラ島を天然
及び/または合成高分子からなる固定化材料により包括
固定化し、5日間以上in vitroで培養するもの
であるため、ダメージを受けた膵ラ島に起因する問題点
を解消することができ、移植を受けた動物が低血糖状態
に陥ることを防止し、かつレシピエントの免疫誘導を防
止することが可能となる。従って、長期間の生着が可能
なハイブリッド型人工膵臓を提供することが可能とな
る。
Thus, according to the present invention, pancreatic islets are comprehensively immobilized with an immobilizing material composed of a natural and / or synthetic polymer and cultured in vitro for 5 days or more. It is possible to solve the problems caused by the pancreatic islets, prevent the transplanted animal from falling into a hypoglycemic state, and prevent the recipient from inducing immunity. Therefore, it is possible to provide a hybrid artificial pancreas that can survive for a long period of time.

【0016】[0016]

【実施例の説明】以下のようにして実施例1〜5及び比
較例1〜5の人工膵臓を作成し、移植試験および補体依
存性細胞障害試験により評価した。実施例1 アガロース0.15gをEagle’s MEM溶液
3.0mlに加えてポリマー濃度を5重量%にし、オー
トクレーブにて121℃で20分間、加熱滅菌と同時に
アガロースを溶解させ、次に、40℃の温度に保った。
このアガロース溶液に、ハムスターの膵臓からコラゲナ
ーゼ処理法により単離した膵ラ島約1000個をEag
le’s MEM溶液0.1mlに分散したものを加え
て攪拌し、さらに40℃に加温した流動パラフィン約2
0mlを加えて攪拌し、アガロースを分散させた。次
に、この分散液を攪拌下で氷冷し、アガロースをゲル化
させ、ハンクス液約30mlを加え2000rpm×1
0分間の条件で遠心して沈澱したマイクロカプセルを回
収した。このマイクロカプセルは、粒径が約50〜80
0μmで、カプセル1ケあたり、1〜数個の膵ラ島が包
括固定化されていた。次に、該マイクロカプセルをEa
gle’s MEM−5%牛胎児血清中、37℃、5%
CO2 下で30日間培養し、良い状態の膵ラ島を含むマ
イクロカプセルを回収し、実施例1のハイブリッド型人
工膵臓を製造した。
Description of the Examples The artificial pancreas of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared as follows, and evaluated by a transplantation test and a complement-dependent cytotoxicity test. Example 1 0.15 g of agarose was added to 3.0 ml of Eagle's MEM solution to make the polymer concentration 5% by weight, and the agarose was dissolved simultaneously with heat sterilization at 121 ° C. for 20 minutes in an autoclave. Temperature.
Into this agarose solution, about 1000 pancreatic islets isolated from the hamster pancreas by the collagenase treatment method were added to Eag.
Le's MEM solution dispersed in 0.1 ml was added, stirred, and further heated to 40 ° C.
0 ml was added and stirred to disperse agarose. Next, this dispersion was cooled on ice with stirring to gel the agarose, and about 30 ml of Hank's solution was added thereto, and 2000 rpm × 1
The precipitated microcapsules were collected by centrifugation under the condition of 0 minutes. This microcapsule has a particle size of about 50-80.
At 0 μm, one to several pancreatic islets were inclusively immobilized per capsule. Next, the microcapsules were placed in Ea
gl's MEM-5% fetal calf serum, 37 ° C, 5%
After culturing under CO 2 for 30 days, the microcapsules containing pancreatic islets in a good state were collected, and the hybrid artificial pancreas of Example 1 was produced.

【0017】実施例2 アガロースの代わりに、アガロース5gを水50mlに
溶解し、酢酸1.5mlを加えて100℃で10分間加
水分解して得られたアガロース分解物を用い、そのポリ
マー濃度を15重量%にし、かつ培養日数を6日間にし
たこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2のハイ
ブリッド型人工膵臓を製造した。
Example 2 Instead of agarose, 5 g of agarose was dissolved in 50 ml of water, 1.5 ml of acetic acid was added thereto, and the resulting mixture was hydrolyzed at 100 ° C. for 10 minutes. The hybrid artificial pancreas of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to 6% by weight and the number of culture days was changed to 6 days.

【0018】実施例3 培養条件を20℃、5%CO2 下で20日間としたこと
以外は、実施例1と同様にして実施例3のハイブリッド
型人工膵臓を製造した。実施例4 光架橋性ポリビニルアルコール(重合度:1700、ケ
ン化度%:88、スチリルピリジニウム置換基の割合:
1.3モル%)0.3gをポリマー濃度が10重量%に
なるようにEagle’s MEM培養液3.0mlに
加え、オートクレーブにて121℃、20分間加熱滅菌
と同時に光架橋性ポリビニルアルコールを溶解させた。
37℃まで冷却し、この溶液に、ハムスターの膵臓から
コラゲナーゼ処理法により単離した膵ラ島約1000個
をEagle’s MEM溶液0.1mlに分散したも
のを加えて攪拌し、さらに流動パラフィン約20mlを
加えて攪拌し、光架橋性ポリビニルアルコールを分散さ
せた。
[0018] Example 3 Culture Conditions a 20 ° C., except that a 5% CO 2 20 days under, to produce a hybrid artificial pancreas of Example 3 in the same manner as in Example 1. Example 4 Photocrosslinkable polyvinyl alcohol (degree of polymerization: 1700, degree of saponification: 88, ratio of styrylpyridinium substituent:
1.3 mol%) was added to 3.0 ml of Eagle's MEM culture solution so that the polymer concentration became 10% by weight, and the photo-crosslinkable polyvinyl alcohol was simultaneously sterilized with heat in an autoclave at 121 ° C. for 20 minutes. Dissolved.
The solution was cooled to 37 ° C., and about 1,000 pancreatic islets isolated from the hamster pancreas by a collagenase treatment method were dispersed in 0.1 ml of Eagle's MEM solution, and the mixture was stirred. 20 ml was added and stirred to disperse the photocrosslinkable polyvinyl alcohol.

【0019】次に、この分散液を攪拌下、300Wのハ
ロゲンランプを装着したスライドプロジェクターを用い
て約15分間光を照射することで、光架橋性ポリビニル
アルコールをゲル化させ、ハンクス液約30mlを加
え、2000rpm×10分間の条件で遠心し、沈澱し
たマイクロカプセルを回収した。このマイクロカプセル
は、粒径が約50〜800μmで、カプセル1ケあた
り、1〜数個の膵ラ島が包括固定化されていた。
Next, this dispersion was stirred and irradiated with light for about 15 minutes using a slide projector equipped with a halogen lamp of 300 W to gel the photo-crosslinkable polyvinyl alcohol, and about 30 ml of Hanks solution was added. In addition, the mixture was centrifuged under the conditions of 2000 rpm × 10 minutes, and the precipitated microcapsules were collected. This microcapsule had a particle size of about 50 to 800 μm, and one to several pancreatic islets were inclusively immobilized per capsule.

【0020】さらに、該マイクロカプセルをEagl
e’s MEM−5%牛胎児血清中、37℃、5%CO
2 下で20日間培養し、状態のよい膵ラ島を含むマイク
ロカプセルを回収し、実施例4のハイブリッド型人工膵
臓を製造した。実施例5 アルギン酸ナトリウム0.045gをポリマー濃度が
1.5重量%になるように生理食塩水3mlに加え、こ
の溶液にハムスターの膵臓からコラゲナーゼ処理法によ
り単離した膵ラ島約1000個を生理食塩水約0.1m
lに分散したものを加えて攪拌し、膵ラ島を分散させ
た。1.5重量%の塩化カルシウム溶液100mlの入
ったビーカーに、この分散液を22Gの大きさのエアー
ジェットノズルから滴下し、ゲル化したアルギン酸カル
シウム粒子を回収した。この粒子を、塩化ナトリウムが
0.6重量%、2−シクロヘキシルアミノエタンスルホ
ン酸が2重量%の濃度で溶解された緩衝溶液(pH8.
2)の1重量部と、1重量%の塩化カルシウム溶液の2
0重量部とを混合した溶液(以下、CHES溶液と略
す)及び1.1重量%の塩化カルシウム溶液で順次洗浄
した。さらにゲル化したアルギン酸カルシウム粒子を、
分子量18000のポリリジンを0.5%含む生理食塩
水50mlに6分間浸漬してポリリジン膜を形成させた
後、マイクロカプセルを取り出しCHES溶液、1.1
重量%の塩化カルシウム溶液及び生理食塩水で順次洗浄
した。
Further, the microcapsules were placed in Eagl.
e's MEM-5% fetal calf serum, 37 ° C, 5% CO
After culturing for 20 days under the same conditions, microcapsules containing pancreatic islets in good condition were collected, and the hybrid artificial pancreas of Example 4 was produced. Example 5 0.045 g of sodium alginate was added to 3 ml of physiological saline to a polymer concentration of 1.5% by weight, and about 1,000 pancreatic islets isolated from the hamster pancreas by collagenase treatment were physiologically added to the solution. About 0.1m
1 was added and stirred to disperse the pancreatic islets. This dispersion was dropped from a 22 G air jet nozzle into a beaker containing 100 ml of a 1.5% by weight calcium chloride solution, and gelled calcium alginate particles were collected. The particles were dissolved in a buffer solution (pH 8.0) containing 0.6% by weight of sodium chloride and 2% by weight of 2-cyclohexylaminoethanesulfonic acid.
1) parts by weight of 2) and 2 parts by weight of a 1% by weight calcium chloride solution
The mixture was washed successively with a solution (hereinafter abbreviated as CHES solution) mixed with 0 parts by weight and a 1.1% by weight calcium chloride solution. Further gelled calcium alginate particles,
After immersing in 50 ml of physiological saline containing 0.5% of polylysine having a molecular weight of 18,000 for 6 minutes to form a polylysine film, the microcapsules were taken out and the CHES solution, 1.1
Washing was performed sequentially with a weight% calcium chloride solution and physiological saline.

【0021】さらに、このマイクロカプセルを0.15
%のアルギン酸ナトリウム溶液20mlに4分間浸漬
し、ポリリジン膜の表面にアルギン酸塩膜を形成させ
た。得られたマイクロカプセルを生理食塩水で洗浄し、
さらに、0.05Mのクエン酸ナトリウム緩衝液で6分
間処理して、内部のアルギン酸カルシウムを溶解させた
後、再び生理食塩水で洗浄してマイクロカプセルを回収
した。このマイクロカプセルは、粒径が約50〜800
μmで、カプセル1ケあたり、1〜数個の膵ラ島が包括
固定化されていた。
Further, this microcapsule was added to 0.15
It was immersed in 20 ml of a 20% sodium alginate solution for 4 minutes to form an alginate film on the surface of the polylysine film. Wash the obtained microcapsules with saline,
Further, the resultant was treated with a 0.05 M sodium citrate buffer for 6 minutes to dissolve the calcium alginate inside, and then washed again with physiological saline to collect microcapsules. This microcapsule has a particle size of about 50-800.
At μm, one to several pancreatic islets were encapsulated and immobilized per capsule.

【0022】次に、該マイクロカプセルをEagle’
s MEM−5%牛胎児血清中、37℃、5%CO2
で30日間培養し、状態のよい膵ラ島を含むマイクロカ
プセルを回収し、実施例5のハイブリッド型人工膵臓を
製造した。比較例1 培養日数を4日間にしたこと以外は実施例1と同様にし
て、比較例1のハイブリッド型人工膵臓を製造した。
Next, the microcapsules were placed in Eagle's
s The cells were cultured in MEM-5% fetal calf serum at 37 ° C. under 5% CO 2 for 30 days, and microcapsules containing pancreatic islets were collected in good condition to produce the hybrid artificial pancreas of Example 5. Comparative Example 1 A hybrid artificial pancreas of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the number of culture days was changed to 4 days.

【0023】比較例2 培養日数を1日間にしたこと以外は実施例2と同様にし
て、比較例2のハイブリッド型人工膵臓を製造した。比較例3 培養日数を3日間にしたこと以外は実施例4と同様にし
て、比較例3のハイブリッド型人工膵臓を製造した。
[0023] except that the Comparative Example 2 culture days to 1 day in the same manner as in Example 2, was produced hybrid artificial pancreas of Comparative Example 2. Comparative Example 3 A hybrid artificial pancreas of Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 4 except that the number of culture days was changed to 3 days.

【0024】比較例4 培養日数を1日間にした以外は、実施例5と同様にし
て、比較例4のハイブリッド型人工膵臓を製造した。比較例5 ハイブリッド型人工膵臓の代わりに、ハムスターの膵ラ
島そのものを比較例5として用意した。 (移植試験)6週令の雄性BALB/Cマウスの腹腔内
に200mg/kgのストレプトゾトシンを投与して糖
尿病にした。この糖尿病マウスの腹腔内にハイブリッド
型人工膵臓約1000個を移植した。移植前後の血糖値
を表1に示した。
[0024] except that the Comparative Example 4 culture days and one day, the same procedure as in Example 5, were produced hybrid artificial pancreas of Comparative Example 4. Comparative Example 5 A hamster pancreatic islet itself was prepared as Comparative Example 5 instead of the hybrid artificial pancreas. (Transplantation Test) 200 mg / kg streptozotocin was intraperitoneally administered to 6-week-old male BALB / C mice to make them diabetic. About 1,000 hybrid artificial pancreas were transplanted intraperitoneally into the diabetic mouse. Table 1 shows the blood glucose levels before and after the transplantation.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】表1に示すように移植前の血糖値は500
mg/dl以上あり典型的な糖尿病であるが、実施例1
〜5においては、109日を越えた現在でも血糖値はマ
ウスの正常血糖値である200mg/dl以下を維持し
ており、ハイブリッド型人工膵臓として機能している。
これに対して比較例1〜5では、いずれも糖尿病状態に
戻り、マウスは死亡に至っていることがわかる。 (補体依存性細胞障害試験)移植前後の血清をPBS
(−)で5倍希釈し、その0.1mlをとり、さらに抗
原としてハムスター・ラ氏島をディスパーゼ処理法によ
り単個細胞に分散したもの(5×105 個/ml)0.
1ml、および補体としてモルモット正常血清をPBS
(−)で10倍希釈したものを0.2mlを加えて、3
7℃で1時間インキュベートした。その後0.5%トリ
パンブルーPBS(−)溶液0.4mlを加えて生細胞
と死細胞の数をカウントし、細胞障害率を求めた。結果
を表2に示した。
As shown in Table 1, the blood glucose level before transplantation was 500
mg / dl or more, which is a typical diabetes.
In Nos. To 5, the blood sugar level was maintained at 200 mg / dl or less, which is the normal blood sugar level of the mouse, even after 109 days, and it functions as a hybrid artificial pancreas.
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 5, it can be seen that all the mice returned to the diabetic state, and the mice died. (Complement-dependent cytotoxicity test) Serum before and after transplantation was
A 5-fold dilution with (−), 0.1 ml of the solution was taken, and hamster lashima was used as an antigen and dispersed in single cells by a dispase treatment method (5 × 10 5 cells / ml).
1 ml and normal serum of guinea pig as a complement in PBS
0.2 ml of the solution diluted 10-fold with (−) was added, and 3
Incubated for 1 hour at 7 ° C. Thereafter, 0.4 ml of a 0.5% trypan blue PBS (-) solution was added, and the number of live cells and dead cells was counted to determine the cytotoxicity. The results are shown in Table 2.

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】表2に示すように実施例1〜5では細胞障
害率の変化は見られなかったが、比較例1〜5において
は血糖値の上昇に伴って細胞障害率も上昇した。すなわ
ち比較例1〜5では、レシピエントのマウスにハムスタ
ー・膵ラ島の抗体が誘導されたものと考えられる。
As shown in Table 2, no change in the cytotoxicity rate was observed in Examples 1 to 5, but in Comparative Examples 1 to 5, the cytotoxicity rate increased with an increase in blood sugar level. That is, in Comparative Examples 1 to 5, it is considered that hamster / pancreatic islet antibodies were induced in recipient mice.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C12N 5/00 A61K 35/39 // A61K 35/39 A61P 3/10 A61P 3/10 C12N 5/00 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61K 9/00 - 9/72 A61K 47/00 - 47/48 A61L 27/00 - 27/60 A61M 1/36 563 - 567 C12M 5/00 - 5/28 CA(STN) MEDLINE(STN)Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C12N 5/00 A61K 35/39 // A61K 35/39 A61P 3/10 A61P 3/10 C12N 5/00 (58) Fields surveyed (Int. Cl 7, DB name) A61K 9/00 -. 9/72 A61K 47/00 - 47/48 A61L 27/00 - 27/60 A61M 1/36 563 - 567 C12M 5/00 - 5/28 CA (STN) MEDLINE (STN)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 膵ランゲルハンス島を天然及び/または
合成高分子からなる固定化材料により包括固定化し、次
に5日間以上in vitroで培養することを特徴と
するハイブリッド型人工膵臓の製造方法。
1. A method for producing a hybrid artificial pancreas, wherein pancreatic islets of Langerhans are entrapped and immobilized with an immobilizing material composed of a natural and / or synthetic polymer, and then cultured in vitro for 5 days or more.
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