細胞治療の洗浄・濃縮装置とは？原理の違いと選び方

Proglenth 編集部公開 2026-09-27更新 2026-10-09約7分で読めます

細胞治療の製品には、最後に除菌ろ過をかけられません。生きた細胞は、除菌用フィルターの目よりはるかに大きく、無理に通せば壊れるからです。では、培養に使った培地や、凍結保護剤のDMSOは、どこで取り除くのでしょうか。答えは、洗浄と濃縮の工程です。

ここでは、細胞を傷めずに、周りの液体だけを入れ替えます。遠心力をかけすぎれば細胞は壊れ、浸透圧を急に変えれば死にます。洗い方が甘ければ培地成分やDMSOが製品に残り、乱暴なら生存率が落ちて、力価そのものが下がります。装置は、遠心を使うもの、回転する膜を使うもの、洗浄を工程の一部に抱え込んだ統合装置の3系統に分かれます。

製造なら細胞の種類と規模に合う原理、購買ならキットの供給と閉鎖系の範囲、品質保証なら残留物の規格と回収率の根拠が、選定の論点です。営業の立場でも、顧客の細胞が何で、規模がどれだけかを聞けば、提案できる機種はほぼ絞れます。

最終ろ過ができない製品で、洗浄・濃縮は何を担うのか？

抗体医薬は、変性さえしなければ、0.22 µm のフィルターを通して無菌性を担保できます。細胞治療には、その最後の関門がありません。

アフェレーシスや培養、遺伝子導入のあとに残る培地成分、DMSO、エレクトロポレーション用の緩衝液、ウイルスベクターの残渣は、下流の洗浄・濃縮で物理的に置き換えるしかありません。同時に、数Lの液量を投与できる数十 mL まで絞り込む必要もあります。この工程が、製品の不純物の姿を決める、実質的な最後の関門です。

洗浄・濃縮のあとには、凍結保存液に入れて充填する工程が続きます（細胞製品の充填・凍結製剤）。

細胞治療の洗浄・濃縮は、抗体医薬の最終ろ過に相当する関門であり、しかも生きた細胞を傷めないという制約が付きます。

向流遠心・回転膜・遠心バッチ・統合装置は、何が違うのか？

装置の違いは、細胞を液から分ける力を、何で作るかの違いです。

方式	仕組み	代表的な装置	向く場面
向流遠心（流動層）	遠心力と逆向きの緩衝液の流れを釣り合わせ、細胞をペレットにせず浮かせたまま液を入れ替える	CTS Rotea（Thermo Fisher）、kSep（Sartorius）	細胞を押し固めず低せん断で洗いたいとき
エルトリエーション	向流遠心の流量を段階的に変え、サイズと密度で細胞を分画する	Elutra（Terumo BCT）	アフェレーシス産物から単球とリンパ球を分けたいとき
回転膜ろ過	回転する膜で液だけを外へ通し、細胞は内側に残す	Lovo（Fresenius Kabi）	大容量の原料の洗浄と容量減
遠心バッチ・チャンバー式	遠心分離を自動化し、洗浄を繰り返す	Sefia、Sepax C-Pro（Cytiva）、COBE 2991（Terumo BCT）	実績のある手順を閉鎖系で回したいとき
統合装置	洗浄・濃縮を、遺伝子導入や培養と同じ閉鎖系に組み込む	CliniMACS Prodigy（Miltenyi Biotec）、Cocoon（Lonza）	工程全体を1台にまとめたいとき

洗浄・濃縮装置の原理を比べた概念図。上に3つの方式が並ぶ。向流遠心（流動層。例はCTS Rotea、kSep）は、回転の軸から外へ向かう遠心力と、内へ向かう逆向きの液の流れを釣り合わせ、細胞を押し固めず、ペレットにせずに浮かせたまま液を入れ替える。回転膜ろ過（例はLovo）は、回転する膜が細胞を残し、液だけを通す。遠心バッチ（チャンバー式。例はSefia、Sepax C-Pro、COBE 2991）は、遠心で細胞を沈め、液を抜き、新しい液で混ぜ直すことを繰り返す。下の統合装置（例はCliniMACS Prodigy、Cocoon）は、洗浄・濃縮を、遺伝子導入や培養と同じ一つの閉鎖系に組み込む。代償は、洗浄の方式だけを後から替えにくいこと。 — 洗浄・濃縮装置の原理の違い（向流遠心・回転膜ろ過・遠心バッチ）と、統合装置の位置づけの概念図

入力量は、最初の絞り込み軸です。kSep が 200 L まで扱うのに対し、Rotea は 20 L、Sefia は 10 L までです。自家の細胞治療なら1バッチは数百 mL 規模、他家なら数 L 以上が目安で、規模が決まるだけで候補はかなり減ります。

エルトリエーションは分離であって、精製ではありません。臨床検体を使った報告でも、最終分画には単球以外の細胞が残り、好中球が1割を超えた検体は密度勾配での追加処理を受けています。完全な仕分けを装置に求めず、後段の磁気分離などと組み合わせる設計が現実的です。単球から作る樹状細胞ワクチンでは、エルトリエーションと磁気ビーズのどちらで単球を集めるかが、製造の最初の分かれ道です。

COBE 2991 のような古い型式が、いまも骨髄移植の領域で使われているのは、手順とバリデーションの実績が積まれているからです。新しい原理が出ても、古い装置が一斉に置き換わるわけではありません。

統合装置は、洗浄を単独で選ぶ段階を飛ばし、工程ごと選ぶ考え方です。Cellares の Cell Shuttleは、向流遠心のエルトリエータと磁気選択、エレクトロポレーション、バイオリアクターを1つのカートリッジに載せています。一方で、洗浄だけをRotea、充填を別の装置に任せ、つなぐ構成もあります（Thermo Fisher の CTS Compleo）。後から洗浄の方式だけ替えたくなったとき、統合装置では替えにくくなる点が、選ぶときの代償です。

原理の違いは、細胞をどれだけ押し固めずに済ませるかと、どの工程まで1台に抱え込むかの違いです。

重要：カタログの回収率は、機種の比較に使えるのか？

カタログには、回収率の数字が並びます。Lovo の公表データでは有核細胞の回収率が98%超、Rotea の仕様では95%超です。

ところが、これらの数字は、細胞の種類、処理する液量、最終液量がそれぞれ違う条件で測られています。機種ごとの数字を並べても、そのまま比べられません。

数字が条件で動く例は、いくつか公表されています。Cytiva の技術資料では、Sepax の回収率は、モデルのT細胞株を最終液量20 mL にした条件で86%超でした。手動での取り出しを有効にすると、平均95%まで上がっています。同じ機種でも、設定ひとつで回収率が動き、どの部分で細胞が失われるかの分析も、同じ資料で行われています。Thermo Fisher の白血球分離のポスターには、少量の処理で平均99%、20 L の処理で79%という回収率が載っています。規模が上がると、回収率が下がることがあります。

メーカーの公表値とは別に、米国の4施設で行われた評価もあります。Lovo を活性化T細胞、腫瘍浸潤リンパ球（TIL）、MSCの最終回収に使った評価では、生存率と回収率は満足できる水準でした。一方で、処理時間は細胞種と施設によって幅がありました。

カタログの回収率は、メーカーが選んだ条件での値です。自社の細胞、自社の規模、自社の最終液量で測った値が、選定の根拠です。

濃縮後の保持・最大規模・洗浄回数は、どこでつまずくのか？

洗浄・濃縮の工程でつまずく場所は、装置の中だけではありません。

1つめは、濃縮したあとに置く時間と温度です。カナダ・UBC の Piret 研究室の研究では、1 mL あたり約2.5億個まで濃縮したT細胞を37℃に置くと、3時間後に生きた細胞の58%、6時間後には41%しか回収できませんでした。同じ濃縮状態でも、室温なら3時間まで、4℃なら6時間までは、影響がずっと小さかったと報告されています。工程の遅れや移し替えで、濃縮した細胞を温かい場所に置きっぱなしにしない運用が要ります。

2つめは、最大規模での運転です。仕様表の入力量の上限まで使えることと、その規模で回収率が保たれることは別です。上限に近い使い方をするなら、その規模で実測した値を求めます。

3つめは、洗浄回数の決め打ちです。Sefia は洗浄サイクルを最大4回まで選べ、処理温度も4℃から37℃で設定できます。回数を増やせば残留物は減りますが、そのたびに細胞は遠心と再懸濁にさらされ、処理時間も伸びます。DMSOのような低分子は希釈で落ちやすい一方、ウイルスベクターの残渣のように細胞表面に付きやすい物質は、回数を増やしても落ちにくい場合があります。除きたい物質ごとに、必要な回数を残留量の実測で決めます。

4つめは、装置を替えたときの説明です。同じ工程で装置の機種を替えると、製品が同じ品質で作れていることを示す比較が要ります（自家細胞治療の同等性）。導入時に、将来の交換のしやすさまで見ておくと、あとで困りません。

洗浄・濃縮の失敗は、装置の性能不足より、置き方と回数と規模の決め方から起きます。