細胞培養が研究において重要性を増すにつれ、細胞培養は進化し、それとともにインキュベーターも進化してきました。

カールはイリノイ大学で分子細胞生物学の学士号を取得し、ノースウェスタン大学のバイオテクノロジー修士課程で修士号を取得しました。PHCNA入社以前は、細胞・分子生物学、微生物学、がん研究、臨床診断アッセイ開発など、様々な生物医学研究分野に携わっていました。ノースウェスタン大学医学部や、イリノイ州のナノバイオテクノロジー企業であるNanosphere（現Luminex）にも勤務していました。

Q : 細胞培養はここ数十年でどのように進化してきましたか?
A ：細胞培養は、様々な形で数十年前から存在しています。歴史的には、製薬業界における研究モデルや研究開発に利用されてきました。細胞培養は長年にわたり進化を続けており、特にここ5年ほどで、スキャフォールディングや3D細胞培養といった技術が登場し、組織をより堅牢に模倣できるようになりました。研究において細胞培養の重要性が増し、生検や患者から直接採取した細胞を培養する初代細胞株は繊細な性質を持つため、進化を余儀なくされました。そして、インキュベーターもそれと共に進化してきました。

Q ：臨床研究室で細胞培養を維持するにはどのような環境が必要ですか？
A ：非常に丈夫な細胞には、標準的な5%のCO2濃度と温度、湿度が必要です。一方、臨床的な方法では、温度とガスを厳密に制御する必要があります。そのため、電力、汎用性、そしてCO2濃度、酸素濃度、温度といった精密に制御された環境が、より重要になります。

インキュベーター設計における私たちの基本原則は、細胞の健康状態を最優先にすることです。私はこれを最高の頭脳と神経を組み込むことに喩えています。つまり、すべてを制御する最も賢いマイクロプロセッサの頭脳と、温度、ガス、その他の診断機能のための最高品質のセンサーを備えるということです。インキュベーターのドアを開けると、ガスが噴出し、温度が変化する可能性があるため、細胞にとって最適な環境が崩れてしまいます。私たちが目指すのは、ガスや温度の変動を認識し、それらのパラメータをリアルタイムで通常の環境に戻す、最も反応性の高いシステムです。CO2レベルが適正でないことを認識し、過剰な値にすることなく迅速に調整する必要があります。温度が適正でないことも瞬時に認識し、最も均一な方法で回復する必要があります。これが、私たちのインキュベーターが最新の形態へと進化する中で私たちが組み込んだコンセプトです。インキュベーターパラメータをリアルタイムで監視、制御、そして回復させることで、細胞が由来するヒトや動物の体を適切に模倣できるのです。

Q : どのような臨床応用が最も厳密に精密に制御された細胞環境を必要としますか?
A : 一例として、体外受精のための胚移植が挙げられます。また、循環腫瘍および固形腫瘍を標的としたCAR-T細胞療法も挙げられます。これは基本的に、がん患者から血液と免疫細胞を採取し、それらを研究・操作した後、がんと闘うために患者に再注入するものです。インキュベーターはこのプロセスの中心的な役割を果たします。細胞を自然環境から離れた場所で長期間培養し、増殖させる必要があるため、細胞が適切なパラメータに適合していることを確認する必要があります。研究から臨床の領域に移ると、患者からの採取から細胞培養皿とインキュベーターへの移送、そして再び患者に投与されるまでの全過程における細胞の健康状態の重要性は極めて高まります。

Q : 細胞培養の適切なパラメータを維持する以外に、インキュベーターにはどのような機能がありますか?
A ：細胞の成長過程におけるパラメータ制御に加え、微生物汚染や交差汚染から細胞を保護するという考え方もあります。微生物は私たちの周りにたくさんいます。彼らは私たちの体表、皮膚、腸内などに生息するように適応しています。私たちは細胞培養にとってこれらの天敵と共存しているため、それらを寄せ付けないインキュベーターが必要なのです。