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JPH05337176A - Hybrid-type artificial pancreas - Google Patents

Hybrid-type artificial pancreas

Info

Publication number
JPH05337176A
JPH05337176A JP4147381A JP14738192A JPH05337176A JP H05337176 A JPH05337176 A JP H05337176A JP 4147381 A JP4147381 A JP 4147381A JP 14738192 A JP14738192 A JP 14738192A JP H05337176 A JPH05337176 A JP H05337176A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
agarose
pancreas
artificial pancreas
hybrid
pancreatic islets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4147381A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroo Iwata
博夫 岩田
Kazuo Kobayashi
和生 小林
Takayuki Oka
孝之 岡
Kiyoshi Kuriyama
澄 栗山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sekisui Chemical Co Ltd filed Critical Sekisui Chemical Co Ltd
Priority to JP4147381A priority Critical patent/JPH05337176A/en
Publication of JPH05337176A publication Critical patent/JPH05337176A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • External Artificial Organs (AREA)
  • Prostheses (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To make an immunosuppressant unnecessary even when implantation is performed between animals each with an antibody and to keep the value of blood sugar at an normal value by forming Langerhans's island of the pancreas with hybrid-type artificial pancreas comprehended and fixed with an agarose gel with an agarose concn. of 7-30wt.%. CONSTITUTION:A hybrid-type artificial pancreas formed by comprehending and fixing a pancreas Langerhans's island secreting insulin in a living body in a semipermeable membrane of an agarose gel with an agarose concn. of 7-30wt.%, is implanted in the body of a patient. The artificial pancreas is comprehended and fixed in an agarose gel semipermeable membrane and is separated from a living body protective system (an immunity system, etc., or the patient. It is possible thereby to keep the value of blood sugar at a normal value for a long time without any immunosuppressant even when implantation is performed between animals each with a natural antibody and/or an antibody to the pancreas Langerhans's island.

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、膵臓の機能が侵された
り低下したりしている糖尿病患者に対し、膵臓の機能を
代行させるための人工膵臓に関し、特に、ハイブリッド
型の人工膵臓に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an artificial pancreas for substituting a pancreatic function for a diabetic patient whose pancreatic function is impaired or deteriorated, and more particularly to a hybrid type artificial pancreas.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、糖尿病の治療法としては、インス
リン製剤を注射する方法が主流を占めている。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、必要量のインスリン製剤を注射により投与する方法
が採用されている。しかしながら、患者の血中グルコー
ス濃度は連続的に変化する。従って、上記インスリン製
剤の注射によっては、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。よっ
て、インスリン製剤を注射する方法では、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ず、血
管障害や腎臓障害等の併発症を防止することは非常に困
難であった。
2. Description of the Related Art At present, the method of injecting an insulin preparation occupies the majority of diabetes treatment methods. That is, a method has been adopted in which the required amount of insulin preparation is administered by injection according to the blood glucose concentration of the patient measured in advance. However, a patient's blood glucose concentration changes continuously. Therefore, insulin cannot be administered in response to continuous changes in blood glucose concentration by injection of the above insulin preparation. Therefore, the method of injecting an insulin preparation cannot physiologically control glucose metabolism in a patient, and it has been very difficult to prevent complications such as vascular disorder and renal disorder.

【0003】そこで、患者の血中グルコース濃度の連続
的な変化に応じたインスリンの投与を可能とするものと
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、生体内においてインスリン
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た構成を有
し、患者の生体防御系(免疫系等)から隔離した後に体
内に移植して用いられるものである。
Therefore, a hybrid type artificial pancreas has been attracting attention as one that enables administration of insulin according to a continuous change in blood glucose level of a patient. A hybrid artificial pancreas is a tissue that secretes insulin in a living body, that is, pancreatic islets of Langerhans (hereinafter,
Abbreviated as pancreatic la island. ) Is entrapped and immobilized in a semipermeable membrane and is used by being transplanted into the body after being isolated from the patient's biological defense system (immune system etc.).

【0004】上記ハイブリッド型人工膵臓において膵ラ
島を包括固定化する材料としては、下記の文献〜に
示されているように、2.5〜5重量%のアガロースゲ
ルまたは10〜30重量%のアガロース分解物ゲルが提
案されている。 文献…岩田博夫,雨宮 治,松田武久,林 良輔,高
野久輝,阿久津哲造;ハイブリッド型人工膵臓、人工臓
器、16(3),1263(1987)。 文献…岩田博夫,小林和生,清水 浩,雨宮 治,阿
久津哲造;ハイブリッド型人工膵臓、アガロースマイク
ロビーズ封入ラ島のマウス間同種移植への適用、人工臓
器、20(1),213(1991)。 文献…高木達也,岩田博夫,雨宮 治;マイクロカプ
セル化ラ島の異種移植への適用、第29回人工臓器学会
予稿集P87。 文献…特開昭62−215530号。
As a material for comprehensively immobilizing pancreatic islets in the hybrid type artificial pancreas, as shown in the following references, 2.5-5% by weight agarose gel or 10-30% by weight is used. Agarose degradation product gels have been proposed. Reference: Hiroo Iwata, Osamu Amamiya, Takehisa Matsuda, Ryosuke Hayashi, Hisaki Takano, Tetsuzo Akutsu; Hybrid artificial pancreas, artificial organ, 16 (3), 1263 (1987). Reference: Hiroo Iwata, Kazuo Kobayashi, Hiroshi Shimizu, Osamu Amamiya, Tetsuzo Akutsu; Application of hybrid artificial pancreas, islet with agarose microbeads to allograft between mice, artificial organ, 20 (1), 213 (1991). .. References: Tatsuya Takagi, Hiroo Iwata, Osamu Amamiya; Application of microencapsulated la islets to xenotransplantation, Proceedings of the 29th Society of Artificial Organs P87. Reference: JP-A-62-215530.

【0005】上記文献では、アガロース濃度が5重量
%のアガロースマイクロカプセルを用いてハイブリッド
型人工膵臓を作製し、マウス間の同種移植を行った場
合、長期間の生着が認められている。しかしながら、ハ
ムスター−マウス間の異種移植を行った場合には、7例
中2例において長期間血糖値が正常化したものの、残り
の5例については10日以内に血糖値が上昇し、糖尿病
状態に戻ることが確かめられている(文献)。従っ
て、アガロース濃度が5重量%のマイクロカプセルを用
いた場合には、再現性に優れ、かつ長期間に渡り人工膵
臓として機能するものを得ることはできなかった。ま
た、IgGのような液性抗体が通過した場合の免疫反応
等により拒絶されることがあった。
In the above-mentioned literature, long-term engraftment is recognized when a hybrid artificial pancreas is prepared using agarose microcapsules having an agarose concentration of 5% by weight and allogeneic transplantation between mice is performed. However, when hamster-mouse xenotransplantation was performed, the blood glucose level was normalized for a long period of time in 2 out of 7 cases, but the blood glucose level increased within 10 days in the remaining 5 cases, and the diabetic state. Has been confirmed to return to (Reference). Therefore, when microcapsules having an agarose concentration of 5% by weight were used, it was not possible to obtain a product having excellent reproducibility and functioning as an artificial pancreas for a long period of time. In addition, when a humoral antibody such as IgG passes through, it may be rejected due to an immune reaction or the like.

【0006】さらに、上記文献及び文献では、アガ
ロースを酸で加水分解したものが用いられており、該ア
ガロース酸分解物濃度が11〜20重量%であるハイブ
リッド型人工膵臓が作製されている。しかしながら、こ
のハイブリッド型人工膵臓について、ハムスター−マウ
ス間の異種移植を行った場合には、6例中2例では血糖
値が正常化した期間は29日であり、1例については5
4日であり、残りの3例については10日前後に過ぎな
かった。従って、アガロース酸分解物濃度が11〜20
重量%のハイブリッド型人工膵臓においても、やはり再
現性に優れ、かつ長期間に渡り人工膵臓として機能し得
るものを得ることはできなかった。また、免疫抑制剤を
併用することにより免疫反応が関与する拒絶反応を回避
し、ハムスター−マウス間の異種移植において長期間生
着を可能としている例も存在するが(文献)、この場
合には免疫抑制剤による毒性が問題になると考えられ
る。
Further, in the above-mentioned documents and documents, agarose hydrolyzed with an acid is used, and a hybrid artificial pancreas having a concentration of the agarose acid hydrolyzate of 11 to 20% by weight is produced. However, when hamster-mouse xenotransplantation was performed for this hybrid type artificial pancreas, the period in which the blood glucose level was normalized was 29 days in 2 cases out of 6, and 5 cases in 1 case.
It was 4 days, and the remaining 3 cases were only around 10 days. Therefore, the agarose acid decomposition product concentration is 11 to 20.
Even in the case of the hybrid type artificial pancreas of weight%, it was not possible to obtain one that is also excellent in reproducibility and can function as an artificial pancreas for a long period of time. In addition, there is also an example in which a rejection reaction involving an immune reaction is avoided by using an immunosuppressant together, and long-term engraftment is possible in hamster-mouse xenotransplantation (Reference). Toxicity due to immunosuppressants is considered to be a problem.

【0007】これまで行われている実験は、ハムスター
−マウス間のような比較的近縁の関係にある動物間の移
植である。すなわち、移植される膵ラ島に対してレシピ
エントが生まれながらにして有している液性抗体すなわ
ち自然抗体があまり問題にならない動物間の移植であ
る。これに対して、ハイブリッド型人工膵臓のヒトへの
適用を考えた場合、ブタやウシ等のヒトとは離れた種の
膵ラ島を用いることになるため、ヒトが有している自然
抗体が問題になると考えられる。さらに、ハイブリッド
型人工膵臓を移植した際に、移植された膵ラ島の抗原性
により、レシピエントの免疫系が腑活されることも考慮
しなければならない。従って、移植膵ラ島によって予め
免疫することにより移植膵ラ島に対する抗体が産生され
ている動物に対しても有効なハイブリッド型人工膵臓を
開発する必要がある。
The experiments that have been conducted so far are transplants between animals in a relatively close relationship such as between hamster and mouse. That is, it is a transplant between animals in which the humoral antibody that the recipient has by nature against the transplanted pancreatic islets, that is, the natural antibody, does not pose a problem. On the other hand, when considering the application of the hybrid artificial pancreas to humans, since pancreatic islets of a species apart from humans such as pigs and cows are used, natural antibodies possessed by humans are It will be a problem. Furthermore, it must be taken into consideration that when the hybrid artificial pancreas is transplanted, the immune system of the recipient is activated due to the antigenicity of the transplanted pancreatic islets. Therefore, it is necessary to develop a hybrid artificial pancreas that is effective even for an animal in which antibodies against the transplanted pancreatic islets have been produced by previously immunizing with the transplanted pancreatic islets.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
アガロースを用いたハイブリッド型人工膵臓の諸問題を
解消するものであり、自然抗体及び/または移植膵ラ島
に対する抗体を有する動物間の移植に用いた場合におい
ても免疫抑制剤を併用することなしに、長期間に渡り血
糖値を正常化することを可能とするハイブリッド型人工
膵臓を提供することにある。
The object of the present invention is to solve the problems of the hybrid type artificial pancreas using the agarose described above, and it is intended that animals having natural antibodies and / or antibodies against transplanted islets Another object of the present invention is to provide a hybrid artificial pancreas that can normalize blood glucose levels for a long period of time without using an immunosuppressant together even when used for transplantation.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、膵ラ島が、ア
ガロース濃度7〜30重量%のアガロースゲルに包括固
定化されていることを特徴とする、ハイブリッド型人工
膵臓である。本発明において、膵ラ島は、アガロースゲ
ルに包括固定化されるが、このアガロースは、通常、寒
天中に含まれるものである。本発明において用いられる
アガロースゲルでは、アガロース濃度すなわちアガロー
スのポリマー濃度が7重量%以上であることが必要であ
る。これは、アガロースゲルにおいて、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(分子量:
6,000)を透過させる必要があるため、並びに移植
の際に膵ラ島が液性抗体(IgG:分子量16000
0)と接触することを防止するために液性抗体が通過し
得ない膜で包括固定化する必要があるからである。
The present invention is a hybrid-type artificial pancreas characterized in that pancreatic islets are entrapped and immobilized on an agarose gel having an agarose concentration of 7 to 30% by weight. In the present invention, pancreatic islets are entrapped and immobilized on agarose gel, and this agarose is usually contained in agar. In the agarose gel used in the present invention, it is necessary that the agarose concentration, that is, the agarose polymer concentration is 7% by weight or more. This is because, in agarose gel, nutrients such as glucose and insulin secreted from pancreatic islets (molecular weight:
It is necessary to allow 6,000 to pass through, and pancreatic islets are humoral antibodies (IgG: molecular weight 16000) during transplantation.
This is because in order to prevent contact with 0), it is necessary to entrap and immobilize with a membrane through which the humoral antibody cannot pass.

【0010】なお、上記ポリマー濃度とは、アガロース
を溶解させるのに適当な溶媒(例えば、Eagle’s
MEM液、生理食塩水、リン酸緩衝生理食塩水等)に
対するアガロース含有割合(重量%)を示す。上記ポリ
マー濃度が7重量%未満では、液性抗体の侵入を阻止す
ることができず、他方、30重量%を超えると、アガロ
ースゲルの粘度が高くなり過ぎ、膵ラ島をアガロースゲ
ルに封入することが困難となる。上記膵ラ島としては、
人、牛、豚、ハムスターまたはマウス等から単離された
ものを適宜用いることができる。膵ラ島の単離は、例え
ば、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することにより行
われる。ハムスターからの膵ラ島の単離方法の一例を説
明する。
The above polymer concentration means a solvent suitable for dissolving agarose (for example, Eagle's).
The agarose content (% by weight) with respect to MEM solution, physiological saline, phosphate buffered saline, etc. is shown. If the polymer concentration is less than 7% by weight, invasion of humoral antibody cannot be prevented, while if it exceeds 30% by weight, the viscosity of the agarose gel becomes too high and the pancreatic islets are encapsulated in the agarose gel. Becomes difficult. As for the above pancreatic islets,
Those isolated from humans, cows, pigs, hamsters, mice and the like can be used as appropriate. Isolation of pancreatic islets is carried out, for example, by digesting the excised pancreas with collagenase for a certain period of time and then fractionating by specific gravity centrifugation. An example of a method for isolating pancreatic islets from a hamster will be described.

【0011】ハムスターをエーテルで麻酔し、開腹し、
膵臓を摘出する。摘出した膵臓をハサミで1mm程度の
長さに細切し、ハンクス液に浸漬し、数回洗浄する。次
に、8mg/mlの濃度となるようにコラゲナーゼをハ
ンクス液に溶解し、その10mlを、上記のようにして
洗浄されたハムスター6匹分の膵臓細片に加え、37℃
の水浴中で6〜8分間振とうし、消化する。この消化物
に、ハンクス液を加え、ピペッティングした後、120
0rpmで2分間遠心分離する。
The hamster was anesthetized with ether and the abdomen was opened,
Remove the pancreas. The excised pancreas is cut into small pieces with scissors to a length of about 1 mm, immersed in Hanks' solution, and washed several times. Next, collagenase was dissolved in Hank's solution to a concentration of 8 mg / ml, and 10 ml of the collagenase was added to the pieces of pancreas of 6 hamsters washed as described above, and the temperature was adjusted to 37 ° C.
Shake in water bath for 6-8 minutes to digest. After adding Hank's solution to the digest and pipetting, 120
Centrifuge for 2 minutes at 0 rpm.

【0012】遠心分離により得られた沈査を15mlの
遠沈管6本に分注し、ハンクス液を加え、ピペッティン
グし、再び1200rpmで2分間遠心する。得られた
沈査に、フィコール−コンレイ液(比重=1.095)
5mlを加え分散させる。この分散液上に、比重1.0
72及び1.048の2種のフィコール−コンレイ液を
重層する。次に、2000rpmで15分間遠心し、比
重1.072及び1.048の層の界面に集まった組織
片を回収する。回収した組織片を、ハンクス液で洗浄し
た後、5重量%の牛胎児血清を含むEagle’s M
EM培養液中に分散し、実体顕微鏡下で膵ラ島を分取す
る。このようにして、ハムスターの膵臓1個あたり約2
00個の膵ラ島を回収することができる。
The precipitate obtained by centrifugation is dispensed into six 15 ml centrifuge tubes, Hanks' solution is added, pipetting is carried out, and centrifugation is again carried out at 1200 rpm for 2 minutes. Ficoll-Conray solution (specific gravity = 1.095) was added to the obtained precipitate.
Add 5 ml to disperse. On this dispersion, a specific gravity of 1.0
Overlay two Ficoll-Conlay solutions of 72 and 1.048. Next, centrifugation is performed at 2000 rpm for 15 minutes, and the tissue pieces collected at the interface of the layers having specific gravities of 1.072 and 1.048 are collected. After washing the collected tissue pieces with Hanks' solution, Eagle's M containing 5% by weight of fetal bovine serum.
Disperse in EM culture medium and separate pancreatic islets under a stereoscopic microscope. In this way, about 2 per hamster pancreas
It is possible to collect 00 pancreatic islets.

【0013】本発明のハイブリッド型人工膵臓では、上
記のようにして回収した膵ラ島を、アガロースゲルによ
り包括固定化する。この包括固定化に際し、高濃度のア
ガロースゲルを用いた場合には、粘度が高くなり、膵ラ
島をマイクロカプセル化することが困難である。また、
例えマイクロカプセル化が可能であったとしても、大き
なビーズしかできず、包括固定化されない膵ラ島が多く
存在することになる。従って、従来の技術の項に示した
文献に記載されているように、従来は2.5〜5重量%
の濃度のアガロースゲルが用いられていた。これに対し
て、本発明では、上記のように7〜30重量%と、高濃
度のアガロースゲルに膵ラ島が包括固定化される。な
お、この場合マイクロカプセル化とは、膵ラ島1個ある
いは数個を球状に包括固定化することをいう。
In the hybrid type artificial pancreas of the present invention, the pancreatic islets collected as described above are entrapped and immobilized by agarose gel. When a high-concentration agarose gel is used for this comprehensive immobilization, the viscosity becomes high, and it is difficult to microencapsulate the islets of pancreatic islets. Also,
Even if microencapsulation is possible, only large beads will be formed, and there will be many pancreatic islets that are not entrapped and immobilized. Therefore, as described in the literature mentioned in the section of the prior art, it is conventionally 2.5 to 5% by weight.
An agarose gel of the following concentration was used. On the other hand, in the present invention, pancreatic islets are entrapped and immobilized in agarose gel having a high concentration of 7 to 30% by weight as described above. In addition, in this case, microencapsulation refers to immobilizing one or several pancreatic islets in a spherical shape.

【0014】上記包括固定化法の具体的な例としての下
記の第1〜第3の方法を説明する。まず、第1の方法で
は、Eagle’s MEM培養液にアガロースを添加
し、加熱溶融し、得られた溶液を温度40℃近辺まで冷
却する。この溶液3mlに対し、回収した膵ラ島100
0〜3000個程度を分散する。得られた分散液に、水
と混合しない疎水性の液体(流動パラフィンまたはシリ
コンオイル等)であって40℃近辺の温度に加温された
ものをアガロース溶液に対して約5〜10倍量(容量)
加えて十分に攪拌し、アガロース溶液を懸濁させる。
The following first to third methods will be described as specific examples of the entrapping immobilization method. First, in the first method, agarose is added to Eagle's MEM culture solution, heated and melted, and the obtained solution is cooled to a temperature around 40 ° C. 100 ml of recovered pancreatic islets for 3 ml of this solution
Disperse about 0 to 3000 pieces. A hydrophobic liquid (liquid paraffin or silicone oil, etc.) that is immiscible with water and heated to a temperature around 40 ° C. is added to the resulting dispersion in an amount of about 5 to 10 times the amount of the agarose solution ( capacity)
In addition, the mixture is sufficiently stirred to suspend the agarose solution.

【0015】次に、得られた懸濁液を冷却することによ
り、上記アガロース溶液をゲル化させる。この場合、凝
集を防止するために、攪拌しつつ冷却することが必要で
ある。しかる後、疎水性の液体を除去するために、ハン
クス液を上記懸濁液に加え、遠心分離し、下層に沈んだ
アガロースゲルのマイクロカプセルを回収する。上記の
ようにして、粒径数10μm〜数mm程度のハイブリッ
ド型人工膵臓を得ることができる。
Next, the above-obtained agarose solution is gelated by cooling the obtained suspension. In this case, in order to prevent aggregation, it is necessary to cool with stirring. Thereafter, in order to remove the hydrophobic liquid, Hank's solution is added to the above suspension and centrifuged to collect the agarose gel microcapsules that have sunk in the lower layer. As described above, a hybrid artificial pancreas having a particle size of several tens of μm to several mm can be obtained.

【0016】また、第2の方法では、膵ラ島を分散した
アガロース含有Eagle’s MEM培養液を、ノズ
ルから水と混合しない疎水性の液体(流動パラフィンま
たはシリコンオイル等)であって4℃付近に冷却された
ものの中に滴下し、マイクロカプセルを作製してもよ
い。上記のような膵ラ島が包括固定されたマイクロカプ
セルの作製方法は、アガロース濃度が1〜15重量%の
範囲のアガロースゲルを用いて行うことができる。
In the second method, the agarose-containing Eagle's MEM culture solution in which pancreatic islets are dispersed is a hydrophobic liquid (liquid paraffin or silicone oil, etc.) which is not mixed with water from a nozzle and is 4 ° C. The microcapsules may be prepared by dropping into a cooled product in the vicinity. The method for producing microcapsules in which pancreatic islets are entrapped and fixed as described above can be performed using an agarose gel having an agarose concentration in the range of 1 to 15% by weight.

【0017】第3の方法では、上記アガロースは円柱状
に成形される。具体的には、溶媒にアガロースを添加し
て加熱溶融した後、温度を40℃近辺まで冷却したアガ
ロース含有Eagle’s MEM培養液に、回収した
膵ラ島を分散させる。次に、得られた分散液に例えばポ
リ塩化ビニルからなる中空チューブの一端を浸漬し、他
端に注射筒等を挿入して吸引することにより、該チュー
ブ内に分散液を充填し、冷却することによりゲル化させ
る。次に、上記チューブから押し出すことにより、円柱
状のハイブリッド型人工膵臓を作製することができる。
このような円柱型のハイブリッド型人工膵臓において
も、上記アガロース濃度が1〜30重量%の範囲で膵ラ
島の包括固定化が確実に行われ得る。
In the third method, the agarose is formed into a cylindrical shape. Specifically, after adding agarose to the solvent and heating and melting, the recovered pancreatic islets are dispersed in the agarose-containing Eagle's MEM culture solution cooled to a temperature of around 40 ° C. Next, one end of a hollow tube made of polyvinyl chloride, for example, is dipped in the obtained dispersion liquid, and the other end is inserted with a syringe or the like and suctioned, thereby filling the dispersion liquid in the tube and cooling. To gel. Next, by extruding from the tube, a columnar hybrid-type artificial pancreas can be produced.
Even in such a columnar hybrid artificial pancreas, entrapping immobilization of pancreatic islets can be reliably performed when the agarose concentration is in the range of 1 to 30% by weight.

【0018】なお、本願発明者らは、高濃度のアガロー
スゲルに膵ラ島を包括固定化する方法につき、さらに検
討した結果、水溶性の多糖類を用いれば、溶液粘度を低
下させることができるため、膵ラ島を高濃度のアガロー
スゲルにより、より確実に包括固定化し得ることを見出
した。例えば、上記第1,第2の方法において、アガロ
ースに加えて水溶性多糖類をEagle’s MEM培
養液に添加することにより、溶液粘度を低下させること
ができる。なお、この多糖類は、後の工程で上記疎水性
液体と共に除去すればよい。
The inventors of the present invention have further investigated the method of entrapping immobilization of pancreatic islets in a high-concentration agarose gel. As a result, the use of a water-soluble polysaccharide can reduce the solution viscosity. Therefore, it was found that pancreatic islets can be more comprehensively immobilized by a high-concentration agarose gel. For example, in the first and second methods, the solution viscosity can be reduced by adding a water-soluble polysaccharide to Eagle's MEM culture solution in addition to agarose. The polysaccharide may be removed together with the hydrophobic liquid in a later step.

【0019】なお、上記包括固定化法に用いられる水溶
性の多糖類としては、アミロース、プルラン、デキスト
ラン、デキストリン等が好ましく用いられる。また、こ
の多糖類の添加量は、アガロース100重量部に対し、
2〜50重量部が好ましい。2重量部未満では、粘度を
低下させる効果が十分ではなく、他方、50重量部を超
えるとゲルが形成されなくなるからである。作製したハ
イブリッド型人工膵臓は、例えば5重量%の牛胎児血清
含有Eagle’s MEM培養液中に分散し、37℃
の温度下において5%炭酸ガス下で培養され、移植の際
にはEagle’s MEM培養液やハンクス液等で洗
浄し、血清を除去した後に用いる。培養期間は、1日前
後でもよく、あるいは抗原性を低下させるために長期間
培養してもよく、さらに24℃のような低温下において
培養してもよい。
As the water-soluble polysaccharide used for the entrapping immobilization method, amylose, pullulan, dextran, dextrin and the like are preferably used. Also, the amount of this polysaccharide added is 100 parts by weight of agarose,
2 to 50 parts by weight is preferable. This is because if it is less than 2 parts by weight, the effect of lowering the viscosity is not sufficient, and if it exceeds 50 parts by weight, no gel is formed. The prepared hybrid artificial pancreas is dispersed in, for example, 5% by weight of fetal calf serum-containing Eagle's MEM culture solution at 37 ° C.
The cells are cultivated under 5% carbon dioxide gas at the temperature of 1, and at the time of transplantation, they are washed with Eagle's MEM culture solution or Hank's solution to remove serum, and then used. The culturing period may be about one day, or long-term culturing may be performed to reduce the antigenicity, and further culturing may be performed at a low temperature such as 24 ° C.

【0020】[0020]

【作用】アガロースゲルで膵ラ島を包括固定する際、ア
ガロース濃度が7重量%以下ではアガロースゲルにおけ
る液性抗体を阻止する能力が不十分であり、異種移植を
行った場合、液性抗体が関与する細胞障害から膵ラ島を
保護することが難しい。本発明では、上記アガロースの
ポリマー濃度が7重量%以上のアガロースゲルにより膵
ラ島が包括固定されているため、液性抗体の侵入が確実
に阻止され得る。
[Function] When entrapping pancreatic islets with agarose gel in a comprehensive manner, if the agarose concentration is 7% by weight or less, the ability of the agarose gel to block humoral antibodies is insufficient. It is difficult to protect the islets of the pancreas from the cellular damage involved. In the present invention, since the pancreatic islets are entrapped and fixed by the agarose gel having the agarose polymer concentration of 7% by weight or more, invasion of humoral antibody can be reliably prevented.

【0021】[0021]

【発明の効果】よって、本発明によれば、膵ラ島がアガ
ロース濃度7〜30重量%のアガロースゲルにより包括
固定されているため、液性抗体が関与する細胞障害から
膵ラ島を保護することができる。従って、自然抗体及び
/または移植膵ラ島に対する抗体を有する動物間の移植
においても、免疫抑制剤を併用することなく、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
できる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, therefore, the pancreatic islets are comprehensively fixed by agarose gel having an agarose concentration of 7 to 30% by weight, so that the pancreatic islets are protected from cell damage involving humoral antibodies. be able to. Therefore, it is possible to provide a hybrid artificial pancreas capable of engraftment for a long period of time without using an immunosuppressant in transplantation between animals having a natural antibody and / or an antibody against the transplanted pancreatic islets.

【0022】[0022]

【実施例】実施例1 アガロースLGT(ナカライテスク社製)225mg
を、Eagle’s MEM培養液3.0mlに加え
て、溶媒に対するポリマー濃度を7.5重量%とし、オ
ートクレーブで120℃及び20分間の加熱滅菌すると
同時に、アガロースを溶解させ、しかる後、得られた溶
液を40℃に保った。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2000
個をEagle’s MEM培養液0.1mlに分散し
たものを加え、攪拌した後、さらに40℃に加温された
流動パラフィン約20mlを加えて攪拌し、アガロース
を分散させた。
Example 1 Agarose LGT (manufactured by Nacalai Tesque, Inc.) 225 mg
Was added to 3.0 ml of Eagle's MEM culture solution to adjust the polymer concentration to the solvent to 7.5% by weight, and sterilized by heat in an autoclave at 120 ° C. for 20 minutes, and at the same time, agarose was dissolved. The solution was kept at 40 ° C. Approximately 2000 pancreatic islets isolated from the pancreas of a hamster by the collagenase treatment method were added to this solution.
A dispersion of 0.1 ml of Eagle's MEM culture solution was added and stirred, and then about 20 ml of liquid paraffin heated to 40 ° C. was further added and stirred to disperse agarose.

【0023】上記のようにして得たアガロース分散液
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で10分遠心し
た。遠心により沈澱されたマイクロカプセルを回収し、
5重量%の牛胎児血清を含むEagle’s MEM培
養液中に分散し、37℃及び5%炭酸ガス下で3日間培
養した。培養後、実体顕微鏡を用い、膵ラ島が包括固定
されたマイクロカプセルのみを回収し、実施例1のハイ
ブリッド型人工膵臓を製造した。
The agarose dispersion obtained as described above was ice-cooled with stirring to gel the agarose, about 30 ml of Hank's solution was added, and the mixture was centrifuged at 2000 rpm for 10 minutes. Collect the precipitated microcapsules by centrifugation,
The cells were dispersed in Eagle's MEM culture medium containing 5% by weight of fetal bovine serum and cultured at 37 ° C. and 5% carbon dioxide gas for 3 days. After culturing, using a stereoscopic microscope, only the microcapsules in which pancreatic islets were entrapped and fixed were collected to produce the hybrid artificial pancreas of Example 1.

【0024】実施例2 アガロースLGT(ナカライテスク社製)300mg
を、Eagle’s MEM培養液3.0mlに加えて
溶媒に対するポリマー濃度を10重量%としたこと以外
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 2 300 mg of agarose LGT (manufactured by Nacalai Tesque)
Was added to 3.0 ml of Eagle's MEM culture solution to adjust the polymer concentration to the solvent to 10% by weight, and a hybrid artificial pancreas of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1.

【0025】実施例3 アガロースLGT(ナカライテスク社製)600mg
を、Eagle’s MEM培養液3.0mlに加えて
溶媒に対するポリマー濃度を20重量%とし、この溶液
をオートクレーブで120℃及び20分間の加熱滅菌を
行うと同時にアガロースを溶解させ、しかる後得られた
溶液を40℃に保った。上記溶液約1mlを40℃付近
に保温したシャーレ上に滴下し、これにハムスターの膵
臓からコラゲナーゼ処理法により単離した膵ラ島150
0個をEagle’s MEM培養液約0.05mlに
分散したものを加え、攪拌した後、ポリ塩化ビニルより
なる中空チューブ(内径:1mm)の中に注射筒を用い
て吸引して充填し、室温に放置することによりゲル化さ
せた。しかる後、チューブから押し出し、円柱状のゲル
を取り出した。この円柱状のゲルを、5重量%の牛胎児
血清を含むEagle’s MEM培養液中に分散し、
37℃及び5%炭酸ガス下において3日間培養した。培
養後、実体顕微鏡下において、膵ラ島が包括固定されて
いない部分を切除し、実施例3のハイブリッド型人工膵
臓を製造した。
Example 3 600 mg of agarose LGT (manufactured by Nacalai Tesque)
Was added to 3.0 ml of Eagle's MEM culture solution to a polymer concentration of 20% by weight with respect to the solvent, and this solution was sterilized by heating in an autoclave at 120 ° C. for 20 minutes and at the same time dissolved agarose, and then obtained. The solution was kept at 40 ° C. About 1 ml of the above solution was dropped onto a petri dish kept at about 40 ° C., and 150 pancreatic islets isolated from the pancreas of a hamster by the collagenase treatment method were added thereto.
Add 0 pieces dispersed in about 0.05 ml of Eagle's MEM culture solution, stir, and then fill by suction using a syringe into a hollow tube (internal diameter: 1 mm) made of polyvinyl chloride, The gel was formed by leaving it at room temperature. Then, it was extruded from the tube and the columnar gel was taken out. This cylindrical gel was dispersed in Eagle's MEM culture medium containing 5% by weight of fetal bovine serum,
The cells were cultured at 37 ° C and 5% carbon dioxide gas for 3 days. After the culture, under a stereoscopic microscope, the part where the pancreatic islets were not entrapped and fixed was excised to produce the hybrid artificial pancreas of Example 3.

【0026】実施例4 アガロースLGT(ナカライテスク社製)360mg及
びプルラン(和光純薬社製、平均分子量50,000〜
100,000)50mgを、Eagle’sMEM培
養液3.0mlに加えて溶媒に対するポリマー濃度を1
2重量%としたことを除いては、実施例1と同様にし
て、実施例4のハイブリッド型人工膵臓を製造した。
Example 4 360 mg of agarose LGT (manufactured by Nacalai Tesque) and pullulan (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average molecular weight 50,000-)
100,000) 50 mg was added to 3.0 ml of Eagle's MEM culture solution to give a polymer concentration of 1 to the solvent.
A hybrid artificial pancreas of Example 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that the content was 2% by weight.

【0027】実施例5 プルランに代えてデキストラン(ナカライテスク社製、
平均分子量50,000〜70,000)100mgを
使用したこと以外は、実施例4と同様にして、実施例5
のハイブリッド型人工膵臓を製造した。
Example 5 Instead of pullulan, dextran (manufactured by Nacalai Tesque,
Example 5 was carried out in the same manner as in Example 4 except that 100 mg of the average molecular weight of 50,000 to 70,000 was used.
The hybrid type artificial pancreas of

【0028】比較例1 アガロースLGT(ナカライテスク社製)150mg
を、Eagle’s MEM培養液3.0mlに加えて
溶媒に対するポリマー濃度を5重量%としたことを除い
ては、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。比較例2 プルランを加えずに、さらにポリマー濃度を5重量%と
したこと以外は、実施例4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。
Comparative Example 1 Agarose LGT (Nakarai Tesque) 150 mg
Was added to 3.0 ml of Eagle's MEM culture solution to give a polymer concentration of 5% by weight with respect to the solvent, and a hybrid artificial pancreas of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1. Comparative Example 2 A hybrid artificial pancreas of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 4 except that the polymer concentration was further changed to 5% by weight without adding pullulan.

【0029】比較例3 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3として用意した。上記のようにし
て得た実施例1〜5及び比較例1〜3について、それぞ
れ、下記の移植試験に用いることによりその性能を評価
した。
Comparative Example 3 Instead of the hybrid artificial pancreas, a pancreatic islet itself of a hamster was prepared as Comparative Example 3. The performance of each of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 obtained as described above was evaluated by using them in the following transplantation test.

【0030】移植試験 マウスの腹腔内に250mg/kgのストレプトゾトシ
ンを投与して該マウスを糖尿病にした。週に1〜3回鎖
骨下静脈によりヘパリン採血し、非絶食時のプラズマ中
のグルコース濃度を測定した。プラズマ中のグルコース
濃度が2回連続400mg/dl以上の糖尿病マウスを
移植試験に用いた。この糖尿病マウスの腹腔内に、封入
していないハムスターの膵ラ島1000個を移植して感
作した。この感作した糖尿病マウスを、自然抗体が問題
になる動物モデルとして使用した。感作後14日目にハ
イブリッド型人工膵臓約1500個を腹腔内に再移植し
た。週に1〜2回採血し、非絶食時のプラズマ中グルコ
ース濃度が2回連続して250mg/dlを超えたマウ
スを糖尿病に戻ったとし、その最初の日までを血糖値正
常化日数として表1に示した。
Transplantation Test 250 mg / kg of streptozotocin was intraperitoneally administered to the mice to make them diabetic. Heparin blood was collected from the subclavian vein 1 to 3 times a week, and the glucose concentration in plasma during non-fasting was measured. Diabetic mice whose plasma glucose concentration was 400 mg / dl or more twice consecutively were used for transplantation test. Sensitization was carried out by transplanting 1000 non-encapsulated hamster pancreatic islets into the abdominal cavity of the diabetic mouse. This sensitized diabetic mouse was used as an animal model in which natural antibodies were a problem. On the 14th day after the sensitization, about 1500 hybrid artificial pancreas were re-implanted into the abdominal cavity. Blood was collected once or twice a week, and it was assumed that mice whose plasma glucose concentration during non-fasting exceeded 250 mg / dl for two consecutive times returned to diabetes, and the blood glucose level was normalized until the first day. Shown in 1.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】表1から明らかなように、感作した糖尿病
マウスに比較例3のようにハムスターの膵ラ島をそのま
ま移植した場合には、血糖値は正常値に至らなかった。
また、比較例1,2では、血糖値正常化期間は32日と
延長するものの、その効果は未だ不十分であることがわ
かる。これに対して、実施例1〜5のハイブリッド型人
工膵臓では、血糖値正常化期間が100日以上とはるか
に延長され得ることがわかる。
As is clear from Table 1, when the hamster pancreatic islets were directly transplanted to sensitized diabetic mice as in Comparative Example 3, the blood glucose level did not reach the normal level.
Further, in Comparative Examples 1 and 2, although the blood glucose level normalization period is extended to 32 days, it is understood that the effect is still insufficient. On the other hand, in the hybrid type artificial pancreas of Examples 1-5, it turns out that the blood glucose level normalization period can be extended to 100 days or more by far.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 膵ランゲルハンス島が、アガロース濃度
が7〜30重量%のアガロースゲルに包括固定されてい
ることを特徴とする、ハイブリッド型人工膵臓。
1. A hybrid artificial pancreas characterized in that pancreatic islets of Langerhans are entrapped and immobilized in an agarose gel having an agarose concentration of 7 to 30% by weight.
JP4147381A 1992-06-08 1992-06-08 Hybrid-type artificial pancreas Pending JPH05337176A (en)

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