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灌流とは? 灌流培養最初の疑問を解説します




東海ヒットの灌流特設サイトをご覧いただきありがとうございます。 今回の記事を担当する佐野和紀です。


臓器灌流の研究で社会人大学院生として博士取得し、灌流の面白さと奥深さにはまり、日々試行錯誤しています。


この記事にたどり着かれた方は、きっと下記のようなお悩みをお持ちではないでしょうか。

・灌流培養って最近よく聞くけど、どんなものなの? ・今も培養できているけれど、灌流は必要かな? ・そもそも灌流培養ってよくわからない


この記事では、灌流実験とその機器開発にどっぷり浸かった私が、灌流を始めるにあたって当時疑問に思ったことを、今の知識で徹底解説いたします。



この記事の目次

1.灌流の意味 2.灌流 還流 潅流 の違いの考え方 3.なぜ灌流が必要か 4.どんなことができるのか 5.まとめ




1.灌流の意味


灌流(かんりゅう)とは英語でPerfusion。google検索にて調べてみると、「Per」ずっと fusion 「注ぐ」を意味する単語です。 つまり、ずっと何かに注ぎ続ける状態のことを灌流ということです。 では、灌流培養は、灌流して培養するという意味ですから、培養をするものに注ぎ続けて培養することを灌流培養ということなります。

通常、注ぎ続けるものは、培養の場合培地ですから、培地を注ぎ続けて培養することを灌流培養というと言っていいと思います。






2.灌流 還流 の違いの考え方

すこし灌流について調べると、おなじ「かんりゅう」という音でも、灌流 還流 潅流の3つがよく出てきます。


この違いについては、諸説ありますが、基本的には「注ぎ続ける」かんりゅうについて「灌流」としています。 その中で特に、流れ終わった培地を再度流すような回路、同じ培地を注ぎ続けるかんりゅうのことを「還流」と表現しています。


例:全身の血液は、心臓から出て、体内を循環してまた心臓に戻ってきて再度心臓から出ていきますから 「還流」です





3.なぜ灌流が必要か


さて、少しずつ灌流のイメージが湧いてきましたでしょうか。 それでは、なぜ培養で灌流が必要なのかという問題について解説していきたいと思います。


1つの答えは、生体環境では灌流が基本ということです。 細胞やオルガノイド、組織が存在する本来の環境においては、必ずと言っていいほど灌流により栄養供給されています。体循環では、血液が毛細血管を介して供給され、それに由来する組織液が細胞の周りを流れることにより、栄養の供給がされ、さらには老廃物の除去の役割も担っていると考えられています。

臓器においても、動脈から血液が流入して、臓器を循環した後、静脈から出ていくことで栄養供給されています。




4.どんなことができるのか

それでは最後に、灌流培養することでどんなことが可能になるのかを簡単にご紹介します。 ・細胞培養では培地交換が不要になり培養期間が飛躍的に伸びます

一定で培地を流し続けますので、1日~数日毎の培地交換作業が不要です。


細胞用の灌流装置の詳細はこちら

・生体に近い環境で培養できるようになります

 血管内皮細胞などの細胞は、灌流の機械的ストレスを検知してより生体環境での振る舞いをするようになると言われています。

・入口、出口のコントロールで、リアルタイムな解析が可能になります

灌流する対象は細胞、オルガノイド、組織、臓器などですが、入口液と出口液をダイレクトにコントロールできます。 例えば 薬剤投与の実験では、薬剤量をダイレクトに制御できます。そして、出口液で経時的な解析が可能になります。


臓器灌流培養装置の詳細はこちら

このように灌流培養をするとこれまでの実験の幅が広がり、新たな知見を得ることができる可能性があります。



5.まとめ

今回は、灌流培養を始めるにあたって大まかな疑問点をピックアップしてご紹介しました。 灌流は、ずっと注ぎ続けるという意味であり、その漢字によって送液の手法が異なる。 生体環境ではほとんどすべて灌流により栄養供給されていて、生体外でそれを再現すると生体に近い環境での培養となり、解析もリアルタイムで可能となること など解説しました。 いずれにせよ、灌流手法や目的は研究によって異なり、それによって実験機器も変わってきます。この記事を読んで少しでもこんな灌流実験できたらいいな、やりたいな、などアイデアが浮かびましたら、下記からお問い合わせ下さい。


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執筆者 佐野和紀

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