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JPS6244919B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6244919B2
JPS6244919B2 JP60184995A JP18499585A JPS6244919B2 JP S6244919 B2 JPS6244919 B2 JP S6244919B2 JP 60184995 A JP60184995 A JP 60184995A JP 18499585 A JP18499585 A JP 18499585A JP S6244919 B2 JPS6244919 B2 JP S6244919B2
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JP
Japan
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cells
culture medium
capsule
membrane
cell
Prior art date
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Expired
Application number
JP60184995A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS6188893A (en
Inventor
Rimu Furankurin
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.)
Abbott Biotech Inc
Original Assignee
Damon Biotech Inc
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 Damon Biotech Inc filed Critical Damon Biotech Inc
Publication of JPS6188893A publication Critical patent/JPS6188893A/en
Publication of JPS6244919B2 publication Critical patent/JPS6244919B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、細胞により産生されるタイプの生物
質を製造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing biological substances of the type produced by cells.

細胞生物学の発達によつて、種々の高等生物の
細胞が、病気の治療ないし診断において有意な潜
在的若しくは明白な有用性を示す物質を少量産生
することがわかつている。かかる物質の例は文献
に多く記されており、それには、ホルモン、イン
ターフエロンおよびリンホカインの如き種々の生
物学的応答改変剤並びに、診断テストが用いられ
る抗体の如き他物質が含まれる。また、抗生物質
を大量生産するのに、微生物系統の細胞培養が長
い間用いられてきた。
Advances in cell biology have shown that cells of various higher organisms produce small amounts of substances that have significant potential or apparent utility in the treatment or diagnosis of disease. Examples of such substances are well documented in the literature and include various biological response modifiers such as hormones, interferons and lymphokines, as well as other substances such as antibodies for which diagnostic tests are used. Additionally, cell cultures of microbial strains have long been used to mass produce antibiotics.

特に、高等動物からの細胞培養においては、バ
クテリアその他による汚染の危険が常に存在す
る。また、ほとんどの場合、細胞の培養によつて
産生される興味深い物質の量は非常に少く、しか
もそれは、血清たん白質および他物質の複雑な混
合物を含む培養基に集まる。これは、興味深い物
質の単離ないし精製を困難なものとする。
Particularly in cell cultures from higher animals, there is always a risk of contamination with bacteria and other contaminants. Also, in most cases, the amount of interesting substances produced by culturing cells is very small, and it collects in the culture medium, which contains a complex mixture of serum proteins and other substances. This makes isolation or purification of interesting substances difficult.

概記するに、本発明は、生きている細胞によつ
て産生される物質の製造系および製造方法を提供
する。本発明の実施によつて、培養する細胞のた
めの保護環境がもたらされ且つ混入異質成分をほ
とんど含まない培養基に興味ある物質を集める手
段が提供されるという二つの個有な利点が達成さ
れる。本発明は、興味ある物質を、より高分子量
の血清たん白質その他、産生性細胞の継続的生存
能力および代謝を保持するのに通常必要とされる
類似物から分離するのに使用されうる。別法とし
て、本発明は、比較的少量の低分子量栄養又は細
胞代謝生成物を含む培養基に興味ある物質を集め
るのに使用されうる。
Generally speaking, the present invention provides systems and methods for producing substances produced by living cells. By practicing the present invention, two unique advantages have been achieved: providing a protective environment for the cells being cultured and providing a means of collecting the material of interest in a culture medium that is largely free of contaminating foreign components. Ru. The present invention can be used to separate substances of interest from higher molecular weight serum proteins and other analogs normally required to maintain continued viability and metabolism of producing cells. Alternatively, the present invention can be used to collect substances of interest into a culture medium containing relatively small amounts of low molecular weight nutrients or cellular metabolic products.

本方法は、細胞の標準的代謝作用ないし継続的
生存能力に必要な栄養、イオンおよび他の比較的
低分子量の材料を透過しうる膜の中に細胞を封
入、カプセル化する工程を含む。この膜は、細胞
が分泌した興味ある物質を透過してもよく透過し
なくてもよいが、いずれにせよ、分子量が一般
に、約2.0×105ダルトンよりも小なな或る選定レ
ベルにある分子の通り抜けないし貫通を許容する
のに十分な透過性上限を有する。このようにして
産生されたカプセルを次いで、慣用の水性培養基
に懸濁させて、該カプセル内の細胞を通常のイン
ビトロ代謝作用を行わせる。細胞によつて分泌さ
れた、分子量が膜の透過性上限よりも小さな物質
は膜を通り抜けて培養基中に集まる。有利なこと
に、高等動物からの多種の細胞培養物の生存能力
ないし保健に必要なしかも典型的にはそれ自体消
費されない血清たん白質の如き高分子量物質をマ
イクロカプセルに入れ、そこに閉じ込めて該物質
が培養基中に拡散しないようにすることができ
る。細胞培養物が代謝の際消費する物質が、カプ
セル膜を通つて拡散しうるのに十分低い分子量を
有するとき、それは培養基を出て膜を貫通する。
また、膜の通り抜けを許容するのに十分小さな分
子寸法を有する、細胞の代謝生成物は、カプセル
外部の培養基中へと拡散する。興味ある物質が、
透過性上限よりも小さな分子量を有する場合、そ
れはカプセル外培養基中に拡散し、その培養基中
で比較的容易に収得されうる。なぜなら、従来法
のカプセル化しない細胞培養物に存在する汚染性
高分子量材料がないからである。興味ある物質が
膜の透過性上限よりも大きな分子量を有すると
き、それはカプセル内に蓄積するので、後刻、そ
の回収に備えてカプセルを培養基から分離し、破
壊することができる。
The method involves enclosing or encapsulating cells in a membrane that is permeable to nutrients, ions, and other relatively low molecular weight materials necessary for normal metabolic functions or continued viability of the cells. This membrane may or may not be permeable to the substance of interest secreted by the cell, but in any case the molecular weight is generally at some selected level of less than about 2.0 x 10 5 Daltons. It has a permeability upper limit sufficient to allow passage of molecules. The capsules thus produced are then suspended in a conventional aqueous culture medium and the cells within the capsules are allowed to undergo normal in vitro metabolic processes. Substances secreted by cells with molecular weights smaller than the permeability limit of the membrane pass through the membrane and collect in the culture medium. Advantageously, high molecular weight substances, such as serum proteins, which are not necessary for the viability or health of various cell cultures from higher animals and are not typically consumed as such, are microencapsulated and confined therein. It is possible to prevent substances from diffusing into the culture medium. When a substance that the cell culture consumes during metabolism has a molecular weight low enough to be able to diffuse through the capsule membrane, it leaves the culture medium and penetrates the membrane.
Also, the metabolic products of the cell, which have molecular dimensions small enough to allow passage through the membrane, diffuse into the culture medium outside the capsule. An interesting substance is
If it has a molecular weight below the permeability limit, it will diffuse into the extracapsular culture medium and can be harvested relatively easily in that culture medium. This is because there are no contaminating high molecular weight materials present in conventional non-encapsulated cell cultures. When the substance of interest has a molecular weight greater than the permeability limit of the membrane, it accumulates within the capsule so that it can be separated from the culture medium and destroyed in preparation for its recovery at a later time.

本発明は、カプセル膜内に封入することのでき
る細胞の種類に関して本質上制約がない。特に、
企図されることは、微生物や、高等動物全ての組
織からの細胞の培養物が使用されうることであ
る。融合細胞、例えばハイブリドーマ細胞又は、
例として最近の組換えDNA技法により製せられ
る遺伝学的改変細胞も同じく容易にカプセル化す
ることができる。要するに、懸案のタイプの細胞
をインビトロ維持することのできる培養基があれ
ば、その細胞は、ここに開示する方法に従つて用
いられうる。本発明の方法および本発明の系に従
つて製造することのできる物質の種類は、インシ
ユリン、グルコーゲン、プロラクチン、ソマトス
タチン、チロキシン、ステロイドホルモン、脳下
垂体ホルモン、インターフエロン、卵胞刺激ホル
モン(FSH)、PTHおよびモノクローナル抗体で
ある。が、本発明はこれに限定されない。
The present invention is essentially unrestricted as to the types of cells that can be encapsulated within the capsule membrane. especially,
It is contemplated that cultures of cells from microorganisms and tissues of all higher animals may be used. fused cells, such as hybridoma cells, or
Genetically modified cells produced by, for example, modern recombinant DNA techniques can also be easily encapsulated. In short, if a culture medium is available that can maintain cells of the type of concern in vitro, those cells can be used according to the methods disclosed herein. The types of substances that can be produced according to the method and system of the invention include insulin, glucogen, prolactin, somatostatin, thyroxine, steroid hormones, pituitary hormones, interferon, follicle-stimulating hormone (FSH), PTH and monoclonal antibodies. However, the present invention is not limited thereto.

本発明の方法に使用する系は、生存性細胞をカ
プセル封入しこれを水性培養基に懸濁させたもの
よりなる。カプセル化した細胞は、該細胞の継続
的生存能力ないし代謝に必要な栄養の貫通を許容
するのに十分な約1.5×105ダルトン未満の透過性
上限によつて特徴づけられる膜を有する。この膜
は、細胞の代謝を維持するのに必要なしかも、膜
の透過性上限よりも大きい寸法範囲にある成分全
てを含む培養基に配分された生存性細胞を封入す
る。培養基は、膜の透過性上限よりも小さな分子
量を有する、細胞の生存能力を維持するのに必要
な成分を含む。
The system used in the method of the invention consists of encapsulated viable cells suspended in an aqueous culture medium. The encapsulated cells have membranes characterized by an upper permeability limit of less than about 1.5 x 10 5 Daltons sufficient to permit passage of nutrients necessary for continued viability or metabolism of the cells. The membrane encapsulates viable cells distributed in a culture medium containing all components necessary to maintain cell metabolism but in a size range greater than the permeability limit of the membrane. The culture medium contains components necessary to maintain cell viability that have a molecular weight less than the upper permeability limit of the membrane.

従つて、本発明の一つの目的は、細胞によつて
産生されるタイプの生物質を製造する系および方
法を提供することである。本発明の目的は、かか
る系にして、産生性細胞を健康的な保護小環境に
入れこれを、該細胞の代謝生成物と、細胞の生存
能力ないし保全に必要な高分子量物質とを分ける
のに役立つ半透膜によつて閉じ込めた系を提供す
ることである。本発明の他の目的は、細胞培養物
から生物学上活性な物質を製造するための改良方
法を提供することである。本発明の更に他の目的
は、抗体ホルモン、インターフエロン、リンホカ
インの如き生物学的応答改変剤を血清不含培養基
中で製造することである。
Accordingly, one object of the present invention is to provide systems and methods for producing biological substances of the type produced by cells. It is an object of the present invention to provide such a system to place productive cells in a healthy protective microenvironment and to separate the metabolic products of the cells from the high molecular weight substances necessary for cell viability or maintenance. The objective is to provide a system confined by a semi-permeable membrane that is useful for Another object of the invention is to provide an improved method for producing biologically active substances from cell cultures. Yet another object of the invention is to produce biological response modifiers such as antibody hormones, interferons, lymphokines in serum-free culture media.

如上および他の目的並びに本発明の特徴は以下
の記載と添付図面より明らかとなろう。
These and other objects and features of the invention will become apparent from the following description and the accompanying drawings.

本発明の広い概念は、細胞培養基による完全
な、細胞のための小環境を、半透膜によつて外部
の水性培養基から分離するように個々の細胞若し
くは細胞群周囲に半透膜を介在させることであ
る。哺乳類からの細胞は代表的には、その継続的
な生存能力ないし健康を維持するために血清たん
白質の存在を必要とし、その一部分は約65000〜
150000ダルトンよりも大きな分子量を有する。従
来法のカプセル化しない細胞培養においては、細
胞から分泌された興味ある物質を培養基中に分散
させ、これを高分子量成分、低分子量成分の両者
と混合せしめる。典型的には、細胞産生物の量は
かなり少いため、興味ある物質の単離精製は困難
な仕事となる。更に、哺乳類細胞の培養は、バク
テリア等による汚染に対してまぎれもなく敏感で
ある。そのため、無菌状態を保持する種々の技法
を用いて培養を行わねばならず、また往々培養基
中に抗体を含ませねばならない。
The broad concept of the invention is to interpose a semipermeable membrane around individual cells or groups of cells so that a small environment for the cells, complete with cell culture medium, is separated by the semipermeable membrane from the external aqueous culture medium. That's true. Cells from mammals typically require the presence of serum proteins to maintain their continued viability or health, some of which are about 65,000 to
It has a molecular weight greater than 150,000 Daltons. In conventional non-encapsulated cell culture, the substance of interest secreted by the cells is dispersed in the culture medium and mixed with both high and low molecular weight components. Typically, the quantities of cellular products are quite small, making isolation and purification of the substance of interest a difficult task. Furthermore, mammalian cell cultures are definitely sensitive to contamination by bacteria and the like. Therefore, culturing must be carried out using various techniques to maintain sterile conditions, and antibodies must often be included in the culture medium.

本発明のプラクテイスに従えば、上記問題は、
一般に200000ダルトンよりも大きくない選択され
た透過性範囲を有する半透膜の中に培養細胞をカ
プセル化することによつて軽減される。すなわ
ち、半透膜は、最大分子量が透過性上限と同じか
又はそれより小さな物質をして該膜を貫通させる
多孔質のものである。而して、透過性上限よりも
大きな分子量の物質は膜を通り抜けることができ
ない。このことから、継続的生存能力、代謝作
用、更には有糸分裂に必要な成分全てを含有する
培養基と一緒に細胞をカプセル化することがで
き、次いでこのようにカプセル化された細胞を、
該細胞により消費される低分子量物質を含む(し
かし所要の高分子量物質を含む必要のない)培養
基中に懸濁させることができる。
According to the practices of the present invention, the above problem can be solved by
This is generally alleviated by encapsulating the cultured cells in a semipermeable membrane with a selected permeability range not greater than 200,000 Daltons. That is, a semipermeable membrane is a porous membrane that allows a substance whose maximum molecular weight is the same as or smaller than the permeability upper limit to pass through the membrane. Thus, substances with a molecular weight greater than the upper permeability limit cannot pass through the membrane. From this, cells can be encapsulated together with a culture medium containing all the components necessary for continued viability, metabolic activity and even mitosis, and the cells thus encapsulated can then be
It can be suspended in a culture medium that contains low molecular weight substances (but need not contain the required high molecular weight substances) to be consumed by the cells.

典型的には、高等生物からの細胞は、高分子量
の血清たん白質を摂取せず、継続的な標準生物学
的応答のために近似したものを要求する。細胞に
より摂取され或は代謝作用の行われる塩、アミノ
酸、その他低分子量の要素は膜を自由に通り抜
け、また必要に応じカプセル外培養基を単に変え
ることで補給されうる。膜の透過性上限よりも小
さな分子量を有する、細胞の代謝作用による分泌
物はカプセル外培養基中に蓄積する。この培養基
には高分子量の物質がないため、興味ある代謝物
の収得ないし単離は簡素化される。また、透過性
上限よりも大きな分子量を有する興味ある生成物
の収得も、該生成物がカプセル内部に在つてカプ
セル外容積中に分散していないことで促進され
る。
Typically, cells from higher organisms do not take up high molecular weight serum proteins and require something similar for continued standard biological responses. Salts, amino acids, and other low molecular weight elements that are taken up or metabolized by the cells pass freely through the membrane and can be replenished as needed by simply changing the extracapsular culture medium. Cell metabolic secretions with molecular weights below the permeability limit of the membrane accumulate in the extracapsular culture medium. The absence of high molecular weight substances in this culture medium simplifies the collection or isolation of metabolites of interest. Obtaining products of interest with molecular weights greater than the permeability limit is also facilitated by the product being inside the capsule and not dispersed in the extracapsular volume.

低分子量の細胞産生物に適用したときの本発明
概念を添付図面に概略例示する。第1図に示す如
く、細胞10は、孔16を有するカプセル膜12
内に配置されている。高分子量の要素18も膜1
2内部に封入され、その中に在つて培養基14内
を自由に循環する。細胞に必要な成分20や、興
味ある物質22′を含む代謝生成物22は、カプ
セル内培養基、カプセル外培養基いずれにおいて
も自由に循環し、また孔16を通つて膜を横切
る。周期的(ないし連続的)基準での作業が必要
とされるとき、カプセル外培養基はその成分全て
と一緒に、カプセルそのものから吸収等によつて
分離され、新たな培養基に置き換えられる。集め
られた培養基には、高分子量の成分18が事実上
なく、かくして収得、単離の手順が簡素化され
る。しかも、細胞10は、常時カプセル内部の小
環境内に在つて保護されたまゝである。
The inventive concept as applied to low molecular weight cellular products is schematically illustrated in the accompanying drawings. As shown in FIG.
located within. High molecular weight element 18 also membrane 1
2 and freely circulates within the culture medium 14. Metabolic products 22, including cellular components 20 and substances of interest 22', circulate freely in both the intracapsular and extracapsular culture media and cross the membrane through the pores 16. When operation on a periodic (or continuous) basis is required, the extracapsular culture medium, together with all its components, is separated from the capsule itself, such as by absorption, and replaced by fresh culture medium. The collected culture medium is virtually free of high molecular weight components 18, thus simplifying the harvest and isolation procedure. Furthermore, the cells 10 remain protected within the small environment inside the capsule at all times.

いくつかの場合において、例えば、カプセル化
した細胞による特定の興味ある物質の産生を刺激
するために、該細胞を、膜の貫通には大きすぎる
分子寸法の高分子量成分にさらすことが要求され
る。一つの例は、ヒトの線維芽細胞、白血球又
は、或る種のウイルス若しくは高分子量核酸によ
る処理でインターフエロンを分泌するよう誘発さ
れるリンパ芽細胞からのインターフエロン製造で
ある。このような場合、もし膜の透過性上限が誘
発性要素の分子量よりも低ければ、細胞を、カプ
セル化に先立ちインターフエロン誘発に付すか或
は、細胞培養ののちカプセル膜を選択的に破壊し
て高分子量材料を細胞によつて摂取させるかせね
ばならない。米国出願番号243584に相当する同日
出願の明細書には、かかる目的ないし他の目的の
ため、細胞を損うことなく用いられうる特種なカ
プセル膜の選択的破壊方法が開示されている。
In some cases, for example, in order to stimulate the production of a particular substance of interest by an encapsulated cell, it is required to expose the cell to a high molecular weight component whose molecular dimensions are too large to penetrate the membrane. . One example is interferon production from human fibroblasts, leukocytes, or lymphoblasts that are induced to secrete interferon upon treatment with certain viruses or high molecular weight nucleic acids. In such cases, if the permeability limit of the membrane is lower than the molecular weight of the inducing element, cells can be subjected to interferon induction prior to encapsulation or the capsule membrane can be selectively disrupted after cell culture. The high molecular weight material must be taken up by the cells. U.S. Application No. 243,584, filed on the same day, discloses a special method of selectively disrupting the capsule membrane that can be used for this and other purposes without damaging the cells.

本発明の方法は、細胞周囲に半透膜を形成しう
ると同時にその継続的生存能力に悪影響しない方
法に依拠する。一つの適当なカプセル化方法を以
下に詳述する。
The method of the present invention relies on methods that are capable of forming a semipermeable membrane around cells while not adversely affecting their continued viability. One suitable encapsulation method is detailed below.

細胞のカプセル化 カプセル化しようとする組織ないし細胞を、保
全に適した或は、かかわり合う特定タイプの組織
若しくは細胞の継続的代謝作用を保持するのに適
した水性培養基に懸濁させる。この目的に適した
培養基は市販されている。カプセル化しようとす
る原料の平均径は数μm〜数mm範囲で広く変動し
うる。しかしながら、最良の結果は、300〜1000
μm範囲の大きさのカプセルを以て達成される。
哺乳類のランゲルハンス島は、典型的には50〜
200μmの径である。線維芽細胞、白血球、リン
パ芽細胞、膵臓のβ細胞、α細胞、δ細胞の如き
個々の細胞、これら細胞の種々の比の混成物又は
他の組織単位を所望に応じカプセル化することが
できる。また、組換えDNA法又は他の技法によ
り遺伝子操作されたものを含む微生物もカプセル
化することができる。
Encapsulation of Cells The tissue or cells to be encapsulated are suspended in an aqueous culture medium suitable for preservation or for maintaining continued metabolic activity of the particular type of tissue or cell involved. Culture media suitable for this purpose are commercially available. The average diameter of the raw material to be encapsulated can vary widely from a few μm to a few mm. However, the best results are between 300 and 1000
This is achieved with capsules of size in the μm range.
The mammalian Langerhans is typically 50 to
It has a diameter of 200 μm. Individual cells such as fibroblasts, leukocytes, lymphoblasts, pancreatic beta cells, alpha cells, delta cells, mixtures of various ratios of these cells, or other tissue units can be encapsulated as desired. . Microorganisms can also be encapsulated, including those that have been genetically engineered by recombinant DNA methods or other techniques.

このような生物の継続的生存能力は殊に、所要
栄養の入手性、酸素移動、培養基中の有毒物の不
在および培養基のPHに依存する。それ故、かかる
生物を生理学上相容しうる環境に保持ししかも同
時にカプセル化することは従前不可能であつた。
問題は、膜形成の所要条件が組織に対し有害若し
くは致死的であるということだつた。而して、組
織を健康状態で生き残らせる膜形成の方法は、米
国出願番号24600の発明前何ら出現しなかつた。
The continued viability of such organisms depends, inter alia, on the availability of necessary nutrients, oxygen transfer, the absence of toxic substances in the culture medium and the pH of the culture medium. It has therefore not been previously possible to maintain such organisms in a physiologically compatible environment and encapsulate them at the same time.
The problem was that the requirements for membrane formation were harmful or lethal to the tissue. Thus, no method of membrane formation that would allow tissue to survive in a healthy state had emerged prior to the invention of US Application No. 24600.

しかしながら、生きている組織と生理学上適合
し得しかも、それ自体水不溶化して保形性凝着塊
を形成することのできる或る種の水溶性物質が、
個々の細胞若しくは細胞群周囲に保護バリヤー層
すなわち「一時カプセル」を形成するのに用いら
れ、またこの一時カプセルが、細胞を損うことな
く細胞周囲に、より恒久的な半透膜を沈着させる
べく処理されうることが発見された。かかる物質
は組織培養基に対し数重量%程度の濃度で加えら
れる。なお、この培養基には、培養細胞と必要に
応じ血清成分が含まれ、また随意成分として、コ
ラーゲンの如き細胞基質又は、固定基質として作
用する水分散性高分子量物質が含まれる。コラー
ゲンを用いる場合、その濃度を約10μg/ml〜約
1mg/ml範囲内とすべきであるが、好ましくは
100〜500μg/ml程度とする。
However, certain water-soluble substances that are physiologically compatible with living tissue and that can themselves become water-insolubilized to form shape-retaining aggregates,
Used to form a protective barrier layer or "temporary capsule" around individual cells or groups of cells, which in turn deposits a more permanent semipermeable membrane around the cells without damaging them. It has been discovered that it can be treated as desired. Such substances are added at a concentration of several percent by weight relative to the tissue culture medium. This culture medium contains cultured cells and, if necessary, serum components, and optionally contains a cell matrix such as collagen or a water-dispersible high molecular weight substance that acts as a fixed matrix. If collagen is used, its concentration should be in the range of about 10 μg/ml to about 1 mg/ml, but preferably
The amount should be approximately 100 to 500 μg/ml.

次いで、組織をその培養基と一緒に含む上記溶
液を小滴形状にし、これを直ちに水不溶化し、そ
して少くとも表面層をゲル化させる。しかるの
ち、この保形性一次カプセルに、より恒久的な膜
を付与する。もし組織を、損うことなく放出する
ことが望まれるなら、引続いて膜そのものを選択
的に破壊することができる。一時カプセルの形成
に用いられる材料に依つては、この恒久的な膜を
形成したあとカプセル内部を再液化させてもよ
い。これは、培養基中に、該材料が溶けうる条件
を確立させることによつて遂行される。
The solution containing the tissue together with its culture medium is then formed into droplets, which are immediately water-insolubilized and gelled at least in the surface layer. This shape-retentive primary capsule is then provided with a more permanent membrane. If it is desired to release the tissue intact, the membrane itself can subsequently be selectively destroyed. Depending on the materials used to form the temporary capsule, the interior of the capsule may be reliquefied after this permanent membrane is formed. This is accomplished by establishing conditions in the culture medium that allow the material to dissolve.

一時カプセルの形成に用いられる材料は、イオ
ン環境又はイオン濃度の変化によつて保形性のも
のに転化しうる水溶性無毒材料ならいずれであつ
てもよい。又、この材料は、複数のカチオン基を
有する重合体と反応して塩形成することのできる
複数の易イオン化アニオン部分例えばカルボキシ
ル基を含むべきである。あとで説示する如く、こ
の種の材料を用いることにより、一時カプセルの
表面層において、選択された透過性上限を有する
恒久的な膜を、困難を伴わずに沈着させることが
できる。
The material used to form the temporary capsule can be any water-soluble, non-toxic material that can be converted into a shape-retaining material by changes in the ionic environment or ionic concentration. The material should also contain a plurality of easily ionizable anionic moieties, such as carboxyl groups, that can react with a polymer having a plurality of cationic groups to form a salt. As will be explained later, by using materials of this type, permanent membranes with a selected upper permeability limit can be deposited without difficulty in the surface layer of the temporary capsule.

一時カプセルを形成するのに現在好ましい材料
は、水に可溶の天然ないし合成の酸性多糖類ゴム
であり、かかる材料は市販されている。これらは
典型的には、植物から抽出され、各種食品の添加
剤として往々用いられている。アルギン酸ナトリ
ウムが今日好適な水溶性ゴムであり、150000ダル
トン以上の分子量範囲にあるアルギン酸塩を用い
ることができるが、しかし該塩はその分子量寸法
および粘度故に、最終的に形成されたカプセル膜
を透過することは通常不可能であり、これよりも
低分子量例えば50000〜80000ダルトンのアルギン
酸塩は、十分な多孔性を有する膜を経てカプセル
内部容積から、拡散によつて、より容易に除去さ
れ、それ故に好ましい。使用しうる他のゴムに、
グアーガム、カラジーナン、ペクチン、トラガカ
ントゴム又はキサンタンゴムが包含される。
Presently preferred materials for forming temporary capsules are water soluble natural or synthetic acidic polysaccharide gums, and such materials are commercially available. These are typically extracted from plants and are often used as additives in various foods. Sodium alginate is currently the preferred water-soluble rubber, and alginates in the molecular weight range of 150,000 Daltons and above can be used, however, because of their molecular weight size and viscosity, the salts cannot penetrate the final formed capsule membrane. Alginate with a lower molecular weight than this, e.g. 50,000-80,000 daltons, is more easily removed by diffusion from the internal volume of the capsule through membranes with sufficient porosity, and it is usually not possible to Therefore it is preferable. Other rubbers that can be used include
Included are guar gum, carrageenan, pectin, tragacanth or xanthan gum.

これらの材料は、グリコシド結合した糖類鎖を
含む。その遊離酸基は往々、アルカリ金属イオン
形例えばナトリウムイオン形状で存在する。もし
カルシウム若しくはアルミニウムの如き多価イオ
ンがこのアルカリ金属イオンと交換するなら、水
溶性多糖類分子は「架橋」されて、水に不溶の保
形性ゲルを形成し、そして該ゲルは、イオン交換
により或は金属イオン封鎖剤を通してイオンを除
去するとき再溶解せしめられうる。酸性ゴムと塩
形成することのできる多価イオンなら本質上全て
が作動性であるが、生理学上相容しうるイオン例
えばカルシウムを用いることが好ましい。これは
組織を生きている状態で保全しやすい。他の多価
カチオンも使用することができる。ただし、マグ
ネシウムイオンはアルギン酸ナトリウムをゲル化
するのに有効でない。
These materials contain glycosidic linked sugar chains. The free acid groups are often present in alkali metal ionic form, such as sodium ionic form. If a multivalent ion such as calcium or aluminum exchanges this alkali metal ion, the water-soluble polysaccharide molecules become "cross-linked" to form a water-insoluble shape-retaining gel, and the gel is ion-exchanged. It can be redissolved when removing ions by or through a sequestering agent. Although essentially any multivalent ion capable of forming a salt with the acidic rubber is agonistic, it is preferred to use physiologically compatible ions such as calcium. This makes it easier to preserve the tissue in a living state. Other polyvalent cations can also be used. However, magnesium ions are not effective in gelling sodium alginate.

代表的な溶液組成物は、培養基中等容量の細胞
培養物と生理的食塩水中1ないし2%のゴム溶液
よりなる。アルギン酸ナトリウムを用いるとき、
1.2〜1.6溶液が首尾よく使われている。もし、カ
プセル化しようとする細胞が有糸分裂するのに固
定基質への付着を要求する種類のものなら、また
該細胞がカプセル内部で増殖されるべきものな
ら、コラーゲンか或は、水に分散しうる天然ない
し合成の高分子量たん白質若しくはポリペプチド
を細胞培養物に含ませることができ、そして最終
的に形成されたカプセル内部の容積中に留められ
る。この目的に、複数のカチオン基を有する重合
体例えばポリリシンが用いられる場合、該カチオ
ン基は水溶性ゴムのアニオン箇所と反応して、ゴ
ムと絡み合わされた実質上水に不溶のマトリツク
スを形成する。かかる原料の好ましい濃度は、懸
濁物(ゴム溶液を含む)1ml当り100〜500μg程
度である。
A typical solution composition consists of a medium volume of cell culture and a 1 to 2% gum solution in saline. When using sodium alginate,
1.2-1.6 solutions have been successfully used. If the cells to be encapsulated are of a type that requires attachment to a fixed matrix for mitosis, and if the cells are to be grown inside the capsule, they may be dispersed in collagen or water. High molecular weight proteins or polypeptides, natural or synthetic, can be included in the cell culture and ultimately retained in the internal volume of the formed capsule. If a polymer having a plurality of cationic groups, such as polylysine, is used for this purpose, the cationic groups react with the anionic sites of the water-soluble rubber to form a substantially water-insoluble matrix entangled with the rubber. The preferred concentration of such raw materials is about 100 to 500 μg per ml of suspension (including rubber solution).

次工程のカプセル化において、組織を含むゴム
溶液は所望寸法の小滴形状にされる。しかるの
ち、該小滴は直ちにゲル化されて好ましくは球状
ないし扁球状を保持するものとなるが、しかし必
ずしもかかる形態を呈さない。小滴形成は既知の
方法によつて実施されうる。その手順例は以下の
如くである。
In the next step, encapsulation, the tissue-containing rubber solution is shaped into droplets of desired size. Thereafter, the droplets immediately gel and preferably retain a spherical or oblate shape, but do not necessarily have this morphology. Droplet formation can be performed by known methods. An example of the procedure is as follows.

多価カチオンの水溶液例えば1.5%のCaCl2溶液
を入れたチユーブに、小滴形成装置を保持するス
トツパーを嵌合させる。この装置は、上方空気取
入口と細長い中空体とを中に摩擦嵌合させたハウ
ジングよりなる。このハウジングの頂部に、段階
式ポンプを備えた10c.c.注入器を、例えば長さ方向
に沿いハウジングを貫通するテフロン被覆された
内径0.01in.針によつて取付ける。ハウジングの内
部は、針の先端が、エアナイフとして機能する一
定の空気層流にさらされるように設計されてい
る。使用時、注入器に、カプセル化しようとする
原料を含む溶液を満たし、針の先端から溶液の小
滴を増分的に強制押出すべく段階式ポンプを作動
させる。空気流れによつて、液滴同士を「切り
離」し、而してこの液滴はCaCl2溶液中約2.5cmに
落下し、そこでカルシウムイオンを吸収して直ち
にゲル化する。この場合、針の先端とCaCl2溶液
面との距離は、アルギン酸ナトリウム/細胞懸濁
物をして物理的に最も有利な形状である球体(最
小の表面積に最大容積)を呈させるに十分長い。
ストツパー中の開口部を通つてチユーブ内の空気
が流出する。これはゲルの「架橋」をもたらし、
また懸濁せる組織とその培養基を含む高粘度保形
性保護一次カプセルの形成をもたらす。カプセル
は別個の相として溶液中に蓄積し、吸引によつて
分離されうる。
A stopper holding the droplet former is fitted into a tube containing an aqueous solution of polyvalent cations, such as a 1.5% CaCl 2 solution. The device consists of a housing having an upper air intake and an elongated hollow body frictionally fitted therein. Attached to the top of the housing is a 10 c.c. syringe with a stepped pump, for example, by a Teflon-coated 0.01 inch inner diameter needle extending through the housing along its length. The interior of the housing is designed so that the tip of the needle is exposed to a constant laminar air flow that acts as an air knife. In use, a syringe is filled with a solution containing the material to be encapsulated, and a staged pump is activated to force incremental droplets of solution out of the needle tip. The air flow "breaks" the droplets from each other so that they fall approximately 2.5 cm into the CaCl 2 solution, where they absorb calcium ions and immediately gel. In this case, the distance between the needle tip and the CaCl2 solution surface is long enough to cause the sodium alginate/cell suspension to assume the most physically advantageous shape, a sphere (maximum volume for minimum surface area). .
Air within the tube escapes through an opening in the stopper. This results in "crosslinking" of the gel,
It also results in the formation of a highly viscous, shape-retentive, protective primary capsule containing the tissue to be suspended and its culture medium. The capsules accumulate in the solution as a separate phase and can be separated by suction.

次の処理工程において、この一時カプセルの表
面周囲に、表面層を「架橋」することによつて半
透膜を沈着させる。これは、ゲル化した一時カプ
セルを、該ゲル分子中のアニオン官能基と反応し
うるカチオン基を有する重合体の水溶液にさらす
ことによつて遂行されうる。遊離イミンないしア
ミン基の如き酸反応性基を有する重合体が好まし
い。この状況において、多糖類ゴムは、カルボキ
シル基とアミン若しくはイミン基との相互作用
(塩結合形成)によつて架橋される。用いられる
架橋性重合体の分子量を選定し且つ重合体溶液の
濃度および暴露時間を調節することにより、透過
性を範囲内に制御することができる。低分子量を
有する重合体の溶液は、一定期間では、高分子量
重合体の場合よりも一層、一時カプセル内部に侵
入する。架橋剤の侵入度は、得られる透過性と相
関関係がある。一般に、分子量が高く侵入が少い
ほど、細孔寸法が大きい。反応の期間、重合体溶
液の濃度および所望される透過性に依拠して、広
くいえば3000から100000ダルトン以上の分子量範
囲内の重合体を用いることができる。平均分子量
約35000ダルトンのポリリシンを用いるとき、一
つの好首尾な反応条件組合せとして、ポリリシン
含量0.0167%の生理的食塩水溶液を2分間撹拌し
ながら反応させることが挙げられる。これは、約
100000ダルトンの透過性上限を有する膜をもたら
す。所定の系で透過度を制御するのに最適な反応
条件は上記指針にかんがみて実験により容易に決
定されうる。この方法を用いるなら、膜の透過性
上限を約200000ダルトンよりも小さな選定レベル
に設定することができる。
In the next processing step, a semipermeable membrane is deposited around the surface of this temporary capsule by "crosslinking" the surface layer. This can be accomplished by exposing the gelled temporary capsule to an aqueous solution of a polymer having cationic groups that can react with anionic functional groups in the gel molecules. Polymers having acid-reactive groups such as free imine or amine groups are preferred. In this situation, polysaccharide gums are crosslinked by interaction of carboxyl groups with amine or imine groups (salt bond formation). By selecting the molecular weight of the crosslinkable polymer used and adjusting the concentration and exposure time of the polymer solution, the permeability can be controlled within a range. A solution of a polymer with a low molecular weight penetrates into the temporary capsule interior more than a high molecular weight polymer over a certain period of time. The degree of penetration of the crosslinking agent is a function of the permeability obtained. Generally, the higher the molecular weight and the lower the penetration, the larger the pore size. Depending on the duration of the reaction, the concentration of the polymer solution and the permeability desired, polymers within the broad molecular weight range of 3000 to 100000 Daltons or more can be used. When using polylysine with an average molecular weight of about 35,000 Daltons, one successful combination of reaction conditions is to react with a physiological saline solution containing 0.0167% polylysine for 2 minutes with stirring. This is approximately
Resulting in a membrane with a permeability upper limit of 100,000 Daltons. Optimal reaction conditions for controlling permeability in a given system can be readily determined experimentally in light of the above guidelines. Using this method, the upper permeability limit of the membrane can be set at selected levels below about 200,000 Daltons.

適当な架橋用重合体の例には、遊離アミノ若し
くはイミノ基を有する天然ないし合成のたん白質
およびポリペプチド、ポリエチレンアミン、ポリ
エチレンイミンおよびポリビニルアミンが含まれ
る。現在、DおよびL両形のポリリシンが首尾よ
く使われている。ポリアルゲニン、ポリシトルリ
ン又はポリオルニチンの如きたん白質も亦作動す
ることができる。正電荷の濃度がより高い範囲に
ある重合体例えばポリビニルアミンはゲル分子の
アニオン基に激しく結合して安定な膜を形成する
が、しかしこの膜は破壊するのにかなりむづかし
い。
Examples of suitable crosslinking polymers include natural and synthetic proteins and polypeptides having free amino or imino groups, polyethyleneamine, polyethyleneimine and polyvinylamine. Currently, both the D and L forms of polylysine are used successfully. Proteins such as polyargenin, polycitrulline or polyornithine can also be activated. Polymers with higher concentrations of positive charges, such as polyvinylamine, bind strongly to the anionic groups of the gel molecules and form stable films, but these films are quite difficult to break.

ゴムの稀溶液で処理すると、カプセルの表面に
遊離アミノ基が結合するが、処理しないなら、カ
プセル同士が凝集しやすくなる。
Treatment with a dilute solution of rubber binds free amino groups to the surface of the capsules, but without treatment, the capsules tend to aggregate together.

カプセル化でのこの時点において、カプセルを
集めることができる。それは、ゴム、細胞、細胞
と相容しうる培養基並びに随意成分としてのコラ
ーゲン若しくは別の固定基質の内部マトリツクス
の溶液ゲル化物を囲繞する半透膜よりなる。カプ
セル内部のまた膜を横切つての物質移動を促進す
べき故、ゲル化物を再液化してその水溶性形状に
戻すことが好ましい。これは、ゴムが液状をなす
条件を再確立させることにより、例えば内部ゲル
からカルシウム又は多価カチオンを除去すること
によつて遂行されうる。また、アルカリ金属イオ
ンおよび水素イオンを含むりん酸塩緩衝剤入り食
塩水にカプセルを単に浸漬することによつて、カ
プセル内の培養基を再溶解させることができる。
而して、カプセルを撹拌下溶液に浸漬するとき、
一価イオンはゴム内部のカルシウム若しくは他の
多価イオンと交換する。同じ目的にくえん酸ナト
リウム溶液を用いることができ、そしてこのもの
は金属イオン封鎖剤として二価イオンを失活させ
るのに役立つ。
At this point in encapsulation, the capsules can be collected. It consists of a semipermeable membrane surrounding a solution gel of an internal matrix of rubber, cells, a culture medium compatible with the cells, and optionally collagen or another immobilized matrix. Since mass transfer within the capsule and across the membrane is to be facilitated, it is preferred to reliquefy the gel to return it to its water-soluble form. This may be accomplished by re-establishing the conditions under which the rubber is liquid, for example by removing calcium or polyvalent cations from the internal gel. The culture medium within the capsule can also be redissolved by simply immersing the capsule in phosphate buffered saline containing alkali metal ions and hydrogen ions.
Thus, when the capsule is immersed in the stirred solution,
Monovalent ions exchange with calcium or other multivalent ions inside the rubber. Sodium citrate solution can be used for the same purpose and serves as a sequestering agent to deactivate divalent ions.

上記の如くカプセル化した細胞培養物は、関連
せる特定細胞タイプの要件全てを満たすべく特に
設計された培養基に懸濁され得、それによつて該
培養物は標準的なインビトロ代謝を示し続ける。
もし、培養物が血清成分の如き高分子量成分の環
境を必要とするなら、この成分をカプセル外培養
基から省くことができる。細胞によつて通常摂取
される成分は典型的には、比較的低分子量であ
り、該成分が細胞膜を透過するときそれはカプセ
ル膜を横切つて細胞の小環境内に容易に拡散す
る。カプセル内培養基中に分泌された、細胞の代
謝生成物は、もしそれがカプセル膜の透過性上限
よりも小さな分子量を有するなら同様に該膜を横
切つて拡散し、カプセル外培養基中に蓄積する。
A cell culture encapsulated as described above can be suspended in a culture medium specifically designed to meet all the requirements of the particular cell type involved, so that the culture continues to exhibit standard in vitro metabolism.
If the culture requires an environment of high molecular weight components such as serum components, this component can be omitted from the extracapsular culture medium. Components normally taken up by cells are typically of relatively low molecular weight, and as they permeate the cell membrane, they readily diffuse across the capsule membrane and into the microenvironment of the cell. Metabolic products of the cells secreted into the intracapsular medium, if they have a molecular weight smaller than the upper permeability limit of the capsule membrane, likewise diffuse across the membrane and accumulate in the extracapsular medium. .

カプセル化された細胞は、在来の培養物と同じ
条件例えば温度、PHおよびイオン環境のもとで培
養することができる。また、細胞の産生物も、慣
用技法によつてカプセル外培養基から或はカプセ
ル内から収得することができるが、ここに開示す
る培養技法は次の如き利点を有する。すなわち、 1 培養中の細胞は、膜の透過性上限よりも大き
な寸法を有する要素による汚染から保護され、
また剪断力ないし機械的損傷からも保護され
る。これは、培養法に通常付帯する取扱い要件
ないし滅菌要件が幾分緩和されうることを意味
する。なぜなら、微生物は、カプセル化された
細胞に達し得ず、またウイルス感染した細胞が
他細胞を汚染することもないからである。
Encapsulated cells can be cultured under the same conditions as conventional cultures, such as temperature, PH, and ionic environment. Although cell products can also be obtained from the extracapsular culture medium or from within the capsule by conventional techniques, the culture techniques disclosed herein have the following advantages. 1 Cells in culture are protected from contamination by elements with dimensions larger than the upper permeability limit of the membrane;
It is also protected against shear forces or mechanical damage. This means that the handling or sterilization requirements normally associated with culture methods can be relaxed somewhat. This is because microorganisms cannot reach the encapsulated cells, and virus-infected cells cannot contaminate other cells.

2 カプセルは、高分子量原料が留めおかれてい
る環境内で細胞を事実上不動にし、しかもより
低分子量の細胞栄養や産生物が容易に取り出さ
れ或は導入される。このことから、細胞を損う
ことなく、栄養流体培養基を既述の如く間欠的
に或は連続的に集め、また補給することが可能
となる。
2. The capsule renders the cells virtually immobile in an environment in which high molecular weight raw materials are retained, yet lower molecular weight cell nutrients and products are easily removed or introduced. This makes it possible to collect and replenish the nutrient fluid culture medium intermittently or continuously as described above, without damaging the cells.

3 細胞によつて産生された興味ある物質は、一
層容易に回収される。高分子量の血清成分等は
カプセル外培養基中に解放されず、カプセル内
に蓄積する。かくして興味ある細胞生成物の回
収が簡素化される。すなわち、膜の透過性上限
よりも大きな分子寸法を有する分泌された細胞
産生物はカプセル内に蓄積する。無論、細胞膜
外に分泌されない細胞産生物にも、興味あるも
のがある。これらの産生物は、カプセルを単離
し引続き例えば後述の技法を用いてカプセル膜
を選択的に破壊し、必要に応じて細胞膜を破壊
することにより比較的濃厚な形状で回収するこ
とができる。
3. Substances of interest produced by cells are more easily recovered. High molecular weight serum components etc. are not released into the culture medium outside the capsule but accumulate inside the capsule. Recovery of cell products of interest is thus simplified. That is, secreted cell products with molecular dimensions larger than the permeability limit of the membrane accumulate within the capsule. Of course, there are also cell products that are not secreted outside the cell membrane that are of interest. These products can be recovered in a relatively concentrated form by isolating the capsule and subsequently selectively disrupting the capsule membrane and, if necessary, disrupting the cell membrane using, for example, the techniques described below.

4 カプセル内容積は、細胞分割によく適した環
境を供与する。懸濁物培養は、カプセル内部で
有糸分裂することが観察されている。標準培養
においては二次元の単層で増殖する固定基質依
存細胞がカプセル内に配列すべく増加する。か
かる細胞は基質として膜の内面を用い且つ(或
は)、カプセル内部に配置された既述の高分子
量材料に係留する。これは、在来の培養物と比
較したとき細胞密度の有意な増加をもたらす。
かかる細胞群の継続的生存能力は、カプセルの
表面積対容積比がかなり大きく、かくして細胞
全てが所要栄養、酸素等への近づきを得るとい
う事実によつて促進される。
4 The intracapsular volume provides a well-suited environment for cell division. Suspension cultures have been observed to undergo mitosis inside the capsule. In standard culture, fixed substrate-dependent cells that grow in a two-dimensional monolayer expand to arrange within the capsule. Such cells use the inner surface of the membrane as a matrix and/or are anchored to the aforementioned high molecular weight materials placed inside the capsule. This results in a significant increase in cell density when compared to conventional cultures.
The continued viability of such cell populations is facilitated by the fact that the capsule has a fairly large surface area to volume ratio, thus all the cells have access to the necessary nutrients, oxygen, etc.

或る特定の状況において、細胞を、損うことな
く開放するためにカプセル膜を選択的に破壊する
ことが有利である。注目しうる一つの例はインタ
ーフエロン(INF)の製造にある。INFを産生す
ることのできる細胞は、INF製造工程に備えて、
用意された或る種のウイルス又は核酸に付されね
ばならない。また、いくつかのINF誘発方法で
は、たん白質合成を抑制するための試薬を培養物
に添加する。従つて、培養の増殖工程は、INF誘
発工程とは全く異なる条件下で実施されねばなら
ない。もし、INF誘発に用いられる物質がカプセ
ル膜の透過性上限よりも大きな分子量であるな
ら、(ウイルス誘発の場合のように)誘発処理
は、カプセル化された細胞の培養物中で遂行され
得ない。従つて、INF産生性細胞は、これをカプ
セル内で増殖するとき誘発処理に付さしめるため
に膜の破壊によつて解放されねばならない。
In certain situations, it is advantageous to selectively disrupt the capsule membrane in order to release the cells intact. One notable example is in the production of interferon (INF). Cells capable of producing INF are prepared for the INF production process.
It must be applied to some type of virus or nucleic acid that has been prepared. Some methods of inducing INF also add reagents to the culture to inhibit protein synthesis. Therefore, the culture expansion step must be carried out under completely different conditions than the INF induction step. If the substance used to induce INF has a molecular weight greater than the upper permeability limit of the capsule membrane, the induction procedure cannot be carried out in culture of encapsulated cells (as in the case of viral induction). . Therefore, the INF-producing cells must be released by disruption of the membrane in order to subject them to the induction process as they proliferate within the capsule.

膜の破壊 上述せるタイプの膜内に留めおかれた細胞は、
このカプセル化細胞に有意には悪影響しない性質
を有する市販試薬を用いる方法によつて放出せし
められうる。先ず、カプセルをその懸濁培養基か
ら分離し、十分に洗浄して、マイクロカプセル外
部に存在する汚染物を全て除去し、次いで、この
マイクロカプセルを、カルシウムイオンの如き単
原子多価カチオンと、ポリスルホン酸塩若しくは
ポリりん酸塩の如き複数のアニオン部分を有する
ストリツピング重合体との混合溶液に撹拌下で分
散させる。この工程に好ましいのは、天然のスル
ホン化多糖類ヘパリンである。用いられるストリ
ツピング重合体のアニオン電荷濃度は、膜を形成
するのに当初用いられたポリアニオン原料の電荷
密度に等しいか、好ましくは該密度よりも高くあ
るべきである。重合体の分子量は、少くとも、膜
形成時に使用せる複数のカチオン基を有する重合
体の分子量に相応し、好ましくは該分子量よりも
大きくあるべきである。上記混合溶液中のカプセ
ル懸濁物内では、水溶性ゴム上のアニオン箇所に
ついて、カルシウムイオンが膜形成に使用せる多
カチオン重合体鎖と競合し、同時に重合体鎖上の
カチオン箇所について、溶液中に溶解せるヘパリ
ン若しくは、複数のアニオン部分を有する他の重
合体が膜内のゴムと競合する。これは、例えばポ
リリシンおよびヘパリンの水分散性好ましくは水
溶性錯体にして、ゲルの分子により単原子カチオ
ンと結合したものをもたらす。
Destruction of Membranes Cells trapped within the types of membranes mentioned above are
Release can be achieved by methods using commercially available reagents that have properties that do not significantly adversely affect the encapsulated cells. First, the capsules are separated from their suspension culture medium and thoroughly washed to remove any contaminants present on the outside of the microcapsules, and then the microcapsules are treated with monoatomic polyvalent cations such as calcium ions and polysulfone. Disperse under stirring in a mixed solution with a stripping polymer having multiple anionic moieties, such as an acid salt or polyphosphate. Preferred for this step is the natural sulfonated polysaccharide heparin. The anionic charge concentration of the stripping polymer used should be equal to, or preferably higher than, the charge density of the polyanionic raw material originally used to form the membrane. The molecular weight of the polymer should be at least commensurate with, and preferably greater than, the molecular weight of the polymer having multiple cationic groups used during membrane formation. In the capsule suspension in the above mixed solution, calcium ions compete with the multi-cationic polymer chains used for membrane formation for anion sites on the water-soluble rubber, and at the same time, for cation sites on the polymer chains, calcium ions compete for anion sites on the water-soluble rubber in the solution. soluble heparin or other polymers with multiple anionic moieties compete with the rubber in the membrane. This results in water-dispersible, preferably water-soluble, complexes of polylysine and heparin, for example, bound to monoatomic cations by molecules of the gel.

この工程によつて、膜は、後続の金属イオン封
鎖剤に暴露されるとき溶解しやすくなる。なお、
この金属イオン封鎖剤は、ゲルから単原子イオン
を吸収することによつて破壊処理を完了させる。
培養基中にカプセル膜の破片が残存するとして
も、それは細胞から容易に分離することができ
る。
This step makes the membrane more susceptible to dissolution when exposed to subsequent sequestering agents. In addition,
The sequestering agent completes the destruction process by absorbing monatomic ions from the gel.
If capsule membrane debris remains in the culture medium, it can be easily separated from the cells.

選択的な破壊処理の第一工程で現在好ましい溶
液は1.1%(w/v)の塩化カルシウムと、溶液
1ml当り500〜1500単位のヘパリンを含む。懸濁
物の全容積に対し約20〜30%を占めるに十分なこ
の溶液にマイクロカプセル1容を加える。細胞を
収容せるカプセル膜を破壊するのに塩化カルシウ
ムとヘパリンが好ましい。なぜなら、両試薬はほ
とんどの細胞と生理学上相容し得、それ故に細胞
損傷の可能性を最小限におさえるからである。ア
ルミニウム塩又は他の多価カチオン(但しMg〓
イオンを除外)の混合物も亦、既述タイプのポリ
スルホン酸塩若しくはポリりん酸塩と一緒に用い
ることができる。
A currently preferred solution for the first step of selective destruction contains 1.1% (w/v) calcium chloride and 500-1500 units of heparin per ml of solution. One volume of microcapsules is added to enough of this solution to account for about 20-30% of the total volume of the suspension. Calcium chloride and heparin are preferred to disrupt the capsule membrane that encases the cells. This is because both reagents are physiologically compatible with most cells, thus minimizing the potential for cell damage. Aluminum salt or other polyvalent cation (however, Mg〓
Mixtures of (excluding ions) can also be used together with polysulfonates or polyphosphates of the type mentioned.

一般に、この工程で用いられる単原子イオンお
よびアニオン重合体の濃度は広範囲で変動するこ
とができる。最適濃度は実験によつて容易に決定
されうる。而して、それは、膜形成に用いられる
特定の重合体および暴露時間によつて異なる。
Generally, the concentrations of monatomic ions and anionic polymers used in this step can vary over a wide range. Optimal concentrations can be easily determined by experiment. As such, it depends on the particular polymer used to form the film and the exposure time.

現在、選択的破壊を行なうのに好ましい金属イ
オン封鎖剤はくえん酸ナトリウムであるが、しか
しくえん酸およびEDTAの他のアルカリ金属塩を
用いることもできる。くえん酸ナトリウムを用い
る場合、その最適濃度は55mM程度である。くえ
ん酸塩又は他の金属イオン封鎖剤を等張性の食塩
水に溶かして細胞損傷を最小限におさえることが
好ましい。
The currently preferred sequestering agent for selective destruction is sodium citrate, but other alkali metal salts of citric acid and EDTA can also be used. When using sodium citrate, its optimal concentration is around 55mM. Preferably, the citrate or other sequestering agent is dissolved in isotonic saline to minimize cell damage.

更に、本発明は下記の非制限例から理解されよ
う。
Further, the invention will be understood from the following non-limiting examples.

例1:インシユリンの製造 ヒト死体又は動物の膵臓からランゲルハンス島
を取得し、これを1ml当り約103個の島濃度で完
全な組織培養(CMRL−1969、カナダ国トロント
所在のConnaught。Laboratories)に加える。こ
の組織培養には、インシユリン製造のためβ細胞
によつて用いられるアミノ酸のみならず、島の継
続的生存能力に必要な栄養全てが含まれている。
次いで、1ml当り103個濃度の島懸濁物0.4mlを生
理的食塩水中1.2%のアルギン酸ナトリウム
(Sigma Chemical Company)0.5ml容に加え
る。
Example 1: Production of Insulin Islets of Langerhans are obtained from human cadavers or animal pancreas and placed in complete tissue culture (CMRL-1969, Connaught Laboratories, Toronto, Canada) at a concentration of approximately 10 3 islets per ml. Add. This tissue culture contains all the nutrients necessary for the continued viability of the islets, as well as the amino acids used by the beta cells for insulin production.
Then, 0.4 ml of the islet suspension at a concentration of 10 3 islets per ml is added to a 0.5 ml volume of 1.2% sodium alginate (Sigma Chemical Company) in physiological saline.

そのあと、1.5%の塩化カルシウム溶液を用い
て、既述の如く形成した溶液の小滴をゲル化させ
る。針の先端より出てくる、径が300〜400μ程度
の小滴はこのカルシウム溶液に入ると直ちにゲル
化する。次いで、ゲル化したカプセルを、0.6%
のNaCl中2%の2−(シクロヘキシルアミノ)エ
タンスルホン酸緩衝剤溶液(等張性、PH=8.2)
1部を1%のCaCl220部で稀釈してなる溶液15ml
の入つたビーカに移し入れる。3分間の浸漬後、
カプセルを1%のCaCl2で2回洗浄する。
A 1.5% calcium chloride solution is then used to gel the solution droplets formed as described above. The droplet, which is approximately 300 to 400 microns in diameter, emerges from the tip of the needle and immediately gels when it enters this calcium solution. The gelled capsules were then mixed with 0.6%
2% 2-(cyclohexylamino)ethanesulfonic acid buffer solution in NaCl (isotonic, PH=8.2)
15 ml of a solution prepared by diluting 1 part with 20 parts of 1% CaCl 2
Transfer to a beaker containing . After soaking for 3 minutes,
Wash the capsules twice with 1% CaCl2 .

次いで、該カプセルを、生理的食塩水中1%の
ポリリシン(平均分子量35000ダルトン)1/80
よりなる溶液32mlに移す。3分後、ポリリシン溶
液をデカンテーシヨンする。カプセルを1%の
CaCl2で洗浄し、これを随意、モルホリノプロパ
ンスルホン酸緩衝液中3.3%のポリエチレンイミ
ン原液(0.2M、PH=6)を0.12%の最終重合体
濃度とするのに十分な1%CaCl2で稀釈して製せ
られるポリエチレンイミン(MW40000〜60000)
溶液に3分間再懸濁させる。得られた「恒久的」
半透膜を有するカプセルを次いで1%のCaCl2
2回、生理的食塩水で2回洗浄し、そして0.12%
のアルギン酸溶液10mlと混合する。
The capsules were then soaked in 1% polylysine (average molecular weight 35,000 Daltons) 1/80 in physiological saline.
Transfer to 32 ml of solution. After 3 minutes, decant the polylysine solution. 1% capsule
Wash with CaCl2 and optionally add a 3.3% polyethyleneimine stock solution (0.2M, PH=6) in morpholinopropanesulfonic acid buffer with enough 1% CaCl2 to give a final polymer concentration of 0.12%. Polyethyleneimine made by diluting (MW40000-60000)
Resuspend in solution for 3 minutes. Obtained "permanent"
The capsule with semipermeable membrane was then washed twice with 1% CaCl2 , twice with saline, and 0.12%
Mix with 10 ml of alginate solution.

カプセルは凝集化に抵抗し、多くはランゲルハ
ンス島を含むとみることができる。カプセル内部
のゲルは、該カプセルを食塩水とくえん酸緩衝液
(PH7.4)との混合物に5分間浸漬することによつ
て再液化する。最後に、該カプセルをCMLR−69
培養基に懸濁させる。
The capsules resist agglomeration and many can be seen to contain islets of Langerhans. The gel inside the capsule is reliquefied by immersing the capsule in a mixture of saline and citrate buffer (PH 7.4) for 5 minutes. Finally, add the capsule to CMLR-69
Suspend in culture medium.

顕微鏡下で、これらのカプセルは、個々の細胞
をその内部にみることのできる島を囲つた非常に
薄い膜よりなることがわかる。約十万までの分子
量を有する分子は膜を横切ることができる。この
ことから、培養基中に用いられる血漿成分(すな
わち低分子量のウシ胎児性血漿成分)、栄養、ア
ミノ酸および酸素が島に到達し、インシユリンを
分泌させる。
Under a microscope, these capsules can be seen to consist of a very thin membrane surrounding islands within which individual cells can be seen. Molecules with molecular weights up to about 100,000 can cross the membrane. From this, plasma components used in the culture medium (ie low molecular weight fetal bovine plasma components), nutrients, amino acids and oxygen reach the islets and cause them to secrete insulin.

生理的食塩水中で反復洗浄後、上記手順に従つ
て製せられた、約15個の島を有するマイクロカプ
セルをCMRL−1969 3mlに懸濁させる。600mg/
dl濃度でグルコースを存在させて8日経たのち、
カプセルは、カプセル外培養基中に1回の実験で
1.5時間中67単位/mlのインシユリンを分泌し
た。2回目の実験では、同じ時間内で68単位/ml
のインシユリンを産生した。また、同じ培養基
中、100mg/dl濃度でグルコースを存在させて1
週間経たカプセルは最初の実験で1.2時間中25単
位/mlのインシユリンを分泌し、2回目の実験で
は10単位/mlを分泌した。
After repeated washing in physiological saline, microcapsules with approximately 15 islets prepared according to the above procedure are suspended in 3 ml of CMRL-1969. 600mg/
After 8 days in the presence of glucose at dl concentration,
Capsules were placed in extracapsular culture medium in one experiment.
67 units/ml of insulin was secreted during 1.5 hours. In the second experiment, 68 units/ml within the same time period.
produced insulin. In addition, in the same culture medium, glucose was present at a concentration of 100 mg/dl.
Week-old capsules secreted 25 units/ml of insulin for 1.2 hours in the first experiment and 10 units/ml in the second experiment.

例2:INF−βの製造 ヒトの包皮組織を既知方法によりトリプシンと
EDTAで5分間37℃で処理して得た線維芽細胞
を、40%(v/v)の精製したウシ胎児性血清、
0.8%のアルギン酸ナトリウム(シグマ)および
200μg/mlの精製子ウシ皮コラーゲンを補つた
完全培養基(CMLR−1969 Connaught
Laboratories)に懸濁させる。細胞懸濁物の密度
は約1.5×107個細胞/mlである。例1に記載の如
く、アルギン酸塩の一時カプセルを形成する。こ
れをポリリシン(MW43000ダルトン)の0.005%
(w/v)水溶液に3分間懸濁させることによつ
て、カプセルの表面層に半透膜を沈着させる。
Example 2: Production of INF-β Human foreskin tissue was treated with trypsin using a known method.
Fibroblasts obtained by treatment with EDTA for 5 minutes at 37°C were treated with 40% (v/v) purified fetal bovine serum,
0.8% sodium alginate (Sigma) and
Complete culture medium supplemented with 200 μg/ml purified calf skin collagen (CMLR-1969 Connaught
Laboratories). The density of the cell suspension is approximately 1.5×10 7 cells/ml. Temporary alginate capsules are formed as described in Example 1. Add this to 0.005% of polylysine (MW43000 Daltons)
A semipermeable membrane is deposited on the surface layer of the capsule by suspending in (w/v) aqueous solution for 3 minutes.

得られたカプセルを、10%のウシ胎児性血清を
補つたCMLR−1969培養基に懸濁させる。上記工
程は全て37℃で行なう。同じ温度でインキユベー
トしたのち、カプセルを顕微鏡下で試験すると
き、それは、有糸分裂を行なつて、マイクロカプ
セル内に3次元の線維芽細胞形態を示す細胞を含
むことがわかる。
The resulting capsules are suspended in CMLR-1969 culture medium supplemented with 10% fetal bovine serum. All the above steps are performed at 37°C. When the capsule is examined under a microscope after incubation at the same temperature, it is found to contain cells undergoing mitosis and exhibiting a three-dimensional fibroblast morphology within the microcapsule.

4〜5日間インキユベートしたのち、カプセル
内の線維芽細胞をVilcek法によるINF−β超誘発
技術に付す。5%のCO2(95%の空気)雰囲気
下、ウイスコンシン州ミルウオーキ所在の
PLBiochemicalsより入手される二重ラセンRNA
(既知のINF−β誘発剤)ポリI−ポリC100μ
g/mlとシクロヘキシイミド(たん白質合成抑制
剤、カリフオルニア州ラジヨラ所在の
Calbiochem)50μg/mlの存在下37℃で1時間
インキユベートする。1時間後、懸濁せるカプセ
ルを、シクロヘキシイミド50μg/mlを含む培養
基(CMLR−1969)で洗浄し、次いで再び、同じ
溶液中に5%CO2雰囲気下37℃で3時間懸濁させ
る。このインキユベーシヨンが完了したとき、洗
浄工程を繰返し、シクロヘキシイミド50μg/ml
とアクチモミシンD(既知のRNA合成抑制剤、
Calbiochem)5μg/mlを含む培養基にカプセ
ルを再懸濁させて、5%CO2雰囲気下37℃で2時
間インキユベートする。次いで、カプセルを培養
基で2回洗浄し、血清不含培養基に37℃で18〜24
時間懸濁させる。この間、線維芽細胞はINF−β
を分泌する。これは21000ダルトン程度の分子量
を有し、カプセル外培養基から収得される。
After incubation for 4-5 days, the fibroblasts within the capsules are subjected to INF-β hyperinduction technique using the Vilcek method. in Milwaukee, Wisconsin under a 5% CO 2 (95% air) atmosphere.
Double helical RNA obtained from PLBiochemicals
(Known INF-β inducer) Poly I-Poly C100μ
g/ml and cycloheximide (protein synthesis inhibitor, Radziola, Calif.)
Incubate for 1 hour at 37°C in the presence of 50 μg/ml (Calbiochem). After 1 hour, the suspended capsules are washed with culture medium (CMLR-1969) containing 50 μg/ml of cycloheximide and then suspended again in the same solution for 3 hours at 37° C. under a 5% CO 2 atmosphere. When this incubation is complete, repeat the washing step and add 50 μg/ml of cycloheximide.
and actymomycin D (a known RNA synthesis inhibitor,
Capsules are resuspended in culture medium containing 5 μg/ml (Calbiochem) and incubated for 2 hours at 37° C. in a 5% CO 2 atmosphere. The capsules were then washed twice with culture medium and incubated in serum-free culture medium for 18-24 h at 37°C.
Suspend for an hour. During this period, fibroblasts are INF-β
secrete. It has a molecular weight of around 21000 Daltons and is obtained from extracapsular culture medium.

例3:INF−βの製造 例2の手順を反復したが、但し誘発に先立ち、
カプセル膜を選択的に破壊して、ポリI−ポリC
が線維芽細胞に一層容易に近づきうるようにす
る。破壊工程は次のように実施する。
Example 3: Production of INF-β The procedure of Example 2 was repeated except that prior to induction,
By selectively destroying the capsule membrane, polyI-polyC
allows easier access to fibroblasts. The destruction process is carried out as follows.

1ml当り約500〜1000個のカプセルを含むマイ
クロカプセル懸濁物10ml部分を沈降させ、懸濁培
養基を吸引によつて除く。該カプセルをりん酸塩
緩衝剤入り食塩水(PBS、PH=7.4)で2回洗浄
する。次いで洗浄したカプセルを、ヘパリン1000
単位/mlおよびCaCl2 1.1%(w/v)を含むア
リコート3.0mlと混合する。この懸濁物を37℃で
3分間かき混ぜたのち、カプセルを沈降させ、上
澄み液の吸引除去後、該カプセルを0.15Mの
NaCl3.0mlで2回洗浄する。2回目の洗浄液を吸
収したのち、カプセルに、等容量の110mMくえ
ん酸ナトリウムと0.15M NaClよりなる混合溶液
(PH7.4)2.0mlを混合する。該混合物を1分間手
で渦動させて膜の溶解を誘い、そのあと細胞を培
養基で2回洗浄する。
A 10 ml portion of the microcapsule suspension containing approximately 500-1000 capsules per ml is allowed to settle and the suspension medium is removed by aspiration. The capsules are washed twice with phosphate buffered saline (PBS, PH=7.4). The washed capsules were then treated with heparin 1000
Units/ml and mix with a 3.0 ml aliquot containing 1.1% (w/v) CaCl 2 . After stirring the suspension at 37°C for 3 minutes, the capsules were allowed to settle, and after removing the supernatant liquid by suction, the capsules were mixed with 0.15M
Wash twice with 3.0 ml of NaCl. After absorbing the second wash, the capsule is mixed with 2.0 ml of an equal volume of a mixed solution of 110 mM sodium citrate and 0.15 M NaCl (PH 7.4). The mixture is manually swirled for 1 minute to induce membrane lysis, after which the cells are washed twice with culture medium.

次いで、細胞を培養基に懸濁させ、例1に記載
の誘発工程に付したのち、再度例1に記載の如く
カプセル化する。次いで、カプセル懸濁物を血清
不含培養基中で18〜24時間インキユベートし、そ
の間細胞からINF−βが分泌され、このものはカ
プセル膜を通り抜けてカプセル外培養基中に蓄積
する。
The cells are then suspended in culture medium, subjected to the induction step described in Example 1, and then encapsulated again as described in Example 1. The capsule suspension is then incubated in serum-free culture medium for 18-24 hours, during which time INF-β is secreted from the cells, which penetrates the capsule membrane and accumulates in the extracapsular culture medium.

例2および例3を、ポリI−ポリC(5S)(沈
降値、二重ラセンRNAを構成すべくアニールさ
れたポリIとポリC)を用いて実施するとき、そ
れは下記のINF−β産生量(細胞105当りのINF−
β単位数)をもたらす: 1 2 例1 25 25 例3 2500 2500 例2および例3を、ポリI−ポリC(12S)
(沈降値、購入時二重ラセン)を用いて実施した
場合、それは下記のINF−β産生量(細胞105
当りのINF−β単位数)をもたらす: 1 2 例2 25 25 例3 2500 2500 例3の手順を用いたとき例2の場合よりも産生
量が100倍高いことの少くとも部分的根拠は、例
3の手順によるときポリI−ポリCが細胞に、よ
り近づきやすいという事実にあると信じられる。
When Examples 2 and 3 are carried out using poly I-poly C (5S) (precipitation value, poly I and poly C annealed to form a double helical RNA), it produces INF-β as described below. Amount (INF− per 10 5 cells)
β units): 1 2 Example 1 25 25 Example 3 2500 2500 Examples 2 and 3 were converted into poly I-poly C (12S)
(sedimentation value, double helix as purchased), it results in the following INF-β production (INF-β units per 10 cells): 1 2 Example 2 25 25 Example 3 2500 2500 The 100-fold higher yield when using the procedure of Example 3 than with Example 2 is at least partially based on the fact that poly I-poly C is more accessible to cells when using the procedure of Example 3. It is believed that there is.

例 4 例2の手順を繰返すが、但しコラーゲンを含ま
ないカプセルを用いる。カプセル化した細胞を在
来の単層培養基中で増殖させ、トリピンで処理
し、ポリI−ポリC(5S)で誘発し、同時にマ
イクロカプセル化した。カプセル外培養基は、細
胞105個当り2500単位のINF−βを含むことがわ
かつた。
Example 4 The procedure of Example 2 is repeated, but with capsules without collagen. Encapsulated cells were grown in conventional monolayer culture, treated with trypin, induced with poly I-poly C (5S), and simultaneously microencapsulated. The extracapsular culture medium was found to contain 2500 units of INF-β per 10 5 cells.

例5:モノクローナル抗体 MITのHermam Eisenより入手したハイブリド
ーマ細胞を3.0×106個細胞/mlの密度に培養し
た。この細胞は、従来技術で今日よく知られた方
法によりマウスの脾細胞とマウスの骨髄腫細胞か
ら融合されたもので、培養中ジニトロフエニルウ
シ血清アルブミンに対する抗体を産生した不死の
細胞系を構成する。ウシ胎児性血清0.6mlと生理
的食塩水(150mM)0.3mlに1.4%のアルギン酸ナ
トリウムを含有する懸濁物2.1mlを加えることに
よつて、細胞懸濁物3mlアリコートを調製した。
この懸濁物の小滴を直ちにCaCl2溶液中でゲル化
し、次いでポリLリシンの0.016重量%溶液で処
理した。得られたカプセルの内部を、110mMの
くえん酸ナトリウム1部と150mMの食塩水3部
の溶液に6分間浸漬することによつて再液化し
た。次いで、ハイブリドーマ細胞を含むカプセル
を、20%の熱失活ウシ胎児性血清を含むRPMI−
1640培養基(Gibco)の混合物中に懸濁させた。
Example 5: Monoclonal Antibodies Hybridoma cells obtained from Hermam Eisen of MIT were cultured at a density of 3.0 x 10 6 cells/ml. The cells were fused from mouse splenocytes and mouse myeloma cells by methods now well known in the art and constituted an immortal cell line that produced antibodies against dinitrophenyl bovine serum albumin in culture. do. A 3 ml aliquot of the cell suspension was prepared by adding 2.1 ml of a suspension containing 1.4% sodium alginate to 0.6 ml of fetal bovine serum and 0.3 ml of physiological saline (150 mM).
A droplet of this suspension was immediately gelled in CaCl 2 solution and then treated with a 0.016% by weight solution of poly-L-lysine. The interior of the resulting capsule was reliquefied by immersion for 6 minutes in a solution of 1 part 110mM sodium citrate and 3 parts 150mM saline. The capsules containing the hybridoma cells were then placed in RPMI-containing 20% heat-inactivated fetal bovine serum.
1640 culture medium (Gibco).

ハイブリドーマ培養物のカプセル化した場合と
しなかつた場合の細胞のカウント数および、これ
らカプセル化培養物と未カプセル培養物により産
生されたモノクローナル抗体の量を周期的に測定
した。その結果を第2図のグラフに示す。
Cell counts of hybridoma cultures with and without encapsulation and the amount of monoclonal antibodies produced by these encapsulated and unencapsulated cultures were measured periodically. The results are shown in the graph of FIG.

例6:白血球からのINF−α アメリカンレツドクロス(American Red
Cross)から取得せる軟膜30mlを5%のEDTA3.0
mlで処理し、4℃の0.83%NH4Clへの反復10分間
暴露に付して赤血球を溶解させた。NH4Clによる
処理の合い間に5分間の遠心処理(4℃で
1200rpm)を行なつた結果、残存せる完全な白血
球から残屑が分離された。次いで、細胞をMEM
(最小必須培養基、血清不含、Gibco)に懸濁さ
せ、100の要素によつて稀釈し、トリプタン青で
15分間染色した。試料について行なつた細胞のカ
ウントは、軟膜30ml当り1.3×109個の白血球が生
き残つたことを示した。次いで、該細胞を、2%
の熱失活ウシ胎児性血清を補なつた培養基に1×
107個細胞/mlの濃度で懸濁させた。
Example 6: INF-α from white blood cells American Red
30ml of buffy membrane obtained from Cross) with 5% EDTA3.0
ml and lysed red blood cells by repeated 10 minute exposure to 0.83% NH 4 Cl at 4°C. Centrifugation for 5 min (at 4°C) was performed between treatments with NH 4 Cl.
As a result, debris was separated from the remaining intact white blood cells. Then cells are MEM
(Minimum Essential Culture Medium, Serum Free, Gibco), diluted by a factor of 100 and triptan blue.
Stained for 15 minutes. Cell counts performed on the samples showed that 1.3 x 10 9 leukocytes per 30 ml of buffy coat survived. The cells were then diluted with 2%
1x in culture medium supplemented with heat-inactivated fetal bovine serum.
The cells were suspended at a concentration of 10 7 cells/ml.

この細胞懸濁物を撹拌下センダイウイルス(各
種濃度のヒーム凝集(HA)単位/ml、メリーラ
ンド所在のFlow Laboratories)に37℃で1時間
暴露することにより、誘発工程を実施した。次い
で、室温で遠心処理することにより、細胞からウ
イルスを分離し、細胞を等容量のMEM−4%熱
失活ウシ胎児性血清と1.4%アルギン酸ナトリウ
ムに再懸濁させた。カプセルを既述の如く形成し
たのち、これを血清不含培養基と血清含有培養基
に再懸濁させた。これら試験試料のカプセル外培
養基中で検出されたINF量に有意な差はなかつ
た。また、未カプセル対照培養物におけるINF産
生量も同じであつた。これらの実験結果を下に示
す: センダイウイルス INF産生単位 (HA単位/ml) 数107細胞 600 10 300 20 150 33 75 50 例7:リンパ芽細胞からのINF−α アメリカンタイプカルチヤーコレクシヨン (America Type Culture Collection)からの
ナマルワ(Namalwa)細胞を慣用培養基中で増
殖させ、また同細胞をマイクロカプセル封入後、
10%熱失活ウシ胎児性血清を補つたRPMI−1460
培養基中で増殖させた。1容の未カプセル細胞懸
濁物、またカプセル封入した細胞懸濁物をINFの
誘発産生処理に付した。培養基には実質上等数の
細胞が含まれた。未カプセル細胞培養基とカプセ
ル化細胞培養物に、2回蒸留した水中25mg/ml濃
度のブロムデオキシウリジンを加えて有糸分裂を
抑制した。37℃で36時間のインキユベーシヨン
後、両細胞培養物を洗浄し、次いで2%熱失活ウ
シ胎児性血清を補つたRPMI−1640培養基に懸濁
させた。
The induction step was performed by exposing the cell suspension to Sendai virus (various concentrations of Heem aggregation (HA) units/ml, Flow Laboratories, Maryland) for 1 hour at 37° C. under stirring. Virus was then separated from the cells by centrifugation at room temperature, and the cells were resuspended in equal volumes of MEM-4% heat-inactivated fetal bovine serum and 1.4% sodium alginate. After capsules were formed as described above, they were resuspended in serum-free and serum-containing culture media. There was no significant difference in the amount of INF detected in the extracapsular culture medium of these test samples. The amount of INF produced in the unencapsulated control cultures was also the same. The results of these experiments are shown below: Sendai virus INF production units (HA units/ml) Number of 10 7 cells 600 10 300 20 150 33 75 50 Example 7: INF-α from lymphoblasts American Type Culture Collection (America Namalwa cells from Type Culture Collection) were grown in a conventional culture medium, and after microencapsulation of the same cells,
RPMI-1460 supplemented with 10% heat-inactivated fetal bovine serum
Grown in culture medium. One volume of unencapsulated cell suspension as well as encapsulated cell suspension was subjected to induced production of INF. Culture media contained essentially equal numbers of cells. Unencapsulated and encapsulated cell cultures were inhibited from mitosis by the addition of bromdeoxyuridine at a concentration of 25 mg/ml in double-distilled water. After 36 hours of incubation at 37°C, both cell cultures were washed and then suspended in RPMI-1640 medium supplemented with 2% heat-inactivated fetal bovine serum.

次いで、カプセル化細胞培養物を処理して、そ
のカプセル膜を選択的に破壊した。該カプセルを
生理的食塩水で3回洗浄し、1.1%のCaCl2を含む
1000単位/mlヘパリン溶液中37℃で10分間インキ
ユベートしたのち、食塩水で再洗浄した。洗浄せ
るカプセルを次いで、生理的食塩水中希くえん酸
ナトリウム溶液とともに37℃で5分間インキユベ
ートした。この時点でカプセル懸濁物を撹拌した
ところ、膜の溶解とナマルワ細胞の解放がもたら
された。次いで、細胞懸濁物を遠心処理して残屑
を除き、くえん酸塩/食塩水で数回洗浄した。
The encapsulated cell culture was then treated to selectively disrupt its capsule membrane. The capsules were washed three times with saline containing 1.1% CaCl2 .
After incubation for 10 minutes at 37°C in a 1000 units/ml heparin solution, the cells were washed again with saline. The washed capsules were then incubated with dilute sodium citrate solution in saline for 5 minutes at 37°C. Agitation of the capsule suspension at this point resulted in membrane dissolution and release of Namalwa cells. The cell suspension was then centrifuged to remove debris and washed several times with citrate/saline.

そのあと、両培養物を、1.0×106細胞/mlの密
度で、2%熱失活ウシ胎児性血清と緩衝液(PH
7.4)を補つた新たなRPMI−1640培養基中に懸濁
させた。
Both cultures were then mixed with 2% heat- inactivated fetal bovine serum and buffer (PH
7.4) in fresh RPMI-1640 culture medium.

在来の培養物と以前カプセル化した培養物に、
羊水中のニユーキヤツスル病ウイルスのバンコフ
スキ(Bankowski)株を加えた。このウイルス
は、1.0×108pfu/mlの濃度であり、カリフオル
ニア州デイビス所在のポウルトリーヘルスラボラ
トリーズ(Poultry Health Laboratories)より
購入した。細胞懸濁物10ml毎にウイルス1mlを加
えた。培養物を37℃で24時間インキユベートし
た。
For native cultures and previously encapsulated cultures,
Bankowski strain of New York disease virus in amniotic fluid was added. The virus was at a concentration of 1.0 x 108 pfu/ml and was purchased from Poultry Health Laboratories, Davis, California. 1 ml of virus was added for every 10 ml of cell suspension. Cultures were incubated at 37°C for 24 hours.

次いで、慣用培養物を五つの部分(下記1〜
5)に分け、また以前カプセル化した培養物は四
つの部分(下記6〜9)に分けた。培養物の9ア
リコートを各々、下記処理後INF産生に関して試
験した。
The conventional culture was then divided into five portions (1 to 1 below).
5) and the previously encapsulated culture was divided into four parts (6-9 below). Nine aliquots of the culture were each tested for INF production after the following treatments.

1 処理せず 2 2%の熱失活ウシ胎児性血清を含むRPMI−
1640に再懸濁 3 血清不含RPMI−1640に再懸濁 4 RPMI−1640培養基と5%熱失活ウシ胎児性
血清と一緒にカプセル化し、生成せるカプセル
を血清不含培養基中に懸濁 5 RPMI−1640培養基と5%熱失活ウシ胎児性
血清と一緒にカプセル化し、得られたカプセル
を、2%ウシ胎児性血清を含む培養基中に懸濁 6 血清不含培養基に再懸濁 7 2%熱失活ウシ胎児性血清を含む培養基に再
懸濁 8 培養基+5%熱失活ウシ胎児性血清と一緒に
再カプセル化し、得られたカプセルを血清不含
培養基に懸濁 9 培養基+5%熱失活ウシ胎児性血清と一緒に
再カプセル化し、得られたカプセルを培養基+
2%血清中に懸濁 細胞培養物1〜9各々におけるINF−α1単位
を産生するのに必要な細胞量を次表に示す: 1 30 6 40 2 45 7 40 3 − 8 1000360 4 680 9 200100 5 2000 他の具体化も、前掲特許請求の範囲内で実施さ
れる。
1 Not treated 2 RPMI containing 2% heat-inactivated fetal bovine serum
1640 3 Resuspend in serum-free RPMI-1640 4 Encapsulate with RPMI-1640 culture medium and 5% heat-inactivated fetal bovine serum and suspend the resulting capsules in serum-free culture medium 5 Encapsulate with RPMI-1640 culture medium and 5% heat-inactivated fetal bovine serum, and suspend the resulting capsules in culture medium containing 2% fetal bovine serum 6 Resuspend in serum-free culture medium 7 2 Resuspend in culture medium containing 5% heat-inactivated fetal bovine serum 8 Re-encapsulate with culture medium + 5% heat-inactivated fetal bovine serum and suspend the resulting capsules in serum-free culture medium 9 Culture medium + 5% heat Re-encapsulation with inactivated fetal bovine serum and culture medium +
The amount of cells required to produce INF-α1 units in each of cell cultures 1 to 9 suspended in 2% serum is shown in the following table: 1 30 6 40 2 45 7 40 3 - 8 1000360 4 680 9 200100 52000 Other embodiments are also practiced within the scope of the following claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の概念を例示する略図であ
り、第2図は例5に記載の実験結果を示すグラフ
である。 第1図中主要な部分を表わす符号の説明は以下
の通りである:10:細胞、12:カプセル膜、
14:培養基、16:孔、18:高分子量の要素
又は血清成分、20:細胞に必要な成分、2
2′:興味ある物質、22:代謝生成物。
FIG. 1 is a diagram illustrating the concept of the invention, and FIG. 2 is a graph illustrating the experimental results described in Example 5. The explanations of the symbols representing the main parts in Fig. 1 are as follows: 10: Cell, 12: Capsule membrane,
14: Culture medium, 16: Pore, 18: High molecular weight element or serum component, 20: Component necessary for cells, 2
2': Substance of interest, 22: Metabolite.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 生きている細胞によつて産生される物質を製
造する方法であつて、 A 該細胞を、約1.5×105ダルトン未満の選択さ
れた透過性上限を有する膜の中に封入、カプセ
ル化し、 B 該カプセル化せる細胞を水性培養基に懸濁さ
せ、 C 該細胞にインビトロ代謝を行わせ且つ前記物
質を分泌させ、 D 上記選択された透過性上限の結果として、該
カプセル内に上記物質を蓄積させ、 E 該カプセルを前記培養基より単離し、 F 該カプセル膜を破壊し; G 破壊されたカプセルから上記物質を回収する
諸行程からなる方法。 2 カプセル化工程(A)が、水不溶性の塩結合せる
マトリツクスを生成すべく重合体鎖上のカチオン
基と水溶性ゴム上のアニオン基とを反応させて膜
を形成することにより遂行される特許請求の範囲
第1項記載の方法。 3 カプセル化工程(A)が、 1 細胞を、該細胞と生理学上相容し得しかも複
数のアニオン部分を有する水溶性ゴムを含有す
る水性培養基中に懸濁させ、 2 該懸濁物を、細胞を含む小滴に形成し、 3 この小滴を、生理学上相容しうる多価カチオ
ンの溶液にさらして、該小滴を、ばらばらな或
は離散した、水に不溶の保形性一時カプセルと
してゲル化し、 4 この一時カプセルを、前記アニオン部分と反
応しうる複数のカチオン基を有する重合体にさ
らすことにより該カプセルの表面層を架橋して
前記小滴周囲に半透膜を生成する 諸工程によつて遂行される特許請求の範囲第1項
記載の方法。 4 工程4)で形成された膜の中のゲルを再溶解
させる追加工程を含む特許請求の範囲第3項記載
の方法。 5 細胞が、該細胞を維持し且つ物質のインビト
ロ生合成を許容するのに十分な完全細胞培養基と
一緒にカプセル化される特許請求の範囲第1項記
載の方法。 6 工程(B)で用いられる水性培養基が、細胞を維
持し且つ物質のインビトロ生合成を許容するのに
十分な完成細胞培養基である特許請求の範囲第1
項記載の方法。 7 物質のインビトロ生合成を許容するために、
膜の透過性上限よりも大きな分子量を有する成分
を細胞が必要とし、而して細胞と一緒に該成分を
カプセル化する追加工程を含む特許請求の範囲第
5項記載の方法。 8 細胞が哺乳類の細胞である特許請求の範囲第
1項記載の方法。 9 カプセル内で細胞に有糸分裂を行わせる追加
工程を含む特許請求の範囲第1項記載の方法。 10 細胞が、遺伝子操作された細胞である特許
請求の範囲第1項記載の方法。 11 カプセル化工程(A)において、約0.5mm以下
の径を有する球状マイクロカプセルが形成される
特許請求の範囲第1項記載の方法。 12 工程(G)で回収される物質が、インシユリ
ン、グルカゴン、プロラクチン、ソマトスタチ
ン、チロキシン、ステロイドホルモン、脳下垂体
ホルモン、インターフエロン、FSHおよびPTH
よりなる群から選ばれる特許請求の範囲第1項記
載の方法。 13 工程(G)で収得される物質が、ホルモン、イ
ンターフエロン、リンホカインおよび抗体よりな
る群から選ばれる特許請求の範囲第1項記載の方
法。 14 工程(A)でカプセル化される細胞が、物質の
産生を保持するために膜の透過性上限よりも大き
な分子量を有する成分との接触を必要とし、而し
て工程(A)では、この成分を細胞と一緒にカプセル
化し、工程(B)で用いられる水性培養基には該成分
が実質的にない、特許請求の範囲第1項記載の方
法。 15 細胞がハイブリドーマ細胞よりなり、物質
が、選択された透過性上限よりも大きな分子量を
有するモノクローン抗体よりなり、該抗体が膜内
から収得される特許請求の範囲第1項記載の方
法。
[Claims] 1. A method for producing a substance produced by a living cell, comprising: A. placing the cell in a membrane having a selected upper permeability limit of less than about 1.5 x 10 5 Daltons; B. suspending the encapsulated cells in an aqueous culture medium; C. allowing the cells to undergo in vitro metabolism and secrete the substance; D. as a result of the selected upper permeability limit, the capsules A method comprising the steps of accumulating the substance in the capsule, E isolating the capsule from the culture medium, F destroying the capsule membrane, and G recovering the substance from the destroyed capsule. 2. A patent in which the encapsulation step (A) is carried out by forming a membrane by reacting the cationic groups on the polymer chain with the anionic groups on the water-soluble rubber to produce a water-insoluble salt-bonding matrix. The method according to claim 1. 3. The encapsulation step (A) comprises: 1 suspending the cells in an aqueous culture medium containing a water-soluble gum that is physiologically compatible with the cells and having multiple anionic moieties; 2 suspending the suspension, forming droplets containing cells; 3 exposing the droplets to a solution of physiologically compatible polyvalent cations to transform the droplets into discrete or discrete, water-insoluble, shape-retentive particles; gelling as a capsule; 4 crosslinking the surface layer of the capsule by exposing the temporary capsule to a polymer having a plurality of cationic groups capable of reacting with the anion moiety to produce a semipermeable membrane around the droplet; A method according to claim 1, which is performed by steps. 4. The method of claim 3, comprising the additional step of redissolving the gel in the film formed in step 4). 5. The method of claim 1, wherein the cells are encapsulated with a complete cell culture medium sufficient to maintain the cells and allow in vitro biosynthesis of the substance. 6. Claim 1, wherein the aqueous culture medium used in step (B) is a complete cell culture medium sufficient to sustain the cells and allow in vitro biosynthesis of the substance.
The method described in section. 7 To allow in vitro biosynthesis of substances,
6. The method of claim 5, wherein the cell requires a component having a molecular weight greater than the upper permeability limit of the membrane, and includes the additional step of encapsulating the component with the cell. 8. The method according to claim 1, wherein the cells are mammalian cells. 9. The method of claim 1, comprising the additional step of causing the cells to undergo mitosis within the capsule. 10. The method according to claim 1, wherein the cells are genetically engineered cells. 11. The method according to claim 1, wherein in the encapsulation step (A), spherical microcapsules having a diameter of about 0.5 mm or less are formed. 12 The substances recovered in step (G) include insulin, glucagon, prolactin, somatostatin, thyroxine, steroid hormones, pituitary hormones, interferon, FSH and PTH.
The method according to claim 1, wherein the method is selected from the group consisting of: 13. The method according to claim 1, wherein the substance obtained in step (G) is selected from the group consisting of hormones, interferons, lymphokines, and antibodies. 14 If the cells to be encapsulated in step (A) require contact with a component having a molecular weight greater than the permeability limit of the membrane in order to sustain production of the substance, and in step (A) this 2. The method of claim 1, wherein a component is encapsulated with the cells and the aqueous culture medium used in step (B) is substantially free of said component. 15. The method of claim 1, wherein the cells consist of hybridoma cells and the substance consists of a monoclonal antibody having a molecular weight greater than the selected permeability limit, and the antibody is obtained from within the membrane.
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