浮遊培養か接着培養か　〜実験内容に応じて選ぶ培養法〜

浮遊培養法は、三角フラスコやスピナーフラスコなど小スケール用の容器から、大スケール用の攪拌槽型バイオリアクターまで多岐に渡ります。この培養法の価値は単純明快です。それは収量のスケールを変更できる点です。しかも大きく変更できます。

研究現場での操作効率を求めるメーカーにとって、この拡張性と制御こそ、浮遊培養プラットフォームを選ぶ魅力につながっています。

しかし、その代わりに事前の作業が多くなるマイナス面もあります。足場依存性の細胞タイプの場合、浮遊培養環境に適合させなければならないからです。これは手間も時間もかかります。

Gitschier氏は次のように指摘します。「足場依存性細胞は、適応段階で増殖減少や収量低下に見舞われやすくなります。浮遊培養に生じる剪断力・剪断応力（ずり応力）は、多くの細胞タイプに悪影響を及ぼしますが、とりわけ足場依存性の初代細胞や幹細胞に対する影響は顕著です。」

また、浮遊培養法の場合、直接可視化の利点がありませんが、他の指標のほか、オンラインやインラインのプロセス制御対応の利点があり、進捗状況を把握できます。

「細胞増殖のモニタリング方法は、ほかにもpH酸性化や酸素・グルコース消費量などがあります。」と話すのは、コーニング ライフサイエンスの事業開発マネージャーで、博士号とMBAを持つAngel Garcia Martin博士です。「いずれも培養増殖を間接的に測定できますが、顕微鏡で細胞を直接観察することはできません。」とGarcia Martin博士は言います。

このような課題があるとはいえ、浮遊培養法はアプリケーションで求められる大量の細胞を作製できます。その典型例が、チャイニーズハムスター卵巣細胞（CHO細胞）を使ったモノクローナル抗体の作製です。こうした培養細胞が浮遊培養環境で増殖できるように、研究者らが適合させたのです。今ではこの培養法が主な作製方法になっています。

しかし、すべてのプログラムにこのようなスケールが必要なわけではありません。希少疾患や小さな患者集団サイズを標的にした自家療法や遺伝子治療であれば、もっと小スケールでも十分に作製できます。

次世代技術を生かせば、接着細胞培養の場合には従来よりも小さく管理しやすい設置スペースで細胞培養表面積を増やし、浮遊細胞培養の場合には剪断応力を抑えるという、両培養法の利点を最大限に引き出すことができます。

まさにこの発想から生まれたのが、Corning HYPERStack®です。これは、Corning CellSTACK® 細胞培養容器と同じ設置スペースでありながら、ガス交換を維持しつつ、さらに多くの層を収容できます。マイクロキャリアを使えば、体積に対する表面積比をさらに高めてスケールを変更でき、攪拌槽型リアクターでpHやガスの制御も可能です。しかし、次のレベルをめざす場合、Corning Ascent® Fixed Bed Reactorシステムなど、固定層バイオリアクターや有望先端技術を使うことで、体積に対する表面積比を高めるとともに、細胞の固定化と剪断応力のリスク緩和が可能です。

Garcia Martin博士は次のように述べています。「最初は、フラスコや多層型容器をおすすめします。その後、成長段階に入って製造スケールを確立する必要が出てきたら、固定床バイオリアクターに移行するほうが、人件費やクリーンルームのスペースにかかるコストの面で大きなメリットがあります。」

結局のところニーズ次第で培養法が決まる点は、Gitschier氏もGarcia Martin博士も見解が一致しています。

「リソース、スケール、可視化のニーズ、自動化要件、そして剪断応力をうまく処理できるか、それとも培養に悪影響を及ぼすかによって、技術ごとにメリットは明らかに違ってきます。したがって、どのようなプラットフォームでどのような実験を行い、どのような結果をめざすのかを明確にしなければなりません。」とGitschier氏は言います。

ただし、その判断という重荷を1人で背負い込む必要はありません。機器の販売元や消耗品メーカーには、通常、フィールドアプリケーションの専門家が在籍しています。実験の最終ゴール達成に最適なソリューション選びに迷ったら、こうした専門家に相談すれば、アドバイスや支援が得られるはずです。 メーカーへの問い合わせをきっかけに、同様の研究室やアプリケーションで実際に成功しているソリューションを知ることができるのです。