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02せん断応力が、細胞の「本来の姿」を奪っている。細胞間コミュニケーションや組織形成を、十分に再現できているでしょうか。従来の培養系では、流体の流れなどにより細胞にせん断応力が加わります。その結果、細胞の挙動や細胞間相互作用が変化し、組織構造の形成が阻害されます。動的3次元細胞培養システム「ClinoStar2」は、こうした課題を解決するために、クリノスタット原理を採用しています。ではなぜ、「せん断応力の最小化」が重要なのでしょうか。ヒト細胞の大部分はせん断応力にさらされることはありません。せん断応力とは、流体の流れによって細胞に加わる機械的な力です。過剰なせん断応力は、遺伝子発現やタンパク質合成を変化させます。さらに、膜タンパク質の発現変化を引き起こし、細胞機能を低下させます。非生理的な環境では、接着分子（セレクチン、インテグリン）やメカノセンサー（イオンチャネル）の発現も変化します。その結果、細胞間相互作用や組織構造の再現が困難となり、実験結果の再現性と信頼性が低下します。では、どのようにして細胞をせん断応力から解放できるのでしょうか。拡散だけでは、細胞は生き残れない。静的な培養環境では、栄養と酸素は拡散のみで供給されます。構造体が大きくなるほど、内部への供給は追いつかなくなり、やがて壊死コアが形成され、組織としての機能を失います。これは細胞の問題ではなく、環境の問題です。ClinoStar2の穏やかな回転が培地を動かし、構造体の内部まで均一に栄養・酸素を届けます。同時に老廃物を効率よく除去することで、細胞は長期にわたり生存し、成熟し、機能を維持します。そして、壊死コアのない均一な環境が、より大きな構造体の形成を可能にします。1:Croughan,M.S.;Wang,D.I.L. Biotechnology,1991,17,213–249. https://doi.org/10.1016/b978-0-409-90123-8.50015-x2:Wrzesinski,K.;Fey,S.J.Bioengineering,2018,5(1),22. https://doi.org/10.3390/bioengineering5010022「哺乳類細胞における臨界／致死せん断応力は、0.3～1.7Paの範囲にある。」¹「クリノスタット型バイオリアクターでは、非常に低いせん断応力（20rpmで約0.01Pa）が維持される。一方で、撹拌型バイオリアクター（100～200rpm、0.3～0.66Pa）やオービタルシェーカー（20～60rpm、0.6～1.6Pa）では、より高いせん断応力が発生する。」²
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03BasicPrinciple1231)construct;2)culturemedia;3)culturevessel175µMradiusspheroid450µMradiusspheroid基本原理ClinoStar2におけるクリノスタットの原理動的条件（ClinoStar2）回転により重力の影響が分散され、細胞・組織構造体は浮遊状態で安定的に維持されます。1）細胞・組織構造体2）培地(液体培地)3）培養容器培地の流れによる浮力重力低せん断環境で培地が流動し、物質輸送を均一化静的条件（従来の培養）栄養栄養培地流動細胞・組織構造体培地流動代謝産物(老廃物)代謝産物(老廃物)酸素分圧酸素分圧拡散のみに依存した物質輸送・拡散制限（栄養・酸素不足）・壊死コア（内部細胞死）の発生目安：構造体半径約175µm培地流動による均一な物質輸送・栄養・酸素が内部まで供給・代謝産物を効率的に除去・壊死コアを抑制目安：構造体半径約450µmまで拡張可能生体内に近い環境で、細胞はinvivoに近い形態・機能を発現細胞間相互作用を維持し、再現性の高い3D構造形成を実現拡散制限
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