JP2002517982A - Cell differentiation / proliferation and maintenance factors and their use - Google Patents

Cell differentiation / proliferation and maintenance factors and their use

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JP2002517982A
JP2002517982A JP2000543569A JP2000543569A JP2002517982A JP 2002517982 A JP2002517982 A JP 2002517982A JP 2000543569 A JP2000543569 A JP 2000543569A JP 2000543569 A JP2000543569 A JP 2000543569A JP 2002517982 A JP2002517982 A JP 2002517982A
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ピーター テイビッド ラスジェン,
ジョイ ラスジェン,
ジュリー − アン レイク,
ジェニファー ワシントン,
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ブレサゲン リミテッド
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、多能性細胞の分化、増殖および/または維持に影響を及ぼし得る生物学的に活性な因子に関する。本発明はまた、生物学的に活性な因子を用いて、多能性細胞から異なる特性を有する多能性細胞(より詳細には、EPL細胞)を生成する方法;ならびに上記多能性細胞から部分的に分化した細胞または最終分化した細胞を生成する方法に関する。本発明はまた、多能性細胞および部分的に分化した細胞または最終分化した細胞、ならびにヒト細胞および遺伝子治療、ならびにトランスジェニック動物の生成におけるそれらの使用に関する。   (57) [Summary] The present invention relates to biologically active factors that can affect the differentiation, proliferation and / or maintenance of pluripotent cells. The present invention also provides a method of producing a pluripotent cell having different properties from a pluripotent cell (more specifically, an EPL cell) using a biologically active factor; It relates to a method for producing partially or terminally differentiated cells. The invention also relates to pluripotent cells and partially or terminally differentiated cells, as well as human cells and gene therapy, and their use in generating transgenic animals.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 本発明は、生物学的に活性な因子、およびより詳しくは胚幹(ES)細胞を含
む多能性細胞の分化、増殖および/または維持に影響し得る因子に関する。本発
明はまた、生物学的に活性な因子を用いて多能性細胞から、異なる特性を有する
多能性細胞(より詳しくは、EPL細胞)を産生する方法;およびその多能性細
胞から部分的に分化した細胞にまたは最終分化した細胞を産生する方法に関する
。本発明はまた、多能性細胞および部分的に分化した細胞または最終分化した細
胞、ならびにそれらの使用に関する。
[0001] The present invention relates to biologically active factors, and more particularly to factors that can affect the differentiation, proliferation and / or maintenance of pluripotent cells, including embryonic stem (ES) cells. The present invention also provides a method for producing pluripotent cells having different properties (more particularly, EPL cells) from pluripotent cells using biologically active factors; To a method of producing terminally differentiated cells or terminally differentiated cells. The invention also relates to pluripotent cells and partially or terminally differentiated cells, and uses thereof.

【0002】 哺乳動物の胚内での初期発生の事象は、胚外細胞系列を綿密に作り上げ、そし
て胚盤胞の形成を生じ、これは、栄養外胚葉、原始内胚葉および多能性細胞のプ
ール、内細胞塊(ICM/原外胚葉)を含む。発生が継続するにつれて、ICM
/原外胚葉の細胞が発生し、原始外胚葉を形成するように、それらは、迅速な増
殖、選択的アポトーシス、分化および再構築を被る。マウスにおいて、細胞のI
CMは、胚盤胞の移植の時間あたりで迅速に増殖し始める。生じた多能性細胞塊
は、胞胚腔まで広がる。5.0と5.5d.p.cとの間で、原外胚葉の内細胞
は、アポトーシスを被り、始原羊膜腔を形成する。外側の生存細胞または初期原
始外胚葉は増殖し続け、そして6.0〜6.5d.p.c.まで、原始外胚葉ま
たは胚外胚葉とよばれる多能性細胞の偽層状化上皮層(pseudo−stra
tified epithelial layer)を形成する。原始外胚葉は
、生殖細胞を生じ、そして原腸形成の間、胚固有の初期胚葉および胚外中胚葉の
産生のための基質として作用する。
[0002] Early developmental events in the mammalian embryo elaborate the extra-embryonic cell lineage and result in the formation of blastocysts, which are responsible for the trophectoderm, primitive endoderm and pluripotent cells. Pool, containing inner cell mass (ICM / primordial ectoderm). As outbreaks continue, ICM
They undergo rapid proliferation, selective apoptosis, differentiation and remodeling so that cells of the / primordial ectoderm develop and form primitive ectoderm. In mice, the cellular I
CM begins to grow rapidly around the time of blastocyst implantation. The resulting pluripotent cell mass extends to the blastocoel. 5.0 and 5.5d. p. In between c, the endoderm of the primordial ectoderm undergoes apoptosis and forms the primordial amniotic cavity. Outer surviving cells or early primitive ectoderm continue to proliferate and 6.0-6.5 d. p. c. Up to the pseudo-stratified epithelial layer of pluripotent cells called primitive ectoderm or germ ectoderm
forming a reinforced epithelial layer. Primitive ectoderm gives rise to germ cells and acts as a substrate for the production of embryo-specific early and extra-embryonic mesoderm during gastrulation.

【0003】 原腸形成前の胚内における多能性細胞の一時的に異なるプールの発生潜的なお
よび示差的に発現される遺伝子の分析により、ICMおよび原始外胚葉の2つの
異なる多能性細胞の集団を同定した。各集団内の細胞は、移植研究及び遺伝子発
現マーカーの分析によって明らかなように相同であるらしい。示差的な遺伝子発
現により規定されるように、多能性細胞の不均一性の確立および原始外胚葉にお
ける多能性細胞の亜集団の決定は、6.5d.p.c.での原始線条の形成より
前に胚において実証されていない。4.5と6.5d.p.c.との間の子宮環
境内での遺伝子マーカーの欠乏および胚の小さなサイズ、複雑性および比較的達
成し難いことにより、多能性細胞の発生の総合的な分析が可能でなかった。
[0003] Analysis of the developmentally latent and differentially expressed genes of a temporally distinct pool of pluripotent cells in the pre-gastrulation embryo has led to the analysis of two distinct pluripotencies of the ICM and primitive ectoderm A population of cells was identified. Cells within each population appear to be homologous as evidenced by transplantation studies and analysis of gene expression markers. Establishment of heterogeneity of pluripotent cells and determination of a subpopulation of pluripotent cells in the primitive ectoderm, as defined by differential gene expression, is 6.5 d. p. c. Has not been demonstrated in embryos prior to the formation of primordial streaks. 4.5 and 6.5 d. p. c. The lack of genetic markers in the uterine environment and the small size, complexity and relative difficulty of achieving embryos did not allow a comprehensive analysis of the development of pluripotent cells.

【0004】 多能性細胞は、胚幹(ES)細胞として移植前のマウスの胚から単離され得る
。ES細胞は、インビトロで多能性細胞集団として不定に維持され得、そして、
宿主の胚盤胞に再導入する場合、生殖細胞を含むマウスの全成体組織に寄与し得
る。従って、ES細胞は、正常なマウスの発生を調節する全てのシグナルに応答
する能力を保持し、そして初期胚内の多能性細胞の生物学および分化を基礎とし
た機構、ならびに胚操作、およびその結果としての商業的、医療的および農業的
適用のための機会を提供する機構の研究のための強力なモデル系を潜在的に示す
。他の多能性細胞および細胞株は、これらの特性および適用のいくつかまたは全
てを共有する。
[0004] Pluripotent cells can be isolated from pre-transplant mouse embryos as embryonic stem (ES) cells. ES cells can be maintained in vitro as a pluripotent cell population in vitro, and
When reintroduced into the host blastocyst, it can contribute to all adult tissues of the mouse, including germ cells. Thus, ES cells retain the ability to respond to all signals that regulate normal mouse development, and mechanisms based on the biology and differentiation of pluripotent cells within the early embryo, and embryo manipulation, and Potentially represents a powerful model system for the study of mechanisms that offer opportunities for the resulting commercial, medical and agricultural applications. Other pluripotent cells and cell lines share some or all of these properties and applications.

【0005】 齧歯類以外の種由来の多能性細胞の首尾良い単離、長期のクローン維持、遺伝
子操作および生殖系伝達は、一般的に、今日まで困難であり、そしてこの原因に
ついては未知である。国際特許出願WO97/32033および米国特許第5,
453,357号は、齧歯類以外の種由来の細胞を含む多能性細胞を記載し、そ
して、始原多能性細胞は、国際特許出願WO98/43679およびWO96/
23362ならびに米国特許第5,843,780号に記載される。しかし、こ
れらの多能性細胞が異なる特性を有する多能性細胞に形質転換され得る場合、始
原多能性細胞は有用である。
[0005] Successful isolation, long-term clonal maintenance, genetic manipulation and germline transmission of pluripotent cells from species other than rodents are generally difficult to date and the cause is unknown. It is. International Patent Application WO 97/32033 and US Pat.
No. 453,357 describes pluripotent cells, including cells from species other than rodents, and primitive pluripotent cells are described in International Patent Applications WO 98/43679 and WO 96/43.
No. 23362 and U.S. Pat. No. 5,843,780. However, primordial pluripotent cells are useful if these pluripotent cells can be transformed into pluripotent cells having different properties.

【0006】 ES細胞の分化は、自己再生を促進し、そして幹細胞の分化を妨げるサイトカ
イン白血病抑制因子(LIF)、および他のgp130アゴニストによりインビ
トロで調節され得る。しかし、LIFの存在下かまたは非存在下における、レチ
ノイン酸を除く、ES細胞の特定の細胞型への分化を誘導し得る生物学的分子は
、現在、未知である。
[0006] ES cell differentiation can be regulated in vitro by the cytokine leukemia inhibitory factor (LIF), which promotes self-renewal and prevents stem cell differentiation, and other gp130 agonists. However, the biological molecules that can induce the differentiation of ES cells into specific cell types, excluding retinoic acid, in the presence or absence of LIF, are currently unknown.

【0007】 先行技術に関連した1つ以上の困難性または欠損を克服、または少なくとも緩
和することは、本発明の目的である。
It is an object of the present invention to overcome, or at least mitigate, one or more difficulties or deficiencies associated with the prior art.

【0008】 出願人は、ES細胞を含む多能性細胞の分化、増殖および/または維持に影響
し得る生物学的に活性な因子を同定した。より詳細には、この因子は、多能性細
胞(例えば、接着培養物中および懸濁培養物中のES細胞)の、異なる特性を有
する多能性細胞、より詳細には初期原始外胚葉様(EPL)細胞への変換を引き
起こし得る。さらに、この因子は、インビトロでのこれらの細胞の増殖を維持お
よび支持し得る。それはまた、インビトロおよびインビボでの原始外胚葉から誘
導されたEPL細胞の単離および維持を可能にする。
[0008] Applicants have identified biologically active factors that can affect the differentiation, proliferation and / or maintenance of pluripotent cells, including ES cells. More particularly, this factor is a pluripotent cell with different properties of pluripotent cells (eg, ES cells in adherent and suspension cultures), more particularly early primitive ectoderm-like (EPL) can cause conversion to cells. In addition, the factor may maintain and support the growth of these cells in vitro. It also allows the isolation and maintenance of EPL cells derived from primitive ectoderm in vitro and in vivo.

【0009】 出願人は、理論により制限されることを望まない一方、EPL細胞は、6.0
p.d.c.または初期原始外胚葉より前の胚移植後の多能性細胞のインビトロ
等価物を示すと考えられている。
[0009] While Applicants do not want to be limited by theory, EPL cells have 6.0 levels.
p. d. c. Alternatively, it is thought to represent an in vitro equivalent of pluripotent cells after embryo transfer prior to early primordial ectoderm.

【0010】 従って、用語「EPL細胞」とは、多能性を保持し、そして以下によりOct
4およびFgf5を発現する細胞へ変換ならびに/またはOct4およびFgf
5を発現する細胞として維持される多能性細胞由来の細胞をいうことが理解され
るべきである: (a)本発明の生物学的に活性な因子またはそれらの高分子量もしくは低分子
量成分;あるいは、 (b)本発明に従う馴化培地;あるいは、 (c)本発明に従う低分子量成分の存在下または非存在下における細胞外マト
リクス。
Thus, the term “EPL cell” refers to a cell that retains pluripotency and
4 and / or conversion to cells expressing Fgf5 and / or Oct4 and Fgf
It should be understood that it refers to cells from pluripotent cells that are maintained as cells that express 5: (a) biologically active factors of the invention or their high or low molecular weight components; Or (b) a conditioned medium according to the invention; or (c) an extracellular matrix in the presence or absence of a low molecular weight component according to the invention.

【0011】 多能性細胞(EPL細胞が誘導され得る)は、インビトロまたはインビボで誘
導されたICM/原外胚葉、インビトロまたはインビボで誘導された原始外胚葉
、奇形癌細胞、EC細胞、始原生殖細胞、EG細胞、および脱分化によるかまた
は核移植により誘導された多能性細胞由来のES細胞であり得るが、それらに制
限されない。EPL細胞はまた、脱分化により、分化した細胞から誘導され得る
[0011] Pluripotent cells (EPL cells can be derived) include in vitro or in vivo induced ICM / primordial ectoderm, in vitro or in vivo derived primitive ectoderm, teratocarcinoma cells, EC cells, primordial germ The cells can be, but are not limited to, cells, EG cells, and ES cells from pluripotent cells induced by dedifferentiation or by nuclear transfer. EPL cells can also be derived from differentiated cells by dedifferentiation.

【0012】 さらに、EPL細胞は、gp130アゴニストの存在下で(a)、(b)また
は(c)の除去によりES細胞へ復帰され得るが、それに限定されない。
In addition, EPL cells can be reverted to ES cells by removal of (a), (b) or (c) in the presence of a gp130 agonist, but is not limited to such.

【0013】 この生物学的に活性な因子は、好ましくは2つの成分(低分子量成分および高
分子量成分)を含む。
[0013] The biologically active agent preferably comprises two components: a low molecular weight component and a high molecular weight component.

【0014】 低分子量成分は、アミノ酸もしくはその機能的に活性なアナログ、あるいはペ
プチドまたはその機能的に活性なフラグメントもしくはアナログであり得る。好
ましくは、低分子量成分は、プロリンもしくはその機能的に活性なアナログ、あ
るいはプロリンを含むペプチドまたは機能的に活性なフラグメントもしくはその
アナログである。さらにより好ましくは、低分子成分は、L−プロリンまたはL
−プロリンを含むペプチドである。このペプチドは、好ましくは約5kD未満の
分子量であり、より好ましくは、約3kD未満の分子量を有する。あるいは、ま
たはさらに、このペプチドは、好ましくは約1〜11、より好ましくは約1〜7
、最も好ましくは約1〜4のアミノ酸の大きさを有する。最も好ましくは、この
ペプチドは、以下の群より選択される: Pro−ala Ala−pro Ala−pro−gly Pro−OH−pro Pro−gly Gly−pro Gly−pro−ala Gly−pro−OH−pro Gly−pro−arg−pro Gly−pro−gly−gly Val−ala−pro−gly 物質P−frag1〜4(Arg−pro−lys−pro) 物質P遊離酸 (arg−Pro−Lys−Pro−Gln−Gln−Phe−Phe−gl
y−Leu−metOH) プロテアーゼ消化(コラーゲナーゼ消化を含む)コラーゲンフラグメント; ならびに機能的に活性なフラグメントおよびそのアナログ;ならびに生物学的
活性について競合する分子。
[0014] The low molecular weight component can be an amino acid or a functionally active analog thereof, or a peptide or a functionally active fragment or analog thereof. Preferably, the low molecular weight component is proline or a functionally active analog thereof, or a proline-containing peptide or functionally active fragment or analog thereof. Even more preferably, the low molecular component is L-proline or L-proline.
-A peptide containing proline. The peptide preferably has a molecular weight of less than about 5 kD, and more preferably has a molecular weight of less than about 3 kD. Alternatively or additionally, the peptide is preferably about 1-11, more preferably about 1-7.
, Most preferably about 1 to 4 amino acids in size. Most preferably, this peptide is selected from the group: Pro-ala Ala-pro Ala-pro-gly Pro-OH-pro Pro-gly Gly-pro Gly-pro-ala Gly-pro-OH-pro. Gly-pro-arg-pro Gly-pro-gly-gly Val-ala-pro-gly substance P-frag1 to 4 (Arg-pro-lys-pro) Substance P free acid (arg-Pro-Lys-Pro-Gln) -Gln-Phe-Phe-gl
y-Leu-metOH) Protease digested (including collagenase digested) collagen fragments; and functionally active fragments and analogs thereof; and molecules that compete for biological activity.

【0015】 用語「機能的に活性な」とは、フラグメントまたはアナログが、ES細胞を含
む多能性細胞の分化、増殖および/または維持に影響し得ることを意味する。
[0015] The term "functionally active" means that the fragment or analog can affect the differentiation, proliferation and / or maintenance of pluripotent cells, including ES cells.

【0016】 高分子量成分は、ポリペプチドまたはタンパク質であり得る。好ましくは、高
分子量成分は、約10kDより大きい分子量を有し、より好ましくは約50〜1
000kDの間、最も好ましくは約100〜500kDの間の分子量を有する。
この高分子量成分は、溶液中であり得るかまたは細胞外マトリクス中に含まれ得
る。
[0016] The high molecular weight component can be a polypeptide or a protein. Preferably, the high molecular weight component has a molecular weight greater than about 10 kD, more preferably about 50 to 1 kD.
It has a molecular weight between 000 kD, most preferably between about 100-500 kD.
The high molecular weight component can be in solution or contained in the extracellular matrix.

【0017】 本発明のこの局面の好ましい形態において、高分子量成分は、細胞外マトリク
スタンパク質であり得るか、または機能的に活性なフラグメントもしくはそのア
ナログ(例えば、フィブロネクチンまたはラミニンあるいはそれらの機能に活性
なフラグメントもしくはアナログ)であり得る。特定の好ましい形態において、
高分子量成分は、細胞性フィブロネクチンである。細胞性フィブロネクチンは、
10%還元/変性ポリアクリルアミドゲルで測定した場合、約210〜250k
Dの分子量を有し得る。
In a preferred form of this aspect of the invention, the high molecular weight component can be an extracellular matrix protein, or a functionally active fragment or analog thereof (eg, fibronectin or laminin or a functionally active thereof). Fragments or analogs). In certain preferred forms,
The high molecular weight component is cellular fibronectin. Cellular fibronectin
About 210-250 k, as measured on a 10% reduced / denatured polyacrylamide gel.
It may have a molecular weight of D.

【0018】 本発明のさらなる局面において、ES細胞を含む多能性細胞の分化、増殖およ
び/または維持に影響し得る組成物が提供され、上記組成物は、本明細書中で先
に記載したような生物学的に活性な因子および/または低分子量成分および/ま
たは高分子量成分を、アジュバント、賦形薬またはキャリアと共に含む。
In a further aspect of the present invention there is provided a composition capable of affecting the differentiation, proliferation and / or maintenance of a pluripotent cell, including an ES cell, wherein said composition is as hereinbefore described. Such biologically active factors and / or low and / or high molecular weight components are included with the adjuvant, excipient or carrier.

【0019】 生物学的に活性な因子は、培養された細胞により馴化された培地から単離され
得る。あるいは、生物学的に活性な因子の成分は、他の供給源から生成され得、
合成または組換え的に生成され得る。
[0019] Biologically active factors can be isolated from the medium conditioned by the cultured cells. Alternatively, the components of the biologically active agent can be produced from other sources,
It can be produced synthetically or recombinantly.

【0020】 従って、本発明のさらなる局面において、多能性細胞の分化、増殖および/ま
たは維持に影響し得る馴化培地、あるいは約5kDa未満の培地成分を含むその
画分、および/または約10kDaより上の培地成分を含むその画分が提供され
る。
Thus, in a further aspect of the invention, a conditioned medium capable of affecting the differentiation, proliferation and / or maintenance of pluripotent cells, or a fraction thereof comprising a medium component of less than about 5 kDa, and / or a fraction of about 10 kDa. A fraction thereof comprising the above media components is provided.

【0021】 好ましくは、この馴化培地は、本明細書中で先に記載されるような生物学的に
活性な因子、またはその低分子量成分もしくは高分子量成分を含む。
[0021] Preferably, the conditioned medium comprises a biologically active agent, as described herein above, or a low or high molecular weight component thereof.

【0022】 好ましくは、この馴化培地は、本明細書中で後に記載されるような方法により
調製される。
Preferably, the conditioned medium is prepared by a method as described later herein.

【0023】 好ましくは、この馴化培地は、肝細胞または肝癌細胞もしくは肝癌細胞株、よ
り好ましくはヒト肝細胞癌細胞株(例えばHepG2細胞(ATCC HB−8
065)またはHepa−1c1c−7細胞(ATCC CRL−2026))
、初代胚性マウス肝臓細胞、初代成体マウス肝臓細胞、または初代ニワトリ肝臓
細胞、あるいは胚外内胚葉細胞もしくは胚外内胚葉細胞株(例えば、細胞株EN
D−2およびPYS−2)を用いて、調製される。しかし、生物学的に活性な因
子は、任意の適切な種(好ましくは哺乳動物またはトリ)由来の肝臓細胞または
他の細胞により馴化した培地から単離され得る。あるいは、その活性はまた、1
つ以上の他の成分を発現する細胞と異なる2つ以上の馴化培地の寄与により誘導
され得る。
Preferably, the conditioned medium is a hepatocyte or hepatoma cell or hepatoma cell line, more preferably a human hepatocellular carcinoma cell line (eg, HepG2 cells (ATCC HB-8
065) or Hepa-1c1c-7 cells (ATCC CRL-2026))
Primary embryonic mouse liver cells, primary adult mouse liver cells, or primary chicken liver cells, or extraembryonic endoderm cells or extraembryonic endoderm cell lines (eg, cell line EN
D-2 and PYS-2). However, biologically active factors can be isolated from media conditioned by liver cells or other cells from any suitable species, preferably mammals or birds. Alternatively, the activity is also 1
It can be induced by the contribution of two or more conditioned media different from cells expressing one or more other components.

【0024】 従って、本発明のさらなる局面において、多能性細胞の分化、増殖および/ま
たは維持に影響し得る馴化培地を調製する方法を提供し、上記方法は、以下: 細胞、および細胞培養培地を提供する工程; 上記細胞培養培地において、馴化培地を作製するのに十分な時間で上記細胞を
培養する工程;ならびに 上記培養培地から上記細胞を分離し、上記馴化培地を提供する工程、 を包含する。
Thus, in a further aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a conditioned medium capable of affecting the differentiation, proliferation and / or maintenance of a pluripotent cell, said method comprising: a cell, and a cell culture medium Culturing the cells in the cell culture medium for a time sufficient to produce a conditioned medium; and separating the cells from the culture medium to provide the conditioned medium. I do.

【0025】 この細胞は、任意の適切な型であり得る。好ましくは、この細胞は、肝細胞ま
たは肝癌細胞あるいは肝細胞株または肝癌細胞株である。より好ましくは、それ
らは、ヒト肝細胞癌細胞株、初代胚マウス肝臓細胞、初代成体マウス肝臓細胞、
および初代ニワトリ肝臓細胞からなる群より選択される。最も好ましくは、ヒト
肝細胞癌細胞株(例えば、Hep G2細胞(ATCC HB−8065)また
はHepa−1c−1c−7細胞(ATCC CRL−2026))が使用され
る。あるいは、この細胞は、内胚葉細胞であり得、より好ましくは初代胚外細胞
、または培養した胚外細胞もしくは細胞株(例えば、内胚葉細胞株END−2お
よびPYS−2)であり得る。
[0025] The cells can be of any suitable type. Preferably, the cell is a hepatocyte or hepatoma cell or hepatocyte cell line or hepatoma cell line. More preferably, they are human hepatocellular carcinoma cell lines, primary embryonic mouse liver cells, primary adult mouse liver cells,
And primary chicken liver cells. Most preferably, a human hepatocellular carcinoma cell line (eg, Hep G2 cells (ATCC HB-8065) or Hepa-1c-1c-7 cells (ATCC CRL-2026)) is used. Alternatively, the cells may be endoderm cells, more preferably primary extraembryonic cells, or cultured extraembryonic cells or cell lines (eg, endodermal cell lines END-2 and PYS-2).

【0026】 この細胞は、それらのインビトロでの増殖および維持に適切な条件下で培養さ
れ得る。このことは、血清(ウシ胎仔血清およびウシ血清を含む)の使用を含む
か、または培地は血清なしであり得る。他の増殖増強成分(例えば、インスリン
、トランスフェリンおよび亜セレン酸ナトリウム)は、馴化培地または細胞外マ
トリクスから誘導され得る細胞の増殖を改善するために添加され得る。当業者に
容易に明らかであるように、増殖増強成分は、培養した細胞型、他の増殖因子の
存在、付着因子および存在する血清の量に依存する。
The cells can be cultured under conditions suitable for their growth and maintenance in vitro. This may involve the use of serum (including fetal calf serum and bovine serum), or the medium may be serum free. Other growth enhancing components such as insulin, transferrin and sodium selenite can be added to improve the growth of cells that can be derived from conditioned media or extracellular matrix. As will be readily apparent to one skilled in the art, the growth enhancing component will depend on the cell type cultured, the presence of other growth factors, the amount of adhesin and the amount of serum present.

【0027】 この細胞は、培養において細胞を確立するのに十分な時間で培養され得る。こ
のことは、(本発明者らは、)培養培地中で細胞が平衡化する時間を意図する。
好ましくは、細胞は、約3〜5日間培養される。
[0027] The cells may be cultured for a time sufficient to establish the cells in culture. This contemplates the time at which cells equilibrate in the culture medium.
Preferably, the cells are cultured for about 3-5 days.

【0028】 この細胞培養培地は、使用された細胞を確認するのに適切な任意の細胞培養培
地であり得る。細胞が肝臓細胞または肝臓細胞株である場合、培養培地は、好ま
しくは、10%FCS、40μg/mlゲンタマイシン、1mM L−グルタミ
ン、37℃、5%CO2で補充した、高いグルコースを含むDMEMである。
[0028] The cell culture medium may be any cell culture medium suitable for identifying cells used. If the cells are liver cells or a liver cell line, the culture medium is preferably DMEM with high glucose supplemented with 10% FCS, 40 μg / ml gentamicin, 1 mM L-glutamine, 37 ° C., 5% CO 2. is there.

【0029】 細胞からの細胞培養培地の分離は、細胞から培地をデカントすることのような
任意の適切な技術により達成され得る。好ましくは、細胞培養培地は、遠心分離
または濾過(例えば、0.22μMフィルターを通して)により明澄化されて、
過剰の細胞および細胞細片を除去する。この分離方法により培地から増殖成分を
取り出さない場合、培養物から細胞を分離する他の公知の方法が用いられ得る。
[0029] Separation of the cell culture medium from the cells can be accomplished by any suitable technique, such as decanting the medium from the cells. Preferably, the cell culture medium is clarified by centrifugation or filtration (eg, through a 0.22 μM filter),
Remove excess cells and cell debris. If this separation method does not remove growth components from the medium, other known methods for separating cells from culture can be used.

【0030】 本発明のなおさらなる局面について、実質的に、または部分的に精製された細
胞外マトリクスが提供される。この細胞外マトリクスは、多能性細胞の分化、増
殖、および/または維持に影響し得る。
[0030] For yet a further aspect of the invention, there is provided a substantially or partially purified extracellular matrix. This extracellular matrix can affect the differentiation, proliferation, and / or maintenance of pluripotent cells.

【0031】 好ましくは、この細胞外マトリクスは、本明細書中で先に記載されるような生
物学的に活性な因子、またはその高分子量成分を含む。
[0031] Preferably, the extracellular matrix comprises a biologically active agent as described herein above, or a high molecular weight component thereof.

【0032】 好ましくは、この細胞外マトリクスは、本明細書中に後に記載されるような方
法によって調製される。
[0032] Preferably, the extracellular matrix is prepared by a method as described later herein.

【0033】 従って、本発明のさらなる局面において、多能性細胞の分化、増殖、および/
または維持に影響し得る細胞外マトリクスを調製するための方法が提供され、こ
の方法は、以下: 細胞、支持基材、および細胞培養培地を提供する工程; 支持基材の存在下で上記細胞培養培地中の上記細胞を、細胞外マトリクスが生
成するのに十分な時間で培養する工程;ならびに 上記細胞および上記培養培地を、上記支持基材から分離し、細胞外マトリクス
を提供する工程、 を包含する。
Thus, in a further aspect of the invention, the differentiation, proliferation and / or proliferation of pluripotent cells
Alternatively, a method is provided for preparing an extracellular matrix that can affect maintenance, comprising: providing a cell, a support substrate, and a cell culture medium; the cell culture in the presence of a support substrate. Culturing the cells in the medium for a time sufficient to produce an extracellular matrix; and separating the cells and the culture medium from the support substrate to provide an extracellular matrix. I do.

【0034】 この細胞は、任意の適切な型であり得る。好ましくは、この細胞は、肝細胞も
しくは肝癌細胞または肝細胞株もしくは肝癌細胞株である。より好ましくは、そ
れらは、ヒト肝細胞癌細胞株、初代胚マウス肝臓細胞、初代成体マウス肝臓細胞
、および初代ニワトリ肝臓細胞からなる群より選択される。最も好ましくは、ヒ
ト肝細胞癌細胞株(例えば、Hep G2細胞(ATCC HB−8065)ま
たはHepa−1c−1c−7細胞(ATCC CRL−2026))が使用さ
れる。あるいは、この細胞は、内胚葉細胞であり得、より好ましくは初代胚外細
胞、または培養した胚外細胞もしくは細胞株(例えば、内胚葉細胞株END−2
およびPYS−2)であり得る。
[0034] The cells can be of any suitable type. Preferably, the cells are hepatocytes or hepatoma cells or hepatocyte or hepatoma cell lines. More preferably, they are selected from the group consisting of human hepatocellular carcinoma cell lines, primary embryonic mouse liver cells, primary adult mouse liver cells, and primary chicken liver cells. Most preferably, a human hepatocellular carcinoma cell line (eg, Hep G2 cells (ATCC HB-8065) or Hepa-1c-1c-7 cells (ATCC CRL-2026)) is used. Alternatively, the cells may be endoderm cells, more preferably primary extraembryonic cells, or cultured extraembryonic cells or cell lines (eg, endodermal cell line END-2)
And PYS-2).

【0035】 この細胞は、馴化培地の調製について記載される条件に従って、培養され得る
。マトリクス関連活性の単離は、ECMおよび支持下層から細胞培養培地および
適切な細胞または細胞株の分離を含む。これは、適切な緩衝液でマトリクスを洗
浄することを含む。好ましくは、細胞は、リン酸緩衝化生理食塩水(PBS)中
、0.2%アジド、0.1mM PMSFで、6〜18時間培養し、細胞を殺傷
および分離するか、またはPBSでさらに洗浄することによって除去した細胞お
よび細片を用いて、0.5mM EGTA中で15分間培養し、細胞を分離した
The cells can be cultured according to the conditions described for preparing a conditioned medium. Isolation of matrix-related activity involves the isolation of cell culture media and appropriate cells or cell lines from the ECM and the underlying support. This involves washing the matrix with a suitable buffer. Preferably, cells are cultured in 0.2% azide, 0.1 mM PMSF in phosphate buffered saline (PBS) for 6-18 hours to kill and dissociate cells or wash further with PBS Using the cells and debris removed by culturing, the cells were cultured in 0.5 mM EGTA for 15 minutes to separate the cells.

【0036】 あるいは、多能性細胞の分化、増殖および/または維持に影響し得る細胞外マ
トリクスは、動物供給源(例えば、内臓、壁または原始内胚葉)または動物細胞
および組織(例えば胎盤)から調製され得る。細胞外マトリクスはまた、人工的
手段(例えば、精製した細胞外マトリクスまたは半精製した細胞外マトリクス成
分を組織培養プレート上で乾燥させる)によって調製され得る。
Alternatively, extracellular matrices that can affect the differentiation, proliferation and / or maintenance of pluripotent cells are derived from animal sources (eg, visceral, wall or primitive endoderm) or animal cells and tissues (eg, placenta) Can be prepared. Extracellular matrices can also be prepared by artificial means, such as drying the purified extracellular matrix or semi-purified extracellular matrix components on tissue culture plates.

【0037】 出願人は、ヒト肝細胞腫細胞株、初代胚マウス肝臓細胞、初代成体マウス肝臓
細胞および初代ニワトリ肝臓細胞を用いて調製した生物学的に活性な因子は、マ
ウスES細胞の分化、増殖および/または維持に影響し得ることを見出している
。従って、出願人は、理論により限定されることを望まないが、この因子は、種
を超えて生物学的に活性であるようである。
Applicants have reported that biologically active factors prepared using human hepatoma cell lines, primary embryonic mouse liver cells, primary adult mouse liver cells and primary chicken liver cells can be used to differentiate mouse ES cells, It has been found that growth and / or maintenance can be affected. Thus, although Applicants do not wish to be limited by theory, it appears that this factor is biologically active across species.

【0038】 生物学的に活性な因子の成分は、部分的または実質的に精製され得る。この成
分の精製は、細胞の除去、続いて陽イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互
作用クロマトグラフィー、陰イオン交換クロマトグラフィー、ヘパリンアフィニ
ティークロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、限外濾過法、順相
クロマトグラフィーおよび/または逆相クロマトグラフィーのような技術により
行われ得る。好ましくは、この成分の精製は、FPLCおよびHPLCクロマト
グラフィー技術を用いて実行される。
[0038] The components of the biologically active agent can be partially or substantially purified. Purification of this component involves removal of cells followed by cation exchange chromatography, hydrophobic interaction chromatography, anion exchange chromatography, heparin affinity chromatography, size exclusion chromatography, ultrafiltration, normal phase chromatography. And / or by techniques such as reverse phase chromatography. Preferably, purification of this component is performed using FPLC and HPLC chromatography techniques.

【0039】 本発明のこの局面の好ましい形態において、低分子量成分は、必要に応じた分
画の組み合せにより精製され得る(例えば、限外濾過、ゲル濾過クロマトグラフ
ィー(好ましくは、Sepharose G10カラム上で)、順相クロマトグ
ラフィーおよびゲル濾過クロマトグラフィー(好ましくは、Superdexペ
プチドゲル濾過カラム上で);ならびに好ましくは、規定された順で連続的に精
製され得る。
In a preferred form of this aspect of the invention, the low molecular weight components can be purified by a combination of fractions as required (eg, ultrafiltration, gel filtration chromatography (preferably on a Sepharose G10 column). ), Normal phase chromatography and gel filtration chromatography (preferably on a Superdex peptide gel filtration column); and preferably, can be purified sequentially in a defined order.

【0040】 従って、本発明は、多能性細胞の分化、増殖および/または維持に影響し得る
生物学的に活性な因子の低分子量成分を部分的または実質的に精製するための方
法を提供し、この方法は、以下 この低分子量成分の供給源、 第1のゲル濾過クロマトグラフィー支持体、 順相クロマトグラフィー支持体、および 第2のゲル濾過クロマトグラフィー支持体 を提供する工程; この低分子量成分の供給源を第1のゲル濾過クロマトグラフィー支持体に接触
させて、第1の画分を生成する工程; この第1の画分を、順相クロマトグラフィー支持体に接触させて、第2の画分
を生成する工程;ならびに この第2の画分を第2のゲル濾過クロマトグラフィー支持体に接触させて部分
的または実質的に精製された低分子量成分を生成する工程、 を包含する。
Thus, the present invention provides a method for partially or substantially purifying the low molecular weight component of a biologically active factor that can affect the differentiation, proliferation and / or maintenance of a pluripotent cell. And the method comprises the following steps: providing a source of the low molecular weight component, a first gel filtration chromatography support, a normal phase chromatography support, and a second gel filtration chromatography support; Contacting a source of the components with a first gel filtration chromatography support to produce a first fraction; contacting the first fraction with a normal phase chromatography support to form a second fraction; Contacting the second fraction with a second gel filtration chromatography support to produce a partially or substantially purified low molecular weight component; Is included.

【0041】 好ましくは、この方法は、上記の低分子量成分の供給源を分画工程(例えば、
限外濾過)に供し、約3kD未満の分子量の成分を含む画分を得る、さらなる工
程を包含する。
Preferably, the method comprises the step of fractionating the source of the low molecular weight component (eg,
Ultrafiltration) to obtain a fraction containing components having a molecular weight of less than about 3 kD.

【0042】 本発明のこの局面のさらなる好ましい形態において、高分子量成分を、アフィ
ニティクロマトグラフィー(好ましくは、ヘパリンセファロースアフィニティク
ロマトグラフィー(例えば、ヘパリンセファロースCL−6Bカラム上で))、
陰イオン交換クロマトグラフィー(例えば、Resourse Q陰イオン交換
カラムを使用して)およびゲル濾過クロマトグラフィー(好ましくは、Supe
rose 6ゲル濾過カラム上で)の組合せによって、そして好ましくは、この
述べた順序で連続することによって、精製し得る。
In a further preferred form of this aspect of the invention, the high molecular weight component is subjected to affinity chromatography (preferably on heparin Sepharose affinity chromatography (eg on a heparin Sepharose CL-6B column)),
Anion exchange chromatography (eg, using a Resource Q anion exchange column) and gel filtration chromatography (preferably, Super
(on a rose 6 gel filtration column), and preferably by continuing in the stated sequence.

【0043】 従って、本発明は、多能性細胞の分化、増殖、および/または維持に影響し得
る生物学的に活性な因子の高分子量成分を、部分的または実質的に精製する方法
を提供する。この方法は、以下の工程を包含する: 上記の高分子量成分の供給源、 ヘパリンアフィニティクロマトグラフィー支持体、 陰イオン交換クロマトグラフィー支持体、および ゲル濾過クロマトグラフィー支持体 を提供する工程; 上記の高分子量成分の供給源をヘパリンアフィニティクロマトグラフィー支持
体に接触させて第1の画分を生成する工程; 上記の第1の画分を陰イオン交換クロマトグラフィー支持体に接触させて第2
の画分を生成する工程;ならびに 上記の第2の画分をゲル濾過クロマトグラフィー支持体に接触させて、部分的
または実質的に精製された高分子量成分を生成する工程。
Thus, the present invention provides a method for partially or substantially purifying the high molecular weight component of a biologically active factor that can affect the differentiation, proliferation, and / or maintenance of pluripotent cells. I do. The method comprises the steps of: providing a source of a high molecular weight component as described above, a heparin affinity chromatography support, an anion exchange chromatography support, and a gel filtration chromatography support; Contacting a source of molecular weight components with a heparin affinity chromatography support to produce a first fraction; contacting said first fraction with an anion exchange chromatography support to produce a second fraction;
Contacting the second fraction with a gel filtration chromatography support to produce a partially or substantially purified high molecular weight component.

【0044】 あるいは、高分子量成分を、随意の分画(例えば、限外濾過(例えば、Ami
con DiaFlo YM10膜を使用する))、陰イオン交換クロマトグラ
フィー(例えば、Sepharose Q陰イオン交換カラムを使用する)、疎
水性相互作用クロマトグラフィー(例えば、フェニルセファロース疎水性相互作
用カラムを使用する)、ヘパリンアフィニティクロマトグラフィー(例えば、ヘ
パリンセファロースアフィニティクロマトグラフィー(例えば、ヘパリンセファ
ロースCL−6Bカラムを使用する))ならびにゲル濾過(例えば、Super
ose 6ゲル濾過カラムを使用する)の組合せで、そして好ましくはこの述べ
た順序で連続することにより精製し得る。
Alternatively, the high molecular weight component is optionally fractionated (eg, by ultrafiltration (eg, Ami
con DiaFlo YM10 membrane), anion exchange chromatography (eg, using a Sepharose Q anion exchange column), hydrophobic interaction chromatography (eg, using a phenyl sepharose hydrophobic interaction column), Heparin affinity chromatography (e.g., using heparin Sepharose affinity chromatography (e.g., using a heparin Sepharose CL-6B column)) and gel filtration (e.g., Super
(using an O.S. 6 gel filtration column), and preferably by continuing in the stated order.

【0045】 従って、本発明は、多能性細胞の分化、増殖、および/または維持に影響し得
る生物学的に活性な因子の高分子量成分を、部分的または実質的に精製する方法
を提供する。この方法は、以下の工程を包含する: 上記の高分子量成分の供給源、 陰イオン交換クロマトグラフィー支持体、 疎水性相互作用クロマトグラフィー支持体、 ヘパリンアフィニティクロマトグラフィー支持体、および ゲル濾過クロマトグラフィー支持体 を提供する工程; 上記の高分子量成分の供給源を陰イオン交換クロマトグラフィー支持体に接触
させて第1の画分を生成する工程; 上記の第1の画分を疎水性相互作用クロマトグラフィー支持体に接触させて第
2の画分を生成する工程; 上記の第2の画分をヘパリンアフィニティクロマトグラフィー支持体に接触さ
せて第3の画分を生成する工程;ならびに 上記の第3の画分をゲル濾過クロマトグラフィー支持体に接触させて、部分的
または実質的に精製された高分子量成分を生成する工程。
Thus, the present invention provides a method for partially or substantially purifying the high molecular weight component of a biologically active factor that can affect the differentiation, proliferation and / or maintenance of a pluripotent cell. I do. The method includes the following steps: a source of the high molecular weight components described above, an anion exchange chromatography support, a hydrophobic interaction chromatography support, a heparin affinity chromatography support, and a gel filtration chromatography support. Contacting the source of the high molecular weight component with an anion exchange chromatography support to produce a first fraction; hydrophobic interaction chromatography of the first fraction Contacting a support to produce a second fraction; contacting said second fraction with a heparin affinity chromatography support to produce a third fraction; Contacting the fraction with a gel filtration chromatography support to produce a partially or substantially purified high molecular weight component Process.

【0046】 好ましくは、この方法は、上記の高分子量成分の供給源を分画工程(例えば、
限外濾過)に供し、約10kDより大きい分子量の成分を含む画分を得る、さら
なる工程を包含する。
Preferably, the method comprises the steps of:
Ultrafiltration) to obtain a fraction containing components of molecular weight greater than about 10 kD.

【0047】 あるいは、高分子量成分を、ゼラチンアフィニティクロマトグラフィー(好ま
しくは、ゼラチンセファロースアフィニティクロマトグラフィー)、その後必要
に応じて透析を行うことにより精製し得る。
Alternatively, the high molecular weight component can be purified by performing gelatin affinity chromatography (preferably gelatin sepharose affinity chromatography), followed by dialysis, if necessary.

【0048】 従って、本発明は、多能性細胞の分化、増殖、および/または維持に影響し得
る生物学的に活性な因子の高分子量成分を、部分的または実質的に精製する方法
を提供する。この方法は、以下の工程を包含する: 上記の高分子量成分の供給源、 ゼラチンアフィニティクロマトグラフィー支持体、および 透析システム を提供する工程; 上記の高分子量成分の供給源をゼラチンアフィニティクロマトグラフィー支持
体に接触させて第1の画分を生成する工程;ならびに 上記の第1の画分を透析に供して、部分的または実質的に精製された高分子量
成分を生成する工程。
Thus, the present invention provides a method for partially or substantially purifying the high molecular weight component of a biologically active factor that can affect the differentiation, proliferation, and / or maintenance of a pluripotent cell. I do. The method includes the steps of providing a source of the high molecular weight component, a gelatin affinity chromatography support, and a dialysis system; a source of the high molecular weight component, a gelatin affinity chromatography support. Contacting the first fraction to produce a first fraction; and subjecting the first fraction to dialysis to produce a partially or substantially purified high molecular weight component.

【0049】 好ましくは、この高分子量成分の精製方法は、上記の高分子量成分の供給源を
分画工程(例えば、限外濾過)に供し、約10kDより大きい分子量の成分を含
む画分を得る、さらなる工程を包含する。この工程を、この精製手順の任意の適
切な点で包含し得る。
Preferably, in the method for purifying a high molecular weight component, the source of the high molecular weight component is subjected to a fractionation step (for example, ultrafiltration) to obtain a fraction containing a component having a molecular weight of more than about 10 kD. , And further steps. This step may be included at any suitable point in the purification procedure.

【0050】 好ましくは、高分子量成分または低分子量成分の供給源は,本明細書中上記の
ような部分的に精製された生物学的に活性な因子、本明細書中上記のような馴化
培地または本明細書中上記のような細胞外マトリクスである。
Preferably, the source of the high or low molecular weight component is a partially purified biologically active agent as described herein above, a conditioned medium as described herein above. Or an extracellular matrix as described herein above.

【0051】 本明細書中上記のような馴化培地を使用してEPL細胞を含む多能性細胞を誘
導および維持し得るか、またはこの培地を分画して生物学的に活性な因子または
その成分を生じ得、これらを、単独でかまたは他の培地と組合せて添加して多能
性細胞(例えば、EPL細胞)を誘導および維持する培地を提供し得る。あるい
は、生物学的に活性な因子またはその成分の、部分的に精製された形態または実
質的に精製された形態あるいは合成形態または組換え形態を、他の培地に、単独
でかまたは組合せて添加して、多能性細胞(例えば、EPL細胞)を誘導および
維持する培地を提供し得る。馴化培地を、希釈せずに使用してもよいし、または
希釈して(例えば、約10%〜80%)使用してもよい。
A conditioned medium as described hereinabove can be used to induce and maintain pluripotent cells, including EPL cells, or the medium can be fractionated to produce a biologically active factor or its The components may be produced and added either alone or in combination with other media to provide a media for inducing and maintaining pluripotent cells (eg, EPL cells). Alternatively, a partially or substantially purified or synthetic or recombinant form of a biologically active agent or a component thereof is added, alone or in combination, to another medium. This may provide a medium for inducing and maintaining pluripotent cells (eg, EPL cells). The conditioned medium may be used undiluted or may be used diluted (eg, about 10% to 80%).

【0052】 低分子量成分がプロリンである場合、細胞維持培地中のその濃度は、好ましく
は約40μM以上の範囲である。高分子量成分が細胞のフィブロネクチンである
場合、細胞維持培地中のその濃度は、好ましくは、約2μg/ml以上の範囲で
ある。関連細胞由来および関連細胞株由来の細胞外マトリクスまたは人工的に調
製した細胞外マトリクスもまた使用して、生物学的に活性の高分子量成分を提供
し得る。馴化培地、因子またはその高分子量成分もまた培養プレートをコーティ
ングするために使用して、所望の生物学的活性を提供し得る。
When the low molecular weight component is proline, its concentration in the cell maintenance medium preferably ranges from about 40 μM or more. When the high molecular weight component is cellular fibronectin, its concentration in the cell maintenance medium preferably ranges from about 2 μg / ml or more. Extracellular matrices derived from related cells and related cell lines or artificially prepared extracellular matrices can also be used to provide biologically active high molecular weight components. Conditioned media, factors, or high molecular weight components thereof, may also be used to coat the culture plate to provide the desired biological activity.

【0053】 本発明の生物学的に活性な因子またはその高分子量成分または低分子量成分を
使用して、多能性細胞(EPL細胞を含む)を生成し得、この細胞は、齧歯類由
来だけでなく、他のより商業的に重要な種(ヒトを含む)由来であり得る。
The biologically active factor of the invention or its high or low molecular weight components can be used to generate pluripotent cells, including EPL cells, which are derived from rodents As well as from other more commercially important species, including humans.

【0054】 従って、本発明のさらなる局面において、初期原始外胚葉様(EPL)細胞を
生成および/または維持する方法を提供する。この方法は以下の工程を包含する
: 多能性細胞、および 本発明に従う生物学的に活性な因子、またはその高分子量成分もしくは低分
子量成分 を提供する工程;あるいは 本発明に従う馴化培地、または 本発明に従う細胞外マトリクスおよび必要に応じて本発明の生物学的に活性
な因子の低分子量成分を提供する工程;ならびに 多能性細胞を、生物学的に活性な因子またはその高分子量成分もしくは低分子
量成分、あるいは馴化培地、あるいは細胞外マトリクスと接触させて、EPL細
胞を生成または維持する工程。
Thus, in a further aspect of the present invention, there is provided a method of generating and / or maintaining early primitive ectoderm-like (EPL) cells. The method comprises the steps of: providing a pluripotent cell and a biologically active factor according to the invention, or a high or low molecular weight component thereof; or a conditioned medium according to the invention, or Providing an extracellular matrix according to the invention and optionally a low molecular weight component of a biologically active agent of the invention; and Contacting with a molecular weight component, or a conditioned medium, or an extracellular matrix to produce or maintain EPL cells.

【0055】 多能性細胞を、胚幹(ES)細胞、インビトロまたはインビトロで誘導された
ICM/原外胚葉、インビボまたはインビトロで誘導された原始外胚葉、始原生
殖細胞、EG細胞、奇形癌細胞、EC細胞、および脱分化によってかまたは核移
植によって誘導した多能性細胞からなる群から選択し得る。EPL細胞もまた、
脱分化により分化した細胞から誘導され得る。
Pluripotent cells include embryonic stem (ES) cells, in vitro or in vitro induced ICM / primordial ectoderm, in vivo or in vitro derived primitive ectoderm, primordial germ cells, EG cells, teratocarcinoma cells , EC cells, and pluripotent cells induced by dedifferentiation or by nuclear transfer. EPL cells also
It can be derived from differentiated cells by dedifferentiation.

【0056】 生物学的に活性な因子またはその高分子量成分もしくは低分子量成分あるいは
馴化培地、あるいは細胞外マトリクスに必要に応じて低分子量成分を加えたもの
を、インビトロでのEPL細胞の単離、増殖、または維持のために使用し得る。
EPL細胞を、接着培養中で生成し得るかまたは懸濁液培養中で細胞凝集物とし
て生成し得る。生物学的に活性な因子または生物学的に活性な因子の成分、ある
いは馴化培地、あるいは細胞外マトリクスに必要に応じて低分子量成分を加えた
ものもまた、単独でまたは他の因子と組合せて使用して、当業者に公知の技術に
より分化した細胞、組織または器官を生成し得る。EPL細胞から誘導された分
化した細胞を、同種移植、調和性(concordant)移植または異種移植
、細胞治療、組織および器官の増大または置換、ならびに遺伝子治療において使
用し得る。
The addition of a biologically active factor or its high or low molecular weight components or a conditioned medium or extracellular matrix, if necessary, to low molecular weight components can be used to isolate EPL cells in vitro, It can be used for growth or maintenance.
EPL cells can be produced in adherent culture or as cell aggregates in suspension culture. Biologically active factors or components of biologically active factors, or conditioned media or extracellular matrices with the addition of low molecular weight components as needed, alone or in combination with other factors Can be used to generate differentiated cells, tissues or organs by techniques known to those skilled in the art. Differentiated cells derived from EPL cells can be used in allografts, concordant or xenografts, cell therapy, tissue or organ expansion or replacement, and gene therapy.

【0057】 本発明のこの局面の1つの形態において、多能性細胞を、生物学的に活性な因
子またはその高分子量成分もしくは低分子量成分あるいは馴化培地、あるいは細
胞外マトリクスに必要に応じて低分子量成分を加えたものに、好ましくは約10
0単位/mlより高い濃度、そしてより好ましくは約1000単位/mlよりも
高い濃度であるgp130アゴニスト(例えば、サイトカイン白血病(leuk
aemia)阻害因子(LIF))存在下で接触させ得る。オンコスタチンM、
CNTF、CT1またはIL6と可溶性IL6レセプター、およびIL11なら
びに他の等レベルのgp130アゴニストもまた使用し得る。
In one form of this aspect of the invention, the pluripotent cells are treated with a biologically active agent or a high or low molecular weight component thereof or a conditioned medium, or a low- The molecular weight component is added, preferably about 10
A gp130 agonist at a concentration greater than 0 units / ml, and more preferably greater than about 1000 units / ml (eg, cytokine leukemia (leuk)
aemia) inhibitor (LIF)). Oncostatin M,
CNTF, CT1 or IL6 and soluble IL6 receptor, and IL11 as well as other equal levels of gp130 agonists may also be used.

【0058】 マウスにおいて、多能性細胞はES細胞であり得るか、または胚もしくは細胞
凝集物(胚様体(embryoid body))のICM/原外胚葉の多能性
細胞由来の細胞であり得るか、あるいは胚由来の原始外胚葉または胚様体もしく
は細胞凝集物としてES細胞のインビトロでの分化から誘導された原始外胚葉の
いずれかであり得る。他の種において、多能性細胞は、各種に関連する段階での
等価な細胞供給源由来であり得る。すべての種由来の多能性細胞の供給源は、始
原生殖細胞または奇形癌由来の細胞を含み得る。さらに、多能性細胞は、脱分化
により(例えば、分化した細胞を多能性段階へ復帰させることにより)、または
核移植技術の適用により(例えば、分化した細胞または部分的に分化した細胞の
核を卵母細胞または初期胚性細胞へ移入する場合)、誘導され得る。多能性細胞
は、任意の脊椎動物(マウス、ヒト、ウシ、ヒツジ、ブタ、ヤギ、ウマ、および
ニワトリを含む)由来であり得る。この多能性細胞を、当業者に公知の任意の方
法により単離し得る。
In the mouse, the pluripotent cells can be ES cells or cells derived from ICM / protoectodermal pluripotent cells of an embryo or cell aggregate (embryoid body) Alternatively, it can be either embryonic-derived primitive ectoderm or primitive ectoderm derived from in vitro differentiation of ES cells as embryoid bodies or cell aggregates. In other species, the pluripotent cells may be from an equivalent source of cells at various relevant stages. Sources of pluripotent cells from all species may include primordial germ cells or cells from teratocarcinoma. In addition, pluripotent cells can be differentiated (eg, by returning differentiated cells to a pluripotent stage) or by the application of nuclear transfer techniques (eg, of differentiated cells or partially differentiated cells). (If the nucleus is transferred to an oocyte or early embryonic cell). Pluripotent cells can be from any vertebrate, including mice, humans, cows, sheep, pigs, goats, horses, and chickens. The pluripotent cells can be isolated by any method known to one of skill in the art.

【0059】 本発明のこの局面の好ましい形態において、この方法は、以下のさらなる工程
:EPL細胞を同定する工程を包含する。
In a preferred form of this aspect of the invention, the method comprises the following additional step: identifying EPL cells.

【0060】 多能性細胞からEPL細胞への転換を、マーカー遺伝子(RNA転写物および
細胞表面マーカー)の発現、細胞の形態、サイトカイン応答性により、および/
またはインビトロもしくはインビボでの分化により評価し得る。
The conversion of pluripotent cells into EPL cells is dependent on the expression of marker genes (RNA transcripts and cell surface markers), cell morphology, cytokine responsiveness, and / or
Alternatively, it can be evaluated by differentiation in vitro or in vivo.

【0061】 多能性細胞からEPL細胞への転換を評価するために使用され得るマーカー遺
伝子としては、公知のマーカー(例えば、Rex1、Fgf5、Oct4、アル
カリホスファターゼ、ウボモルリン、AFP、H19、Evx1、brachy
ury)および本発明者らにより同定された新規なマーカー遺伝子(例えば、L
17、Psc1およびK7)が挙げられる。ES細胞からEPL細胞への移行の
間にダウンレギュレートされるマーカー遺伝子としては、Rex1、L17およ
びPsc1が挙げられる。Fgf5およびK7は、この移行の間にアップレギュ
レートされる。多能性細胞マーカーである、Oct4、アルカリホスファターゼ
およびウボモルリンは、ES細胞およびEPL細胞の両方によって同様のレベル
で発現される。部分的に分化したかまたは分化した、胚性系列または胚外系列に
おいて発現される他の遺伝子(例えば、AFP、H19、Evx1およびbra
nchyury)は、いずれのES細胞またはEPL細胞でも発現されない。
[0061] Marker genes that can be used to evaluate the conversion of pluripotent cells to EPL cells include known markers (eg, Rex1, Fgf5, Oct4, alkaline phosphatase, uvomorulin, AFP, H19, Evx1, brachy).
uri) and novel marker genes identified by the present inventors (eg, L
17, Psc1 and K7). Marker genes that are down-regulated during the transition from ES cells to EPL cells include Rex1, L17 and Psc1. Fgf5 and K7 are up-regulated during this transition. The pluripotent cell markers Oct4, alkaline phosphatase and uvomorulin are expressed at similar levels by both ES and EPL cells. Other genes expressed in the partially or differentiated embryonic or extraembryonic lineage (eg, AFP, H19, Evxl and bra
nchyury) is not expressed on any ES or EPL cells.

【0062】 EPLおよび他の多能性細胞に対して差示的に作用する、サイトカインおよび
増殖因子としては、EPL細胞の分化を誘導するが、ES細胞の分化を誘導しな
いFGFファミリーのメンバー(例えば、aFGF、bFGFおよびFGF4)
、ならびにEPL細胞の分化を誘導するがES細胞の分化を誘導しないTGFβ
ファミリーのメンバー(例えば、アクチビンA)が挙げられる。さらに、EPL
細胞は、ES細胞の維持に必要とされるよりも約10倍低いLIFのレベルによ
って培養物中で維持される。
As cytokines and growth factors that differentially act on EPLs and other pluripotent cells, members of the FGF family that induce EPL cell differentiation but do not induce ES cell differentiation (eg, , AFGF, bFGF and FGF4)
And TGFβ that induces EPL cell differentiation but not ES cell differentiation
Family members (eg, activin A). In addition, EPL
Cells are maintained in culture with LIF levels about 10-fold lower than required for ES cell maintenance.

【0063】 EPL細胞の分化は、速度および構造物の比率および、細胞凝集物もしくは胚
様体中で形成される分化した細胞型(例えば、原始外胚葉、内臓内胚葉、発生期
中胚葉、心筋、マクロファージ、およびニューロン)により他の多能性細胞の分
化と区別され得る。ES細胞と比較した場合、EPL細胞は、後期原始外胚葉の
加速した形成、発生期中胚葉、拍動している心臓細胞(cardiocyte)
およびマクロファージの加速かつ増大した形成、ならびに内臓内胚葉およびニュ
ーロンの減少した形成もしくはそれらが形成しないことを経験する。EPL細胞
は、胚盤胞注入後の胚の発生に寄与しないが、ES細胞およびEG細胞は寄与す
る。EPL細胞は、胚盤胞注入後の胚の発生に寄与しないが、ES細胞およびE
G細胞は寄与する。
The differentiation of EPL cells depends on the rate and structure ratio and the differentiated cell types formed in cell aggregates or embryoid bodies (eg, primitive ectoderm, visceral endoderm, developing mesoderm, myocardium, Macrophages, and neurons) can be distinguished from the differentiation of other pluripotent cells. When compared to ES cells, EPL cells are characterized by accelerated formation of late primordial ectoderm, developing mesoderm, beating heart cells (cardiocytes).
And experience accelerated and increased formation of macrophages, and reduced or no formation of visceral endoderm and neurons. EPL cells do not contribute to embryo development after blastocyst injection, whereas ES and EG cells do. EPL cells do not contribute to embryonic development after blastocyst injection, but ES cells and E
G cells contribute.

【0064】 EPL細胞を、生物学的に活性な因子またはその成分あるいは馴化培地、また
は細胞外マトリクスに必要に応じて低分子量成分を加えたものの存在下で、さら
なるgp130アゴニストの存在下もしくは非存在下での培養により、因子、状
態または手順により誘導されるさらなる分化が開始されるまで、多能性状態で維
持し得る。
EPL cells can be grown in the presence or absence of an additional gp130 agonist in the presence of a biologically active factor or component thereof or conditioned media, or extracellular matrix, optionally with low molecular weight components. Culturing below may maintain a pluripotent state until further differentiation induced by factors, conditions or procedures is initiated.

【0065】 従って、本発明のさらなる局面において、部分的に分化した細胞および/また
は最終分化した細胞を生成する方法が提供される。この方法は、以下の工程を包
含する: 多能性細胞、および 本発明に従う生物学的に活性な因子、またはその高分子量成分もしくは低分
子量成分、あるいは 本発明に従う馴化培地、あるいは 本発明に従う細胞外マトリクスおよび必要に応じて本発明の生物学的に活性
な因子の低分子量成分 を提供する工程; 多能性細胞を、生物学的に活性な因子、またはその高分子量成分もしくは低分
子量成分、または馴化培地、または細胞外マトリックスと、さらなるgp130
アゴニストの存在下あるいは非存在下で接触させて、初期始原胚様(EPL)細
胞を生成する工程;ならびに EPL細胞の環境を操作して、部分的に分化した細胞および/または最終分化
した細胞を生成する工程。
Thus, in a further aspect of the present invention there is provided a method of producing a partially differentiated cell and / or a terminally differentiated cell. The method comprises the steps of: a pluripotent cell and a biologically active factor according to the invention, or a high or low molecular weight component thereof, or a conditioned medium according to the invention, or a cell according to the invention. Providing an outer matrix and optionally a low molecular weight component of a biologically active factor of the invention; transforming the pluripotent cell with a biologically active factor, or a high or low molecular weight component thereof; Or conditioned medium, or extracellular matrix, and additional gp130
Contacting in the presence or absence of an agonist to produce early primordial embryonic-like (EPL) cells; and manipulating the environment of the EPL cells to reduce partially differentiated cells and / or terminally differentiated cells. The process of generating.

【0066】 多能性細胞を、胚幹(ES)細胞、インビボまたはインビトロで誘導されたI
CM/原外胚葉、インビボまたはインビトロで誘導された原始外胚葉、始原生殖
細胞、EG細胞、奇形癌細胞、EC細胞、および脱分化によってかまたは核移植
によって誘導された多能性細胞からなる群から選択し得る。EPL細胞もまた、
脱分化により分化した細胞から誘導され得る。
Pluripotent cells were expressed in embryonic stem (ES) cells, in vivo or in vitro induced I
The group consisting of CM / primordial ectoderm, primitive ectoderm derived in vivo or in vitro, primordial germ cells, EG cells, teratocarcinoma cells, EC cells, and pluripotent cells induced by dedifferentiation or by nuclear transfer You can choose from. EPL cells also
It can be derived from differentiated cells by dedifferentiation.

【0067】 本発明のこの局面の好ましい形態において、EPL細胞の環境を、生物学的に
活性な因子またはその成分または馴化培地または細胞外マトリックスの維持ある
いは除去によって、1つ以上の分化因子(例えば、増殖因子)の存在下または非
存在下で操作し得る。例えば、馴化培地、生物学的活性な因子、またはその成分
とのEPL細胞の接触を、好ましくは懸濁液中で増殖された細胞凝集物中で、好
ましくはFGFファミリー由来の増殖因子(例えば、FGF4)の存在下で維持
することを使用して、胚性神経外胚葉(neurectoderm)と等価な少
なくとも部分的に分化した細胞型を生成し得、この細胞型は、さらに神経細胞型
の範囲へと分化し得る。神経外胚葉は、胚性外胚葉に等価な細胞型を介して誘導
され、これは、他の外胚葉細胞型の範囲にさらに分化し得る。
In a preferred form of this aspect of the invention, the environment of the EPL cells is altered by the maintenance or removal of biologically active factors or components thereof or conditioned media or extracellular matrix, such as one or more differentiation factors (eg, , Growth factors). For example, contacting EPL cells with conditioned media, biologically active factors, or components thereof, is preferably performed in cell aggregates grown in suspension, preferably growth factors from the FGF family (eg, FGF4) can be used to generate at least partially differentiated cell types that are equivalent to embryonic neuroectoderm, which are further expanded into a range of neuronal cell types And can be differentiated. Neuroectoderm is induced via cell types equivalent to embryonic ectoderm, which can further differentiate into a range of other ectodermal cell types.

【0068】 生物学的に活性な因子またはその成分の非存在下で、そして好ましくは、FG
Fファミリーのメンバー(例えば、FGF4)の存在下で、TGF−βファミリ
ー由来の増殖因子をEPL細胞に添加して、胚性の発生期中胚葉と等価な少なく
とも部分的に分化した細胞型を生成し得、これは、さらに中胚葉細胞型の範囲に
分化し得る。
[0068] In the absence of a biologically active agent or a component thereof, and preferably FG
In the presence of F family members (eg, FGF4), growth factors from the TGF-β family are added to EPL cells to generate at least partially differentiated cell types equivalent to embryonic nascent mesoderm. This can further differentiate into a range of mesodermal cell types.

【0069】 本発明のこの局面のさらに好ましい局面において、馴化培地、または生物学的
に活性な因子またはその成分の存在下で多能性細胞から形成された胚様体または
凝集物は、脱凝集されて単一の細胞懸濁液になり得る。馴化培地、または生物学
的に活性な因子またはその成分の非存在下で、好ましくはFGFファミリーのメ
ンバー(例えば、FGF4)の存在下で再凝集した場合、これらの細胞が優性に
分化して、胚性の発生期中胚葉と等価な少なくとも部分的に分化した細胞型を生
成し得、これは、さらに中胚葉細胞型(血液系列または筋肉系列を含む)の範囲
に分化し得る。
[0069] In a further preferred aspect of this aspect of the invention, the conditioned medium, or embryoid bodies or aggregates formed from pluripotent cells in the presence of biologically active factors or components thereof, are disaggregated. It can be a single cell suspension. When reaggregated in conditioned media, or in the absence of biologically active factors or components thereof, preferably in the presence of a member of the FGF family (eg, FGF4), these cells predominately differentiate, An at least partially differentiated cell type equivalent to embryonic nascent mesoderm can be generated, which can further differentiate into a range of mesoderm cell types, including blood or muscle lineages.

【0070】 多能性細胞を、胚幹(ES)細胞、インビボまたはインビトロで誘導されたI
CM/原外胚葉、インビボまたはインビトロで誘導された原始外胚葉、始原生殖
細胞、EG細胞、奇形癌細胞、EC細胞、および脱分化によってかまたは核移植
によって誘導された多能性細胞からなる群から選択し得る。EPL細胞もまた、
脱分化により分化した細胞から誘導され得る。
Pluripotent cells were expressed in embryonic stem (ES) cells, in vivo or in vitro induced I
The group consisting of CM / primordial ectoderm, primitive ectoderm derived in vivo or in vitro, primordial germ cells, EG cells, teratocarcinoma cells, EC cells, and pluripotent cells induced by dedifferentiation or by nuclear transfer You can choose from. EPL cells also
It can be derived from differentiated cells by dedifferentiation.

【0071】 本発明のこの局面のさらに好ましい形態において、EPL細胞の分化は、まず
、EPL細胞の単層培養物を形成し、次いで、FGFファミリーまたはTGFβ
ファミリーのメンバーの存在下でこの細胞をさらに培養するプロセスによって達
成され得る。このプロセスにより誘導された細胞は、特殊な形態の分化した細胞
である。
In a further preferred form of this aspect of the invention, the differentiation of the EPL cells first forms a monolayer culture of the EPL cells, and then the FGF family or TGFβ
This can be accomplished by the process of further culturing the cell in the presence of a member of the family. Cells induced by this process are specialized morphologies of differentiated cells.

【0072】 さらに、馴化培地、または生物学的に活性な因子またはその成分の非存在下で
の、接着培養物または懸濁液培養物中で形成されたEPL細胞の凝集による、懸
濁液培養物におけるEPL細胞凝集物の形成は、内臓内胚葉(これは、胚におけ
る多能性細胞の分化に影響することが公知である)のような細胞型の非存在下で
これらの細胞の分化を生じる。この様式で分化される、凝集されたEPL細胞は
、高レベルの発生しようとする中胚葉を形成し、この中胚葉は、さらに分化され
て、拍動している筋肉および血液ならびに中胚葉起源の他の組織を形成し得る。
Further, suspension culture by aggregation of EPL cells formed in adherent or suspension cultures in the absence of conditioned media or biologically active factors or components thereof The formation of EPL cell aggregates in an organism can differentiate these cells in the absence of cell types such as visceral endoderm, which is known to affect the differentiation of pluripotent cells in the embryo. Occurs. Aggregated EPL cells differentiated in this manner form high levels of the developing mesoderm, which is further differentiated to beating muscle and blood as well as of mesoderm origin Other tissues can be formed.

【0073】 本発明のこの局面のさらに好ましい形態において、この方法は、以下のさらな
る工程を包含する: 細胞表面マーカーならびに遺伝子発現マーカー、形態、および分化の潜在能力
を含む手順により、部分的に分化した細胞または最終分化した細胞を同定する工
程。
In a further preferred form of this aspect of the invention, the method comprises the following further steps: Partially differentiated by a procedure involving cell surface markers and gene expression markers, morphology, and differentiation potential Identifying differentiated or terminally differentiated cells.

【0074】 多能性細胞から神経外胚葉細胞および神経系列への転換を評価するために使用
され得るマーカー遺伝子としては、公知のマーカー、例えば、Gbx2、Sox
1、Sox2、ネスチン、N−Cam、Oct4、Fgf5およびbrachy
uryが挙げられる。多能性細胞から神経外胚葉細胞への移行の間にダウンレギ
ュレートされるマーカーとしては、Oct4およびFgf5が挙げられる。この
移行の間にアップレギュレートされるマーカーとしては、Gbx2、Sox1、
Sox2、ネスチンおよびN−Camが挙げられる。この移行の間に発現されな
いマーカーとしては、brachyuryが挙げられる。
[0074] Marker genes that can be used to evaluate the conversion of pluripotent cells to neuroectodermal cells and neural lineages include known markers, such as Gbx2, Sox
1, Sox2, Nestin, N-Cam, Oct4, Fgf5 and brachy
ury. Markers that are down-regulated during the transition from pluripotent cells to neuroectodermal cells include Oct4 and Fgf5. Markers up-regulated during this transition include Gbx2, Sox1,
Sox2, Nestin and N-Cam. Markers that are not expressed during this transition include brachyury.

【0075】 多能性細胞の中胚葉および誘導体への変換を評価するために使用され得るマー
カー遺伝子は、Oct4、Fgf5およびbrachyuryのような公知のマ
ーカーを含み、そして多能性細胞からの中胚葉への変転の間に下方制御されるN
kx 2.5マーカーは、Oct4およびFgf5を含む。この変転の間に上方
制御されるマーカーは、brachyuryを含み、および中胚葉が筋肉前駆体
に分化する場合には、Nkx 2.5を含む。
Marker genes that can be used to assess the conversion of pluripotent cells to mesoderm and derivatives include known markers such as Oct4, Fgf5 and brachyury, and N controlled down during the transition to
kx 2.5 markers include Oct4 and Fgf5. Markers that are up-regulated during this transition include brachyury and, if the mesoderm differentiates into muscle precursors, include Nkx 2.5.

【0076】 中胚葉および外胚葉の胚葉細胞は、インビトロでのそれらの分化能に基づいて
区別され得る。中胚葉胚葉は、筋肉および血液系列に分化し得るが、神経外胚葉
または神経系列に分化し得ない。外胚葉胚葉は、神経外胚葉および神経系列に分
化し得るが、筋肉および血液系列に分化し得ない。
[0076] Mesodermal and ectodermal germ layers can be distinguished based on their ability to differentiate in vitro. Mesoderm germ layers can differentiate into muscle and blood lineages, but not neuroectodermal or nervous lineages. Ectodermal germ layers can differentiate into neuroectodermal and neural lineages, but not muscle and blood lineages.

【0077】 本発明のさらなる局面において、優先的に外胚葉胚葉細胞を産生するための、
それから優先的に、部分的に分化した外胚葉細胞および神経外胚葉細胞を産生す
るための、そしてまた、皮膚細胞を含むがこれに限定されない、最終分化した外
胚葉細胞を優先的に産生するための、そしてまた、最終分化した神経細胞を優先
的に産生するための方法を提供する。
In a further aspect of the invention, for producing ectoderm cells preferentially,
Then, preferentially, to produce partially differentiated ectodermal and neuroectodermal cells, and also to produce terminally differentiated ectodermal cells, including but not limited to skin cells And, also, a method for preferentially producing terminally differentiated neurons.

【0078】 優先的に中胚葉胚葉細胞を産生するための、それらから優先的に部分的に分化
した中胚葉細胞を産生するための、そしてまた血液細胞および拍動する心臓細胞
を含むがこれらに限定されない最終分化した中胚葉細胞を優先的に産生するため
の方法もまた提供する。
Including, but not limited to, preferentially producing mesodermal germ cells, producing preferentially partially differentiated mesoderm cells therefrom, and also blood cells and beating heart cells Also provided are methods for preferentially producing non-limiting terminally differentiated mesoderm cells.

【0079】 本発明のさらなる局面において、外胚葉胚葉細胞、神経外胚葉細胞、部分的に
分化した外胚葉細胞または部分的に分化した神経外胚葉細胞、および最終分化し
た外胚葉細胞(例えば、皮膚細胞)、および本発明の方法によって産生された最
終分化した神経細胞を提供する。
In a further aspect of the invention, ectodermal, neuroectodermal, partially differentiated or partially differentiated neuroectodermal cells, and terminally differentiated ectodermal cells (eg, skin) Cells), and terminally differentiated neural cells produced by the method of the present invention.

【0080】 本発明のさらなる局面において、中胚葉胚葉細胞、部分的に分化した中胚葉細
胞、および本発明の方法によって産生された最終分化した中胚葉細胞(例えば、
血液細胞および筋細胞)を提供する。
In a further aspect of the invention, mesoderm cells, partially differentiated mesoderm cells, and terminally differentiated mesoderm cells produced by the methods of the invention (eg,
Blood cells and muscle cells).

【0081】 本発明のさらなる局面において、培養されたEPL細胞が提供される。[0081] In a further aspect of the invention, cultured EPL cells are provided.

【0082】 あるいは、EPL細胞は、好ましくは約1000単位/ml以上のレベルでの
LIFのようなgp130アゴニストまたは等価なレベルでの他のgp130ア
ゴニストの存在下で、馴化培地、または生物学的に活性な因子、あるいはそれら
の成分を除去することによってES細胞に復帰され得る。これは、インビボおよ
びインビトロの両方での、ES細胞の遺伝子発現、サイトカインの再応答、形態
学および分化能の再樹立によって付随される。これは、任意の所望の種に由来す
る、そして特にES細胞が以前に利用可能ではなかった種に由来する、原始外胚
葉またはEPL細胞の復帰または脱分化によって、ES細胞を作製するための手
段を提供する。
Alternatively, EPL cells can be grown in conditioned media, or biologically, in the presence of a gp130 agonist, such as LIF, preferably at a level of about 1000 units / ml or more, or other gp130 agonists at equivalent levels. It can be returned to ES cells by removing active factors or their components. This is accompanied by re-establishment of ES cell gene expression, cytokine response, morphology and differentiation potential both in vivo and in vitro. This is a means for generating ES cells by reversion or dedifferentiation of primitive ectoderm or EPL cells from any desired species, and in particular from species where ES cells were not previously available. I will provide a.

【0083】 従って、本発明のさらなる局面において、ES細胞を産生する方法を提供し、
この方法は、以下: 多能性細胞、 本発明に従う生物学的に活性な因子またはその高分子量もしくは低分子量の成
分、あるいは、 本発明に従う馴化培地、あるいは 本発明に従う細胞外マトリクス、および必要に応じて、本発明に従う生物学的
に活性な因子の低分子量の成分;ならびに gp130アゴニスト; を提供すること、 多能性細胞と、生物学的に活性な因子またはその高分子量もしくは低分子量の
成分、または馴化培地、あるいは細胞外マトリクスとを接触させること;ならび
にさらなるgp130アゴニストの存在または非存在下でEPL細胞を産生する
こと;ならびに EPL細胞とgp130アゴニストとを、生物学的に活性な因子またはその高
分子量もしくは低分子量の成分、または馴化培地、あるいは細胞外マトリクスの
非存在下で接触させること;EPL細胞をES細胞に復帰させることを包含する
Thus, in a further aspect of the present invention there is provided a method of producing an ES cell,
This method comprises: a pluripotent cell, a biologically active factor according to the invention or a high or low molecular weight component thereof, or a conditioned medium according to the invention, or an extracellular matrix according to the invention, and optionally Accordingly, providing a low molecular weight component of a biologically active factor according to the invention; and a gp130 agonist; a pluripotent cell and a biologically active factor or a high or low molecular weight component thereof. Or contacting the conditioned medium or extracellular matrix; and producing EPL cells in the presence or absence of an additional gp130 agonist; and converting the EPL cells and gp130 agonist to a biologically active agent or Its high or low molecular weight components, or conditioned media, or extracellular matrix Contacting in the presence; involves returning the EPL cells into ES cells.

【0084】 多能性細胞は、本明細書中上記に記載されるように、任意の適切な型であり得
る。
The pluripotent cells can be of any suitable type, as described herein above.

【0085】 本方法は、本明細書中上記に記載されるように、部分的に分化した細胞または
最終分化した細胞を産生するためにES細胞を分化させるさらなる工程を包含し
得る。
The method may include the additional step of differentiating the ES cells to produce partially or terminally differentiated cells, as described herein above.

【0086】 好ましくは、gp130アゴニストは、白血病阻害因子(LIF)である。し
かし、他のgp130アゴニスト(例えば、オンコスタチンM、CNTF、CT
1、または多能性ES細胞をインビトロで維持するために必要とされるレベルで
可溶性IL6レセプターを有するIL6)もまた、使用され得る。
[0086] Preferably, the gp130 agonist is a leukemia inhibitory factor (LIF). However, other gp130 agonists (eg, Oncostatin M, CNTF, CT
1, or IL6 with soluble IL6 receptor at the levels required to maintain pluripotent ES cells in vitro may also be used.

【0087】 本発明のさらなる局面において、遺伝的に改変されたES細胞を産生する方法
を提供し、この方法は、以下: 多能性細胞、 本発明に従う生物学的に活性な因子またはその高分子量もしくは低分子量の成
分、あるいは、 本発明に従う馴化培地、あるいは 本発明に従う細胞外マトリクス、および必要に応じて、本発明に従う生物学的
に活性な因子の低分子量の成分;ならびに gp130アゴニスト; を提供すること、 EPL細胞を産生するためにさらなるgp130アゴニストの存在または非存
在下で、多能性細胞と、生物学的に活性な因子またはその高分子量もしくは低分
子量の成分、または馴化培地、あるいは細胞外マトリクスとを接触させること; EPL細胞において1以上の遺伝子を改変すること;ならびに 遺伝的に改変されたEPL細胞とgp130アゴニストとを、生物学的に活性
な因子またはその高分子量もしくは低分子量の成分、または馴化培地、あるいは
細胞外マトリクスの非存在下で接触させること;遺伝的に改変されたEPL細胞
を遺伝的に改変されたES細胞に復帰させることを包含する。
In a further aspect of the present invention there is provided a method of producing a genetically modified ES cell, comprising: a pluripotent cell, a biologically active factor according to the invention or a high thereof. A molecular weight or low molecular weight component, or a conditioned medium according to the present invention, or an extracellular matrix according to the present invention, and optionally, a low molecular weight component of a biologically active factor according to the present invention; and a gp130 agonist. Providing, in the presence or absence of an additional gp130 agonist to produce EPL cells, a pluripotent cell and a biologically active factor or a high or low molecular weight component thereof, or a conditioned medium, or Contacting with an extracellular matrix; modifying one or more genes in the EPL cells; Contacting the modified EPL cells with a gp130 agonist in the absence of a biologically active factor or a high or low molecular weight component thereof, or a conditioned medium, or an extracellular matrix; Converting the EPL cells into genetically modified ES cells.

【0088】 多能性細胞は、本明細書中上記に記載されるように、任意の適切な型であり得
る。
The pluripotent cells can be of any suitable type, as described herein above.

【0089】 遺伝的に改変されたES細胞はまた、復帰したES細胞(EPL細胞ではない
)が遺伝的に改変される場合に本方法に従って産生され得ることに留意すべきで
ある。
It should be noted that genetically modified ES cells can also be produced according to the present methods when reverted ES cells (but not EPL cells) are genetically modified.

【0090】 本方法は、EPL細胞の形成を含む、本明細書中上記の方法によって、遺伝的
に改変された部分的に分化した細胞または最終分化した細胞を産生するために遺
伝的に改変されたES細胞を分化させるさらなる工程を包含し得る。
The method comprises generating a genetically modified partially differentiated or terminally differentiated cell by the methods described herein above, including the formation of EPL cells. Additional step of differentiating the obtained ES cells.

【0091】 あるいは、遺伝的に改変された部分的に分化した細胞または最終分化した細胞
は、以下を包含する方法によって産生され得る: 多能性細胞、 本発明に従う生物学的に活性な因子またはその高分子量もしくは低分子量の成
分、あるいは、 本発明に従う馴化培地、あるいは 本発明に従う細胞外マトリクス、および必要に応じて、本発明に従う生物学的
に活性な因子の低分子量の成分;ならびに gp130アゴニスト; を提供すること、 多能性細胞と、生物学的に活性な因子またはその高分子量もしくは低分子量の
成分、または馴化培地、あるいは細胞外マトリクスとを接触させること;さらな
るgp130アゴニストの存在または非存在下でEPL細胞を産生すること; EPL細胞において1以上の遺伝子を改変すること;ならびに 遺伝的に改変された部分的に分化した細胞または最終分化した細胞を産生する
ために、遺伝的に改変されたEPL細胞を分化させること。
Alternatively, the genetically modified partially differentiated or terminally differentiated cells may be produced by a method comprising: a pluripotent cell, a biologically active agent or a biologically active agent according to the invention. A high or low molecular weight component, or a conditioned medium according to the present invention, or an extracellular matrix according to the present invention, and optionally, a low molecular weight component of a biologically active factor according to the present invention; and a gp130 agonist Contacting the pluripotent cells with a biologically active agent or a high or low molecular weight component thereof, or a conditioned medium, or an extracellular matrix; the presence or absence of an additional gp130 agonist. Producing EPL cells in the presence; modifying one or more genes in the EPL cells; To produce genetically modified partially differentiated cells or terminally differentiated cells to beauty, it is differentiated genetically modified EPL cells.

【0092】 あるいは、部分的に分化した細胞または最終分化した細胞は、本明細書中上記
のように産生され得、次いで、遺伝的に改変され得る。
[0092] Alternatively, partially or terminally differentiated cells can be produced as described herein above and then genetically modified.

【0093】 多能性細胞は、本明細書中上記のように、任意の適切な型であり得る。[0093] Pluripotent cells can be of any suitable type, as described herein above.

【0094】 本発明はまた、遺伝的に改変されたEPL細胞を産生する方法を提供し、この
方法は、以下: 多能性細胞、および 本発明に従う生物学的に活性な因子またはその高分子量もしくは低分子量の成
分、あるいは、 本発明に従う馴化培地、あるいは 本発明に従う細胞外マトリクス、および必要に応じて、本発明に従う生物学的
に活性な因子の低分子量の成分を提供すること; 多能性細胞において1以上の遺伝子を改変すること;ならびに 遺伝的に改変された多能性細胞と生物学的に活性な因子またはその高分子量も
しくは低分子量の成分、または馴化培地、あるいは細胞外マトリクスとを接触さ
せること;さらなるgp130アゴニストの存在または非存在下で遺伝的に改変
されたEPL細胞を産生すること、を包含する。
The present invention also provides a method for producing a genetically modified EPL cell, comprising: a pluripotent cell, and a biologically active agent according to the invention or a high molecular weight thereof. Or providing a low molecular weight component, or a conditioned medium according to the present invention, or an extracellular matrix according to the present invention, and optionally, a low molecular weight component of a biologically active factor according to the present invention; Modifying one or more genes in sexual cells; and genetically modified pluripotent cells and biologically active factors or their high or low molecular weight components, or conditioned media, or extracellular matrix. Contacting with an EPL cell; producing a genetically modified EPL cell in the presence or absence of an additional gp130 agonist.

【0095】 多能性細胞は、本明細書中上記のような、任意の適切な型であり得る。[0095] Pluripotent cells can be of any suitable type, as described herein above.

【0096】 あるいは、EPL細胞は、本明細書中上記のように産生され得、次いで遺伝的
に改変され得る。
[0096] Alternatively, EPL cells can be produced as described herein above and then genetically modified.

【0097】 本方法は、遺伝的に改変された部分的に分化した細胞または最終分化した細胞
を産生するために、遺伝的に改変したEPL細胞を分化させるさらなる工程を包
含し得る。
The method can include the further step of differentiating the genetically modified EPL cells to produce a genetically modified partially differentiated or terminally differentiated cell.

【0098】 あるいは、遺伝的に改変されたEPL細胞および/またはES細胞は、遺伝的
に改変された部分的に分化した細胞または最終分化した細胞を脱分化させること
によって産生され得、その方法は以下を包含する: 部分的に分化した細胞または最終分化した細胞;および 本発明に従う生物学的に活性な因子またはその高分子量もしくは低分子量の成
分、あるいは、 本発明に従う馴化培地、あるいは 本発明に従う細胞外マトリクス、および必要に応じて、本発明に従う生物学的
に活性な因子の低分子量の成分、を提供すること; 部分的に分化した細胞または最終分化した細胞において1以上の遺伝子を改変
すること;ならびに 遺伝的に改変された脱分化した細胞と、生物学的に活性な因子またはその高分
子量もしくは低分子量の成分、または馴化培地、あるいは細胞外マトリクスとを
接触することを包含する方法によって、遺伝的に改変された部分的に分化した細
胞または最終分化した細胞を脱分化させること;さらなるgp130アゴニスト
の存在または非存在下で遺伝的に改変されたEPL細胞を産生すること。
Alternatively, the genetically modified EPL cells and / or ES cells can be produced by dedifferentiating a genetically modified partially or terminally differentiated cell, the method comprising: Includes: partially or terminally differentiated cells; and a biologically active factor according to the invention or a high or low molecular weight component thereof, or a conditioned medium according to the invention, or according to the invention Providing an extracellular matrix and, optionally, a low molecular weight component of a biologically active agent according to the invention; modifying one or more genes in the partially or terminally differentiated cells And a genetically modified dedifferentiated cell and a biologically active factor or a high or low molecular weight component thereof. Dedifferentiating the genetically modified partially or terminally differentiated cells by a method that involves contacting the cells with a conditioned medium or extracellular matrix; or the presence of an additional gp130 agonist or Producing genetically modified EPL cells in the absence.

【0099】 そのように形成された遺伝的に改変されたEPL細胞は、遺伝的に改変された
ES細胞に復帰され得るか、そして/または本明細書中上記のように、遺伝的に
改変された部分的に分化した細胞または最終分化した細胞を形成するように分化
され得る。
[0099] The genetically modified EPL cells so formed can be reverted to genetically modified ES cells and / or as described herein above. Can be differentiated to form partially differentiated or terminally differentiated cells.

【0100】 本方法の1つの局面において、遺伝的に改変された部分的に分化した細胞また
は最終分化した細胞は、遺伝的に改変された脱分化した多能性細胞を形成するよ
うに核移植において核質として使用され得る。そのように形成された脱分化した
多能性細胞は、さらなるgp130アゴニストの存在または非存在下において、
以下と接触させることを包含する方法によって、遺伝的に改変されたES細胞お
よびEPL細胞を産生するように使用され得る: 本発明に従う生物学的に活性な因子またはその高分子量もしくは低分子量の成
分、または 本発明に従う馴化培地、あるいは 本発明に従う細胞外マトリクス、および必要に応じて、本発明に従う生物学的
に活性な因子の低分子量の成分。
In one aspect of the method, the genetically modified partially differentiated or terminally differentiated cells are nuclear transplanted to form a genetically modified dedifferentiated pluripotent cell. Can be used as a nucleoplasm. The dedifferentiated pluripotent cells so formed are, in the presence or absence of an additional gp130 agonist,
It can be used to produce genetically modified ES and EPL cells by a method that includes contacting with: A biologically active agent according to the invention or a high or low molecular weight component thereof. Or a conditioned medium according to the invention, or an extracellular matrix according to the invention, and optionally, a low molecular weight component of a biologically active factor according to the invention.

【0101】 そのように形成された遺伝的に改変されたES細胞およびEPL細胞は、本明
細書中上記のように、遺伝的に改変された部分的に分化した細胞または最終分化
した細胞を形成するように分化され得る。
The genetically modified ES and EPL cells so formed can form a genetically modified partially or terminally differentiated cell, as described herein above. Can be differentiated.

【0102】 これらの細胞の遺伝子の改変は、当業者に公知の任意の手段により実行され得
、これらの改変は、外来DNAを導入すること、DNAを取り除くこと、または
これらの細胞のDNA内で変異を生じることを包含する。この遺伝子の改変は、
その細胞の遺伝的構成の任意の変化によりその本来の細胞と遺伝的に異なる細胞
を生じることを包含する。
Modifications of the genes of these cells can be performed by any means known to those of skill in the art, and these modifications can be accomplished by introducing foreign DNA, removing DNA, or removing DNA from these cells. Generating a mutation. Modification of this gene
Includes any change in the genetic makeup of the cell that results in a cell that is genetically different from the original cell.

【0103】 従って、本方法は、その多能性状態において維持されている多能性細胞または
遺伝的に改変された多能性細胞、あるいはその部分的に分化した状態において維
持されている遺伝的に改変した部分的に分化した細胞を提供し、そしてキメラ動
物およびトランスジェニック動物(核移植により作製された動物を含む)を形成
するために使用され得る。
Thus, the method may comprise a pluripotent cell maintained in its pluripotent state or a genetically modified pluripotent cell, or a genetically modified pluripotent cell maintained in its partially differentiated state. The modified partially differentiated cells can be provided and used to form chimeric and transgenic animals, including animals created by nuclear transfer.

【0104】 本発明のさらなる局面において、本発明の方法によって産生された、ES細胞
、遺伝的に改変されたES細胞、EPL細胞、遺伝的に改変されたEPL細胞、
部分的に分化した細胞または最終分化した細胞および遺伝的に改変された部分的
に分化した細胞または最終分化した細胞を提供する。
In a further aspect of the invention, an ES cell, a genetically modified ES cell, an EPL cell, a genetically modified EPL cell, produced by a method of the invention.
Partially or terminally differentiated cells and genetically modified partially or terminally differentiated cells are provided.

【0105】 本発明のさらなる局面において、キメラ動物を産生する方法が提供され、この
方法は、以下を含む: 本発明に従う多能性細胞または遺伝的に改変された多能性細胞、および 前原腸形成胚; を提供すること、 前原腸形成胚中に多能性細胞または遺伝的に改変された多能性細胞を導入する
こと;および キメラ形成能をモニターすること。
In a further aspect of the present invention, there is provided a method of producing a chimeric animal, comprising: a pluripotent cell or a genetically modified pluripotent cell according to the invention, and a protogastrutum Providing a developing embryo; introducing a pluripotent cell or a genetically modified pluripotent cell into the protogastrulating embryo; and monitoring the ability to form a chimera.

【0106】 従って、本発明のなおさらなる局面において、本発明に従う細胞または遺伝的
に改変された細胞を使用して産生された、キメラ動物またはトランスジェニック
動物(核移植から誘導された動物を含む)が提供される。
Thus, in a still further aspect of the invention, a chimeric or transgenic animal (including an animal derived from nuclear transfer) produced using a cell according to the invention or a genetically modified cell. Is provided.

【0107】 本発明の生物学的に活性な因子、その成分、馴化培地、細胞外マトリクス、細
胞および方法は、以下を含む多数の適用を有する: (1)核移植における細胞質体または核質の供給源。例えば: ・任意の起源のEPL細胞、およびEPLから誘導された細胞(ES細胞、部分
的に分化した細胞、最終分化した細胞)は、核移植において細胞質体または核質
として使用され得る ・遺伝的に改変されたES細胞、遺伝的に改変されたEPL細胞、および遺伝的
に改変された部分的に分化した細胞および遺伝的に改変された最終分化した細胞
は、細胞質体または核質の核移植として使用され得る ・部分的に分化した細胞または最終分化した細胞の脱分化から誘導されたEPL
細胞は、核移植のための核物質の供給源として使用され得る ・遺伝的に改変した部分的に分化した細胞または遺伝的に改変した最終分化した
細胞の脱分化から誘導された遺伝的に改変されたEPL細胞は、核移植のための
核物質の供給源として使用され得る ・改変されていない多能性細胞もしくは遺伝的に改変された多能性細胞、部分的
に分化した細胞、最終分化した細胞、組織、器官および動物は、EPL細胞を細
胞質体または核質として使用する場合、核移植から誘導され得る (2)ヒト医薬における使用。例えば: ・任意の供給源から得られたEPL細胞、および、好ましくは、プログラムされ
た分化または指示された分化により得られたEPL細胞の分化した子孫は、ヒト
細胞治療のために改変されていない形態で用いられ得る。
The biologically active agents, components thereof, conditioned media, extracellular matrices, cells and methods of the invention have numerous applications, including: (1) Cytoplasmic or nucleoplasmic in nuclear transfer supply source. For example: EPL cells of any origin and cells derived from EPLs (ES cells, partially differentiated cells, terminally differentiated cells) can be used as cytoplasts or nucleoplasm in nuclear transfer Genetically modified EPL cells, genetically modified EPL cells, and genetically modified partially differentiated cells and genetically modified terminally differentiated cells are obtained by cytoplasmic or nucleoplasmic nuclear transfer EPL derived from dedifferentiation of partially differentiated or terminally differentiated cells
Cells can be used as a source of nuclear material for nuclear transfer.Genetically modified from dedifferentiation of genetically modified partially differentiated cells or genetically modified terminally differentiated cells Modified EPL cells can be used as a source of nuclear material for nuclear transfer. Unmodified or genetically modified pluripotent cells, partially differentiated cells, terminally differentiated Infected cells, tissues, organs and animals can be derived from nuclear transfer when EPL cells are used as cytoplasts or nucleoplasm. (2) Use in human medicine. For example: EPL cells obtained from any source and, preferably, differentiated progeny of EPL cells obtained by programmed or directed differentiation, are not modified for human cell therapy It can be used in form.

【0108】 使用の好ましい様式は、自己由来のEPL細胞およびその子孫を使用すること
である: −外胚葉系列を形成するようにプログラムされた細胞は、ニューロン細胞およ
び皮膚細胞の治療手順を含むがこれに制限されない細胞治療手順のために用いら
れ得る。例えば、ニューロン細胞を用いる細胞治療は、パーキンソン病の処置に
用いられ得る −中胚葉系列のためにプログラムされた細胞は、骨髄治療および筋細胞治療(
例えば、癌の処置のためおよび骨髄レスキューのため)を含むがこれに制限され
ない細胞治療手順のために用いられ得る ・この適用において記載された任意の手段により得られた遺伝的に改変されたE
PL細胞、および好ましくは、指示された分化またはプログラムされた分化によ
り得られたそれらの分化した子孫は、ヒト遺伝子治療のために用いられ得る。
A preferred mode of use is to use autologous EPL cells and their progeny: cells programmed to form an ectodermal lineage include neuronal and skin cell treatment procedures It can be used for cell therapy procedures that are not limited to this. For example, cell therapy using neuronal cells can be used to treat Parkinson's disease-cells programmed for mesodermal lineage include bone marrow therapy and muscle cell therapy (
For example, for the treatment of cancer and for bone marrow rescue), including but not limited to genetically modified E obtained by any means described in this application.
PL cells, and preferably, their differentiated progeny obtained by directed or programmed differentiation, can be used for human gene therapy.

【0109】 このような遺伝子治療は、好ましくは、自家誘導性EPL細胞またはその分化
された子孫を用いて実行される。
[0109] Such gene therapy is preferably performed using autologous EPL cells or differentiated progeny thereof.

【0110】 −処置され得る遺伝的疾患の例としては、血友病、I型糖尿病、デュシェーヌ
ジストロフィーおよび他の筋ジストロフィー、ゴシェ(Gauche)病および
他のムコ多糖類疾患、嚢胞性線維症が挙げられるがこれらに制限されない ・任意の供給源から得られたEPL細胞、および好ましくは、プログラムされた
分化または指示された分化により得られたそれらの分化した子孫は、例えば、ウ
イルスによる感染に耐性を与える細胞を提供するウイルスレセプターの遺伝子操
作により、そのウイルス感染に対する耐性を細胞に与えるために遺伝的に改変さ
れ得る ・任意の供給源から得られたEPL細胞、および好ましくは、プログラムされた
分化または指示された分化により得られたそれらの分化した子孫は、遺伝子的に
改変され、細胞が、生物学的に活性なタンパク質薬物(例えば、サイトカインま
たはリンホカイン(例えば癌および他の疾患を処置するためのインターロイキン
−2))のための薬物送達系として作用することを可能にし得る ・任意の供給源から得られた改変されていないEPL細胞または遺伝子的に改変
されたEPL細胞、および好ましくは、プログラムされた分化または指示された
分化により得られたそれらの分化した子孫は、移植のための細胞および組織なら
びに器官の成分を作製するために用いられ得る。
Examples of genetic diseases that can be treated include hemophilia, type I diabetes, Duchenne dystrophy and other muscular dystrophy, Gauche's disease and other mucopolysaccharide diseases, cystic fibrosis EPL cells obtained from any source and, preferably, their differentiated progeny obtained by programmed or directed differentiation, for example, confer resistance to infection by a virus EPL cells obtained from any source, and preferably, programmed differentiation or indication, by genetic engineering of the viral receptor that provides the cell, to confer on the cell its resistance to viral infection Those differentiated progeny obtained by the differentiated differentiation are genetically modified. Can enable cells to act as drug delivery systems for biologically active protein drugs, such as cytokines or lymphokines, such as interleukin-2 for treating cancer and other diseases. -Unmodified or genetically modified EPL cells obtained from any source, and preferably their differentiated progeny obtained by programmed or directed differentiation, are transplanted. Can be used to create components of cells and tissues and organs.

【0111】 本発明は、ここで、添付の実施例および図面を参照して、より完全に記載され
る。ただし、以下の説明は、例証のみであり、そして上記の本発明の普遍性を制
限するいかなる様式でも理解されるべきでないことが理解されるべきである。
The present invention will now be more fully described with reference to the accompanying examples and drawings. It should be understood, however, that the following description is illustrative only and should not be understood in any way limiting the generality of the invention described above.

【0112】 表1。胚のICMおよび原始外胚葉における遺伝子発現と比較したES細胞お
よびEPL細胞の遺伝子発現パターンのまとめ。RNAを、MEDIIの存在下
で2日間増殖したES細胞およびEPL細胞から単離し、そしてOct4、ウボ
モルリン、Fgf5、Rex1、AFP、H19、Evx1およびBrachy
uryの発現について、ノーザンブロットによって分析した。Gbx2発現を、
RNA保護アッセイを用いて検出した。アルカリホスファターゼ活性を、ES細
胞層およびEPL細胞層における酵素染色を用いて検出した。胚性発現パターン
をRosnerら、1990、Schuelerら、1990、Yeomら、1
991(Oct4);Hahnelら、1990(アルカリホスファターゼ);
Seftonら、1992(ウボモルリン);HaubおよびGoldfarb
、1991、He’bertら、(Fgf5);Rogersら、1991(R
ex1);Bulfoneら、1993;Chapmanら、1997(Gbx
2);DziadekおよびAdamson、1978(AFP);Poiri
erら、1991(H19);BastianおよびGruss、1990、D
ushおよびMartin、1992(Evx1);ならびにHerrmann
、1991(Brachyury)によって決定した。
Table 1. Summary of gene expression patterns in ES and EPL cells compared to gene expression in ICM and primitive ectoderm of the embryo. RNA was isolated from ES and EPL cells grown for 2 days in the presence of MEDII, and Oct4, Uvomorulin, Fgf5, Rex1, AFP, H19, Evxl and Brachy.
Ury expression was analyzed by Northern blot. Gbx2 expression
Detection was performed using an RNA protection assay. Alkaline phosphatase activity was detected using enzyme staining in ES and EPL cell layers. Embryonic expression patterns were determined by Rosner et al., 1990, Schueller et al., 1990, Yeom et al.
991 (Oct4); Hahnel et al., 1990 (alkaline phosphatase);
Sefton et al., 1992 (Uvomorulin); Haub and Goldfarb.
1991, He'bert et al., (Fgf5); Rogers et al., 1991 (R
ex1); Bulfone et al., 1993; Chapman et al., 1997 (Gbx
2); Dziadek and Adamson, 1978 (AFP); Poiri
er et al., 1991 (H19); Bastian and Gruss, 1990, D.
ush and Martin, 1992 (Evx1); and Herrmann
, 1991 (Brachyury).

【0113】 表2。ES細胞および復帰したEPL細胞は、CBA/C57黒色宿主胚盤胞
へ注射した場合、キメラマウスの発生に寄与するが、EPL細胞は寄与しない。
E14TG2a ES細胞、50%MEDII中で、2日間および4日間増殖さ
せたそのEPL細胞誘導体(それぞれ、EPL;2およびEPL;4)および復
帰EPL細胞(これは、mLIFを含むがMEDIIは含まない培地におけるE
PL細胞の6日間の培養によって形成された)(EPL;2RおよびEPL;4R )の注射からの結果のまとめ。
Table 2. ES cells and reverted EPL cells contribute to the development of chimeric mice when injected into CBA / C57 black host blastocysts, whereas EPL cells do not.
E14TG2a ES cells, their EPL cell derivatives (EPL; 2 and EPL; 4 respectively) and reverted EPL cells grown in 50% MEDII for 2 and 4 days (medium containing mLIF but no MEDII) E in
Formed by culturing 6 days PL cells) (EPL; 2 R and EPL; 4 R) Summary of results from injection of.

【0114】 表3。精製したECM成分の、培養中のEPL細胞安定性に対する効果。ES
細胞を、DMEM+50%MEDII中で、ECM成分であるゼラチン、ラミニ
ン、血漿フィブロネクチン、IV型コラーゲン、ならびにラミニン、血漿フィブ
ロネクチンおよびIV型コラーゲンの混合物で前処理した組織培養プラスチック
上に播種した。5日後、培養物を、アルカリホスファターゼで染色し、そして関
連する分化を伴わないEPL細胞コロニーの割合を、決定した。
Table 3. Effect of purified ECM components on EPL cell stability in culture. ES
Cells were seeded in DMEM + 50% MEDII on tissue culture plastic pretreated with the ECM components gelatin, laminin, plasma fibronectin, type IV collagen, and a mixture of laminin, plasma fibronectin and type IV collagen. After 5 days, cultures were stained with alkaline phosphatase and the percentage of EPL cell colonies without associated differentiation was determined.

【0115】 表4。個々の5.5d.p.c.胚を、胚培養培地または胚培養培地+50%
MEDIIのいずれかにおいて、2mlのIV型コラーゲンで処理した組織培
養物ウェル中に播種した。5日後、外植物を、4%PFA中で固定し、そしてイ
ンサイチュハイブリダイゼーションによってOct4発現について染色した。
Table 4. Individual 5.5 d. p. c. Embryos are cultured in embryo culture medium or embryo culture medium + 50%
In any of the MEDIIs, seeded into tissue culture wells treated with 2 ml of type IV collagen. After 5 days, explants were fixed in 4% PFA and stained for Oct4 expression by in situ hybridization.

【0116】 表5。EPL細胞誘導活性の低分子量成分の生理化学的特性のまとめ。Table 5. Summary of physiochemical properties of low molecular weight components of EPL cell inducing activity.

【0117】 表6。sfMEDII(活性サンプル)および非馴化培地(コントロールサン
プル)の精製(図15)によって誘導したサンプルのアミノ酸分析。sfMED
IIから精製したサンプルを、加水分解ありおよびなしで分析した。
Table 6. Amino acid analysis of samples induced by purification (Figure 15) of sfMEDII (active sample) and unconditioned medium (control sample). sfMED
Samples purified from II were analyzed with and without hydrolysis.

【0118】 表7。Rの存在下で試験した、アミノ酸、プロリンアナログおよびペプチドの
EPL細胞誘導活性のまとめ。+=EPL細胞誘導活性(最小限の活性濃度を、
ボールドで示す);−=EPL細胞形成の欠如;*=高濃度(500μM AZ
ET、100μM 3,4−デヒドロ−L−プロリン、50μMサルコシンおよ
びサブスタンスP)でのES細胞死。
Table 7. Summary of EPL cell-inducing activity of amino acids, proline analogs and peptides tested in the presence of R. + = EPL cell inducing activity (minimum active concentration
-= Lack of EPL cell formation; * = high concentration (500 μM AZ)
ES cell death with ET, 100 μM 3,4-dehydro-L-proline, 50 μM sarcosine and substance P).

【0119】 表8。ECM成分に対するES細胞からのEPL細胞形成のまとめ。ECM成
分を、溶液(±40μM L−プロリン)中のまたはマトリクス(±40μM
L−プロリン)としてのES細胞に提示した。精製した生体活性=プロトコル2
によって精製したMEDIIの高分子量成分;MedII=Hep G2馴化培
地またはECM;+=EPL細胞形成;−=EPL細胞形成なし;±=散在性の
平坦な多能性細胞コロニー。ECM成分を、10μg/ml(IV型コラーゲン
;ビトロネクチンおよび血漿フィブロネクチン)、3μg/ml(ラミニン)ま
たは2μg/ml(細胞フィブロネクチンおよび精製した生体活性)での溶液中
で使用した。ゼラチンを、0.01%で使用し、そしてMEDIIを50%で使
用した。
Table 8. Summary of EPL cell formation from ES cells against ECM components. ECM components were added in solution (± 40 μM L-proline) or in matrix (± 40 μM
(L-proline). Purified biological activity = Protocol 2
MedII = Hep G2 conditioned medium or ECM; + = EPL cell formation; − = no EPL cell formation; ± = scattered flat pluripotent cell colonies. ECM components were used in solutions at 10 μg / ml (type IV collagen; vitronectin and plasma fibronectin), 3 μg / ml (laminin) or 2 μg / ml (cellular fibronectin and purified bioactivity). Gelatin was used at 0.01% and MEDII at 50%.

【0120】 (実施例1:原始外胚葉様細胞集団の形成。生物学的に誘導される因子に応答
したES細胞に由来するEPL細胞) (材料および方法) (細胞培養条件) ES細胞を、0.2%ゼラチン/PBSで、最低30分間前処理した、組織培
養等級のプラスチックウェア(Falcon)上でのフィーダーの非存在下で培
養した。細胞を、1000ユニットのLIFを補充したダルベッコ改変イーグル
培地(Gibco BRL)、pH7.4(高グルコースを含有し、そして10
%ウシ胎仔血清(FCS;Commonwealth Serum Labor
atories)、40μg/mlゲンタマイシン、1mM L−グルタミン、
0.1mM β−メルカプトエタノール(β−ME)を補充した)(本明細書に
おいて、DMEMと称する)中で、加湿インキュベーター中で10% CO2
下で培養した。慣用の組織培養を、Smith(1991)によって記載される
ように実施した。E14 ES細胞(Hooperら、1987)を、Anna
Michelska(Murdoch Institute Melbour
ne)から得た。CCE ES細胞(Robertsonら、1986)を、R
ichard Harvey(Walter and Eliza Hall
Institute、Melbourne)から得た。MBL5(Peaseら
、1990)およびD3(Doetschmanら、1985)ES細胞株を、
Lindsay Williams(Ludwig Institute、Me
lbourne)から得た。CGR8およびE14TG2a(Hooperら、
1987)ES細胞は、Austin Smith(Centre for G
enome Research,Edinburgh)によって提供された。
Example 1 Formation of a Primitive Ectoderm-like Cell Population. EPL Cells Derived from ES Cells in Response to Biologically Induced Factors Materials and Methods Cell Culture Conditions Cultures were performed in the absence of feeders on tissue culture grade plasticware (Falcon) pretreated with 0.2% gelatin / PBS for a minimum of 30 minutes. Cells were grown in Dulbecco's Modified Eagle's Medium (Gibco BRL) supplemented with 1000 units of LIF, pH 7.4 (containing high glucose and
% Fetal calf serum (FCS; Commonwealth Serum Labor)
atories), 40 μg / ml gentamicin, 1 mM L-glutamine,
Cultures (supplemented with 0.1 mM β-mercaptoethanol (β-ME)) (referred to herein as DMEM) in a humidified incubator under 10% CO 2 . Routine tissue culture was performed as described by Smith (1991). E14 ES cells (Hooper et al., 1987) were transferred to Anna
Michelska (Murdoch Institute Melbour
ne). CCE ES cells (Robertson et al., 1986)
Richard Harvey (Walter and Eliza Hall)
Institute, Melbourne). The MBL5 (Pease et al., 1990) and D3 (Doetschman et al., 1985) ES cell lines were
Lindsay Williams (Ludwig Institute, Me
lbourne). CGR8 and E14TG2a (Hooper et al.,
1987) ES cells were obtained from Austin Smith (Centre for G).
(Enome Research, Edinburgh).

【0121】 LIFを、以下の改変を伴って、Smith(1991)によって記載される
ように、マウスLIF発現プラスミドpDR10でトランスフェクトしたCOS
−1(ATCC CRL−1650)細胞から産生させた。COS−1細胞を、
Bio−rad Gene Pulsarを、270ボルトおよび250μFD
の電気容量を用いたエレクトロポレーションによってトランスフェクトした。ト
ランスフェクトされた細胞を、高グルコースを含有し、そして10% FCS、
40μg/mlゲンタマイシンおよび1mM L−グルタミンを補充したDME
M、pH7.4中で7×104細胞/cm2でプレーティングした。培地を採取し
、そしてSmith(1991)によって記載されるようにLIF発現について
アッセイした。あるいは、培地に、1000ユニットの組換えLIF(ESGR
O、AMRAD)を補充した。
COS transfected with the mouse LIF expression plasmid pDR10 as described by Smith (1991) with the following modifications:
-1 (ATCC CRL-1650) cells. COS-1 cells,
Bio-rad Gene Pulser at 270 volts and 250 μFD
Was transfected by electroporation using a capacitance of Transfected cells containing high glucose and 10% FCS,
DME supplemented with 40 μg / ml gentamicin and 1 mM L-glutamine
Plated at 7 × 10 4 cells / cm 2 in M, pH 7.4. Media was harvested and assayed for LIF expression as described by Smith (1991). Alternatively, 1000 units of recombinant LIF (ESGR
O, AMRAD).

【0122】 Hep G2細胞(Knowlesら、1980;ATCC HB−8065
)を、DEME中での培養物中に維持し、そしてコンフルエントで継代した。馴
化培地(MEDII)に、HepG2細胞をDMEM中に5×104細胞/cm2 の密度で播種した。培地を、4〜5日後に採取し、0.22μmメンブレンを通
した濾過により滅菌し、そして使用前に0.1mM β−MEを補充した。ME
DIIを、4℃で1〜2週間、または−20℃で6ヶ月まで、見かけ上の活性喪
失なしに保存した。
Hep G2 cells (Knowles et al., 1980; ATCC HB-8065)
) Was maintained in culture in DEME and passaged at confluence. HepG2 cells were seeded in conditioned medium (MEDII) at a density of 5 × 10 4 cells / cm 2 in DMEM. Media was harvested 4-5 days later, sterilized by filtration through a 0.22 μm membrane, and supplemented with 0.1 mM β-ME before use. ME
DII was stored at 4 ° C for 1-2 weeks or at -20 ° C for up to 6 months without apparent loss of activity.

【0123】 EPL細胞を、LIFの添加のありまたはなしのDMEM中の50%MEDI
I馴化培地を含む培地中で形成させ、そして維持した。EPL形成は、10%と
80%の間のMEDIIの添加で明らかであり、これは、50% MEDIIで
最適な培養条件であった(データ示さず)。
EPL cells were isolated from 50% MEDI in DMEM with or without the addition of LIF.
Formed and maintained in media containing I-conditioned media. EPL formation was evident at between 10% and 80% addition of MEDII, which was the optimal culture condition at 50% MEDII (data not shown).

【0124】 EPL細胞を、ES細胞から形成し、そして以下のように維持した。EPL cells were formed from ES cells and maintained as follows.

【0125】 接着培養:ES細胞を、上記のように、1.3×104細胞/cm2の密度で、
50%MEDIIを含むDMEM中で0.2%のゼラチン/PBSで最低30分
間前処理した組織培養等級のプラスチックウェア(Falcon)上に播種した
。EPL細胞を、慣用の組織培養技術(Smith,1991に記載されるよう
な)を用いて、50% MEDII中で維持した。
Adhesive culture: ES cells were grown at a density of 1.3 × 10 4 cells / cm 2 as described above.
Inoculated on tissue culture grade plasticware (Falcon) pretreated with 0.2% gelatin / PBS in DMEM with 50% MEDII for a minimum of 30 minutes. EPL cells were maintained in 50% MEDII using conventional tissue culture techniques (as described in Smith, 1991).

【0126】 懸濁凝集物において:ES細胞を、上記のように50% MEDIIを含むD
MEM中で細菌ペトリ皿における懸濁培養物中に1×105細胞/cm2の密度で
播種した。得られたEPL細胞凝集物を、2日後に、1:2に分割し、そして5
0% MEDIIを含む新たなDMEMへ播種した。コントロール凝集物(EB
)を、MEDIIを含まないDMEM中で同一の様式においてES細胞を凝集さ
せることによって形成させた。
In suspension aggregates: ES cells were transferred to D containing 50% MEDII as described above.
Seed at a density of 1 × 10 5 cells / cm 2 in suspension culture in bacterial Petri dishes in MEM. The resulting EPL cell aggregates were split 1: 2 after 2 days and
Seed into fresh DMEM containing 0% MEDII. Control aggregates (EB
) Was formed by aggregating ES cells in the same manner in DMEM without MEDII.

【0127】 (DNA操作) すべてのDNA操作を、標準的なプロトコルを用いて行った(Sambroo
kら、1989)。DNAを、T7 Sequenaseキット(Pharma
cia)を製造業者の指示のとおりに用いて配列決定した。配列決定反応物を、
Sambrookら、1989に記載されるように、6%のポリアクリルアミド
/尿素ゲル上で分離し、そしてX線フィルムに対して曝露した。
DNA manipulations All DNA manipulations were performed using standard protocols (Sambrook
k et al., 1989). The DNA was transferred to a T 7 Sequenase kit (Pharma
cia) was used as ordered by the manufacturer and sequenced. Sequencing reaction
Separated on a 6% polyacrylamide / urea gel and exposed to X-ray film as described in Sambrook et al., 1989.

【0128】 (ノーザンブロットおよびリボヌクレアーゼ保護分析) 細胞質RNAを、培養したES細胞層およびEPL細胞層から、Edward
sらの方法(1985)を用いて、単離した。総RNAを、1回1×PBSで洗
浄したEPL細胞凝集物から単離し、遠心分離によってペレット化し、そして−
20℃で保存した。ペレットを、1mlの抽出緩衝液(50mM NaCl;5
0mM Tris・Cl、pH7.5;5mM EDTA,pH8.0;0.5
%SDS)(200μgのプロテイナーゼK(Merck)を補充した)中に再
懸濁した。滅菌し、酸洗浄したガラスビーズ(0.5mm)を、メニスカスのす
ぐ下に添加し、そして激しくボルテックスした。さらに3mlの抽出緩衝液/プ
ロテイナーゼKを添加し、そしてフェノール/クロロホルム抽出の前に37℃で
1時間インキュベートした。核酸を、400μlの3M 酢酸Naおよび4ml
のイソプロパノールを30分間−80℃で添加することによって沈降させ、そし
てベンチトップ遠心分離機中で3500rpmでの遠心分離により収集した。核
酸を、400μl DNaseI緩衝液(50mM Tris・Cl、pH8.
0;1mM EDTA、pH8.0;10mM MgCl2;0.1mM DT
T)、DNaseIを含まないRNase(Boehringer Mannh
eim)20ユニット中に再懸濁し、そして37℃で1時間インキュベートした
。RNAを40μlの3M 酢酸Naおよび1mlのエタノールの添加によって
沈降させ、そして遠心分離により採集した。
(Northern blot and ribonuclease protection analysis) Cytoplasmic RNA was obtained from cultured ES cell layers and EPL cell layers by Edward.
isolated using the method of S. et al. (1985). Total RNA was isolated from EPL cell aggregates washed once with 1 × PBS, pelleted by centrifugation, and
Stored at 20 ° C. The pellet is mixed with 1 ml of extraction buffer (50 mM NaCl;
0 mM Tris · Cl, pH 7.5; 5 mM EDTA, pH 8.0; 0.5
% SDS) (supplemented with 200 μg proteinase K (Merck)). Sterile, acid-washed glass beads (0.5 mm) were added just below the meniscus and vortexed vigorously. An additional 3 ml of extraction buffer / proteinase K was added and incubated at 37 ° C. for 1 hour before phenol / chloroform extraction. Nucleic acid was added to 400 μl of 3 M Na acetate and 4 ml
Of isopropanol was added for 30 minutes at −80 ° C. and collected by centrifugation at 3500 rpm in a bench top centrifuge. Nucleic acid was added to 400 μl DNase I buffer (50 mM Tris · Cl, pH 8.
0; 1 mM EDTA, pH 8.0; 10 mM MgCl 2 ; 0.1 mM DT
T), DNase I-free RNase (Boehringer Mannh)
eim) resuspended in 20 units and incubated at 37 ° C. for 1 hour. RNA was precipitated by the addition of 40 μl of 3M Na acetate and 1 ml of ethanol and collected by centrifugation.

【0129】 ノーザンブロット分析を、Thomasら、1995に記載されるように実施
した。DNAプローブを、Gigaprime標識キット(BresaGen)
またはMegaprimeキット(Amersham)を用いてDNAフラグメ
ントから調製した。DNAフラグメントを、以下のプラスミドから単離した。H
19 cDNAフラグメントを、LC10−8(Poirierら、1991)
からPvuIIを用いて778bpフラグメントとして切り出した。Blues
cript KS+中の462bp Oct4のStuI cDNAフラグメン
ト(残基491から593)を、H.Schoeler博士(Schoeler
ら、1990)から得た。484bpのフラグメントを、XhoI/HindI
II消化により遊離させ、そしてプローブ生成に用いた。Brachyury特
異的プローブを、pSK75(Herrman、1991)から、1600bp
EcoRIフラグメントとして切り出した。ウボモルリンプローブを、pUC
8中のF20A(Ringwaldら、1987)から、620bpのEcoR
Iフラグメントとして切り出した。700bp PstI/BamHI Evx
1 cDNAフラグメントを、pAB11(DushおよびMartin、19
92)から切り出した。Fgf5を、Bluescript(He’bertら
、1990)における全長コード領域クローンとして得た。これから、800b
p EcoRI/BamHI cDNAフラグメントを単離し、そしてプローブ
として使用した。AFPプローブを、pBluescript KSII+中に
クローニングされたマウスAFP cDNAの最初の350bpをコードする4
00bp EcoRIフラグメントから生成した(R.Krumlauf博士、
NIMR、Londonからの寄贈)。848bp Rex1フラグメント(こ
れは、pCRTMII(pRex1、N.Clarke博士、Departmen
t of Genetics、Cambridge University、U
.K.から得た)にクローニングされた)を、EcoRI消化によって切り出し
た。mGAPプローブを、300bpのmGAP cDNA配列を含むプラスミ
ド全体(Rathjenら、1990)を標識することによって合成した。それ
ぞれ737bp、232bpおよび458bpの、L17、K7およびPsc1
のddPCRフラグメントを、EcoRI消化によってBluescript
II KS+から遊離させ、そしてプローブとして使用した。
[0129] Northern blot analysis was performed as described in Thomas et al., 1995. Gigaprime labeling kit (BresaGen)
Alternatively, it was prepared from DNA fragments using the Megaprime kit (Amersham). DNA fragments were isolated from the following plasmids. H
The 19 cDNA fragment was converted to LC10-8 (Poirier et al., 1991).
Was cut out as a 778 bp fragment using PvuII. Blues
The 462 bp Oct4 StuI cDNA fragment (residues 491 to 593) in the script KS + was purified from H. var. Dr. Schoeler
Et al., 1990). The 484 bp fragment was converted to XhoI / HindI
Released by II digestion and used for probe generation. A Brachyury-specific probe was constructed from pSK75 (Herrman, 1991) by 1600 bp.
It was excised as an EcoRI fragment. The Uvomorulin probe is used for pUC
8 from F20A (Ringwald et al., 1987), a 620 bp EcoR
It was cut out as an I fragment. 700bp PstI / BamHI Evx
1 The cDNA fragment was converted to pAB11 (Dush and Martin, 19
92). Fgf5 was obtained as a full length coding region clone in Bluescript (He'bert et al., 1990). From now on, 800b
The pEcoRI / BamHI cDNA fragment was isolated and used as a probe. The AFP probe was used to encode the first 350 bp of mouse AFP cDNA cloned in pBluescript KSII +.
Generated from the 00 bp EcoRI fragment (Dr. R. Krumlauf,
NIMR, donated by London). 848 bp Rex1 fragment (this is pCR II (pRex1, Dr. N. Clarke, Departmen)
to of Genetics, Cambridge University, U
. K. ) Was cut out by EcoRI digestion. The mGAP probe was synthesized by labeling the entire plasmid (Rathjen et al., 1990) containing the 300 bp mGAP cDNA sequence. L17, K7 and Psc1 of 737 bp, 232 bp and 458 bp respectively
Of the ddPCR fragment by EcoRI digestion into Bluescript
II Released from KS + and used as probe.

【0130】 Gbx2およびmGAPの検出のためのRNase保護アッセイ方法論および
アンチセンスプローブは、Chapmanら、(1997)に記載されるとおり
であった。Oct4検出のためのアンチセンスリボプローブを、T3RNAポリ
メラーゼを用いて、NciIを用いて線状化した上記のOct4含有プラスミド
から転写した。
The RNase protection assay methodology and antisense probes for detection of Gbx2 and mGAP were as described in Chapman et al., (1997). Antisense riboprobes for Oct4 detection were transcribed from the above Oct4-containing plasmid linearized with NciI using T3 RNA polymerase.

【0131】 ノーザンブロットおよびRNase保護物を、ホスホルイメジャースクリーン
(Molecular Dynamics)に曝露し、そしてMolecula
r Dynamics Phosphor Imager機器上で現像した。遺
伝子発現のレベルを、ImageQuant(Molecular Dynam
ics)ソフトウェアを用いて定量した。
[0131] Northern blots and RNase protectants were exposed to phosphorescent major screens (Molecular Dynamics) and
Developed on a Dynamics Phosphor Imager instrument. The level of gene expression was measured using ImageQuant (Molecular Dynam).
ics) using software.

【0132】 (インサイチュハイブリダイゼーション) 細胞層、細胞凝集物およびマウス胚全体についてのインサイチュハイブリダイ
ゼーションを、RosenおよびBeddingtonの方法(1993)を以
下の改変を伴って用いて、行った。細胞層および細胞凝集物を、予備ハイブリダ
イズさせ、ハイブリダイズさせ、そして60℃で洗浄し、そして胚を予備ハイブ
リダイズさせ、ハイブリダイズさせ、そして65℃(L17;K7)および63
.5℃(Psc1)で洗浄した。細胞層、細胞凝集物、および胚を、10%熱非
働化FCSを用いてブロックし、そして抗体をTBST/1% FCS中に添加
した。この抗体は、細胞層または細胞凝集物のインサイチュハイブリダイゼーシ
ョンの場合には予備吸着されなかった。抗体を、マウス胚とのインキュベーショ
ンの前に、胚の粉末(HarlowおよびLane、1988)を用いて予備吸
着させた。
In Situ Hybridization In situ hybridization was performed on cell layers, cell aggregates and whole mouse embryos using the method of Rosen and Bedington (1993) with the following modifications. Cell layers and cell aggregates are prehybridized, hybridized and washed at 60 ° C., and embryos are prehybridized, hybridized, and 65 ° C. (L17; K7) and 63
. Washing was performed at 5 ° C. (Psc1). Cell layers, cell aggregates, and embryos were blocked with 10% heat inactivated FCS, and antibodies were added in TBST / 1% FCS. This antibody was not pre-adsorbed in the case of in situ hybridization of cell layers or cell aggregates. Antibodies were pre-adsorbed using embryo powder (Harlow and Lane, 1988) prior to incubation with mouse embryos.

【0133】 異系交配したSwiss胚を、時限交配した(time−mated)Swi
ss雌性マウスから、特定の日に採取した。交尾後0.5日を、充填の日の正午
と指定した。交配した雌性マウスを、頚部脱臼またはCO2窒息によって屠殺し
た。そして、子宮を、10mM HEPES、pH7.4を補充したDMEM中
で、胚を切断するまで、37℃に維持した。胚を、標準的な切断技術を用いて、
PBS中で取り出した。Reichart膜を取り除き、そしてその胚を、PB
S固定液中の4%パラホルムアルデヒド(PFA)へと直接移した。
Out-crossed Swiss embryos were time-matched to Swi
Collected from ss female mice on specific days. 0.5 days after mating was designated as noon on the day of filling. Mated female mice were sacrificed by cervical dislocation or CO 2 asphyxiation. The uterus was then maintained at 37 ° C. in DMEM supplemented with 10 mM HEPES, pH 7.4 until the embryos were cut. Embryos are cut using standard cutting techniques
Removed in PBS. The Reichart membrane is removed and the embryos are
Direct transfer to 4% paraformaldehyde (PFA) in S fixative.

【0134】 アンチセンスOct4プローブを、462bpのStuI Oct4 cDN
Aフラグメント(Schoelerら、1990)を含むブルースクリプトから
ランオフ転写物としてT3 RNAポリメラーゼによって合成し、HindII
Iで線状化した。コントロールとして用いたセンス転写物を、XhoIを用いて
線状化した同じプラスミドから入手し、そしてT7 RNAポリメラーゼを用い
て転写した。センスおよびアンチセンスFgf5転写物を、EcoRIまたはB
amHIのいずれかで線状化した全長Fgf5コード配列を含むプラスミドクロ
ーンから生成し(He’bertら、1990)、そしてそれぞれT7 RNA
ポリメラーゼまたはT3 RNAポリメラーゼを用いて転写した。L17、Ps
c1およびK7のためのセンスおよびアンチセンスのプローブを、それぞれ73
7bp、458bpおよび232bpのフラグメントを含むプラスミドクローン
から生成した。L17、Psc1およびK7のアンチセンス転写物を、XhoI
消化およびT3 RNAポリメラーゼ(L17、Psc1)での転写、ならびに
T7 RNAポリメラーゼ(K7)での転写を伴うHindIII消化によって
、生成した。センスプローブを、クローンのBamHI消化、ならびにL17お
よびPsc1についてはT7 RNAポリメラーゼ、ならびにK7についてはT
3 RNAポリメラーゼを使用して転写することによって、生成した。アンチセ
ンスBrachyuryプローブを、pSK75から合成し(Herrman、
1991)、BamHIで線状化し、そしてT7ポリメラーゼを用いて転写した
。センスプローブを、HindIIIを用いて線状化した同じプラスミドから生
成し、そしてT3ポリメラーゼを用いて転写した。
The antisense Oct4 probe was replaced with a 462 bp StuI Oct4 cDN
Synthesized by T3 RNA polymerase as a run-off transcript from Bluescript containing the A fragment (Schoeler et al., 1990) and HindII
I linearized. The sense transcript used as a control was obtained from the same plasmid linearized with XhoI and transcribed using T7 RNA polymerase. Sense and antisense Fgf5 transcripts were cloned into EcoRI or B
generated from plasmid clones containing the full-length Fgf5 coding sequence linearized with either of the amHI (He'bert et al., 1990) and T7 RNA, respectively.
Transcription was performed using polymerase or T3 RNA polymerase. L17, Ps
The sense and antisense probes for cl and K7 were
It was generated from a plasmid clone containing fragments of 7 bp, 458 bp and 232 bp. Antisense transcripts of L17, Psc1 and K7 were
Produced by digestion and HindIII digestion with transcription with T3 RNA polymerase (L17, Psc1) and transcription with T7 RNA polymerase (K7). The sense probe was digested with BamHI of the clone, and T7 RNA polymerase for L17 and Psc1 and T7 for K7.
3 Produced by transcription using RNA polymerase. An antisense Brachyury probe was synthesized from pSK75 (Herrman,
1991), linearized with BamHI and transcribed using T7 polymerase. Sense probes were generated from the same plasmid linearized with HindIII and transcribed using T3 polymerase.

【0135】 (アルカリホスファターゼ染色) アルカリホスファターゼを、診断キット86−R(Sigma)を用いて可視
化した。このキットを、製造業者の記載に従って、以下の改変を伴って用いた。
細胞層を、4.5mMクエン酸、2.25mMクエン酸ナトリウム、3mM塩化
ナトリウム、65%メタノールおよび4%パラホルムアルデヒド中に、洗浄およ
び染色の前に固定した。
(Alkaline Phosphatase Staining) Alkaline phosphatase was visualized using a diagnostic kit 86-R (Sigma). This kit was used as described by the manufacturer with the following modifications.
The cell layer was fixed in 4.5 mM citric acid, 2.25 mM sodium citrate, 3 mM sodium chloride, 65% methanol and 4% paraformaldehyde before washing and staining.

【0136】 (組織学的分析) 胚様体(embryoid body)を、PBS中の4%パラホルムアルデ
ヒド(PFA)において、4℃で一晩固定し、その後、パラフィン蝋中に包埋し
、そしてHoganら、1994に記載のように切片化した。切片を、ヘマトキ
シリン:エオシンを用いて染色した。
Histological Analysis Embryoid bodies were fixed in 4% paraformaldehyde (PFA) in PBS overnight at 4 ° C., then embedded in paraffin wax and Hogan Were sectioned as described in 1994. Sections were stained with hematoxylin: eosin.

【0137】 (DDPCR) ES細胞とEPL細胞との間で示差提示PCRによって示差的に発現された転
写物の同定を、Schulz(1997)(Psc1)ならびにLiangおよ
びPardee(1992)(L17、K7)において記載されるように実施し
た。プライマーを、EcoRI制限部位を取り込むように設計し、そしてcDN
A産物を、EcoRI消化したpBluescript II KS+中にクロ
ーニングした。
(DDPCR) The identification of transcripts differentially expressed by differential presentation PCR between ES and EPL cells was determined by Schulz (1997) (Psc1) and Liang and Pardee (1992) (L17, K7). Performed as described in Primers were designed to incorporate an EcoRI restriction site and
The A product was cloned into EcoRI digested pBluescript II KS +.

【0138】 (結果) (MEDIIは、接着培養物におけるES細胞からEPL細胞への転移をもた
らす) 組換えLIF(LIF)を補充した培地中およびフィーダー細胞層(図1A)
の非存在下で増殖する場合、ES細胞は、顕著な半球形のコロニー形態を示すコ
ロニーを95%を超えて有する均質な集団として増殖する。ES細胞分化を誘導
し得る因子についてアッセイするために、ES細胞を播種し、そしてmLIFお
よび哺乳動物細胞株に由来する馴化培地の存在下で培養した。5日後、その細胞
を、ES細胞コロニー形態からの分岐について評価した。
Results (MEDII results in the transfer of ES cells to EPL cells in adherent cultures) In media and feeder cell layer supplemented with recombinant LIF (LIF) (FIG. 1A)
ES cells grow as a homogeneous population with greater than 95% of the colonies exhibiting a pronounced hemispherical colony morphology when grown in the absence of C. To assay for factors that can induce ES cell differentiation, ES cells were seeded and cultured in the presence of mLIF and conditioned media from mammalian cell lines. Five days later, the cells were evaluated for divergence from ES cell colony morphology.

【0139】 0.2%ゼラチン/PBSで予備処理した組織培養等級のプラスチックウェア
(Falcon)上でHep G2細胞(MEDII)によって馴化した10〜
80%の培地の存在下で培養した場合、ES細胞は、本発明者らが初期の原始外
胚葉様すなわちEPL細胞(図1B)と命名した細胞とは形態学的に異なる細胞
集団を生じた。EPL細胞の形成は、MEDIIに特異的であり、そしてアッセ
イした他の13の馴化培地のいずれに対しても応答は見られなかった。特徴的な
ES細胞コロニー形態とは対照的に、EPL細胞は、単層コロニーとして増殖し
、そこでは、1以上の顕著な核小体を有する核を含む個々の細胞が、容易に認識
され得た。形態的には、EPL細胞は、P19 EC細胞に類似する(McBu
neryおよびRogers、1982;RudnickiおよびMcBurn
ey、1987)。この細胞は、原始外胚葉の細胞に類似すると考えられる。5
0%MEDIIの存在下でのES細胞の培養は、比較的均質な細胞集団をもたら
した。この集団において、95%を超えるコロニーが、EPL細胞コロニー形態
のものであり、そして残留するES細胞コロニーは検出され得なかった(図1D
)。このことは、添加したLIF(図1D)の存在下または非存在下で起こった
。EPL細胞集団内で、ES細胞培養物において見られるものと類似する分化し
た細胞の散発性コロニーが検出された(図1D)。分化したコロニーのレベルは
、添加したLIFの非存在下(図1D)において形成されたEPL細胞培養より
4倍高かった。このことは、EPL安定性におけるLIFについての可能な役割
を示唆する。ES細胞からの比較的均一な細胞集団の形成は、ES細胞がLIF
の除去に応答して自然に分化した場合に生成される分化した細胞型の変種とは対
照的であった(図1C、D)。しかし、自然に分化したES細胞培養物において
、小さな集団のEPL様コロニーが見られた(図1D)。このことは、EPL細
胞がES細胞の正常な誘導体であることを示唆する。EPL細胞形態は、40継
代を超えて、すなわち100日を超えての長期培養で維持され得(データは示さ
ず)、そしてその培養培地においてMEDIIの継続的な存在に依存した。ME
DIIおよびLIFの除去は、自然なES細胞分化(図1C)から発生したもの
に類似する、分化した細胞型のアレイの生成を生じた(データは示さず)。
Hep G2 cells (MEDII) conditioned on tissue culture grade plasticware (Falcon) pretreated with 0.2% gelatin / PBS
When cultured in the presence of 80% medium, the ES cells gave rise to a cell population that was morphologically different from the cells we named early primitive ectoderm-like or EPL cells (FIG. 1B). . EPL cell formation was specific for MEDII and no response was seen to any of the other 13 conditioned media assayed. In contrast to the characteristic ES cell colony morphology, EPL cells grow as monolayer colonies, where individual cells containing nuclei with one or more prominent nucleoli can be easily recognized. Was. Morphologically, EPL cells are similar to P19 EC cells (McBu
nery and Rogers, 1982; Rudnicki and McBurn
ey, 1987). The cells are thought to be similar to cells of the primitive ectoderm. 5
Culture of ES cells in the presence of 0% MEDII resulted in a relatively homogeneous cell population. In this population, more than 95% of the colonies were of EPL cell colony morphology, and no remaining ES cell colonies could be detected (FIG. 1D).
). This occurred in the presence or absence of added LIF (FIG. 1D). Within the EPL cell population, sporadic colonies of differentiated cells similar to those found in ES cell cultures were detected (FIG. 1D). The level of differentiated colonies was 4 times higher than EPL cell cultures formed in the absence of added LIF (FIG. 1D). This suggests a possible role for LIF in EPL stability. The formation of a relatively uniform cell population from ES cells indicates that ES cells
This was in contrast to the differentiated cell type variants that were generated when spontaneously differentiated in response to the elimination of E. coli (FIGS. 1C, D). However, a small population of EPL-like colonies was found in naturally differentiated ES cell cultures (FIG. 1D). This suggests that EPL cells are normal derivatives of ES cells. EPL cell morphology can be maintained in long-term culture for more than 40 passages, ie, more than 100 days (data not shown), and was dependent on the continued presence of MEDII in its culture medium. ME
Removal of DII and LIF resulted in the generation of an array of differentiated cell types, similar to that generated from spontaneous ES cell differentiation (FIG. 1C) (data not shown).

【0140】 MEDIIに応答した、ES細胞からEPL細胞への転移は、多数の独立して
誘導したES細胞株(MBL5 D3、CCE、E14およびCGR8を含む)
について実証された(データは示さず)。各々のES細胞株から生成したEPL
細胞の外見は、類似していた。
Metastasis from ES cells to EPL cells in response to MEDII was induced by a number of independently induced ES cell lines, including MBL5 D3, CCE, E14 and CGR8.
(Data not shown). EPL generated from each ES cell line
The appearance of the cells was similar.

【0141】 (EPL細胞は、多能性である) 培養物における分化した細胞の自然生成(図1D)およびMEDIIの除去に
続くEPL細胞の自然な分化は、これらの細胞が、さらなる分化についての能力
を保持していることを示唆した。
(EPL Cells Are Pluripotent) The spontaneous generation of differentiated cells in culture (FIG. 1D) and the spontaneous differentiation of EPL cells following removal of MEDII indicates that these cells are It suggested that the ability was retained.

【0142】 初期のマウス胚および生殖系列の多能性細胞、ならびに培養物中のES細胞は
、ホメオボックス遺伝子Oct4の発現およびアルカリホスファターゼ活性によ
って特徴付けられる。Oct4発現は、初期のマウス胚の多能性細胞に限定され
、そしてインビボおよびインビトロの両方で、多能性細胞の分化に対してダウン
レギュレートされる。EPL細胞を、ES細胞をMEDIIまたはMEDII+
LIFの存在下で、2、4、6および16日間にわたり、2日おきの継代を伴っ
て、培養することにより形成した。これらの集団からのRNAのノーザン分析は
、ES細胞において見られるレベルと等価なレベルでのOct4の発現を示し(
図2Ai)、そしてEPL細胞の形成が自然な分化の過程とは等価でないことを
示唆する(図2Aii)。ES細胞およびEPL細胞の単層の、Oct4特異的
なアンチセンスRNAプローブを用いたインサイチュハイブリダイゼーションは
、そのEPL細胞を横切って均一に分配されるが、その培養物内の細胞の亜集団
には限定されないOct4発現を示した(図2B、C)。その集団内で自然に分
化した細胞は、Oct4を発現しなかった(データは示さず)。アルカリホスフ
ァターゼ活性の分析もまた、EPL細胞による均一な発現を示した(図2D、E
)。ここで、分化した細胞において活性のダウンレギュレートが伴った(データ
は示さず)。EPL細胞培養物におけるこれらの多能性細胞マーカーの均一な分
配は、EPL細胞集団の均質性を実証した。
Early mouse embryo and germ-line pluripotent cells, as well as ES cells in culture, are characterized by the expression of the homeobox gene Oct4 and alkaline phosphatase activity. Oct4 expression is restricted to pluripotent cells of early mouse embryos and is down-regulated for pluripotent cell differentiation both in vivo and in vitro. EPL cells were converted to ES cells by MEDII or MEDII +
It was formed by culturing in the presence of LIF for two, four, six and sixteen days, with passage every two days. Northern analysis of RNA from these populations showed Oct4 expression at levels equivalent to those found in ES cells (
FIG. 2Ai), and suggests that EPL cell formation is not equivalent to the process of spontaneous differentiation (FIG. 2Aii). In situ hybridization of ES4 and EPL cell monolayers with an Oct4-specific antisense RNA probe distributes evenly across the EPL cells, but a subpopulation of cells in the culture Unrestricted Oct4 expression was shown (FIGS. 2B, C). Cells that differentiated spontaneously within the population did not express Oct4 (data not shown). Analysis of alkaline phosphatase activity also showed uniform expression by EPL cells (FIG. 2D, E
). Here, there was down regulation of activity in differentiated cells (data not shown). The uniform distribution of these pluripotent cell markers in EPL cell cultures has demonstrated the homogeneity of the EPL cell population.

【0143】 (EPL細胞形成は、原始外胚葉(primitive ectoderm
)様遺伝子発現の確立に随伴される) EPL細胞による多能性細胞マーカー遺伝子の発現は、これらの細胞が、初期
胚の多能性細胞集団と、またはおそらくOct4発現が完全には下方制御されて
いない分化した細胞系列と等価であり得ることを示唆した。胚の多能性細胞集団
は、形態学的基準および発生的基準によって、ならびにマーカー遺伝子の時間的
および空間的発現によって、分化した細胞系列から識別され得る。EPL細胞の
胚性等価物を、胚の多能性細胞集団ならびに胚外系列および原腸胚の分化細胞を
同定するマーカー遺伝子の発現を分析することによって研究した。
(EPL cell formation is defined as primitive ectoderm.
Expression of pluripotent cell marker genes by EPL cells indicates that these cells are down-regulated with pluripotent cell populations in early embryos, or perhaps Oct4 expression Suggested that it could be equivalent to a non-differentiated cell line. Embryonic pluripotent cell populations can be distinguished from differentiated cell lineages by morphological and developmental criteria and by temporal and spatial expression of marker genes. Embryonic equivalents of EPL cells were studied by analyzing the expression of marker genes that identify pluripotent cell populations of the embryo and differentiated cells of the extraembryonic lineage and gastrulation embryo.

【0144】 3つの遺伝子Fgf5、Rex1およびGbx2は、ICMと原始外胚葉の細
胞間で示差的に転写されると報告されている(表1に要約される)。Fgf5の
発現は、ICM由来の原始外胚葉の形成において上方調節されるが、Rex1お
よびGbx2の両方の発現は、ICMにおいて検出され得るが、6.5d.p.
c.まで原始外胚葉において検出され得ない。ES細胞およびEPL細胞におけ
るFgf5およびRex1の発現を、ノーザンブロットによって評価した(図2
A;表1)。Gbx2の発現を、RNアーゼプロテクションアッセイによって分
析した(図2F;表1)。ES細胞においてわずかに検出可能なFgf5の発現
は、MEDIIにおける2日間のEPL細胞増殖において、50倍上昇した。F
gf5の発現は、培養の時間と共にEPL細胞において増加し、その結果、Fg
f5の340倍の誘導を表す最大の発現が6日目までに到達され、そして培養物
中で少なくとも16日間維持された。Rex1はES細胞によって高いレベルで
発現されたが、この発現はEPL細胞形成の2日間のうちに50%下方調節され
た(図2A;表1)。Rex1発現は、より長い期間にわたり培養されたEPL
細胞中でさらに低減され、その結果、MEDII中で6日間増殖されたEPL細
胞は、ES細胞と比較して、Rex1発現において5倍の低減を示した。Gbx
2発現はES細胞中で高く、そしてMEDII中の培養で2日間維持された。し
かしこのGbx2発現は、MEDII中でのさらなる培養で、6日目までに検出
不可能なレベルにまで低減された。Fgf5、Rex1およびGbx2の発現の
変化は、MEDII中で形成されるEPL細胞と比較して、MEDII+LIF
中でES細胞のEPL細胞への移行が行われる場合に遅延した(図2A;2F)
。このことは、LIFが、ES細胞からEPL細胞への移行を遅延させることを
示唆する。EPL細胞形態の維持、ならびに高レベルのFgf5およびOct4
の発現(図2A)は、EPL細胞を安定な細胞集団として維持するMEDIIの
能力を実証し、そしてこれはES細胞の自発的な分化の間に観察される遺伝子の
発現変化とは明らかに異なる(図2Aii)。
The three genes Fgf5, Rexl and Gbx2 have been reported to be differentially transcribed between ICM and primitive ectoderm cells (summarized in Table 1). Although expression of Fgf5 is upregulated in the formation of ICM-derived primitive ectoderm, expression of both Rexl and Gbx2 can be detected in ICM, although 6.5 d. p.
c. Up to no detectable in the primitive ectoderm. Expression of Fgf5 and Rex1 in ES cells and EPL cells was evaluated by Northern blot (FIG. 2).
A; Table 1). Gbx2 expression was analyzed by RNase protection assay (FIG. 2F; Table 1). The slightly detectable expression of Fgf5 in ES cells was increased 50-fold in EPL cell proliferation in MEDII for 2 days. F
gf5 expression increases in EPL cells with time in culture, resulting in Fg
Maximal expression, representing a 340-fold induction of f5, was reached by day 6 and maintained in culture for at least 16 days. Rex1 was expressed at high levels by ES cells, but this expression was down-regulated by 50% within 2 days of EPL cell formation (FIG. 2A; Table 1). Rex1 expression was observed in EPL cultured for longer periods of time.
Further reduced in cells, as a result, EPL cells grown in MEDII for 6 days showed a 5-fold reduction in Rex1 expression compared to ES cells. Gbx
2 expression was high in ES cells and maintained in culture in MEDII for 2 days. However, this Gbx2 expression was reduced to undetectable levels by day 6 with further culture in MEDII. Changes in the expression of Fgf5, Rexl and Gbx2 are compared to MEDII + LIF compared to EPL cells formed in MEDII.
Was delayed when migration of ES cells to EPL cells was performed in the cell (FIG. 2A; 2F)
. This suggests that LIF delays the transition from ES cells to EPL cells. Maintenance of EPL cell morphology and high levels of Fgf5 and Oct4
(FIG. 2A) demonstrates the ability of MEDII to maintain EPL cells as a stable cell population, and is distinctly different from the altered gene expression observed during spontaneous differentiation of ES cells (FIG. 2Aii).

【0145】 MEDII中で4日間培養されたEPL細胞単層を、DIG標識アンチセンス
Fgf5転写物を使用して、Fgf5発現についてプローブした。等価なレベル
のFgf5特異的染色が、培養物内のすべてのEPL細胞において観察された(
図2G)。このことは、ES細胞からEPL細胞への移行の均一性、およびEP
L細胞集団の同質性の両方を確証する。
EPL cell monolayers cultured in MEDII for 4 days were probed for Fgf5 expression using DIG-labeled antisense Fgf5 transcripts. Equivalent levels of Fgf5-specific staining were observed in all EPL cells in culture (
(FIG. 2G). This indicates that the uniformity of the transition from ES cells to EPL cells and the EP
Confirm both homogeneity of the L cell population.

【0146】 ウボモルリン(ICMおよび原始外胚葉の多能性細胞によって発現されるが、
始原生殖細胞系列の細胞において下方制御されるカドヘリン)の発現を、ES細
胞培養物およびEPL細胞培養物中において、ノーザンブロット分析により評価
した。ウボモルリン発現は、ES細胞中で観察された発現と等価なレベルかまた
はそれを超えるレベルでEPL細胞中で維持された(図2H)。このことは、こ
れらの細胞が始原生殖細胞のインビトロ等価物を表さないことを示唆する。
Uvomorulin (expressed by pluripotent cells of the ICM and primitive ectoderm,
Expression of cadherin, which is down-regulated in primordial germline cells, was evaluated in ES and EPL cell cultures by Northern blot analysis. Uvomorulin expression was maintained in EPL cells at levels equivalent to or greater than those observed in ES cells (FIG. 2H). This suggests that these cells do not represent an in vitro equivalent of primordial germ cells.

【0147】 多能性細胞マーカーの発現パターンと一致して、EPL細胞は、初期胚(H1
9、AFP)、原始線条(Evx1)、または発生期中胚葉(Brachyur
y)の胚外系列について特異的な、検出可能なレベルのマーカー遺伝子を発現し
なかった(表1;データは示さず)。
[0147] Consistent with the expression pattern of the pluripotent cell marker, EPL cells were transformed into early embryonic (H1
9, AFP), primitive streak (Evx1), or developing mesoderm (Brachyur
y) did not express detectable levels of the marker gene specific for the extraembryonic lineage (Table 1; data not shown).

【0148】 ES細胞のEPL細胞への形態学的移行は、インビボで多能性細胞集団を識別
するマーカー遺伝子の示差的調節に随伴されることが見出された。ES細胞にお
ける遺伝子発現は、移植前の胚の多能性細胞由来であるそれらの起源と等価であ
ったが、EPL細胞は、初期胚の中のわずか1つの細胞集団である原始外胚葉に
よって共有される一連のマーカー遺伝子を発現した(表1)。
The morphological transfer of ES cells to EPL cells has been found to be accompanied by differential regulation of marker genes that identify pluripotent cell populations in vivo. Although gene expression in ES cells was equivalent to their origin from pluripotent cells of the pre-implantation embryo, EPL cells were shared by the primitive ectoderm, only one cell population in the early embryo (Table 1).

【0149】 (新規の多能性細胞マーカー遺伝子の発現は、EPL細胞と初期原始外胚葉
との間の関連を支持する) ES細胞のEPL細胞への移行は、ICMの原始外胚葉への移行と関連した遺
伝子発現変化を模擬するように思われる。スクリーニングを実施して、これらの
細胞集団間で示差的に発現される遺伝子を同定した。MEDII+LIF中で2
、4、6、および8日間培養されたES細胞およびEPL細胞から単離されたR
NAを、ディファレンシャルディスプレイポリメラーゼ連鎖反応(ddPCR)
を用いて分析した。ES細胞とEPL細胞との間で示差的に発現されるcDNA
フラグメントを精製し、クローニングし、そして配列決定した。
(Expression of a novel pluripotent cell marker gene supports an association between EPL cells and early primordial ectoderm) ES cell to EPL cell migration is a transition of ICM to primordial ectoderm It appears to mimic gene expression changes associated with. Screening was performed to identify genes that are differentially expressed between these cell populations. 2 in MEDII + LIF
Isolated from ES and EPL cells cultured for 4, 6, and 8 days
NA is compared with Differential Display Polymerase Chain Reaction (ddPCR)
Was analyzed using. CDNA differentially expressed between ES cells and EPL cells
The fragment was purified, cloned, and sequenced.

【0150】 3つの新規の部分的cDNAとして、L17、Psc1およびK7を同定した
(図3)。上記に概説されたように調製された、ES細胞のRNAおよびEPL
細胞のRNAのノーザンブロット発現分析により、L17は、ES細胞中で高度
に発現されるが、EPL形成および培養物中での維持と共に迅速に下方制御され
ることが示された(図4A)。Psc1は、ES細胞中で発現され、そしてL1
7よりも漸進的にEPL細胞中で下方制御された(図4B)。K7は、ES細胞
中において低レベルで発現されるが、延長したEPL細胞培養物において上方調
節された(4、6、および8日;図4C)。
As three novel partial cDNAs, L17, Psc1 and K7 were identified (FIG. 3). RNA and EPL of ES cells prepared as outlined above
Northern blot expression analysis of cellular RNA showed that L17 was highly expressed in ES cells, but was rapidly down-regulated with EPL formation and maintenance in culture (FIG. 4A). Psc1 is expressed in ES cells and L1
It was down-regulated in EPL cells more gradually than 7 (FIG. 4B). K7 was expressed at low levels in ES cells, but was upregulated in extended EPL cell cultures (4, 6, and 8 days; FIG. 4C).

【0151】 移植前マウス胚および周囲移植(peri−implantation)マウ
ス胚におけるこれらの遺伝子のインビボ発現を、3.5d.p.c.〜5.5d
.p.c.までのマウス胚(これは、ICMの原始外胚葉への移行を包含する)
のホールマウントインサイチュハイブリダイゼーションによって分析した。3つ
全ての新規の遺伝子の発現は、インビボでのこれらのステージにおいて多能性細
胞に限局化された。
In vivo expression of these genes in pre-implantation and peri-implantation mouse embryos was determined at 3.5 d. p. c. ~ 5.5d
. p. c. Mouse embryos, including the transfer of ICM to primitive ectoderm
Were analyzed by whole mount in situ hybridization. Expression of all three novel genes was localized to pluripotent cells at these stages in vivo.

【0152】 L17は、3.5d.p.c.のICM、および4.5d.p.c.のICM
/原外胚葉の多能性細胞において高度に発現された(図5A)。L17の発現は
、ICM/原外胚葉が増殖を開始するにつれて(4.75日目)下方制御され、
そして後羊膜腔(pro−amniotic cavity)形成後には検出不
可能であった。
L17 is 3.5 d. p. c. ICM, and 4.5 d. p. c. ICM
/ Highly expressed in pluripotent cells of primordial ectoderm (FIG. 5A). L17 expression is down-regulated as the ICM / protoectoderm begins to proliferate (day 4.75);
And it was undetectable after pro-amniotic cavity formation.

【0153】 Psc1は、3.5d.p.c.の内部細胞塊において、そして4.5d.p
.c.のICM/原外胚葉の多能性細胞において発現された(図5B)。L17
とは異なり、Psc1の発現は、増殖性の原外胚葉芽において維持され(4.7
5〜5.0d.p.c.)、そして5.0d.p.c.後に後羊膜腔の形成を開
始した後に下方制御された。
Psc1 is 3.5 d. p. c. Of the inner cell mass and 4.5 d. p
. c. Was expressed in pluripotent cells of the ICM / primordial ectoderm (FIG. 5B). L17
Unlike Psc1, expression is maintained in proliferating primordial ectodermal buds (4.7).
5 to 5.0 d. p. c. ) And 5.0 d. p. c. Later it was down-regulated after initiating the formation of the retroamniotic cavity.

【0154】 K7の発現は、4.5d.p.c.以前のICM/原外胚葉の多能性細胞にお
いて検出されなかった(図5C)。K7の発現は、5.25d.p.c.での後
羊膜腔形成後に多能性細胞中で検出されたが、この多能性細胞が再構成されて、
原始外胚葉に特徴的な円柱上皮シートを形成する5.5d.p.c.までに下方
制御された。
The expression of K7 was 4.5 d. p. c. It was not detected in pluripotent cells of previous ICM / protoectoderm (FIG. 5C). K7 expression was 5.25 d. p. c. Was detected in pluripotent cells after formation of the amniotic cavity in
Form a columnar epithelial sheet characteristic of primitive ectoderm 5.5d. p. c. Was controlled down by.

【0155】 インビボにおける胚性多能性細胞へのL17、Psc1およびK7発現の厳密
な制限は、EPL細胞が多能性であるとの同定を支持する。胚のICM/原外胚
葉と原始外胚葉の集団との間におけるこれらの遺伝子の示差的発現は、EPL細
胞が、EC細胞とは異なり、かつ初期原始外胚葉の細胞により密接に関連すると
の同定と一致した。
The stringent restriction of L17, Psc1 and K7 expression on embryonic pluripotent cells in vivo supports the identification of EPL cells as pluripotent. The differential expression of these genes between the ICM / primordial ectoderm and the primordial ectoderm population of the embryo identifies the EPL cells as distinct from EC cells and more closely related to cells of the early primordial ectoderm And matched.

【0156】 (EPL細胞の維持における、gp130シグナリングの役割) mLIFの添加を伴うEPL培養物と比較して、mLIFの添加を伴わないE
PL細胞培養物において見られる分化した細胞コロニーのレベルの増加は(図1
C、D;図6)、EPL細胞の維持における、LIF、またはgp130を通し
てシグナリングする他のサイトカインの可能な役割を示唆した。hLIFではな
く、mLIF、hOSM、hIL−6およびhIL−11の活性を骨髄性白血病
性M1細胞およびES細胞において中和する(Lake、1996)マウスgp
130に対する抗体(RX−19;Koshimizuら、1996)、および
hLIF活性を中和するhLIFに対する抗体(R&D Systems)を使
用して、EPL細胞の維持におけるgp130シグナリングの役割を評価した。
Role of gp130 Signaling in EPL Cell Maintenance Maintain E without the addition of mLIF compared to EPL cultures with the addition of mLIF.
The increased levels of differentiated cell colonies seen in PL cell cultures (FIG. 1)
C, D; FIG. 6), suggesting a possible role for LIF, or other cytokines signaling through gp130, in maintaining EPL cells. Mouse gp neutralizes the activity of mLIF, hOSM, hIL-6 and hIL-11 but not hLIF in myeloid leukemic M1 cells and ES cells (Lake, 1996)
The role of gp130 signaling in the maintenance of EPL cells was evaluated using an antibody to RPL130 (RX-19; Koshimizu et al., 1996) and an antibody to hLIF that neutralizes hLIF activity (R & D Systems).

【0157】 EPL細胞の形成は、抗gp130抗体(10μg/ml)または抗hLIF
抗体(10μg/ml)の存在下で観察された。その一方で、抗hLIF抗体の
添加は、MEDII単独中で培養された細胞と比較して、EPL細胞の著しい不
安定化を生じた(図6)。このことは、この細胞によって発現されるmLIFで
はなく、MEDII中のhLIFの存在が、EPL細胞の維持に重要であること
を示唆した。抗hLIF抗体および1,000ユニットのmLIF(ESGRO
;Amrad)の両方の添加は、MEDII+LIF中で形成されたEPL細胞
培養物で観察されるレベルまで、分化のレベルを低減させた。このことは、gp
130シグナリングが、培養物中でEPL細胞の安定性を回復させ得たことを実
証する。
EPL cell formation was determined by anti-gp130 antibody (10 μg / ml) or anti-hLIF
Observed in the presence of antibody (10 μg / ml). On the other hand, the addition of anti-hLIF antibody resulted in significant destabilization of EPL cells compared to cells cultured in MEDII alone (FIG. 6). This suggested that the presence of hLIF in MEDII, but not mLIF expressed by the cells, was important in maintaining EPL cells. Anti-hLIF antibody and 1,000 units of mLIF (ESGRO
Amrad) reduced the level of differentiation to the level observed in EPL cell cultures formed in MEDII + LIF. This means that gp
Demonstrates that 130 signaling could restore EPL cell stability in culture.

【0158】 ES細胞を、MEDII、抗hLIF抗体(10μg/ml)、およびmLI
Fを10〜1000ユニット/mlの濃度で(ESGRO;Amrad)含有す
る培地中に播種した。EPL細胞の維持は、約50〜100ユニット/mlのm
LIFの添加によって達成され(データは示さず)、これはES細胞の維持に必
要とされる1000ユニット/mlよりも10〜20倍低い。
ES cells were isolated from MEDII, anti-hLIF antibody (10 μg / ml), and mLI
F was seeded at a concentration of 10 to 1000 units / ml in a medium containing (ESGRO; Amrad). The maintenance of EPL cells is approximately 50-100 units / ml m
Achieved by the addition of LIF (data not shown), which is 10-20 times lower than the 1000 units / ml required for ES cell maintenance.

【0159】 (懸濁培養物におけるEPL細胞の形成) 4日間50%MEDII中にあるES細胞から形成された凝集体(EBM)を
、4日間MEDIIの非存在下にあるES細胞から形成されたコントロール凝集
体(EB)と、形態学的レベルおよび遺伝子発現レベルで比較した。EBは、E
BMとの比較において内部組織崩壊を示した。このことは、EBMにおける均一
な中心領域の細胞死と比較して、EBを通して無作為に分布するいくつかの内部
領域の細胞死が無作為分布することによって示される(図7A)。EBMにおけ
るこの細胞死の中心領域は、均一の厚さの明らかに均質な細胞層によって取り囲
まれた。さらに、ES細胞EBにおいて形成される胚外性内胚葉の外層は、顕微
鏡で識別され得ない。このことは、EBMが単一の細胞型からなることを示唆す
る。
EPL Cell Formation in Suspension Culture Aggregates (EBM) formed from ES cells in 50% MEDII for 4 days were formed from ES cells in the absence of MEDII for 4 days. Control aggregates (EB) were compared at the morphological and gene expression levels. EB is E
Internal tissue collapse was shown in comparison with BM. This is indicated by a random distribution of cell death in some internal regions that are randomly distributed through the EB compared to a uniform central region of cell death in the EBM (FIG. 7A). This central area of cell death in the EBM was surrounded by a distinctly homogeneous cell layer of uniform thickness. Furthermore, the outer layer of extraembryonic endoderm formed in ES cells EB cannot be distinguished by microscopy. This suggests that EBM consists of a single cell type.

【0160】 遺伝子発現分析を、培養物中で4日間発生させたEBおよびEBMに対し、イ
ンサイチュハイブリダイゼーションおよびノーザンブロット分析によって実施し
た(図7B)。凝集体を、原始外胚葉マーカーOct4およびFgf5、ならび
にBrachyury(発生期中胚葉への多能性細胞の分化において上方調節さ
れる遺伝子)の発現について分析した。EBにおけるOct4の発現は斑状であ
り(領域の細胞は染色されない)、このことはこの凝集体中の細胞の一部分が分
化を受けたことを示唆する。対照的に、Oct4の発現は、EBMを含む細胞層
全体に均一に検出された。このことは、これらの細胞が多能性を維持し、そして
分化を受けなかったことを示唆する。この結論は、EBの約10%における分化
特異的マーカーのBrachyuryの発現によって支持され、そしてこのこと
は、これらの凝集体中の一部分の細胞が発生期中胚葉まで分化を受けたことを示
唆する。対照的に、EBMにおいてBrachyuryの発現が検出されなかっ
たことは、これらの凝集体内の細胞が発生期中胚葉までいかなる分化も受けなか
ったことを示す。
[0160] Gene expression analysis was performed on EBs and EBMs generated in culture for 4 days by in situ hybridization and Northern blot analysis (Figure 7B). Aggregates were analyzed for the expression of primitive ectoderm markers Oct4 and Fgf5, and Brachyury, a gene that is up-regulated in the differentiation of pluripotent cells into developing mesoderm. The expression of Oct4 in the EB is patchy (cells in the area are not stained), suggesting that some of the cells in this aggregate have undergone differentiation. In contrast, Oct4 expression was detected uniformly throughout the cell layer containing EBM. This suggests that these cells maintained pluripotency and did not undergo differentiation. This conclusion is supported by the expression of the differentiation-specific marker Brachyury in about 10% of EBs, and suggests that some cells in these aggregates have undergone differentiation to the developing mesoderm. In contrast, no detection of Brachyury expression in the EBM indicates that cells in these aggregates did not undergo any differentiation to the developing mesoderm.

【0161】 凝集体におけるFgf5の発現を分析して、EPL細胞/原始外胚葉の形成を
評価した(図7B)。EBMにおいて、Fgf5は細胞層全体に均質に発現され
た。このことは、これらの凝集体中の多能性細胞が、移行を受けてEPL細胞/
原始外胚葉を形成した多能性細胞の均一な集団を表したことを示す。対照的に、
EBにおけるFgf5の発現は不均一であった。
The expression of Fgf5 in aggregates was analyzed to assess EPL cell / primordial ectoderm formation (FIG. 7B). In EBM, Fgf5 was uniformly expressed throughout the cell layer. This indicates that the pluripotent cells in these aggregates undergo migration and EPL cells /
Figure 4 shows that it represented a homogeneous population of pluripotent cells that formed primitive ectoderm. In contrast,
The expression of Fgf5 in EB was heterogeneous.

【0162】 EBおよびEBMから抽出されたRNAのノーザンブロット分析は、インサイ
チュ分析の知見を支持した(図8)。4日目に、EBM遺伝子の発現は、原始外
胚葉について診断的である高レベルなOct4およびFgf5によって特徴付け
られた。発生期中胚葉について診断的であるBrachyuryの発現は、検出
され得なかった。ES細胞EBは、不均一な細胞型の形成と一致して一定範囲の
遺伝子を発現した。
[0162] Northern blot analysis of RNA extracted from EB and EBM supported the findings of in situ analysis (Figure 8). At day 4, EBM gene expression was characterized by high levels of Oct4 and Fgf5 that are diagnostic for primitive ectoderm. Brachyury expression, which is diagnostic for developing mesoderm, could not be detected. ES cell EBs expressed a range of genes consistent with the formation of heterogeneous cell types.

【0163】 発現データを要約すると、分化細胞に対して初期原始外胚葉から胚外内胚葉の
範囲にわたる種々の細胞型が検出され得るEBとは対照的に、EBMがEPL細
胞および胚性原始外胚葉に対して等価である均一な細胞集団からなることが示唆
された。MEDIIを伴わない100ユニットのLIFにおいて発生したコント
ロール凝集体は、EBMとして発生しなかった。このことは、MEDII存在下
での多能性細胞の分化において観察された改変が、MEDIIにおいて存在する
低レベルのLIFの原因となり得ないことを実証する(データは示さず)。
[0163] Summarizing the expression data, EBM is a distinction between EPL cells and embryonic primordial embryos, in contrast to EBs, where different cell types ranging from early primordial ectoderm to extraembryonic endoderm can be detected on differentiated cells. It was suggested that it consisted of a homogeneous cell population equivalent to the germ layer. Control aggregates generated in 100 units of LIF without MEDII did not develop as EBM. This demonstrates that the alterations observed in the differentiation of pluripotent cells in the presence of MEDII cannot be responsible for the low levels of LIF present in MEDII (data not shown).

【0164】 (要旨) 本実施例におけるデータは、初期原始外胚葉様細胞またはEPL細胞とよばれ
る代替的な安定な多能性細胞集団へのES細胞の均一な分化を指向する生物学的
活性を、馴化培地であるMEDIIが含むことを実証する。EPL細胞は、遺伝
子発現および形態学に基づいて、初期原始外胚葉の細胞と最も密接に関連すると
同定された。ES細胞からEPL細胞への移行は、接着培養物中または懸濁凝集
体中において実施され得る。
Summary The data in this example demonstrate that biological activity directing the uniform differentiation of ES cells into an alternative stable pluripotent cell population called early primordial ectoderm-like cells or EPL cells Is included in the conditioned medium, MEDII. EPL cells were identified as most closely related to cells of the early primitive ectoderm based on gene expression and morphology. Transfer from ES cells to EPL cells can be performed in adherent cultures or in suspension aggregates.

【0165】 (実施例2) (ES細胞およびEPL細胞は、異なるが交換可能である多能性細胞状態を
表す) (材料および方法) 特に明言しない限り、すべての細胞および組織培養技術を、実施例1に記載の
ようにした。EPL細胞を、MEDIIの非存在下で1000ユニットのLIF
を含有する培地内に、1.3×104細胞/cm2密度にてEPL細胞の単一細胞
懸濁物を播種することによって復帰(revert)させた。
Example 2 ES cells and EPL cells represent different but interchangeable pluripotent cell states Materials and Methods Unless otherwise stated, all cell and tissue culture techniques were performed As described in Example 1. EPL cells were transformed with 1000 units of LIF in the absence of MEDII.
Were reverted by seeding a single cell suspension of EPL cells at a density of 1.3 × 10 4 cells / cm 2 in a medium containing.

【0166】 (胚盤胞注射) ES細胞およびEPL細胞を、Stewart、1993に記載のような標準
的な胚盤胞注射技術を使用してCBA/C57 F2胚盤胞内に導入した。
Blastocyst injection ES and EPL cells were introduced into CBA / C57F2 blastocysts using standard blastocyst injection techniques as described in Stewart, 1993.

【0167】 (GPI分析) 血液および組織のグルコースリン酸イソメラーゼ(GPI)分析を、Brad
ley、1987に記載のようにした。血液サンプルを尾から収集した。分析し
た組織サンプルは、脳、眼、大腿、心臓、腸、腎、肝臓、肺、筋肉、胃、皮膚、
脾臓、舌、胸腺、および卵巣または精巣から採取された。組織サンプルを、凍結
/融解によって、および均質化(homogenisation)によって調製
した。
GPI Analysis Glucose phosphate isomerase (GPI) analysis of blood and tissues was performed using Brad
ley, 1987. Blood samples were collected from the tail. The analyzed tissue samples were brain, eye, thigh, heart, intestine, kidney, liver, lung, muscle, stomach, skin,
Obtained from spleen, tongue, thymus, and ovaries or testes. Tissue samples were prepared by freeze / thaw and by homogenization.

【0168】 (結果) MEDIIではなくLIFを含有する培地中で播種および培養されたEPL細
胞は、ES細胞様コロニー形態に適合することが観察された(本発明者らが、復
帰(reversion)とよぶプロセス)。さらに、LIF存在下で、確立さ
れたEPL細胞のコロニーからMEDIIを除くことは、ES細胞の表現型につ
いて示唆的な三次元コロニー構造の形成を生じた(データは示さず)。ノーザン
ブロット分析を使用して、ES細胞、EPL細胞、および復帰EPL細胞におけ
るOct4、Fgf5およびRex1の発現を試験した(図9A)。2、4、お
よび6日間、MEDIIおよびMEDII+LIF中で培養および継代されたE
PL細胞を、6日間LIFを単独で含有する培地内にこの細胞を継代することに
よって復帰させた。復帰EPL細胞は、Fgf5の低発現およびRex1の高発
現を示した。これは、ES細胞において観察された遺伝子発現プロフィールに匹
敵し、そして親のEPL細胞における高レベルのFgf5発現および低レベルの
Rex1発現とは異なる。これらのデータは、EPL細胞の表現型復帰がES細
胞遺伝子発現プロフィールの確立に随伴されることを示した。これらのデータは
また、EPL細胞特性の確立および維持の両方に対するMEDIIの必要性を実
証した。
(Results) EPL cells seeded and cultured in media containing LIF but not MEDII were observed to be compatible with ES cell-like colony morphology (we found that reversion was Call process). Furthermore, removal of MEDII from established EPL cell colonies in the presence of LIF resulted in the formation of a three-dimensional colony structure suggestive of ES cell phenotype (data not shown). Northern blot analysis was used to test the expression of Oct4, Fgf5 and Rex1 in ES, EPL, and reverted EPL cells (FIG. 9A). E cultured and passaged in MEDII and MEDII + LIF for 2, 4, and 6 days
PL cells were reverted by passage of the cells into medium containing LIF alone for 6 days. The reverted EPL cells showed low expression of Fgf5 and high expression of Rex1. This is comparable to the gene expression profile observed in ES cells and differs from high levels of Fgf5 expression and low levels of Rex1 expression in parental EPL cells. These data indicated that phenotypic reversion of EPL cells was associated with the establishment of ES cell gene expression profiles. These data also demonstrated the need for MEDII for both establishing and maintaining EPL cell properties.

【0169】 クローン化したEPL細胞株を生成および復帰させて、復帰がEPL細胞集団
内の残存ES細胞の結果でないことを確証した。MEDIIを含有するが添加L
IFを有さない培地中で4日間増殖させたEPL細胞を、MEDII+LIF中
に限界希釈で播種して、クローン性EPL細胞コロニーを生成した。2つのクロ
ーンを、mLIF単独またはMEDII+LIFを含有する培地中に播種する前
に、3週間にわたってMEDII+LIF中で増殖した。得られた培養物を、E
S細胞、EPL細胞および分化したコロニーの存在について評価した(図9B)
。両方の株由来で高い割合の細胞が、LIF単独中に播種および維持された培養
物中で、ES細胞形態を有するアルカリホスファターゼ陽性コロニーを形成し、
これはMEDII+LIF中で維持された培養物中ではみられなかった。これは
、このクローン株の効率的な復帰を示した。
[0169] Cloned EPL cell lines were generated and reverted to confirm that reversion was not a result of residual ES cells within the EPL cell population. Contains MEDII but added L
EPL cells grown in media without IF for 4 days were seeded at limiting dilution in MEDII + LIF to generate clonal EPL cell colonies. Two clones were grown in MEDII + LIF for 3 weeks before seeding in media containing mLIF alone or MEDII + LIF. The resulting culture is
Evaluated for the presence of S cells, EPL cells and differentiated colonies (FIG. 9B)
. A high percentage of cells from both lines form alkaline phosphatase positive colonies with ES cell morphology in cultures seeded and maintained in LIF alone,
This was not seen in cultures maintained in MEDII + LIF. This indicated efficient reversion of this clonal strain.

【0170】 (EPL細胞ではなく、復帰EPL細胞は、胚盤胞注射後のキメラマウスに
寄与する) 移植前胚および移植後胚由来の多能性細胞は、後者ではなく前者が胚盤胞注射
後の胚発生に寄与する能力によって異なる。ES細胞は、すべての胚性組織およ
び成体組織に寄与する能力を保持する。E14TG2a ES細胞およびそれら
のEPL細胞誘導体を、CBA/C57 F2胚盤胞に注射した場合に、キメラ
マウスに寄与するそれらの能力について試験した。マウス子孫に対するES細胞
およびEPL細胞誘導体の寄与分を、毛色の寄与分、ならびに血液および組織の
GPI分析によって評価した。E14TG2a ES細胞は、注射した胚盤胞の
44%の発生に寄与した(表2)。対照的に、EPL細胞遺伝子発現を確立する
ように2および4日間、添加LIFを伴わないMEDII中で増殖したE14T
G2a誘導性EPL細胞は、それぞれ33および50の生存仔の毛色を評価した
場合に、キメラ形成に寄与しなかった(表2)。これらのマウスの20個体から
採取した血液サンプルのGPI分析もまた、EPL細胞由来のいかなる寄与も検
出できなかった。2個体のマウスから採取された15の組織サンプルの分析もま
た、いかなるEPL細胞の寄与も検出できなかった。このことは、生存仔の割合
が、ES細胞およびEPL細胞を用いて注射された胚盤胞から同等であるので、
注射された胚盤胞の生存率に対するEPL細胞の副作用では説明され得ない(表
2)。
(Reverted EPL cells, but not EPL cells, contribute to chimeric mice after blastocyst injection) Pluripotent cells derived from pre-implantation and post-implantation embryos were not blastocyst-injected but blastocyst-injected. Depends on their ability to contribute to later embryonic development. ES cells retain the ability to contribute to all embryonic and adult tissues. E14TG2a ES cells and their EPL cell derivatives were tested for their ability to contribute to chimeric mice when injected into CBA / C57F2 blastocysts. The contribution of ES and EPL cell derivatives to mouse progeny was assessed by coat color contribution and blood and tissue GPI analysis. E14TG2a ES cells contributed to the development of 44% of injected blastocysts (Table 2). In contrast, E14T grown in MEDII without added LIF for 2 and 4 days to establish EPL cell gene expression
G2a-induced EPL cells did not contribute to chimerism when the coat color of 33 and 50 surviving offspring was evaluated, respectively (Table 2). GPI analysis of blood samples taken from 20 of these mice also failed to detect any contribution from EPL cells. Analysis of 15 tissue samples taken from two mice also failed to detect any EPL cell contribution. This is because the proportion of surviving offspring is comparable from blastocysts injected with ES and EPL cells,
Side effects of EPL cells on the viability of injected blastocysts cannot be explained (Table 2).

【0171】 前述の胚盤胞注射実験において使用されたEPL細胞を、MEDIIではなく
LIFを含有する培地中で6日間培養することによって復帰させた(2Rおよび
R)。これらの細胞は、注射された胚盤胞の36%(2R)および63%(4R
)における胚発生に寄与した(表2)。復帰EPL細胞を用いて産生されたキメ
ラマウスの、それぞれ10および2から採取された血液および組織サンプルのG
PI分析は、これらの細胞が、中胚葉由来、内胚葉由来、および外胚葉由来の成
体マウスの細胞系列に寄与し得ることを確証した(データは示さず)。これらの
データは、ES細胞からEPL細胞への移行が、EPL細胞ではなくES細胞の
能力によって反映される、宿主胚盤胞内に導入された場合の発生に寄与する種々
の発生能力の細胞を生じることを示した。キメラ発生に寄与する復帰EPL細胞
の能力は、EPL細胞によるキメラ形成能力におけるこの喪失が、EPL細胞形
成における多能性の喪失の原因とはなり得ないことを示唆する。
The EPL cells used in the blastocyst injection experiments described above were reverted by culturing for 6 days in medium containing LIF but not MEDII (2 R and 4 R ). These cells represent 36% (2 R ) and 63% (4 R ) of injected blastocysts.
) Contributed to embryo development (Table 2). G of blood and tissue samples taken from 10 and 2, respectively, of chimeric mice produced using reverted EPL cells
PI analysis confirmed that these cells could contribute to mesodermal, endodermal, and ectodermal-derived adult mouse cell lines (data not shown). These data indicate that the transition from ES cells to EPL cells reflects cells of various developmental potentials that contribute to development when introduced into host blastocysts, as reflected by the ability of ES cells, but not EPL cells. It is shown to occur. The ability of reverted EPL cells to contribute to chimera development suggests that this loss in the ability of EPL cells to form chimeras cannot be responsible for the loss of pluripotency in EPL cell formation.

【0172】 (要旨) ES細胞に復帰するEPL細胞の能力は、推定および実証された他の多能性細
胞型の挙動(例えば、培養物中の始原生殖細胞(PGC)からのEG細胞の形成
)と一致し、そしてEPL細胞が多能性であるという推論を支持する。さらに、
ES細胞型への復帰は、原始外胚葉の予測された特徴である。子孫に対し胚盤胞
注射後のキメラマウスに寄与しないEPL細胞の実証された能力と組合わせると
、これは、EPL細胞が、ES細胞とは異なり、そして原始外胚葉と最も密接に
関連するとの同定を支持する。結局、復帰は、EPL細胞が、脱分化または復帰
により、インビトロでのES細胞の産生のための基質として使用され得ることを
実証する。
SUMMARY The ability of EPL cells to revert to ES cells depends on the behavior of other putative and demonstrated pluripotent cell types, such as the formation of EG cells from primordial germ cells (PGC) in culture. ) And support the inference that EPL cells are pluripotent. further,
Reversion to ES cell type is a predicted characteristic of primitive ectoderm. Combined with the demonstrated ability of EPL cells to not contribute to chimeric mice after blastocyst injection to progeny, this suggests that EPL cells differ from ES cells and are most closely associated with primitive ectoderm. Support identification. Ultimately, reversion demonstrates that EPL cells can be used as substrates for the production of ES cells in vitro by dedifferentiation or reversion.

【0173】 (実施例3) (胚性原始外胚葉およびインビトロ誘導原始外胚葉からのEPL細胞および
ES細胞の単離) (導入) 既存の手順および培養条件は、任意の哺乳動物種の原始外胚葉由来の多能性細
胞の維持および/または増殖を支持できなかった。原始外胚葉由来の多能性細胞
および細胞株の首尾良い単離および維持は、商業的適用、医療的適用、および農
業的適用についての可能性を有する遺伝的に操作可能な多能性細胞の単離につい
て、代替的な方法論を提供する。マウスにおいて、そのような株は、移植前胚(
ES細胞)または始原生殖細胞系列(EG細胞)の多能性細胞から単離されてい
るのみである。多能性細胞株の効率的な単離は、現在、限られた数の近交系マウ
ス系統(例えば、129)に制限されており、そして他の哺乳動物においては成
功したことが実証されていない。
Example 3 Isolation of EPL and ES Cells from Embryonic Primordial Ectoderm and In Vitro-Derived Primordial Ectoderm Introduction Existing procedures and culture conditions may be extraprimitive for any mammalian species. It could not support the maintenance and / or proliferation of germ layer-derived pluripotent cells. Successful isolation and maintenance of pluripotent cells and cell lines derived from primordial ectoderm has led to the development of genetically engineered pluripotent cells with potential for commercial, medical, and agricultural applications. An alternative methodology is provided for isolation. In mice, such strains are designated as pre-implantation embryos (
It has only been isolated from pluripotent cells of the ES cells) or primordial germline (EG cells). Efficient isolation of pluripotent cell lines is currently limited to a limited number of inbred mouse strains (eg, 129) and has proven successful in other mammals. Absent.

【0174】 MEDIIは、哺乳動物胚の原始外胚葉の多能性細胞と最も密接に関連したE
PL細胞の形成および維持を支持する。この実施例において、本発明者らは、原
始外胚葉由来の多能性細胞を単離および維持するために、MEDIIの生物学的
活性を利用する方法論の開発を議論する。
MEDII is the E cell most closely associated with pluripotent cells of the primitive ectoderm of mammalian embryos.
Supports the formation and maintenance of PL cells. In this example, we discuss the development of a methodology that utilizes the biological activity of MEDII to isolate and maintain pluripotent cells from primitive ectoderm.

【0175】 (材料および方法) (細胞および細胞培養) ESおよびEPL細胞についての細胞培養条件は、他に特定する場合以外は、
実施例1に記載した通りである。原始外胚葉から単離された細胞を、高濃度グル
コースを含み、そして15% ウシ胎仔血清(FCS;Commonwealt
h Serum Laboratories)、40μg/ml ゲンタマイシ
ン、1mM L−グルタミン、0.1mM β−メルカプトエタノール(β−M
E)、および1000単位のLIFを補充したダルベッコ改変イーグル培地(G
ibco BRL)、pH 7.4(胚培養培地)中で、加湿インキュベーター
中にて、10%CO2下で培養した。不活化フィーダー層を、STO細胞(AT
CC CRL−1503)または初代マウス胚性線維芽細胞(Abbondan
zoら、1993)のいずれかから調製した。フィーダー細胞の不活化を、30
グレイの電離放射線に細胞を曝露することによって達成した。フィーダー細胞を
、製造業者の指示書に従って、使用の少なくとも6時間前にDMEM中で1×1
5細胞/cm2の密度で、ヒト胎盤IV型コラーゲン(Sigma)を用いて処
理した組織培養プラスチック上に播種した。フィーダー細胞層を、培養培地およ
び胚性外植片の添加の前に、DMEMで1回洗浄した。多能性細胞を、多能性特
異的マーカーであるアルカリホスファターゼおよびOct4ならびに実施例1に
記載されるようなインサイチュ分析技術を使用して同定した。
Materials and Methods Cells and Cell Cultures Cell culture conditions for ES and EPL cells were, unless otherwise specified,
As described in Example 1. Cells isolated from primitive ectoderm were treated with high glucose and 15% fetal calf serum (FCS; Commonwealth).
h Serum Laboratories), 40 μg / ml gentamicin, 1 mM L-glutamine, 0.1 mM β-mercaptoethanol (β-M
E), and Dulbecco's modified Eagle's medium (G
ibco BRL), pH 7.4 (embryonic culture medium) in a humidified incubator under 10% CO 2 . The inactivated feeder layer was replaced with STO cells (AT
CC CRL-1503) or primary mouse embryonic fibroblasts (Abbondan)
zo et al., 1993). Inactivate feeder cells by 30
This was achieved by exposing the cells to gray ionizing radiation. Feeder cells were 1x1 in DMEM at least 6 hours before use according to manufacturer's instructions.
Plated at a density of 0 5 cells / cm 2 on tissue culture plastic treated with human placenta type IV collagen (Sigma). The feeder cell layer was washed once with DMEM before the addition of culture medium and embryonic explants. Pluripotent cells were identified using the pluripotency specific markers alkaline phosphatase and Oct4 and in situ analysis techniques as described in Example 1.

【0176】 胚様体(embryoid body)(EB)を、実施例1に記載されるよ
うに形成した。
[0176] Embryoid bodies (EB) were formed as described in Example 1.

【0177】 (胚性細胞の供給源) CBA/C57 F2胚を、特定の日数において、発情期を合わせて交配(t
ime−mated)させたCBA/C57 F1雌のマウスから取り出した。
交尾(coitum)0.5日後を、膣栓形成(plugging)の日の正午
として指定した。交尾した雌のマウスを頚椎脱臼またはCO2窒息によって屠殺
し、そして子宮を、胚の切開まで、10mM HEPES、pH 7.4を補充
したDMEM中に37℃で保った。標準的な切開技術を用いて胚を取り出し、1
0mM HEPES、pH 7.4を補充したDMEM中に移した。胚外外胚葉
の除去は、胚を、胚よりもわずかに小さい口径まで炎の中で引き伸ばしたパスツ
ールピペットを通して、ピペッティングすることによって機械的に達成した。
Source of Embryonic Cells CBA / C57 F2 embryos were mated on specific days in estrus (t
Im-mated) CBA / C57 F1 female mice.
0.5 days after coitum was designated as noon on the day of vaginal plugging. Mated female mice were sacrificed by cervical dislocation or CO 2 asphyxiation, and uteri were kept at 37 ° C. in DMEM supplemented with 10 mM HEPES, pH 7.4 until embryo dissection. Remove the embryo using standard incision techniques
Transferred in DMEM supplemented with 0 mM HEPES, pH 7.4. Removal of extraembryonic ectoderm was achieved mechanically by pipetting the embryo through a Pasteur pipette stretched in flame to a slightly smaller caliber than the embryo.

【0178】 (結果) (インビトロで形成された原始外胚葉由来の多能性細胞の単離) 懸濁培養においてES細胞の凝集によって形成された胚様体(EB)は、胚外
の細胞型および分化した細胞型の秩序だった外見を伴う、初期マウス胚形成に等
価な分化の経路に従う。これらの細胞の外見は、遺伝子発現における変化によっ
てモニターされ得る。EB発生の4日目までに、胚様体中の多能性細胞集団は、
原始外胚葉マーカーFgf5およびOct4の発現、ならびにES/ICM細胞
マーカーRex1(図10A)のダウンレギュレーションによって決定されるよ
うに、大部分または完全に原始外胚葉からなる。EBにおける多能性細胞は、培
養の8/9日目までに大部分を分化する。
(Results) (Isolation of pluripotent cells derived from primitive ectoderm formed in vitro) Embryoid bodies (EBs) formed by the aggregation of ES cells in suspension culture have extracellular cell types It follows a differentiation pathway equivalent to early mouse embryogenesis, with an ordered appearance of differentiated cell types. The appearance of these cells can be monitored by changes in gene expression. By day 4 of EB development, the pluripotent cell population in the embryoid body has
It consists mostly or completely of the primitive ectoderm, as determined by the expression of the primitive ectoderm markers Fgf5 and Oct4, and down-regulation of the ES / ICM cell marker Rex1 (FIG. 10A). Pluripotent cells in EBs differentiate largely by day 8/9 of culture.

【0179】 培養において4〜8日間発生させた個々のEBを、1×PBS中の0.5mM
EGTAで5分間処理し、その後トリプシン処理して単細胞懸濁物にした。各
々の単一の細胞懸濁物を、DMEM+LIFまたはDMEM+50% MEDI
I+LIFのいずれかを含む2つの2ml組織培養ウェルの間で等しく分けた。
5日後、培養物をアルカリホスファターゼ活性について染色し、多能性細胞コロ
ニーを同定した。培地中におけるMEDIIの存在は、多数の多能性細胞コロニ
ーの単離を生じた(図10B)。このことは、この因子が、EB中の多能性細胞
からの多能性EPL細胞の効率的な単離および維持を可能にしたことを示す。こ
れらのEPL細胞は、Fgf5およびRex1の発現(図10A)によって、お
よび、LIF単独を補充した培地では多能性細胞増殖および維持を補助できなか
ったこと(図10B)によって、これらの段階にあるEB中の唯一の多能性細胞
集団であるとして示された原始外胚葉から生じた。LIFは、多能性ICM細胞
または多能性ES細胞の維持に十分であることが示されてきた。多能性細胞は、
LIFの存在下または非存在下のいずれにおいてもEB誘導原始外胚葉から単離
され得るが、MEDIIの存在に依存した。
Each EB developed in culture for 4-8 days was diluted with 0.5 mM in 1 × PBS.
The cells were treated with EGTA for 5 minutes and then trypsinized to a single cell suspension. Each single cell suspension was added to DMEM + LIF or DMEM + 50% MEDI
Equally divided between two 2 ml tissue culture wells containing either I + LIF.
After 5 days, cultures were stained for alkaline phosphatase activity to identify pluripotent cell colonies. The presence of MEDII in the medium resulted in the isolation of a large number of pluripotent cell colonies (FIG. 10B). This indicates that this factor allowed efficient isolation and maintenance of pluripotent EPL cells from pluripotent cells in EB. These EPL cells are at these stages by expression of Fgf5 and Rex1 (FIG. 10A) and by failure to support pluripotent cell growth and maintenance in medium supplemented with LIF alone (FIG. 10B). Produced from primitive ectoderm indicated as being the only pluripotent cell population in the EB. LIF has been shown to be sufficient for maintaining pluripotent ICM cells or pluripotent ES cells. Pluripotent cells
It can be isolated from EB-derived primitive ectoderm in either the presence or absence of LIF, but was dependent on the presence of MEDII.

【0180】 これらのデータは、MEDIIがEBの原始外胚葉由来の多能性細胞の維持お
よび増殖を補助し得ることを示す。原始外胚葉から単離された多能性細胞は、形
態および遺伝子発現において、EPL細胞に等価であり、そしてLIFの存在下
およびMEDIIの非存在下で培養した場合に、ES細胞に復帰し得た(データ
は示さず;実施例2)。このようにEBの原始外胚葉から単離し、ES細胞に復
帰した多能性細胞は、宿主胚盤胞に導入された場合に、キメラマウスに寄与する
ことが示されてきた。
These data indicate that MEDII can assist in the maintenance and growth of pluripotent cells from EB primitive ectoderm. Pluripotent cells isolated from primitive ectoderm are equivalent in morphology and gene expression to EPL cells and can revert to ES cells when cultured in the presence of LIF and in the absence of MEDII (Data not shown; Example 2). Thus, pluripotent cells isolated from EB primitive ectoderm and converted back to ES cells have been shown to contribute to chimeric mice when introduced into host blastocysts.

【0181】 (マウス胚の原始外胚葉由来の多能性細胞の単離および維持) この研究の目的は、マウスの非129系統の原始外胚葉由来の多能性細胞の単
離および維持であった。ES細胞を通常では高頻度では生じないこの系統由来の
多能性細胞の首尾よい単離および維持は、他の哺乳動物に拡張し得る一般的的技
術を提供する。
Isolation and maintenance of pluripotent cells from primitive ectoderm of mouse embryo The purpose of this study was to isolate and maintain pluripotent cells from primitive ectoderm of mouse non-129 strain. Was. Successful isolation and maintenance of pluripotent cells from this lineage that do not normally produce ES cells at a high frequency provides a general technique that can be extended to other mammals.

【0182】 (5.5d.p.c.胚由来の原始外胚葉は、多能性細胞単離の好ましい物質
である) 5.5、6.5、および7.5(d.p.c.)において発情期を合わせて交
配させた雌のマウスから切開された全胚を、Reichart’s膜を有さない
ように切開し、そして個々に、1mlの胚培養培地+50% MEDII中で、
2mlの組織培養ウェル(0.1% ゼラチンで30分間前処理した)に置いた
。37℃、10%CO2における3日間の培養後、胚性外植片をアルカリホスフ
ァターゼについて染色し、アルカリホスファターゼポジティブ細胞の存在および
量を評価した。アルカリホスファターゼポジティブ細胞を含む胚性外植片の数は
、5.5 d.p.c.日の外植片において最大であり(25%と40%との間
で変動した)、そして7.5 d.p.c.日胚の外植片において5%未満まで
、胚の齢の増加に伴って有意に減少した。5.5 d.p.c.胚の外植片中の
アルカリホスファターゼポジティブ細胞の量は変動したが、大部分の外植片は、
20%以上のアルカリホスファターゼポジティブ細胞を含んだ。5.5d.p.
c.胚を、続く実験における原始外胚葉の供給源として使用した。
(Primal ectoderm from 5.5 dpc embryos is a preferred material for pluripotent cell isolation) 5.5, 6.5, and 7.5 (dpc The whole embryos dissected from female mice mated in estrus in) were dissected free of Reichart's membrane and individually in 1 ml embryo culture medium + 50% MEDII.
Placed in 2 ml tissue culture wells (pre-treated with 0.1% gelatin for 30 minutes). After three days of culture at 37 ° C., 10% CO 2 , embryonic explants were stained for alkaline phosphatase to assess the presence and amount of alkaline phosphatase positive cells. The number of embryonic explants containing alkaline phosphatase positive cells was 5.5 d. p. c. Maximum in day explants (varied between 25% and 40%) and 7.5 d. p. c. It decreased significantly with increasing embryonic age to less than 5% in day embryo explants. 5.5 d. p. c. Although the amount of alkaline phosphatase positive cells in embryo explants fluctuated, most explants
It contained more than 20% of alkaline phosphatase positive cells. 5.5d. p.
c. Embryos were used as a source of primitive ectoderm in subsequent experiments.

【0183】 原始外胚葉由来の多能性細胞の首尾よい単離および維持を、5.25d.p.
c.と5.5d.p.c.との間に収集した胚から達成した。この機会の後の胚
の収集は、1〜2時間によってさえ、この手順を損ない得る。これらの胚由来の
外植片は、迅速に分化し、そして原始外胚葉細胞層は、形態学的に同定され得な
い。5.25d.p.c.よりも初期の胚由来の細胞の単離は試みなかった。
Successful isolation and maintenance of pluripotent cells from primitive ectoderm was confirmed at 5.25 d. p.
c. And 5.5d. p. c. This was achieved from embryos collected between. Embryo collection after this opportunity can compromise this procedure, even by 1-2 hours. Explants from these embryos differentiate rapidly and the primitive ectoderm cell layer cannot be morphologically identified. 5.25d. p. c. No attempt was made to isolate cells from earlier embryos.

【0184】 (精製した細胞外マトリクス(ECM)成分は培養中のEPL細胞を安定化す
る) 培養中のEPL/原始外胚葉細胞の安定性に対する代替的な細胞外マトリクス
活性の効果を、低密度(2.5×102細胞/cm2)で、DMEM+LIFまた
はDMEM+50% MEDII中で、ゼラチン(実施例1)、血漿フィブロネ
クチン、ラミニン、IV型コラーゲン(全てSigmaより入手し、そして製造
業者の説明書に従って使用した)、ならびに血漿フィブロネクチン、ラミニン、
およびIV型コラーゲンの組み合わせで前処理した組織培養プラスチック上でE
S細胞を播種することにより試験した。選択され、精製されたECM成分は、初
期胚の細胞外マトリクス中に存在することが示された。細胞を5日間培養し、そ
してアルカリホスファターゼについて染色した。コロニーを、コロニー中の分化
した(アルカリホスファターゼネガティブ)細胞型の存在または非存在について
分類し、そして分化した細胞の存在を、多能性細胞の安定性の尺度として用いた
(表3)。試験された条件では、EPL細胞安定性についてゼラチンが最も好ま
しくなく、EPL細胞コロニーのうちの78%が、少なくともいくつかの分化し
た細胞を含んでいた。精製したマトリクス成分の全ては、ゼラチンと比較して、
より安定なEPL細胞培養物を生じ、IV型コラーゲン、およびIV型コラーゲ
ンを含むマトリクス混合物は、未分化のEPL細胞コロニーをそれぞれ59%お
よび62.5%生じた。MEDIIの非存在下で培養されたES細胞は、全ての
試験されたマトリクスで安定であった。
(Purified Extracellular Matrix (ECM) Components Stabilize EPL Cells in Culture) The effects of alternative extracellular matrix activity on the stability of EPL / primordial ectoderm cells in culture were determined by (2.5 × 10 2 cells / cm 2 ) in DMEM + LIF or DMEM + 50% MEDII, gelatin (Example 1), plasma fibronectin, laminin, collagen type IV (all obtained from Sigma and manufacturer's instructions And plasma fibronectin, laminin,
E on tissue culture plastic pretreated with a combination of and type IV collagen
Tested by seeding S cells. Selected and purified ECM components have been shown to be present in the extracellular matrix of early embryos. Cells were cultured for 5 days and stained for alkaline phosphatase. Colonies were classified for the presence or absence of differentiated (alkaline phosphatase negative) cell types in the colonies, and the presence of differentiated cells was used as a measure of pluripotent cell stability (Table 3). In the conditions tested, gelatin was least preferred for EPL cell stability, with 78% of EPL cell colonies containing at least some differentiated cells. All of the purified matrix components, compared to gelatin,
The more stable EPL cell culture resulted, and the type IV collagen and matrix mixture containing type IV collagen resulted in 59% and 62.5% undifferentiated EPL cell colonies, respectively. ES cells cultured in the absence of MEDII were stable with all tested matrices.

【0185】 IV型コラーゲンで前処理した組織培養プラスチックを、次の実験において原
始外胚葉由来の多能性細胞の培養に使用した。
Tissue culture plastic pretreated with type IV collagen was used for the culture of pluripotent cells from primitive ectoderm in the next experiment.

【0186】 (MEDII中の生物学的活性は、胚性原始外胚葉の増殖および維持に必要で
ある) 培養中の原始外胚葉維持におけるMEDIIの役割を、切開した5.5d.p
.c.胚を個々に、胚培養培地または胚培養培地+50% MEDII中で、I
V型コラーゲンで前処理した2ml組織培養ウェルに置き、37℃、10%CO 2 に維持することによって評価した。培養5日後、外植片を4%PFAで固定し
、そして多能性Oct4ポジティブ細胞の存在を、インサイチュハイブリダイゼ
ーションによって評価した(図11;表4)。LIFの存在下において培養した
胚は、迅速に秩序が破壊され、そして壊死性となり、明らかに原始外胚葉細胞層
を欠き、そして5日後にはOct4ポジティブ細胞を全く含まなかった。対照的
に、50% MEDII+LIFの存在下で維持された胚の多くは、多能性細胞
マーカーOct4(図11B)について強力にかつ均一に染色された、明確な、
同定可能な原始外胚葉細胞層を含む、その胚の組織を保持した。50% MED
II+LIFの存在下で培養された生存している外植片の54%がOct4ポジ
ティブ細胞を含んでいた。このことは、MEDIIが、培養中の原始外胚葉由来
の多能性細胞の維持を促進することを示す。
(Biological activity in MEDII is required for the growth and maintenance of embryonic primitive ectoderm.
Yes) The role of MEDII in maintaining primitive ectoderm in culture was determined by dissecting 5.5 d. p
. c. Embryos are individually cultured in embryo culture medium or embryo culture medium + 50% MEDII
Place in 2 ml tissue culture wells pretreated with type V collagen, 37 ° C, 10% CO Two Was evaluated by maintaining After 5 days of culture, explants were fixed with 4% PFA
And the presence of pluripotent Oct4 positive cells by in situ hybridization
(FIG. 11; Table 4). Cultured in the presence of LIF
The embryo quickly becomes disordered and becomes necrotic, apparently a primitive ectodermal cell layer
And after 5 days did not contain any Oct4 positive cells. Contrast
In addition, many of the embryos maintained in the presence of 50% MEDII + LIF
Strong, homogeneously stained, distinct, marker for Oct4 (FIG. 11B)
The embryonic tissue, including the identifiable primitive ectoderm cell layer, was retained. 50% MED
54% of surviving explants cultured in the presence of II + LIF were Oct4 positive
Active cells. This indicates that MEDII is derived from primitive ectoderm in culture.
It promotes the maintenance of pluripotent cells.

【0187】 多数の実験の比較分析は、新鮮なMEDIIが、凍結させたMEDIIとは対
照的に、胚性原始外胚葉由来の多能性細胞のインビトロでの維持のためにより有
効であることを示した。
A comparative analysis of a number of experiments indicates that fresh MEDII, in contrast to frozen MEDII, is more effective for maintaining in vitro pluripotent cells from embryonic primitive ectoderm. Indicated.

【0188】 (インビトロでの胚由来の原始外胚葉の首尾よい単離および維持に関連する他
のパラメーター) 内臓内胚葉は、原腸形成の間の多能性細胞の分化に関与する誘導性シグナルの
供給源として認識されている。胚性外植片からの内臓内胚葉の除去を、この分化
誘導シグナルの供給源を除去するため、および培養中に多能細胞安定性を促進す
るために行った。この工程の効果は定量されなかったが、胚からの多能性細胞の
首尾よい単離および維持は、原始外胚葉および胚外内胚葉を含む外植片から達成
されなかった。
Other Parameters Related to Successful Isolation and Maintenance of Primitive Ectoderm from Embryos In Vitro Visceral endoderm is an inducible signal involved in the differentiation of pluripotent cells during gastrulation Is recognized as a source of Removal of visceral endoderm from embryonic explants was performed to remove the source of this differentiation-inducing signal and to promote pluripotent cell stability in culture. Although the effect of this step was not quantified, successful isolation and maintenance of pluripotent cells from embryos was not achieved from explants containing primitive and extraembryonic endoderm.

【0189】 さらに、インビトロ培養の最初の段階の間に組織培養下層に付着できなかった
原始外胚葉外植片は、より少ない混在する分化した細胞を伴う、増殖している原
始外胚葉を含むことが示された。これらの外植片は、さらなる培養の多能性細胞
の好ましい供給源であった。原始外胚葉外植片の懸濁培養を、DMEM培養基(
低融点アガロース、Sigma)中の0.5mlの0.5%アガロースの、2m
l組織培養ウェルへの添加によって達成した。これは、胚培養培地中で3×30
分間洗浄し、その後50% MEDIIを含む胚培養培地に対してあらかじめ平
衡化した。
In addition, primordial ectoderm explants that failed to attach to the tissue culture substratum during the first stages of in vitro culture should contain growing primordial ectoderm with fewer mixed differentiated cells It has been shown. These explants were a preferred source of pluripotent cells for further culture. Suspension culture of primitive ectoderm explants was performed using DMEM medium (
0.5 ml of 0.5% agarose in low melting point agarose, Sigma), 2 m
1 achieved by addition to tissue culture wells. This is 3 × 30 in embryo culture medium.
Min, then pre-equilibrated against embryo culture medium containing 50% MEDII.

【0190】 (5.5d.p.c.胚(図12)の原始外胚葉由来の多能性細胞の単離およ
び維持) 妊娠から6日目の朝(約5.4d.p.c.)に、午前10時と11時との間
に、発情期を合わせて交配した雌のマウスから胚を子宮から切開した。各々の胚
を、Reichart膜、胎盤外の錐状体(cone)および内臓内胚葉層を除
去するために切開し、これは、混在する細胞型が存在しない原始外胚葉を含むカ
ップ状構造を生じた(図12B)。全ての組織を胚から機械的に取り出した。原
始外胚葉外植片を、アガロースを詰めた2mlウェル中に個々に置き、そして1
mlの胚培養培地+50% MEDII中で培養した。胚を、37℃で、10%
CO2加湿インキュベーター中で培養した。
(Isolation and maintenance of pluripotent cells from the primitive ectoderm of the 5.5 dpc embryo (FIG. 12)) On the morning of the sixth day from pregnancy (approximately 5.4 dpc) On), embryos were dissected from the uterus from female mice mated in estrus between 10 and 11 am. Each embryo is dissected to remove the Reichart membrane, extraplacental cone and visceral endoderm layer, resulting in a cup-like structure containing primitive ectoderm without the presence of mixed cell types. (FIG. 12B). All tissues were mechanically removed from the embryo. Primitive ectoderm explants were individually placed in 2 ml wells packed with agarose and 1
Cultured in ml of embryo culture medium + 50% MEDII. Embryos are grown at 37 ° C. in 10%
The cells were cultured in a CO 2 humidified incubator.

【0191】 培養の2日目または3日目に、生存している外植片を懸濁物から取り出し、再
切開して培養物中に生じる分化物を全て除去し、そして記載のように調製した2
mlウェルを再配置した。
On day 2 or 3 of culture, surviving explants are removed from suspension, re-dissected to remove any differentiation that occurs in culture, and prepared as described. Done 2
The ml well was relocated.

【0192】 培養の5日目に、EPL細胞(図12B)に多くの点で等価なOct4ポジテ
ィブ細胞の同定可能な上皮シートを通常含む、生存している外植片(0日目に播
種された外植片の約25%)を、懸濁物から除去し、再切開し、そして胚培養培
地+50% MEDII中で、IV型コラーゲンで前処理された組織培養プラス
チックにプレートした。外植片を、さらに2日間、胚培養培地+50% MED
II中で維持した。この段階の外植片は、通常入り組んだ上皮シートからなって
いた(図12B)。次いで、外植片を、LIFの存在下およびMEDIIの非存
在下で胚培養培地中で培養した。これは、このシートの平板化を生じ、そしてE
S細胞様の外見を採っていた(図12B)。インサイチュハイブリダイゼーショ
ンによるこれらの細胞の分析は、Oct4(図12B)およびアルカリホスファ
ターゼ発現によって評価されるように、これらの細胞が多能性であることを示し
た。
On day 5 of culture, surviving explants (seeded on day 0) that usually contain an identifiable epithelial sheet of Oct4 positive cells that are in many respects equivalent to EPL cells (FIG. 12B) (Approximately 25% of the explants) were removed from the suspension, re-dissected, and plated in tissue culture plastic pretreated with collagen type IV in embryo culture medium + 50% MEDII. Explants were further cultured for 2 days in embryo culture medium + 50% MED
Maintained in II. Explants at this stage consisted of a normally intricate epithelial sheet (FIG. 12B). Explants were then cultured in embryo culture medium in the presence of LIF and in the absence of MEDII. This causes the sheet to flatten and
It had an S cell-like appearance (FIG. 12B). Analysis of these cells by in situ hybridization showed that these cells were pluripotent as assessed by Oct4 (FIG. 12B) and alkaline phosphatase expression.

【0193】 培養の9日目または10日目において、外植片を、トリプシン処理によって単
細胞および細胞の小さい凝集塊へとばらばらにし、そしてIV型コラーゲンで前
処理したか、または不活化フィーダー細胞をあらかじめ播種した2mlウェル中
に播種した。この方法によって得られた細胞は、外見上はES細胞と等価であり
(図12B)、多能性細胞マーカーアルカリホスファターゼおよびOct4(図
13)を発現し、自発的に分化する能力を保持し、そして少なくとも4週間培養
中に増殖した。多能細胞を、約10%の胚から単離した。その効率は、標準的な
技術による、129マウス胚盤胞段階の胚のICMからのES細胞の単離物と匹
敵し得る。
On day 9 or 10 of culture, explants were broken up into single cells and small clumps of cells by trypsinization and pretreated with type IV collagen or inactivated feeder cells. Seeded in 2 ml wells previously seeded. Cells obtained by this method are apparently equivalent to ES cells (FIG. 12B), express the pluripotent cell markers alkaline phosphatase and Oct4 (FIG. 13), and retain the ability to differentiate spontaneously; It grew during culture for at least 4 weeks. Pluripotent cells were isolated from approximately 10% of the embryos. Its efficiency can be compared to isolation of ES cells from ICM of 129 mouse blastocyst stage embryos by standard techniques.

【0194】 (要約) この実施例において記載された研究は、胚性原始外胚葉に由来する多能細胞が
、長期間の間、EPLおよびES細胞に類似した多能細胞として、培養中に単離
および維持され得ることの最初の実証を提供する。これらの細胞の培養および継
代は、MEDII中に含まれる生物学的活性に依存していた。この様式において
得られる多能性細胞は、遺伝子操作がしやすいようであり、そして潜在的な商業
的、医学的、および農業的適用を有する供給源を示す。多能性EPL細胞および
ES細胞が、他の方法論によるES細胞およびEG細胞を単離しにくいマウス種
の原始外胚葉から単離され得るということの実証は、他の哺乳動物およびトリの
種由来の多能性細胞系統の単離についての機会を潜在的に提供する。
Summary The studies described in this example demonstrate that pluripotent cells from embryonic primordial ectoderm can be isolated in culture as pluripotent cells similar to EPL and ES cells for long periods of time. Provides first demonstration that it can be separated and maintained. Culture and passage of these cells was dependent on the biological activity contained in MEDII. Pluripotent cells obtained in this manner appear to be amenable to genetic manipulation and represent a source with potential commercial, medical, and agricultural applications. Demonstration that pluripotent EPL cells and ES cells can be isolated from the primitive ectoderm of mouse species in which ES and EG cells are difficult to isolate by other methodologies has been demonstrated from other mammalian and avian species. Potentially offers an opportunity for the isolation of pluripotent cell lines.

【0195】 EPL細胞に等価な細胞が、MEDII中に含まれる生物学的活性の存在下で
培養される胚性原始外胚葉から、単離および維持され得るということの実証は、
EPL細胞と、胚性原始外胚葉との間の提案された類似性についてのさらなる支
持を提供する。
Demonstration that cells equivalent to EPL cells can be isolated and maintained from embryonic primitive ectoderm cultured in the presence of the biological activity contained in MEDII,
Provides further support for the proposed similarity between EPL cells and embryonic primitive ectoderm.

【0196】 (実施例4) (無血清馴化培地からの生物学的に活性な因子の成分の精製) (材料および方法) 全ての細胞および組織培養技術は、他に言及されない限りは、実施例1に記載
された通りであった。EPL細胞誘導因子の精製は、標準的なFPLCおよびH
PLCクロマトグラフィー技術を利用した。これは、ES細胞からEPL細胞へ
の転換についての形態に基づくアッセイによって活性を評価する。アミノ酸、プ
ロリンアナログ、およびペプチドをSigmaより購入した。
Example 4 Purification of Components of Biologically Active Factor from Serum-Free Conditioned Medium Materials and Methods All cell and tissue culture techniques were used in the Examples unless otherwise noted. 1 as described. Purification of EPL cell-inducing factors was performed using standard FPLC and H
PLC chromatography techniques were utilized. It assesses activity by a morphology-based assay for the conversion of ES cells to EPL cells. Amino acids, proline analogs, and peptides were purchased from Sigma.

【0197】 無血清MEDII(sfMEDII)を、全ての精製プロトコールにおける生
物学的に活性な因子の供給源として使用した。SfMEDIIは、MEDIIに
類似の様式で(実施例1、データは示さず)ESからEPLへの細胞移行を引き
起こすことが示された。sfMEDIIを産生するために、Hep G2細胞を
、5×104細胞/cm2の密度で播種し、そして3日間培養した。細胞を、1×
PBSで2回、そして無血清培地(1mM L−グルタミン、0.1mM β−
ME、1×ITSS補充物(Boehringer Mannheim)、10
mM HEPES、pH 7.4および110mg/L ピルビン酸ナトリウム
を補充した、高濃度グルコースを含むが、フェノールレッドを含まないDMEM
)で1回、2時間洗浄した。新鮮な無血清培地を0.23ml/cm2の比で添
加し、そして細胞をさらに3〜4日間培養した。SfMEDIIを収集し、滅菌
し、そしてMEDII(実施例1)についてのように保存した。sfMEDII
の大規模産生を、コルゲートローラーボトル(corrugated roll
er bottle)(Falcon)中で実行した。
[0197] Serum-free MEDII (sfMEDII) was used as a source of biologically active factors in all purification protocols. SfMEDII was shown to cause cell migration from ES to EPL in a manner similar to MEDII (Example 1, data not shown). To produce sfMEDII, Hep G2 cells were seeded at a density of 5 × 10 4 cells / cm 2 and cultured for 3 days. Cells are 1x
Twice with PBS and serum-free medium (1 mM L-glutamine, 0.1 mM β-
ME, 1 × ITSS supplement (Boehringer Mannheim), 10
DMEM with high glucose but no phenol red supplemented with mM HEPES, pH 7.4 and 110 mg / L sodium pyruvate
) Once for 2 hours. Fresh serum-free medium was added at a ratio of 0.23 ml / cm 2 and cells were cultured for an additional 3-4 days. SfMEDII was collected, sterilized, and stored as for MEDII (Example 1). sfMEDII
Large-scale production of corrugated roller bottles
er bottle) (Falcon).

【0198】 (EPL細胞誘導活性についての細胞アッセイ) 精製した画分のEPL細胞誘導活性を試験するための形態に基づくアッセイを
、D3 ES細胞を用いて行った。アッセイを、2mlウェル(Falcon)
中、総量1ml/ウェルで行った。ES細胞(2.5×102細胞/cm2)を、
半精製画分の存在下で培養し、そして培養の4日後にEPL細胞形態について顕
微鏡的に点数化し、そしてアルカリホスファターゼ活性について染色5日後に巨
視的に点数化した。
Cellular Assay for EPL Cell Inducing Activity A morphology-based assay for testing EPL cell inducing activity of purified fractions was performed using D3 ES cells. The assay was performed in 2 ml wells (Falcon)
Medium, the total volume was 1 ml / well. ES cells (2.5 × 10 2 cells / cm 2 )
The cells were cultured in the presence of the semi-purified fraction and scored microscopically for EPL cell morphology 4 days after culture and macroscopically scored for alkaline phosphatase activity 5 days after staining.

【0199】 細胞外マトリクス調製物を以下のように形成した。Hep G2細胞を、実施
例1に記載の条件下で、コンフルエントまで増殖させた。細胞を、PBS中の0
.5%アジ化ナトリウム/0.1mM PMSF中で、37℃または室温で6〜
18時間インキュベートして、細胞を殺傷および剥離させるか、または0.5m
M EGTA中で室温で15分間培養して、細胞を剥離させた。細胞および細片
を、PBSで洗浄することによって除去した。半精製タンパク質または精製タン
パク質由来のマトリクスの形成を、1〜2μgのタンパク質を2mlの組織培養
ウェル上で乾燥させることによって達成した。ES細胞を、1000単位/ml
LIFおよび10μg/ml L−プロリンで補充したDMEM中で、2.5
×102細胞/cm2の濃度で、マトリクス上に播種した。4日目に細胞の形態を
、顕微鏡的にアッセイし、続いて5日目に、アルカリホスファターゼ活性につい
ての染色を行った。
The extracellular matrix preparation was formed as follows. Hep G2 cells were grown to confluency under the conditions described in Example 1. Cells were grown at 0 in PBS.
. 6% at 37 ° C. or room temperature in 5% sodium azide / 0.1 mM PMSF.
Incubate for 18 hours to kill and detach cells, or 0.5 m
The cells were cultured in EGTA at room temperature for 15 minutes to detach the cells. Cells and debris were removed by washing with PBS. Formation of a matrix from semi-purified or purified protein was achieved by drying 1-2 μg of protein on 2 ml tissue culture wells. 1000 cells / ml of ES cells
2.5% in DMEM supplemented with LIF and 10 μg / ml L-proline
The cells were seeded on a matrix at a concentration of × 10 2 cells / cm 2 . On day 4, cell morphology was assayed microscopically, followed on day 5 by staining for alkaline phosphatase activity.

【0200】 半精製サンプルにおけるプロリンの存在を、80%プロパノール中の0.2m
mシリカゲル 60 F254プレート(Merck)でのサンプルの薄層クロマ
トグラフィー、続いてニンヒドリンを用いる染色によって直接的に検出した。
[0200] The presence of proline in the semi-purified sample was determined by 0.2 m in 80% propanol.
The samples were detected directly by thin layer chromatography on mSilica gel 60 F 254 plates (Merck), followed by staining with ninhydrin.

【0201】 (プロテアーゼ消化) 250mgのIV型コラーゲン(Sigma)を、最終容量10mlの50m
M Tris.Cl pH 7.4、100mM CaCl2緩衝液中のIV型
コラゲナーゼ(Sigma)の3 FALGPA単位を用いて、連続的に混合し
ながら、37℃で一晩インキュベートして、消化した。400ml限外濾過セル
(Amicon)を使用して、4℃、窒素圧下で、Amicon Diaflo
YM3膜を通す限外濾過によって、消化したコラーゲンフラグメントを、酵素
および未消化のタンパク質から分離した。限外濾過から得られた溶離液を、0.
22μmのフィルターに通し、そして1.5mlのアリコートを凍結乾燥し、そ
して200μlの水に再懸濁した。4×50μlの再懸濁した濾液を、水中で平
衡化され、そしてSMART微量精製システム(Pharmacia)に接続さ
れたSuperdexペプチドゲル濾過カラムにアプライした。25μl画分を
収集し、そしてRの存在下でEPL細胞誘導活性について、直接的にアッセイし
た。
(Protease digestion) 250 mg of type IV collagen (Sigma) was added to a final volume of 10 ml of 50 m
M Tris. Digestion was performed using 3 FALGPA units of type IV collagenase (Sigma) in 100 mM CaCl 2 buffer with Cl pH 7.4, overnight incubation at 37 ° C. with continuous mixing. Amicon Diaflow using a 400 ml ultrafiltration cell (Amicon) at 4 ° C. under nitrogen pressure.
Digested collagen fragments were separated from enzymes and undigested proteins by ultrafiltration through a YM3 membrane. The eluate obtained from the ultrafiltration was used for 0.1 mL.
Passed through a 22 μm filter and a 1.5 ml aliquot was lyophilized and resuspended in 200 μl water. 4 × 50 μl of the resuspended filtrate was equilibrated in water and applied to a Superdex peptide gel filtration column connected to a SMART micropurification system (Pharmacia). 25 μl fractions were collected and assayed directly for EPL cell inducing activity in the presence of R.

【0202】 EPL細胞誘導活性の高分子量成分のトリプシン消化のために、80μlのR
(3.6mg/ml)を、20mM Tris.Cl pH 8.5、20mM
CaCl2中の100単位のトリプシン(Difco)を用いて、25℃で1
時間消化した。この反応を、100μM PMSFの添加により停止させた。こ
のサンプルを、Centricon−10カラム(Amicon)で濃縮し、そ
してEPL細胞誘導活性の高分子量成分についてアッセイした。
For trypsin digestion of the high molecular weight component of the EPL cell inducing activity, 80 μl of R
(3.6 mg / ml) with 20 mM Tris. Cl pH 8.5, 20 mM
Using 100 units of trypsin (Difco) in CaCl 2 at 25 ° C.
Digested for hours. The reaction was stopped by adding 100 μM PMSF. The sample was concentrated on a Centricon-10 column (Amicon) and assayed for high molecular weight components of EPL cell inducing activity.

【0203】 (還元PAGEおよびウェスタンブロットによるタンパク質分析) タンパク質サンプルを、馴化培地から直接的に得るか、またはクロマトグラフ
ィー画分をCentricon−10カラム(Amicon)で脱塩して、20
mM Tris.Cl pH 8.5を用いてもともとの容量にした。サンプル
を、Laemmli、1970によって記載されるように、10%還元SDSポ
リアクリルアミドゲル上で電気泳動し、そしてタンパク質を、Heukesho
venおよびDernick(1985)の方法を用いる銀染色によって可視化
した。
Protein Analysis by Reduced PAGE and Western Blot Protein samples were obtained directly from conditioned media or chromatographic fractions were desalted on Centricon-10 columns (Amicon) to give
mM Tris. The original volume was reached using Cl pH 8.5. Samples were electrophoresed on a 10% reducing SDS polyacrylamide gel as described by Laemmli, 1970, and proteins were analyzed by Heukesho.
Visualization was by silver staining using the method of ven and Dernick (1985).

【0204】 ウェスタンブロッティングのために、ゲルをウェスタン転写緩衝液(39mM
グリシン、48mM Tris.Cl、20% メタノール、0.037%
SDS)中で30分間洗浄し、そしてMini−Protean II装置(B
ioRad)上で、この緩衝液中で、ニトロセルロースに、400mAmps、
定電圧で3時間エレクトロブロットした。フィルターを、一晩、PBT(0.1
% Triton X−100、1×PBS)、5% スキムミルク粉末中でブ
ロックした。モノクローナル抗体3E2(Sigma)(細胞性ヒトフィブロネ
クチンのEDA領域に特異的である)を、1% スキムミルク粉末、PBT中で
1/1000に希釈し、そして室温で2時間インキュベートし、その後フィルタ
ーとともに室温で2時間インキュベーションした。フィルターをPBT中で、3
回室温で洗浄し、次いで室温で2時間、1%スキムミルク、PBT中で1/10
000に希釈したヤギ抗マウスアルカリホスファターゼ抗体(Dako)中でイ
ンキュベートした。ウェスタン緩衝液1(100mM Tris.Cl pH
7.4、100mM NaCl)中で20分間洗浄し、続いてウェスタン緩衝液
2(Tris.Cl pH 9.5、100mM NaCl、5mM MgCl 2 )中で2×20分間の洗浄を行った。反応を、ウェスタン基質混合物(10m
l ウェスタン緩衝液2、40μl NBT(70% DMF中75mg/ml
)、40μl BCIP(100% DMF中50mg/ml))中で、暗所で
進行させ、そして10ml ウェスタン緩衝液1、100mM EDTAの添加
によって停止させた。
For Western blotting, gel was transferred to Western Transfer Buffer (39 mM).
 Glycine, 48 mM Tris. Cl, 20% methanol, 0.037%
Wash for 30 minutes in SDS) and Mini-Protean II instrument (B
ioRad) on this buffer in nitrocellulose at 400 mAmps,
Electroblot was performed at a constant voltage for 3 hours. The filter was washed overnight with PBT (0.1
% Triton X-100, 1 × PBS), 5% skim milk powder
Locked. Monoclonal antibody 3E2 (Sigma) (cellular human fibrone
(Specific for the EDA region of Kuching) in 1% skim milk powder, PBT
Dilute to 1/1000 and incubate for 2 hours at room temperature, then filter
For 2 hours at room temperature. Filter in PBT 3
1x skim milk, 1/10 in PBT for 2 hours at room temperature
In goat anti-mouse alkaline phosphatase antibody (Dako) diluted to
Incubated. Western buffer 1 (100 mM Tris.Cl pH
7.4, 100 mM NaCl) for 20 minutes, followed by Western buffer
2 (Tris.Cl pH 9.5, 100 mM NaCl, 5 mM MgCl Two ) Was performed for 2 × 20 minutes. The reaction is performed with a Western substrate mixture (10 m
l Western buffer 2, 40 μl NBT (75 mg / ml in 70% DMF
) In 40 μl BCIP (50 mg / ml in 100% DMF) in the dark
Proceed and add 10 ml Western Buffer 1, 100 mM EDTA
Was stopped by

【0205】 (結果) (MEDII内の可溶性生物学的因子は、ESからEPL細胞への変換を担う
) SfMEDIIは、10×103rカットオフ膜(Centricon−3ユ
ニット;Amicon)を通す限外濾過によって2つの画分に分離された。両方
の画分を、mLIFの存在下で、D3 ES細胞のアルカリホスファターゼ陽性
EPL細胞への完全な変換を生じる能力として規定されるEPL形成活性につい
てアッセイした(図14)。50%MEDIIに等価な濃度で保持された画分(
>3×103r)に播種されたES細胞は、EPL細胞を形成しなかったが、E
S細胞コロニーのサイズは増大した。50%MEDIIに等価な濃度で溶出画分
へと播種したES細胞(<3×103r)は、ES、EPL、および分化した細
胞を含むコロニー形態のアレイを生じた。ES細胞の存在および分化した細胞の
より高度の比率は、ESからEPL細胞への変換に特徴的ではなく、溶出された
物質単独ではEPL細胞形成を誘導し得なかったことを実証した。ES細胞を、
保持された画分および溶出された画分の両方を含有する培地に50%MEDII
に等価な濃度で播種することにより、sfMEDIIについて観察されたものと
等価な均一なEPL細胞が形成された。これらのデータは、2つの分離可能な生
物学的因子がESからEPL細胞への変換に要求されることを示した。
[0205] (Results) (soluble biological agent in MEDII is responsible for conversion to EPL cells from ES) SfMEDII is, 10 × 10 3 M r cutoff membrane; limited through a (Centricon-3 units Amicon) Separation into two fractions by external filtration. Both fractions were assayed for EPL-forming activity, defined as the ability to cause complete conversion of D3 ES cells to alkaline phosphatase-positive EPL cells in the presence of mLIF (FIG. 14). Fraction retained at a concentration equivalent to 50% MEDII (
ES cells seeded at> 3 × 10 3 M r ) did not form EPL cells, but
The size of the S cell colony increased. ES cells (<3 × 10 3 M r ) seeded into the eluted fraction at a concentration equivalent to 50% MEDII resulted in an array of colony morphologies containing ES, EPL, and differentiated cells. The presence of ES cells and the higher ratio of differentiated cells was not characteristic of the conversion of ES to EPL cells, demonstrating that eluted material alone could not induce EPL cell formation. ES cells,
50% MEDII in medium containing both retained and eluted fractions
Seeding at a concentration equivalent to that produced uniform EPL cells equivalent to those observed for sfMEDII. These data indicated that two separable biological agents were required for the conversion of ES to EPL cells.

【0206】 (sfMEDIIからのRおよびE画分の大規模調製) MEDIIからの生物活性因子の精製および分析のための開始材料を、400
mlの限外濾過細胞(Amicon)を4℃、窒素圧下で使用するAmicon
Diaflo YM3膜を介するsfMEDIIの限外濾過によって得た。保
持された画分(R)(>3×103r)、を即座に使用するか、または等分して
−20℃で保存した。溶出した画分(E)(<3×103r)、を即座に使用す
るか、または4℃で保存した。
Large Scale Preparation of R and E Fractions from sfMEDII Starting material for purification and analysis of bioactive factors from MEDII was 400
Amicon using 4 ml of ultrafiltered cells (Amicon) under nitrogen pressure
Obtained by ultrafiltration of sfMEDII through Diaflo YM3 membrane. Retained fraction (R) (> 3 × 10 3 M r ) was used immediately or aliquoted and stored at −20 ° C. The eluted fraction (E) (<3 × 10 3 M r ) was used immediately or stored at 4 ° C.

【0207】 (EPL細胞誘導活性の低分子量成分の検出のための細胞アッセイ) EPL細胞誘導活性の低分子量成分を、1mlの培養培地に、低分子量の夾雑
物を除くためにPD10カラム(Pharmacia)を通過させたRの20μ
l(50〜100μgのタンパク質)を補充したことを除き、上記のようにアッ
セイした。
(Cell assay for detection of low molecular weight component of EPL cell inducing activity) PD10 column (Pharmacia) was used to remove low molecular weight components of EPL cell inducing activity in 1 ml of culture medium to remove low molecular weight contaminants. 20μ of R passed through
1 (50-100 μg of protein), but assayed as described above.

【0208】 (低分子量成分の物理化学的特性) EPL細胞誘導活性の低分子量成分の物理化学的特性を、Eの処置およびアッ
セイから推定した(表5)。活性を、pH2.0での酸処理、凍結解凍の繰り返
し、1時間の沸騰、および室温での50mM DTTでの還元に続いて維持した
。活性成分は、水、アセトニトリル、メタノール、およびプロパノールにおいて
可溶であり、HPLC精製をしやすかったが、標準的な技術を使用してはイオン
交換もしくは逆相HPLCカラムに結合しなかった。
Physicochemical Properties of the Low Molecular Weight Component The physicochemical properties of the low molecular weight component of EPL cell inducing activity were estimated from the treatments and assays of E (Table 5). Activity was maintained following repeated acid treatments at pH 2.0, freeze-thaw cycles, boiling for 1 hour, and reduction with 50 mM DTT at room temperature. The active ingredient was soluble in water, acetonitrile, methanol, and propanol, and was amenable to HPLC purification, but did not bind to ion exchange or reverse phase HPLC columns using standard techniques.

【0209】 (EPL細胞誘導活性の低分子量成分の精製) 220mlのEを、水で平衡化したSephadex G10カラム(110
0mlのベッド容量、110×113mm)にかけた。溶出を、室温、流速35
ml/分で、水で行った。45mlの画分を回収し、そして各画分の1mlのア
リコートを凍結乾燥した。凍結乾燥した画分を、100μlの水に再懸濁し、そ
して25μlをEPL細胞誘導活性についてアッセイした。活性を画分6〜10
において、注入後19〜25.2分に検出した(図15A)。
(Purification of Low-Molecular-Weight Component of EPL Cell Inducing Activity) 220 ml of E was added to a Sephadex G10 column (110
0 ml bed volume, 110 x 113 mm). Elution was performed at room temperature at a flow rate of 35.
Performed with water at ml / min. 45 ml fractions were collected and a 1 ml aliquot of each fraction was lyophilized. Lyophilized fractions were resuspended in 100 μl of water and 25 μl were assayed for EPL cell inducing activity. Activity in fractions 6-10
In, the detection was performed 19 to 25.2 minutes after the injection (FIG. 15A).

【0210】 画分7〜9をプールし、凍結乾燥し、そして30:70のメタノール:アセト
ニトリル1mlに再懸濁した。サンプルを14,000rpmで10分間遠心分
離し、沈殿物を除去し、そしてWaters 510 HPLC機器に連結させ
た10mlのWatersラジアルパック正常相シリカカラム(8mm I.D
.)にかけた。そのカラムを、30:70のメタノール:アセトニトリルで流速
0.2ml/分で15分間洗浄し、その後その物質を水に対する20分の直線勾
配で流速0.5ml/分を使用して溶出した。溶出した物質を、215nmにセ
ットしたWaters490Eプログラム可能多波長検出器で検出した。1ml
の画分を回収し、凍結乾燥し、50μlのDMEM中に再懸濁し、そしてカラム
から70%水/30%(30:70 メタノール:アセトニトリル)で溶出した
EPL細胞誘導活性についてアッセイした(図15B)。
Fractions 7-9 were pooled, lyophilized and resuspended in 1 ml of 30:70 methanol: acetonitrile. The sample was centrifuged at 14,000 rpm for 10 minutes to remove the precipitate, and a 10 ml Waters radial packed normal phase silica column (8 mm ID) coupled to a Waters 510 HPLC instrument.
. ). The column was washed with 30:70 methanol: acetonitrile at a flow rate of 0.2 ml / min for 15 min, after which the material was eluted with a linear gradient of 20 min against water using a flow rate of 0.5 ml / min. The eluted material was detected with a Waters 490E programmable multi-wavelength detector set at 215 nm. 1 ml
Fractions were collected, lyophilized, resuspended in 50 μl of DMEM and assayed for EPL cell-inducing activity eluted from the column with 70% water / 30% (30:70 methanol: acetonitrile) (FIG. 15B). ).

【0211】 32分〜35分の間の正常相クロマトグラフィーからの最も高い活性を有する
画分を凍結乾燥し、50μlの水中に再懸濁し、そして10μlを、SMART
微量精製システム(Pharmacia)に連結したSuperdexペプチド
ゲル濾過カラム(Pharmacia)にかけ、そして室温で水中にて平衡化し
た。そのカラムを水で流速25μl/分で溶出し(図15C)、そして25μl
のサンプルを回収した。これを5回繰り返し、分析のために適切なサンプルを得
た。個々のサンプルを、単一ピークもしくはいくつかの密接して溶出するピーク
(すなわち、画分8、9、および10)において注入後約71.04〜74.0
4分に溶出する画分において検出した生物活性について直接アッセイした。活性
画分の推定分子量は、溶出容量によれば<700Dであった。
The fraction with the highest activity from normal phase chromatography between 32 and 35 minutes was lyophilized, resuspended in 50 μl of water and 10 μl of SMART
Superdex peptide gel filtration columns (Pharmacia) coupled to a micropurification system (Pharmacia) and equilibrated in water at room temperature. The column was eluted with water at a flow rate of 25 μl / min (FIG. 15C) and 25 μl
Of samples were collected. This was repeated five times to obtain a sample suitable for analysis. Individual samples were run in a single peak or several closely eluting peaks (ie, fractions 8, 9, and 10) from about 71.04 to 74.0 after injection.
Fractions eluting at 4 minutes were assayed directly for biological activity detected. The estimated molecular weight of the active fraction was <700D according to elution volume.

【0212】 (精製された低分子量成分の特徴づけ) Superdexペプチドゲル濾過カラムからの画分9を、凍結乾燥し、FM
OCおよびOPAで誘導体化し、そしてアミノ酸分析を、Hewlett−Pa
ckard Amicon−Quant IIアナライザーを使用して、加水分
解ありおよびなしで行った。結果を、同一の精製に供した非馴化培地のコントロ
ールサンプルと比較した(表6)。アミノ酸アラニンおよびイミノ酸プロリンが
、加水分解したサンプルおよび加水分解していないサンプルの両方で、コントロ
ールと比べて豊富に存在していた。これは、これらのアミノ酸が、遊離のアミノ
酸として(そしてペプチドとしてではなく)精製したサンプル中に存在したこと
を示す。
Characterization of Purified Low Molecular Weight Components Fraction 9 from the Superdex peptide gel filtration column was lyophilized and subjected to FM
Derivatized with OC and OPA and amino acid analysis was performed using Hewlett-Pa
Performed with and without hydrolysis using a ckard Amicon-Quant II analyzer. The results were compared to a control sample of unconditioned medium subjected to the same purification (Table 6). The amino acids alanine and proline imino acid were abundant in both hydrolyzed and unhydrolyzed samples compared to controls. This indicates that these amino acids were present in the purified sample as free amino acids (and not as peptides).

【0213】 L−プロリン(3×10-4M)およびL−アラニン(3.9×10-4M)を、
EPL細胞誘導活性についてアッセイした。L−プロリンは、Rの存在下で、s
fMEDIIの低分子量成分を識別可能な様式で、ES細胞からEPL細胞への
変換をもたらした。これは、形態の変化、ならびに実施例1で報告したFgf5
およびRex1発現を含んでいた(データ示さず)。L−アラニンは、Rの存在
下または非存在下でES細胞に対して効果がなかった。
L-proline (3 × 10 −4 M) and L-alanine (3.9 × 10 −4 M)
Assay for EPL cell inducing activity. L-proline, in the presence of R,
The conversion of ES cells to EPL cells was effected in a manner that distinguished the low molecular weight components of fMEDII. This was due to morphological changes, as well as to Fgf5 reported in Example 1.
And Rexl expression (data not shown). L-alanine had no effect on ES cells in the presence or absence of R.

【0214】 10-4MのL−プロリンのES細胞へのRの非存在下での添加は、EPL細胞
に形態学的に類似のいくつかの細胞/コロニーを含有する異種集団を生じた。R
の添加は、完全かつ均一なEPL細胞形成のために必要であった。
The addition of 10 −4 M L-proline to ES cells in the absence of R resulted in a heterogeneous population containing several cells / colony morphologically similar to EPL cells. R
Was required for complete and uniform EPL cell formation.

【0215】 プロリンの最小に活性なモル濃度は、約40μMであることが見出された。生
物学的アッセイにおける至適濃度は、100μMであることが見出された。
The minimum active molar concentration of proline was found to be about 40 μM. The optimal concentration in the biological assay was found to be 100 μM.

【0216】 (ESおよびEPL細胞に対するプロリンアナログおよびプロリン含有ペプチ
ドの効果) 他の細胞系においてプロリン様生物活性を有することが報告されたプロリンア
ナログおよびプロリン含有ペプチドを、ある範囲の濃度にわたって試験して、R
の存在下または非存在下でEPL細胞をES細胞から形成するその能力を評価し
た。結果を表7に示す。
Effect of Proline Analogs and Proline-Containing Peptides on ES and EPL Cells Proline analogs and proline-containing peptides reported to have proline-like biological activity in other cell lines were tested over a range of concentrations. , R
Was evaluated for its ability to form EPL cells from ES cells in the presence or absence. Table 7 shows the results.

【0217】 プロリンアナログであるD−プロリン、トランス−4−ヒドロキシ−L−プロ
リン、ピロリジン、N−アセチル−L−プロリン、N−t−BOC−プロリン、
およびL−ピペコリン酸(PCA)は、Rの存在下または非存在下でES細胞成
長または分化に対して何ら観察可能な効果を有していなかった。サルコシン、L
−アゼチジン−2−カルボン酸(AZET)および3,4デヒドロ−L−プロリ
ンは、ES細胞成長を、低濃度で阻害し、そしてより高い濃度で、Rの存在下ま
たは非存在下で、EPL細胞形成を誘導することなくES細胞死を引き起こした
。これらのデータは、他のプロリン生物活性について記載されるものとは異なる
EPL細胞形成におけるプロリン活性についての構造的必要条件を指摘する。
The proline analogs D-proline, trans-4-hydroxy-L-proline, pyrrolidine, N-acetyl-L-proline, Nt-BOC-proline,
And L-pipecolic acid (PCA) had no observable effect on ES cell growth or differentiation in the presence or absence of R. Sarcosine, L
-Azetidine-2-carboxylic acid (AZET) and 3,4 dehydro-L-proline inhibit ES cell growth at low concentrations and at higher concentrations in the presence or absence of R, EPL cells Caused ES cell death without inducing formation. These data point to structural requirements for proline activity in EPL cell formation that differ from those described for other proline biological activities.

【0218】 プロリン含有ペプチドであるala−pro、gly−pro、pro−OH
−pro、ala−pro−gly、gly−pro−ala、gly−pro
−arg−pro、val−ala−pro−gly、gly−pro−gly
−gly、物質P遊離酸(arg−pro−lys−pro−gln−gln−
phe−phe−gly−leu−met−OH)、物質Pフラグメント1〜4
(arg−pro−lys−pro)およびBradykinin(arg−p
ro−pro−gly−phe−ser−pro−phe−arg;データ示さ
ず)は、Rと組み合わせて、ESのEPL細胞への変換を、L−プロリンと類似
のモル濃度で引き起こすことができた(表7)。Rの存在下でのペプチドpro
−ala、pro−gly、およびgly−pro−OH−proもまた、ES
のEPL細胞への変換を引き起こし得たが、プロリンのモル濃度より約6倍高い
モル濃度でであった(表7)。特異的活性とこれらのペプチドにおけるプロリン
のモル量との間の相関のなさは、この因子の作用についての構造的必要条件につ
いてのさらなる証拠を提供し、レセプターと相互作用する可能性を指摘する。
The proline-containing peptides ala-pro, gly-pro, pro-OH
-Pro, ala-pro-gly, gly-pro-ala, gly-pro
-Arg-pro, val-ala-pro-gly, gly-pro-gly
-Gly, substance P free acid (arg-pro-lys-pro-gln-gln-
phe-phe-gly-leu-met-OH), substance P fragments 1-4
(Arg-pro-lys-pro) and Bradykinin (arg-p
ro-pro-gly-phe-ser-pro-phe-arg; data not shown), in combination with R, was able to induce the conversion of ES to EPL cells at similar molar concentrations as L-proline. (Table 7). Peptide pro in the presence of R
-Ala, pro-gly, and gly-pro-OH-pro are also ES
Could be converted to EPL cells, but at a molar concentration approximately 6 times higher than that of proline (Table 7). The lack of correlation between the specific activity and the molar amount of proline in these peptides provides further evidence for structural requirements for the action of this factor and points out the possibility of interacting with the receptor.

【0219】 EPL細胞がまた、ES細胞がR、およびコラーゲンIVのコラゲナーゼ消化
から生じる部分的に精製されたコラーゲンIV加水分解産物の存在下で培養され
た場合に、形成された。遊離のL−プロリンは、部分的に精製されたコラーゲン
IV加水分解産物内でTLCによって検出され得なかった。コラーゲンIV加水
分解産物の生物活性は、おそらく、コラーゲンIVタンパク質中の繰り返しのG
ly−Pro−Xモチーフの存在を反映し、そしてECM成分の分解によるイン
ビボでのこの生物活性の可能な供給源を提供する。
EPL cells were also formed when ES cells were cultured in the presence of R and partially purified collagen IV hydrolyzate resulting from collagenase digestion of collagen IV. Free L-proline could not be detected by TLC in the partially purified collagen IV hydrolysate. The biological activity of collagen IV hydrolyzate is probably due to the repeated G in collagen IV protein.
Reflects the presence of the ly-Pro-X motif and provides a possible source of this biological activity in vivo by degradation of ECM components.

【0220】 物質Pのカルボキシ末端(フラグメント5〜11;gln−gln−phe−
phe−gly−leu−met−OH;データ示さず)、インテグリン結合ペ
プチドRGD、ニューロキニンAおよびBレセプターアンタゴニスト(ニューロ
キニンAおよびセンクチド(senktide))、ならびにアミノ酸L−アラ
ニンおよびL−リジンは、Rの存在下または非存在下で、ES細胞に対して観察
可能な効果を有しておらず、そして上記の生物活性ペプチドと等しいかそれより
も大きい濃度で使用された。
Carboxy terminus of substance P (fragments 5-11; gln-gln-phe-
phe-gly-leu-met-OH; data not shown), integrin-binding peptide RGD, neurokinin A and B receptor antagonists (neurokinin A and senktide), and the amino acids L-alanine and L-lysine are represented by R Has no observable effect on ES cells in the presence or absence of and has been used at a concentration equal to or greater than the bioactive peptide described above.

【0221】 50μMよりも大きい濃度で、タキキニン物質Pは、ES細胞のアポトーシス
を誘導した。物質P遊離酸および物質Pフラグメント1〜4と比較して、物質P
は、NK−1レセプターに対する著しく増大した親和性を有する。
At concentrations greater than 50 μM, tachykinin substance P induced apoptosis of ES cells. Compared with substance P free acid and substance P fragments 1-4, substance P
Has a significantly increased affinity for the NK-1 receptor.

【0222】 これらの結果は、L−プロリンおよびプロリン含有ペプチドが、sfMEDI
Iの低分子量成分に関連する生物活性を有することを示した。類似するが異なる
特異的活性を有する複数の因子の同定は、生物活性の構造的必要条件に向けられ
、これは、レセプター相互作用の関与を示唆し、そしてEPL細胞誘導活性の低
分子量成分を有するさらなるペプチドの予想を可能にする。
These results indicate that L-proline and the proline-containing peptide were sfMEDI
It has been shown to possess the biological activity associated with low molecular weight components of I. The identification of multiple factors with similar but different specific activities has been directed to structural requirements for biological activity, suggesting the involvement of receptor interactions and having a low molecular weight component of EPL cell-inducing activity Allows further peptide predictions.

【0223】 (EPL細胞誘導活性の高分子量成分の精製) (EPL細胞誘導活性の高分子量成分の検出のための細胞アッセイ) EPL細胞誘導活性の高分子量成分を、1mlの培養培地に500μlのE(
10%FCSとなるように作製されたもの)または40μMのL−プロリンを補
充したことの除き、以前に記載したようにアッセイした。
(Purification of high molecular weight component of EPL cell-inducing activity) (Cell assay for detection of high molecular weight component of EPL-cell-inducing activity) (
Assays described previously, except supplemented with 10% FCS) or supplemented with 40 μM L-proline.

【0224】 他の様式で示さない限り、アッセイに含めるために以下のように画分を調製し
た。クロマトグラフィー精製工程からのRの半精製した画分のタンパク質濃度を
BioRadタンパク質アッセイキット(BioRad#500−0001)を
使用して推定した。100μgのタンパク質を含有する各画分のアリコートを、
centricon−10ユニット(Amicon)で濃縮し、2mlのPBS
で洗浄し、そして再び濃縮した。各画分を、タンパク質の0.1μg〜10μg
の範囲の濃度で、EPL細胞誘導活性の高分子量成分についてアッセイした。
Unless otherwise indicated, fractions were prepared for inclusion in the assay as follows. The protein concentration of the semi-purified fraction of R from the chromatographic purification step was estimated using the BioRad protein assay kit (BioRad # 500-0001). Aliquots of each fraction containing 100 μg of protein were
concentrated with centricon-10 units (Amicon), 2 ml of PBS
And concentrated again. 0.1 μg to 10 μg of protein
Were assayed for the high molecular weight component of EPL cell inducing activity at concentrations ranging from.

【0225】 (高分子量成分の物理化学的特性) EPL細胞誘導活性の低分子量成分の物理化学的特性を、Amicon Di
aflo YM10膜を限外濾過のために使用したことを除いて、上記のように
調製されたRの処理およびアッセイから推定した。Rを、PD10カラム(Ph
armacia)にかけ、低分子量の夾雑物を除去し、そして約50〜100μ
g/mlでアッセイにおいて使用した。>56℃での1時間のインキュベーショ
ン、またはプロテアーゼトリプシンでの消化によるRの処置により、生物活性が
損失した。EPL細胞誘導活性の高分子量成分はまた、pH5.5以下で不安定
であるか、または100mM DTTのような還元剤での4時間、室温での処理
の後に不安定であった。これらのデータは、EPL細胞誘導活性の高分子量成分
がタンパク質様であることを示した。
(Physicochemical Characteristics of High Molecular Weight Component) The physicochemical characteristics of the low molecular weight component having the activity of inducing EPL cells were measured using Amicon Di.
Extrapolated from treatment and assay of R prepared as above, except that aflo YM10 membrane was used for ultrafiltration. R is converted to a PD10 column (Ph
armacia) to remove low molecular weight contaminants and to remove
g / ml was used in the assay. Treatment of R by incubation at> 56 ° C. for 1 hour or digestion with the protease trypsin resulted in loss of biological activity. The high molecular weight component of the EPL cell inducing activity was also unstable below pH 5.5 or after treatment with a reducing agent such as 100 mM DTT for 4 hours at room temperature. These data indicated that the high molecular weight component of the EPL cell inducing activity was proteinaceous.

【0226】 (高分子量成分の生物活性は、培養されたHep G2細胞の細胞外マトリッ
クス(ECM)において検出され得る) ES細胞を、2mlの組織培養ウェル中に低細胞密度2.5×102細胞/c
2でHep G2 ECM上に播種し、そしてDMEM+LIFにおいてL−
プロリンありまたはなしで5日間培養した。培養物を、5日後アルカリホスファ
ターゼ活性について染色し、そしてその培養物をEPL細胞形成についての形態
学によってアッセイした。Hep G2細胞由来のマトリックスは、EPL細胞
誘導活性の高分子量成分の供給源として作用し得、そしてL−プロリンと組み合
わせて使用された場合、効果的にEPL細胞の形成を誘導した(表8)。単独で
使用された場合、そのマトリックスは、ESからEPL細胞への完全な変換を誘
導し得なかったが、しかし、多くのコロニーが平たいか、または広がった形態学
に適合した。
(Biological activity of high molecular weight components can be detected in the extracellular matrix (ECM) of cultured Hep G2 cells.) ES cells were placed in 2 ml tissue culture wells at a low cell density of 2.5 x 10 2 Cell / c
seeded on Hep G2 ECM m 2, and the and in DMEM + LIF L-
Cultured for 5 days with or without proline. Cultures were stained for alkaline phosphatase activity after 5 days and the cultures were assayed by morphology for EPL cell formation. Matrix from Hep G2 cells could act as a source of high molecular weight components of EPL cell inducing activity and, when used in combination with L-proline, effectively induced the formation of EPL cells (Table 8). . When used alone, the matrix failed to induce complete conversion of ES to EPL cells, but many colonies adapted to flat or spread morphology.

【0227】 (sfMEDIIからの高分子量成分の精製:プロトコル1) 4lのsfMEDIIから上記のように調製されたRを、20mM Tris
.Cl pH8.5中に作製し、そして300ml Sepharose Q陰
イオン交換カラム(Pharmacia)に通した。結合したタンパク質を、2
00mlの20mM Tris.Cl pH8.5、200mM NaCl、2
00mlの20mM Tris.Cl pH8.5、400mM NaCl、お
よび200mlの20mM Tris.Cl pH8.5、1M NaClの段
階的勾配を介して溶出した(図16A)。200mlのサンプルを回収し、そし
て40μM L−プロリンの存在下でそれらのEPL細胞を形成する能力につい
てアッセイした。活性は、400mM NaClにおいてカラムから溶出した。
(Purification of high molecular weight components from sfMEDII: Protocol 1) R prepared as described above from 4 l of
. Made in Cl pH 8.5 and passed through a 300 ml Sepharose Q anion exchange column (Pharmacia). The bound protein is
00 ml of 20 mM Tris. Cl pH 8.5, 200 mM NaCl, 2
00 ml of 20 mM Tris. Cl pH 8.5, 400 mM NaCl, and 200 ml of 20 mM Tris. Elution was via a step gradient of Cl pH 8.5, 1 M NaCl (FIG. 16A). 200 ml samples were collected and assayed for their ability to form EPL cells in the presence of 40 μM L-proline. Activity eluted from the column at 400 mM NaCl.

【0228】 陰イオン交換クロマトグラフィーからの活性画分を、20mM Tris.C
l pH8.5中、最終濃度0.5M 硫酸アンモニウムとなるように作製した
。そのサンプルを0.22μmのフィルターを介して濾過し、沈殿した物質を除
去し、その後40mlのフェニルSepharose急速疎水性相互作用カラム
(Pharmacia)に通した。結合したタンパク質を1工程で50mlの2
0mM Tris.Cl pH8.5でカラムから溶出し(図16B)、そして
アッセイによってEPL細胞誘導活性の高分子量成分を含有することが示された
The active fraction from anion exchange chromatography was analyzed using 20 mM Tris. C
1 It was made to have a final concentration of 0.5 M ammonium sulfate in pH 8.5. The sample was filtered through a 0.22 μm filter to remove precipitated material before passing through a 40 ml phenyl Sepharose rapid hydrophobic interaction column (Pharmacia). 50 ml of bound protein in one step
0 mM Tris. The column eluted at Cl pH 8.5 (FIG. 16B) and was assayed to contain a high molecular weight component of EPL cell inducing activity.

【0229】 疎水性相互作用クロマトグラフィーからの活性画分を、20mM Tris.
Cl pH8.5中、伝導率が100mM NaCl未満になるように希釈した
。そのサンプルを10mlのヘパリンSepharoseCL−6Bカラム(P
harmacia)に通した。結合したタンパク質を、1工程で10mlの0.
5M NaCl、20mM Tris.Cl pH8.5でカラムから溶出し(
図16C)、そしてアッセイによってEPL細胞誘導活性の高分子量成分を含有
することが示された。
The active fraction from hydrophobic interaction chromatography was analyzed using 20 mM Tris.
Diluted in Cl pH 8.5 so that the conductivity was less than 100 mM NaCl. The sample was applied to a 10 ml heparin Sepharose CL-6B column (P
harmacia). The bound protein was reduced to 10 ml of 0.
5M NaCl, 20mM Tris. Elute from the column with Cl pH 8.5 (
FIG. 16C) and the assay showed that it contained a high molecular weight component of EPL cell inducing activity.

【0230】 ヘパリンSepharoseアフィニティークロマトグラフィーからの活性画
分を、Superose6ゲル濾過カラム(Pharmacia)に、SMAR
Tシステム(Pharmacia)において、20mM Tris.Cl pH
8.5、150mM NaCl中にて通した(図16D)。50μlの画分を回
収し、そして直接アッセイした。sfMEDIIの高分子量成分に等価な生物活
性を含む画分が、単一のピークとして500〜1000kDaの間に溶出した。
EPL細胞形成は、EまたはL−プロリンの存在下でのみ観察された。
The active fraction from heparin Sepharose affinity chromatography was applied to a Superose 6 gel filtration column (Pharmacia) using SMAR.
T system (Pharmacia) with 20 mM Tris. Cl pH
8.5 Passed in 150 mM NaCl (FIG. 16D). 50 μl fractions were collected and assayed directly. A fraction containing biological activity equivalent to the high molecular weight component of sfMEDII eluted between 500-1000 kDa as a single peak.
EPL cell formation was observed only in the presence of E or L-proline.

【0231】 還元SDS PAGEにより、生物活性の高分子量成分を含有するサンプル中
で、約210〜260kDaの高度に精製されたタンパク質の存在が明らかにな
った(図16E)。
Reduced SDS PAGE revealed the presence of a highly purified protein of approximately 210-260 kDa in samples containing the biologically active high molecular weight component (FIG. 16E).

【0232】 (sfMEDIIからの高分子量成分の精製:プロトコル2) 1リットルのsfMEDIIを、20mM Tris.Cl、pH8.5にお
いて平衡化した50mlのヘパリンSepharose CL−6Bカラム(P
harmacia)にかけた。そのカラムを200mlの20mM Tris.
Cl、pH8.5、200mlの20mM Tris.Cl、pH8.5+15
0mM NaCl、200mlの20mM Tris.Cl、pH8.5+50
0mM NaCl、および200mlの20mM Tris.Cl、pH8.5
+1M NaCl(図17A)を用いて連続的に洗浄した。各洗浄のアリコート
をES細胞に対する生物活性についてアッセイした。EPL細胞誘導活性の高分
子量成分は、500mM NaCl画分においてカラムから溶出した。
(Purification of high molecular weight components from sfMEDII: Protocol 2) One liter of sfMEDII was added to 20 mM Tris. Cl, pH 8.5, equilibrated in a 50 ml heparin Sepharose CL-6B column (P
harmacia). The column was loaded with 200 ml of 20 mM Tris.
Cl, pH 8.5, 200 ml of 20 mM Tris. Cl, pH 8.5 + 15
0 mM NaCl, 200 ml of 20 mM Tris. Cl, pH 8.5 + 50
0 mM NaCl, and 200 ml of 20 mM Tris. Cl, pH 8.5
Washed sequentially with +1 M NaCl (FIG. 17A). An aliquot of each wash was assayed for biological activity on ES cells. The high molecular weight component of the EPL cell inducing activity eluted from the column in the 500 mM NaCl fraction.

【0233】 ヘパリンSepharoseアフィニティークロマトグラフィーからの活性画
分を、150mM NaClへと20mM Tris.Cl、pH8.5で希釈
し、そして20mM Tris.Cl、pH8.5+150mM NaClで予
め平衡化した1mlのResourceQ陰イオン交換カラム(Pharmac
ia)にかけた。タンパク質を、60分間にわたる150mMから500mM
NaCl、続いて5分間にわたる1M NaCl中1ml/分での洗浄の勾配で
カラムから溶出した(図17B)。交互の1.5ml画分を、200〜300m
M NaClでこのカラムから溶出したEPL細胞誘導活性の高分子量成分につ
いてアッセイした。
The active fraction from heparin Sepharose affinity chromatography was converted to 150 mM NaCl with 20 mM Tris. Cl, pH 8.5, and diluted with 20 mM Tris. 1 ml Resource Q anion exchange column (Pharmac) pre-equilibrated with Cl, pH 8.5 + 150 mM NaCl.
ia). The protein was reduced from 150 mM to 500 mM over 60 minutes.
The column was eluted with a gradient of NaCl followed by a wash at 1 ml / min in 1M NaCl for 5 minutes (FIG. 17B). Alternate 1.5 ml fractions, 200-300 m
The high molecular weight component of EPL cell inducing activity eluted from the column with M NaCl was assayed.

【0234】 陰イオン交換クロマトグラフィーからの画分10〜17をプールし、そして2
0mM Tris.Cl、pH8.5+150mM NaCl中にてSuper
ose6ゲル濾過カラム(Pharmacia)を通した(図17C)。50μ
lの画分を収集し、そして500〜1000kDaの間の単一のピークとして溶
出したEPL細胞誘導活性の高分子量成分の存在について直接アッセイした。
Fractions 10-17 from anion exchange chromatography were pooled and
0 mM Tris. Cl, pH 8.5 + 150 mM NaCl in Super
It was passed through anose6 gel filtration column (Pharmacia) (FIG. 17C). 50μ
One fraction was collected and assayed directly for the presence of the high molecular weight component of EPL cell-inducing activity, which eluted as a single peak between 500-1000 kDa.

【0235】 活性画分を、還元SDS PAGEによって分析し、そしてプロトコル1にお
いて精製したタンパク質に等価な約210〜260kDaの高度に精製されたタ
ンパク質を含有することが示された(図17D)。
The active fraction was analyzed by reduced SDS PAGE and was shown to contain a highly purified protein of approximately 210-260 kDa equivalent to the purified protein in Protocol 1 (FIG. 17D).

【0236】 (sfMEDII由来の高分子成分の精製:プロトコル3) 4リットルのsfMEDIIを、PBS中で予め平衡化した25mlのゼラチ
ンSepharoseアフィニティークロマトグラフィーカラム(Pharma
cia)に、約5ml/分の流速で供した。このカラムをPBS中で再平衡化し
、そしてタンパク質を、PBS中の50ml容量の6M尿素で溶出した(図18
A)。この溶出物を、4℃にて4回、4リットルのPBSに対して透析して、尿
素を取り除いた。この溶出物のタンパク質濃度を、BioRadタンパク質アッ
セイキットを用いて決定し、そして0.1〜10μgを、生物活性についてアッ
セイした。
(Purification of polymer component from sfMEDII: Protocol 3) 4 liters of sfMEDII was purified by equilibrating 25 liters of gelatin Sepharose affinity chromatography column (Pharma) pre-equilibrated in PBS.
cia) at a flow rate of about 5 ml / min. The column was re-equilibrated in PBS and the protein was eluted with a 50 ml volume of 6M urea in PBS (FIG. 18).
A). The eluate was dialyzed four times at 4 ° C. against 4 liters of PBS to remove urea. The protein concentration of the eluate was determined using a BioRad protein assay kit, and 0.1-10 μg was assayed for biological activity.

【0237】 この溶出物を、還元SDS PAGEによって分析し、そしてプロトコル1お
よび2において精製されたタンパク質に相当する、高度に精製された約210〜
260kDaのタンパク質を含むことを示した(図18B)。精製されたタンパ
ク質の収量を、Bradford分析によって、約1mg/リットル sfME
DIIであると決定した。
The eluate was analyzed by reducing SDS PAGE and approximately highly purified about 210-210 corresponding to the protein purified in protocols 1 and 2.
It was shown to contain a 260 kDa protein (FIG. 18B). Purified protein yield was determined by Bradford analysis to be approximately 1 mg / liter sfME
It was determined to be DII.

【0238】 (高分子量活性の特徴付けおよび同定) 精製プロトコル1〜3から得られた高度に精製された活性画分は、溶液中2μ
g/mlで使用される場合(図19C)か、または組織培養プラスチック上に予
め被膜される場合(データは示さず)のいずれかに、E−プロリンまたはL−プ
ロリンの存在下でEPL細胞形成を誘導し得た。このことは、ECMの成分とし
てのこのタンパク質の以前の同定と一致した。EPL細胞を誘導する活性は、E
−プロリンまたはL−プロリンの非存在下で検出され得なかった。
Characterization and Identification of High Molecular Weight Activity The highly purified active fraction obtained from purification protocols 1-3 was 2 μl in solution.
EPL cell formation in the presence of E-proline or L-proline, either when used at g / ml (FIG. 19C) or when pre-coated on tissue culture plastic (data not shown). Could be induced. This was consistent with previous identification of this protein as a component of ECM. The activity of inducing EPL cells is E
-Could not be detected in the absence of proline or L-proline.

【0239】 細胞外マトリクスタンパク質であるヒトラミニン(Sigma)、ウシビトロ
ネクチン(Z.Upton博士、CRC for Tissue Growth
and Repair,Adelaide)コラーゲンIV(Sigma)、
ヒト血漿フィブロネクチン(Sigma)およびヒト細胞性フィブロネクチン(
J−P Levesque,IMVS,Adelaide)を、40μMプロリ
ンの存在下で、組織培養培地中のES細胞からのEPL細胞の形成を促進する能
力について試験し、そして活性画分に対して比較した(表8)。これらのうち、
1μg/ml以上の濃度の細胞性フィブロネクチンのみが、溶液中に添加された
場合にES細胞からEPL細胞の形成をもたらし得た(図19A、B)。細胞性
フィブロネクチンは250kDaのジスルフィド結合化タンパク質のホモ二量体
であり、その活性は、還元SDS PAGEによって同定されるsfMEDII
から高度に精製された生物活性因子のサイズおよび特徴と一致した。
Extracellular matrix proteins human laminin (Sigma), bovine vitronectin (Dr. Z. Upton, CRC for Tissue Growth)
and Repair, Adelaide) Collagen IV (Sigma),
Human plasma fibronectin (Sigma) and human cellular fibronectin (
JP Levesque, IMVS, Adelaide) were tested for the ability to promote the formation of EPL cells from ES cells in tissue culture medium in the presence of 40 μM proline and compared to the active fraction (Table 8). Of these,
Only cellular fibronectin at a concentration of 1 μg / ml or higher could result in the formation of EPL cells from ES cells when added in solution (FIGS. 19A, B). Cellular fibronectin is a homodimer of a 250 kDa disulfide-linked protein, the activity of which is sfMEDII identified by reduced SDS PAGE.
Consistent with the size and characteristics of the highly purified bioactive factor.

【0240】 細胞性フィブロネクチンに特異的な抗体を用いて、Superose6ゲル濾
過からの活性画分のウエスタンブロット分析(プロトコル2)により、240k
Daの精製されたタンパク質を、細胞性フィブロネクチンとして同定確認した(
図20)。
Using antibodies specific for cellular fibronectin, Western blot analysis of active fractions from Superose 6 gel filtration (protocol 2) yielded 240k
The purified protein of Da was identified and confirmed as cellular fibronectin (
(FIG. 20).

【0241】 (複数のECMタンパク質を使用して、マトリクスとして細胞に提示される
場合に、EPL細胞を誘導する活性の高分子量成分を提供し得る。) 上記の基底膜成分を、組織細胞培養プラスチック上に予め被膜された場合にE
PL細胞形成を促進する能力について試験した。EPL細胞形態の形態学的誘導
は、L−プロリンの存在下において、細胞性および血漿フィブロネクチン、なら
びに基底膜成分であるラミニンに制限された(表8)。
(Multiple ECM proteins can be used to provide high molecular weight components that are active in inducing EPL cells when presented to cells as a matrix.) E when pre-coated on top
The ability to promote PL cell formation was tested. Morphological induction of EPL cell morphology was restricted to cellular and plasma fibronectin and laminin, a basement membrane component, in the presence of L-proline (Table 8).

【0242】 フィブロネクチンおよびラミニンは、細胞表面インテグリンレセプターを介し
て細胞に結合し、このリガンド結合の特異性は、αインテグリンとβインテグリ
ンとの間の種々のヘテロ二量体の組合せにより決定される。これらのデータは、
妥当なインテグリンレセプターを活性化するECM成分の範囲が、細胞外マトリ
クスとしてES細胞に提示される場合にEPL細胞形成を誘導し得ることを示唆
する。しかし、細胞性フィブロネクチンのみが、可溶性形態において提示される
場合にES細胞からEPL細胞の形成を誘導することを示している。
[0242] Fibronectin and laminin bind to cells via cell surface integrin receptors, and the specificity of this ligand binding is determined by the combination of various heterodimers between alpha and beta integrins. These data are
It suggests that a range of ECM components that activate a reasonable integrin receptor can induce EPL cell formation when presented to ES cells as extracellular matrix. However, it has been shown that only cellular fibronectin induces the formation of EPL cells from ES cells when presented in a soluble form.

【0243】 (概要) sfMEDIIのサイズ画分は、EPL細胞形成において少なくとも2つの生
物学的に活性な因子(高分子量成分および低分子量成分)についての必要条件を
表した。sfMEDIIの低分子量成分を、40μM以上の濃度において活性な
L−プロリンとして同定した。プロリンアナログおよび小ペプチドの分析は、プ
ロリンを含有する多数の小ペプチドが、EPL細胞の形成においてL−プロリン
の代わりに置換され得ることを実証した。
Summary The size fraction of sfMEDII represented the requirements for at least two biologically active factors (high and low molecular weight components) in EPL cell formation. The low molecular weight component of sfMEDII was identified as active L-proline at concentrations above 40 μM. Analysis of proline analogs and small peptides demonstrated that many small peptides containing proline could be substituted for L-proline in the formation of EPL cells.

【0244】 種々のプロトコルによるクロマトグラフィー的精製は、sfMEDIIの高分
子量成分を、細胞性フィブロネクチンとして同定した。L−プロリンの存在下で
、高分子量成分すなわち細胞性フィブロネクチンは、溶液中においておよびマト
リクスとしての両方で、EPL細胞の形成をもたらし得た。マトリクスに関連す
るが可溶性形態でなく、かつL−プロリンと組み合わせたES細胞に提示される
場合、いくつかの細胞外マトリクス成分が、EPL細胞の形成を誘導する能力は
、細胞性フィブロネクチンの生物学的活性が、細胞表面でインテグリンによって
媒介され、最もおそらくはα1:β5のヘテロ二量体であることを示唆した。
Chromatographic purification by various protocols identified the high molecular weight component of sfMEDII as cellular fibronectin. In the presence of L-proline, the high molecular weight component, cellular fibronectin, could result in the formation of EPL cells, both in solution and as a matrix. The ability of some extracellular matrix components to induce the formation of EPL cells when associated with the matrix but not in a soluble form and presented to ES cells in combination with L-proline, depends on the cellular fibronectin biology. Activity was mediated by integrins at the cell surface, most probably suggesting a heterodimer of α1: β5.

【0245】 まとめると、この実施例において提示されるデータは、可溶性形態またはマト
リクス関連形態において提示された場合、ES細胞からEPL細胞の形成を誘導
し得る因子を同定し、そして類似のレセプター/分子相互作用を介して作用する
、類似の生物活性を有する因子の予測について十分な情報を提供する。
In summary, the data presented in this example identifies factors that, when presented in a soluble or matrix-related form, can induce the formation of EPL cells from ES cells, and provide similar receptors / molecules. Provides sufficient information for predicting factors with similar biological activities that act via interactions.

【0246】 (実施例5) (EPL細胞誘導性活性の生物学的に活性な成分は、異なる供給源および種
から単離され得る) (材料および方法) (初代細胞株(primary cell line)の調製) 初代肝臓細胞を、GigerおよびMyer(1981)によって記載された
手順をわずかに改変した手順に基づく手順を用いて調製した。マウスを屠殺し、
そして直ちに肝臓を露出ために解剖した。各肝臓を、門脈を通して、10mlの
PBS、続いてHank緩衝化塩溶液(HBSS;2リットル中に、0.8g
KCl、0.12g KH2PO4、16g NaCl、0.1g Na2HPO4 、2g グルコース、4ml 1%フェノールレッド、0.035g NaHC
3)中の10ml 0.05%コラゲナーゼで灌流した。灌流した肝臓を取り
出し、10ml/肝臓の0.05%コラゲナーゼ/HBSSで浸軟し、そして3
7℃にて30分間インキュベートした。肝臓懸濁液を、肝臓の分離を補助するた
めにピペッティングによって、規則正しく撹拌した。細胞をHBSS(10ml
)で2回洗浄して、コラゲナーゼを除去し、そして夾雑する赤血球をSassa
溶液(1リットルあたり、6.95g NH4Cl、2.058g Tris−
塩基、1g KHCO3)中に溶解した。Williamis E培地(1ml
/リットル、Gibco BRL)中で2回の洗浄後、この細胞を、DMEM中
でゼラチン処理した組織培養フラスコに播種し、そして37℃、5%CO2にて
インキュベートした。
Example 5 Biologically active components of EPL cell-inducing activity can be isolated from different sources and species Materials and Methods (primary cell line) Preparation Primary liver cells were prepared using a procedure based on a slightly modified procedure described by Giger and Myer (1981). Slaughter the mouse,
And immediately dissected to expose the liver. Each liver was passed through the portal vein with 10 ml of PBS followed by Hank's buffered saline (HBSS; 0.8 g in 2 liters).
KCl, 0.12 g KH 2 PO 4 , 16 g NaCl, 0.1 g Na 2 HPO 4 , 2 g glucose, 4 ml 1% phenol red, 0.035 g NaHC
Perfused with 10 ml 0.05% collagenase in O 3 ). The perfused liver was removed, macerated with 10 ml / liver 0.05% collagenase / HBSS, and
Incubated for 30 minutes at 7 ° C. The liver suspension was regularly agitated by pipetting to assist in liver separation. Cells are washed with HBSS (10 ml
) To remove collagenase and remove contaminating erythrocytes from Sassa
Solution (6.95 g NH 4 Cl, 2.058 g Tris-
Base, 1 g KHCO 3 ). Williams E medium (1 ml
The cells were seeded in gelatin-treated tissue culture flasks in DMEM after 2 washes in 1 g / l, Gibco BRL) and incubated at 37 ° C., 5% CO 2 .

【0247】 初代鳥類肝細胞を、17〜18日齢のニワトリ胚から調製した。簡潔にいうと
、ニワトリ胚を卵から取り出し、断頭し、そして心臓および肝臓を露出するため
に解剖した。この肝臓を、心臓のカニューレ挿入を介して、2mM EDTAを
含有する10mlの0.9% NaClで灌流して血球を取り除き、続いて、H
BSS中、4mlの0.05%コラゲナーゼによって灌流した。全ての肝臓を灌
流し、そして収集した際、肝臓を取り出し、HBSS中にプールし、そして新鮮
な0.05%コラゲナーゼ/HBSS中に移した。プールした肝臓を、細い先端
のはさみ(fine tipped scissor)で浸軟し、そして5分毎
に穏やかに撹拌しながら30分間インキュベートし、そして10分毎に10ml
ピペットを用いて穏やかにピペッティングして、細胞の分離を補助した。コラゲ
ナーゼを、HBSS(2ml/肝臓)で洗浄することによって取り除いた。夾雑
する赤血球を、Sassa溶液中で溶解した。Williams E(2ml/
肝臓)で2回の洗浄後、細胞細片および溶解した赤血球からのヘモグロビンを取
り除き、この肝細胞を、Williams E培地(1ml/肝臓)中に再懸濁
し、そして収量を測定した。代表的には、2×107細胞/肝臓を得て、そして
175cm2の組織培養フラスコにプレートアウト(plated out)し
、そして20mlのDMEM中で、37℃/5%CO2にて培養した。
Primary avian hepatocytes were prepared from 17-18 day old chicken embryos. Briefly, chicken embryos were removed from eggs, decapitated, and dissected to expose the heart and liver. The liver was perfused via heart cannulation with 10 ml of 0.9% NaCl containing 2 mM EDTA to remove blood cells, followed by H2
Perfused with 4 ml of 0.05% collagenase in BSS. When all livers were perfused and harvested, livers were removed, pooled in HBSS and transferred into fresh 0.05% collagenase / HBSS. Pooled livers are macerated with fine tipped scissors and incubated for 30 minutes with gentle agitation every 5 minutes, and 10 ml every 10 minutes
Gently pipetted with a pipette to aid in cell separation. Collagenase was removed by washing with HBSS (2 ml / liver). Contaminating red blood cells were lysed in Sassa solution. Williams E (2ml /
After two washes with (liver), cell debris and hemoglobin from lysed erythrocytes were removed, the hepatocytes were resuspended in Williams E medium (1 ml / liver) and the yield was measured. Typically 2 × 10 7 cells / liver were obtained and plated out into 175 cm 2 tissue culture flasks and cultured in 20 ml DMEM at 37 ° C./5% CO 2 . .

【0248】 (馴化培地の調製) 初代マウス肝細胞および初代ニワトリ肝細胞を、馴化培地の収集の前に、DM
EM0中に4日間培養した。
(Preparation of Conditioned Medium) Primary mouse hepatocytes and primary chicken hepatocytes were subjected to DM prior to collection of conditioned medium.
Cultured in EM0 for 4 days.

【0249】 マウス肝細胞性癌細胞株Hepa−1c1c 7(ATCC CRL 202
6)およびHep 3B(ATCC HB−8064)、ならびにP19胚性期
癌由来細胞株END2(内臓内胚葉様、Mummeryら、1985)およびP
YS2(壁内胚葉様、Lehmanら、1974)を、DMEM中で維持した。
細胞株を37℃、5%CO2にて非ゼラチン化組織培養フラスコ中に4日間培養
した後に、馴化培地を、収集した。
The mouse hepatocellular carcinoma cell line Hepa-1c1c 7 (ATCC CRL 202
6) and Hep 3B (ATCC HB-8064), and P19 embryonic stage carcinoma-derived cell line END2 (visceral endoderm-like, Mummery et al., 1985) and P
YS2 (mural endoderm-like, Lehman et al., 1974) was maintained in DMEM.
Conditioned media was collected after culturing the cell lines in non-gelatinized tissue culture flasks at 37 ° C., 5% CO 2 for 4 days.

【0250】 馴化培地を、実施例1においてMEDIIについて記載されるように処理した
。馴化培地を、実施例1および4に記載されるような生物学的活性についてアッ
セイした。
The conditioned medium was processed as described for MEDII in Example 1. Conditioned media was assayed for biological activity as described in Examples 1 and 4.

【0251】 (生物活性成分の視覚化) END−2培地の活性画分中のプロリンの存在を、実施例4に記載されるよう
な薄層クロマトグラフィーによって検出した。細胞性フィブロネクチンを、実施
例4に記載されるような還元SDS PAGEによって検出した。
(Visualization of Bioactive Ingredients) The presence of proline in the active fraction of the END-2 medium was detected by thin layer chromatography as described in Example 4. Cellular fibronectin was detected by reduced SDS PAGE as described in Example 4.

【0252】 (結果) 初代哺乳類肝細胞および初代鳥類肝細胞からの馴化培地、肝臓由来細胞株(H
epa−1c1c 7およびHep 3B)ならびに胚性内胚葉様細胞株(EN
D−2およびPYS−2)を、ES細胞からEPL細胞を形成する能力について
アッセイした。
(Results) Conditioned medium from primary mammalian hepatocytes and primary avian hepatocytes, a liver-derived cell line (H
epa-1c1c 7 and Hep 3B) and embryonic endoderm-like cell lines (EN
D-2 and PYS-2) were assayed for their ability to form EPL cells from ES cells.

【0253】 マウスおよびニワトリの両方の始原肝細胞からの馴化培地は、培養中に、ES
細胞のEPL細胞への移行をもたらし得た(図21A)。これは、播種された初
代肝細胞から採取された真の培地のみであった。継代は、線維芽細胞出現の細胞
によって過増殖された肝細胞の損失およびEPL細胞を誘導する生物学的活性の
損失を生じた。生物学的活性における差異は、初代胚性(ニワトリ)肝細胞およ
び成体(マウス)肝細胞ならびにMEDIIからの馴化培地において検出されな
かった。
Conditioned media from both mouse and chicken primordial hepatocytes was cultured during culture with ES
This could result in the migration of cells into EPL cells (FIG. 21A). This was only true media taken from seeded primary hepatocytes. Passaging resulted in loss of hepatocytes overgrown by cells of fibroblast appearance and loss of biological activity inducing EPL cells. No differences in biological activity were detected in primary embryonic (chicken) and adult (mouse) hepatocytes and in conditioned media from MEDII.

【0254】 培養した細胞株であるHepa−1c1c 7、Hep 3B、END−2お
よびPYS−2によって馴化された培地は、培養中にES細胞からEPL細胞の
形成を誘導しなかった。しかし、これらの細胞株のいくつかは、生物学的活性の
1つの成分を発現することを示し得た。Hepa−1c1c 7細胞からの馴化
培地は、L−プロリンと組み合わせて使用される場合、ESのEPL細胞への移
行をもたらした(図21B)。このことは、これらの細胞がEPL細胞誘導活性
の高分子量成分を発現することを示唆する。このことは、Hepa−1c1c
7馴化培地の還元SDS PAGE分析によって確認され、これは、細胞性フィ
ブロネクチンに対して等価な可動性を有するタンパク質の存在を示した(図21
C)。Hep 3Bからの馴化培地は、MEDIIから精製された生物学的活性
成分単独でか、またはこの生物学的活性成分と組み合わせて、ESのEPL細胞
への移行をもたらし得なかった。これらの細胞、およびいくつかの他の肝臓由来
細胞株は、検出可能なレベルの細胞性フィブロネクチンを発現しなかった(図2
1C)。このことは、EPL細胞誘導活性の高分子量成分の発現は、肝臓由来細
胞株の間で偏在していないことを示した。
Media conditioned by the cultured cell lines Hepa-1c1c7, Hep 3B, END-2 and PYS-2 did not induce the formation of EPL cells from ES cells during culture. However, some of these cell lines could be shown to express one component of biological activity. Conditioned media from Hepa-1c1c 7 cells, when used in combination with L-proline, resulted in the migration of ES to EPL cells (FIG. 21B). This suggests that these cells express a high molecular weight component of EPL cell inducing activity. This means that Hepa-1c1c
7 was confirmed by reduced SDS PAGE analysis of the conditioned media, indicating the presence of a protein with equivalent mobility to cellular fibronectin (FIG. 21).
C). Conditioned media from Hep 3B, alone or in combination with the biologically active component purified from MEDII, could not result in the transfer of ES to EPL cells. These cells, and some other liver-derived cell lines, did not express detectable levels of cellular fibronectin (FIG. 2).
1C). This indicated that the expression of the high molecular weight component of the EPL cell-inducing activity was not unevenly distributed among the liver-derived cell lines.

【0255】 END−2細胞からの馴化培地は、細胞性フィブロネクチンと組み合わせて使
用した場合に、ES細胞からEPL細胞の形成を誘導した(図21B)。このこ
とは、これらの細胞が、L−プロリンまたは機能的アナログを分泌するが細胞性
フィブロネクチンを分泌しないことを示唆した(図21C)。順相クロマトグラ
フィーによるこの馴化培地の半精製(semipurification)(実
施例4)および薄層クロマトグラフィーによる分析は、END−2馴化培地にお
けるL−プロリンの存在を実証した(データは示さず)。
Conditioned medium from END-2 cells induced the formation of EPL cells from ES cells when used in combination with cellular fibronectin (FIG. 21B). This suggested that these cells secreted L-proline or functional analogs but did not secrete cellular fibronectin (FIG. 21C). Semipurification of this conditioned medium by normal phase chromatography (Example 4) and analysis by thin layer chromatography demonstrated the presence of L-proline in the END-2 conditioned medium (data not shown).

【0256】 (概要) MEDIIにおいて見出される活性に等価であり、そしてES細胞のEPL細
胞への形質転換を誘導し得る生物学的活性は、異なる種(哺乳動物およびトリを
含む)の細胞からの馴化培地において、ならびに胚および成体の両方からの組織
において、同定されている。このことは、この活性が進化の間、これらの種をこ
えて保存されていることを実証し、そして胚発生におけるこの活性の基本的な重
要性を示す。さらに、EPL細胞誘導活性の個々の成分は、異なる系統由来の細
胞によって発現される。
Overview The biological activities that are equivalent to the activity found in MEDII and that can induce the transformation of ES cells into EPL cells are from cells of different species (including mammals and birds). It has been identified in conditioned media and in tissues from both embryos and adults. This demonstrates that this activity is conserved across these species during evolution, and demonstrates the fundamental importance of this activity in embryonic development. Furthermore, the individual components of EPL cell-inducing activity are expressed by cells from different lineages.

【0257】 (実施例6) (インビトロでのES細胞およびEPL細胞の代替的分化) (材料および方法) (細胞培養およびインビトロ分化アッセイ) 全ての細胞および組織培養技術は、他に言及されない限り、実施例1に記載さ
れるとおりであった。分化アッセイのために使用される全てのEPL細胞を、M
EDIIの存在下で2日間培養したES細胞から形成した。さらなるLIFの存
在または非存在を、各実施例について特定した。
Example 6 (Alternative Differentiation of ES and EPL Cells In Vitro) Materials and Methods Cell Culture and In Vitro Differentiation Assays All cell and tissue culture techniques are used unless otherwise stated. As described in Example 1. All EPL cells used for the differentiation assay were
It was formed from ES cells cultured for 2 days in the presence of EDII. The presence or absence of additional LIF was identified for each example.

【0258】 KSF4 ES細胞株(これは、核局在化されるLacZを構成的に発現する
(Bergerら、1995;Patrick Tam、CMIR、New S
outh Wales、Australiaから入手される))を、前述のよう
に40μg/mlゲンタマイシン、20%ウシ胎仔血清(FCS)、0.1mM
β−メルカプトエタノール、1mM L−グルタミンおよび1000単位のL
IFを補充したDMEM(高グルコース)中で、不活化した始原マウス胎仔線維
芽細胞フィーダー層(Abbondanzoら、1993)上で維持した。EP
L細胞の形成前に、KSF4細胞を、フィーダー層の非存在下で、2つの継代に
ついて、ゼラチン処理した組織培養プラスチック上で培養した。
KSF4 ES cell line, which constitutively expresses nuclear-localized LacZ (Berger et al., 1995; Patrick Tam, CMIR, New S
out Wales, obtained from Australia)), as described above, at 40 μg / ml gentamicin, 20% fetal calf serum (FCS), 0.1 mM
β-mercaptoethanol, 1 mM L-glutamine and 1000 units of L
Maintained on inactivated primordial mouse fetal fibroblast feeder layer (Abbondanzo et al., 1993) in DMEM (high glucose) supplemented with IF. EP
Prior to L cell formation, KSF4 cells were cultured on gelatinized tissue culture plastic for two passages in the absence of a feeder layer.

【0259】 本明細書中で詳述される実験の大部分について、胚様体(EB)を、部分的な
トリプリン処理(trypsinisation)方法(Robertson、
1987)を用いて、MEDIIまたはLIF(DMEM)を添加することなく
、培地中に形成した。あるいは、EBを、ES DMEM中の細菌学的ディッシ
ュにおいて1×105細胞/mlでプレート化した、またはペトリディッシュ蓋
の内表面上において1.6×104で培地(50ml)の懸滴中に懸濁した、単
一細胞懸濁液から形成した。懸濁滴(suspended drop)において
形成された細胞凝集体を、48時間後に、さらなる培養のために細菌学的ディッ
シュに移した。EBを、培地の定期的な補充で維持した。混合した細胞EBを、
以前に記載されるように、2つの細胞集団が特定の比で混合された単一懸濁液か
ら形成した。
For most of the experiments detailed herein, embryoid bodies (EBs) were prepared using a partial trypsinization method (Robertson,
1987) without addition of MEDII or LIF (DMEM) in the medium. Alternatively, EBs were plated at 1 × 10 5 cells / ml in bacteriological dishes in ES DMEM or at 1.6 × 10 4 on the inner surface of a Petri dish lid in hanging drops of medium (50 ml). Formed from a single cell suspension. Cell aggregates formed in the suspended drop were transferred to a bacteriological dish for further culture after 48 hours. EBs were maintained with regular replenishment of the medium. The mixed cells EB are
As previously described, the two cell populations were formed from a single suspension mixed at a specific ratio.

【0260】 本明細書中に提示されるものと一致する結果を、種々のES細胞株(D3(D
oetschmanら、1985)、MBL5(Peaseら、1990)、K
SF−4(Bergerら、1995)およびE14(Hooperら、198
7))由来のEPL細胞を用いて、ならびにEB形成の代替方法(単一細胞懸濁
、懸滴および部分的トリプシン処理を含む)を用いて得た。さらに、EPL細胞
について報告される潜在的な分化は、これが、等しい時間の間にLIFの非存在
下での培養により自然に分化されているES細胞によって反復発生され得ない場
合、これらの細胞と特異的に関連した(データは示さず)。
Results consistent with those presented herein were obtained for various ES cell lines (D3 (D
oetschman et al., 1985), MBL5 (Pease et al., 1990), K
SF-4 (Berger et al., 1995) and E14 (Hooper et al., 198).
7)) was obtained using EPL cells from, as well as using alternative methods of EB formation, including single cell suspension, hanging drops and partial trypsinization. In addition, the potential differentiation reported for EPL cells would be associated with these cells if they could not be regenerated by ES cells that had been spontaneously differentiated by culturing in the absence of LIF for an equal amount of time. Specifically associated (data not shown).

【0261】 多能性細胞の凝集体のレチノイン酸(RA)分化を、1μM RAを補充した
DMEM中で、1×105細胞/mlの密度で細菌学的ディッシュにES細胞ま
たはEPL細胞をプレート化することによって実施した。48時間後、凝集体を
DMEMへ移し、そして2日間維持し、次いで、2mlの組織培養ウェルへ個々
に播種した。ニューロンの存在を、播種2日後の顕微鏡検査によって評価した。
ニューロンの同定を、神経フィラメント200抗体N−4142(Sigma)
で陽性染色することによって確認した。
Retinoic acid (RA) differentiation of pluripotent cell aggregates was performed by plating ES or EPL cells in bacteriological dishes at a density of 1 × 10 5 cells / ml in DMEM supplemented with 1 μM RA. Was carried out. After 48 hours, aggregates were transferred to DMEM and maintained for 2 days, then individually seeded into 2 ml tissue culture wells. The presence of neurons was assessed by microscopy two days after seeding.
Identification of neurons was determined using the neurofilament 200 antibody N-4142 (Sigma).
Was confirmed by positive staining.

【0262】 (サイトカイン/成長因子アッセイ) サイトカイン/成長因子の効果についてのアッセイを、4ウェルマルチディッ
シュ(Nunc)に低密度(75細胞/cm2)で播種したES細胞およびEP
L細胞に対して、それぞれ0.8mlのDMEM+LIFまたは0.8mlのD
MEM+50% MEDII+LIF中で実施した。サイトカイン/成長因子を
規定の濃度で添加し、そしてこのアッセイを、実施例1に記載されるように、培
養物の5日後のアルカリホスファターゼ活性について染色した。
Cytokine / growth factor assay Assays for the effects of cytokines / growth factors were performed on ES cells and EP seeded at low density (75 cells / cm 2 ) in 4-well multidishes (Nunc).
For each L cell, 0.8 ml of DMEM + LIF or 0.8 ml of D
Performed in MEM + 50% MEDII + LIF. Cytokines / growth factors were added at the indicated concentrations and the assay was stained for alkaline phosphatase activity 5 days after culture as described in Example 1.

【0263】 (遺伝子発現分析) RNAを、Edwardsら(1985)の方法を用いてES細胞およびEP
L細胞から単離した。RNAを、ChomczynskiおよびSacchi(
1987)の方法によってEBおよびRA処置した凝集体から単離した。
Gene Expression Analysis RNA was purified from ES cells and EP using the method of Edwards et al. (1985).
Isolated from L cells. The RNA was purified from Chomczynski and Sacchi (
1987) from EB and RA treated aggregates.

【0264】 ノーザンブロット分析およびホールマウントインサイチュハイブリダイゼーシ
ョンを、実施例1に記載されるように実施した。リボプローブを、Kreigお
よびMelton(1987)によって記載されるように合成した。
[0264] Northern blot analysis and whole mount in situ hybridization were performed as described in Example 1. Riboprobes were synthesized as described by Kreig and Melton (1987).

【0265】 ノーザンブロット分析および/またはインサイチュハイブリダイゼーションの
ために用いられるプローブフラグメントを、以下を添加して、実施例1に詳述さ
れるように行った:AFP(HindIIIを伴うpBluescript K
S II+(R.Krumlauf博士、NIMR、Londonから入手した
)中の、マウスAFP cDNAの最初の350bpをコードする400bpの
EcoRIフラグメントを含むプラスミドの直線化、続いてT3ポリメラーゼを
用いる転写);SPARC(13G43(Masonら、1986)由来の57
0bpのEcoRIフラグメント);Goosecoid(HindIIIを伴
う909bp goosecoidゲノムDNA(Blumら、1992)を含
むプラスミドの直線化およびT3ポリメラーゼを用いる転写);Nkx2.5(
HindIIIを伴う1.6kb Nkx2.5 cDNA(Lintsら、1
993)を含むプラスミドの直線化およびT3ポリメラーゼを用いる転写)。
The probe fragments used for Northern blot analysis and / or in situ hybridization were performed as detailed in Example 1, with the addition of: AFP (pBluescript K with HindIII)
Linearization of a plasmid containing the 400 bp EcoRI fragment encoding the first 350 bp of mouse AFP cDNA in SII + (obtained from Dr. R. Krumlauf, NIMR, London), followed by transcription using T3 polymerase; 57 from 13G43 (Mason et al., 1986)
Goosecoid (linearization of a plasmid containing 909 bp goosecoid genomic DNA with HindIII (Blum et al., 1992) and transcription using T3 polymerase); Nkx2.5 (
1.6 kb Nkx2.5 cDNA with HindIII (Lints et al.
993) and transcription using T3 polymerase).

【0266】 (組織学的分析) EBを、PBS中の4%パラホルムアルデヒド(PFA)中で、4℃で一晩固
定し、そして実施例1に記載されるように処理および切片化した。切片を、10
秒間、トルイジンブルーで染色し、Histoclear(National
Diagnostics)中で清掃し、そしてキシレンベースのマウント媒体を
用いてカバーガラスで覆った。インサイチュハイブリダイゼーションに供するE
Bを、4%PFAで一晩固定化し、PBS、0.1% Tween−20で数回
洗浄し、100%メタノールで5分間処理し、次いで、イソプロパノールで10
分間処理した。次いで、塊を実施例1に記載されるように包埋および切片化した
Histological Analysis EBs were fixed in 4% paraformaldehyde (PFA) in PBS overnight at 4 ° C. and processed and sectioned as described in Example 1. Sections are 10
For 2 seconds, stained with toluidine blue, Histoclear (National
Diagnostics) and covered with a coverslip using xylene-based mounting media. E for in situ hybridization
B was immobilized overnight with 4% PFA, washed several times with PBS, 0.1% Tween-20, treated with 100% methanol for 5 minutes and then with isopropanol for 10 minutes.
Minutes. The mass was then embedded and sectioned as described in Example 1.

【0267】 β−ガラクトシダーゼ活性を検出するために、EBを、PBS中の0.2%グ
ルタルアルデヒド中で、氷上で15分間固定化し、界面活性剤リンス(0.1M
リン酸緩衝液(pH7.3)、2mM MgCl2、0.01% デオキシコー
ル酸ナトリウム、0.02% Nonidet P−450)を用いて3×15
分間洗浄し、そして5mM フェリシアン化カリウム、5mM フェロシアン化
カリウムおよび1mg/ml X−galを含む界面活性剤リンスを用いて37
℃で2時間染色した。次いで、EBを、界面活性剤リンスを用いて3回(3×)
洗浄し、そして70% エタノールに移した。切片化のために、EBを、実施例
1に記載されるように、100% エタノールに対して脱水し、そして処理した
To detect β-galactosidase activity, EBs were fixed in 0.2% glutaraldehyde in PBS for 15 minutes on ice and detergent rinse (0.1 M
3 × 15 using a phosphate buffer (pH 7.3), 2 mM MgCl 2 , 0.01% sodium deoxycholate, 0.02% Nonidet P-450)
Wash for 30 minutes and wash with a surfactant rinse containing 5 mM potassium ferricyanide, 5 mM potassium ferrocyanide and 1 mg / ml X-gal.
Stained at 2 ° C. for 2 hours. The EB is then washed three times (3 ×) with a surfactant rinse.
Washed and transferred to 70% ethanol. For sectioning, EBs were dehydrated against 100% ethanol and processed as described in Example 1.

【0268】 (免疫学的検出) 切片化したEBにおけるAFP発現を、以下の改変を伴って、Dziadek
およびAdamson(1978)によって記載されるように本質的に実施した
。抗体のインキュベーションの前に、内因性ペルオキシダーゼ活性を、メタノー
ル中の3% H22中で30分間、切片のインキュベーションによってブロック
した。切片をウサギ抗−AFP(ICN)の1/200希釈液で、2時間インキ
ュベートし、PBSで数回洗浄し、次いで、HRP結合体化抗ウサギIgG(S
ilenus)の1/200希釈液でインキュベートした。
(Immunological Detection) AFP expression in sectioned EBs was determined by Dziadek with the following modifications:
And essentially as described by Adamson (1978). Prior to antibody incubation, endogenous peroxidase activity was blocked by incubating sections in 3% H 2 O 2 in methanol for 30 minutes. Sections were incubated with a 1/200 dilution of rabbit anti-AFP (ICN) for 2 hours, washed several times with PBS, and then HRP-conjugated anti-rabbit IgG (S
Ilenus).

【0269】 (ES細胞およびEPL細胞からの拍動筋の形成) 拍動筋の形成を、DMEM中の予め平衡化したアガロースプラグ(2mlの組
織培養ウェル中で、DMEMに対して37℃、10%CO2で、3時間平衡化さ
せたDMEM培地ベースの1%アガロース)上にプレートした、ES細胞または
EPL細胞のいずれかから形成させた、個々のEBにおいて評価した。拍動筋の
存在または非存在を、4、6、8、10および12日目に顕微鏡試験により評価
した。あるいは、拍動筋の形成を、発生6日目に2mlウェル内へ播種した個々
のEBにおいて評価し、そして7、8、10、12、14および16日目に顕微
鏡によりスコアした。播種した凝集体もまた、8、10および12日目に最終分
化したニューロンの存在についてスコアした。
Pectoral Muscle Formation from ES and EPL Cells Pectoral muscle formation was determined by pre-equilibrated agarose plugs in DMEM (37 ° C., 10 ° C. in 2 ml tissue culture wells against DMEM). Evaluated in individual EBs, formed from either ES or EPL cells, plated on DMEM medium-based 1% agarose, equilibrated for 3 hours at% CO 2 . The presence or absence of the beating muscle was assessed by microscopic examination on days 4, 6, 8, 10 and 12. Alternatively, beating muscle formation was assessed in individual EBs seeded into 2 ml wells on day 6 of development and scored microscopically on days 7, 8, 10, 12, 14, and 16. Seeded aggregates were also scored on days 8, 10 and 12 for the presence of terminally differentiated neurons.

【0270】 (結果) 胚様体(懸濁液中の多能性細胞の凝集により形成された)は、初期の胚発生と
同様の分化経路(実施例1)をたどり、そして胚細胞型および胚外細胞型の両方
への多能性細胞の分化の、広範な評価の機会を提供する。用語EBは、本明細書
中でDMEM中で培養された多能性細胞凝集体を記載するために使用する。
Results Embryoid bodies (formed by the aggregation of pluripotent cells in suspension) follow a differentiation pathway similar to early embryonic development (Example 1), and It offers an opportunity for extensive evaluation of the differentiation of pluripotent cells into both extraembryonic cell types. The term EB is used herein to describe pluripotent cell aggregates cultured in DMEM.

【0271】 (EPLおよびES胚様体形成の予備的特徴付け) EBが、ES細胞またはEPL細胞のいずれかから形成された場合、はっきり
した形態学的差異が明らかになった。ES細胞のEBは、丸い、比較的平滑で、
そして規則的な凝集体の均質な集団を含んだ(図22A)。EPL細胞から形成
されたEBもまた、均質な集団を形成したが、その凝集体は不規則で、そして組
織化されていないようであった(図22B)。切片化および染色により、ES細
胞のEBが、緻密な丸い形態により特徴付けられる、比較的均一な細胞集団を含
むのに対して(図22C)、未分化の多能性細胞を連想させる、EPLのEBに
おける内部の細胞は、緩やかに密集され、そして異質であることが示され、これ
はおそらく分化を反映する(図22D)。この観察は、ES細胞およびEPL細
胞の分化の詳細な比較研究を促した。
Preliminary Characterization of EPL and ES Embryoid Body Formation When EBs were formed from either ES or EPL cells, clear morphological differences were revealed. The EBs of ES cells are round, relatively smooth,
And contained a homogeneous population of regular aggregates (FIG. 22A). EBs formed from EPL cells also formed a homogeneous population, but their aggregates appeared irregular and unorganized (FIG. 22B). By sectioning and staining, the EBs of ES cells contain a relatively homogeneous population of cells, characterized by a compact round morphology (FIG. 22C), whereas the EPL is reminiscent of undifferentiated pluripotent cells. The internal cells in the EBs are shown to be loosely confluent and heterogeneous, probably reflecting differentiation (FIG. 22D). This observation prompted a detailed comparative study of the differentiation of ES and EPL cells.

【0272】 (多能性細胞のEPL細胞胚様体において促進された分化) ICMから原始外胚葉、胚葉形成への進行は、インビボおよびインビトロでの
胚様体分化の間の両方での遺伝子発現の変化によりモニターし得る。Rex1は
、ICMおよびES細胞により発現され、そしてEPL細胞、6.0d.p.c
.の時点の原始外胚葉およびインビトロでのES細胞分化の間の原始外胚葉にお
いては下方調節される。Fgf5は、ICMまたはES細胞のいずれによっても
発現されないが、EPL細胞ならびに原腸形成の前および原腸形成の間の原始外
胚葉において発現され、そしてインビトロでのES細胞分化の間、一過性的に上
方調節される。Oct4は、胚、EPL細胞およびES細胞の全ての多能性細胞
集団により発現され、そしてインビボおよびインビトロにおけるこれらの細胞の
分化では下方調節される。
Accelerated Differentiation of Pluripotent Cells in EPL Cell Embryoid Bodies The progression from ICM to primitive ectoderm, germ layer formation, gene expression both during in vivo and in vitro embryoid body differentiation Change can be monitored. Rex1 is expressed by ICM and ES cells, and EPL cells, 6.0 d. p. c
. Is down-regulated in the primitive ectoderm at the time point and during primitive ES cell differentiation in vitro. Fgf5 is not expressed by either ICM or ES cells, but is expressed in EPL cells and in primitive ectoderm before and during gastrulation, and is transient during ES cell differentiation in vitro. Is adjusted upward. Oct4 is expressed by all pluripotent cell populations of embryos, EPL cells and ES cells, and is downregulated in the differentiation of these cells in vivo and in vitro.

【0273】 Rex1の発現は、ES細胞胚様体およびEPL細胞胚様体の両方において下
方調節されることが見出されたが、Rex1調節の動態は、この2つの細胞集団
の間で異なった。わずかに検出可能な基底レベルへの下方制御が、1日目のEP
L細胞胚様体において観察された(図23)。対照的に、同様のレベルのRex
1発現は、ES細胞胚様体において2日目まで観察されず、1日目では中間レベ
ルの発現が観察された。同様に、Fgf5調節の動態は、ES細胞またはEPL
細胞から誘導された胚様体の間で異なった。EPL細胞においてすでに発現され
たFgf5は、EPL細胞胚様体において、1日目から急速に上方調節され、2
/3日目にピークに達し、その後4日目に発現は顕著に低下した。ES細胞胚様
体におけるFgf5発現の上方調節は、3日目までに観察されなかった。これら
の胚様体の発現レベルは、4日目にさらに増加したが、それらのレベルは、EP
L細胞胚様体における2日目および3日目のFgf5レベルより依然低いままで
あった。Oct4発現は、ES細胞胚様体およびEPL細胞胚様体の両方におい
て経時的に減少したが、EPL細胞胚様体においてより急速に下方調節され、3
日目および4日目の間で4倍の減少が見出された(図23)。このOct4発現
の減少に続き、Fgf5発現が最も高いレベルになった。このことはおそらく、
それらの胚様体内での多能性細胞の分化を反映する。
Although Rex1 expression was found to be down-regulated in both ES cell embryoid bodies and EPL cell embryoid bodies, the kinetics of Rex1 regulation differed between the two cell populations. . Down-regulation to a slightly detectable basal level resulted in day 1 EP
It was observed in L cell embryoid bodies (FIG. 23). In contrast, similar levels of Rex
1 expression was not observed in ES cell embryoid bodies until day 2 and on day 1 an intermediate level of expression was observed. Similarly, the kinetics of Fgf5 regulation depends on ES cells or EPL.
Different between embryoid bodies derived from cells. Fgf5, already expressed in EPL cells, is rapidly upregulated from day 1 in EPL cell embryoid bodies and
Peak reached on day / 3 and expression was significantly reduced on day 4 thereafter. Up-regulation of Fgf5 expression in ES cell embryoid bodies was not observed by day 3. Expression levels of these embryoid bodies increased further on day 4, but their levels were
Fgf5 levels on L-cell embryoid bodies on days 2 and 3 remained lower. Oct4 expression decreased over time in both ES and EPL embryoid bodies, but was more rapidly down-regulated in EPL cell embryoid bodies,
A four-fold reduction was found between day 4 and day 4 (FIG. 23). Following this decrease in Oct4 expression, Fgf5 expression was at the highest level. This probably means
It reflects the differentiation of pluripotent cells within their embryoid bodies.

【0274】 ESおよびEPLの両方の胚様体の発生において観察されたRex1、Fgf
5およびOct4発現の変化は、分化が、正常な胚発生の事象を反映し、そして
後期原始外胚葉の形成を通して進行することを示唆した。さらに、Oct4およ
びFgf5発現の減少により検出されたような、Fgf5発現の急速な増加およ
び分化のより早期の開始は、EPL細胞胚様体内での多能性細胞の分化は、ES
細胞胚様体に比べて促進されることを示した。これらの特性は、本発明者らの以
前の、ESおよびEPL細胞の6.0d.p.c.より前に生じる多能性細胞集
団とのアライメントに一致する。
Rex1, Fgf observed in the development of both ES and EPL embryoid bodies
Changes in 5 and Oct4 expression suggested that differentiation reflected normal embryonic development events and proceeded through the formation of late primitive ectoderm. Furthermore, a rapid increase in Fgf5 expression and earlier initiation of differentiation, as detected by a decrease in Oct4 and Fgf5 expression, indicates that differentiation of pluripotent cells in EPL cell embryoid
It was shown to be promoted compared to cell embryoid bodies. These properties are consistent with our earlier 6.0 d. p. c. Consistent with alignment with a pluripotent cell population that occurs earlier.

【0275】 (EPL細胞胚様体の環境は、内臓内胚葉の形成に非許容的である) 4.5d.p.c.までに、胞胚腔の腔に曝された多能性細胞は、分化して原
始内胚葉を形成した。原始内胚葉は、2つの異なる内胚葉細胞集団である、内臓
内胚葉(これは、原外胚葉と接触した状態にある)および体壁内胚葉(これは、
多能性細胞から移動して栄養外胚葉に隣接する内胚葉の層を形成する)を生じる
。他のものは、胚様体発生の比較的後期(9〜12日目)での胚外性内胚葉形成
を分析したが、内臓内胚葉細胞および体壁内胚葉細胞の両方を含む、内胚葉の外
層の形成は、発生4日目または5日目までに胚様体において観察され得る。この
タイミングは、原始外胚葉の形成および内腔の生成(すなわち、胚において内胚
葉の特定化を生じる事象)と一致する。従って、この段階での内胚葉形成の分析
は、正常な胚の事象を反映するようである。
(Environment of EPL cell embryoid body is not permissive for visceral endoderm formation) 4.5 d. p. c. By then, pluripotent cells exposed to the blastocoel cavity had differentiated to form primitive endoderm. Primitive endoderm is two distinct endoderm cell populations, visceral endoderm (which is in contact with primitive ectoderm) and body wall endoderm (
Migrate from pluripotent cells to form a layer of endoderm adjacent to the vegetative ectoderm). Others analyzed extraembryonic endoderm formation at a relatively late stage of embryoid body development (days 9-12) but found that endoderm cells contained both visceral endoderm cells and body wall endoderm cells. The formation of the outer layer can be observed in embryoid bodies by day 4 or day 5 of development. This timing is consistent with the formation of primitive ectoderm and the generation of lumen (ie, events that result in endodermal specification in the embryo). Thus, analysis of endoderm formation at this stage appears to reflect normal embryonic events.

【0276】 EPLおよびES胚様体の発生の間の体壁内胚葉および内臓内胚葉の形成を、
それぞれSPARCおよびAFP発現により分析した。SPARC発現は、ES
およびEPL細胞胚様体において同様の動態を示し、最初の4日間にわたって約
2倍増加した(図24A)。ESおよびEPL細胞胚様体のホールマウント(w
holemount)インサイチュハイブリダイゼーションおよび切片化は、S
PARC発現が4日目にESおよびEPL細胞の両方の胚様体の内胚葉細胞の外
層に制限されることを示し(図24B、C)、これは体壁内胚葉の形成を示す。
AFPのレベルは、非常に低いため、これらの段階の間ではノーザンまたはRN
ase保護によって検出されず、そのため胚様体のホールマウントインサイチュ
ハイブリダイゼーションを使用して、AFP発現を検出した。3日目までに、1
%のES細胞胚様体が、それらの表面上にAFP発現の分散したパッチを示した
。このレベルは、4日目までにES細胞胚様体の52.9+/−9.5%まで上
昇した(図24D)。切片化により、AFP発現は、外部細胞に制限され、従っ
てそれが内臓内胚葉を示すことが確認された(図24F)。AFP発現は、胚様
体発生の3日目または4日目にEPL細胞胚様体の表面または内部細胞上で検出
され得なかった(図24E)。
The formation of body wall and visceral endoderm during development of EPL and ES embryoid bodies,
Analyzed by SPARC and AFP expression, respectively. SPARC expression is expressed in ES
And showed similar kinetics in EPL cell embryoid bodies with an approximately 2-fold increase over the first 4 days (FIG. 24A). Whole mount of ES and EPL cell embryoid bodies (w
holemount) in situ hybridization and sectioning is performed by S
It shows that PARC expression is restricted to the outer layer of endoderm cells of both embryoid bodies of both ES and EPL cells at day 4 (FIGS. 24B, C), indicating the formation of body wall endoderm.
The levels of AFP are so low that Northern or RN during these stages.
AFP expression was not detected by ase protection, so whole mount in situ hybridization of embryoid bodies was used to detect AFP expression. By the third day, 1
% Of ES cell embryoid bodies showed dispersed patches of AFP expression on their surface. This level increased to 52.9 +/- 9.5% of ES cell embryoid bodies by day 4 (FIG. 24D). Sectioning confirmed that AFP expression was restricted to external cells, thus indicating visceral endoderm (FIG. 24F). AFP expression could not be detected on the surface or internal cells of EPL cell embryoid bodies on day 3 or 4 of embryoid body development (FIG. 24E).

【0277】 細胞混合実験を実行して、EPL細胞が内臓内胚葉を形成しないことが、これ
らの細胞の発生能力の先天的な制限またはその胚様体環境における変化を反映し
たか否かを決定した。KSF−4 ES細胞株は、その核にβ−ガラクトシダー
ゼタンパク質を標的化するよう改変されたLacZ遺伝子を構成的に発現する。
KSF−4 ES細胞から形成された胚様体の分析により、D3 ES細胞に匹
敵するレベルの内臓内胚葉の形成を実証した(データは示さず)。マウス胚性線
維芽細胞フィーダー細胞の非存在下で継代した後に、KSF−4 ES細胞を、
MEDII中で2日間培養し、KSF−4 EPL細胞(EPL(LZ+))を
形成した。1:1の比のD3 ES細胞およびEPL(LZ+)細胞の同時凝集
により生成された胚様体を、4日目に内臓内胚葉の形成についてAFP発現によ
り評価した。ES細胞胚様体およびEPL(LZ+)細胞胚様体は、それらの先
に記載されたレベル(それぞれ、胚様体の65%および0%)と一致するレベル
で内蔵内胚葉を生じた。混合した細胞集団から形成された胚様体は、ES胚様体
に匹敵するレベル(51%)で内臓内胚葉を生じた。β−ガラクトシダーゼ活性
およびAFP発現についての二重染色により、その内臓内胚葉内にLacZ+細
胞およびLacZ−細胞の両方が存在することが明らかになった(図25)。こ
のことは、EPL胚様体が内臓内胚葉を生じることが不可能なことは、EPL細
胞の先天的な発生制限よりむしろ、その胚様体環境の欠損から生じることを示唆
し、そしてこれは内臓内胚葉形成のための誘導性シグナルの存在を示す。
A cell mixing experiment was performed to determine whether the failure of EPL cells to form visceral endoderm reflected an innate limitation of the developmental potential of these cells or changes in their embryoid body environment. did. The KSF-4 ES cell line constitutively expresses the LacZ gene in its nucleus, modified to target the β-galactosidase protein.
Analysis of embryoid bodies formed from KSF-4 ES cells demonstrated a level of visceral endoderm formation comparable to D3 ES cells (data not shown). After passage in the absence of mouse embryonic fibroblast feeder cells, KSF-4 ES cells were
After culturing in MEDII for 2 days, KSF-4 EPL cells (EPL (LZ +)) were formed. Embryoid bodies generated by coaggregation of D3 ES cells and EPL (LZ +) cells at a 1: 1 ratio were evaluated on day 4 by AFP expression for visceral endoderm formation. ES and EPL (LZ +) cell embryoid bodies produced visceral endoderm at levels consistent with their previously described levels (65% and 0% of embryoid bodies, respectively). Embryoid bodies formed from the mixed cell population gave rise to visceral endoderm at a level (51%) comparable to ES embryoid bodies. Double staining for β-galactosidase activity and AFP expression revealed the presence of both LacZ + and LacZ- cells within its visceral endoderm (FIG. 25). This suggests that the inability of the EPL embryoid to produce visceral endoderm results from a defect in its embryoid body environment, rather than an innate developmental limitation of EPL cells, and 2 shows the presence of an inducible signal for visceral endoderm formation.

【0278】 (内臓内胚葉の非存在下での多能性細胞の分化) EPL細胞からのEBの形成は、内臓内胚葉の非存在下での多能性細胞の分化
のための方法論を提供する。内臓内胚葉は、インビボでの多能性細胞の分化に影
響を与えるシグナルを発現することが公知である。この細胞型の非存在下での分
化は、因子および環境変化を加えることによって多能性細胞の分化を特異的に制
御するための機会を提供する。このことは、多能性細胞の分化が、外部ES細胞
から自発的に分化する内臓内胚葉からのシグナルにより、少なくとも部分的に制
御される、ES細胞のEBにおいては達成され得ない。
Differentiation of Pluripotent Cells in the Absence of Visceral Endoderm Formation of EBs from EPL cells provides a methodology for differentiation of pluripotent cells in the absence of visceral endoderm I do. Visceral endoderm is known to express signals that affect the differentiation of pluripotent cells in vivo. Differentiation in the absence of this cell type offers the opportunity to specifically control the differentiation of pluripotent cells by adding factors and environmental changes. This cannot be achieved in EBs of ES cells, where the differentiation of pluripotent cells is at least partially controlled by signals from visceral endoderm spontaneously differentiating from external ES cells.

【0279】 (促進および増強されたEPL細胞のEBにおける中胚葉の形成) ESおよびEPL細胞のEB内での初期中胚葉の形成を、初期中胚葉のマーカ
ーである、brachyuryおよびgoosecoidの発現を分析すること
によりモニターした。以前の報告と一致して、brachyury発現は、ES
細胞のEBにおいて、発生の0〜3日目ではほとんど検出されないが、4日目に
上方制御された(図26)。Goosecoid発現は、この実験の過程の間で
、ES細胞のEBにおいて検出され得なかった。対照的に、brachyury
およびgoosecoidの発現は、EPL細胞のEB発生の2日目および3日
目に、それぞれ30倍および6倍上方制御され、その後4日目に発現が、9倍(
brachyury)および6.5倍(goosecoid)減少した(図26
)。ES細胞胚様体およびEPL細胞胚様体の両方において、中胚葉マーカーの
発現は、原始外胚葉マーカーであるFgf5およびOct4の発現レベルの減少
の直前に生じる(図23)。ES細胞胚様体におけるBrachyury発現は
、さらに延長した培養後でさえ、3/4日目のEPL細胞体で見出されるレベル
に到達しなかった。
Mesoderm Formation in EBs of EPL Cells Promoted and Enhanced The formation of early mesoderm in EBs of ES and EPL cells was analyzed by analyzing the expression of early mesoderm markers brachyury and goosecoid. Monitored by Consistent with previous reports, brachyury expression was expressed in ES
In cell EBs, little was detected on days 0-3 of development, but was up-regulated on day 4 (FIG. 26). Goosecoid expression could not be detected in the EBs of ES cells during the course of this experiment. In contrast, brachyury
And goosecoid expression were upregulated 30- and 6-fold on days 2 and 3, respectively, of EPL cell EB development, and then on day 4 expression increased 9-fold (
brachyury) and 6.5-fold (goosecoid) (FIG. 26)
). In both ES cell embryoid bodies and EPL cell embryoid bodies, expression of mesoderm markers occurs just prior to a decrease in expression levels of the primitive ectodermal markers Fgf5 and Oct4 (FIG. 23). Brachyury expression in ES cell embryoid bodies did not reach the levels found in 3/4 day EPL cell bodies, even after further extended culture.

【0280】 ホールマウントインサイチュハイブリダイゼーションを使用して、胚様体集団
内でのbrachyury発現の程度を決定した。Brachyury発現を、
3日目で1%のES細胞EBおよび4日目にその細胞体の16%において検出さ
れた(図26B、D)。対照的に、3日目および4日目にそれぞれ、98%およ
び92%のEPL細胞EBが、brachyury発現を示した(図26C、E
)。同様の発現パターンが、goosecoidで観察された(データは示さず
)。ESおよびEPL細胞胚様体内のOct4発現は、brachyury発現
の開始および程度との予期された逆の相関関係を示した。Oct4発現は、3日
目および4日目にコントロールEB全体で比較的均一であったが(図26F、H
)、中胚葉の分化が開始したEPL細胞のEB内では分散していた(図26G、
I)。発生期中胚葉に特異的なマーカーの比較は、EPL細胞胚様体が、ES細
胞胚様体と比較して、より早期の出現およびより広範な中胚様の形成を生じる促
進された分化のプログラム受けていることを示唆した。
[0280] Whole mount in situ hybridization was used to determine the degree of brachyury expression within the embryoid body population. Brachyury expression,
It was detected in 1% of ES cells EB on day 3 and 16% of its cell bodies on day 4 (FIGS. 26B, D). In contrast, 98% and 92% of EPL cell EBs showed brachyury expression on days 3 and 4, respectively (FIG. 26C, E
). A similar expression pattern was observed for goosecoid (data not shown). Oct4 expression in ES and EPL cell embryoid bodies showed an expected inverse correlation with the onset and extent of brachyury expression. Oct4 expression was relatively uniform throughout control EBs on days 3 and 4 (FIGS. 26F, H
), Which were dispersed in the EBs of EPL cells in which mesoderm differentiation started (FIG. 26G,
I). Comparison of markers specific to the developing mesoderm indicates that the EPL cell embryoid body has an enhanced differentiation program resulting in earlier appearance and more extensive mesoderm-like formation compared to the ES cell embryoid body Has suggested that

【0281】 発生期中胚葉の最終分化を、拍動心筋細胞の出現によりモニターした(図27
A)。この最終分化は、発生の8日目にES細胞のEBにおいて最初に検出され
(8%)、そして経時的に増加して12日目にその細胞体の36%に達した。E
PL細胞のEBにおいて、拍動筋は、6日目(ES細胞のEBにおけるその出現
の2日前)までに14%の胚様体において観察され、そして胚様体発生の10日
目および12日目までに60%に安定的に増加した。拍動筋を含むEPL細胞の
EBの割合は、全ての時点でES細胞のEBより高かった。このプロフィールに
一致して、Nkx2.5の発現は、ES細胞のEBに比べて(8日目)、EPL
細胞のEBにおいて、より早期に(6日目までに)誘導された(図27B)。さ
らに、Nkx2.5の発現レベルは、ES細胞およびEPL細胞のEBの両方に
おいて、12日目まで増加し、この期間全体を通しては、ES細胞EBにおける
レベルは、EPL細胞のEBにおいて観察されたレベルより約3倍低かった。E
PL細胞が心筋を形成する増強された能力は、胚様体として分化された場合、お
そらく促進かつ増加された発生期中胚葉の形成に影響する。
Terminal differentiation of the developing mesoderm was monitored by the appearance of beating cardiomyocytes (FIG. 27).
A). This terminal differentiation was first detected in the EBs of ES cells at day 8 of development (8%) and increased over time to reach 36% of the cell body on day 12. E
In the EBs of PL cells, the beating muscle is observed in 14% of the embryoid bodies by day 6 (2 days before its appearance in the EBs of the ES cells) and on days 10 and 12 of embryoid body development By the eye, it stably increased to 60%. The percentage of EBs in EPL cells, including the beating muscle, was higher than EBs in ES cells at all time points. Consistent with this profile, expression of Nkx2.5 was higher in EPL compared to EB in ES cells (day 8).
It was induced earlier (by day 6) in the EBs of the cells (FIG. 27B). In addition, the expression level of Nkx2.5 increased in both ES and EPL cell EBs up to day 12, and throughout this period the levels in ES cell EBs were higher than those observed in EPL cell EBs. About three times lower. E
The enhanced ability of PL cells to form myocardium, when differentiated as embryoid bodies, likely affects promoted and increased development of developing mesoderm.

【0282】 従って、EPL細胞のEBとしての形成および分化は、多能性細胞の中胚葉系
統への分化の効率的なプログラミングの方法論を提供する。中胚葉前駆体は、E
S細胞のEBにおいてより、早期にそしてさらに高いレベルで形成される。
Thus, the formation and differentiation of EPL cells as EBs provides a methodology for efficient programming of differentiation of pluripotent cells into mesodermal lineages. The mesodermal precursor is E
It is formed earlier and at higher levels in the EBs of S cells.

【0283】 (EPL細胞胚様体は、ニューロン形成の能力の減少を示す) EPL細胞の外胚葉由来系統への分化を、個々の胚様体内でのニューロンの存
在により評価し(図28A)、そしてES細胞のEBと比較した。ニューロンは
、10日目より前ではいずれの胚様体集団においても検出されなかった。10日
目に、26%のES細胞のEBは、明らかな神経網を保持した。この神経網は1
2日目までに41%に上昇した。EPL細胞から誘導された胚様体はニューロン
を形成しなかった。
EPL cell embryoid bodies show reduced ability to form neurons Differentiation of EPL cells into ectoderm-derived lineages was assessed by the presence of neurons in individual embryoid bodies (FIG. 28A) And it compared with EB of ES cell. Neurons were not detected in any embryoid body population prior to day 10. On day 10, 26% of the EBs of the ES cells retained a clear neural network. This neural network is 1
By day 2, it had risen to 41%. Embryoid bodies derived from EPL cells did not form neurons.

【0284】 ES細胞およびP19胚性癌腫(EC)細胞は、レチノイン酸(RA)の存在
下で凝集体として分化した場合、ニューロンを形成する。EPL細胞のEBがニ
ューロンを生じないことがニューロン分化の能力の先天的制限から生じるか否か
を試験するために、RAの存在下での凝集後のEPL細胞のニューロンへ分化す
る能力を評価した。個々のRA処理したESおよびEPL細胞の凝集物を、ニュ
ーロンの存在についてスコアし(図28B)、そしてそれぞれ、63%および6
8%の同様のニューロン形成の頻度を示すことが見出された。このことは、EP
L細胞のEB内でのニューロンの非存在が、EPL細胞のニューロンを形成する
能力における先天的制限に影響しないが、ニューロンの特定化の減少を生じた、
変化した胚様体環境に影響することを示した。
ES cells and P19 embryonal carcinoma (EC) cells form neurons when differentiated as aggregates in the presence of retinoic acid (RA). To test whether the failure of EPL cell EBs to give rise to neurons results from an innate limitation of the ability of the neurons to differentiate, the ability of the EPL cells to differentiate into neurons after aggregation in the presence of RA was evaluated. . Aggregates of individual RA-treated ES and EPL cells were scored for the presence of neurons (FIG. 28B), and 63% and 6%, respectively.
It was found to show a similar frequency of neuron formation of 8%. This is the EP
The absence of neurons in the EBs of L cells does not affect the innate limitations in the ability of EPL cells to form neurons, but has resulted in a decrease in neuron specification,
It has been shown to affect the altered embryoid body environment.

【0285】 要するに、EPL細胞EBは、発生期中胚葉および中胚葉誘導体を高い効率で
形成したが、ニューロン形成能力を保持するにもかかわらず、ニューロンを形成
しなかった。EPL細胞のEBにおける分化は、これらの条件下で培養された多
能性細胞から中胚葉胚葉の指向された形成に影響し得る。このことは、EPL細
胞のEBの、外胚葉性系統の特定化において役割を果たすことが実証された内臓
内胚葉の外層を、形成しない事実に起因し得る。
In short, EPL cell EBs formed nascent mesoderm and mesoderm derivatives with high efficiency, but did not form neurons, despite retaining their ability to form neurons. Differentiation of EPL cells in EBs can affect the directed formation of mesoderm germ layers from pluripotent cells cultured under these conditions. This may be due to the fact that the EBs of EPL cells do not form the outer layer of visceral endoderm, which has been demonstrated to play a role in the specification of ectodermal lineages.

【0286】 (サイトカイン/成長因子に応答するEPL細胞の分化) (FGF成長因子ファミリーのメンバーに応答するES細胞およびEPL細胞
の分化) ESおよびEPL細胞を、それぞれDMEM+LIFまたはDMEM+50%
MEDII+LIFに、75細胞/cm2の密度で播種した。細胞を、漸増濃度
(0.1〜100ng/ml)の組換えウシ塩基性線維芽細胞増殖因子(bFG
F:Boehringer Mannheim)の存在下で、5日間培養した。
LIFの存在下でのES細胞へのbFGFの添加は、ES細胞の形態、分化また
は増殖に効果を及ぼさなかった。対照的に、10ng/ml以上の濃度のbFG
Fの添加は、EPL細胞のある特徴的な細胞型(細胞型A;図17A)への分化
を誘導し、この細胞型はアルカリフォスファターゼに対して染色されなかった。
同様の結果は、ヒト組換え酸性FGF(R&D Systems;10ng/m
l)、ヒト組換えkFGF/FGF4(Sigma)を含むFGFファミリーの
他のメンバーで得られた。ヒト組換えFGF5(R&D Systems)は、
500ng/mlまでの濃度ではES細胞またはEPL細胞の分化を誘導しなか
った。
Differentiation of EPL cells in response to cytokines / growth factors Differentiation of ES and EPL cells in response to members of the FGF growth factor family ES and EPL cells were isolated from DMEM + LIF or DMEM + 50%
MEDII + LIF was seeded at a density of 75 cells / cm 2 . Cells were incubated with increasing concentrations (0.1-100 ng / ml) of recombinant bovine basic fibroblast growth factor (bFG).
F: Boehringer Mannheim) for 5 days.
Addition of bFGF to ES cells in the presence of LIF had no effect on ES cell morphology, differentiation or proliferation. In contrast, bFG at concentrations above 10 ng / ml
Addition of F induced the differentiation of EPL cells into a characteristic cell type (cell type A; FIG. 17A), which did not stain for alkaline phosphatase.
Similar results were obtained with human recombinant acidic FGF (R & D Systems; 10 ng / m
1), obtained with other members of the FGF family, including human recombinant kFGF / FGF4 (Sigma). Human recombinant FGF5 (R & D Systems)
Concentrations up to 500 ng / ml did not induce ES or EPL cell differentiation.

【0287】 10ng/ml bFGFで誘導した代表的な分化培養物内の個々のコロニー
を、ES細胞、EPL細胞、分化細胞、または混合EPL/分化細胞として、形
態およびアルカリフォスファターゼ染色に基づいて分類した(図29B)。未分
化のES細胞コロニーの割合は、bFGFの存在に関わらず同様であった。EP
L細胞培養物へのbFGFの添加は、EPL細胞コロニーのレベルの顕著な減少
(58%から21%)を生じ、それに対応して分化を含むコロニーが増加した(
42%から79%)。このことは、bFGFが、培養物中でEPL細胞の分化を
誘導するが、ES細胞の分化を誘導しないことを示す。
Individual colonies in a representative differentiation culture induced with 10 ng / ml bFGF were classified as ES cells, EPL cells, differentiated cells, or mixed EPL / differentiated cells based on morphology and alkaline phosphatase staining. (FIG. 29B). The percentage of undifferentiated ES cell colonies was similar regardless of the presence of bFGF. EP
Addition of bFGF to L cell cultures resulted in a marked reduction in the level of EPL cell colonies (58% to 21%) and a corresponding increase in colonies containing differentiation (
42% to 79%). This indicates that bFGF induces EPL cell differentiation but not ES cell differentiation in culture.

【0288】 (アクチビンAはEPL細胞の分化を誘導するが、ES細胞の分化を誘導しな
い) ES細胞およびEPL細胞を、75細胞/cm2の密度で播種した。細胞を、
漸増濃度の組換えヒトアクチビンA(1〜200ng/ml;Flinders
Medical Centre,S.AのR.Rogers博士より提供)を
添加した、DMEM+LIFまたはDMEM+50%MEDII+LIF中で、
それぞれ5日間培養した。アクチビンAは、試験したいずれの濃度でも、ES細
胞の形態、分化または増殖に効果を及ぼさなかった。培養中のEPL細胞へのア
クチビンAの添加は、それらの分化を誘導した。5日後に、アクチビンA処理し
たウェル中の大部分のコロニーは、線維芽細胞の細胞型の存在により特徴付けら
れる異なるコロニー形態(図29C)を有し、この細胞型はアルカリフォスファ
ターゼ活性について染色されなかった。この細胞型は、bFGFでのEPL細胞
の分化により形成された、細胞型Aと形態学的に異なり、そして細胞型Bと命名
される。
(Activin A induces EPL cell differentiation but does not induce ES cell differentiation) ES cells and EPL cells were seeded at a density of 75 cells / cm 2 . Cells
Increasing concentrations of recombinant human activin A (1-200 ng / ml; Flinders
Medical Center, S.M. A. R. (Provided by Dr. Rogers) in DMEM + LIF or DMEM + 50% MEDII + LIF
Each was cultured for 5 days. Activin A did not affect ES cell morphology, differentiation or proliferation at any of the concentrations tested. Addition of activin A to EPL cells in culture induced their differentiation. After 5 days, most of the colonies in the activin A-treated wells have a different colony morphology characterized by the presence of a fibroblast cell type (FIG. 29C), which is stained for alkaline phosphatase activity. Did not. This cell type is morphologically different from cell type A, formed by the differentiation of EPL cells with bFGF, and is named cell type B.

【0289】 150ng/mlのアクチビンAで誘導した代表的な分化培養物内の個々のコ
ロニーを、ES細胞、EPL細胞、分化細胞、または混合EPL/分化細胞とし
て、形態およびアルカリフォスファターゼ染色に基づいて分類した(図29D)
。未分化のES細胞コロニーの割合は、アクチビンAの存在に関わらず同様であ
った。EPL細胞培養物へのアクチビンAの添加は、EPL細胞コロニーの割合
の顕著な減少(52%から3%)および分化細胞を含むコロニーの割合の増加(
48%から97%)により評価されるように、効率的な細胞分化を生じた。
Individual colonies in a representative differentiation culture induced with 150 ng / ml activin A were identified as ES cells, EPL cells, differentiated cells, or mixed EPL / differentiated cells based on morphology and alkaline phosphatase staining. Classified (FIG. 29D)
. The percentage of undifferentiated ES cell colonies was similar regardless of the presence of activin A. Addition of activin A to EPL cell cultures significantly reduced the percentage of EPL cell colonies (52% to 3%) and increased the percentage of colonies containing differentiated cells (
(48% to 97%), resulting in efficient cell differentiation.

【0290】 (復帰したEPL細胞は、ES細胞の分化能力を回復する) EPL細胞は、MEDIIの非存在下であるがLIFの存在下で培養した場合
、形態、遺伝子発現、サイトカイン応答および胚盤胞注入後にキメラに寄与する
能力により評価されるように、ES細胞に復帰する(実施例2)。ES細胞を、
MEDII中で2日間の培養によりEPL細胞に分化し、その後LIFを含む培
地に継代して、復帰されたEPL細胞を形成する(EPLR)。胚様体を、各E
S、EPLおよびEPLR細胞集団から形成し、それらの分化を比較した。
Reverted EPL cells restore the differentiation potential of ES cells. EPL cells, when cultured in the absence of MEDII but in the presence of LIF, have morphology, gene expression, cytokine response and scutellum Revert to ES cells as assessed by their ability to contribute to the chimera after vesicle injection (Example 2). ES cells,
The cells are differentiated into EPL cells by culturing in MEDII for 2 days, and then passaged to a medium containing LIF to form reverted EPL cells (EPL R ). Embryoid body
The S, EPL and EPL R cell populations were formed and their differentiation was compared.

【0291】 EPLR細胞から誘導された胚様体は、ES細胞のEBと形態学的に同一であ
り、EPL細胞のEBと4日目に容易に区別され得た(図22;データは示さず
)。ESおよびEPL細胞EBおけるBrachyuryの発現は(図30A)
、先に記載のプロフィール(図26)と一致した。EPLR細胞のEBにおける
Brachyuryの発現は、ES細胞のEBについて観察した発現に類似し、
その発現は、発生の4日目に低いレベルで検出され、EPL細胞について記載さ
れたように2日目および3日目で高いレベルで検出されなかった。内臓内胚葉を
生じなかったEPLのEBと比較して、EPLRのEBは、ホールマウントイン
サイチュハイブリダイゼーションで示されたように、ESのEBに匹敵するレベ
ルで内臓内胚葉を生じた(それぞれ、31%および46%)。個々に播種したE
S、EPLおよびEPLRのEBの顕微鏡的分析(図30B、C)により、EP
LのEPLR細胞への復帰が、高いレベルのニューロン形成の回復ならびに拍動
心筋細胞のレベルの減少および後期の出現により付随したことが示された。従っ
て、復帰されたEPL細胞は、インビトロおよびインビボの両方においてES細
胞への同様の分化能力を有する(実施例2)。
Embryoid bodies derived from EPL R cells were morphologically identical to EBs of ES cells and could be easily distinguished from EBs of EPL cells on day 4 (FIG. 22; data shown). Zu). Expression of Brachyury in ES and EPL cell EBs (FIG. 30A)
, Consistent with the profile previously described (FIG. 26). The expression of Brachyury in EBs of EPL R cells is similar to the expression observed for EBs in ES cells,
Its expression was detected at low levels on day 4 of development and not high on days 2 and 3 as described for EPL cells. Compared to EPL EBs that did not produce visceral endoderm, EPL R EBs produced visceral endoderm at levels comparable to ES EBs as shown by whole mount in situ hybridization (respectively, 31% and 46%). E seeded individually
Microscopic analysis of the EBs of S, EPL and EPL R (FIGS. 30B, C) revealed EP
The reversion of L to EPL R cells was shown to be accompanied by a high level of restoration of neuronal formation and a decrease in the level of beating cardiomyocytes and the appearance of late stage. Thus, reverted EPL cells have a similar ability to differentiate into ES cells both in vitro and in vivo (Example 2).

【0292】 (概要) EPL細胞の多能性の性質を確証づけたESおよびEPL分化の比較分析は、
原始外胚葉様としてのEPL細胞の同定を支持し、そしてES細胞およびEPL
細胞を、代替的分化能力および成長因子応答に基づいて発生的に異なる集団とし
て定義した。実施例2と組み合わせて、このことは、ESおよびEPL細胞が、
インビトロおよびインビボの両方において異なる分化能力を有することを示す。
Summary A comparative analysis of ES and EPL differentiation, confirming the pluripotent nature of EPL cells,
Supports the identification of EPL cells as primitive ectoderm-like, and ES cells and EPL
Cells were defined as developmentally different populations based on alternative differentiation capacity and growth factor response. In combination with Example 2, this means that ES and EPL cells
4 shows different differentiation potential both in vitro and in vivo.

【0293】 胚様体内のESおよびEPL細胞分化の産物は、外胚葉性および中胚葉性の胚
葉ならびに誘導体の割合、および胚外体系統内臓内胚葉の形成の両方において異
なる。従って、EPL細胞胚様体の形成は、以下を提供する: −内臓内胚葉の非存在下での多能性細胞の分化および内臓内胚葉により生成され
る誘導性シグナルについての方法論。これは、指向された系統特異的分化を含む
、多能性細胞の分化の制御の前例のない機会を提供する −EPL細胞への分化およびそれに引き続く胚様体の形成、または中胚葉誘導成
長因子/サイトカインでの処置による中胚葉の運命に対する多能性細胞分化の効
率的なプログラミングについての方法論。
The products of ES and EPL cell differentiation within the embryoid body differ in both the proportion of ectodermal and mesodermal germ layers and derivatives, and the formation of extraembryonic lineage visceral endoderm. Thus, the formation of EPL cell embryoid bodies provides: a methodology for the differentiation of pluripotent cells in the absence of visceral endoderm and inducible signals generated by visceral endoderm. This offers an unprecedented opportunity for the control of pluripotent cell differentiation, including directed lineage-specific differentiation-differentiation into EPL cells and subsequent formation of embryoid bodies, or mesodermal-derived growth factors Methodology for efficient programming of pluripotent cell differentiation on mesodermal fate / treatment with cytokines.

【0294】 (実施例7) (外胚葉胚葉および中胚葉胚葉ならびに誘導体の、多能性細胞のインビトロで
の指向性分化による代替形成) MEDIIにおける因子の使用は、接着培養物中のコロニー、または原始外胚
葉に典型的な懸濁物中の凝集体のいずれかとして、多能性EPL細胞の均一な集
団のインビトロでの産生のためのストラテジー開発を可能にした。さらに、EP
L胚様体が指令細胞型内臓内胚葉(instructive cell typ
e visceral endoderm)を形成し得ないこと、およびEPL
細胞がES細胞を分化させない誘導性シグナルに対して応答することは、多能性
細胞の分化を直接的に制御するための機会を提供する。
Example 7 Alternative formation of ectoderm and mesoderm germ layers and derivatives by directed differentiation of pluripotent cells in vitro The use of the factor in MEDII is based on As any of the aggregates in suspension typical of primitive ectoderm, it has enabled the development of a strategy for the in vitro production of a homogeneous population of pluripotent EPL cells. Furthermore, EP
The L embryoid body is an instructional cell type visceral endoderm (instructive cell type)
inability to form an E. pediatric endoderm) and EPL
The response of cells to inducible signals that do not differentiate ES cells provides an opportunity to directly control the differentiation of pluripotent cells.

【0295】 この実施例において、本発明者らは、多能性EPL細胞の分化をインビトロで
制御して、特定の胚性胚葉(特に、外胚葉および中胚葉)に典型的な細胞型を生
成し得ることを実証する。これらの胚葉細胞は分化した誘導体の生成のために使
用され、商業的な使用、医療的な使用および農業的な使用について可能性を有し
得る。特に、効率的かつプログラムされた代替の胚葉の形成のために、環境的な
刺激の操作(例えば、細胞外マトリクスの変更および/または外因性の可溶性因
子の添加)が使用され得る。この環境のさらなる操作は、胚葉に由来する個々の
細胞系列の指向性形成を可能にし、これは、特定の細胞型および分化中間物の産
生を可能にする。このストラテジーの例を以下に概説する。
In this example, we control the differentiation of pluripotent EPL cells in vitro to generate cell types typical for certain embryonic germ layers, especially ectoderm and mesoderm Demonstrate what you can do. These germ cells are used for the production of differentiated derivatives and may have potential for commercial, medical and agricultural uses. In particular, manipulation of environmental stimuli (eg, altering the extracellular matrix and / or adding exogenous soluble factors) can be used for efficient and programmed alternative germ layer formation. Further manipulation of this environment allows for the directional formation of individual cell lines derived from the germ layer, which allows for the production of specific cell types and differentiation intermediates. An example of this strategy is outlined below.

【0296】 (材料および方法) (細胞培養条件) 全ての細胞培養技術および組織培養技術を、特に明記しない限り、実施例1お
よび6に記載した。
Materials and Methods Cell Culture Conditions All cell and tissue culture techniques were described in Examples 1 and 6, unless otherwise specified.

【0297】 (系列特異的な分化:神経外胚葉の形成) 神経外胚葉の産生のために、EBM(実施例1)を4日目に回収し、そして細
菌ペトリ皿にて、20ng/mlのFGF4(Sigma)を含むかまたは含ま
ない、50%MEDIIを含むDMEM中に再懸濁し、そしてさらに3日間維持
した。
Lineage-Specific Differentiation: Formation of Neuroectoderm For neuroectoderm production, EBM (Example 1) was harvested on day 4 and in a bacterial Petri dish at 20 ng / ml. Resuspended in DMEM with 50% MEDII with or without FGF4 (Sigma) and maintained for another 3 days.

【0298】 続いて、インサイチュハイブリダイゼーションによる遺伝子発現の分析のため
に使用される細胞凝集体を、4% PFAで固定する前に、予めゼラチンで被覆
した組織培養プレート上に16時間播種した(8日目)。コントロールの凝集体
は、MEDII非存在下のDMEM中でES細胞から形成されたES細胞EBで
あった。インサイチュハイブリダイゼーションによる遺伝子発現の分析のために
使用される8日目の時点での細胞凝集体を、10% FCSを含む50:50の
DEME:F12(F12,Gibco BRL)にて、ゼラチン化した組織培
養プラスチック上に播種した。16時間後、この培地をITSS(Boehri
nger Mannheim)、1mM L−グルタミンおよび10〜20ng
/mlの組換えヒトFGF4を補充した50:50のDEME:F12に変更し
た。凝集体を、4% PFAで固定する前にこの培地中に1〜4日間維持した。
Subsequently, cell aggregates used for analysis of gene expression by in situ hybridization were seeded on tissue culture plates previously coated with gelatin for 16 hours before fixing with 4% PFA (8 Day). Control aggregates were ES cell EBs formed from ES cells in DMEM without MEDII. Cell aggregates at day 8 used for analysis of gene expression by in situ hybridization were gelatinized in 50:50 DEME: F12 with 10% FCS (F12, Gibco BRL). Seeded on tissue culture plastic. After 16 hours, the medium was replaced with ITSS (Boehri
nger Mannheim), 1 mM L-glutamine and 10-20 ng
Changed to 50:50 DEME: F12 supplemented with / ml recombinant human FGF4. Aggregates were maintained in this medium for 1-4 days before fixation with 4% PFA.

【0299】 ES細胞から形成された神経外胚葉のニューロンに分化する能力を評価するた
めの機能的分化アッセイのために、7日目の凝集体を2mlの組織培養ウェルに
個々に播種し、そして上記のように維持した。ニューロンの形成を、8日目、1
0日目、および12日目に評価した。
Day 7 aggregates were individually seeded into 2 ml tissue culture wells for a functional differentiation assay to assess the ability of ES cells formed to differentiate into neuroectodermal neurons, and Maintained as above. Neuron formation on day 8, 1
Evaluations were made on day 0 and day 12.

【0300】 (系列特異的な分化:中胚葉の形成) 中胚葉系列の細胞の形成を、いくつかの類似のアプローチを使用して達成した
Lineage-Specific Differentiation: Mesoderm Formation The formation of cells of the mesoderm lineage was achieved using several similar approaches.

【0301】 接着培養物において生成されたEPL細胞から:中胚葉は、実施例1に記載さ
れるようなMEDII存在下での接着培養により形成されたEPL細胞から形成
された。実施例6に記載されるように、これらの細胞を単一細胞懸濁物になるま
でトリプシン処理し、そして細菌プレート中に1×105細胞/mlの密度で播
種して、EPL細胞EBを形成させた。
From EPL cells produced in adherent cultures: Mesoderm was formed from EPL cells formed by adherent culture in the presence of MEDII as described in Example 1. As described in Example 6, these cells were trypsinized to a single cell suspension and seeded in bacterial plates at a density of 1 × 10 5 cells / ml to obtain EPL cell EBs. Formed.

【0302】 懸濁物において形成されたEPL細胞から(EMB):懸濁培養物において細
胞凝集体(EBM)として形成されたEPL細胞を、単一細胞懸濁物になるまで
トリプシン処理し、そして細菌ディッシュ中のDMEMまたは10ng/mlの
FGF4を含むDMEM中で再凝集化させることにより中胚葉に分化させた。細
胞を1×105細胞/mlの密度で播種した。
From EPL cells formed in suspension (EMB): EPL cells formed as cell aggregates (EBM) in suspension culture are trypsinized to a single cell suspension, and Differentiation to mesoderm was achieved by reaggregation in DMEM in bacterial dishes or DMEM containing 10 ng / ml FGF4. Cells were seeded at a density of 1 × 10 5 cells / ml.

【0303】 (ES細胞およびEPL細胞からのマクロファージの形成) 0日目のES細胞およびEPL細胞をトリプシン処理し、そして細菌グレード
のペトリ皿中のDMEMに1×105細胞/mlの密度で播種し、凝集体形成を
可能にした。2日目に、各プレートからの約100の凝集体を収集し、そして4
00U/mlのIL−3(T.Gonda博士,IMVS,Adelaideか
ら提供)および10ng/mlの組換えヒトM−CSF(R&D System
s)を補充した1.25mlのMC培地(Iscoves改変ダルベッコ培地(
IMDM)、15% FCS、50mg/mlアスコルビン酸、および4.5×
10-4Mモノチオグリセロール(MTG)中の0.9%メチルセルロース))に
播種した。14日目、および18日目に、各細胞型からの50のコロニーを、5
以上のマクロファージ(陽性)または5未満のマクロファージ(陰性)を含むと
してスコア付けした。
[0303] (formation of macrophages from ES cells and EPL cells) day 0 ES cells and EPL cells were trypsinized and seeded at a density of 1 × 10 5 cells / ml in DMEM in a Petri dish of bacterial grade And allowed for the formation of aggregates. On day 2, about 100 aggregates from each plate were collected and 4
00 U / ml IL-3 (provided by Dr. T. Gonda, IMVS, Adelaide) and 10 ng / ml recombinant human M-CSF (R & D System).
s) supplemented with 1.25 ml of MC medium (Iscoves modified Dulbecco medium (
IMDM), 15% FCS, 50 mg / ml ascorbic acid, and 4.5 ×
10-4 M monothioglycerol (0.9% methylcellulose in MTG)). On days 14 and 18, 50 colonies from each cell type were
The macrophages were scored as containing the above macrophages (positive) or less than 5 macrophages (negative).

【0304】 MC培養物中で形成された細胞を、遠心分離によって収集し、サイトスピン(
cytospin)し、そして風乾した。マクロファージを、メイ−グリュンヴ
ァルト−ギームザ染料で染色した場合に形態学的によって、そして、マクロファ
ージ特異的抗体F4/80で陽性染色することによって同定した(Austyn
およびGordon,1981)。
[0304] Cells formed in MC cultures were collected by centrifugation and cytospin (
cytospin) and air dried. Macrophages were identified by morphology when stained with May-Grunwald-Giemsa dye and by positive staining with the macrophage-specific antibody F4 / 80 (Austyn).
And Gordon, 1981).

【0305】 (遺伝子発現分析) インサイチュハイブリダイゼーション、ノーザンブロットおよびRNaseプ
ロテクションによる遺伝子発現分析を、実施例1および6に記載されるようにし
て行った。さらなるプローブは以下であった:ホールマウントインサイチュハイ
ブリダイゼーションのためのSox1リボプローブを、BamHIで線状化しそ
してT3 RNAポリメラーゼで転写するか(アンチセンス)、またはHind
IIIで線状化しそしてT7 RNAポリメラーゼで転写した(センス)プラス
ミド#1022(Robin Lovell−Badge博士,NIMR,Lo
ndonから入手した)から生成した。RNaseプロテクションのためのアン
チセンスSox1プローブを、pBluescript II KS+にサブク
ローン化したプラスミド#1022中のSox1 cDNAからの約450bp
のXho1/EcoR1フラグメントを含むプラスミドから生成した。得られた
プラスミドをKpn1で線状化し、そしてT7 RNAポリメラーゼで転写した
。インサイチュハイブリダイゼーションにおける使用のためのSox2プローブ
を、AccIで線状化しそしてT3 RNAポリメラーゼで転写するか(アンチ
センス)、またはNotIで線状化しそしてT7 RNAポリメラーゼで転写し
た(センス)プラスミド#1015(Robin Lovell−Badge博
士,NIMR,Londonから入手した)から生成した。インサイチュハイブ
リダイゼーションにおける使用のためのアンチセンスGbx2リボプローブを、
AluIで線状化しそしてT3 RNAポリメラーゼで転写したpGbx2c7
.1(Chapmanら,1997)から生成した。
Gene Expression Analysis Gene expression analysis by in situ hybridization, Northern blot and RNase protection was performed as described in Examples 1 and 6. Additional probes were: Sox1 riboprobes for whole mount in situ hybridization were linearized with BamHI and transcribed with T3 RNA polymerase (antisense), or Hind.
Plasmid # 1022 (Sense, Robin Lovell-Badge, NIMR, Lo) linearized with III and transcribed with T7 RNA polymerase.
(obtained from Ndon). An antisense Sox1 probe for RNase protection was prepared using the approximately 450 bp from Sox1 cDNA in plasmid # 1022 subcloned into pBluescript II KS +.
Xho1 / EcoR1 fragment. The resulting plasmid was linearized with Kpn1 and transcribed with T7 RNA polymerase. The Sox2 probe for use in in situ hybridization was plasmid # 1015 linearized with AccI and transcribed with T3 RNA polymerase (antisense), or linearized with NotI and transcribed with T7 RNA polymerase (sense). (Obtained from Dr. Robin Lovell-Badge, NIMR, London). An antisense Gbx2 riboprobe for use in in situ hybridization,
PGbx2c7 linearized with AluI and transcribed with T3 RNA polymerase
. 1 (Chapman et al., 1997).

【0306】 (免疫組織学的分析) 播種した細胞凝集体を、PBS中4%パラホルムアルデヒドで固定し、そして
適切なブロッキング緩衝液中で30分間ブロッキングし、続いて、一次抗体と共
にブロッキング緩衝液中で4℃にてインキュベートした。次いで、凝集体をブロ
ッキング緩衝液中で種特異的な二次抗体で1時間リンスした。FITC結合体化
二次抗体のために、没食子酸プロピル5mg/mlを添加した。スライドをNi
kon TE300顕微鏡上で蛍光を使用して試験した。
Immunohistological analysis Seeded cell aggregates are fixed with 4% paraformaldehyde in PBS and blocked in an appropriate blocking buffer for 30 minutes, followed by primary antibody in blocking buffer. At 4 ° C. The aggregates were then rinsed for 1 hour with a species-specific secondary antibody in blocking buffer. For FITC-conjugated secondary antibody, 5 mg / ml propyl gallate was added. Slide Ni
Tested using fluorescence on a kon TE300 microscope.

【0307】 ネスチン:ブロッキング緩衝液:PBS中1%ヤギ血清、1mg/ml BS
A、Triton X 100。一次抗体:Developmental St
udies Hybridoma Bank、参照ラット401、1:100の
希釈で使用した。二次抗体:FITC結合体化ヤギ抗マウスIgM(μ特異性(
μ−specific):Sigma)、1:100の濃度で使用した。
Nestin: Blocking buffer: 1% goat serum in PBS, 1 mg / ml BS
A, Triton X100. Primary antibody: Developmental St
udies Hybridoma Bank, reference rat 401, used at a dilution of 1: 100. Secondary antibody: FITC-conjugated goat anti-mouse IgM (μ specificity (
μ-specific): Sigma), used at a concentration of 1: 100.

【0308】 N−Cam:ブロッキング緩衝液:PBS中1% FCS、1mg/ml B
SA、1% Triton X 100。一次抗体:Santa Cruz B
iotech,SC−1507、1:20の濃度で使用した。二次抗体:FIT
C結合体化ウサギ抗ヤギIgG(Sigma)、1:700の希釈で使用した。
N-Cam: blocking buffer: 1% FCS in PBS, 1 mg / ml B
SA, 1% Triton X100. Primary antibody: Santa Cruz B
iotech, SC-1507, used at a concentration of 1:20. Secondary antibody: FIT
C-conjugated rabbit anti-goat IgG (Sigma) was used at a dilution of 1: 700.

【0309】 NF200:NF200を、Robertson(1987)によって記載さ
れるような間接的な免疫蛍光により検出した。一次抗体:抗神経フィラメント2
00(Sigma Immunochemicals N−4142)、1:2
00の希釈で使用した。二次抗体:FITC結合体化抗ウサギIgG(Sile
nus)、1:60の希釈で使用した。
NF200: NF200 was detected by indirect immunofluorescence as described by Robertson (1987). Primary antibody: anti-neural filament 2
00 (Sigma Immunochemicals N-4142), 1: 2
Used at a dilution of 00. Secondary antibody: FITC-conjugated anti-rabbit IgG (Sile
nu.), used at a dilution of 1:60.

【0310】 (結果) (インビトロでの多能性細胞の分化による、外胚葉、神経外胚葉および神経系
列のプログラムされた形成) 懸濁培養において、50% MEDIIを含むDMEM中で4日間ES細胞を
凝集させることにより形成させた、EBM(実施例1)を、50% MEDII
を含むDMEMまたは50% MEDIIおよび20ng/ml FGF4を含
むDMEMにて、さらに3日間懸濁物中に維持した。これらの条件下で、約10
0%のEBMが、偽層状化の外観の独特の層状の構造を有する細胞凝集体に発達
した(図31A)。これらの層は、50% MEDIIのみで培養された凝集体
において観察されたが、FGF4の存在下で増強された。しかし、これらの層は
、EPL細胞EBにおいては全く見出されず、塊(body)内において細胞の
サブセットを含むES細胞EBにおいて散発的にのみ観察された。
Results (Programmed formation of ectoderm, neuroectoderm and neural lineage by differentiation of pluripotent cells in vitro) ES cells in suspension culture for 4 days in DMEM containing 50% MEDII EBM (Example 1) formed by agglomerating 50% MEDII
Or in DMEM with 50% MEDII and 20 ng / ml FGF4 for an additional 3 days in suspension. Under these conditions, about 10
0% of the EBM developed into a cell aggregate with a unique laminar structure with the appearance of pseudo-stratification (FIG. 31A). These layers were observed in aggregates cultured with 50% MEDII only, but were enhanced in the presence of FGF4. However, these layers were not found at all in EPL cell EBs, but were only sporadically observed in ES cell EBs containing a subset of cells within the body.

【0311】 これらの層における細胞の同定は、転写物の発現および胚性細胞型のための診
断的な細胞表面マーカーの分析によって試験した。インサイチュハイブリダイゼ
ーションによる遺伝子発現の分析のために、凝集体を懸濁培養の7日後に、50
% MEDIIを含みおよびFGF4を含むかもしくは含まないDMEM中のゼ
ラチン処理した組織培養プラスチック上に16時間播種した(図31B)。細胞
層においては多能性細胞のマーカーであるOct4の発現は検出され得ず、この
ことは、これらの細胞は多能性でなかったことを示す。Brachyuryの発
現はインサイチュハイブリダイゼーションによって検出されなかった。このこと
は、これらの構造が、発生期中胚葉を含まなかったことを実証する。さらに、中
胚葉の形態の細胞型は、凝集体内において認識され得ない。
The identity of cells in these layers was tested by transcript expression and analysis of diagnostic cell surface markers for embryonic cell types. For analysis of gene expression by in situ hybridization, aggregates were incubated 50 days after suspension culture.
% MEDII and seeded on gelatin-treated tissue culture plastic in DMEM with or without FGF4 for 16 hours (FIG. 31B). No expression of Oct4, a marker for pluripotent cells, could be detected in the cell layer, indicating that these cells were not pluripotent. Brachyury expression was not detected by in situ hybridization. This demonstrates that these structures did not include developing mesoderm. Furthermore, cell types in the form of mesoderm cannot be recognized in aggregates.

【0312】 Sox1は初め、インビボにおいて神経外胚葉/神経板および未分化の神経細
胞により発現される。中胚葉起源または内胚葉起源の細胞型においては発現され
ない。Gbx2は原始線条において発現され、次いで、神経管閉鎖(neura
l tube closure)より前に神経外胚葉において発現され、続いて
、中脳/後脳境界で発現される。Sox2は、神経管閉鎖の後に神経外胚葉にお
いて発現され、そして神経細胞の最終的分化まで持続する。インサイチュハイブ
リダイゼーションにより、層内の細胞により広範にSox1が広範囲で発現され
、そしてGbx2はこれらの細胞のサブセットにより発現されることが実証され
た。このことは、これらの培養条件によって産生された細胞型が、神経外胚葉、
特に、神経管閉鎖のときあたりでの初期神経板に相当することを示唆した。
Sox1 is initially expressed in vivo by neuroectoderm / neural plate and undifferentiated neurons. It is not expressed in cell types of mesodermal or endodermal origin. Gbx2 is expressed in the primordial striatum and then in neural tube closure (neura)
It is expressed in the neuroectoderm prior to (l tube closure) and subsequently at the midbrain / hindbrain boundary. Sox2 is expressed in the neuroectoderm following neural tube closure and persists until the terminal differentiation of neural cells. In situ hybridization demonstrated that Sox1 was expressed extensively by cells in the layer and Gbx2 was expressed by a subset of these cells. This means that the cell types produced by these culture conditions are neuroectodermal,
In particular, it suggested that it corresponds to the initial neural plate around the time of neural tube closure.

【0313】 これらの凝集体における神経遺伝子の発現の分析は、8、9および10日目で
のインサイチュハイブリダイゼーション(Sox1、Sox2およびGbx2;
図32A)および免疫組織化学(ネスチンおよびN−CAM;図32B)により
、神経特異的なマーカーの分析によって洗練された。Sox1の発現は、発生の
8日目で、90%より多くの凝集体において検出されたが、発現は各凝集体の一
部の細胞においてのみ観察された。Sox1発現は、発生の9日目および10日
目に増大し、各凝集体の約100%の細胞がSox1を発現していた。同様に、
10日目には、ほとんどの細胞がSox2もまた発現していた。Gbx2発現は
、発生の8日目に一部の細胞において観察され、そして9日目および10日目に
は下方制御された。この発現パターンは、細胞層を神経外胚葉起源であると同定
したことと一致した。
Analysis of the expression of neuronal genes in these aggregates revealed in situ hybridization (Sox1, Sox2 and Gbx2;
32A) and immunohistochemistry (Nestin and N-CAM; FIG. 32B) refined by analysis of nerve-specific markers. At day 8 of development, Sox1 expression was detected in more than 90% of the aggregates, but expression was observed only in some cells of each aggregate. Sox1 expression increased at days 9 and 10 of development, with approximately 100% of cells in each aggregate expressing Sox1. Similarly,
At day 10, most cells also expressed Sox2. Gbx2 expression was observed in some cells at day 8 of development and was down-regulated at days 9 and 10. This expression pattern was consistent with the identification of the cell layer as having neuroectodermal origin.

【0314】 これらの細胞の神経外胚葉としての同定は、神経タンパク質の発現によって支
持された(図32B、データは示さず)。未分化の神経幹細胞によって発現され
る中間径フィラメントタンパク質であるネスチンは、Sox1と同様に、8日目
、9日目および10日目の細胞層において発現された。N−Camは、全ての神
経系列(未分化の細胞および分化した細胞の両方を含む)により発現されるマー
カーである。N−Cam染色は、8日目、9日目および10日目の凝集体の至る
所で検出され、N−Camを発現している細胞の数はほぼ100%にまで増加し
た。N−Camは、細胞層および層を取り囲む分化した細胞の両方において発現
されており、このことは、分化した細胞のほとんどが神経起源であったことを示
す。
The identification of these cells as neuroectoderm was supported by the expression of neuronal proteins (FIG. 32B, data not shown). Nestin, an intermediate filament protein expressed by undifferentiated neural stem cells, was expressed in the cell layer on days 8, 9, and 10, similar to Sox1. N-Cam is a marker expressed by all neural lineages, including both undifferentiated and differentiated cells. N-Cam staining was detected throughout the aggregates on days 8, 9, and 10, and the number of cells expressing N-Cam increased to almost 100%. N-Cam is expressed in both the cell layer and the differentiated cells surrounding the layer, indicating that most of the differentiated cells were of neural origin.

【0315】 遺伝子発現のノーザンブロット分析およびRNaseプロテクション分析は、
EBMが、MEDIIの存在下で神経外胚葉を形成するようにプログラムされた
という結論を支持した。Oct4およびFgf5発現(図33A)は、EBM凝
集体において4日目と5日目との間に著しくダウンレギュレートされ、このこと
は、多能性細胞の損失を示した。しかし、低いが一貫したレベルのOct4転写
が、5日後のEBM凝集体において検出された。インサイチュハイブリダイゼー
ション(図31B)は、低いOct4転写が、凝集体中の残余の多能性細胞から
発現されず、そしてこのことが、これらの凝集体における初期神経外胚葉の特性
であり得ることを実証した。この残余の発現は、低レベルの神経外胚葉を形成す
るES細胞EBにおいて検出され得なかった。brachyuryの発現は、O
ct4発現の欠失と一致して、ES細胞EBにおいて4日目から観察されたが、
EBMにおいては検出され得なかった(図8)。最後に、Gbx2発現およびS
ox1発現(図33B)は、6、7、および8日目のEBMから形成された凝集
体におけるRNaseプロテクションにより検出された。Gbx2の発現は8日
目に低下したが、Sox1発現は10日まで増加し続けた。
[0315] Northern blot analysis and RNase protection analysis of gene expression
Supporting the conclusion that EBM was programmed to form neuroectoderm in the presence of MEDII. Oct4 and Fgf5 expression (FIG. 33A) was significantly down-regulated in EBM aggregates between days 4 and 5, indicating loss of pluripotent cells. However, low but consistent levels of Oct4 transcription were detected in EBM aggregates after 5 days. In situ hybridization (FIG. 31B) showed that low Oct4 transcripts were not expressed from residual pluripotent cells in aggregates, and this may be a characteristic of early neuroectoderm in these aggregates. Proven. This residual expression could not be detected in ES cells EB forming low levels of neuroectoderm. The expression of brachyury is O
Consistent with the deletion of ct4 expression, it was observed from day 4 in ES cell EBs,
It could not be detected in EBM (FIG. 8). Finally, Gbx2 expression and S
ox1 expression (FIG. 33B) was detected by RNase protection in aggregates formed from EBM on days 6, 7, and 8. Gbx2 expression declined on day 8, while Sox1 expression continued to increase by day 10.

【0316】 これらの結果は、多能性細胞を、MEDII内の因子によって、外胚葉のおよ
び神経外胚葉の発生運命について特異的にプログラムし得ることを実証する。こ
の外胚葉細胞は、中胚葉細胞型の非存在下で形成され、そしてインビボで神経外
胚葉に相当する遺伝子発現の時間的パターンを示す。このパターンは、神経板に
相当する初期神経外胚葉細胞型から、神経管の閉鎖後に現れる後期神経外胚葉細
胞型への進行を伴う。胚において、これらの細胞は、全ての神経系統についての
前駆体である。
These results demonstrate that pluripotent cells can be specifically programmed for ectodermal and neuroectodermal developmental fate by factors within MEDII. The ectoderm cells are formed in the absence of mesoderm cell types and show a temporal pattern of gene expression that corresponds to neuroectoderm in vivo. This pattern involves progression from an early neuroectodermal cell type, which corresponds to the neural plate, to a late neuroectodermal cell type, which appears after neural tube closure. In the embryo, these cells are precursors for all neural lineages.

【0317】 (インビトロで指向された多能性細胞分化により誘導された神経外胚葉は、神
経細胞型へさらに分化され得る) MEDII、またはES細胞EBの存在下でEBMから発生した個々の凝集体
を接種し、そしてニューロン(これは軸索の突起の存在によって形態学的に同定
された(そしてNF200の発現によって確認された;データを示さず))およ
び拍動心臓細胞(beating cardiocyte)の存在について、8
、10および12日目に評価した。拍動心臓細胞(図34A)は、8日目に50
%を超えるES細胞EBにおいて検出され得、そしてこれらは、発生の10〜1
2日間にわたり存続した。対照的に、MEDIIにおいて維持された大部分のE
BM由来の凝集体(99.6%)は、拍動心臓細胞を含まなかった。これらの凝
集体における拍動心臓細胞(中胚葉由来の組織)の欠失は、発生の初期段階での
brachyury発現の欠失と一致し(実施例1、図7、8)、そしてこのこ
とは中胚葉系統が、これらの凝集体において形成されないことを示す。ニューロ
ンは、発生の8日目のいずれの凝集体集団おいても検出されなかった(図34B
)が、10日目の60%を超えるEBM由来の凝集体においては明らかであった
。12日目までに、90%を超過するこれらの凝集体が、ニューロンを含んでい
た。比較すると、ニューロンの形成は、ES細胞EBの10%(10日目)およ
び25%(12日目)において観察された。これらのデータは、神経外胚葉が、
MEDIIの存在下で培養されたEBMによって、高レベルかつ中胚葉細胞の非
存在下で形成されるという以前の結論を支持し、そしてこの神経外胚葉が、最終
的に分化した神経細胞型を生じ得ることを実証する。従って、MEDII中でE
BMから発生した凝集体は、未分化の神経細胞において富化される。
(Neuroectoderm induced by in vitro directed pluripotent cell differentiation can be further differentiated into neuronal cell types) MEDII, or individual aggregates generated from EBM in the presence of ES cell EBs And neurons, which were morphologically identified by the presence of axonal processes (and confirmed by expression of NF200; data not shown) and the presence of beating cardiocytes About 8
, Were evaluated on days 10 and 12. The beating heart cells (FIG. 34A) had 50
% Of ES cell EBs, and these
Survived for two days. In contrast, the majority of E retained in MEDII
BM-derived aggregates (99.6%) did not contain beating heart cells. The loss of beating heart cells (mesoderm-derived tissue) in these aggregates is consistent with the loss of brachyury expression at early stages of development (Example 1, FIGS. 7, 8), and Shows that no mesoderm line is formed in these aggregates. Neurons were not detected in any aggregate population on day 8 of development (FIG. 34B).
) Was evident in more than 60% of EBM-derived aggregates on day 10. By day 12, over 90% of these aggregates contained neurons. By comparison, neuron formation was observed in 10% (day 10) and 25% (day 12) of ES cell EBs. These data show that neuroectoderm,
Supports the previous conclusion that EBM cultured in the presence of MEDII forms at high levels and in the absence of mesoderm cells, and this neuroectoderm gives rise to terminally differentiated neuronal cell types Prove that you get. Therefore, E in MEDII
Aggregates generated from BM are enriched in undifferentiated neurons.

【0318】 インビボでの神経外胚葉の形成は、最終的な外胚葉の形成を通じて進行する。
インビボでの最終的な外胚葉についてのマーカーは存在しないが、遺伝子発現分
析は、低レベルのOct4を発現し、そして神経外胚葉マーカーを発現できない
神経外胚葉を形成するようにプログラムされたEBM中の細胞の集団を同定した
。これらの細胞は、原始外胚葉(高Oct4発現)と神経外胚葉(高Sox1、
Gbx2)との間で過渡的に存在し、そしてこのことは、神経外胚葉形成が、最
終的な外胚葉を示し得る中間体集団を介して進行することを示唆する。
The formation of neuroectoderm in vivo proceeds through the formation of terminal ectoderm.
Although there are no markers for the final ectoderm in vivo, gene expression analysis indicates that EBMs that express low levels of Oct4 and are programmed to form neuroectoderms that cannot express neuroectoderm markers Cell populations were identified. These cells contain primitive ectoderm (high Oct4 expression) and neuroectoderm (high Sox1,
Gbx2), and suggests that neuroectoderm formation proceeds through a population of intermediates that may represent the final ectoderm.

【0319】 本明細書中で記載される神経外胚葉の形成は、化学的インデューサー(例えば
、レチノイン酸)の添加、または遺伝子操作に依存することなく、神経形成を促
進する。代わりに、それは、馴化培地MEDII中に見出された生物学的誘導因
子に依存する。この様式において形成された神経の前駆体は、胚形成の間に神経
細胞の形成に類似した様式において多能性細胞から分化されると考えられ、従っ
てこれは、商業上、医療上、および農業上の適用に有用である分化した神経細胞
の産生に理想的である。さらに、レチノイン酸のような化学的インデューサーに
よる制限された神経系統の形成とは対照的に、これらの方法論を用いて産生され
た神経細胞型の同一性は、制限されないようである。
The formation of the neuroectoderm described herein promotes neurogenesis without relying on the addition of chemical inducers (eg, retinoic acid) or genetic engineering. Instead, it relies on biological inducers found in the conditioned medium MEDII. The neural precursors formed in this manner are thought to be differentiated from pluripotent cells in a manner similar to the formation of neural cells during embryogenesis, and thus are considered commercially, medically and agriculturally. Ideal for producing differentiated neurons useful in the above applications. Furthermore, in contrast to the formation of a restricted nervous system by chemical inducers such as retinoic acid, the identity of neuronal cell types produced using these methodologies does not appear to be limited.

【0320】 (多能性細胞分化の神経外胚葉プログラミングは、MEDIIの高分子量成分
を必要とするが、MEDIIの低分子量成分を必要としない) 胚形成の間に、神経外胚葉は、基底膜/細胞外マトリックスとの会合を維持す
る前原始外胚葉細胞(anterior primitive ectoder
m cell)から形成される。MEDIIの高分子量成分内での生物活性EC
Mタンパク質の同定は、多能性細胞由来の指向された神経外胚葉形成におけるこ
の活性の役割についての研究を促進した。これを、神経細胞型が通常形成されな
いEPL EB中でニューロンの形成を誘導するこの成分の能力によって試験し
た(実施例6)。
Neural ectoderm programming of pluripotent cell differentiation requires the high molecular weight component of MEDII but not the low molecular weight component of MEDII. During embryogenesis, the neuroectodermal / Anterior primitive ectoderm cells that maintain association with the extracellular matrix
m cell). Bioactive EC in high molecular weight components of MEDII
The identification of the M protein has prompted studies of the role of this activity in the formation of directed neuroectoderm from pluripotent cells. This was tested by the ability of this component to induce neuron formation in EPL EBs, where neuronal cell types are not normally formed (Example 6).

【0321】 EPL細胞を、MEDIIの存在下でかつLIFの非存在下において、2日間
ES細胞を培養することによって形成した。EPL細胞EBを、DMEMまたは
DMEM+Rにおいて形成した(実施例4)。発生の4日目に、組織胚様体を、
ゼラチンで処理された2mlの組織培養ウェルに個別に接種した。拍動心臓細胞
およびニューロンを、発生の7、8、9、および10日目に評価した(図35)
EPL cells were formed by culturing ES cells for 2 days in the presence of MEDII and in the absence of LIF. EPL cells EB were formed in DMEM or DMEM + R (Example 4). On the fourth day of development, the tissue embryoid body
2 ml tissue culture wells treated with gelatin were individually inoculated. Beating heart cells and neurons were evaluated at days 7, 8, 9, and 10 of development (FIG. 35).
.

【0322】 EPL細胞EBは、拍動筋(beating muscle)を高分子量成分
の非存在下において高い効率で形成し、そしてこれらのEBは、ニューロンを含
まなかった。組織胚様体形成の間の高分子量成分(50〜100μg/ml)の
封入は、9日目にEBの約5%において、そして10日目および12日目に10
〜12%において神経細胞の発生を生じた。高分子量成分の存在下で形成された
EPL細胞EBのわずか10〜12%が、拍動筋を含んでおり、そして拍動筋の
形成は、9日まで遅延された。これらの実験を1μg/mlの抗ヒトLIF中和
抗体(R&D Systems)の存在下で行った。従って、変更された発生プ
ログラムは、Hep G2細胞によって発現される低レベルのLIFの原因とな
り得ない。
EPL cell EBs formed beating muscle with high efficiency in the absence of high molecular weight components, and these EBs did not contain neurons. Encapsulation of high molecular weight components (50-100 μg / ml) during tissue embryoid body formation was observed in about 5% of EBs on day 9 and 10 days and 12 days.
12% resulted in neuronal development. Only 10-12% of EPL cell EBs formed in the presence of high molecular weight components contain pulsatile muscle, and pulsatile muscle formation was delayed by 9 days. These experiments were performed in the presence of 1 μg / ml anti-human LIF neutralizing antibody (R & D Systems). Thus, an altered developmental program cannot account for the low levels of LIF expressed by Hep G2 cells.

【0323】 この実験は、中胚葉の形成を遅延および減少し、ニューロンの形成を促進する
ような、多能性細胞凝集体中の分化のプログラムにおけるMEDIIの高分子量
成分、そしておそらくECM成分の役割を実証する。
This experiment demonstrates the role of the high molecular weight component of MEDII, and possibly the ECM component, in the program of differentiation in pluripotent cell aggregates, such as slowing and reducing mesoderm formation and promoting neuron formation. Demonstrate.

【0324】 (多能性細胞に由来する中胚葉系統の効率的にプログラムされた形成) 多能性細胞は、実施例6に示されるような、同質のEPL細胞中間体を通じた
分化により、特定の中胚葉の発生運命を採用するようにプログラムされ得る。こ
のことは、EPL細胞EB中の内臓外胚葉の非存在を反映し得る。発生期の中胚
葉形成は、約100%のEPL細胞EBにおいて検出され得、そして、可能な発
生期の中胚葉細胞発生運命の1つのみを含む拍動心臓細胞をスコア付けすること
によると、おそらく過小評価される。先の実験を、接着培養においてES細胞か
ら形成されたEPL細胞を用いて行った。ここに本発明者らは、インビトロでの
多能性細胞からの効率的な中胚葉形成のための代替的方法論を記載する。
Efficient programmed formation of mesoderm lineages derived from pluripotent cells. Pluripotent cells are identified by differentiation through homologous EPL cell intermediates, as shown in Example 6. Can be programmed to adopt the mesoderm developmental fate. This may reflect the absence of visceral ectoderm in EPL cells EB. Developmental mesoderm formation can be detected in about 100% of EPL cells EB, and by scoring beating heart cells containing only one of the possible nascent mesoderm cell developmental fate, Probably underestimated. The previous experiments were performed with EPL cells formed from ES cells in adherent culture. Here we describe an alternative methodology for efficient mesoderm formation from pluripotent cells in vitro.

【0325】 (懸濁液中で形成したEPL細胞の再凝集による中胚葉の形成) MEDIIの存在下で懸濁液中において形成されたEPL細胞(EBM、実施
例1)は、胚性原始外胚葉(embryonic primitive ect
oderm)に相当する特性を有する細胞の安定かつ同質な集団を含む。中胚葉
の発生運命へとこれらの細胞の分化をプログラムすることは、MEDIIの神経
外胚葉誘導活性の除去およびECM成分からの解離の両方を必要とすると考えら
れる。これは、インビボにおける原始線条形成の間に中胚葉を形成することを運
命付けられた多能性細胞の挙動を模倣する。
(Mesodermal Formation by Reaggregation of EPL Cells Formed in Suspension) EPL cells formed in suspension in the presence of MEDII (EBM, Example 1) were extraembryonic Embryonic primitive ect
oderm), comprising a stable and homogenous population of cells having properties corresponding to the above. Programming the differentiation of these cells to a mesodermal developmental fate would require both removal of the neuroectoderm-inducing activity of MEDII and dissociation from the ECM component. This mimics the behavior of pluripotent cells destined to form mesoderm during primitive streak formation in vivo.

【0326】 4日目に、EMBを、単一細胞懸濁液に対してトリプシン処理し、そしてDM
EM+/−10ng/ml FGF4、またはDMEM+50%MEDII+/
−10ng/ml FGF4中に再凝集した。発生の引き続く4日後に、DME
Mにおいて培養された再凝集体と、DMEM+50%MEDIIにおいて培養さ
れた凝集体との間で、明白な形態学的な差異が明らかとなった(図36)。2日
目および4日目での、これらの凝集体からのRNAを、brachyuryおよ
びOct4の発現に対するノーザンブロットによって分析した(図36)。Oc
t4発現は、4日目の再凝集体においてダウンレギュレートされた。これは、分
化が生じた場合の多能性の損失を示した。再凝集体が、神経外胚葉を形成するこ
とを運命付けられているという事実と一致して、brachyury発現は、D
MEM+50%MEDII中で発生した再凝集体において検出され得なかった。
中胚葉形成を示すbrachyury発現は、FGF4の非存在下において、2
日目および4日目にDMEM中で発生した再凝集体において、強力にアップレギ
ュレートされた。FGF4の存在下で、brachyury発現は2日目にピー
クを迎え、そして4日目までにダウンレギュレートされた。このことは、FGF
4の添加が、多能生細胞の加速された中胚葉分化を生じることを示唆する。マー
カー遺伝子の発現を、Oct4およびbrachyury特異的プローブと再凝
集体とのインサイチュハイブリダイゼーションによって確認した(データ示さず
)。これらのデータは、懸濁液において形成されたEPL細胞が、中胚葉へ分化
するようにプログラムされ得ることを示す。
On day four, EMB was trypsinized to a single cell suspension and DM
EM +/− 10 ng / ml FGF4 or DMEM + 50% MEDII + /
Reaggregated in -10 ng / ml FGF4. Four days after the outbreak, DME
Clear morphological differences were evident between reaggregates cultured in M and aggregates cultured in DMEM + 50% MEDII (FIG. 36). On days 2 and 4, RNA from these aggregates was analyzed by Northern blot for expression of brachyury and Oct4 (FIG. 36). Oc
t4 expression was down-regulated in day 4 reaggregates. This indicated a loss of pluripotency when differentiation occurred. Consistent with the fact that reaggregates are destined to form neuroectoderm, brachyury expression is
No detectable in reaggregates generated in MEM + 50% MEDII.
Brachyury expression, indicative of mesoderm formation, was 2% in the absence of FGF4.
It was strongly up-regulated in re-aggregates generated in DMEM on days 4 and 4. In the presence of FGF4, brachyury expression peaked on day 2 and was down-regulated by day 4. This means that FGF
4 suggests that the addition of 4 results in accelerated mesodermal differentiation of pluripotent living cells. Marker gene expression was confirmed by in situ hybridization of Oct4 and brachyury specific probes with reaggregates (data not shown). These data indicate that EPL cells formed in suspension can be programmed to differentiate into mesoderm.

【0327】 (方向付けられた多能性細胞の分化によって誘導された中胚葉前駆体は、代替
的発生運命についてプログラムされ得る) EPL細胞EBにおける高レベルの中胚葉のプログラムされた形成を、発生期
中胚葉および拍動心臓細胞の形成によって実証した(実施例6)。EPL細胞E
Bにおける上昇したレベルの発生期中胚葉が、筋原性系統へと発生的に制限され
たか否か、または代替的発生運命へとプログラムされ得るか否かを確証するため
に、外因性サイトカインに応答するマクロファージの形成を評価した。
(Mesodermal progenitors induced by the differentiation of committed pluripotent cells can be programmed for alternative developmental fate.) The programmed formation of high levels of mesoderm in EPL cells EB This was demonstrated by the formation of mesodermal and beating heart cells (Example 6). EPL cell E
Response to exogenous cytokines to establish whether elevated levels of nascent mesoderm in B were developmentally restricted to myogenic lineages or could be programmed to an alternative developmental fate The formation of growing macrophages was evaluated.

【0328】 EPL細胞およびコントロールES細胞EBを、mIL−3およびhM−CS
Fを補充したMC培地において分化させ、そして12日目、15日目、および1
8日目にマクロファージの存在について記録した(図37)。4.8%のES細
胞EBと比べると、12日目に、32.4%のEPL細胞EBが、マクロファー
ジを含むことを観察した。15日目および18日目のマクロファージを含む組織
胚様体の割合は、EPL細胞EBの43%およびES細胞EBの9〜10%まで
増加した。EPL細胞EBにおける中胚葉の初期形成と一致して、マクロファー
ジの形成が、ES細胞EBと比べてこれらの組織胚様体においておよそ2日早く
開始された(データ示さず)。EPL細胞EBにおける複数の中胚葉系統の形成
の増大は、これらの(組織胚葉)体において増大した発生期中胚葉が、特定の環
境的な合図に応答して代替の発生運命をプログラムされ得る、多能性中胚葉前駆
体を含むことを示唆する。
EPL cells and control ES cell EBs were isolated from mIL-3 and hM-CS.
Differentiation in MC medium supplemented with F, and on days 12, 15, and 1
On day 8, the presence of macrophages was recorded (FIG. 37). On day 12, 32.4% of EPL cell EBs were found to contain macrophages as compared to 4.8% of ES cell EBs. The proportion of tissue embryoid bodies containing macrophages on days 15 and 18 increased to 43% of EPL cell EBs and 9-10% of ES cell EBs. Consistent with the early formation of mesoderm in EPL cell EBs, macrophage formation was initiated approximately 2 days earlier in these tissue embryoid bodies compared to ES cell EBs (data not shown). The increased formation of multiple mesoderm lineages in the EPL cell EBs indicates that increased nascent mesoderm in these (tissue germ layers) bodies may be programmed for alternative developmental fate in response to specific environmental cues. It suggests that it contains a potential mesodermal precursor.

【0329】 (多能性細胞分化は、選択的な中胚葉および外胚葉系統の形成について特異的
にプログラムされ得る) 多能性細胞の中胚葉性の分化(EPL細胞のEBの形成)および外胚葉性の分
化(EBMの形成)を指向するために開発された方法論の比較分析を、図38に
示す。分化した集団を、ニューロンおよび拍動筋の存在について、それぞれ中胚
葉系統および外胚葉系統についての代表的な細胞型としてスコアした。
(Pluripotent cell differentiation can be specifically programmed for the formation of selective mesodermal and ectodermal lineages) Mesodermal differentiation of pluripotent cells (EB formation of EPL cells) and extracellular A comparative analysis of the methodology developed to direct germ layer differentiation (EBM formation) is shown in FIG. The differentiated population was scored for the presence of neurons and beating muscle as representative cell types for the mesoderm and ectoderm lineages, respectively.

【0330】 EPL細胞のEBは、高い効率で拍動筋を形成したが、ニューロンを形成する
ことはできなかった。EBMは、相反するパターンを示し、高い効率でニューロ
ンを形成したが、拍動筋の形成には失敗した。特に中胚葉の形成は、おそらくこ
の分析において過少評価される。なぜなら、単一の中胚葉の細胞型(拍動筋)の
みをスコアしたからである。従って、多能性細胞集団を、形成および分化するた
めのMEDII内の因子の適切な使用は、インビトロでの多能性細胞由来の選択
的な中胚葉および外胚葉の胚葉の特異的形成を指向し得る。
The EBs of EPL cells formed the beating muscle with high efficiency, but failed to form neurons. EBM showed opposing patterns and formed neurons with high efficiency, but failed to form pulsatile muscle. In particular, mesoderm formation is probably underestimated in this analysis. This is because only a single mesodermal cell type (pulsatile muscle) was scored. Thus, the proper use of factors within MEDII to form and differentiate pluripotent cell populations directs the specific formation of selective mesoderm and ectoderm germ layers from pluripotent cells in vitro I can do it.

【0331】 (概要) 本発明者らは、選択的な胚葉(すなわち、外胚葉および中胚葉)の細胞系統へ
の多能性細胞の分化を指向するための方法について記載する。MEDII中の(
接着培養または懸濁培養での)生物学的活性に対する応答におけるEPL細胞の
形成は、これらの系統特異的分化のプロトコルに必須の工程である。上記の例に
おいて使用した多能性細胞は、MEDII中のES細胞の培養により得たが、本
発明者らは、胚性ICM、原始外胚葉またはPGCから単離した原始多能性細胞
、あるいは脱分化または核移植により得た多能性細胞を、インビトロでの制御さ
れた系統特異的分化についての材料の供給源として使用し得たことを認識する。
Overview We describe a method for directing the differentiation of pluripotent cells into selective germ layer (ie, ectoderm and mesoderm) cell lines. (In MEDII
The formation of EPL cells in response to biological activity (in adherent or suspension culture) is an essential step in these lineage-specific differentiation protocols. The pluripotent cells used in the above examples were obtained by culturing ES cells in MEDII, but we have determined that primitive pluripotent cells isolated from embryonic ICM, primitive ectoderm or PGCs, or It will be appreciated that pluripotent cells obtained by dedifferentiation or nuclear transfer could be used as a source of material for controlled lineage-specific differentiation in vitro.

【0332】 中胚葉の形成の非存在下での神経外胚葉の形成は、EPL細胞が、懸濁培養で
MEDIIの存在下において分化した場合に生じた。これは、馴化培地が、神経
決定に必要な成分を含んだことを示唆した。この馴化培地の分画は、この成分が
、10kDaより大きな培地成分を含む画分に存在し、そしてECM成分をEP
L細胞の形成に活性な成分として同定され得ることを示唆した。ECM成分の接
触による原始外胚葉からの神経外胚葉の形成は、胚形成の間のこの系統の決定と
一致している。
Neuroectoderm formation in the absence of mesoderm formation occurred when EPL cells differentiated in suspension culture in the presence of MEDII. This suggested that the conditioned media contained the components necessary for neural determination. Fractionation of the conditioned medium indicates that the component is present in the fraction containing media components greater than 10 kDa and the ECM component is
It was suggested that it could be identified as an active component for L cell formation. The formation of neuroectoderm from primitive ectoderm by contacting ECM components is consistent with the determination of this lineage during embryogenesis.

【0333】 神経外胚葉の非存在下でのEPL細胞からの中胚葉の効率的な形成は、接着培
養または懸濁培養において達成され得、そしてMEDIIを除去し、潜在的にE
CMタンパク質との接触を排除することが必要とされ得る。これは、MEDII
を添加しない培地中でのEPL細胞の凝集または再凝集により達成され得るか、
またはTGFβまたはFGFファミリーのメンバーの存在下でゼラチン処理した
プラスチックウェア(plastic−ware)上にEPL細胞を播種するこ
とにより達成され得る。EPL細胞の分化は、細胞凝集として内臓内胚葉の非存
在下で進行し、そして中胚葉細胞系統の形成を生じ、これは、遺伝子発現および
分化の終結により評価される。
[0333] Efficient formation of mesoderm from EPL cells in the absence of neuroectoderm can be achieved in adherent or suspension cultures and removes MEDII and potentially removes E.
It may be necessary to eliminate contact with the CM protein. This is MEDII
Can be achieved by aggregation or reaggregation of EPL cells in medium without the addition of
Alternatively, it can be achieved by seeding EPL cells on gelatin-treated plastic-ware in the presence of a TGFβ or FGF family member. EPL cell differentiation proceeds in the absence of visceral endoderm as cell aggregation and results in the formation of a mesoderm cell lineage, which is assessed by gene expression and termination of differentiation.

【0334】 重要なことに、EPL細胞および、MEDIIまたはMEDII活性の含有ま
たは排除は、単一の胚葉由来の前駆体および分化した細胞に高度に富化された細
胞集団の産生のためのアプローチを提供する。このアプローチは、化学的な誘導
物質(例えば、神経細胞形成のためのレチノイン酸)の添加、または多能性細胞
の先の遺伝的改変を含まない。その代わりに、このアプローチは、インビボでの
正常な胚発生の間の神経外胚葉および中胚葉の形成に関与すると考えられる因子
に依存する。この様式で誘導される前駆体は、ヒトの医薬、獣医学的適用および
農業における計画された適用に理想的である。
Importantly, the inclusion or elimination of EPL cells and MEDII or MEDII activity provides an approach for the production of cell populations that are highly enriched in progenitors and differentiated cells from a single germ layer. provide. This approach does not involve the addition of a chemical inducer (eg, retinoic acid for neuronal cell formation) or prior genetic modification of pluripotent cells. Instead, this approach relies on factors thought to be involved in the formation of neuroectoderm and mesoderm during normal embryonic development in vivo. Precursors derived in this manner are ideal for human medicine, veterinary applications and planned applications in agriculture.

【0335】 (実施例8:遺伝子治療適用) 遺伝子治療における本発明の有用性は、以下のようである。これは、いくつか
の動物種(ヒツジ、ウシおよびマウスを含む)においてすでに開発され、そして
使用されている核移植技術の使用に依存する。ドナーのヒト卵子は、インビトロ
において受精させるが、次いで核を取り除き、そして意図された遺伝子治療のレ
シピエント由来の細胞からの核に置き換える。核移植された卵を、インビトロで
初期胚に発達させ、次いで初期胚由来の細胞を使用して、本発明の手順および産
物を用いて、EPLまたはES細胞株を生成する。ついで、この細胞株を、当業
者に公知のDNA移入技術を使用して遺伝的に改変し、遺伝的欠損を補正するか
、または所望の遺伝子(例えば;血友病(hemophelia)のための凝固
因子遺伝子、嚢胞性線維症のためのCF遺伝子、I型糖尿病のためのインスリン
遺伝子)の機能性コピーを置換もしくは添加する。次いで、改変されたES細胞
株またはEPL細胞株を、インビトロで所望の細胞、組織、または器官に分化さ
せる。これを、治療的移植手順でレシピエント中に再導入する。改変された細胞
株の全ての遺伝子(改変された遺伝子または導入された遺伝子を除く)が、レシ
ピエント個体自身の遺伝子と同一であり、これは、結局完全に適合した移植であ
るので、細胞または組織の拒絶はないようである。
Example 8 Application of Gene Therapy The utility of the present invention in gene therapy is as follows. It relies on the use of nuclear transfer techniques that have already been developed and used in several animal species, including sheep, cattle and mice. The donor human ovum is fertilized in vitro, but then the nucleus is removed and replaced with nuclei from cells from the intended gene therapy recipient. The nuclear transferred eggs are developed into early embryos in vitro, and cells from the early embryos are then used to generate EPL or ES cell lines using the procedures and products of the present invention. This cell line is then genetically modified using DNA transfer techniques known to those of skill in the art to correct for genetic deficiencies, or to coagulate for the desired gene (eg; hemophilia). A functional copy of the factor gene, the CF gene for cystic fibrosis, the insulin gene for type I diabetes) is replaced or added. The modified ES or EPL cell line is then differentiated in vitro into the desired cell, tissue, or organ. This is reintroduced into the recipient in a therapeutic transplant procedure. All genes (except for the modified or introduced gene) of the modified cell line are identical to the recipient individual's own gene, which is, after all, a perfectly matched transplantation, There seems to be no rejection of the organization.

【0336】 あるいは、適合しないヒトES細胞株またはEPL細胞株由来の改変された細
胞を、遺伝的に改変し、次いで当業者に公知の細胞カプセル化技術によりカプセ
ル化する。次いで、それらを、その処置される個体において欠失または欠損して
いる遺伝子産物(例えば、凝固因子、インスリンなど)をその個体において産生
するように、移植片としてレシピエントに導入する。任意のレシピエントに対し
て非免疫学的になるようにドナーの樹立したES細胞株またはEPL細胞株を遺
伝的に改変することも可能であり、それにより「万能なES細胞株またはEPL
細胞株」を生成する。この細胞株を、さらに改変して、カプセル化技術を使用す
ることなく上述の治療的手順に使用する。
Alternatively, modified cells from incompatible human ES or EPL cell lines are genetically modified and then encapsulated by cell encapsulation techniques known to those skilled in the art. They are then introduced into the recipient as a graft so as to produce in the individual a gene product that is deleted or missing in the treated individual (eg, clotting factors, insulin, etc.). It is also possible to genetically modify a donor's established ES cell line or EPL cell line to be non-immunological to any recipient, thereby providing a "universal ES cell line or EPL cell line.
Cell line ". This cell line is further modified and used in the therapeutic procedures described above without using encapsulation techniques.

【0337】 このような「万能な」ドナー細胞を使用して、異種移植手順(例えば、遅延し
た移植拒絶を減少または排除するためにヒト内皮で異種移植片器官血管(例えば
、豚の腎臓または心臓)をコートする)に使用されるヒト内皮細胞を生成する。
Using such “universal” donor cells, xenograft procedures (eg, xenograft organ vessels (eg, pig kidney or heart) with human endothelium to reduce or eliminate delayed transplant rejection Generate human endothelial cells that are used for coating.

【0338】 (実施例9:多能性細胞由来の神経細胞の移植) 長期にわたる治療としての神経細胞の移植および神経学的障害の治癒により与
えられる期待にもかかわらず、実施するための重大なハードルが依然として存在
する。同種異系移植および異種移植は、たとえ免疫学的保護が、血液脳関門によ
り提供されたとしてもなお、拒絶される。さらに、神経移植試験においてしばし
ば使用される胎児細胞の利用可能性は、希である。定義された神経経路にそった
、多能性細胞のインビトロにおける制御された分化により発生する神経幹細胞を
含む神経細胞は、神経細胞治療および神経移植のための理想の細胞の供給源を提
供する。
Example 9 Transplantation of Pluripotent Cell-Derived Nerve Cells Despite the promise given by long-term therapeutic transplantation of neural cells and the cure of neurological disorders, a critical The hurdle still exists. Allografts and xenografts are rejected even if immunological protection is provided by the blood-brain barrier. In addition, the availability of fetal cells, which are often used in nerve transplant studies, is rare. Nerve cells, including neural stem cells generated by in vitro controlled differentiation of pluripotent cells along defined neural pathways, provide an ideal source of cells for neural cell therapy and nerve transplantation.

【0339】 ヒトにおいて神経ドーパミン細胞の移植は、パーキンソン病の症状をいくらか
和らげるために試行され、そして神経細胞の移植もまた、神経変性障害に対する
利点を与え得る。これらの細胞をヒト治療のために提供する最初の工程として、
多能性細胞由来の神経細胞を用いる移植をマウスモデルにおいて研究し得る。核
の位置(KSF4細胞株)または細胞質(ROSA 26細胞株)に対して指向
されたβガラクトシダーゼを発現するES細胞株の分化は、本明細書中に記載さ
れるようにMEDIIを使用する神経経路に沿って指向され得る。神経外胚葉(
neurectoderm)または分化された神経細胞を、新生児の脳胞中に注
入し得る。移植した細胞の生存は、脳におけるβガラクトシダーゼを発現する細
胞の維持により示される。移植した細胞の同化する能力は、細胞質形態のβガラ
クトシダーゼを発現するマーカー細胞(すなわち、ROSA 26ES細胞由来
の細胞)により樹立された関係を研究することにより決定され得る。
Transplantation of neurodopamine cells in humans has been attempted to alleviate some of the symptoms of Parkinson's disease, and transplantation of neuronal cells may also provide benefits for neurodegenerative disorders. As the first step in providing these cells for human therapy,
Transplantation using neural cells from pluripotent cells can be studied in a mouse model. Differentiation of ES cell lines expressing β-galactosidase directed to nuclear location (KSF4 cell line) or cytoplasm (ROSA 26 cell line) is a neural pathway using MEDII as described herein. Along. Neuroectoderm (
The neuroderm or differentiated nerve cells can be injected into the neonatal cerebral vesicles. Survival of the transplanted cells is indicated by maintenance of cells expressing β-galactosidase in the brain. The ability of the transplanted cells to assimilate can be determined by studying the relationships established by marker cells that express the cytoplasmic form of β-galactosidase (ie, cells from ROSA 26 ES cells).

【0340】[0340]

【表9】 最後に、種々の改変、変更および/または付加が本明細書中に概説される、本
発明の思想から逸脱することなくなされうることは理解されるべきである。
[Table 9] Finally, it should be understood that various modifications, changes and / or additions can be made without departing from the spirit of the invention as outlined herein.

【0341】[0341]

【表1】 [Table 1]

【0342】[0342]

【表2】 [Table 2]

【0343】[0343]

【表3】 [Table 3]

【0344】[0344]

【表4】 [Table 4]

【0345】[0345]

【表5】 [Table 5]

【0346】[0346]

【表6】 [Table 6]

【0347】[0347]

【表7】 [Table 7]

【0348】[0348]

【表8】 [Table 8]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 MEDIIは、ES細胞からEPL細胞への移行に影響する。ES細胞は、培
養4日後に、LIF(A)、50%MEDII+LIF(B)または添加物なし
(C)を含有する培地中で増殖される。MEDIIの存在下で培養されたES細
胞は、EPL細胞の形成に関連する特徴的形態学を示す。この棒は、50μmを
示す。(D)ES細胞は、LIF、50%MEDII+LIF、50%MEDI
Iおよび添加物なし、を含有するDMEM中で250細胞/cm2の密度で播種
された。5日後、培養物はアルカリホスファターゼおよびヘマトキシリンについ
て染色され、そしてES、EPLおよび分化したコロニーのパーセンテージが決
定された。アルカリホスファターゼ陽性コロニーは、形態学に基づいて、ES細
胞コロニーおよびEPL細胞コロニーに小分割され、分化したコロニー(D)は
、アルカリホスファターゼ陰性であると決定された。それぞれの状態についての
プレーティング効率(%)は、42.8+/−8.7(LIF);47.26+
/−2.6(50%MEDII+LIF);40.5+/−5.9(50%ME
DII);41.4+/−6.6(添加なし)であった。
FIG. 1. MEDII affects migration from ES cells to EPL cells. ES cells are grown after 4 days in culture in media containing LIF (A), 50% MEDII + LIF (B) or without additives (C). ES cells cultured in the presence of MEDII show characteristic morphologies associated with the formation of EPL cells. This bar shows 50 μm. (D) ES cells were LIF, 50% MEDII + LIF, 50% MEDI
Seeded at a density of 250 cells / cm 2 in DMEM containing I and no additives. After 5 days, cultures were stained for alkaline phosphatase and hematoxylin, and the ES, EPL and percentage of differentiated colonies were determined. Alkaline phosphatase positive colonies were subdivided into ES cell colonies and EPL cell colonies based on morphology, and differentiated colonies (D) were determined to be alkaline phosphatase negative. The plating efficiency (%) for each state was 42.8 +/- 8.7 (LIF); 47.26+
/-2.6 (50% MEDII + LIF); 40.5 +/- 5.9 (50% ME
DII); 41.4 +/- 6.6 (no addition).

【図2】 (A)は、ES細胞およびEPL細胞のRNAのノーザンブロット分析。ME
DIIまたはMEDII+LIF中で、2、4、6および16日間培養した、E
14のES細胞、EPL細胞誘導体(i)そして、外因性因子の非存在下で6日
間培養した自発的に分化したES細胞(ii)から単離した20μgの総RNA
をFgf5、Rex1、Oct4およびmGAPの発現について分析した。Fg
f5転写物は、2.7および1.8kb(Hebertら、1990),Rex
1では1.9kb(Hoslerら、1989),Oct4では1.55kb(
Rosnerら、1990)そしてmGAPでは1.5kbであった。(B,C
)は、Oct4の発現についての、ES細胞層(B)およびEPL細胞層(C)
のインサイチュ分析。(D,E):ES細胞(D)およびEPL細胞(E)は、
アルカリホスファターゼの存在について染色された。(F):MEDII+LI
FおよびMEDII中で2、4および6日間培養したES細胞およびEPL細胞
由来のRNA10μgは、RNアーゼ保護により、Gbx2、Oct4およびm
GAPの発現について分析された。(G)は、Fgf5の発現についてのEPL
細胞のインサイチュ分析。(H):MEDII+LIF中で2日間および6日間
維持されたES細胞およびEPL細胞由来の20μgの全RNAは、ウボモルリ
ン(Uvo)の発現についてノーザンブロットにより分析された。mGAP発現
は、RNAレベルを正規化するために用いられた。棒はB−Eでは32μmを、
そしてFでは25μmを示す。
(A) Northern blot analysis of RNA of ES cells and EPL cells. ME
E, cultured for 2, 4, 6, and 16 days in DII or MEDII + LIF
14 ES cells, EPL cell derivative (i) and 20 μg of total RNA isolated from spontaneously differentiated ES cells (ii) cultured for 6 days in the absence of exogenous factors
Was analyzed for expression of Fgf5, Rex1, Oct4 and mGAP. Fg
The f5 transcript is 2.7 and 1.8 kb (Hebert et al., 1990), Rex
1, 1.9 kb (Hosler et al., 1989), and Oct4, 1.55 kb (
(Rosner et al., 1990) and 1.5 kb for mGAP. (B, C
) Shows ES cell layer (B) and EPL cell layer (C) for Oct4 expression.
In-situ analysis of. (D, E): ES cells (D) and EPL cells (E)
Stained for the presence of alkaline phosphatase. (F): MEDII + LI
10 μg of RNA from ES cells and EPL cells cultured for 2, 4 and 6 days in F and MEDII showed Gbx2, Oct4 and m4 by RNase protection.
GAP expression was analyzed. (G) EPL for Fgf5 expression.
In situ analysis of cells. (H): 20 μg of total RNA from ES and EPL cells maintained in MEDII + LIF for 2 and 6 days was analyzed by Northern blot for expression of Uvomorulin (Uvo). mGAP expression was used to normalize RNA levels. The rod is 32 μm for BE,
And, F indicates 25 μm.

【図3A】 L17のddPCR産物の配列。FIG. 3A: Sequence of L17 ddPCR product.

【図3B】 K7のddPCR産物の配列。FIG. 3B. Sequence of the ddPCR product of K7.

【図3C】 Psc1のddPCR産物の配列。FIG. 3C: Sequence of the ddPCR product of Psc1.

【図4A】 8日間までMEDII+LIFの培養液で維持されたES細胞およびEPL細
胞から単離された5μgのポリA RNA(L17およびPsc1)または20
μgの全RNA(K7)におけるL17(A)、Psc1(B)およびK7(4
)の発現のノーザン分析。転写サイズは、図に示される。ノーザンブロットは、
Oct4の発現に対して定量化そして正規化された。
FIG. 4A. 5 μg of poly A RNA (L17 and Psc1) or 20 isolated from ES and EPL cells maintained in a culture of MEDII + LIF for up to 8 days.
L17 (A), Psc1 (B) and K7 (4) in μg of total RNA (K7)
) Northern analysis of expression. The transfer size is shown in the figure. Northern blots
Quantified and normalized to Oct4 expression.

【図4B】 8日間までMEDII+LIFの培養液で維持されたES細胞およびEPL細
胞から単離された5μgのポリA RNA(L17およびPsc1)または20
μgの全RNA(K7)におけるL17(A)、Psc1(B)およびK7(4
)の発現のノーザン分析。転写サイズは、図に示される。ノーザンブロットは、
Oct4の発現に対して定量化そして正規化された。
FIG. 4B. 5 μg of poly A RNA (L17 and Psc1) or 20 isolated from ES and EPL cells maintained in a culture of MEDII + LIF for up to 8 days.
L17 (A), Psc1 (B) and K7 (4) in μg of total RNA (K7)
) Northern analysis of expression. The transfer size is shown in the figure. Northern blots
Quantified and normalized to Oct4 expression.

【図4C】 8日間までMEDII+LIFの培養液で維持されたES細胞およびEPL細
胞から単離された5μgのポリA RNA(L17およびPsc1)または20
μgの全RNA(K7)におけるL17(A)、Psc1(B)およびK7(4
)の発現のノーザン分析。転写サイズは、図に示される。ノーザンブロットは、
Oct4の発現に対して定量化そして正規化された。
FIG. 4C. 5 μg of poly A RNA (L17 and Psc1) or 20 isolated from ES and EPL cells maintained in a culture of MEDII + LIF for up to 8 days.
L17 (A), Psc1 (B) and K7 (4) in μg of total RNA (K7)
) Northern analysis of expression. The transfer size is shown in the figure. Northern blots
Quantified and normalized to Oct4 expression.

【図5A】 3.5d.p.c.と5.5d.p.c.との間で切断されたマウス胚のホー
ルマウントインサイチュハイブリダイゼーション分析による新規なマーカー遺伝
子L17(A)、Psc1(B)およびK7(C)のインビボ発現、。PEは、
原始外胚葉;PCは、原始羊膜腔;VEは、内臓外胚葉。
Fig. 5A 3.5d. p. c. And 5.5d. p. c. In vivo expression of novel marker genes L17 (A), Psc1 (B) and K7 (C) by whole mount in situ hybridization analysis of mouse embryos cleaved between and. PE is
Primitive ectoderm; PC is primitive amniotic cavity; VE is visceral ectoderm.

【図5B】 3.5d.p.c.と5.5d.p.c.との間で切断されたマウス胚のホー
ルマウントインサイチュハイブリダイゼーション分析による新規なマーカー遺伝
子L17(A)、Psc1(B)およびK7(C)のインビボ発現、。PEは、
原始外胚葉;PCは、原始羊膜腔;VEは、内臓外胚葉。
Fig. 5B 3.5d. p. c. And 5.5d. p. c. In vivo expression of novel marker genes L17 (A), Psc1 (B) and K7 (C) by whole mount in situ hybridization analysis of mouse embryos cleaved between and. PE is
Primitive ectoderm; PC is primitive amniotic cavity; VE is visceral ectoderm.

【図5C】 3.5d.p.c.と5.5d.p.c.との間で切断されたマウス胚のホー
ルマウントインサイチュハイブリダイゼーション分析による新規なマーカー遺伝
子L17(A)、Psc1(B)およびK7(C)のインビボ発現、。PEは、
原始外胚葉;PCは、原始羊膜腔;VEは、内臓外胚葉。
Fig. 5C 3.5d. p. c. And 5.5d. p. c. In vivo expression of novel marker genes L17 (A), Psc1 (B) and K7 (C) by whole mount in situ hybridization analysis of mouse embryos cleaved between and. PE is
Primitive ectoderm; PC is primitive amniotic cavity; VE is visceral ectoderm.

【図6】 hLIFは、培養中におけるEPL細胞の維持に必要である。ES細胞は、以
下を含有するDMEM中で250細胞/cm2の密度で播種された:50%ME
DIIまたは50%MEDII+mLIF(1000単位/ml)、hLIF(
1000単位/ml)、抗hLIF抗体(10μg/ml)、hLIF(100
0単位/ml)および抗hLIF抗体(10μg/ml)、mLIF(1000
単位/ml)および抗hLIF抗体(10μg/ml)、抗gp130抗体(1
0μg/ml)、またはhLIF(1000単位/ml)および抗gp130抗
体(10μg/ml)。培養5日後、コロニーはアルカリホスファターゼについ
て染色され、そしてEPL細胞含有コロニー(EPL)および分化したコロニー
(D)のパーセンテージが決定された。それぞれの状態についてのプレーティン
グ効率(%)は、32.5+/−1.5(50%MEDII);39.8+/−
1.3(50%MEDII+mLIF);35.0+/−0.2(MEDII+
hLIF);25.5+/−1.0(MEDII+抗hLIF抗体);28.8
+/−3.8(MEDII+hLIF+抗hLIF抗体);40.0+/−0.
5(MEDII+mLIF+抗hLIF抗体);36.8+/−3.3(MED
II+抗gp130抗体);36.3+/−2.3(MEDII+hLIF+抗
gp130抗体)であった。
FIG. 6. hLIF is required for maintenance of EPL cells in culture. ES cells were seeded at a density of 250 cells / cm 2 in DMEM containing: 50% ME
DII or 50% MEDII + mLIF (1000 units / ml), hLIF (
1000 units / ml), anti-hLIF antibody (10 μg / ml), hLIF (100
0 units / ml) and anti-hLIF antibody (10 μg / ml), mLIF (1000
Unit / ml) and anti-hLIF antibody (10 μg / ml), anti-gp130 antibody (1
0 μg / ml), or hLIF (1000 units / ml) and anti-gp130 antibody (10 μg / ml). After 5 days in culture, colonies were stained for alkaline phosphatase and the percentage of EPL cell-containing colonies (EPL) and differentiated colonies (D) was determined. The plating efficiency (%) for each state was 32.5 +/- 1.5 (50% MEDII); 39.8 +/-
1.3 (50% MEDII + mLIF); 35.0 +/- 0.2 (MEDII +
hLIF); 25.5 +/- 1.0 (MEDII + anti-hLIF antibody); 28.8
+/- 3.8 (MEDII + hLIF + anti-hLIF antibody); 40.0 +/- 0.
5 (MEDII + mLIF + anti-hLIF antibody); 36.8 +/- 3.3 (MED
II + anti-gp130 antibody); 36.3 +/- 2.3 (MEDII + hLIF + anti-gp130 antibody).

【図7】 (A)は、ES細胞から形成され、そして4日間、DMEM(EB,i)また
はDMEM;MEDII(EBM,ii)において増殖された凝集物のヘマトキ
シリン:エオシンで染色した5μmの切片。(B):ES細胞から形成され、そ
して4日間、DMEM(EB,i,iii,v)またはDMEM;MEDII(
EBM,ii,iv,vi)において増殖された凝集物は、ホールマウントイン
サイチュハイブリダイゼーションにより、Oct4(i,ii)、brachy
ury(iii,iv)およびFgf5(v,vi)の発現について分析された
FIG. 7 (A) 5 μm sections stained with hematoxylin: eosin of aggregates formed from ES cells and grown in DMEM (EB, i) or DMEM; MEDII (EBM, ii) for 4 days . (B): formed from ES cells and DMEM (EB, i, iii, v) or DMEM; MEDII (4 days)
Aggregates grown in EBM, ii, iv, vi) were analyzed by Oct4 (i, ii), brachy by whole mount in situ hybridization.
uri (iii, iv) and Fgf5 (v, vi) expression were analyzed.

【図8】 発生の2、3および4日時点でEBおよびEBMから単離した20μgの全R
NAは、ノーザンブロット分析によりFgf5、brachyury、Oct4
およびmGAPの発現について分析された。Fgf5転写物は、2.7および1
.8kb(Hebertら、1990),brachyuryでは、2.1kb
(Lake,1996)、Oct4では1.55kb(Rosnerら、199
0)そしてmGAPでは1.5kbであった。
FIG. 8. 20 μg of total R isolated from EB and EBM at 2, 3 and 4 days of development
NA was determined by Northern blot analysis from Fgf5, brachyury, Oct4.
And analyzed for mGAP expression. Fgf5 transcripts were 2.7 and 1
. 8 kb (Hebert et al., 1990), and in brachyury 2.1 kb
(Lake, 1996), 1.54 kb in Oct4 (Rosner et al., 199).
0) and 1.5 kb for mGAP.

【図9】 (A)は、EPL細胞および復帰したEPL細胞のRNAのノーザンブロット
分析。MEDIIまたはMEDII+LIFの存在下で、2、4および6日間培
養した、EPL細胞由来の、およびLIFのみを含有する培地中で復帰したその
復帰した誘導体由来(2R、4R、および6R)の20μgの総RNAをFgf5
、Rex1、Oct4およびmGAPの発現について、ノーザンブロットにより
分析した。(B):クローンのEPL細胞株#1および#2は、mLIFおよび
50%MEDII+LIFを含有する培地中へ、それぞれ250細胞/cm2
よび500細胞/cm2の密度で播種された。5日後、培養物はアルカリホスフ
ァターゼについて染色され、そしてES、EPLおよび分化したコロニーのパー
センテージが決定された。アルカリホスファターゼ陽性コロニーは、形態学に基
づいて、ES細胞コロニーおよびEPL細胞コロニーに小分割され、分化したコ
ロニー(D)は、アルカリホスファターゼ陰性であると決定された。プレーティ
ング効率(%)は、18.4+/−2.62(クローン#1、LIF);34.
8+/−4.56(クローン#1、50%MEDII+LIF);20.4+/
−1.71(クローン#2、LIF);31.16+/−2.93(クローン#
2、50%MEDII+LIF)であった。
(A) Northern blot analysis of RNA from EPL cells and reverted EPL cells. Of EPL cells cultured in the presence of MEDII or MEDII + LIF for 2, 4 and 6 days, and of their reverted derivatives (2 R , 4 R , and 6 R ) reverted in a medium containing only LIF 20 μg of total RNA was transferred to Fgf5
, Rex1, Oct4 and mGAP expression were analyzed by Northern blot. (B): Clonal EPL cell lines # 1 and # 2 were seeded at a density of 250 cells / cm 2 and 500 cells / cm 2 , respectively, in media containing mLIF and 50% MEDII + LIF. After 5 days, the cultures were stained for alkaline phosphatase and the percentage of ES, EPL and differentiated colonies was determined. Alkaline phosphatase positive colonies were subdivided into ES cell colonies and EPL cell colonies based on morphology, and differentiated colonies (D) were determined to be alkaline phosphatase negative. 34. Plating efficiency (%): 18.4 +/- 2.62 (clone # 1, LIF);
8 +/- 4.56 (clone # 1, 50% MEDII + LIF); 20.4 + /
-1.71 (clone # 2, LIF); 31.16 +/- 2.93 (clone #
2,50% MEDII + LIF).

【図10】 (A):発生の1、2、3および4日時点でES細胞(0日)およびES細胞
EBから単離した20μgの全RNAは、ノーザンブロット分析によりRex1
、Fgf5、Oct4およびmGAPの発現について分析された。(B):LI
F(灰色)を補充したDMEM、またはLIF+50%MEDII(黒色)を補
充したDMEM中における、EBの、5、6、7および8日の単一細胞懸濁液の
培養物に由来するアルカリホスファターゼ陽性多能性細胞コロニーの数。
(A): 20 μg of total RNA isolated from ES cells (day 0) and ES cell EBs at 1, 2, 3 and 4 days of development, Rex1 by Northern blot analysis.
, Fgf5, Oct4 and mGAP expression were analyzed. (B): LI
Alkaline phosphatase positive from EB, 5, 6, 7 and 8 day single cell suspension cultures in DMEM supplemented with F (grey) or DMEM supplemented with LIF + 50% MEDII (black) Number of pluripotent cell colonies.

【図11】 培養における胚由来原始外胚葉の維持はMEDIIを必要とする。(A)胚培
養培地(LIF/CIV)または胚培養培地+50%MEDII(MEDII/
CIV)において、5日間培養した5.5d.p.cの胚移植片の形態学。(B
)胚培養培地+50%MEDIIにおいて、5日間培養した5.5d.p.cの
胚移植片におけるOct4発現のインサイチュハイブリダイゼーション分析。同
じ移植片は、両方のパネルにおいてみられる。右のパネルはさらに4倍拡大して
いる。
FIG. 11. Maintenance of embryo-derived primitive ectoderm in culture requires MEDII. (A) Embryo culture medium (LIF / CIV) or embryo culture medium + 50% MEDII (MEDII /
CIV) at 5.5 d. p. Morphology of embryonic implants in c. (B
) 5.5 d. Cultured in embryo culture medium + 50% MEDII for 5 days. p. In situ hybridization analysis of Oct4 expression in embryonic explants of c. The same implant is found in both panels. The right panel is four times larger.

【図12A】 (A)は、マウス胚の原始外胚葉からの多能性細胞の単離および維持のために
用いるストラテジーの模式図。(B)は、単離の手順の異なる段階の代表的胚性
移植片。いくつかの異なる単離実験からの移植片が示される。
(A) Schematic of the strategy used for isolation and maintenance of pluripotent cells from primitive ectoderm of mouse embryo. (B) Representative embryonic explants at different stages of the isolation procedure. Explants from several different isolation experiments are shown.

【図12B】 (A)は、マウス胚の原始外胚葉からの多能性細胞の単離および維持のために
用いるストラテジーの模式図。(B)は、単離の手順の異なる段階の代表的胚性
移植片。いくつかの異なる単離実験からの移植片が示される。
(A) Schematic of the strategy used for the isolation and maintenance of pluripotent cells from primitive ectoderm of mouse embryos. (B) Representative embryonic explants at different stages of the isolation procedure. Explants from several different isolation experiments are shown.

【図13】 5.5d.p.c.胚の原始外胚葉(EEPL細胞)から単離され、そしてS
TOフィーダー層上での長期培養において樹立された多能性細胞コロニーは、細
胞染色およびインサイチュハイブリダイゼーションにより、アルカリホスファタ
ーゼおよびOct4の発現について分析された。
FIG. p. c. Isolated from embryonic primordial ectoderm (EEPL cells)
Pluripotent cell colonies established in long-term culture on the TO feeder layer were analyzed for alkaline phosphatase and Oct4 expression by cell staining and in situ hybridization.

【図14】 MEDII内の2つの可溶性因子は、ES細胞からのEPL細胞の形成の原因
である。sfMEDIIは、centricon−3ユニット上の限外濾過を介
して、保持画分(R)および溶出画分(E)に分離された。ES細胞は、LIF
の存在下で、E、R、またはE+Rを含有する培地に中に250細胞/cm2
密度で播種された。5日後、培養物はアルカリホスファターゼについて染色され
、そしてES、EPL(アルカリホスファターゼ陽性)および分化したコロニー
(アルカリホスファターゼ陰性;D)のパーセンテージが決定された。プレーテ
ィング効率(%)は、48.4%(溶出画分);41.6%(保持画分);49
.2%(溶出画分および保持画分);32.8%(mLIF)。
FIG. 14. Two soluble factors in MEDII are responsible for the formation of EPL cells from ES cells. sfMEDII was separated into a retention fraction (R) and an elution fraction (E) via ultrafiltration on a centricon-3 unit. ES cells, LIF
At a density of 250 cells / cm 2 in media containing E, R, or E + R. After 5 days, cultures were stained for alkaline phosphatase and the percentage of ES, EPL (alkaline phosphatase positive) and differentiated colonies (alkaline phosphatase negative; D) was determined. Plating efficiency (%): 48.4% (elution fraction); 41.6% (retention fraction); 49
. 2% (elution fraction and retention fraction); 32.8% (mLIF).

【図15】 EPL細胞誘導性活性の低分子量成分の精製。(A):Sephadex G
10ゲル濾過によるEの分画。(B):順相クロマトグラフィーによるAからの
活性画分の分画。(C):Superdexペプチドゲル濾過によるBからの活
性画分の分画。溶出物質は、215nmでの吸光度により決定した。クロマトグ
ラフィーの画分は、EPL細胞誘導性活性の低分子量成分の存在についてアッセ
イされた。それぞれのクロマトグラフ下の実線は、この活性を含有する画分を示
す。
FIG. 15. Purification of low molecular weight components of EPL cell-inducing activity. (A): Sephadex G
10 Fractionation of E by gel filtration. (B): fractionation of the active fraction from A by normal phase chromatography. (C): fractionation of the active fraction from B by Superdex peptide gel filtration. The eluted material was determined by absorbance at 215 nm. Chromatographic fractions were assayed for the presence of low molecular weight components of EPL cell-inducing activity. The solid line under each chromatograph indicates the fraction containing this activity.

【図16】 sfMEDIIの高分子量成分の精製(プロトコール1)。陰イオン交換クロ
マトグラフィー(A)、疎水性相互作用クロマトグラフィー(B)、ヘパリンア
フィニティークロマトグラフィー(C)およびSuperose 6ゲル濾過ク
ロマトグラフィー(D)を介するRの連続した精製。タンパク質は、280nm
で検出された。実線棒は、生物活性を含有する画分を示す。(E)は、精製の各
段階からの活性画分の銀染色された還元SDS 10%アクリルアミドゲル。サ
ンプルは、5μgタンパク質(100KD;陰イオン交換;疎水性相互作用)ま
たは2μgタンパク質(ヘパリンアフィニティー;ゲル濾過)のいずれかを含ん
だ。
FIG. 16: Purification of high molecular weight components of sfMEDII (Protocol 1). Sequential purification of R via anion exchange chromatography (A), hydrophobic interaction chromatography (B), heparin affinity chromatography (C) and Superose 6 gel filtration chromatography (D). Protein is 280 nm
Detected in. Solid bars indicate fractions containing biological activity. (E) Silver-stained reduced SDS 10% acrylamide gel of the active fraction from each stage of purification. Samples contained either 5 μg protein (100 KD; anion exchange; hydrophobic interactions) or 2 μg protein (heparin affinity; gel filtration).

【図17】 sfMEDIIの高分子量成分の精製(プロトコール2)。ヘパリンSeph
arose CL−6Bクロマトグラフィー(A)、陰イオン交換クロマトグラ
フィー(B)、およびSuperose 6ゲル濾過クロマトグラフィー(C)
によるRの連続した精製。タンパク質は、280nmで検出された。実線棒は、
生物活性を含有する画分を示す。(D)は、精製の各段階からの活性画分の銀染
色された還元SDS 10%アクリルアミドゲル。サンプルは、5μgタンパク
質(sfMEDII)、2μgタンパク質(ヘパリンアフィニティー;陰イオン
交換)または1μgタンパク質(ゲル濾過)のいずれかを含んだ。
FIG. 17: Purification of high molecular weight components of sfMEDII (Protocol 2). Heparin Seph
arose CL-6B chromatography (A), anion exchange chromatography (B), and Superose 6 gel filtration chromatography (C)
Purification of R by HPLC. Protein was detected at 280 nm. The solid bar is
Shows fractions containing biological activity. (D) Silver-stained reduced SDS 10% acrylamide gel of the active fraction from each stage of purification. Samples contained either 5 μg protein (sfMEDII), 2 μg protein (heparin affinity; anion exchange) or 1 μg protein (gel filtration).

【図18】 sfMEDIIの高分子量成分の精製(プロトコール3)。(A)は、ゼラチ
ンSepharoseアフィニティークロマトグラフィーによるsfMEDII
の精製。タンパク質は、280nmで検出された。生物活性の溶出は、実線棒に
よって示される。(B)は、sfMEDIIからの5μgのタンパク質、および
ゼラチンSepharoseの流出画分、および間質性細胞から1μgの細胞性
フィブロネクチン(cFN間質細胞)、およびsfMEDIIからのゼラチンS
epharose精製した高分子量成分(cFNSFM2)の銀染色された還元
SDS 10%アクリルアミドゲル。
FIG. 18. Purification of high molecular weight components of sfMEDII (Protocol 3). (A) shows sfMEDII by gelatin Sepharose affinity chromatography.
Purification. Protein was detected at 280 nm. Elution of biological activity is indicated by the solid bar. (B) shows 5 μg of protein from sfMEDII, and the effluent fraction of gelatin Sepharose, and 1 μg of cellular fibronectin from stromal cells (cFN stromal cells), and gelatin S from sfMEDII.
Silver-stained reduced SDS 10% acrylamide gel of epharose purified high molecular weight component (cFSNSFM2).

【図19】 87μMのL−プロリンの存在下で、ヒト血漿フィブロネクチン(2μg/m
l)(A)、ヒト細胞性フィブロネクチン(2μg/ml)(B)、およびプロ
トコール2により精製したsfMEDIIの高分子量成分(2μg/ml)(C
)において培養されたES細胞の形態。
FIG. 19: Human plasma fibronectin (2 μg / m 2) in the presence of 87 μM L-proline
l) (A), human cellular fibronectin (2 μg / ml) (B), and the high molecular weight component of sfMEDII purified by protocol 2 (2 μg / ml) (C
2) Morphology of the ES cells cultured in the above.

【図20】 ヒト細胞フィブロネクチンに対するモノクローナル抗体(3E2,Sigma
)を用いてプローブした、精製ヒト血漿フィブロネクチン(1μg、0.5μg
)、精製ヒト細胞フィブロネクチン(1.0、0.5、0.25μg)およびプ
ロトコール2により精製されたsfMEDIIの高分子量の成分(1.0、0.
5、0.25μg)のウエスタンブロット。タンパク質サイズマーカーの位置を
示している。
FIG. 20 shows a monoclonal antibody against human cell fibronectin (3E2, Sigma).
), Purified human plasma fibronectin (1 μg, 0.5 μg
), Purified human cell fibronectin (1.0, 0.5, 0.25 μg) and high molecular weight components of sfMEDII purified by Protocol 2 (1.0, 0.
5, 0.25 μg) Western blot. The position of the protein size marker is shown.

【図21】 EPL細胞誘導性活性の成分は、分散した細胞型および種において同定され得
る。(A)は、培養において、3日後の初代成体マウス肝細胞または初代胚性ニ
ワトリ肝細胞由来の、DMEM+50%馴化培地に播種されたES細胞の形態。
(B)は、Hepa−1c1c 7細胞+/−40μM Lプロリン由来の、D
MEM+50%馴化培地に播種されたES細胞、またはEND−2細胞+/−1
0μg細胞フィブロネクチン由来の、DMEM+50%馴化培地に播種されたE
S細胞の形態学。(C)は、馴化されたDMEMからの5μgのタンパク質であ
って、1,細胞なし;2,Hep G2;3,Hep 3B;4,Hepa−1
c1c 7;5,END−2;6,PYS−2のように、10%還元SDSポリ
アクリルアミドゲル上で電気泳動された。タンパク質は、銀染色により可視化さ
れた。矢印は細胞フィブロネクチンモノマーの位置を示す。
FIG. 21. Components of EPL cell-inducing activity can be identified in dispersed cell types and species. (A) Morphology of ES cells derived from primary adult mouse hepatocytes or primary embryonic chicken hepatocytes after 3 days in culture and seeded in DMEM + 50% conditioned medium.
(B) shows D from Hepa-1c1c 7 cells +/− 40 μM L proline.
ES cells seeded in MEM + 50% conditioned medium, or END-2 cells +/- 1
E seeded in DMEM + 50% conditioned medium from 0 μg cell fibronectin
Morphology of S cells. (C) 5 μg protein from conditioned DMEM, 1, no cells; 2, Hep G2; 3, Hep 3B; 4, Hepa-1.
Electrophoresed on a 10% reduced SDS polyacrylamide gel like c1c 7; 5, END-2; 6, PYS-2. Proteins were visualized by silver staining. Arrows indicate the location of cellular fibronectin monomers.

【図22】 分化の4日目でのES細胞およびEPL細胞EBの形態学。(A)は、ESの
EBで、(B)は、EPLのEB。(C,D):EBは、は切片化され、トルイ
ジン−ブルーで染色された;(C)は、ES EB、(D)は、EPL EB。
FIG. 22. Morphology of ES and EPL cell EBs at day 4 of differentiation. (A) is the EB of the ES, and (B) is the EB of the EPL. (C, D): EBs were sectioned and stained with toluidine-blue; (C) is ES EB, (D) is EPL EB.

【図23】 分化しているES細胞およびEPL細胞のEBにおける多能性細胞マーカー、
Fgf5、Rex1、およびOct4の発現。ノーザンブロット分析は、分化の
示した日数の日にES細胞およびEPL細胞のEB由来の20μgの全RNAに
対して実行した。mGAPの発現は負荷コントロールとして用いられた。
FIG. 23. Pluripotent cell markers in the EBs of differentiating ES and EPL cells,
Expression of Fgf5, Rex1, and Oct4. Northern blot analysis was performed on 20 μg of total RNA from EBs of ES and EPL cells on the indicated days of differentiation. mGAP expression was used as a loading control.

【図24】 EPL細胞は、EBとして分化した場合、壁(parietal)内胚葉を形
成するが内臓内胚葉は形成しない。(A)20μgの全RNAのノーザンブロッ
ト分析により決定した分化の、1〜4日目でのES細胞およびEPL細胞由来の
EBにおけるSPARCの発現。(B,C)アンチセンスDIG標識化SPAR
C特異的リボプローブを用いてホールマウントインサイチュハイブリダイゼーシ
ョンに供された4日目のES細胞(B)およびEPL細胞(C)のEBの切片。
(D,E)アンチセンスDIG標識化AFP特異的リボプローブを用いた4日目
のES細胞(D,F)およびEPL細胞(E)EBのホールマウントインサイチ
ュハイブリダイゼーション。AFPを発現する領域は、矢印で示される。(F)
ES細胞発現の断面。
FIG. 24. When EPL cells are differentiated as EBs, they form paretal endoderm but not visceral endoderm. (A) SPARC expression in ES and EPL cell-derived EBs at day 1-4 of differentiation as determined by Northern blot analysis of 20 μg of total RNA. (B, C) Antisense DIG labeled SPAR
Sections of EBs from day 4 ES cells (B) and EPL cells (C) subjected to whole mount in situ hybridization using C-specific riboprobes.
(D, E) Whole mount in situ hybridization of ES cells (D, F) and EPL cells (E) EB on day 4 using antisense DIG-labeled AFP-specific riboprobes. The region that expresses AFP is indicated by an arrow. (F)
Section of ES cell expression.

【図25】 EPL細胞は、EB形成の間にES細胞と混合された場合、内臓内胚葉を形成
する能力を回復する。1:1の細胞混合により形成された4日目のキメラEPL
(LZ+):ES EBは、β−ガラクトシダーゼ活性について染色され(円で
囲まれた領域内の細胞)、切片化されそして免疫組織化学によりAFPタンパク
質について染色された(黒)。
FIG. 25. EPL cells restore their ability to form visceral endoderm when mixed with ES cells during EB formation. Day 4 chimeric EPL formed by 1: 1 cell mixing
(LZ +): ES EBs were stained for β-galactosidase activity (cells in circled areas), sectioned and stained for AFP protein by immunohistochemistry (black).

【図26】 ES細胞のEBに比べたEPL細胞のEBにおける、中胚葉誘導の増強および
促進。(A)20μgの全RNAのノーザンブロット分析により決定した分化の
0〜4日目でのES細胞およびEPL細胞のEBにおけるbrachyury、
goosecoidおよびmGAPの発現。(B〜I):3日目(B,C,F,
G)および4日目(D,E,H,I)での、brachyury(B〜E)およ
びOct4(F−1)に特異的なアンチセンスDIG標識化リボプローブを用い
たES細胞(B、D、F、H)およびEPL細胞(C、E、G、I)のEBのホ
ールマウントインサイチュハイブリダイゼーション。
FIG. 26. Enhancement and promotion of mesoderm induction in EBs of EPL cells compared to EBs of ES cells. (A) Brachyury in ES and EPL cell EBs at day 0-4 of differentiation, determined by Northern blot analysis of 20 μg of total RNA,
Expression of goosecoid and mGAP. (BI): Day 3 (B, C, F,
G) and on day 4 (D, E, H, I), ES cells (B, D, F, H) and EB whole mount in situ hybridization of EPL cells (C, E, G, I).

【図27】 ES細胞のEBに比べたEPL細胞のEBにおける、拍動する心臓細胞の形成
の増強および促進。(A)分化の4〜12日の間の拍動する筋肉を示すES細胞
およびEPL細胞のEBのパーセンテージ。平均パーセンテージおよび標準偏差
は、それぞれの実験(n=48)における2つの別の実験に由来した。(B)2
0μgの全RNAのノーザンブロット分析により決定した4〜12日目のES細
胞およびEPL細胞のEBにおけるNkx2.5発現。
FIG. 27. Enhancement and promotion of beating heart cell formation in EBs of EPL cells compared to EBs of ES cells. (A) Percentage of EBs of ES and EPL cells showing beating muscle during days 4-12 of differentiation. Mean percentages and standard deviations were derived from two separate experiments in each experiment (n = 48). (B) 2
Nkx2.5 expression in EBs of ES and EPL cells from day 4-12 as determined by Northern blot analysis of 0 μg of total RNA.

【図28】 ニューロンを形成するEPL細胞の能力は、用いられたインビトロ分化レジメ
に依存する。(A)分化の8、10および12日でのニューロンを形成するES
細胞およびEPL細胞のEBのパーセンテージ。(B)ニューロンを含むES細
胞およびEPL細胞のRA処理凝集体のパーセンテージ。平均パーセンテージお
よび標準偏差は、4つの別の実験に由来した。それぞれの実験においてn=32
FIG. 28. The ability of EPL cells to form neurons depends on the in vitro differentiation regime used. (A) ES forming neurons at 8, 10 and 12 days of differentiation
EB percentage of cells and EPL cells. (B) Percentage of RA-treated aggregates of ES and EPL cells, including neurons. Mean percentages and standard deviations were derived from four separate experiments. N = 32 in each experiment
.

【図29A】 FGFおよびTGFβファミリーの増殖因子に応答するES細胞およびEPL
細胞の分化。(A)細胞型Aの特徴的な分化形態学を示す、bFGFの存在下で
分化したEPL細胞コロニー。(B)5日後の、bFGF(10ng/ml)の
存在下または非存在下におけるES細胞およびEPL細胞の培養後のES細胞(
ES)、EPL細胞(EPL)、分化した細胞(D)ならびに混合したEPL細
胞および分化した細胞(SD)のコロニーの比率。(C)アクチビンAの存在下
において分化したEPL細胞コロニー。これは、細胞型Bの分化した形態学の特
徴を示す。(D)5日後の、アクチビンA(150ng/ml)の存在下または
非存在下におけるES細胞およびEPL細胞の培養後のES細胞(ES)、EP
L細胞(EPL)、分化した細胞(D)ならびに混合したEPL細胞および分化
した細胞(SD)のコロニーの比率。
FIG. 29A. ES cells and EPL in response to FGF and TGFβ family growth factors
Cell differentiation. (A) EPL cell colonies differentiated in the presence of bFGF, showing characteristic differentiation morphology of cell type A. (B) After 5 days, ES cells after culture of ES cells and EPL cells in the presence or absence of bFGF (10 ng / ml) (
ES), EPL cells (EPL), differentiated cells (D) and ratio of mixed EPL cells and differentiated cells (SD) colonies. (C) EPL cell colonies differentiated in the presence of activin A. This is characteristic of the differentiated morphology of cell type B. (D) 5 days later, after culturing of ES cells and EPL cells in the presence or absence of activin A (150 ng / ml), ES cells (ES), EP
Percentage of colonies of L cells (EPL), differentiated cells (D) and mixed EPL cells and differentiated cells (SD).

【図29B】 FGFおよびTGFβファミリーの増殖因子に応答するES細胞およびEPL
細胞の分化。(A)細胞型Aの特徴的な分化形態学を示す、bFGFの存在下で
分化したEPL細胞コロニー。(B)5日後の、bFGF(10ng/ml)の
存在下または非存在下におけるES細胞およびEPL細胞の培養後のES細胞(
ES)、EPL細胞(EPL)、分化した細胞(D)ならびに混合したEPL細
胞および分化した細胞(SD)のコロニーの比率。(C)アクチビンAの存在下
において分化したEPL細胞コロニー。これは、細胞型Bの分化した形態学の特
徴を示す。(D)5日後の、アクチビンA(150ng/ml)の存在下または
非存在下におけるES細胞およびEPL細胞の培養後のES細胞(ES)、EP
L細胞(EPL)、分化した細胞(D)ならびに混合したEPL細胞および分化
した細胞(SD)のコロニーの比率。
FIG. 29B. ES cells and EPL in response to FGF and TGFβ family growth factors.
Cell differentiation. (A) EPL cell colonies differentiated in the presence of bFGF, showing characteristic differentiation morphology of cell type A. (B) After 5 days, ES cells after culture of ES cells and EPL cells in the presence or absence of bFGF (10 ng / ml) (
ES), EPL cells (EPL), differentiated cells (D) and ratio of mixed EPL cells and differentiated cells (SD) colonies. (C) EPL cell colonies differentiated in the presence of activin A. This is characteristic of the differentiated morphology of cell type B. (D) 5 days later, after culturing of ES cells and EPL cells in the presence or absence of activin A (150 ng / ml), ES cells (ES), EP
Percentage of colonies of L cells (EPL), differentiated cells (D) and mixed EPL cells and differentiated cells (SD).

【図29C】 FGFおよびTGFβファミリーの増殖因子に応答するES細胞およびEPL
細胞の分化。(A)細胞型Aの特徴的な分化形態学を示す、bFGFの存在下で
分化したEPL細胞コロニー。(B)5日後の、bFGF(10ng/ml)の
存在下または非存在下におけるES細胞およびEPL細胞の培養後のES細胞(
ES)、EPL細胞(EPL)、分化した細胞(D)ならびに混合したEPL細
胞および分化した細胞(SD)のコロニーの比率。(C)アクチビンAの存在下
において分化したEPL細胞コロニー。これは、細胞型Bの分化した形態学の特
徴を示す。(D)5日後の、アクチビンA(150ng/ml)の存在下または
非存在下におけるES細胞およびEPL細胞の培養後のES細胞(ES)、EP
L細胞(EPL)、分化した細胞(D)ならびに混合したEPL細胞および分化
した細胞(SD)のコロニーの比率。
FIG. 29C. ES cells and EPL in response to FGF and TGFβ family growth factors.
Cell differentiation. (A) EPL cell colonies differentiated in the presence of bFGF, showing characteristic differentiation morphology of cell type A. (B) After 5 days, ES cells after culture of ES cells and EPL cells in the presence or absence of bFGF (10 ng / ml) (
ES), EPL cells (EPL), differentiated cells (D) and ratio of mixed EPL cells and differentiated cells (SD) colonies. (C) EPL cell colonies differentiated in the presence of activin A. This is characteristic of the differentiated morphology of cell type B. (D) 5 days later, after culturing of ES cells and EPL cells in the presence or absence of activin A (150 ng / ml), ES cells (ES), EP
Percentage of colonies of L cells (EPL), differentiated cells (D) and mixed EPL cells and differentiated cells (SD).

【図29D】 FGFおよびTGFβファミリーの増殖因子に応答するES細胞およびEPL
細胞の分化。(A)細胞型Aの特徴的な分化形態学を示す、bFGFの存在下で
分化したEPL細胞コロニー。(B)5日後の、bFGF(10ng/ml)の
存在下または非存在下におけるES細胞およびEPL細胞の培養後のES細胞(
ES)、EPL細胞(EPL)、分化した細胞(D)ならびに混合したEPL細
胞および分化した細胞(SD)のコロニーの比率。(C)アクチビンAの存在下
において分化したEPL細胞コロニー。これは、細胞型Bの分化した形態学の特
徴を示す。(D)5日後の、アクチビンA(150ng/ml)の存在下または
非存在下におけるES細胞およびEPL細胞の培養後のES細胞(ES)、EP
L細胞(EPL)、分化した細胞(D)ならびに混合したEPL細胞および分化
した細胞(SD)のコロニーの比率。
FIG. 29D. ES cells and EPL in response to FGF and TGFβ family growth factors.
Cell differentiation. (A) EPL cell colonies differentiated in the presence of bFGF, showing characteristic differentiation morphology of cell type A. (B) After 5 days, ES cells after culture of ES cells and EPL cells in the presence or absence of bFGF (10 ng / ml) (
ES), EPL cells (EPL), differentiated cells (D) and ratio of mixed EPL cells and differentiated cells (SD) colonies. (C) EPL cell colonies differentiated in the presence of activin A. This is characteristic of the differentiated morphology of cell type B. (D) 5 days later, after culturing of ES cells and EPL cells in the presence or absence of activin A (150 ng / ml), ES cells (ES), EP
Percentage of colonies of L cells (EPL), differentiated cells (D) and mixed EPL cells and differentiated cells (SD).

【図30】 復帰したEPL細胞は、EBとして分化した場合、ES細胞と同様の分化能力
を有する。(A):分化の1〜4日での、ES細胞、EPL細胞およびEPLR
細胞由来のEBにおけるFgf5およびbrachyuryの発現の20μgの
全RNAのノーザンブロット分析。(B):分化の7〜12日からの拍動する筋
肉を示すES細胞、EPL細胞およびEPLR細胞のEBのパーセンテージ(n
=36)。(C):分化の7〜12日からのニューロンを形成するES細胞、E
PL細胞およびEPLR細胞のEBのパーセンテージ(n=36)。
FIG. 30. Reverted EPL cells have the same differentiation ability as ES cells when differentiated as EB. (A): ES cells, EPL cells and EPL R at 1-4 days of differentiation
Northern blot analysis of 20 μg of total RNA for expression of Fgf5 and brachyury in EBs from cells. (B): Percentage of EB of ES, EPL and EPL R cells showing beating muscles from day 7-12 of differentiation (n
= 36). (C): ES cells forming neurons from 7-12 days of differentiation, E
Percentage of EBs in PL and EPL R cells (n = 36).

【図31】 EBMの形成を介する神経外胚葉(neurectoderm)への指向され
た多能性細胞の形成。(A)ES細胞から形成され、そしてDMEM+50%M
EDII中で4日間、そしてさらにDMEM+50%MEDII+20ng/m
l FGF4中で3日間増殖したEBM。偽層状化上皮外観をした特有の回旋状
の細胞層が凝集物の中に形成された。(B)Aとして増殖した凝集体は、ゼラチ
ン処理したプラスチック上に、DMEM+50%MEDII+20ng/ml
FGF4中に、16時間、播種され、そしてインサイチュハイブリダイゼーショ
ンにより、Oct4(i)、brachyury(ii)、Gbx2(iii)
およびSox1(iv)の発現について分析された。
FIG. 31. Formation of directed pluripotent cells into the neuroectoderm through the formation of EBM. (A) formed from ES cells and DMEM + 50% M
4 days in EDII, and additionally DMEM + 50% MEDII + 20 ng / m
l EBM grown in FGF4 for 3 days. A unique convoluted cell layer with a pseudo-stratified epithelial appearance formed in the aggregate. (B) Aggregates grown as A were placed on gelatin-treated plastic on DMEM + 50% MEDII + 20 ng / ml
Seeded in FGF4 for 16 hours and Oct4 (i), brachyury (ii), Gbx2 (iii) by in situ hybridization
And Sox1 (iv) expression.

【図32】 EBM由来の凝集物における神経外胚葉および神経幹細胞のマーカーの発現。
EBM(4日目)は、DMEM+50%MEDII+20ng/ml FGF4
中で3日間 培養され、そして8、9、および10日目に、遺伝子発現の分析の
ために、ゼラチン上に播種された。(A)Gbx2、Sox1およびSox2ア
ンチセンスプローブを用いた凝集物のインサイチュハイブリダイゼーション。(
B)ネスチンおよびN−Camに対する抗体を用いた、9日目での凝集物の免疫
組織化学。
FIG. 32. Expression of neural ectoderm and neural stem cell markers in EBM-derived aggregates.
EBM (Day 4) was DMEM + 50% MEDII + 20 ng / ml FGF4
And seeded on gelatin for analysis of gene expression on days 8, 9, and 10. (A) In situ hybridization of aggregates using Gbx2, Sox1 and Sox2 antisense probes. (
B) Immunohistochemistry of aggregates on day 9 using antibodies against nestin and N-Cam.

【図33A】 EBM由来の神経外胚葉のプログラムされた形成の間の多能性細胞および神経
外胚葉マーカーの発現。(A)ES細胞のEB(IC+B、4日目)、DMEM
+20ng/ml FGF4において4日目から培養されたES細胞のEB(I
C+B/FGF、5〜8日目)、EBM(MEDII、4日目)およびDMEM
+50%MEDII+20ng/ml FGF4において4日目から培養された
EBM(MEDII/FGF、5〜8日目)由来の10μgの全RNAを、ノー
ザンブロットにより、Oct4、Fgf5およびmGAPの発現について分析し
た。
FIG. 33A. Expression of pluripotent cells and neuroectodermal markers during programmed formation of EBM-derived neuroectoderm. (A) ES cell EB (IC + B, 4 days), DMEM
EB (I) of ES cells cultured from day 4 in +20 ng / ml FGF4
C + B / FGF, days 5-8), EBM (MEDII, day 4) and DMEM
10 μg of total RNA from EBM (MEDII / FGF, days 5-8) cultured from day 4 in + 50% MEDII + 20 ng / ml FGF4 was analyzed by Northern blot for expression of Oct4, Fgf5 and mGAP.

【図33B】 EBM由来の神経外胚葉のプログラムされた形成の間の多能性細胞および神経
外胚葉マーカーの発現。(B)EBM(4日目)およびDMEM+50%MED
II+20ng/ml FGF4において培養されたEBM(6、7、8日目)
由来の20μgの全RNAに対する、Gbx2およびSox1についてのRNア
ーゼ保護。
FIG. 33B. Expression of pluripotent cells and neuroectodermal markers during programmed formation of EBM-derived neuroectoderm. (B) EBM (Day 4) and DMEM + 50% MED
II + EBM cultured in 20 ng / ml FGF4 (days 6, 7, 8)
RNase protection for Gbx2 and Sox1 on 20 μg of total RNA from.

【図34】 インビトロにおける多能性細胞の指示された分化による中胚葉および外胚葉起
源の分化した細胞型の形成。ES細胞のEB(コントロールEB)およびEBM
(EBM)から発生した個々に播種された凝集物は、(A)拍動する心臓細胞(
中胚葉由来)および(B)ニューロン(外胚葉由来)の存在について8、10、
および12日でスコアづけされた。
FIG. 34. Formation of differentiated cell types of mesodermal and ectodermal origin by directed differentiation of pluripotent cells in vitro. ES cell EB (control EB) and EBM
Individually seeded aggregates arising from (EBM) can be identified by (A) beating heart cells (
8, 10, the presence of neurons (derived from mesoderm) and (B) neurons (derived from ectoderm)
And 12 days.

【図35】 MEDIIの高分子量成分は、EPL細胞からのニューロンの形成を促進する
。1および4、DMEM;2および5、DMEM+抗ヒトLIF抗体;3および
6、DMEM+抗ヒトLIF抗体+100μg/ml Rにおいて培養されたE
PL細胞EBから発生した個々に播種された凝集体は、拍動する心臓細胞(1,
2,3)およびニューロンの存在について7、8、9および10日に評価された
FIG. 35. High molecular weight component of MEDII promotes neuron formation from EPL cells. 1 and 4, DMEM; 2 and 5, DMEM + anti-human LIF antibody; 3 and 6, DMEM + anti-human LIF antibody + 100 μg / ml E cultured in R
Individually seeded aggregates arising from PL cell EBs can be found in beating heart cells (1,
2,3) and the presence of neurons were evaluated on days 7, 8, 9 and 10.

【図36】 懸濁液中に形成されたEPL細胞の再凝集による中胚葉の形成。トリプシン処
理され単一細胞になり、そしてDMEM(IC+B)+/−10ng/ml F
GF4または、DMEM+50%MEDII(MEDII)+/−10ng/m
l FGF4において再凝集されたEBM(4日目)由来の20μgの全RNA
を、ノーザンブロットにより、brachyuryおよびOct4の発現につい
て、2および4日後に分析した。4日目の、DMEMおよびDMEM+50%M
EDIIにおける代表的凝集物を示す。
FIG. 36. Formation of mesoderm by reaggregation of EPL cells formed in suspension. Trypsinize to single cells and DMEM (IC + B) +/− 10 ng / ml F
GF4 or DMEM + 50% MEDII (MEDII) +/− 10 ng / m
l 20 μg of total RNA from EBM reaggregated in FGF4 (day 4)
Was analyzed by Northern blot after 2 and 4 days for expression of brachyury and Oct4. Day 4 DMEM and DMEM + 50% M
A representative aggregate in EDII is shown.

【図37】 EPL細胞のEBにおける発生期中胚葉は、造血系細胞の形成に対してプログ
ラムされ得る。ES細胞およびEPL細胞のEBは、マクロファージの形成を誘
導するためにIL−3およびM−CSFを補充されたメチルセルロースにおいて
培養された。マクロファージを含む凝集物の比率は、12、15および18日に
決定された。
FIG. 37. Embryonic mesoderm in the EB of EPL cells can be programmed for the formation of hematopoietic cells. EBs of ES and EPL cells were cultured in methylcellulose supplemented with IL-3 and M-CSF to induce macrophage formation. The proportion of aggregates containing macrophages was determined on days 12, 15 and 18.

【図38】 多能性細胞由来の中胚葉(EPL EB)および外胚葉(EBM)の胚葉の指
示された形成に関する方法論の比較解析。播種された凝集物は、拍動する心臓細
胞の形成について10日時点で、およびニューロンの形成について12日時点で
スコアづけされた。
FIG. 38. Comparative analysis of methodologies for directed formation of mesoderm (EPL EB) and ectoderm (EBM) germ layers from pluripotent cells. Seeded aggregates were scored at day 10 for beating heart cell formation and at day 12 for neuron formation.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 5/06 C12N 5/00 B 15/09 E 15/02 15/00 A C12Q 1/68 B (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 ラスジェン, ジョイ オーストラリア国 5051 サウス オース トラリア, ブラックウッド, ミモザ アベニュー 1 (72)発明者 レイク, ジュリー − アン オーストラリア国 5083 サウス オース トラリア, ブロードヴュー, ビーベン アヴェニュー 1 (72)発明者 ワシントン, ジェニファー オーストラリア国 5031 サウス オース トラリア, セバルトン, バレンタイン ストリート 54シー Fターム(参考) 4B024 AA01 AA20 BA21 DA02 GA03 GA18 HA03 HA17 4B063 QA05 QQ08 QQ15 QQ33 QQ79 QQ80 QS36 4B065 AA91X AA93X AB01 AB05 AB06 BA08 BB01 BB19 BB23 BB34 BC01 BC41 BD14 BD18 CA24 CA44 4H045 AA10 BA10 BA11 BA12 BA13 BA17 CA40 DA01 EA20 FA72 GA22 GA23 GA26 HA02 HA05──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 5/06 C12N 5/00 B 15/09 E 15/02 15/00 A C12Q 1/68 B (81 ) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF) , CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK , LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Lasgen, Joy Australia 5051 South Australia, Blackwood, Mimosa Avenue 1 (72) Inventor Lake, Julie-Ann Australia 5083 South Australia, Broadview, Beven Avenue 1 (72) Inventor Washington, Jennifer Australia 5031 South Australia A, Sebalton, Valentine Street 54 Sea F-term (Reference) 4B024 AA01 AA20 BA21 DA02 GA03 GA18 HA03 HA17 4B063 QA05 QQ08 QQ15 QQ33 QQ79 QQ80 QS36 4B065 AA91X AA93X AB01 AB05 AB06 BA08 BB01 BB19 CA23 BC14ABC BA11 BA12 BA13 BA17 CA40 DA01 EA20 FA72 GA22 GA23 GA26 HA02 HA05

Claims (86)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 さらなるgp130アゴニストの存在下または非存在下で多
能性細胞の分化、増殖および/または維持に影響を及ぼし得る、部分的または実
質的に精製された生物学的に活性な因子であって、該因子は、プロリンおよびそ
の機能的に等価なアナログ、プロリンを含むペプチドならびにその機能的に活性
なフラグメントおよびアナログからなる群より選択される低分子量成分;ならび
に生物学的活性について該低分子量成分と競合する分子;ならびに細胞外マトリ
クスタンパク質およびそれらの機能的に活性なフラグメントまたはアナログから
なる群より選択される高分子量成分;ならびに生物学的活性について該高分子量
成分と競合する分子を含む、部分的または実質的に精製された生物学的に活性な
因子。
1. A partially or substantially purified biologically active factor that can affect the differentiation, proliferation and / or maintenance of pluripotent cells in the presence or absence of an additional gp130 agonist. The factor is a low molecular weight component selected from the group consisting of proline and functionally equivalent analogs thereof, proline-containing peptides and functionally active fragments and analogs thereof; Molecules that compete with the low molecular weight component; and high molecular weight components selected from the group consisting of extracellular matrix proteins and functionally active fragments or analogs thereof; and molecules that compete with the high molecular weight component for biological activity. A partially or substantially purified biologically active agent, including.
【請求項2】 前記低分子量成分が、約5kD未満の分子量を有し、そして
前記高分子量成分が約10kより大きな分子量を有する、請求項1に記載の生物
学的に活性な因子。
2. The biologically active agent of claim 1, wherein said low molecular weight component has a molecular weight of less than about 5 kD, and wherein said high molecular weight component has a molecular weight of greater than about 10 kD.
【請求項3】 前記低分子量成分が以下からなる群より選択される、請求項
1に記載の生物学的に活性な因子: 【化1】 プロテアーゼ消化(コラゲナーゼ消化を含む)コラーゲンフラグメント;ならび
にそれらの機能的に活性なフラグメントおよびアナログ;ならびに生物学的活性
についてそれらと競合する分子。
3. The biologically active agent according to claim 1, wherein said low molecular weight component is selected from the group consisting of: Protease-digested (including collagenase-digested) collagen fragments; and their functionally active fragments and analogs; and molecules that compete with them for biological activity.
【請求項4】 前記高分子量成分が、フィブロネクチンまたはその機能的に
活性なフラグメントもしくはアナログ、あるいはラミニンまたはその機能的に活
性なフラグメントもしくはアナログである、請求項1に記載の生物学的に活性な
因子。
4. The biologically active component according to claim 1, wherein the high molecular weight component is fibronectin or a functionally active fragment or analog thereof, or laminin or a functionally active fragment or analog thereof. factor.
【請求項5】 前記高分子量成分が、細胞性フィブロネクチンまたはその機
能的に活性なフラグメントもしくはアナログである、請求項4に記載の生物学的
に活性な因子。
5. The biologically active agent according to claim 4, wherein said high molecular weight component is cellular fibronectin or a functionally active fragment or analog thereof.
【請求項6】 請求項1に記載の生物学的に活性な因子、および該因子のた
めのアジュバント、希釈剤またはキャリアを含む、多能性細胞の分化、増殖およ
び/または維持に影響を及ぼし得る組成物。
6. A method for influencing the differentiation, proliferation and / or maintenance of a pluripotent cell, comprising a biologically active agent according to claim 1 and an adjuvant, diluent or carrier for said agent. Composition to obtain.
【請求項7】 請求項1に記載の生物学的に活性な因子を含む馴化培地を調
製する方法であって、該方法は、 以下を提供する工程: 肝細胞または肝癌細胞、肝細胞株または肝癌細胞株、胚外内胚葉細胞およ
び胚外内胚葉細胞株からなる群より選択される細胞、ならびに 細胞培養培地、 細胞培養培地中で馴化培地を生成するに十分な時間にわたり該細胞を培養する
工程;ならびに 該培養培地から該細胞を分離して、該馴化培地を提供する工程、 を包含する、方法。
7. A method for preparing a conditioned medium comprising a biologically active agent according to claim 1, comprising the steps of: providing a hepatocyte or hepatoma cell, a hepatocyte cell line or A cell selected from the group consisting of a liver cancer cell line, an extraembryonic endoderm cell and an extraembryonic endoderm cell line, and a cell culture medium; culturing the cell in the cell culture medium for a time sufficient to produce a conditioned medium And separating the cells from the culture medium to provide the conditioned medium.
【請求項8】 前記細胞または細胞株が、ヒトもしくはマウスの肝細胞癌腫
細胞株、初代胚性マウス肝細胞、初代成体マウス肝細胞、初代ニワトリ肝細胞、
および胚外内胚葉細胞もしくは胚外内胚葉細胞株からなる群より選択される、請
求項7に記載の方法。
8. The cell or cell line, wherein the cell line is a human or mouse hepatocellular carcinoma cell line, a primary embryonic mouse hepatocyte, a primary adult mouse hepatocyte, a primary chicken hepatocyte,
8. The method of claim 7, wherein the method is selected from the group consisting of and extraembryonic endoderm cells or extraembryonic endoderm cell lines.
【請求項9】 前記細胞または細胞株が、ヒト肝細胞癌腫細胞株Hep G
2(ATCC HB−8065)、マウス肝細胞癌腫細胞株Hepa 1c1c
−7(ATCC CRL−2026)、内臓内胚葉細胞株END−2および壁内
胚葉細胞株PYS−2からなる群より選択される、請求項8に記載の方法。
9. The cell or cell line is a human hepatocellular carcinoma cell line Hep G.
2 (ATCC HB-8065), mouse hepatocellular carcinoma cell line Hepa 1c1c
The method according to claim 8, wherein the method is selected from the group consisting of -7 (ATCC CRL-2026), visceral endoderm cell line END-2, and mural endoderm cell line PYS-2.
【請求項10】 前記細胞または細胞株が、ヒト肝細胞癌腫細胞株Hep
G2(ATCC HB−8065)である、請求項9に記載の方法。
10. The cell or cell line is a human hepatocellular carcinoma cell line Hep.
The method according to claim 9, which is G2 (ATCC HB-8065).
【請求項11】 請求項1に記載の生物学的に活性な因子を含む、多能性細
胞の分化、増殖および/または維持に影響を及ぼし得る馴化培地。
11. A conditioned medium comprising the biologically active agent according to claim 1 and capable of affecting the differentiation, proliferation and / or maintenance of pluripotent cells.
【請求項12】 請求項1に記載の生物学的に活性な因子を含む細胞外マト
リクスを調製するための方法であって、該方法は、 以下を提供する工程: 肝細胞または肝癌細胞、肝細胞株または肝癌細胞株、胚外内胚葉細胞およ
び胚外内胚葉細胞株からなる群より選択される細胞、 支持体基材、ならびに 細胞培養培地; 細胞培養培地中で細胞外マトリクスを生成するに十分な時間にわたり支持体基
材の存在下で該細胞を培養する工程;ならびに 該支持体基材から該細胞および該細胞培養培地を分離して、該細胞外マトリク
スを提供する工程、 を包含する、方法。
12. A method for preparing an extracellular matrix comprising a biologically active agent according to claim 1, wherein the method comprises the steps of: providing a hepatocyte or hepatoma cell, a liver A cell line or a cell line selected from the group consisting of a liver cancer cell line, an extraembryonic endoderm cell and an extraembryonic endoderm cell line, a support substrate, and a cell culture medium; Culturing the cells in the presence of a support substrate for a sufficient time; and separating the cells and the cell culture medium from the support substrate to provide the extracellular matrix. ,Method.
【請求項13】 前記細胞または細胞株が、ヒトもしくはマウスの肝細胞癌
腫細胞株、初代胚性マウス肝細胞、初代成体マウス肝細胞、初代ニワトリ肝細胞
、およびヒトもしくはマウスの胚外内胚葉細胞および胚外内胚葉細胞株からなる
群より選択される、請求項12に記載の方法。
13. The cell or cell line is a human or mouse hepatocellular carcinoma cell line, a primary embryonic mouse hepatocyte, a primary adult mouse hepatocyte, a primary chicken hepatocyte, and a human or mouse extraembryonic endoderm cell 13. The method of claim 12, wherein the method is selected from the group consisting of: and an extraembryonic endoderm cell line.
【請求項14】 前記細胞または細胞株が、ヒト肝細胞癌腫細胞株Hep G2(ATCC HB−8065)、マウス肝細胞癌腫細胞株Hepa 1c1
c−7(ATCC CRL−2026)からなる群より選択される、請求項13
に記載の方法。
14. The cell or cell line is a human hepatocellular carcinoma cell line Hep G2 (ATCC HB-8065) or a mouse hepatocellular carcinoma cell line Hepa 1c1.
14. A selected from the group consisting of c-7 (ATCC CRL-2026).
The method described in.
【請求項15】 前記細胞または細胞株が、ヒト肝細胞癌腫細胞株Hep G2(ATCC HB−8065)である、請求項14に記載の方法。15. The method of claim 14, wherein said cell or cell line is the human hepatocellular carcinoma cell line Hep G2 (ATCC HB-8065). 【請求項16】 請求項1に記載の生物学的に活性な因子を含む、多能性細
胞の分化、増殖および/または維持に影響を及ぼし得る細胞外マトリクス。
16. An extracellular matrix comprising the biologically active agent according to claim 1 and capable of affecting differentiation, proliferation and / or maintenance of pluripotent cells.
【請求項17】 多能性細胞の分化、増殖および/または維持に影響を及ぼ
し得る生物学的に活性な因子の高分子量成分を部分的または実質的に精製するた
めの方法であって、該方法は、 以下を提供する工程: 該高分子量成分の供給源、 ヘパリンアフィニティークロマトグラフィー支持体、 アニオン交換クロマトグラフィー支持体、および ゲル濾過クロマトグラフィー支持体; 該高分子量成分の供給源と、該ヘパリンアフィニティークロマトグラフィー支
持体とを接触させて、第1の画分を生成する工程; 該第1の画分と、該アニオン交換クロマトグラフィー支持体とを接触させて、
第2の画分を生成する工程;ならびに 該第2の画分と、該ゲル濾過クロマトグラフィー支持体とを接触させて、該部
分的または実質的に精製された高分子量成分を生成する工程、 を包含する、方法。
17. A method for partially or substantially purifying the high molecular weight component of a biologically active factor that can affect the differentiation, proliferation and / or maintenance of a pluripotent cell, said method comprising: The method comprises: providing a source of the high molecular weight component, a heparin affinity chromatography support, an anion exchange chromatography support, and a gel filtration chromatography support; a source of the high molecular weight component, and the heparin Contacting with an affinity chromatography support to produce a first fraction; contacting the first fraction with the anion exchange chromatography support;
Producing a second fraction; and contacting the second fraction with the gel filtration chromatography support to produce the partially or substantially purified high molecular weight component; A method comprising:
【請求項18】 前記高分子量供給源が、請求項1に記載の部分的に精製さ
れた生物学的に活性な因子、請求項11に記載の馴化培地、または請求項16に
記載の細胞外マトリクスである、請求項17に記載の方法。
18. The partially purified biologically active agent of claim 1, the conditioned medium of claim 11, or the extracellular of claim 16, wherein the high molecular weight source is 18. The method according to claim 17, which is a matrix.
【請求項19】 前記ヘパリンアフィニティークロマトグラフィー支持体が
、ヘパリンsepharose CL−6Bカラムであり、そして前記ゲル濾過
支持体が、superose 6ゲル濾過カラムである、請求項18に記載の方
法。
19. The method of claim 18, wherein the heparin affinity chromatography support is a heparin sepharose CL-6B column and the gel filtration support is a superose 6 gel filtration column.
【請求項20】 多能性細胞の分化、増殖および/または維持に影響を及ぼ
し得る生物学的に活性な因子の高分子量成分を部分的または実質的に精製するた
めの方法であって、該方法は、 以下を提供する工程: 該高分子量成分の供給源、 限外濾過膜、 アニオン交換クロマトグラフィー支持体、 疎水性相互作用クロマトグラフィー支持体、 ヘパリンアフィニティークロマトグラフィー支持体、および ゲル濾過クロマトグラフィー支持体; 該高分子量成分の供給源と、該限外濾過膜とを接触させて、約10kDより大
きな成分を有する画分を得る工程; 該約10kDより大きな成分を有する画分と、該アニオン交換クロマトグラフ
ィー支持体とを接触させて、第1の画分を得る工程; 該第1の画分と、該疎水性相互作用クロマトグラフィー支持体とを接触させて
、第2の画分を生成する工程; 該第2の画分と、該ヘパリンアフィニティークロマトグラフィー支持体とを接触
させて、第3の画分を生成する工程;ならびに 該第3の画分と、該ゲル濾過クロマトグラフィー支持体とを接触させて、該部
分的または実質的に精製された高分子量成分を生成する工程、 を包含する、方法。
20. A method for partially or substantially purifying a high molecular weight component of a biologically active factor that can affect the differentiation, proliferation and / or maintenance of a pluripotent cell, said method comprising: The method comprises providing a source of the high molecular weight component, an ultrafiltration membrane, an anion exchange chromatography support, a hydrophobic interaction chromatography support, a heparin affinity chromatography support, and gel filtration chromatography. Contacting the source of the high molecular weight component with the ultrafiltration membrane to obtain a fraction having a component greater than about 10 kD; a fraction having a component greater than about 10 kD and the anion Contacting with an exchange chromatography support to obtain a first fraction; said first fraction and said hydrophobic interaction chromatography Contacting the carrier with a support to generate a second fraction; contacting the second fraction with the heparin affinity chromatography support to generate a third fraction; Contacting the third fraction with the gel filtration chromatography support to produce the partially or substantially purified high molecular weight component.
【請求項21】 前記高分子量供給源が、請求項1に記載の部分的に精製さ
れた生物学的に活性な因子、請求項11に記載の馴化培地、または請求項16に
記載の細胞外マトリクスである、請求項20に記載の方法。
21. The partially purified biologically active agent of claim 1, the conditioned medium of claim 11, or the extracellular of claim 16, wherein the high molecular weight source is 21. The method according to claim 20, which is a matrix.
【請求項22】 前記限外濾過膜が、Amicon DiaFlo YM1
0メンブレンであり、前記アニオン交換クロマトグラフィー支持体が、Seph
arose Qアニオン交換カラムであり、該疎水性相互作用クロマトグラフィ
ー支持体が、フェニルセファロース疎水性相互作用カラムであり、前記ヘパリン
アフィニティークロマトグラフィー支持体がヘパリンsepharose CL
−6Bカラムであり、そして前記ゲル濾過クロマトグラフィー支持体がsupe
rose 6ゲル濾過カラムである、請求項21に記載の方法。
22. The ultrafiltration membrane as defined in Amicon DiaFlo YM1.
0 membrane, wherein the anion exchange chromatography support is Seph.
arose Q anion exchange column, wherein the hydrophobic interaction chromatography support is a phenyl sepharose hydrophobic interaction column, and the heparin affinity chromatography support is heparin sepharose CL.
-6B column and the gel filtration chromatography support is
22. The method of claim 21 which is a rose 6 gel filtration column.
【請求項23】 多能性細胞の分化、増殖および/または維持に影響を及ぼ
し得る生物学的に活性な因子の高分子量成分を部分的または実質的に精製するた
めの方法であって、該方法は、 以下を提供する工程: 該高分子量成分の供給源、 ゼラチンアフィニティークロマトグラフィー支持体、および 透析システム; 該高分子量成分の供給源と、該ゼラチンアフィニティークロマトグラフィー支
持体とを接触させて、第1の画分を得る工程;ならびに 該第1の画分を透析に供して、該部分的または実質的に精製された高分子量成
分を生成する工程、 を包含する、方法。
23. A method for partially or substantially purifying the high molecular weight component of a biologically active factor that can affect the differentiation, proliferation and / or maintenance of a pluripotent cell, said method comprising: The method comprises providing a source of the high molecular weight component, a gelatin affinity chromatography support, and a dialysis system; contacting the source of the high molecular weight component with the gelatin affinity chromatography support, Obtaining a first fraction; and subjecting the first fraction to dialysis to produce the partially or substantially purified high molecular weight component.
【請求項24】 前記高分子量供給源が、請求項1に記載の部分的に精製さ
れた生物学的に活性な因子、請求項11に記載の馴化培地、または請求項16に
記載の細胞外マトリクスである、請求項23に記載の方法。
24. The partially purified biologically active agent of claim 1, the conditioned medium of claim 11, or the extracellular of claim 16, wherein the high molecular weight source is 24. The method of claim 23, wherein the method is a matrix.
【請求項25】 前記ゼラチンアフィニティークロマトグラフィー支持体が
ゼラチンセファロースアフィニティークロマトグラフィー支持体である、請求項
24に記載の方法。
25. The method of claim 24, wherein said gelatin affinity chromatography support is a gelatin sepharose affinity chromatography support.
【請求項26】 多能性細胞の分化、増殖および/または維持に影響を及ぼ
し得る生物学的に活性な因子の低分子量成分を部分的または実質的に精製するた
めの方法であって、該方法は、 以下を提供する工程: 該低分子量成分の供給源、 限外濾過膜、 第1のゲル濾過クロマトグラフィー支持体 順相クロマトグラフィー支持体、および 第2のゲル濾過クロマトグラフィー支持体; 該低分子量成分の供給源と、該限外濾過膜とを接触させて、約3kD未満の成
分を有する画分を得る工程; 該約3kD未満の成分を有する画分と、該第1のゲル濾過クロマトグラフィー
支持体とを接触させて、第1の画分を得る工程; 該第1の画分と、該順相クロマトグラフィー支持体とを接触させて、第2の画
分を生成する工程;ならびに 該第2の画分と、該第2のゲル濾過クロマトグラフィー支持体とを接触させて
、該部分的または実質的に精製された低分子量成分を生成する工程、 を包含する、方法。
26. A method for partially or substantially purifying low molecular weight components of a biologically active factor that can affect the differentiation, proliferation and / or maintenance of a pluripotent cell, said method comprising: The method comprises providing a source of the low molecular weight component, an ultrafiltration membrane, a first gel filtration chromatography support, a normal phase chromatography support, and a second gel filtration chromatography support; Contacting a source of low molecular weight components with the ultrafiltration membrane to obtain a fraction having a component of less than about 3 kD; a fraction having a component of less than about 3 kD; and the first gel filtration Contacting a chromatography support to obtain a first fraction; contacting the first fraction with the normal phase chromatography support to generate a second fraction; And the second fraction; Encompasses contacting the second gel filtration chromatographic supports, to produce the partially or substantially purified low molecular weight components, the method.
【請求項27】 前記低分子量供給源が、請求項1に記載の部分的に精製さ
れた生物学的に活性な因子、または請求項11に記載の馴化培地である、請求項
26に記載の方法。
27. The method of claim 26, wherein the low molecular weight source is the partially purified biologically active factor of claim 1 or the conditioned medium of claim 11. Method.
【請求項28】 前記限外濾過膜が、Amicon DiaFlo YM3
メンブレンであり、前記第1のゲル濾過クロマトグラフィー支持体が、セファロ
ースゲル濾過クロマトグラフィー支持体であり、そして前記第2のゲル濾過クロ
マトグラフィー支持体が、Superdex ペプチドゲル濾過クロマトグラフ
ィー支持体である、請求項26に記載の方法。
28. The ultrafiltration membrane comprising Amicon DiaFlo YM3
A membrane, wherein the first gel filtration chromatography support is a Sepharose gel filtration chromatography support, and the second gel filtration chromatography support is a Superdex peptide gel filtration chromatography support, The method of claim 26.
【請求項29】 初期原始外胚葉様(EPL)細胞を生成および/または維
持する方法であって、該方法は、 以下を提供する工程: 多能性細胞、および 請求項1に記載の生物学的に活性な因子;または 請求項11に記載の馴化培地;または 請求項16に記載の細胞外マトリクス;ならびに さらなるgp130アゴニストの存在下または非存在下で、該多能性細胞と、
該生物学的に活性な因子または該馴化培地または該細胞外マトリクスとを接触さ
せて、該EPL細胞を生成または維持する工程、 を包含する、方法。
29. A method for generating and / or maintaining early primitive ectoderm-like (EPL) cells, said method comprising: providing a pluripotent cell; and the biology of claim 1 Or a conditioned medium according to claim 11; or an extracellular matrix according to claim 16, and said pluripotent cells in the presence or absence of an additional gp130 agonist;
Contacting said biologically active agent or said conditioned medium or said extracellular matrix to generate or maintain said EPL cells.
【請求項30】 前記多能性細胞が、胚幹(ES)細胞、インビボまたはイ
ンビトロで誘導されたICM/原外胚葉、インビボまたはインビトロで誘導され
た原始外胚葉、原始生殖細胞、EG細胞、奇形癌細胞、EC細胞、ならびに分化
および/または核移植により得られた多能性細胞からなる群より選択される、請
求項29に記載の方法。
30. The pluripotent cell may be an embryonic stem (ES) cell, an ICM / primordial ectoderm derived in vivo or in vitro, a primitive ectoderm derived in vivo or in vitro, a primordial germ cell, an EG cell, 30. The method of claim 29, wherein the method is selected from the group consisting of teratocarcinoma cells, EC cells, and pluripotent cells obtained by differentiation and / or nuclear transfer.
【請求項31】 前記低分子量成分が、以下からなる群より選択される、請
求項29に記載の方法: 【化2】 プロテアーゼ消化(コラゲナーゼ消化を含む)コラーゲンフラグメント;ならび
にそれらの機能的に活性なフラグメントおよびアナログ;ならびに生物学的活性
についてそれらと競合する分子。
31. The method of claim 29, wherein said low molecular weight component is selected from the group consisting of: Protease-digested (including collagenase-digested) collagen fragments; and their functionally active fragments and analogs; and molecules that compete with them for biological activity.
【請求項32】 前記高分子量成分が、フィブロネクチンまたはその機能的
に活性なフラグメントもしくはアナログ、あるいはラミニンまたはその機能的に
等価なフラグメントもしくはアナログである、請求項29に記載の方法。
32. The method of claim 29, wherein said high molecular weight component is fibronectin or a functionally active fragment or analog thereof, or laminin or a functionally equivalent fragment or analog thereof.
【請求項33】 前記高分子量成分が、細胞性フィブロネクチンまたはその
機能的に等価なフラグメントもしくはアナログである、請求項32に記載の方法
33. The method of claim 32, wherein said high molecular weight component is cellular fibronectin or a functionally equivalent fragment or analog thereof.
【請求項34】 前記多能性細胞が、さらなるgp130アゴニストの存在
下で、前記生物学的に活性な因子、または前記馴化培地、または前記細胞外マト
リクスと接触される、請求項29に記載の方法。
34. The method of claim 29, wherein said pluripotent cells are contacted with said biologically active agent, or said conditioned medium, or said extracellular matrix in the presence of an additional gp130 agonist. Method.
【請求項35】 前記生物学的に活性な因子、または前記馴化培地、または
前記細胞外マトリクスが、ヒトもしくはマウスの肝細胞癌腫細胞株、初代胚性マ
ウス肝細胞、初代成体マウス肝細胞、初代ニワトリ肝細胞、および胚外内胚葉細
胞もしくは胚外内胚葉細胞株からなる群より選択される細胞または細胞株から生
成される、請求項29に記載の方法。
35. The biologically active agent, or the conditioned medium, or the extracellular matrix, wherein the human or mouse hepatocellular carcinoma cell line, primary embryonic mouse hepatocytes, primary adult mouse hepatocytes, primary 30. The method of claim 29, wherein the method is produced from a cell or cell line selected from the group consisting of chicken hepatocytes and extraembryonic endoderm cells or extraembryonic endoderm cell lines.
【請求項36】 前記細胞または細胞株が、ヒト肝細胞癌腫細胞株Hep G2(ATCC HB−8065)、マウス肝細胞癌腫細胞株Hepa 1c1
c−7(ATCC CRL−2026)、内臓内胚葉細胞株END−2および壁
内胚葉細胞株PYS−2からなる群より選択される、請求項35に記載の方法。
36. The cell or cell line is a human hepatocellular carcinoma cell line Hep G2 (ATCC HB-8065) or a mouse hepatocellular carcinoma cell line Hepa 1c1.
36. The method of claim 35, wherein the method is selected from the group consisting of c-7 (ATCC CRL-2026), visceral endoderm cell line END-2, and mural endoderm cell line PYS-2.
【請求項37】 前記細胞または細胞株が、ヒト肝細胞癌腫細胞株Hep G2(ATCC HB−8065)である、請求項36に記載の方法。37. The method of claim 36, wherein said cell or cell line is the human hepatocellular carcinoma cell line Hep G2 (ATCC HB-8065). 【請求項38】 EPL細胞を、好ましくは、Oct4およびFgf5の発
現によって同定する工程を包含する、請求項29に記載の方法。
38. The method of claim 29, comprising identifying EPL cells, preferably by expression of Oct4 and Fgf5.
【請求項39】 前記EPL細胞が、哺乳動物またはトリである、請求項2
9に記載の方法。
39. The EPL cell is a mammal or a bird.
9. The method according to 9.
【請求項40】 培養されたEPL細胞。40. A cultured EPL cell. 【請求項41】 哺乳動物またはトリである、請求項40に記載の細胞。41. The cell of claim 40, which is a mammal or a bird. 【請求項42】 部分的に分化した細胞および/または最終分化した細胞を
生成する方法であって、該方法は、 以下を提供する工程: 多能性細胞、および 請求項1に記載の生物学的に活性な因子;または 請求項11に記載の馴化培地;または 請求項16に記載の細胞外マトリクス;および さらなるgp130アゴニストの存在下または非存在下で、該多能性細胞と、
該生物学的に活性な因子または該馴化培地または該細胞外マトリクスとを接触さ
せて、該EPL細胞を生成する工程、ならびに 該生物学的に活性な因子またはその高分子量成分もしくは低分子量成分、また
は該馴化培地、または該細胞外マトリクスの存在下または非存在下で、および1
つ以上の分化因子の存在下または非存在下で、該EPL細胞を培養して、部分的
に分化した細胞および/または最終分化した細胞を生成する工程、 を包含する、方法。
42. A method for producing a partially differentiated cell and / or a terminally differentiated cell, said method comprising the steps of: providing a pluripotent cell, and the biology of claim 1 Or a conditioned medium according to claim 11, or an extracellular matrix according to claim 16, and said pluripotent cells in the presence or absence of an additional gp130 agonist;
Contacting said biologically active factor or said conditioned medium or said extracellular matrix to produce said EPL cells; and said biologically active factor or a high or low molecular weight component thereof, Or in the presence or absence of the conditioned medium, or the extracellular matrix, and 1
Culturing said EPL cells in the presence or absence of one or more differentiation factors to produce partially differentiated cells and / or terminally differentiated cells.
【請求項43】 前記多能性細胞が、胚幹(ES)細胞、インビボまたはイ
ンビトロで誘導されたICM/原外胚葉、インビボまたはインビトロで誘導され
た原始外胚葉、原始生殖細胞、EG細胞、奇形癌細胞、EC細胞、ならびに分化
および/または核移植により得られた多能性細胞からなる群より選択される、請
求項42に記載の方法。
43. The pluripotent cells are embryonic stem (ES) cells, in vivo or in vitro induced ICM / primordial ectoderm, in vivo or in vitro derived primitive ectoderm, primordial germ cells, EG cells, 43. The method of claim 42, wherein the method is selected from the group consisting of teratocarcinoma cells, EC cells, and pluripotent cells obtained by differentiation and / or nuclear transfer.
【請求項44】 前記低分子量成分が、以下からなる群より選択される、請
求項42に記載の方法: 【化3】 プロテアーゼ消化(コラゲナーゼ消化を含む)コラーゲンフラグメント;ならび
にそれらの機能的に活性なフラグメントおよびアナログ;ならびに生物学的活性
についてそれらと競合する分子。
44. The method of claim 42, wherein said low molecular weight component is selected from the group consisting of: Protease digested (including collagenase digested) collagen fragments; and their functionally active fragments and analogs; and molecules that compete with them for biological activity.
【請求項45】 前記高分子量成分が、フィブロネクチンまたはその機能的
に活性なフラグメントもしくはアナログ、あるいはラミニンまたはその機能的に
活性なフラグメントもしくはアナログである、請求項42に記載の方法。
45. The method of claim 42, wherein said high molecular weight component is fibronectin or a functionally active fragment or analog thereof, or laminin or a functionally active fragment or analog thereof.
【請求項46】 前記高分子量成分が、細胞性フィブロネクチンまたはその
機能的に活性なフラグメントもしくはアナログである、請求項45に記載の方法
46. The method of claim 45, wherein said high molecular weight component is cellular fibronectin or a functionally active fragment or analog thereof.
【請求項47】 部分的に分化した細胞および/または最終分化した細胞を
、細胞表面マーカーの発現、形態、および/または分化能力によって同定する工
程をさらに包含する、請求項42に記載の方法。
47. The method of claim 42, further comprising identifying partially differentiated and / or terminally differentiated cells by expression, morphology, and / or differentiation potential of cell surface markers.
【請求項48】 前記部分的に分化した細胞および/または最終分化した細
胞が、哺乳動物またはトリである、請求項42に記載の方法。
48. The method of claim 42, wherein said partially and / or terminally differentiated cells are mammals or birds.
【請求項49】 前記EPL細胞が、前記生物学的に活性な因子、またはそ
の高分子量成分もしくは低分子量成分、または前記馴化培地、または前記細胞外
マトリクスの存在下で、好ましくは、FGFファミリー由来の増殖因子の存在下
で懸濁物中で培養され;そして前記部分的に分化した細胞および/または最終分
化した細胞が、優勢に外胚葉胚葉細胞、優勢に部分的に分化した外胚葉、優勢に
神経外胚葉もしくは優勢に神経幹細胞および/または優勢に最終分化した皮膚も
しくはニューロン細胞を含む、請求項42に記載の方法。
49. The EPL cell is preferably derived from the FGF family in the presence of the biologically active factor, or a high or low molecular weight component thereof, or the conditioned medium, or the extracellular matrix. And wherein said partially differentiated cells and / or terminally differentiated cells are predominantly ectoderm cells, predominantly partially differentiated ectoderm, dominant 43. The method of claim 42, wherein the method comprises neuroectoderm or predominantly neural stem cells and / or predominantly terminally differentiated skin or neuronal cells.
【請求項50】 前記EPL細胞が、前記生物学的に活性な因子、またはそ
の高分子量成分もしくは低分子量成分、または前記馴化培地、または前記細胞外
マトリクスの非存在下で懸濁物中で培養され、そして前記部分的に分化した細胞
および/または最終分化した細胞が、優勢に中胚葉胚葉細胞、優勢に部分的に分
化した細胞および/または優勢に最終分化した発生期中胚葉細胞(例えば、血球
および筋細胞)を含む、請求項42に記載の方法。
50. The EPL cells are cultured in suspension in the absence of the biologically active factor, or a high or low molecular weight component thereof, or the conditioned medium, or the extracellular matrix. And the partially differentiated and / or terminally differentiated cells are predominantly mesoderm cells, predominantly partially differentiated cells and / or predominantly terminally differentiated developing mesoderm cells (eg, blood cells 43) and a muscle cell).
【請求項51】 懸濁物中で形成された前記EPL細胞が、前記生物学的に
活性な因子または前記その高分子量成分もしくは前記低分子量成分、または前記
馴化培地、または前記細胞外マトリクスの非存在下で、好ましくは、FGFファ
ミリー由来の増殖因子の存在下で、解離し、そして再凝集し、そして該細胞なら
びに部分的に分化した細胞および/または最終分化した細胞が、優勢に中胚葉胚
葉細胞、優勢に部分的に分化した細胞および/または優勢に最終分化した発生期
中胚葉細胞(例えば、血球および筋細胞)を含む、請求項42に記載の方法。
51. The method according to claim 51, wherein the EPL cells formed in suspension are free of the biologically active agent or the high or low molecular weight component thereof, or the conditioned medium, or the extracellular matrix. In the presence, preferably in the presence of a growth factor from the FGF family, the cells dissociate and reaggregate, and the cells and partially and / or terminally differentiated cells are predominantly mesoderm germ layers 43. The method of claim 42, comprising cells, predominantly partially differentiated cells and / or predominantly terminally differentiated nascent mesoderm cells (e.g., blood cells and muscle cells).
【請求項52】 前記EPL細胞が、前記生物学的に活性な因子または前記
その高分子量成分もしくは前記低分子量成分、または前記馴化培地、または前記
細胞外マトリクスの非存在下で、FGFファミリー由来の増殖因子およびTGF
βファミリー由来の増殖因子の存在下で、接着培養で培養され、そして該細胞が
分化される、請求項42に記載の方法。
52. The EPL cell is derived from the FGF family in the absence of the biologically active factor or the high or low molecular weight component thereof, or the conditioned medium, or the extracellular matrix. Growth factors and TGF
43. The method of claim 42, wherein the cells are cultured in adherent culture in the presence of a growth factor from the beta family and the cells are differentiated.
【請求項53】 内臓内胚葉の非存在下で多能性細胞を分化させる、請求項
50または51に記載の方法。
53. The method of claim 50 or 51, wherein the pluripotent cells are differentiated in the absence of visceral endoderm.
【請求項54】 請求項49に記載の多能性細胞の分化によって、優勢に外
胚葉細胞、優勢に神経外胚葉細胞、ならびに優勢に部分的に分化した細胞および
/または最終分化した神経外胚葉細胞を生成する方法。
54. The differentiation of a pluripotent cell according to claim 49, wherein predominantly ectodermal cells, predominantly neuroectodermal cells, and predominantly partially differentiated cells and / or terminally differentiated neuroectodermal cells How to generate cells.
【請求項55】 請求項50または51に記載の多能性細胞の分化によって
、優勢に最初期または発生期中胚葉細胞、ならびに優勢に部分的に分化した細胞
および/または最終分化した中胚葉細胞を生成する方法。
55. The differentiation of a pluripotent cell according to claim 50 or 51, wherein predominantly early or developing mesoderm cells and predominantly partially and / or terminally differentiated mesoderm cells are obtained. How to generate.
【請求項56】 請求項42または54に記載の方法によって生成された、
神経外胚葉細胞、部分的に分化した神経外胚葉細胞または神経幹細胞または最終
的に分化した神経細胞。
56. Generated by the method of claim 42 or 54,
Neural ectoderm cells, partially differentiated neuroectoderm cells or neural stem cells or terminally differentiated neural cells.
【請求項57】 請求項42、50、51または55に記載の方法によって
生成された、中胚葉胚葉細胞、および部分的に分化した中胚葉細胞または最終分
化した中胚葉細胞(例えば、筋細胞または血球)。
57. A mesoderm cell and a partially differentiated or terminally differentiated mesoderm cell (eg, a muscle cell or a mesoderm cell) produced by the method of claim 42, 50, 51 or 55. blood cell).
【請求項58】 請求項42または54に記載の方法によって生成された、
外胚葉胚葉細胞、部分的に分化した外胚葉細胞、または最終分化した外胚葉細胞
(例えば、皮膚細胞)。
58. Produced by the method of claim 42 or 54,
Ectodermal germ cells, partially differentiated ectodermal cells, or terminally differentiated ectodermal cells (eg, skin cells).
【請求項59】 胚幹(ES)細胞を生成する方法であって、該方法は、 以下を提供する工程: 多能性細胞、 請求項1に記載の生物学的に活性な因子;または 請求項11に記載の馴化培地;または 請求項16に記載の細胞外マトリクス;および gp130アゴニスト; 該多能性細胞と、該生物学的に活性な因子、または該馴化培地、または該細胞
外マトリクスとを、さらなるgp130アゴニストの存在下または非存在下で接
触させて、EPL細胞を生成する工程;ならびに 該EPL細胞と、該gp130アゴニストとを、該生物学的に活性な因子、ま
たは前記その高分子量成分もしくは低分子量成分、または該馴化培地、または該
細胞外マトリクスの成分の非存在下で接触させて、該EPL細胞がES細胞へ復
帰することを可能とする工程、 を包含する、方法。
59. A method for producing embryonic stem (ES) cells, the method comprising: providing a pluripotent cell; a biologically active agent according to claim 1; or The conditioned medium according to claim 11, or the extracellular matrix according to claim 16, and a gp130 agonist; the pluripotent cell and the biologically active agent, or the conditioned medium, or the extracellular matrix. Contacting in the presence or absence of an additional gp130 agonist to generate EPL cells; and combining the EPL cell with the gp130 agonist with the biologically active agent, or the high molecular weight thereof. Contact in the absence of a component or low molecular weight component, or the conditioned medium, or a component of the extracellular matrix, to allow the EPL cells to revert to ES cells Degree, including,, way.
【請求項60】 前記多能性細胞が、胚幹(ES)細胞、インビボまたはイ
ンビトロで誘導されたICM/原外胚葉、インビボまたはインビトロで誘導され
た原始外胚葉、原始生殖細胞、EG細胞、奇形癌細胞、EC細胞、ならびに分化
および/または核移植により得られた多能性細胞からなる群より選択される、請
求項59に記載の方法。
60. The pluripotent cells are embryonic stem (ES) cells, in vivo or in vitro induced ICM / primordial ectoderm, in vivo or in vitro induced primitive ectoderm, primordial germ cells, EG cells, 60. The method of claim 59, wherein the method is selected from the group consisting of teratocarcinoma cells, EC cells, and pluripotent cells obtained by differentiation and / or nuclear transfer.
【請求項61】 前記低分子量成分が以下からなる群より選択される、請求
項59に記載の方法: 【化4】 プロテアーゼ消化(コラゲナーゼ消化を含む)コラーゲンフラグメント;ならび
にそれらの機能的に活性なフラグメントおよびアナログ;ならびに生物学的活性
についてそれらと競合する分子。
61. The method of claim 59, wherein said low molecular weight component is selected from the group consisting of: Protease-digested (including collagenase-digested) collagen fragments; and their functionally active fragments and analogs; and molecules that compete with them for biological activity.
【請求項62】 前記高分子量成分が、フィブロネクチンまたはその機能的
に活性なフラグメントもしくはアナログ、あるいはラミニンまたはその機能的に
活性なフラグメントもしくはアナログである、請求項59に記載の方法。
62. The method of claim 59, wherein said high molecular weight component is fibronectin or a functionally active fragment or analog thereof, or laminin or a functionally active fragment or analog thereof.
【請求項63】 前記高分子量成分が、細胞性フィブロネクチンまたはその
機能的に活性なフラグメントもしくはアナログである、請求項62に記載の方法
63. The method of claim 62, wherein said high molecular weight component is cellular fibronectin or a functionally active fragment or analog thereof.
【請求項64】 前記ES細胞が哺乳動物またはトリである、請求項59に
記載の方法。
64. The method of claim 59, wherein said ES cells are mammals or birds.
【請求項65】 前記ES細胞を分化させて、部分的に分化した細胞または
最終分化した細胞を生成する工程をさらに包含する、請求項59に記載の方法。
65. The method of claim 59, further comprising differentiating said ES cells to produce partially or terminally differentiated cells.
【請求項66】 請求項59に記載の方法によって生成されるES細胞。66. An ES cell produced by the method of claim 59. 【請求項67】 哺乳動物またはトリである、請求項66に記載の細胞。67. The cell of claim 66, which is a mammal or a bird. 【請求項68】 遺伝的に改変されたES細胞を生成する方法であって、該
方法は、 以下を提供する工程: 多能性細胞、 請求項1に記載の生物学的に活性な因子;または 請求項11に記載の馴化培地;または 請求項16に記載の細胞外マトリクス;および gp130アゴニスト; 該多能性細胞と、該生物学的に活性な因子、または該馴化培地、または該細胞
外マトリクスとを、さらなるgp130アゴニストの存在下または非存在下で接
触させて、EPL細胞を生成する工程; 該EPL細胞における1つ以上の遺伝子を改変する工程;ならびに 該遺伝的に改変されたEPL細胞と、該gp130アゴニストとを、該生物学
的に活性な因子、または前記その高分子量成分もしくは低分子量成分、または該
馴化培地、または該細胞外マトリクスの成分の非存在下で接触させて、該遺伝的
に改変したEPL細胞がES細胞へ復帰することを可能とする工程、 を包含する、方法。
68. A method for generating a genetically modified ES cell, comprising: providing a pluripotent cell; a biologically active agent according to claim 1; Or the conditioned medium of claim 11, or the extracellular matrix of claim 16, and a gp130 agonist; the pluripotent cells and the biologically active agent, or the conditioned medium, or the extracellular. Contacting a matrix with or without an additional gp130 agonist to produce EPL cells; modifying one or more genes in said EPL cells; and said genetically modified EPL cells And the gp130 agonist, the biologically active factor, or the high or low molecular weight component thereof, or the conditioned medium, or the extracellular matrix. Contacting the genetically modified EPL cells back into ES cells in the absence of any of the components of the cells.
【請求項69】 遺伝的に改変されたEPL細胞を生成する方法であって、
該方法は、 以下を提供する工程: 多能性細胞、 請求項1に記載の生物学的に活性な因子;または 請求項11に記載の馴化培地;または 請求項16に記載の細胞外マトリクス;および gp130アゴニスト; 該多能性細胞における1つ以上の遺伝子を改変する工程;ならびに 該遺伝的に改変された多能性細胞と、該生物学的に活性な因子、または該馴化
培地、または該細胞外マトリクスとを、さらなるgp130アゴニストの存在下
または非存在下で接触させて、該遺伝的に改変されたEPL細胞を生成する工程
、 を包含する、方法。
69. A method for producing a genetically modified EPL cell, comprising:
The method provides: a pluripotent cell, a biologically active agent according to claim 1, or a conditioned medium according to claim 11, or an extracellular matrix according to claim 16. Modifying one or more genes in the pluripotent cell; and the genetically modified pluripotent cell and the biologically active agent, or the conditioned medium, or the gp130 agonist. Contacting an extracellular matrix in the presence or absence of an additional gp130 agonist to produce said genetically modified EPL cells.
【請求項70】 前記多能性細胞が、胚幹(ES)細胞、請求項59に記載
のES細胞、インビボまたはインビトロで誘導されたICM/原外胚葉、インビ
ボまたはインビトロで誘導された原始外胚葉、原始生殖細胞、EG細胞、奇形癌
細胞、EC細胞、ならびに分化または核移植により得られた多能性細胞からなる
群より選択される、請求項69に記載の方法。
70. The pluripotent cell is an embryonic stem (ES) cell, the ES cell of claim 59, an in vivo or in vitro induced ICM / protoderm, an in vivo or in vitro induced extraprimordial cell. 70. The method of claim 69, wherein the method is selected from the group consisting of germ layers, primordial germ cells, EG cells, teratocarcinoma cells, EC cells, and pluripotent cells obtained by differentiation or nuclear transfer.
【請求項71】 請求項29に記載のEPL細胞を生成する工程、および該
EPL細胞を遺伝的に改変する工程を包含する、遺伝的に改変されたEPL細胞
を生成する方法。
71. A method for producing a genetically modified EPL cell, comprising the steps of producing the EPL cell according to claim 29, and genetically modifying the EPL cell.
【請求項72】 遺伝的に改変された、部分的に分化した細胞または最終分
化した細胞を生成する方法であって、該方法は、 以下を提供する工程: 多能性細胞、 請求項1に記載の生物学的に活性な因子;または 請求項11に記載の馴化培地;または 請求項16に記載の細胞外マトリクス;および gp130アゴニスト; 該多能性細胞と、該生物学的に活性な因子、または該馴化培地、または該細胞
外マトリクスとを、さらなるgp130アゴニストの存在下または非存在下で接
触させて、EPL細胞を生成する工程; 該EPL細胞における1つ以上の遺伝子を改変する工程;ならびに 該EPL細胞を分化させて、遺伝的に改変された、部分的に分化した細胞また
は最終分化した細胞を生成する工程、 を包含する、方法。
72. A method for producing a genetically modified, partially differentiated or terminally differentiated cell, said method comprising the steps of: providing a pluripotent cell. A conditioned medium according to claim 11, or an extracellular matrix according to claim 16, and a gp130 agonist; the pluripotent cell and the biologically active agent. Or contacting the conditioned medium, or the extracellular matrix, in the presence or absence of an additional gp130 agonist, to produce EPL cells; modifying one or more genes in the EPL cells; And differentiating the EPL cells to produce a genetically modified, partially differentiated or terminally differentiated cell.
【請求項73】 請求項42に記載の部分的に分化した細胞または最終分化
した細胞を調製する工程を包含する、遺伝的に改変された、部分的に分化した細
胞または最終分化した細胞を生成する方法。
73. Generating a genetically modified, partially differentiated or terminally differentiated cell comprising preparing the partially or terminally differentiated cell of claim 42. how to.
【請求項74】 請求項68に記載の方法によって生成される、遺伝的に改
変されたES細胞。
74. A genetically modified ES cell produced by the method of claim 68.
【請求項75】 請求項69または70に記載の方法によって生成される、
遺伝的に改変されたEPL細胞。
75. Produced by the method of claim 69 or 70.
Genetically modified EPL cells.
【請求項76】 請求項71または72に記載の方法によって生成された、
遺伝的に改変された、部分的に分化した細胞または最終分化した細胞。
76. Produced by the method of claim 71 or 72,
Genetically modified, partially or terminally differentiated cells.
【請求項77】 キメラ動物を生成する方法であって、該方法は、 以下を提供する工程: 請求項62に記載のES細胞または請求項73に記載の遺伝的に改変され
たES細胞、および 前原腸形成胚; 該ES細胞または遺伝的に改変されたES細胞を、該前原腸形成胚に導入する
工程;ならびに キメラ形成能力をモニタリングする工程、 を包含する、方法。
77. A method for producing a chimeric animal, the method comprising: providing an ES cell according to claim 62 or a genetically modified ES cell according to claim 73; A protogastrogenic embryo; introducing the ES cells or genetically modified ES cells into the protogastrulating embryo; and monitoring the ability to form chimeras.
【請求項78】 請求項77に記載の方法によって生成される、キメラ動物
またはトランスジェニック動物。
78. A chimeric or transgenic animal produced by the method of claim 77.
【請求項79】 請求項40もしくは41に記載の改変されていないEPL
細胞、または請求項76に記載のそれらの分化した子孫を、ヒト細胞治療または
トランスジェニック動物生成における使用のために使用する、方法。
79. The unmodified EPL of claim 40 or 41.
77. The method of using the cells, or their differentiated progeny of claim 76, for use in human cell therapy or transgenic animal production.
【請求項80】 請求項75に記載の遺伝的に改変されたEPL細胞、また
は請求項76に記載のそれらの分化した子孫を、ヒト遺伝子治療またはトランス
ジェニック動物生成における使用のために使用する、方法。
80. The use of the genetically modified EPL cells of claim 75, or their differentiated progeny of claim 76, for use in human gene therapy or transgenic animal production. Method.
【請求項81】 核移植細胞を調製する方法であって、該方法は、 以下を提供する工程: EPL細胞、またはEPL由来の部分的に分化した細胞もしくは十分に分
化した細胞、および 除核されたレシピエント細胞; EPL細胞またはEPL細胞由来の部分的に分化した細胞もしくは十分に分化
した細胞、あるいはこれらの細胞由来の核を、除核されたレシピエントに移植す
る工程;ならびに 合わされた細胞を融合および活性化して、核移植細胞を形成する工程、 を包含する、方法。
81. A method for preparing a nuclear transfer cell, the method comprising: providing EPL cells, or partially or fully differentiated cells derived from EPL, and enucleated. Transplanting EPL cells or partially or fully differentiated cells derived from EPL cells, or nuclei derived from these cells, into enucleated recipients; Fusing and activating to form a nuclear transfer cell.
【請求項82】 前記除核されたレシピエント細胞が、卵母細胞、単一の細
胞胚または他の多能性細胞である、請求項81に記載の方法。
82. The method of claim 81, wherein said enucleated recipient cell is an oocyte, single cell embryo or other pluripotent cell.
【請求項83】 核移植細胞を誘導する方法であって、該方法は、 以下を提供する工程: 細胞、 除核されたレシピエントEPL細胞またはEPL細胞由来の除核された細
胞; 該細胞を、該除核されたEPL細胞またはEPL細胞由来の除核された細胞に
移植する工程; 合わされた細胞を融合および活性化して、核移植細胞を形成する工程、 を包含する、方法。
83. A method for inducing a nuclear transfer cell, the method comprising: providing a cell, an enucleated recipient EPL cell or an enucleated cell derived from an EPL cell; Transplanting the enucleated EPL cells or enucleated cells derived from the EPL cells; fusing and activating the combined cells to form nuclear transfer cells.
【請求項84】請求項81および83に記載の方法に従って誘導された核移
植細胞。
84. A nuclear transfer cell derived according to the method of claims 81 and 83.
【請求項85】 請求項84に記載の核移植細胞から誘導された哺乳動物お
よびトリ。
85. Mammals and birds derived from the nuclear transfer cells of claim 84.
【請求項86】 請求項84に記載の核移植細胞から誘導された多能性細胞
86. A pluripotent cell derived from the nuclear transfer cell according to claim 84.
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